KR20190064403A - 배터리팩의 배터리셀 등급 판정장치 - Google Patents

배터리팩의 배터리셀 등급 판정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리팩의 배터리셀 등급 판정장치에 관한 것으로서, 전기 자동차 등에 사용될 수 있는 배터리팩의 하나 이상의 단위셀로 구성된 복수의 배터리 셀의 수명과 등급을 판정할 수 있는 효과가 있다.

Description

배터리팩의 배터리셀 등급 판정장치{A device for determining the battery cell rating of a battery pack}
본 발명은 전기 자동차 등에 사용될 수 있는 배터리팩의 하나 이상의 단위셀로 구성된 복수의 배터리 셀의 수명과 등급을 판정할 수 있는 배터리팩의 배터리셀 등급 판정장치에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기 뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있으며, 이와 관련하여 최근에는 배터리 셀 어셈블리의 팽창을 방지하며, 배터리 셀 어셈블리를 안정적으로 고정할 수 있는 보다 더 슬림한 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차가 국내공개특허공보 공개번호 제10-2017-0022119호로 제안된 바 있다.
현재, 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있으며, 특히, EV 차량에 사용되는 리튬이온 배터리는 200kg과 20kWh의 고용량이고 수명은 약 15년 정도이며 약 1000만원에 달하는 고가의 제품이다.
EV 차량을 10년을 사용했을 경우 배터리는 초기 용량의 80%가 유지되고, 이 때 배터리는 약 800만원 정도의 가치를 가진 에너지 공급원이라 할 수 있으며 이는 상당한 가치를 갖는 고가의 제품이라 할 수 있다.
이와 같은 리튬 이온 배터리를 차량과 함께 폐기해버릴 경우 단순하게 약 800만원 정도의 손실을 입는다고 판단할 수 있으며 이를 재사용할 경우 얻을 수 있는 가치를 생각할 경우 그 이상이라 할 수 있다.
추후 전기자동차 시장의 규모가 커짐에 따라 경제적인 측면에서도 전기자동차의 부품에 대한 처리방안은 반드시 연구해야할 부분이고, 그 중 차량용 배터리 팩을 분리하여 셀 단위의 리튬이온 배터리를 확보하는 연구는 반드시 선행되어야 하며, 그 일환으로 본 발명자는 배터리팩의 복수의 배터리 셀과 접하는 탐침봉 어셈블리, 복수의 상기 배터리 셀의 전압을 각각 측정하는 전압측정부, 복수의 상기 배터리 셀에 전압을 각각 충전시키는 전압충전부 및 복수의 상기 배터리 셀의 전압을 각각 방전시키는 전압방전부를 통해 전기 자동차 등에 사용될 수 있는 신규 배터리팩은 물론 재활용하고자 하는 배터리팩의 하나 이상의 단위 셀로 구성된 복수의 상기 배터리 셀의 수명과 등급을 판정할 수 있는 배터리팩의 배터리셀 등급 판정장치를 제안하고자 한다.
국내공개특허공보 공개번호 제10-2017-0022119호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 전기 자동차 등에 사용될 수 있는 배터리팩의 하나 이상의 단위셀로 구성된 복수의 배터리 셀의 수명과 등급을 판정할 수 있는 배터리팩의 배터리셀 등급 판정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일정한 간격으로 배치되는 복수의 카트리지와, 복수의 상기 카트리지 사이에 배치되는 복수의 배터리 팩과, 복수의 상기 카트리지 상측에 배치되고 복수의 상기 배터리팩에 구비된 배터리 셀의 전극리드가 전기적으로 접촉되는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치로서, 배터리팩이 안착되는 바닥판이 구비되는 프레임과; 상기 프레임의 바닥판에 상기 배터리팩을 고정시키는 배터리 고정부와; 복수의 상기 배터리 셀과 접하는 탐침봉 어셈블리와; 상기 탐침봉 어셈블리를 통해 복수의 상기 배터리 셀의 전압을 각각 측정하는 전압측정부와; 상기 탐침봉 어셈블리를 통해 복수의 상기 배터리 팩을 충전시키는 전압충전부와; 상기 탐침봉 어셈블리를 통해 복수의 상기 배터리 셀의 전압을 각각 방전시키는 전압방전부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치를 제공한다.
여기서, 상기 전압측정부가 측정한 각각의 전압값을 근거로 연산한 평균전압값에 따라 상기 전압충전부와 상기 전압방전부를 제어하는 제어부;가 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제어부의 판단부의 판단결과를 통신망을 통해 전송하는 전송부와; 상기 전송부가 전송하는 상기 판단부의 판단결과를 출력하는 출력부;가 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부의 판단부의 판단결과를 복수의 상기 배터리 셀에 각각 인쇄하는 인쇄부가 구비되는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 프레임에 상기 탐침봉 어셈블리를 승강시키는 승강부가 구비되는 것이 바람직하다.
더불어, 상기 탐침봉 어셈블리는 상기 승강부에 의해 상기 배터리팩의 상하방향으로 승강운동하는 승강판과; 상기 승강판에 일정간격으로 구비되어 상기 승강판과 함께 승강운동하여 복수의 상기 배터리 셀과 각각 접하는 탐침봉;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 탐침봉은 상기 승강판을 수직관통한 상태로 상기 승강판에 일정간격으로 승강가능하게 구비되는 승강봉과; 상기 승강봉의 하부에 형성되어 상기 승강봉과 함께 승강운동하여 복수의 상기 배터리 셀과 각각 접하는 탐침헤드;를 포함하여 구성되고, 상기 승강봉을 내측에 수용한 상태로 상기 승강판의 하부와 상기 탐침헤드 사이에 구비되어 상기 탐침헤드와 상기 승강판을 연결하면서 상기 탐침헤드를 탄성지지하는 탄성부재;가 구비되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 배터리 고정부는 상기 배터리팩의 전극리드의 절단방향과 수직방향에 배치되어 상기 배터리팩의 측부에 밀착되는 밀판과; 상기 밀판을 상기 배터리팩 방향으로 이동시키는 밀판 엑츄에이터;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 배터리 고정부에는 상기 밀판과 상기 밀판 엑츄에이터 사이에 배치되어 상기 밀판에 작용하는 하중을 측정하는 로드셀이 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배터리 고정부에는 상기 프레임에 고정되어 상기 밀판 엑츄에이터의 몸체를 지지하는 지지부가 구비되고, 상기 지지부와 상기 밀판 엑츄에이터의 몸체 사이에 상기 밀판에 의해 상기 배터리팩의 측부에 가해지는 압력이 일정 기준이상 발생할 때 압축되는 밀판 압력 완충스프링이 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 프레임의 바닥판은 배터리팩을 상기 배터리 고정부 방향으로 이송시키는 컨베이어로 구성되는 것이 바람직하다.
또는, 상기 프레임은 바닥판과; 상기 바닥판의 전측에 형성되는 수직판;을 포함하여 구성되고, 상기 배터리 고정부는 상기 프레임의 수직판에 전측이 힌지결합된 상태로 상기 바닥판에 안착된 배터리팩의 상부에 안착고정되는 배터리 고정판으로 이루어지고, 상기 탐침봉 어셈블리는 상기 배터리 고정판에 일정간격으로 구비되어 복수의 상기 배터리 셀과 각각 접하는 탐침봉으로 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 탐침봉은 상기 배터리 고정판을 수직관통한 상태로 상기 배터리 고정판에 일정간격으로 승강가능하게 구비되는 승강봉과; 상기 승강봉의 하부에 형성되어 상기 승강봉과 함께 승강운동하여 복수의 상기 배터리 셀과 각각 접하는 탐침헤드;를 포함하여 구성되고, 상기 승강봉을 내측에 수용한 상태로 상기 배터리 고정판의 하부와 상기 탐침헤드 사이에 구비되어 상기 탐침헤드와 상기 배터리 고정판을 연결하면서 상기 탐침헤드를 탄성지지하는 탄성부재;가 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 배터리 고정부의 밀판의 후측부에 상기 컨베이어에 의해 이송되는 배터리팩을 위치고정시키는 스토퍼가 돌출형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배터리 고정부의 밀판의 전측부에 상기 컨베이어에 의해 이송되고, 상기 스토퍼에 의해 위치고정된 배터리팩을 정위치에 고정시키기 위한 정위치 고정가이드가 구비되는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 정위치 고정가이드의 후면에 내측으로 경사진 경사면이 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 배터리팩의 복수의 배터리 셀과 접하는 탐침봉 어셈블리, 복수의 상기 배터리 셀의 전압을 각각 측정하는 전압측정부, 복수의 상기 배터리 셀에 전압을 각각 충전시키는 전압충전부 및 복수의 상기 배터리 셀의 전압을 각각 방전시키는 전압방전부를 통해 전기 자동차 등에 사용될 수 있는 신규 배터리팩은 물론 재활용하고자 하는 배터리팩의 하나 이상의 단위 셀로 구성된 복수의 상기 배터리 셀의 수명과 등급을 판정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 배터리팩을 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 2는 도 1의 정면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예인 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 4는 프레임으로부터 커버프레임이 분리된 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 5는 도 4의 정면도이고,
도 6은 지지프레임에 구비된 탐침봉 어셈블리를 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 7은 탐침봉 어셈블리가 복수의 배터리 셀과 접한 상태를 개략적으로 나타내는 정면도이고,
도 8은 제어부의 제어상태를 개략적으로 나타내는 블록도이고,
도 9는 배터리 고정부를 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 10은 도 9의 배면도이고,
도 11은 밀판 압력 완충 스프링을 개략적으로 나타내는 일부절개평면도이고,
도 12 및 도 13은 배터리 고정부가 배터리팩을 고정시키는 과정을 개략적으로 나타내는 평면도이고,
도 14는 프레임의 다른예를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 물론 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.
도 1은 배터리팩을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이다.
본 발명은 일정한 간격으로 배치되는 복수의 카트리지(도 2의 51)와; 상기 복수의 카트리지(51) 사이에 배치되는 복수의 배터리 팩(도 2의 52)과; 상기 복수의 카트리지(51)의 상측에 배치되고, 복수의 상기 배터리팩(52)에 구비된 배터리 셀(521)의 전극리드(도 2의 53)가 전기적으로 접촉되는 배터리팩(도 1의 5)의 배터리 셀(521) 등급 판정장치이다.
여기서, 상기 배터리팩(5)은 신규 배터리팩은 물론 재활용하고자 하는 폐배터리팩 모두를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 4는 프레임으로부터 커버프레임이 분리된 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4의 정면도이고, 도 6은 지지프레임에 구비된 탐침봉 어셈블리를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
본 발명의 일실시예인 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치는 도 3 내지 도 6에서 보는 바와 같이 크게, 프레임(10), 배터리 고정부(20), 탐침봉 어셈블리(21), 전압측정부, 전압충전부, 전압방전부를 포함하여 이루어진다.
먼저, 상기 프레임(10)은 일예로, 배터리팩(5)의 전측에서 후측방향으로 일정길이로 각각 연장되는 일측프레임(110) 및 타측프레임(120)으로 구성될 수 있다.
상기 배터리 고정부(20), 탐침봉 어셈블리(21), 전압측정부(22), 전압충전부(23), 전압방전부(24)를 내측에 수용하여 외부로부터 보호하기 위한 커버프레임(9)의 하부 일측과 하부 타측이 각각 상기 일측프레임(110)의 상부 및 상기 타측프레임(120)의 상부에 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정될 수 있다.
상기 일측 프레임(110)의 내측면 상부와 상기 타측프레임(120)의 내측면 상부 사이에는 상기 배터리팩(5)의 하부가 안착되는 바닥판(130)이 구비된다.
상기 배터리팩(5)이 상기 배터리 고정부(20) 방향으로 자동으로 간헐적으로 이송될 수 있도록 상기 바닥판(130)은 상기 배터리팩(5)을 상기 바닥판(130)의 전측에서 후측방향으로 자동으로 간헐적으로 이송시키는 컨베이어 등 다양한 종류로 구성될 수 있다.
다음으로, 상기 배터리 고정부(20)는 상기 프레임(10)의 바닥판(130)의 일측 상부방향 또는 타측 상부방향에 배치되어 상기 배터리팩(5)을 위치고정시키게 된다.
다음으로, 상기 탐침봉 어셈블리(21)가 복수의 상기 배터리 셀(521)과 접할 수 있도록 상기 프레임(10)에 도 6에서 보는 바와 같이 상기 탐침봉 어셈블리(21)를 승강시키는 승강부(30)가 구비될 수 있다.
도 7은 탐침봉 어셈블리가 복수의 배터리 셀과 접한 상태를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
상기 프레임(10)의 상부에는 도 4 내지 7에서 보는 바와 같이 지지프레임(11)이 구비될 수 있다.
상기 지지프레임(11)은 지지판(111)과 지지다리(112)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 지지판(111)은 상기 프레임(10)의 상부방향에 일정높이로 수평구비될 수 있다.
도 6에서 보는 바와 같이 상기 지지판(111)의 중간부에 관통구(113)가 형성될 수 있다.
상기 지지판(111)의 관통구(113)의 하부방향에 상기 탐침봉 어셈블리(21)가승강가능하게 구비될 수 있다.
상기 관통구(113)의 상부방향에 위치하도록 상기 지지판(111)의 상부에 상기 승강부(30)가 고정되는 고정프레임(14)이 구비될 수 있다.
상기 고정프레임(14)은 고정판(141)과 고정다리(142)로 구성될 수 있다.
상기 고정판(141)은 상기 관통구(113)의 상부방향에 일정높이로 수평배치될 수 있다.
상기 고정다리(142)는 상기 고정판(141)의 하부 각 모서리부위에 수직형성될 수 있다.
상기 고정다리(142)의 하부는 상기 관통구(113) 주변의 상기 지지판(111)의 상부에 볼트고정, 용접고정 등 다양한 방식으로 고정될 수 있다.
상기 지지다리(112)는 상기 지지판(111) 하부 일측과 하부 타측에 상기 지지판(111)의 전후방향으로 일정간격으로 수직구비되어 상기 지지판(111)을 일정높이로 지지할 수 있다.
상기 지지다리(112)의 하부는 상기 프레임(10)의 일측 프레임(110)의 상부와 상기 타측 프레임(120)의 상부에 각각 볼트 고정 등 다양한 방식으로 구비될 수 있다.
상기 승강부(30)는 상기 고정프레임(14)의 고정판(141)의 하부면에 상부가 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정된 상태로 수직구비되고, 하부에 상기 탐침봉 어셈블리(21)가 볼트고정 등 다양한 방식으로 연결고정될 수 있는 실린더 등 다양한 종류로 이루어질 수 있다.
상기 탐침봉 어셈블리(21)는 도 5 내지 도 7에서 보는 바와 같이 크게, 승강판(211)과 탐침봉(212)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 승강판(211)은 상기 승강부(30)의 하부에 볼트고정 등 다양한 방식으로 연결고정되어 상기 배터리팩(5)의 상하방향으로 승강운동할 수 있다.
상기 승강판(211)은 플라스틱 등의 합성수지 등 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
상기 탐침봉(212)은 상기 승강판(211)에 일정간격으로 복수구비되어 상기 승강판(211)과 함께 승강운동하여 복수의 상기 배터리 셀(521)과 각각 접할 수 있다.
상기 탐침봉(212)은 동 재질 등의 금속재질 등 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
상기 탐침봉(212)은 도 5에서 보는 바와 같이 크게, 승강봉(212a)과 탐침헤드(212b)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 승강봉(212a)은 상기 승강판(211)을 수직관통한 상태로 상기 승강판(211)에 일정간격으로 승강가능하게 수직구비될 수 있다.
상기 탐침헤드(222b)는 상기 승강봉(212a)의 하부에 일체형성되어 상기 승강봉(212a)과 함께 승강운동하여 복수의 상기 배터리 셀(521)과 각각 접할 수 있다.
여기서, 상기 탐침헤드(222b)와 복수의 상기 배터리 셀(521)의 접촉불량을 방지하기 위해, 상기 승강봉(212a)을 내측에 수용한 상태로 상기 승강판(211)의 하부와 상기 탐침헤드(212) 사이에 상기 탐침헤드(212)와 상기 승강판(211)을 연결하면서 상기 탐침헤드(212)를 상기 승강판(211)의 하부방향으로 탄성지지하는 스프링 등의 탄성부재(213)가 구비될 수 있다.
도 8은 제어부의 제어상태를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
다음으로, 상기 전압측정부(22)는 상기 탐침봉 어셈블리(21)의 탐침봉(212)을 통해 복수의 상기 배터리 셀(521)의 전압을 각각 측정하게 된다.
그리고, 상기 전압충전부(23)는 일예로, 상기 탐침봉 어셈블리(21)의 탐침봉(212)으로부터 배터리 팩(52)의 + 단자, - 단자를 통해 복수의 배터리 팩(52)을 각각 충전할 수 있다.
그리고, 상기 전압방전부(24)는 상기 탐침봉 어셈블리(21)의 탐침봉(212)을 통해 복수의 상기 배터리 셀(521)의 전압을 각각 방전시키게 된다.
다음으로, 도 2에서 보는 바와 같이 전원공급부(50)로부터 전원을 공급받아 상기 배터리 고정부(20)를 제어하면서 상기 전압측정부(22), 전압충전부(23), 전압방전부(24)가 구비되는 PCB 기판 등 다양한 종류로 이루어질 수 있는 제어부(40)가 더 구비될 수 있다.
상기 제어부(40)를 이룰 수 있는 PCB 기판에는 저항기와 릴레이 스위치가 구비될 수 있다.
또한, 상기 제어부(40)에는 연산부(410)와 판단부(420)가 구비될 수 있다.
상기 릴레이 스위치를 통해 상기 제어부(40)와 상기 전압측정부(22)가 연결된 상태에서 상기 연산부(410)는 상기 전압측정부(22)가 측정한 각각의 전압값을 근거로 평균전압값을 연산할 수 있다.
특히, 상기 제어부(40)는 상기 연산부(410)가 연산한 평균전압값에 따라 상기 전압충전부(23)와 상기 전압방전부(24)를 제어할 수 있다.
일예로, 상기 릴레이 스위치를 통해 상기 제어부(40)와 상기 전압충전부(23)가 연결된 상태에서 상기 전압충전부(23)는 평균전압값과 동일한 전압값이 측정된 해당 배터리 셀(521)에는 전압을 충전하지 않을 수 있다.
그리고, 상기 전압충전부(23)는 평균전압값 이하인 전압값이 측정된 해당 배터리 셀(521)에 전압을 충전할 수 있다.
이때, 평균전압값 이하인 전압값이 측정된 해당 배터리 셀(521)에는 평균전압값 이하인 전압값과 평균전압값의 차이만큼의 전압량이 충전될 수 있다.
그리고, 상기 릴레이 스위치를 통해 상기 제어부(40)와 상기 전압방전부(24)가 연결된 상태에서 상기 전압방전부(24)는 평균전압값을 초과한 전압값이 측정된 해당 배터리 셀(521)의 전압을 방전시킬 수 있다.
이때, 평균전압값을 초과한 전압값이 측정된 해당 배터리 셀(521)에는 평균전압값을 초과한 전압값과 평균전압값의 차이만큼의 전압량이 방전될 수 있다.
이와 같은 과정을 통해 복수의 상기 배터리 셀(521) 모두가 평균전압값을 가진 상태에서 상기 릴레이 스위치를 통해 상기 제어부(40)와 상기 전압방전부(24)가 연결되어 상기 전압방전부(24)가 복수의 상기 배터리 셀(521) 모두의 전압을 방전시킬 수 있다.
이때, 상기 판단부(420)는 상기 전압방전부(24)가 복수의 상기 배터리 셀(24)의 전압을 방전시킬 때, 복수의 상기 배터리 셀(521)의 각각의 시간당 방전값과 상기 제어부(40)에 미리 설정된 시간당 기준 방전값을 비교하여 복수의 상기 배터리 셀(521)의 등급을 판단할 수 있다.
상기 판단부(420)는 복수의 상기 배터리 셀(521) 중 시간당 기준 방전값을 초과하는 시간당 방전값을 가진 해당 배터리 셀(521)을 불량등급으로 판단할 수 있다.
상기 판단부(420)는 복수의 상기 배터리 셀(521) 중 시간당 기준 방전값 이하의 시간당 방전값을 가진 해당 배터리 셀(521)을 양품등급으로 판단할 수 있다.
상기 판단부(420)는 양품 등급으로 판단된 해당 배터리 셀(521)의 시간당 방전값에 따라 양품등급을 '양품 A등급, 양품 B등급, 양품 C등급...' 등의 복수 등급으로 세분화할 수 있다.
이를 위해, 상기 제어부(40)에는 상기 양품 등급으로 판단된 해당 배터리 셀(521)의 시간당 방전값에 해당되는 복수의 기준등급이 저장될 수 있고, 상기 판단부(420)는 상기 제어부(40)에 저장된 복수의 기준등급을 통해 양품 등급으로 판단된 해당 배터리 셀(521)의 등급을 세분화할 수 있다.
다른예로, 도면에서는 도시되지 않았으나, 상기 제어부(40)에는 복수의 상기 배터리 셀(521)의 방전값 변화량인 방전 기울기를 측정하는 기울기 측정부가 더 구비될 수 있다.
상기 판단부(420)는 상기 기울기 측정부의 기울기 측정값과 상기 제어부(40)에 미리 설정된 기준 기울기값을 비교하여 복수의 상기 배터리 셀(521)의 등급을 판단할 수 있다.
상기 판단부(420)는 복수의 상기 배터리 셀(521) 중 상기 기준 기울기값을 초과하는 기울기 측정값을 가진 해당 배터리 셀(521)을 불량등급으로 판단할 수 있다.
상기 판단부(420)는 복수의 상기 배터리 셀(521) 중 상기 기준 기울기값 이하의 기울기 측정값을 가진 해당 배터리 셀(521)을 양품등급으로 판단할 수 있다.
다음으로, 상기 제어부(40)의 판단부(420)의 판단결과를 통신망을 통해 전송하는 전송부(60)와, 상기 전송부(60)가 전송하는 상기 판단부(420)의 판단결과를 출력하는 출력부(70)가 더 구비될 수 있다.
상기 출력부(70)는 컴퓨터 모니터 또는 스마트폰 등의 이동통신단말기 또는 상기 프레임(10)에 구비될 수 있는 LED패널 등의 디스플레이 등 다양한 종류로 이루어져 상기 판단부(420)의 판단결과를 문자, 숫자, 기호 등으로 화면출력할 수 있다.
또한, 상기 출력부(70)는 상기 기울기 측정부의 기울기 측정값을 그래프 형태로 화면출력할 수도 있다.
다음으로, 상기 탐침봉 어셈블리(21)의 승강판(211)의 하부에는 상기 제어부(40)의 판단부(420)의 판단결과를 복수의 상기 배터리 셀(521) 각각의 외면에 문자, 숫자, 기호 등으로 인쇄하는 인쇄부(80)가 구비될 수 있다.
상기 인쇄부(80)는 레이저 프린터 등 다양한 종류로 이루어질 수 있다.
도 9는 배터리 고정부를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 10은 도 9의 배면도이고, 도 11은 밀판 압력 완충 스프링을 개략적으로 나타내는 일부절개평면도이다.
다음으로, 상기 탐침봉 어셈블리(21)가 복수의 상기 배터리 셀(521)에 보다 안정적으로 접할 수 있도록 하기 위해, 상기 배터리 고정부(20)는 도 9 내지 도 11에서 보는 바와 같이 크게, 지지부(200), 밀판(210) 및 밀판 액츄에이터(220)를 포함하여 이루어진다.
상기 지지부(200)는 지지부재(201)와 보조지지부재(202)로 구성될 수 있다.
상기 지지부재(201)의 일측은 수직으로 절곡형성될 수 있고, 상기 지지부재(201)의 하부는 상기 프레임(10)의 일측 프레임(110)의 상부 중간부 또는 상기 타측 프레임(120)의 상부 중간부에 볼트고정 등 다양한 방식으로 안착고정될 수 있다.
상기 보조지지부재(202)의 전측과 후측은 상기 지지부재(201)의 일측 상부 외측면에 볼트고정 등 다양한 방식으로 연결고정될 수 있다.
상기 밀판(210)은 상기 배터리팩(5)의 전극리드(53)의 절단방향과 수직방향에 배치되도록 상기 바닥판(130)의 일측 상부 또는 타측 상부에 상기 바닥판(130)의 일측에서 타측방향으로 좌우이동가능하게 구비되어 상기 배터리팩(5)의 측부에 밀착되어 상기 배터리팩(5)을 위치고정시킬 수 있다.
상기 밀판(210)이 상기 배터리팩(5)의 일측부에 밀착될 경우, 상기 배터리팩(5)의 타측부 하부는 상기 바닥판(130)의 상부방향에 위치하도록 상기 프레임(10)의 타측 프레임(120)의 내측면 상부에 상기 타측 프레임(120)의 전후방향으로 연장되는 지지바(121)에 밀착될 수 있다.
상기 밀판(210)이 상기 배터리팩(5)의 타측부에 밀착될 경우, 상기 배터리팩(5)의 일측부 하부는 상기 바닥판(130)의 상부방향에 위치하도록 상기 프레임(10)의 일측 프레임(110)의 내측면 상부에 상기 일측 프레임(120)의 전후방향으로 연장되는 지지바(121)에 밀착될 수 있다.
상기 밀판 액츄에이터(220)는 상기 바닥판(130)의 일측에서 타측방향으로 좌우이동시키는 실린더(221)로 이루어져 상기 밀판(210)을 상기 배터리팩(50) 방향으로 좌우이동시킬 수 있다.
상기 실린더(221)의 몸체(221a)의 일측은 지지부(200)의 지지부재(201)의 상부 내측에 볼트고정 등 다양한 방식으로 연결고정될 수 있다.
상기 실린더(221)의 로드(221b)의 일측이 상기 몸체(221a)의 일측 내부에 인입된 상태로 상기 실린더(221)의 로드(221b)의 타측은 상기 밀판(210)의 중간부에 볼트고정 등 다양한 방식으로 연결고정될 수 있다.
상기 배터리 고정부(20)는 상기 밀판(210)의 좌우이동을 정밀하게 안내하기 위한 좌우이동안내부재(230)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 좌우이동안내부재(230)는 도 10 및 도 11에서 보는 바와 같이 전측 좌우이동안내봉(231), 후측 좌우이동안내봉(232), 전측 좌우이동안내몸체(233), 후측 좌우이동안내몸체(234) 및 지지몸체(235)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 전측 좌우이동안내봉(231)과 상기 후측 좌우이동안내봉(232)은 상기 밀판(210)의 전측과 후측에서 각각 상기 지지부재(201) 전측과 후측 방향으로 일정길이로 각각 좌우수평연장형성될 수 있다.
상기 전측 좌우이동안내몸체(233)의 중심부와 상기 후측 좌우이동안내몸체(234)의 중심부에 상기 전측 좌우이동안내봉(231)과 상기 후측 좌우이동안내봉(232) 좌우수평관통한 상태로 수용될 수 있다.
상기 지지몸체(235)는 상기 지지부재(201)의 하부 타측에 일체형성될 수 있다.
상기 지지몸체(235)의 상부 전측과 상부 후측에는 상기 전측 좌우이동안내몸체(233)와 상기 후측 좌우이동안내몸체(234)가 볼트고정 등 다양한 방식으로 각각 안착고정될 수 있다.
다음으로, 도 10에서 보는 바와 같이 상기 배터리 고정부(20)에는 로드셀(240)이 더 구비될 수 있다.
상기 로드셀(240)은 상기 밀판(210)과 상기 밀판 액츄에이터(220)의 로드(221b) 사이에 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정된 상태로 배치되어 상기 밀판(210)이 상기 배터리팩(5)의 측부에 밀착되는 과정 중에 상기 밀판(210)에 작용하는 하중을 측정하게 된다.
상기 제어부(40)는 상기 로드셀(240)이 측정한 하중값에 따라 상기 밀판 액츄에이터(220)를 제어할 수 있다.
상기 로드셀(240)이 측정한 하중값이 상기 제어부(40)에 미리 설정된 기준하중값을 초과한 경우, 상기 밀판(210)이 상기 배터리팩(5)의 측부에 상기 기준하중값을 초과한 상태로 밀착되지 않도록 상기 제어부(40)의 제어에 의해 상기 밀판 액츄에이터(220)의 로드(221b)의 길이가 더 이상 늘어나지 않게 된다.
상기 로드셀(240)이 측정한 하중값이 상기 제어부(40)에 미리 설정된 기준하중값 이하인 경우, 상기 밀판(210)이 상기 배터리팩(5)의 측부에 상기 기준하중값을 초과하지 않은 상태로 밀착되도록 상기 제어부(40)의 제어에 의해 상기 밀판 액츄에이터(220)의 로드(221b)의 길이가 늘어나게 된다.
다음으로, 도 11에서 보는 바와 같이 상기 밀판 액츄에이터(220)의 상기 몸체(221a)의 일측은 상기 지지부재(201)의 상부를 관통하여 상기 보조지지부재(202)의 내측으로 일정깊이로 인입될 수 있다.
여기서, 상기 지지부(200)의 지지부재(201)의 내측과 상기 밀판 액츄에이터(220)의 몸체(221a)의 일측 사이에 밀판 압력 완충스프링(250)이 구비될 수 있다.
상기 밀판 압력 완충스프링(250)은 상기 밀판(210)에 의해 상기 배터리팩(5)의 측부에 가해지는 압력이 일정 기준이상 발생, 즉, 상기 로드셀(240)이 측정한 하중값이 상기 제어부에 미리 설정된 기준하중값을 초과한 경우, 압축될 수 있다.
상기 로드셀(240)과 상기 밀판 압력 완충스프링(250)을 통해 상기 밀판(210)이 상기 배터리팩(5)의 측부에 필요 이상으로 밀착되어 상기 배터리팩(5)에 화재 등의 안전사고가 발생되는 것을 보다 용이하게 방지할 수 있게 된다.
도 12 및 도 13은 배터리 고정부가 배터리팩을 고정시키는 과정을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
다음으로, 도 12 및 도 13에서 보는 바와 같이 상기 배터리 고정부(20)의 밀판(210)의 후측부에는 상기 바닥판(130)을 이루는 컨베이어에 의해 이송되는 배터리팩(5)을 위치고정시키는 스토퍼(260)가 상기 밀판(210)의 일측 방향으로 일정길이로 돌출형성될 수 있다.
그리고, 상기 배터리 고정부(20)의 밀판(210)의 전측부에는 상기 바닥판(130)을 이루는 컨베이어에 의해 이송되고, 상기 스토퍼(260)에 의해 위치고정된 배터리팩(5)을 정위치에 고정시키기 위한 정위치 고정가이드(270)가 상기 밀판(210)의 일측 방향으로 일정길이로 돌출형성되되, 상기 정위치 고정가이드(270)의 돌출길이는 상기 스토퍼(260)의 돌출길이보다 짧게 형성될 수 있다.
상기 스토퍼(260)와 상기 정위치 고정가이드(270) 사이의 상기 밀판(210)의 전측과 후측에는 상기 배터리팩(5)의 위치를 검출하기 위한 근접센서 등으로 이루어질 수 있는 전측위치검출부재(281) 및 후측위치검출부재(282)로 구성될 수 있는 위치검출부(280)가 구비될 수 있다.
상기 전측위치검출부재(281)와 상기 후측위치검출부재(282)가 순차적으로 상기 배터리팩(5)을 검출한 경우, 상기 제어부는 상기 스토퍼(260)와 상기 정위치 고정가이드(270) 사이에 상기 배터리팩(5)이 위치한 것으로 판단하여 상기 바닥판(130)을 이루는 컨베이어의 작동을 일시 중지시킴과 더불어 상기 밀판(210)이 상기 배터리팩(5)의 측부에 밀착될 수 있게 상기 밀판 액츄에이터(220)의 로드(221b)의 길이가 늘어나도록 제어할 수 있다.
상기 밀판(210)이 상기 배터리팩(5)의 측부에 밀착되는 과정 중에 상기 배터리팩(5)의 후측이 상기 스토퍼(260)의 내측으로 점차 이동하여 상기 스토퍼(260)의 내측과 접한 상태로 보다 정밀하게 정위치에 고정될 수 있도록 하기 위해, 상기 정위치 고정가이드(270)의 전면의 반대측인 후면에 경사면(271)이 형성될 수 있다.
상기 경사면(271)의 전측에서 후측으로 갈수록 상기 경사면(271)은 상기 밀판(210)의 내측방향으로 경사질 수 있다.
도 14는 프레임의 다른예를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
다음으로, 상기 프레임(10)은 다른예로, 도 14에서 보는 바와 같이 바닥판(130)과, 상기 바닥판(130)의 전측에 형성되는 수직판(140)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 바닥판(130)의 상부에는 상기 배터리팩(5)의 하부가 수용되는 수용홈(131)이 일정깊이로 형성될 수 있다.
상기 배터리 고정부(20)는 상기 프레임(10)의 수직판(140)에 전측이 힌지결합된 상태로 상기 바닥판(130)에 안착된 배터리팩(5)의 상부에 안착고정되는 배터리 고정판으로 이루어질 수 있다.
상기 배터리 고정부(20)를 이룰 수 있는 배터리 고정판의 전측을 기준으로 상기 배터리 고정판의 후측을 상기 배터리팩(5)의 상부방향으로 회전이동시켜 들어올릴 수 있도록 하기 위해, 상기 배터리 고정부(20)를 이룰 수 있는 배터리 고정판의 후측면 일측과 후측면 타측에 각각 보조손잡이축(20b)이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 탐침봉 어셈블리(21) 상기 배터리 고정부(20)를 이룰 수 있는 배터리 고정판에 일정간격으로 구비되어 복수의 상기 배터리 셀(521)과 각각 접하는 상기 탐침봉(212)으로 이루어질 수 있다.
상기 탐침봉(212)은 상기 승강봉(212a)과 상기 탐침헤드(212b)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 승강봉(212a)은 상기 배터리 고정부(20)를 이룰 수 있는 배터리 고정판을 수직관통한 상태로 상기 배터리 고정판에 일정간격으로 승강가능하게 수직구비될 수 있다.
여기서, 상기 탐침헤드(222b)와 복수의 상기 배터리 셀(521)의 접촉불량을 방지하기 위해, 상기 승강봉(212a)을 내측에 수용한 상태로 상기 배터리 고정부(20)를 이룰 수 있는 배터리 고정판의 하부와 상기 탐침헤드(212) 사이에 상기 탐침헤드(212)와 상기 배터리 고정판을 연결하면서 상기 탐침헤드(212)를 상기 승강봉(212a)의 하부방향으로 탄성지지하는 스프링 등의 상기 탄성부재(213)가 구비될 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은 상기 배터리팩(5)의 복수의 배터리 셀(521)과 접하는 상기 탐침봉 어셈블리(21), 복수의 상기 배터리 셀(521)의 전압을 각각 측정하는 상기 전압측정부(22), 복수의 상기 배터리 셀(521)에 전압을 각각 충전시키는 상기 전압충전부(23) 및 복수의 상기 배터리 셀(521)의 전압을 각각 방전시키는 상기 전압방전부(24)를 통해 전기 자동차 등에 사용될 수 있는 신규 배터리팩(5)은 물론 재활용하고자 하는 배터리팩(5)의 하나 이상의 단위 셀로 구성된 복수의 상기 배터리 셀(521)의 수명과 등급을 판정할 수 있는 이점이 있다.
5; 배터리팩, 51; 카트리지,
52, 배터리 셀, 53; 전극리드,
10; 프레임, 20; 배터리 고정부,
21; 탐침봉 어셈블리, 22; 전압측정부,
23; 전압충전부, 24; 전압방전부.

Claims (16)

  1. 일정한 간격으로 배치되는 복수의 카트리지와, 복수의 상기 카트리지 사이에 배치되는 복수의 배터리 팩과, 복수의 상기 카트리지 상측에 배치되고 복수의 상기 배터리팩에 구비된 배터리 셀의 전극리드가 전기적으로 접촉되는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치로서,
    배터리팩이 안착되는 바닥판이 구비되는 프레임과;
    상기 프레임의 바닥판에 상기 배터리팩을 고정시키는 배터리 고정부와;
    복수의 상기 배터리 셀과 접하는 탐침봉 어셈블리와;
    상기 탐침봉 어셈블리를 통해 복수의 상기 배터리 셀의 전압을 각각 측정하는 전압측정부와;
    상기 탐침봉 어셈블리를 통해 복수의 상기 배터리 팩을 충전시키는 전압충전부와;
    상기 탐침봉 어셈블리를 통해 복수의 상기 배터리 셀의 전압을 각각 방전시키는 전압방전부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전압측정부가 측정한 각각의 전압값을 근거로 연산한 평균전압값에 따라 상기 전압충전부와 상기 전압방전부를 제어하는 제어부;가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부의 판단부의 판단결과를 통신망을 통해 전송하는 전송부와;
    상기 전송부가 전송하는 상기 판단부의 판단결과를 출력하는 출력부;가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부의 판단부의 판단결과를 복수의 상기 배터리 셀에 각각 인쇄하는 인쇄부가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 프레임에 상기 탐침봉 어셈블리를 승강시키는 승강부가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 탐침봉 어셈블리는 상기 승강부에 의해 상기 배터리팩의 상하방향으로 승강운동하는 승강판과;
    상기 승강판에 일정간격으로 구비되어 상기 승강판과 함께 승강운동하여 복수의 상기 배터리 셀과 각각 접하는 탐침봉;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 탐침봉은 상기 승강판을 수직관통한 상태로 상기 승강판에 일정간격으로 승강가능하게 구비되는 승강봉과;
    상기 승강봉의 하부에 형성되어 상기 승강봉과 함께 승강운동하여 복수의 상기 배터리 셀과 각각 접하는 탐침헤드;를 포함하여 구성되고,
    상기 승강봉을 내측에 수용한 상태로 상기 승강판의 하부와 상기 탐침헤드 사이에 구비되어 상기 탐침헤드와 상기 승강판을 연결하면서 상기 탐침헤드를 탄성지지하는 탄성부재;가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리 고정부는 상기 배터리팩의 전극리드의 절단방향과 수직방향에 배치되어 상기 배터리팩의 측부에 밀착되는 밀판과;
    상기 밀판을 상기 배터리팩 방향으로 이동시키는 밀판 엑츄에이터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 배터리 고정부에는 상기 밀판과 상기 밀판 엑츄에이터 사이에 배치되어 상기 밀판에 작용하는 하중을 측정하는 로드셀이 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 배터리 고정부에는 상기 프레임에 고정되어 상기 밀판 엑츄에이터의 몸체를 지지하는 지지부가 구비되고,
    상기 지지부와 상기 밀판 엑츄에이터의 몸체 사이에 상기 밀판에 의해 상기 배터리팩의 측부에 가해지는 압력이 일정 기준이상 발생할 때 압축되는 밀판 압력 완충스프링이 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 프레임의 바닥판은 배터리팩을 상기 배터리 고정부 방향으로 이송시키는 컨베이어로 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 프레임은 바닥판과;
    상기 바닥판의 전측에 형성되는 수직판;을 포함하여 구성되고,
    상기 배터리 고정부는 상기 프레임의 수직판에 전측이 힌지결합된 상태로 상기 바닥판에 안착된 배터리팩의 상부에 안착고정되는 배터리 고정판으로 이루어지고,
    상기 탐침봉 어셈블리는 상기 배터리 고정판에 일정간격으로 구비되어 복수의 상기 배터리 셀과 각각 접하는 탐침봉으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 탐침봉은 상기 배터리 고정판을 수직관통한 상태로 상기 배터리 고정판에 일정간격으로 승강가능하게 구비되는 승강봉과;
    상기 승강봉의 하부에 형성되어 상기 승강봉과 함께 승강운동하여 복수의 상기 배터리 셀과 각각 접하는 탐침헤드;를 포함하여 구성되고,
    상기 승강봉을 내측에 수용한 상태로 상기 배터리 고정판의 하부와 상기 탐침헤드 사이에 구비되어 상기 탐침헤드와 상기 배터리 고정판을 연결하면서 상기 탐침헤드를 탄성지지하는 탄성부재;가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 배터리 고정부의 밀판의 후측부에 상기 컨베이어에 의해 이송되는 배터리팩을 위치고정시키는 스토퍼가 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 배터리 고정부의 밀판의 전측부에 상기 컨베이어에 의해 이송되고, 상기 스토퍼에 의해 위치고정된 배터리팩을 정위치에 고정시키기 위한 정위치 고정가이드가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 정위치 고정가이드의 후면에 내측으로 경사진 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 셀 등급 판정장치.
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