KR20140067227A - 전지 충방전용 프로브 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전지 충방전용 프로브를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 전지 충방전용 프로브의 구성은 전지(2) 충방전 작업시 전지(2)의 전극(4)에 접촉되어 전류를 인가하는 전지 충방전용 프로브에 있어서, 복수개의 핀삽입홀이 구비된 핀바디(10)와; 상기 핀바디(10)의 상기 핀삽입홀에 상대 슬라이드 가능하게 결합된 통전성의 프로브핀(20)과; 상기 프로브핀(20)에 결합됨과 동시에 상기 프로브핀(20)을 복수개의 프로브핀 그룹으로 분할하여 상기 복수개의 프로브핀 그룹이 다른 프로브핀 그룹과는 별도로 상대 승강되도록 하는 복수개의 프로브핀 블록(30)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 전지 충방전용 프로브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전지 충방전시에 전지의 전극과 프로브핀을 접촉시키는 기계 설비 상의 오차나 전극을 지지하는 지그의 공차 등에 관계없이 프로브핀과 전지의 전극 사이의 접점을 최대화시킴으로써 전지 충방전시에 프로브핀과 전지 사이의 접촉 저항을 최소화시킬 수 있으므로, 전지에 대한 충방전 효율을 향상시킬 수 있는 전지 충방전용 프로브에 관한 것이다.
일반적으로, 충전지나 납축전지처럼 전기를 다 쓰고 난 뒤 다시 충전시켜 사용할 수 있는 전지를 2차 전지라 하는데, 최근에는 핸드폰, PDA, 스마트폰 및 노트북컴퓨터 등 휴대용 전자기기의 보급이 증가되면서, 1회 충전으로 오래 사용할 수 있으며 수명이 긴 2차 전지에 대한 기술개발이 요구되고 있다. 이러한 2차 전지에는 니켈-카드뮴(Ni-Cd), 니켈-수소(Ni-MH), 납축전지(SLA), 리튬-이온(lithium-Ion) 및 리튬-폴리머(lithium-polymer) 등이 있다. 이러한 2차 전지는 충방전 효율이나 전류용량 등을 고려하여 내부에 여러 개의 셀, 다시 말해, 단위전지들을 연결한 전지팩 형식으로 이루어져 있는데, 현재는 높은 에너지 밀도, 경량, 고전압, 무공해, 고출력, 고속충전, 우수한 수명 등의 장점을 지닌 리튬전지가 각광을 받고 있으며, 리튬전지는 리튬이온전지, 리튬이온폴리머전지 및 리튬금속폴리머전지 등으로 분류되고 있다.
리튬전지의 제조공정에 대해 설명하면, 베어셀(bare cell)에 회로나 단자 또는 연결부품을 결합시킨 후 케이스 조립되는 하드팩(hard pack) 공정과 이 하드 팩에 충방전(formation)을 진행하는 충방전 공정으로 이루어진다. 여기서, 상기 하드팩 공정시 제품의 용도 및 요구되는 특성에 맞게 전지의 형태 및 모양이 결정되며, 충방전 공정시 전지의 성능이 결정되고 제품의 양부가 판정된다.
한편, 전지 충방전 과정은 프로브를 이용하여 이루어지는 경우가 많다. 이러한 프로브에는 전류와 전압이 인가되는 프로브핀이 구비되어 있어서, 상기 프로브의 전류 프로브핀과 전압 프로브핀이 각각 전지의 전지셀에 구비된 전극 단자에 압지된 상태에서 전지에 대한 충방전이 이루어지는 것이다.
그런데, 상기 프로브의 프로브핀이 전지의 전극에 접촉된 상태에서 충방전을 하다 보면, 프로브핀과 전극의 접촉 부위에서의 접촉 저항에 의해 전류 손실이 초래되므로, 전지 충방전 효율이 저하되는 문제가 있다. 특히, 충전 용량이 상대적으로 높은 고용량 전지의 경우에는 그에 상응하는 고용량 전류를 신속하게 충방전해야 하는데, 상대적으로 고용량 전지의 경우 상기와 같은 접촉 저항으로 인하여 전류 손실이 그만큼 많이 초래되는 문제가 있다. 예를 들어, 용량이 200A/h 정도가 되는 고용량 전지의 경우 200A를 신속충전해야 하는데, 상기 프로브핀과 전지의 전극과의 접촉 부위의 전기 저항이 높아서 열이 많이 발생하고, 이로 인하여 전기가 열로 손실되어 전지 충전도 제대로 되지 않아서 충전 효율이 저하되며, 전지 충전이 제대로 이루어지지 않는 만큼 에러가 발생되고, 실제 전지의 용량이 줄어서 나와버리는 문제가 생기는 것이다.
다시 말해, 상기 프로브에서 프로브핀을 전지의 전극에 접촉되도록 하는 프로브 승강 머신의 기계적인 공차(기계 설비상의 오차)나 수평 오차(즉, 전지의 전극이 프로브핀과의 접촉면에 대해 올바른 수평 상태(균일 수평 상태)로 배치되지 못하고 전지를 지지하는 지그의 공차 등에 의해 어떤 지점은 높고 어떤 지점은 상대적으로 낮아서 프로브핀이 전지의 전극에 접촉되는 접점을 최대한 넓게 가져갈 수 없게 되므로, 전기적인 저항이 높아지고, 이러한 이유 때문에 전지 충방전 효율의 저하를 유발하게 되는 것이다. 전지 충방전시 접촉 저항을 최소화하기 위해서는 프로브핀과 전지의 전극 사이의 접촉 접점을 최대한 많이 확보하여야 하는데, 상기 기계 설비상의 오차나 지그에 의한 전지 자체의 수평 오차 등에 의해 전지의 전극과 프로브핀 사이의 접촉 접점이 줄어들 수밖에 없어서 프로브핀과 전지의 전극 사이의 전기적 저항이 높아질 수밖에 없고, 이로 인해 궁극적으로 전지 충방전 효율 저하라는 바람직하지 못한 결과를 낳게 된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전지 충방전시에 전지의 전극과 프로브핀을 접촉시키는 기계 설비 상의 오차나 전극을 지지하는 지그의 공차 등에 관계없이 프로브핀과 전지의 전극 사이의 접점을 최대화시킴으로써 전지 충방전시에 프로브핀과 전지 사이의 접촉 저항을 최소화시킬 수 있으므로, 전지에 대한 충방전 효율을 향상시킬 수 있는 전지 충방전용 프로브를 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 전지(2) 충방전 작업시 전지(2)의 전극에 접촉되어 전류를 인가하는 전지 충방전용 프로브에 있어서, 복수개의 핀삽입홀이 구비된 핀바디(10)와; 상기 핀바디(10)의 상기 핀삽입홀에 상대 슬라이드 가능하게 결합된 통전성의 프로브핀(20)과; 상기 프로브핀(20)에 결합됨과 동시에 상기 프로브핀(20)을 복수개의 프로브핀 그룹으로 분할하여 상기 복수개의 프로브핀 그룹이 다른 프로브핀 그룹과는 별도로 상대 승강되도록 하는 복수개의 프로브핀 블록(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 충방전용 프로브가 제공된다.
상기 프로브핀(20)은, 상기 핀바디(10)의 중심부를 기준으로 방사 방향으로 배치되고, 상기 복수개의 프로브핀 블록(30)은 분할 라인에 의해 복수개로 분할되고, 상기 분할된 복수개의 프로브핀 블록(30)은 각각 상기 복수개의 프로브핀(20) 중에서 일정 갯수의 프로브핀(20)에 결합되어, 상기 복수개의 프로브핀(20)을 복수개의 프로브핀 그룹으로 분할하여 각각의 프로브핀 그룹이 상기 프로브핀(20)의 상대 승강에 따라 다른 프로브핀(20)과는 별도로 상대 승강되도록 구성된다.
상기 프로브핀 블록(30)은 가운데 하나의 분할 라인에 의해 두 개의 프로브핀 블록(30)으로 분할되고, 상기 두 개의 프로브핀 블록(30)에 상기 복수개의 프로브핀(20)이 동일한 갯수로 나누어서 각각 결합되어, 상기 두 개의 프로브핀 블록(30)과 두 개 그룹으로 분할된 각각의 프로브핀 그룹이 상대 승강되도록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 프로브핀 블록(30)은 십자형으로 교차된 두 개의 분할 라인에 의해 네 개의 프로브핀 블록(30)으로 분할되고, 상기 네 개의 프로브핀 블록(30)에 상기 복수개의 프로브핀(20)이 동일한 갯수로 나누어서 각각 결합되어, 상기 네 개의 프로브핀 블록(30)과 네 개 그룹으로 분할된 각각의 프로브핀 그룹이 상대 승강되도록 구성한다.
상기 프로브핀 블록(30)은 상기 핀바디(10)의 중심부를 기준으로 방사 방향으로 교차된 네 개의 분할 라인에 의해 여덟 개의 프로브핀 블록(30)으로 분할되고, 상기 여덟 개의 프로브핀 블록(30)에 상기 복수개의 프로브핀(20)이 동일한 갯수로 나누어서 각각 결합되어, 상기 여덟 개의 프로브핀 블록(30)과 여덟 개 그룹으로 분할된 각각의 프로브핀 그룹이 상대 승강되도록 구성한다.
상기 프로브핀 블록(30)은, 상기 전극의 표면과 마주하는 면에 복수개의 콘택트 돌기(32)가 구비되고, 상기 콘택트 돌기(32)는 플랫면(34)이 구비되어, 상기 콘택트 돌기(32)의 상기 플랫면(34)이 상기 전극(4)의 표면에 접촉된 상태로 전류를 인가하도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 콘택트 돌기(32)는 상기 프로브핀 블록(30)의 저면에 격자형으로 배치되고, 상기 콘택트 돌기(32) 사이에는 격자형으로 오목홈(36)이 형성된 것이 보다 바람직하다.
상기 프로브핀(20)은, 상기 핀바디(10)의 중심부에 구비된 전압 프로브핀(20B)과, 상기 전압 프로브핀(20B)의 주위에 방사 방향으로 배치된 복수개의 전류 프로브핀(20A)으로 구성되고, 상기 전압 프로브핀(20B)은 상기 전지(2)의 전극(4)의 표면과 접촉되는 단부에 끝이 뾰족한 콘택팅 첨두부(24)가 구비된 것이 바람직하다.
상기 핀바디(10)에는 상기 전압 프로브핀(20B)과 상기 전류 프로브핀(20A)이 상대 슬라이드 가능하게 결합되고, 상기 전압 프로브핀(20B)과 상기 프로브핀 블록(30)이 전지(2)의 전극(4) 표면에 탄성적으로 접촉되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 핀바디에 서로 나란하게 장착된 복수개의 전류 프로브핀의 하단부와 전압 프로브핀의 하단부를 전지의 전극 표면에 접촉시킴과 동시에 전류 프로브핀을 복수개의 그룹으로 나누어서 승강되도록 하는 복수개의 프로브핀 바디(적어도, 두 개의 프로브핀 바디)도 전지의 전극 표면에 접촉시킨 상태에서 전류 프로브핀과 프로브핀 바디를 통해서 전지의 전극에 전류를 인가함으로써 전지 충방전을 하게 되는데, 각각의 프로브핀 바디와 전류 프로브핀들이 다른 프로브핀과 전류 프로브핀들과는 별도로 상대 승강될 수 있어서, 전지의 전극 표면이 정수평 상태가 아니고 기계 설비 상의 공차나 조립 상의 공차 또는 전지를 지지하는 지그의 공차 등에 의해 전지의 전극 표면이 수평 상태를 기준으로 각도가 틀어져 있는 상태(즉, 전극의 표면이 상하를 기준으로 높이차가 생기도록 정수평에 대해 어느 한쪽으로 경사기게 된 상태) 또는 전지의 전극 위로 전극을 고정하기 위한 전극 고정편이 돌출되어 전극의 표면에 단차가 있는 상태라 하더라도 전지의 전극 표면에 상기 프로브핀 바디가 상대적으로 승강되면서 전지의 전극과 접촉되는 접점을 최대한 늘릴 수 있기 때문에, 전지와 프로브핀과의 접촉 부위에서의 접촉 저항을 최소화시킬 수 있으며, 이러한 접촉 저항의 최소화로 인하여 전기가 많은 열발생으로 인하여 손실되는 등의 현상을 방지하므로, 전지에 대한 충방전 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다. 전지의 전극 표면에 전극 고정구로 인하여 단차가 생겨 있는 경우에는 분할된 프로브핀 바디 중에서 일부는 전극 고정구에 접촉되어 다른 프로브핀 바디는 전극의 표면에 접촉되면서 전지의 전극과 프로브핀 블록 사이의 접촉면을 최대한 늘려주게 되고, 이로 인해 전기 저항이 줄어들어 전지 충방전 효율이 높아지는 장점을 가지게 된다.
또한, 본 발명에서 전압 프로브핀은 전류 프로브핀과는 별도로 탄성체(스프링 등)에 의해 핀바디에 대해 상대 승강되면서 탄지될 수 있도록 구성되고, 적어도 두 개 이상으로 분할된 각각의 프로브핀 블록에 전류 프로브핀이 복수개의 그룹으로 나누어져 결합되고 동시에 전류 프로브핀과는 별도로 탄성체(스프링 등)에 의해 프로브핀 블록과 함께 탄지되어 상기 프로브핀 블록이 전지의 전극 표면에 균일한 탄성 압지력으로 접촉된 상태에서 전지 충방전이 이루어지도록 하므로, 전지 충방전 효율성이 더욱 향상되는 효과를 기대할 수 있게 된다.즉, 전류 프로브핀이 결합된 각 프로브핀 블록의 표면과 전압 프로브핀의 표면이 전지의 충방전시 일정한 고용량의 전류 전압이 흐를 수 있는 균일한 면과 균일한 압지력으로 전극에 접촉이 가능하도록 설계되어 있으므로, 고용량 전지의 전극 면에 일정한 전류 전압을 흐를 수 있게 하는 효과가 있으며, 이로 인해, 전지 충방전 효율을 상당히 높일 수 있는 것이며, 특히, 고용량 전지(예를 들어, 200A 용량의 전지 등)의 원활한 충방전 작업이 가능하다는 점에서 큰 의미가 있는 것이다.
이를테면, 본 발명은 전지의 전극에 접촉되는 복수개의 프로브핀을 적어도 두 개 이상으로 분할된 프로브핀 블록에 의해 각각 별도로 상대 승강 가능한 구성을 가짐으로써, 전지 접촉부와의 사이에 접촉 저항을 최소화시킬 수 있으므로, 전지 충방전 효율성을 향상시키는 효과를 가진다. 즉, 본 건 기술 개발 사항은 특히 200A용 충전을 위하여 복수개로 분할된 프로브핀 블록에 의한 접점 증가와 접촉 면적 증가가 이루어지는 방식을 구현함으로써, 프로브핀과 전지 접촉 부위 사이의 접촉 저항을 최소화시킬 수 있는 것이며, 이로 인하여 전지 충방전 효율성의 극대화를 꾀할 수 있다는 점이 특징이다.
또한, 본 발명에서 전압 프로브핀은 전지의 전극과 접촉되는 단부에 끝이 뾰족한 콘택팅 첨두부가 구비되어 있는데, 이러한 콘택팅 첨두부가 전지의 전극 표면에 있는 이물질을 파고 들어가서 전극과의 접촉성을 좋게 하므로, 전압 프로브핀에 의한 전압 센싱 효율을 보다 높이는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 전지 충방전용 프로브의 사시도
도 2는 도 1의 저면을 보여주는 사시도
도 3은 도 1의 종단면도
도 4는 본 발명의 전지 충방전용 프로브의 사용 상태를 보여주는 사시도
도 5는 도 4에 도시된 전지 충방전용 프로브의 사용 상태를 개략적으로 보여주는 종단면도
도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 전지 충방전용 프로브의 사시도
도 7은 도 6의 저면을 보여주는 사시도
도 8은 도 6에 도시된 전지 충방전용 프로브의 종단면도
도 9는 본 발명의 제3실시예에 의한 전지 충방전용 프로브의 사시도
도 10은 도 9의 저면을 보여주는 사시도
도 11은 도 9에 도시된 전지 충방전용 프로브의 종단면도
도 12는 본 발명의 제4실시예에 의한 전지 충방전용 프로브의 사시도
도 13은 도 12의 저면을 보여주는 사시도
도 14는 도 12에 도시된 전지 충방전용 프로브의 종단면도
도 2는 도 1의 저면을 보여주는 사시도
도 3은 도 1의 종단면도
도 4는 본 발명의 전지 충방전용 프로브의 사용 상태를 보여주는 사시도
도 5는 도 4에 도시된 전지 충방전용 프로브의 사용 상태를 개략적으로 보여주는 종단면도
도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 전지 충방전용 프로브의 사시도
도 7은 도 6의 저면을 보여주는 사시도
도 8은 도 6에 도시된 전지 충방전용 프로브의 종단면도
도 9는 본 발명의 제3실시예에 의한 전지 충방전용 프로브의 사시도
도 10은 도 9의 저면을 보여주는 사시도
도 11은 도 9에 도시된 전지 충방전용 프로브의 종단면도
도 12는 본 발명의 제4실시예에 의한 전지 충방전용 프로브의 사시도
도 13은 도 12의 저면을 보여주는 사시도
도 14는 도 12에 도시된 전지 충방전용 프로브의 종단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도면을 참조하면, 본 발명에 의한 전지 충방전용 프로브는 전지(2) 충방전 작업시 전지(2)의 전극(4)에 프로브핀(20)을 매개로 전류를 인가하는 것으로서, 이러한 본 발명의 전지 충방전용 프로브는 복수개의 핀삽입홀이 형성된 핀바디(10)를 포함한다.
상기 핀바디(10)는 대략 원형 블록 형상으로 구성된 것으로, 핀바디(10)의 중앙부에는 전압 프로브핀(20B)의 장착을 위한 일자홀 형상의 센터 핀삽입홀(12a)이 구비되고, 센터 핀삽입홀(12a)의 주변에는 원주 방향으로 복수개의 일자홀 형상의 외곽 핀삽입홀(12b)이 구비된다. 센터 핀삽입홀(12a)은 핀바디(10)의 상면에서 저면으로 연통된다. 또한, 복수개의 외곽 핀삽입홀(12b)은 전류 프로브핀(20A)의 장착을 위한 일자홀 형상이다. 센터 핀삽입홀(12a) 주위에 배치된 복수개의 핀삽입홀도 핀바디(10)의 상면에서 저면으로 연통된다. 핀삽입홀(12)이 핀바디(10) 중앙부에 센터 핀삽입홀(12a)과 복수개의 외곽 핀삽입홀(12b)로 구성되는데, 본 발명에서는 핀바디(10)의 중앙부에 센터 핀삽입홀(12a)이 구비되고 8개의 전류 프로브핀(20A)을 장착하도록 8개의 전류 프로브핀(20A) 장착용 핀삽입홀이 센터 핀삽입홀(12a) 주위에 배치된 구성을 취하고 있다. 전류 프로브핀(20A) 장착용 외곽 핀삽입홀(12b)과 전류 프로브핀(20A)의 갯수는 필요에 따라 가감할 수 있다.
상기 핀바디(10)의 센터 핀삽입홀(12a)와 복수개의 외곽 핀삽입홀(12b)에는 각각 통전성의 전압 프로브핀(20B)과 전류 프로브핀(20A)이 결합된다. 핀바디(10)의 중앙부의 센터 핀삽입홀(12a)에는 전압 프로브핀(20B)이 결합되고, 핀바디(10)의 외곽 원주 방향으로 일정 간격으로 구비된 각각의 외곽 핀삽입홀(12b)에는 전류 프로브핀(20A)이 결합되어, 핀바디(10)의 중앙부에는 전압 프로브핀(20B)이 구비되고, 전압 프로브핀(20B)의 주위에는 복수개의 전류 프로브핀(20A)이 원주 방향으로 배치되어, 상기 프로브핀(20)들이 핀바디(10)에 나란하게 복수개로 구비된 구조를 취하고 있다. 전압 프로브핀(20B)과 전류 프로브핀(20A)은 스냅링(26)에 의해 핀바디(10)에서 이탈되지 않고 상대 슬라이드 가능하게 결합되어 있다.
상기 프로브핀(20)들은 핀바디(10)의 외곽 핀삽입홀(12b)에 결합되어 일정 간격 이격되도록 배치되어 있는데, 바람직하게, 전류 프로브핀(20A)과 전압 프로브핀(20B)은 핀바디(10)의 외곽 핀삽입홀(12b)에 상대 슬라이드 가능하게 결합되어, 상기 외곽 핀삽입홀(12b)에 내장된 스프링에 의해 전류 프로브핀(20A)과 전압 프로브핀(20B)이 탄성적으로 전지(2)의 전극(4) 표면에 접촉될 수 있도록 한다.
한편, 상기 프로브핀(20)들 중에서 전류 프로브핀(20A)은 커런트 케이블(current cable)에 전기적으로 연결되고, 전압 프로브핀(20B)은 볼티지 센싱 케이블(voltage sensing cable)에 전기적으로 연결되어 있어서, 전류 프로브핀(20A)들이 커런트 케이블에 연결된 전원 공급부로부터 전류를 전지(2)의 전극(4)에 인가하고, 전압 프로브핀(20B)은 전지(2)의 전극(4)에 접촉된 상태에서 전류가 제대로 충전되었는지의 여부를 측정하도록 구성된다.
본 발명에서는 주요 특징부라 할 수 있는 복수개의 프로브핀 블록(30)이 구비된다. 즉, 복수개의 프로브핀 블록(30)이 프로브핀(20)에 결합됨과 동시에 프로브핀(20)을 복수개의 프로브핀 그룹으로 분할하여 복수개의 프로브핀 그룹이 다른 프로브핀 그룹과는 별도로 상대 승강되도록 한다. 즉, 상기 프로브핀(20)은 핀바디(10)의 중심부를 기준으로 방사 방향으로 배치되고, 상기 복수개의 프로브핀 블록(30)은 분할 라인에 의해 복수개로 분할되고, 상기 분할된 복수개의 프로브핀 블록(30)은 각각 복수개의 프로브핀(20) 중에서 일정 갯수의 프로브핀(20)에 결합되어, 복수개의 프로브핀(20)을 복수개의 프로브핀 그룹으로 분할함으로써, 각각의 프로브핀 그룹이 프로브핀(20)의 상대 승강에 따라 다른 프로브핀(20)과는 별도로 상대 승강되도록 구성한 것이다.
본 발명의 경우 프로브핀 블록(30)이 2개, 4개, 8개로 분할되고, 이처럼 분할된 프로브핀 블록(30)이 상기 전류 프로브핀(20A)에 결합된 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 프로브핀 블록(30)은 가운데 하나의 분할 라인에 의해 두 개의 프로브핀 블록(30)으로 분할되고, 상기 두 개의 프로브핀 블록(30)에 복수개의 프로브핀(20)이 동일한 갯수로 나누어서 각각 결합된다. 프로브핀 블록(30)에는 상면으로 연통된 핀삽입홀이 구비되어, 전류 프로브핀(20A)이 프로브 핀브롤의 핀삽입홀에 결하된 구조를 가지는데, 상기 전류 프로브핀(20A)이 8개이고 프로브핀 블록(30)이 두 개로 분할된 경우에는 각각의 프로브핀 블록(30)에 전류 프로브핀(20A)이 각각 4개씩 결합되어, 상기 두 개의 프로브핀 블록(30)과 두 개 그룹으로 분할된 각각 4개의 전류 프로브핀(20A) 그룹이 상대 승강되도록 구성된다. 즉, 한쪽 프로브핀 블록(30)의 4개의 전류 프로브핀(20A)은 다른 쪽 프로브핀 블록(30)의 4개의 전류 프로브핀(20A)이 독립적으로 상대 승강될 수 있다.
또한, 상기 프로브핀 블록(30)은 십자형으로 교차된 두 개의 분할 라인에 의해 네 개의 프로브핀 블록(30)으로 분할되고, 상기 네 개의 프로브핀 블록(30)에 복수개의 프로브핀(20)이 동일한 갯수로 나누어서 각각 결합되어, 네 개의 프로브핀 블록(30)과 네 개 그룹으로 분할된 각각의 프로브핀 그룹이 상대 승강되도록 구성할 수 있다. 즉, 하나의 프로브핀 블록(30)에 각각 전류 프로브핀(20A)이 2개씩 결합되어, 각각의 독립된 프로브핀 블록(30)과 2개의 전류 프로브핀(20A)이 상대 승강될 수 있는 것이다. 한편, 상기 프로브핀 블록(30)은 사각 블록 형상으로 구성되어, 2개의 전류 프로브핀(20A)이 사각 블록 형태의 프로브 핀볼록에 결합된 구조를 가질 수도 있다.
그리고, 상기 프로브핀 블록(30)은 핀바디(10)의 중심부를 기준으로 방사 방향으로 교차된 네 개의 분할 라인에 의해 여덟 개의 프로브핀 블록(30)으로 분할되고, 상기 여덟 개의 프로브핀 블록(30)에 복수개의 프로브핀(20)이 동일한 갯수로 나누어서 각각 결합되어, 상기 여덟 개의 프로브핀 블록(30)과 여덟 개 그룹으로 분할된 각각의 프로브핀 그룹이 상대 승강되도록 구성할 수도 있다. 즉, 여덟 개로 분할된 각각의 프로브핀 블록(30)에 각각 전류 프로브핀(20A)이 1개씩 결합되어, 각각의 독립된 프로브핀 블록(30)과 1개의 전류 프로브핀(20A)이 상대 승강될 수 있는 것이다.
본 발명에서는 모든 전류 프로브핀(20A)이 한꺼번에 동시에 승강되는 구성보다는 분할된 복수개의 프로브핀 블록(30)에 의해 복수개의 전류 프로브핀(20A)이 독립적으로 상대 승강되면서 동시에 프로브핀 블록(30)은 전지(2)의 전극(4)과의 접촉 지점을 극대화시켜서 전기 저항을 줄이는 구성을 가진다는 것이 중요하다. 상기와 같이, 분할된 프로브핀 블록(30)의 갯수가 늘어난다면 전지(2)의 전극(4) 표면 평탄도 변화에 따라 전극(4) 표면과 프로브핀 블록(30) 사이의 접촉 면적의 범위를 그만큼 더 늘릴 수 있어서 더욱 좋다.
한편, 본 발명에 의한 전지 충방전용 프로브는 특허출원 제10-2011-0138960호 등에 기재된 전지(2) 충방전 시스템(예를 들어, DCIR 시스템 장비)에 장착되어 전지(2)의 전극(4) 표면에 프로브핀 블록(30)이 승강되면서 접촉되거나 접촉 해제되도록 구성할 수 있다.
따라서, 상기 구성의 본 발명에 의하면, 상기 핀바디(10)에 서로 나란하게 장착된 복수개의 프로브핀(20) 중에서 가운데의 전압 프로브핀(20B)의 하단부를 전지(2)의 전극(4) 표면에 접촉시키고 동시에 전류 프로브핀(20A)에 통전 가능하게 결합된 각각의 프로브핀 블록(30)도 전지(2)의 전극(4) 표면에 압지시킨 상태에서 통전성의 전류 프로브핀(20A)과 프로브핀 블록(30)을 통해서 전지(2)의 전극(4)에 전류를 인가함으로써 전지(2) 충전을 하게 되는데, 상기 프로브핀 블록(30)의 각각 복수개로 분할되어 있고, 각각의 독립된 프로브핀 블록(30)에는 복수개의 전류 프로브핀(20A)들이 일정 갯수 그룹을 이루도록 결합되어 있어서, 각각의 프로브핀 블록(30)과 전류 프로브핀(20A)들이 다른 프로브핀(20)과 전류 프로브핀(20A)들과는 별도로 상대 승강될 수 있으므로, 전지(2)의 전극(4) 표면이 정수평 상태가 아니고 기계 설비 상의 공차나 조립 상의 공차 또는 전지(2)를 지지하는 지그의 공차 등에 의해 전지(2)의 전극(4) 표면이 수평 상태를 기준으로 각도가 틀어져 있는 상태(즉, 전극(4)의 표면이 상하를 기준으로 높이차가 생기도록 정수평에 대해 어느 한쪽으로 경사기게 된 상태)라 하더라도 전지(2)의 전극(4) 표면에 상기 프로브핀 블록(30)가 접촉되는 접점을 최대한 늘릴 수 있으며, 이로 인하여 전지(2)와 프로브핀(20)과의 접촉 부위에서의 접촉 저항을 최소화시킬 수 있으며, 이러한 접촉 저항의 최소화로 인하여 전기가 많은 열발생으로 인하여 손실되는 등의 현상을 방지하므로, 전지(2)에 대한 충방전 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다. 전지(2)셀과 프로브핀(20)과의 접촉 부위에서의 접촉 저항을 최소화시킬 수 있으며, 이러한 접촉 저항의 최소화로 인하여 전기가 많은 열발생으로 인하여 손실되는 등의 현상을 방지하므로, 전지(2)에 대한 충방전 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.
일반적으로, 전지(2)(이차 전지(2))는 지그 등에 지지되어 전극(4)이 충방전용 프로브를 향하도록 배치되는데, 전지(2)의 전극(4)이 충방전용 프로브와 접촉되는 면에 딱맞도록 설치되면 이상적이지만, 현실적으로 전지(2)의 전극(4)이 충방전용 프로브와 접촉되는 면에 대해 일정 각도(대략 0.5°에서 0.23° 정도) 기울어지게 배치된다.
따라서, 전지(2)의 전극(4)과 접촉되는 프로브핀 블록(30)을 분할하지 않고 하나로만 구성한 경우라면, 각도가 기울어져 배치된 전지(2)의 전극(4)에 프로브핀 블록(30)이 접촉될 때에 점으로만 접촉되므로, 전지(2) 충방전시에 전지(2)의 전극(4)과 프로브핀 블록(30) 사이에 전지(2) 저항이 늘어나면서 전지(2) 충방전 효율이 저하된다.
그런데, 본 발명에서는 전술한 바와 같이, 프로브핀 블록(30)을 복수개로 분할하여 따로 따로 독립적으로 승강되도록 구성함으로써, 전지(2)의 전극(4)과 프로브핀 블록(30) 사이의 접점이 최대한 늘어나게 되므로, 전지(2) 충방전시에 전기적 저항을 줄일 수 있는 것이며, 이로 인하여 결과적으로 전지(2) 충방전 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 즉, 본 발명은 전지(2)를 지지하는 지그의 공차, 전지(2) 충방전 장치로 인한 기계 설비 상의 오차, 프로브 자체의 조립 공차 등에 의해 전지(2)의 전극(4)이 기울어지게 배치되더라도 전지(2)의 전극(4)과의 사이에 전기 저항을 극소화시켜서 전지(2) 충방전 효율 저하를 보상할 수 있다는 점에서 의미가 크다 하겠다.
또한, 전지(2)의 전극(4) 표면에 전극(4) 고정구로 인하여 단차가 생겨 있는 경우(전극(4) 고정구 이외에 조립 공차 등의 여러 가지 요인에 의해 단차가 생겨 있는 경우)에는 분할된 프로브핀 블록(30) 중에서 일부는 전극 고정구(4a)에 접촉되고, 다른 프로브핀 블록(30)은 전극(4)의 표면에 접촉되면서 전지(2)의 전극(4)과 프로브핀 블록(30) 사이의 접촉면을 최대한 늘려주게 되고, 이로 인해 전기 저항이 줄어들어 전지(2) 충방전 효율이 높아지게 된다. 도 5에서 D로 표시된 바와 같이, 각각의 분할된 프로브핀 블록(4)이 상대 승강된 상태로 전지(2)의 전극(4) 부분에 접촉되어 있으므로, 전기 저항의 감소와 전지(2) 충방전 효율의 향상을 가져오게 되는 것이다.
부언하면, 본 발명은 전지(2)의 전극(4)과 압지되는 프로브핀 블록(30)을 독립적으로 상대 승강되도록 복수개로 분할하는 구성을 가짐으로써, 전지(2)의 충방전시 일정한 고용량의 전류 전압이 흐를 수 있는 균일한 면과 균일한 압지력으로 프로브핀(20)과 전지(2)의 전극(4) 사이 접촉이 가능하도록 설계되어 있으므로, 고용량 전지(2)의 전극(4) 면에 일정한 전류 전압을 흐를 수 있게 하는 효과가 있으며, 이로 인해, 전지(2) 충방전 효율을 상당히 높일 수 있는 것이며, 특히, 고용량 전지(2)(예를 들어, 200A 용량의 전지(2) 등)의 원활한 충방전 작업이 가능하다는 점에서 큰 의미가 있다.
또한, 본 발명에서 프로브핀 블록(30)은 전극(4)의 표면과 마주하는 면(즉, 프로브핀 블록(30)의 저면)에 복수개의 콘택트 돌기(32)가 구비되며, 콘택트 돌기(32)는 플랫면(34)이 구비되어, 상기 콘택트 돌기(32)의 플랫면(34)이 전극(4)의 표면에 접촉된 상태로 전류를 인가한다. 즉, 콘택트 돌기(32)의 플랫면(34)(평탄면)이 전극(4)의 표면에 일정 면적으로 면접촉이 이루어지도록 구성된다. 또한, 콘택트 돌기(32)는 프로브핀 블록(30)의 저면에 격자형으로 배치되고, 상기 콘택트 돌기(32) 사이에는 격자형으로 오목홈(36)이 형성되어 있다.
따라서, 상기 프로브핀 블록(30)의 콘택팅 돌기에 있는 평탄면이 전지(2)의 전극(4) 표면에 접촉되어 최대한 전지(2)의 전극(4)과 프로브핀 블록(30) 사이의 면접촉 지점을 늘리게 되므로, 전지(2) 충방전 효율을 보다 높이게 되는 한편, 상기 프로브핀 블록(30)이 전지(2)의 전극(4) 표면에 압지된 상태에서 충방전을 할 때에 열이 발생하면, 상기 격자형의 오목홈(36)을 통하여 열이 빠져나가므로, 열에 의해 전지(2) 충방전 효율 저하를 방지하는데 보다 기여하게 된다. 즉, 프로브핀 블록(30)의 콘택트 돌기(32) 사이의 오목홈(36)은 전지(2) 충방전시 열을 외부로 배출하는 방열홈 기능을 하게 된다.
한편, 상기 프로브핀(20)은 핀바디(10)의 중심부에 구비된 전압 프로브핀(20B)과, 이러한 전압 프로브핀(20B)의 주위에 방사 방향으로 배치된 복수개의 전류 프로브핀(20A)으로 구성되는데, 핀바디(10) 중앙부의 전압 프로브핀(20B)은 전지(2)의 전극(4)의 표면과 접촉되는 단부(즉, 하단부)에 끝이 뾰족한 콘택팅 첨두부(24)가 구비되어 있다.
따라서, 전압 프로브핀(20B)의 하단부 콘택팅 첨두부(24)가 전지(2)의 전극(4) 표면에 있는 이물질을 파고 들어가서 전극(4)과의 접촉성을 좋게 하므로, 전압 프로브핀(20B)에 의한 전압 센싱 효율을 보다 높이는 장점이 있다. 예를 들어, 전지(2)의 전극(4)은 알루미늄으로 구성될 수 있는데, 알루미늄은 표면에 산화막이 형성되어, 전압 프로브핀(20B)과 전지(2)의 전극(4) 사이의 접촉성을 저하시키는 이물질이 될 수 있는데, 상기 전압 프로브핀(20B)의 뾰족한 콘택팅 첨두부(24)가 전지(2)의 전극(4) 표면에 형성되어 있는 산화막을 파고들어가면서 전지(2)의 전극(4)과 전압 프로브핀(20B) 사이의 접촉성을 높이게 되므로, 전압 센싱 효율을 보다 높이게 되는 것이다.
그리고, 상기 핀바디(10)에는 전압 프로브핀(20B)과 전류 프로브핀(20A)이 상대 슬라이드 가능하게 결합(즉, 핀바디(10)의 센터 핀삽입홀(12a)과 방사 방향으로 배치된 핀삽입홀에 상대 슬라이드 가능하게 결합)되고, 상기 전압 프로브핀(20B)과 전류 프로브핀(20A)은 탄성체(42)에 의해 탄지되어 전압 프로브핀(20B)과 각각의 프로브핀 블록(30)이 전지(2)의 전극(4) 표면에 탄성적으로 접촉된다. 탄성체(42)는 코일 스프링으로 구성되는데, 이러한 코일 스프링이 전압 프로브핀(20B)의 외주면과 전류 프로브핀(20A)의 외주면에 끼워지면서 동시에 코일 스프링의 양단부는 전압 프로브핀(20B)과 핀바디(10)의 핀삽입홀에 각각 구비된 지지단턱 사이에 개재되어, 전압 프로브핀(20B)과 프로브핀 블록(30)이 코일 스프링에 의해 탄지되어 전지(2)의 전극(4) 표면에 탄성적으로 접촉된다.
결국, 상기 전류 프로브핀(20A)들이 결합된 각각의 독립된 프로브핀 블록(30)들을 전지(2)의 전극(4) 표면에 일정 압력(대략 5Kg/㎠ 정도의 압력)으로 압지시킨 상태에서 전지(2)를 충방전하는데, 본 발명에서는 전지(2)의 전극(4) 표면에 압지되는 프로브핀 블록(30)의 하단부에 평탄면이 있는 콘택트 돌기(32)(22)를 구비하고, 이러한 콘택트 돌기(32)의 평탄면이 전지(2)의 전극(4) 표면에 면으로 접촉되어 압지된 상태가 되므로, 전지(2) 충방전시 전기 접촉 저항이 최대한 줄어들 수 있게 된다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
2. 전지 4. 전극
10. 핀바디 20. 프로브핀
20A. 전류 프로브핀 20B. 전압 프로브핀
24. 콘택팅 첨두부 30. 프로브 핀블록
32. 콘택트 돌기 34. 플랫면
36. 오목홈 42. 탄성체
10. 핀바디 20. 프로브핀
20A. 전류 프로브핀 20B. 전압 프로브핀
24. 콘택팅 첨두부 30. 프로브 핀블록
32. 콘택트 돌기 34. 플랫면
36. 오목홈 42. 탄성체
Claims (8)
- 전지(2) 충방전 작업시 전지(2)의 전극(4)에 접촉되어 전류를 인가하는 전지 충방전용 프로브에 있어서,
복수개의 핀삽입홀이 구비된 핀바디(10)와;
상기 핀바디(10)의 상기 핀삽입홀에 상대 슬라이드 가능하게 결합된 통전성의 프로브핀(20)과;
상기 프로브핀(20)에 결합됨과 동시에 상기 프로브핀(20)을 복수개의 프로브핀 그룹으로 분할하여 상기 복수개의 프로브핀 그룹이 다른 프로브핀 그룹과는 별도로 상대 승강되도록 하는 복수개의 프로브핀 블록(30);을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 충방전용 프로브.
- 제1항에 있어서,
상기 프로브핀(20)은, 상기 핀바디(10)의 중심부를 기준으로 방사 방향으로 배치되고, 상기 복수개의 프로브핀 블록(30)은 분할 라인에 의해 복수개로 분할되고, 상기 분할된 복수개의 프로브핀 블록(30)은 각각 상기 복수개의 프로브핀(20) 중에서 일정 갯수의 프로브핀(20)에 결합되어, 상기 복수개의 프로브핀(20)을 복수개의 프로브핀 그룹으로 분할하여 각각의 프로브핀 그룹이 상기 프로브핀(20)의 상대 승강에 따라 다른 프로브핀(20)과는 별도로 상대 승강되도록 하는 것을 특징으로 하는 전지 충방전용 프로브.
- 제2항에 있어서,
상기 프로브핀 블록(30)은 가운데 하나의 분할 라인에 의해 두 개의 프로브핀 블록(30)으로 분할되고, 상기 두 개의 프로브핀 블록(30)에 상기 복수개의 프로브핀(20)이 동일한 갯수로 나누어서 각각 결합되어, 상기 두 개의 프로브핀 블록(30)과 두 개 그룹으로 분할된 각각의 프로브핀 그룹이 상대 승강되도록 구성한 것을 특징으로 하는 전지 충방전용 프로브.
- 제2항에 있어서,
상기 프로브핀 블록(30)은 십자형으로 교차된 두 개의 분할 라인에 의해 네 개의 프로브핀 블록(30)으로 분할되고, 상기 네 개의 프로브핀 블록(30)에 상기 복수개의 프로브핀(20)이 동일한 갯수로 나누어서 각각 결합되어, 상기 네 개의 프로브핀 블록(30)과 네 개 그룹으로 분할된 각각의 프로브핀 그룹이 상대 승강되도록 구성한 것을 특징으로 하는 전지 충방전용 프로브.
- 제2항에 있어서,
상기 프로브핀 블록(30)은 상기 핀바디(10)의 중심부를 기준으로 방사 방향으로 교차된 네 개의 분할 라인에 의해 여덟 개의 프로브핀 블록(30)으로 분할되고, 상기 여덟 개의 프로브핀 블록(30)에 상기 복수개의 프로브핀(20)이 동일한 갯수로 나누어서 각각 결합되어, 상기 여덟 개의 프로브핀 블록(30)과 여덟 개 그룹으로 분할된 각각의 프로브핀 그룹이 상대 승강되도록 구성한 것을 특징으로 하는 전지 충방전용 프로브.
- 제1항에 있어서,
상기 프로브핀 블록(30)은, 상기 전극(4)의 표면과 마주하는 면에 복수개의 콘택트 돌기(32)가 구비되고, 상기 콘택트 돌기(32)는 플랫면(34)이 구비되어, 상기 콘택트 돌기(32)의 상기 플랫면(34)이 상기 전극(4)의 표면에 접촉된 상태로 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 전지 충방전용 프로브.
- 제6항에 있어서,
상기 콘택트 돌기(32)는 상기 프로브핀 블록(30)의 저면에 격자형으로 배치되고, 상기 콘택트 돌기(32) 사이에는 격자형으로 오목홈(36)이 형성된 것을 특징으로 하는 전지 충방전용 프로브.
- 제1항에 있어서,
상기 프로브핀(20)은, 상기 핀바디(10)의 중심부에 구비된 전압 프로브핀(20B)과, 상기 전압 프로브핀(20B)의 주위에 방사 방향으로 배치된 복수개의 전류 프로브핀(20A)으로 구성되고, 상기 전압 프로브핀(20B)은 상기 전지(2)의 전극(4)의 표면과 접촉되는 단부에 끝이 뾰족한 콘택팅 첨두부(24)가 구비되고, 상기 핀바디(10)에는 상기 전압 프로브핀(20B)과 상기 전류 프로브핀(20A)이 상대 슬라이드 가능하게 결합되며, 상기 전압 프로브핀(20B)과 상기 프로브핀 블록(30)이 탄성체(42)에 의해 전지(2)의 전극(4) 표면에 탄성적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 전지 충방전용 프로브.
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