KR102650807B1 - 이차 전지 충방전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 충방전 장치는, 내부에 다수의 배터리 셀을 수용하는 챔버, 상기 챔버 내부에 배치되며 슬라이딩 방식으로 상기 챔버에서 인출되는 선반, 및 상기 배터리 셀의 전극 탭에 결합되어 상기 선반에 고정되는 탭 단자와 상기 챔버 내에 배치되는 고정 단자를 포함하는 접속 장치를 포함하며, 상기 접속 장치는 상기 선반이 상기 챔버에 완전히 결합될 때 상기 탭 단자가 상기 고정 단자에 결합된다.

Description

이차 전지 충방전 장치{APPARATUS FOR CHARGE/DISCHARGE SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차 전지를 충방전하는 장치에 관한 것이다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다.
이차　전지는 주변 환경조건에 따라 출력 특성이 달라질 수 있다. 예컨대, 주변 온도 상태, 이차　전지에 가해지는 외부의 충격이나 진동 여부 등에 따라 이차　전지의 출력 특성이 달라질 수 있다. 따라서, 실제로 이차　전지가 사용되는 환경 조건에서, 이차　전지가 어떠한 출력 특성을 나타내는지를 미리 확인할 필요가 있다.
이를 위해, 이차 전지는 제조 과정에서 다양한 환경조건에서의 출력 특성을 파악하는　테스트가 진행된다.
일반적으로 배터리 셀의 테스트는 챔버 내에 다수의 배터리 셀을 배치하고 챔버 내부 환경을 특정 환경으로 조성하여 해당 환경에서 배터리 셀을 충방전하며 베터리셀의 동작 상태를 측정하는 방식으로 진행되고 있다.
그런데 테스트를 위해서는, 챔버 내에서 배터리 셀들의 전극이 챔버 외부의 제어 장치와 전기적으로 연결되어야 한다. 따라서 챔버 내부에 배터리 셀을 배치하거나, 테스트가 완료된 배터리 셀들을 챔버로부터 제거할 때마다 배터리 셀의 전극을 챔버 내부의 접속 단자와 연결/분리해야 하므로 테스트 준비 과정에 많은 시간이 소요된다는 문제가 있다.
특히 대형 배터리 셀을 테스트하는 경우, 상기한 문제는 더욱 심화되고 있다.
이에 당 기술분야에서는 배터리 셀의 배치나 연결이 용이한 이차 전지 충방전 장치가 요구되고 있다.
다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 충방전 장치는, 내부에 다수의 배터리 셀을 수용하는 챔버, 상기 챔버 내부에 배치되며 슬라이딩 방식으로 상기 챔버에서 인출되는 선반, 및 상기 배터리 셀의 전극 탭에 결합되어 상기 선반에 고정되는 탭 단자와 상기 챔버 내에 배치되는 고정 단자를 포함하는 접속 장치를 포함하며, 상기 접속 장치는 상기 선반이 상기 챔버에 완전히 결합될 때 상기 탭 단자가 상기 고정 단자에 결합된다.
본 실시예에 있어서, 상기 고정 단자는 2개의 고정 플레이트와 상기 2개의 고정 플레이를 일체로 결합시키는 스토퍼를 구비하고, 상기 탭 단자는 상기 2개의 고정 플레이트 사이에 형성되는 삽입 공간에 삽입되며 상기 고정 단자에 결합될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 고정 플레이트는 상기 삽입 공간 측으로 돌출 배치되는 돌기를 구비하고 상기 탭 단자는 상기 삽입 공간에 삽입될 때 상기 돌기가 삽입되는 결합 홈을 구비할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 스토퍼는, 상기 2개의 고정 플레이트를 관통하며 배치되는 샤프트와 상기 샤프트 양단에 배치되는 플랜지를 포함하는 지지 부재, 및 상기 플랜지와 상기 고정 플레이트 사이에 배치되는 탄성 부재를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 탭 단자는, 2개의 전극 플레이트를 포함하며 상기 전극 탭이 상기 2개의 전극 플레이트 사이에 배치되도록 상기 전극 탭에 결합될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 선반에 고정 결합되며 상기 탭 단자를 가압하여 상기 배터리 셀의 움직임을 제한하는 고정 장치를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 고정 장치는, 상기 선반에 고정 결합되며 상기 탭 단자가 수용되는 내부 공간을 구비하는 몸체 및 상기 몸체에 결합되며 상기 내부 공간에 배치된 상기 탭 단자를 상기 선반 측으로 가압하는 가압 장치를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 선반에 하부에 결합되어 상기 선반이 상기 챔버에서 인출될 때 상기 선반을 지지하는 지지부를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 지지부는, 일단이 상기 선반에 회전 가능하도록 결합되는 접이식 다리 형태로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 지지부의 타단은 지면 또는 상기 챔버에 형성된 지지 홈에 삽입되어 상기 선반을 지지할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 지지부는, 일측이 상기 선반에 이동 가능하도록 결합되고 타측이 상기 챔버에 이동 가능하게 결합되는 평판 형태로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 선반이 인출되면, 상기 지지부의 타측은 상기 챔버에 형성된 레일을 따라 하방으로 이동하며, 상기 지지부의 일측은 상기 선반의 중심부에서 상기 선반을 지지할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 배터리 셀의 다른 전극 탭에 연결되어 상기 다른 전극 탭과 상기 챔버를 전기적으로 연결하는 연결 케이블을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 선반은, 상기 챔버에 슬라이딩 이동이 가능하도록 결합되는 프레임 및 상기 프레임 상에 안착되며, 내부에 다수의 관통 구멍이 형성된 지지판을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 챔버는, 상기 챔버 내부의 온조 조절을 위해 상기 챔버 내로 공기를 공급하는 공기 유입구와, 상기 챔버 내부의 공기를 외부로 배출하는 공기 유출구를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 슬라이딩 방식으로 챔버에서 인출되는 선반을 구비하므로, 배터리 셀들을 선반에 장착하기 쉽다. 또한 배터리 셀들의 장착이 완료된 후, 선반을 충방전 장치에 완전하게 밀어 넣는 것만으로 각 배터리 셀들의 전극 탭이 제어 장치와 전기적으로 연결된다. 따라서 배터리 셀들의 전기적인 연결이 매우 용이하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충방전 장치를 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 충방전 장치의 정면도
도 3a 및 도 3b는 도 2의 I-I′에 따른 단면도.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 II-II′에 따른 단면도.
도 5는 도 1에 도시된 선반의 분해 사시도.
도 6은 도 1에 도시된 고정 장치를 개략적으로 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전 장치를 개략적으로 도시한 사시도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 충방전 장치를 개략적으로 도시한 사시도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 충방전 장치를 개략적으로 도시한 사시도.
도 10 및 도 11은 도 9에 도시된 챔버의 내벽을 개략적으로 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 충방전 장치를 개략적으로 도시한 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자나 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충방전 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 충방전 장치의 정면도이다. 또한 도 3a 및 도 3b는 도 2의 I-I′에 따른 단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 2의 II-II′에 따른 단면도이다. 여기서 도 3b와 도 4b는 챔버에서 선반이 인출된 상태를 도시하고 있다. 또한 도 5는 도 1에 도시된 선반의 분해 사시도이며, 도 6은 도 1에 도시된 고정 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예의 충방전 장치(100)는 내부에 배터리 셀(80)이 배치되는 챔버(10)를 포함한다.
챔버(10)는 내부의 온도를 설정된 소정의 온도로 유지하며, 이를 위해 외부와 밀폐되도록 구성된다. 본 발명의 챔버(10)는 배터리 셀들(80)의 화성 공정에도 이용될 수 있으며, 이에 배터리 셀들의 충방전 테스트뿐만 아니라 제조된 배터리 셀들(80)을 에이징(aging)하거나 충방전을 통해 배터리 셀들(80)을 활성화시키는 공간으로 이해될 수 있다. 따라서 소형 챔버뿐 아니라 룸 챔버(walk-in chamber)의 형태로 구성될 수도 있다.
챔버(10)는 금속 재질로 구성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 챔버(10)의 전면에는 도어(11)가 구비되며, 화성 공정에서 배터리 셀들(80)의 상태 확인을 위해 도어(11)에는 투명한 재질의 창이 구비될 수 있다.
챔버(10)에는 공기 유입구(12a)와 공기 유출구(12b)가 구비된다.
공기 유입구(12a)는 공기가 챔버(10) 내로 유입되는 통로이고, 공기 유출구(12b)는 챔버(10) 내부의 공기가 챔버(10)의 외부로 배출되는 통로이다.
공기 유입구(12a)와 공기 유출구(12b)를 통해 유입 및 유출되는 공기는 챔버(10) 내부의 온도를 조절하는 데에 이용된다.
챔버(10)의 내부에는 적어도 하나의 선반(20)과, 접속 장치(40), 및 고정 장치(30)가 구비된다.
선반(20)은 슬라이딩 방식으로 이동 가능하도록 챔버(10)에 결합된다.
본 실시예에서는 슬라이딩 레일(13)을 매개로 선반(20)이 챔버(10)에 결합된다. 여기서 슬라이딩 레일(13)은 가구의 서랍 등에 이용되는 다양한 형태의 레일을 모두 포함한다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 챔버(10)의 내벽에 홈을 형성하고 선반(20)의 측면에 돌출부를 형성하고 상기 돌출부가 상기 홈에 삽입되어 선반(20)이 슬라이딩 이동하도록 구성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 선반(20)은 프레임(24)과 지지판(22)을 포함할 수 있다.
프레임(24)은 지지판(22)을 견고하게 지지하면서 슬라이딩 레일(13)에 결합될 수 만 있다면 다양한 형태로 구성될 수 있다. 본 실시예에서 프레임(24)으로 내부가 격자 형태로 구획되는 프레임(24)이 이용되나, 이에 한정되는 것은 아니다.
프레임(24)은 금속 재질로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 화성 공정에서 테스터 챔버(10) 내부의 온도에 쉽게 변형되지 않고, 지지판(22) 상부에 배치되는 배터리 셀들(80)을 안정적으로 지지할 수만 있다면 다양한 재질로 구성될 수 있다.
지지판(22)은 프레임(24)의 상부에 안착되며 내부에 다수의 관통 구멍(23)을 구비한다. 관통 구멍(23)은 챔버(10) 내부의 공기가 유동하는 통로로 이용된다. 따라서 관통 구멍(23)은 다수개가 지지판(22) 전체에 고르게 분산 배치되며, 공기 유입구(12a)로 챔버(10) 내부에 유입된 공기는 관통 구멍(23)을 통해 선반(20)의 하부로 이용한 후 공기 유출구(12b)를 통해 배출된다.
배터리 셀(80)과 프레임(24) 간에 단락이 발생하는 것을 방지하기 위해, 지지판(22)은 절연성 재질(예컨대 수지 재질)로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 금속판의 일면에 절연물질을 도포하여 이용하는 등 다양한 변형이 가능하다.
접속 장치(40)는 선반(20)을 챔버(10) 내부에 장착할 때, 챔버(10) 내부에서 선반(20)에 배치된 배터리 셀들(80)과 챔버(10)와의 전기적인 연결이 일괄적으로 이루어지도록 하기 위해 구비된다.
이를 위해 접속 장치(40)는 챔버(10)에 고정 설치되는 고정 단자(42), 그리고 배터리 셀(80)에 결합되는 탭 단자(45)를 포함한다.
고정 단자(42)는 챔버(10)에서 도어(11)와 마주보는 일면(예컨대 후면)에 배치되며, 챔버(10)의 외부에 배치되는 제어 장치(미도시)와 전기적으로 연결된다. 여기서 제어 장치는 배터리 셀(80)과 전기적으로 연결되어 배터리 셀(80)에 전압을 인가하며 배터리 셀의 상태를 측정하는 장치일 수 있다.
고정 단자(42)는 도 4b에도시된 바와 같이 서로 마주보도록 결합되는 2개의 고정 플레이트(42a, 42b)와, 상기 고정 플레이트들(42a, 42b)이 이격되는 거리를 제한하는 스토퍼(49)를 포함한다.
2개의 고정 플레이트(42a, 42b)는 도어(11) 측으로 갈수록 고정 플레이트들(42a, 42b) 사이의 간격이 증가하는 형태로 결합된다. 이에 고정 플레이트들(42a, 42b) 사이에는 후술되는 탭 단자(45)가 삽입되는 삽입 공간(S)이 형성된다.
고정 플레이트들(42a, 42b) 중 삽입 공간(S)을 형성하는 부분은 후술되는 탭 단자(45)와 면접촉하도록 구성된다. 따라서 삽입 공간(S)을 형성하는 부분은 탭 단자(45) 중 삽입 공간(S)에 삽입되는 부분과 대응하는 형상으로 형성된다.
또한 고정 플레이트들(42a, 42b) 중 적어도 하나는 삽입 공간(S) 측으로 돌출되는 돌기(41)를 구비할 수 있다. 돌기(41)는 탭 단자(45)가 삽입 공간(S)에 삽입될 때, 탭 단자(45)에 형성된 결합 홈(48)에 삽입된다. 따라서 돌기(41)는 결합 홈(48)의 크기와 형상에 대응하는 형상으로 형성된다.
스토퍼(49)는 2개의 고정 플레이트(42a, 42b)가 이격될 때, 고정 플레이트들(42a, 42b)이 서로 밀착되는 방향으로 고정 플레이트들(42a, 42b)을 가압한다.
탭 단자(45)가 삽입 공간(S)에 삽입되는 경우, 탭 단자(45)로부터 가해지는 힘에 의해 고정 플레이트들(42a, 42b)이 이격되며 삽입 공간(S)이 확장된다. 이때, 고정 플레이트들(42a, 42b)이 이격되는 거리는 스토퍼(49)에 의해 제한된다.
이를 위해 본 실시예의 스토퍼(49)는 지지 부재(43)와 탄성 부재(44)를 포함한다.
지지 부재(43)는 고정 플레이트들(42a, 42b)을 관통하며 배치되는 샤프트(43a)와, 샤프트(43a)의 양단에 배치되는 플랜지(43b)를 포함한다.
탄성 부재(44)는 플랜지(43b)와 고정 플레이트(42a, 42b) 사이에 배치되어 고정 플레이트(42a, 42b)가 플랜지(43b) 측으로 이동하는 것을 억제한다.
따라서 탭 단자(45)가 삽입 공간(S)에 삽입되는 경우, 탄성 부재(44)에 의해 고정 플레이트들(42a, 42b)은 탭 단자(45)를 가압하게 되며, 이에 고정 플레이트(42a, 42b)는 탭 단자(45)와 견고하게 면 접촉할 수 있다.
스토퍼(49)를 구성하는 지지 부재(43)로는 볼트와 너트가 이용될 수 있으며, 탄성 부재(44)는 코일 스프링이 이용될 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
탭 단자(45)는 배터리 셀(80)의 전극 탭(81a)에 결합된다.
본 실시예에서 탭 단자(45)는 2개의 전극 플레이트(45a, 45b)를 포함한다. 2개의 전극 플레이트(45a, 45b)는 그 사이에 전극 탭(81a)이 개재되도록 배터리 셀(80)에 결합된다. 이때, 2개의 전극 플레이트(45a, 45b)는 볼트와 같은 고정 부재를 통해 결합될 수 있다.
전술한 바와 같이, 탭 단자(45)는 고정 단자(42)의 삽입 공간(S)에 삽입된다. 이때, 탭 단자(45)가 고정 플레이트(42a, 42b)와 견고하게 접촉될 수 있도록, 전극 플레이트(45a, 45b)는 삽입 공간(S)에 삽입되는 부분이 경사면으로 형성된다. 예컨대, 전극 플레이트(45a, 45b)는 배터리 셀(80)에서 멀어질수록 두께가 얇아지는 형태로 구성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
탭 단자(45)의 경사면에는 적어도 하나의 결합 홈(48)이 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이 결합 홈(48)에는 고정 플레이트(42a, 42b)에 구비되는 돌기(41)가 결합되며, 이에 고정 단자(42)에 결합된 탭 단자(45)는 고정 단자(42)로부터 쉽게 분리되지 않는다.
이와 같이 구성되는 접속 장치(40)는 선반(20)이 챔버(10) 내에 완전하게 결합되면 탭 단자(45)가 고정 단자(42)의 삽입 공간(S)에 완전하게 결합되도록 구성된다. 따라서 선반(20) 상에 다수의 배터리 셀(80)이 배치되더라도, 선반(20)을 챔버(10)에 완전하게 밀어 넣는 것만으로 각 배터리 셀들(80)의 전극 탭(81a)을 제어 장치와 전기적으로 연결할 수 있다.
고정 장치(30)는 배터리 셀(80)을 선반(20)에 고정한다.
고정 장치(30)는 선반(20)에 고정 결합되며, 전극 탭(81a)이 삽입된 탭 단자(45)를 가압하여 배터리 셀(80)을 선반(20)에 고정시킨다.
이를 위해, 도 6에 도시된 바와 같이, 고정 장치(30)는 선반(20)에 결합되는 몸체(31)와, 탭 단자(45)를 가압하는 가압 장치(35)를 포함한다.
몸체(31)는 내부가 빈 사각의 관 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 몸체(31)는 선반(20)에 안착되는 하부 몸체(31a)와, 하부 몸체(31a)의 양단에서 상부로 수직하게 연장되는 측부(31c), 그리고 하부 몸체(31a)와 평행하게 측부(31c)의 단부에 배치되는 상부 몸체(31b)로 구분될 수 있다.
이에 따라 몸체(31)는 내부에 빈 공간이 구비된다. 몸체(31)의 내부 공간에는 탭 단자(45)가 배치된다. 따라서 몸체(31)의 내부 공간은 탭 단자(45)보다 넓은 폭으로 구성된다.
가압 장치(35)는 가압 플레이트(32)와 가압 플레이트(32)를 이동시키는 이동 부재(34)를 포함한다.
가압 플레이트(32)는 몸체(31)의 상하 방향으로 이동 가능하도록 몸체(31) 내부에 배치된다. 그리고 이동 부재(34)는 몸체(31)에 결합되어 가압 플레이트(32)를 몸체(31) 내에서 이동시킨다.
본 실시예에서 이동 부재(34)는 볼트 형태로 구성되며, 상부 몸체(31b)를 관통하도록 배치된다. 그리고 상부 몸체(31b)와 나사 결합되며 단부에는 가압 플레이트(32)가 결합된다.
따라서 이동 부재(34)를 나사 방향으로 회전시키는 경우, 가압 플레이트(32)는 이동 부재(34)와 함께 상부 또는 하부로 이동한다.
이와 같이 구성되는 고정 장치(30)는 하부 몸체(31a)와 가압 플레이트(32) 사이에 탭 단자(45)가 배치되면 가압 플레이트(32)를 하부로 이동시켜 탭 단자(45)를 선반(20) 측으로 가압한다. 따라서 탭 단자(45)는 가압 플레이트(32)와 하부 몸체(31a) 사이에 끼워진 상태로 고정되며 이에 배터리 셀(80)의 움직임이 제한된다.
본 실시예에서 고정 장치(30)는 배터리 셀(80)에 구비되는 2개의 전극 탭(81a, 81b) 중 탭 단자(45)가 결합되는 전극 탭(81a)을 고정한다. 따라서 하나의 배터리 셀(80) 당 1개의 고정 장치(30)가 구비된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 도어(11) 측에 배치되는 전극 탭(81b)도 고정하도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 도어(11) 측에 배치되는 전극 탭(81b)은 탭 단자(45) 없이 고정 장치(30)의 하부 몸체(31a)와 가압 플레이트(32) 사이에 배치되어 고정될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 고정 장치(30)가 선반(20)에 직접 고정되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 배터리 셀(80)을 지지하는 트레이나 지그를 마련한 후, 트레이나 지그에 고정 장치(30)를 배치하는 것도 가능하다. 이 경우 트레이나 지그는 선반(20)에 고정 결합된다.
또한 본 실시예의 챔버(10)는 연결 케이블(50)을 포함할 수 있다.
연결 케이블(50)은 배터리 셀(80)의 전극 탭들(81a, 81b) 중 도어(11) 측에 배치되는 전극 탭들(81b)들을 제어 장치와 전기적으로 연결한다.
따라서 연결 케이블(50)은 선반(20)의 슬라이딩 이동을 제한하지 않는 길이로 형성되며, 일단이 전극 탭(81b)에 연결되고 타단이 제어 장치에 연결된다.
연결 케이블(50)의 일단에는 전극 탭(81b)과의 연결을 위해 집게 형태의 접속 부재가 구비될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 구성되는 본 실시예의 충방전 장치는 슬라이딩 방식으로 챔버(10)에서 인출되는 선반(20)을 구비한다. 따라서 배터리 셀들(80)을 선반(20)에 용이하게 장착할 수 있다. 또한 배터리 셀들(80)의 장착이 완료된 후, 선반(20)을 챔버(10)에 완전하게 밀어 넣는 것만으로 각 배터리 셀들(80)의 전극 탭(81a)이 제어 장치와 전기적으로 연결된다. 따라서 배터리 셀들(80)의 전기적인 연결이 매우 용이하다.
더하여, 스토퍼(49)에 의해 탭 단자(45)와 고정 단자(42)가 매우 견고하게 결합된다. 따라서 탭 단자(45)와 고정 단자(42)가 연결되는 부분에서 저항을 최소화할 수 있으며, 이에 테스트의 신뢰성을 확보할 수 있다.
한편 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며 다양한 변형이 가능하다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 충방전 장치는 전술한 실시예와 유사하게 구성되며, 선반(20)에 지지부(60a)가 구비된다는 점에서 차이를 갖는다.
지지부(60a)는 선반(20)의 하부에 결합되어 선반(20)이 챔버(10)에서 인출되었을 때, 선반(20)을 지지한다.
본 실시예의 지지부(60a)는 일단이 선반(20)의 하부에 회전 가능하도록 결합되는 접이식 다리 형태로 구성된다. 따라서 선반(20)을 챔버(10) 내에 배치할 때는 지지부(60a)가 선반(20)에 최대한 밀착하도록 지지부(60a)를 접어 보관할 수 있다. 그리고 선반(20)을 챔버(10)에서 인출할 때는 지지부(60a)가 지면 등을 디디며 선반(20)을 지지하도록 지지부(60a)를 펴서 이용한다.
지지부(60a)와 선반(20)의 연결 구조로는 힌지 구조와 같은 다양한 종래 기술이 이용될 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에서는 지지부(60a)가 x축을 회전축 회전하여 접히도록 구성된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, y축을 회전축으로 하여 회전되도록 구성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
또한 본 실시예의 지지부(60a)는 길이의 연장이 가능하게 구성될 수 있다. 예컨대, 지지부(60a)는 직경이 다른 다수의 파이프로 구성될 수 있다. 길이의 가변은 다양한 종래의 기술이 선택적으로 이용될 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
이와 같이 충방전 장치가 구성되는 경우, 선반(20)에 배터리 셀(80)을 장착하는 과정에서 배터리 셀(80)의 무게로 인해 선반(20)과 챔버(10)의 연결 부분이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 충방전 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8을 참고하면, 본 실시예에 따른 충방전 장치는 전술한 실시예와 유사한 형태의 지지부(60b)를 구비한다.
본 실시예에서 지지부(60b)는 x축 뿐만 아니라, y축을 회전축으로 하여 회전되도록 구성된다. 따라서 지지부(60b)의 일단은 예컨대 유니버셜 조인트 등을 통해 선반(20)에 연결될 수 있다.
챔버(10)에는 지지부(60b)의 끝단이 결합되는 지지 홈(19)이 구비된다. 지지 홈(19)은 상기 선반(20)의 하부에 배치되며 지지부(60b)의 끝단이 삽입될 수 있는 크기의 홈으로 형성될 수 있다.
이에, 본 실시예의 지지부(60b)는 끝단이 지면이 아닌, 지지 홈(19)에 삽입되어 지지 홈(19)을 디디며 선반(20)을 지지한다. 따라서 지지부(60b)는 선반(20)의 대각 방향으로 배치되어 선반(20)을 지지한다.
이처럼 지지부(60b)를 구성하는 경우, 지면의 상태나, 선반(20)과 지면 사이의 거리에 상관없이 선반(20)을 지지할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 지지부(60b)는 x축을 회전축으로 하여 접히고, y축을 회전축으로 하여 회전되어 지지 홈(19)에 삽입되도록 구성된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, y축을 회전축으로 하여 접히도록 구성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 충방전 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 10 및 도 11은 도 9에 도시된 챔버의 내벽을 개략적으로 도시한 도면이다.
먼저 도 9 및 도 10을 참고하면, 본 실시예에 따른 충방전 장치는 선반(20)의 하부에 지지부(60c)가 배치된다.
본 실시예의 지지부(60c)는 평판 형태로 구성되어 선반(20)과 겹치는 형태로 선반(20)에 결합된다. 지지부(60c)는 일측이 선반(20)의 중심부에 배치되어 선반(20)을 지지하고, 타측이 챔버(10)에 결합된다. 따라서 지지부(60c)는 선반(20)의 대각 방향으로 배치되어 선반(20)을 지지한다.
지지부(60c)는 일측이 이동 가능하도록 선반(20)에 결합된다. 또한 지지부(60c)의 타측은 이동 가능하도록 챔버(10)에 결합된다.
이를 위해, 선반(20)의 프레임(24)과 챔버(10)에는 지지부(60c)가 이동 가능하도록 결합되는 레일(또는 가이드 홈)이 구비된다. 예컨대, 선반(20)의 프레임(24)에는 y축 방향을 따라 배치되는 수평 레일(미도시)이 구비되고, 챔버(10)의 입구에는 z축 방향을 따라 배치되는 수직 레일(17)이 구비될 수 있다.
그리고 지지부(60c)의 일측과 타측에는 상기한 수직 레일과 수평 레일을 따라 이동 가능한 결합 부재(65)가 구비된다. 결합 부재(65)로는 롤러(roller)가 이용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 구성에 의해, 선반(20)이 챔버(10)에서 인출될 때 지지부(60c)는 선반(20)과 겹쳐진 상태로 선반(20)과 함께 인출된다. 그리고 인출이 완료되면 지지부(60c)의 타측은 챔버(10)의 수직 레일(17)을 따라 하방으로 이동하여 수직 레일의 최하단에 구비되는 지지 홈(19)에 배치된다.
이 과정에서 지지부(60c)의 일측은 후방 측으로 이동하여 선반(20)의 중심부에 배치되며, 이에 선반(20)의 중심부를 지지한다.
이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 충방전 장치는 지지부(60c)가 판 형태로 구성되므로, 보다 안정적으로 선반(20)을 지지할 수 있다.
도 11은 도 9에 도시된 충방전 장치의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 11을 참고하면, 본 실시예에 따른 충방전 장치는 도 9에 도시된 바와 같이 지지부(60d)가 평판 형태로 구성된다.
그리고 챔버(10)에는 지지부(60d)의 타측에 구비되는 결합 부재(65)가 이동하는 경로를 따라 가이드 홈(17a)이 구비된다.
본 실시예에서 가이드 홈(17a)은 도어(11) 측으로 갈수록 선반(20)과 멀어지는 형태로 배치된다.
따라서 선반(20)이 완전히 챔버(10)에서 인출되면 지지부(60d)는 자동적으로 타측이 가이드 홈(17a)을 따라 선반(20)의 하부로 이동하여 지지 홈(19)에 배치된다.
한편, 도 9 내지 도 11은 지지부가 평판으로 구성되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 지지부는 평판이 아닌, 프레임의 형태로 구성하는 것도 가능하다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 충방전 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 12를 참고하면, 본 실시예에 따른 충방전 장치는 배터리 셀(80)의 전극 탭이 동일한 방향으로 배치된다. 이에 접속 장치(40)와 고정 장치(30)도 각각의 전극 탭에 결합된다.
이와 같이 구성되는 경우 전술한 연결 케이블(도 1의 50)은 생략될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
예를 들어 전술한 실시예들에서는 하나의 소형 챔버를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 다수의 챔버들을 연결하여 구성하거나, 대형 룸 챔버에 적용하는 것도 가능하다. 또한 각 실시예들은 서로 조합되어 실시될 수 있다.
100: 충방전 장치
10: 챔버
20: 선반
30: 고정 장치
40: 접속 장치
50: 연결 케이블
60a ~ 60d: 지지부
80: 배터리 셀

Claims (15)

  1. 내부에 다수의 배터리 셀을 수용하는 챔버;
    상기 챔버 내부에 배치되며 슬라이딩 방식으로 상기 챔버에서 인출되는 선반; 및
    상기 배터리 셀의 전극 탭에 결합되어 상기 선반에 고정되는 탭 단자와 상기 챔버 내에 배치되는 고정 단자를 포함하는 접속 장치;
    를 포함하며,
    상기 접속 장치는,
    상기 선반이 상기 챔버에 완전히 결합될 때, 상기 탭 단자가 상기 고정 단자에 결합되고,
    상기 고정 단자는 2개의 고정 플레이트와 상기 2개의 고정 플레이트에 결합되어 상기 2개의 고정 플레이트들이 이격되는 거리를 제한하는 스토퍼를 구비하며,
    상기 탭 단자는 상기 2개의 고정 플레이트 사이에 형성되는 삽입 공간에 삽입되며 상기 고정 단자에 결합되고,
    상기 스토퍼는 상기 2개의 고정 플레이트를 상기 탭 단자 측으로 가압하는 탄성 부재를 포함하는 이차 전지 충방전 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정 플레이트는 상기 삽입 공간 측으로 돌출 배치되는 돌기를 구비하고 상기 탭 단자는 상기 삽입 공간에 삽입될 때 상기 돌기가 삽입되는 결합 홈을 구비하는 이차 전지 충방전 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스토퍼는,
    상기 2개의 고정 플레이트를 관통하며 배치되는 샤프트; 및
    상기 샤프트 양단에 배치되는 플랜지;
    를 포함하고,
    상기 탄성 부재는 상기 플랜지와 상기 고정 플레이트 사이에 배치되는 이차 전지 충방전 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 탭 단자는,
    2개의 전극 플레이트를 포함하며, 상기 전극 탭이 상기 2개의 전극 플레이트 사이에 배치되도록 상기 전극 탭에 결합되는 이차 전지 충방전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 선반에 고정 결합되며, 상기 탭 단자를 가압하여 상기 배터리 셀의 움직임을 제한하는 고정 장치를 더 포함하는 이차 전지 충방전 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 고정 장치는,
    상기 선반에 고정 결합되며, 상기 탭 단자가 수용되는 내부 공간을 구비하는 몸체; 및
    상기 몸체에 결합되며 상기 내부 공간에 배치된 상기 탭 단자를 상기 선반 측으로 가압하는 가압 장치;
    를 포함하는 이차 전지 충방전 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 선반에 하부에 결합되어 상기 선반이 상기 챔버에서 인출될 때 상기 선반을 지지하는 지지부를 더 포함하는 이차 전지 충방전 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 지지부는,
    일단이 상기 선반에 회전 가능하도록 결합되는 접이식 다리 형태로 형성되는 이차 전지 충방전 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지지부의 타단은 지면 또는 상기 챔버에 형성된 지지 홈에 삽입되어 상기 선반을 지지하는 이차 전지 충방전 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 지지부는,
    일측이 상기 선반에 이동 가능하도록 결합되고 타측이 상기 챔버에 이동 가능하게 결합되는 평판 형태로 형성되는 이차 전지 충방전 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 선반이 인출되면, 상기 지지부의 타측은 상기 챔버에 형성된 레일을 따라 하방으로 이동하며, 상기 지지부의 일측은 상기 선반의 중심부에서 상기 선반을 지지하는 이차 전지 충방전 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 다른 전극 탭에 연결되어 상기 다른 전극 탭과 상기 챔버를 전기적으로 연결하는 연결 케이블을 더 포함하는 이차 전지 충방전 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 선반은,
    상기 챔버에 슬라이딩 이동이 가능하도록 결합되는 프레임; 및
    상기 프레임 상에 안착되며, 내부에 다수의 관통 구멍이 형성된 지지판;
    을 포함하는 이차 전지 충방전 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 챔버는,
    상기 챔버 내부의 온도 조절을 위해 상기 챔버 내로 공기를 공급하는 공기 유입구와, 상기 챔버 내부의 공기를 외부로 배출하는 공기 유출구를 포함하는 이차 전지 충방전 장치.
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