KR20220037635A - 자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치 및 평가 방법 - Google Patents

자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치 및 평가 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치 및 평가 방법에 관한 것으로, 전지 모듈 프레임 내에서 전지 셀의 스웰링 상황과 유사한 구속 조건을 제공함으로써, 전지 모듈 프레임의 용접부의 내구성 등을 용이하게 평가할 수 있다.

Description

자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치 및 평가 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EVALUATING DURABILITY OF BATTERY MODULE FRAME FOR VEHICLE}
본 발명은 자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치 및 평가 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전지 모듈은 다수의 전지 셀들이 직렬 및/또는 병렬연결을 통해 집합된 구조로 형성된다. 이러한 전지 모듈은 통상적으로 다수의 전지 셀들이 일 방향으로 적층되어 이루어진 전지 셀 적층체와, 상기 전지 셀 적층체를 감쌀 수 있는 전지 모듈 프레임과, 전지 셀들의 전기적 특성을 센싱하는 센싱 어셈블리로 구성될 수 있다.
전지 모듈 프레임은, 여러 개의 플레이트들을 상호 간 스냅-핏 또는 볼팅 방식으로 조립 가능하게 제작된 멀티플 프레임과 일체형으로 제작된 모노 프레임으로 분류될 수 있다.
한편, 전지 모듈 설계 초기 단계에서 전지 모듈 프레임의 구조 안정성 평가가 반드시 필요하다.
예컨대, 종래의 전지 모듈 프레임 설계 프로세스를 살펴보면, 초기 외곽 프레임 구조해석 수행과 이를 검토 하는데에도 오랜시간 소요된다. 특히, 전지 셀의 스웰링 팽창력과 반복되는 충방전에 의한 전지 모듈 프레임의 내구성 평가를 수행하는데 오랜 기간이 소요된다. 나아가, 전지 셀의 스웰링시 전지 모듈 프레임의 용접부에 대한 피로 물성 데이터 등의 확보가 불가능하였다.
따라서, 전지 모듈 프레임의 용접부의 내구성을 평가할 수 있는 장치 및 방법이 필요한 실정이다.
일본 공개특허 제2015-133180호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전지 모듈 프레임의 용접부의 내구성 등을 평가할 수 있는 자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치 및 평가 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치를 제공한다. 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치는 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임이 지면과 소정간격 이격되도록 상기 전지 모듈 프레임을 지지하는 지지대; 및 전지 모듈 프레임의 내부에 배치되어, 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 가압부를 포함한다. 이때, 상기 가압부는, 전지 모듈 프레임의 바닥면에 배치되는 가압 부재; 및 상기 가압 부재의 상부 영역에 설치되어, 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력이 가해지도록 상기 가압 부재를 하부 방향으로 가압하는 가압 실린더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치는 전지 모듈 프레임의 바닥면의 변형 정도를 측정하는 변위 센서를 더 포함한다.
하나의 실시예에서, 상기 지지대는, 전지 모듈 프레임의 양측에 각각 체결되는 제1 및 제2 지지대를 포함한다. 구체적으로, 제1 및 제2 지지대는, 전지 모듈 프레임의 양측에 각각 볼팅 체결되는 구조일 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 가압 부재는, 전지 셀의 크기와 대응되는 구조를 갖는다.
다른 하나의 예에서, 상기 전지 모듈 프레임의 바닥면과 가압 부재 사이에 압력 센서가 배치되는 구조를 갖는다.
하나의 실시예에서, 상기 가압 실린더는, 실린더 튜브 및 실린더 튜브 내에서 상하로 왕복 운동하는 피스톤 로드를 포함하는 공압 또는 유압 실린더일 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 피스톤 로드의 말단은 가압 부재 상부 영역에 위치하며, 가압 실린더는 피스톤 로드를 하강시켜 가압 부재를 하부 방향으로 가압하는 가압시킬 수 있다.
아울러, 본 발명은 앞서 설명한 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치를 이용한 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 방법을 제공한다. 하나의 실시예에서, 전지 모듈 프레임 내부에 배치된 가압부로 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계에서, 전지 모듈 프레임의 용접부의 변형 정도를 평가하는 과정을 포함한다.
다른 하나의 예에서, 상기 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계에서, 전지 모듈 프레임의 바닥면의 변형 정도를 측정하는 과정을 더 포함한다. 한편, 상기 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계는, 전지 모듈 프레임에 배치되는 전지 셀의 스웰링 발생 방향과 배향되도록 압력을 인가하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치 및 평가 방법에 따르면, 전지 모듈 프레임 내에서 전지 셀의 스웰링 상황과 유사한 구속 조건을 제공함으로써, 전지 모듈 프레임의 용접부의 내구성 등을 용이하게 평가할 수 있다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치의 모식도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 하나의 실시예에서 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임의 용접부를 상세하게 보여주는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치의 모식도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명은 자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치 및 평가 방법에 관한 것이다.
전술한 바와 같이, 전지 모듈의 설계 초기 단계에서는 전지 모듈 프레임의 구조 안정성 평가가 반드시 필요하다. 그러나, 종래에는 전지 셀의 스웰링 팽창력과 반복되는 충방전에 의한 전지 모듈 프레임의 내구성 평가를 수행하는데 오랜 시간이 소요되었다. 아울러, 전지 셀의 스웰링시 전지 모듈 프레임의 용접부에 대한 피로 물성 데이터 등의 확보가 불가능 하였다.
이에, 본 발명자들은 전지 모듈 프레임의 용접부의 내구성을 평가할 수 있는 자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치 및 평가 방법을 발명하였다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전지 모듈 프레임 내에서 전지 셀의 스웰링 상황과 유사한 구속 조건을 제공함으로써, 전지 모듈 프레임의 용접부의 내구성 등을 용이하게 평가할 수 있는 자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치 및 평가 방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치 및 평가 방법을 상세하게 설명한다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치는 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임이 지면과 소정간격 이격되도록 상기 전지 모듈 프레임을 지지하는 지지대; 및 전지 모듈 프레임의 내부에 배치되어, 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 가압부를 포함한다.
본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치는 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임 내에 압력을 인가함으로써, 전지 모듈 프레임 내부에서 전지 셀의 스웰링 상황과 유사한 구속 조건을 제공할 수 있다. 그리고, 상기 전지 모듈 프레임 내에 압력을 인가할 때, 전지 모듈 프레임의 용접부의 내구성을 평가할 수 있다. 통상적으로, 전지 모듈 프레임은 사각 기둥형 중공이 내부에 형성된 구조로 이루어진 모노프레임 또는 U 프레임의 형태로 이루어져 있으며, 각 프레임의 단부에는 엔트 플레이트가 용접되어 결합되는 형태이다. 본 발명에서는 전지 모듈 프레임 내부에 전지 셀의 스웰링 발생 방향과 동일한 방향으로 압력을 인가하고, 이때, 전지 모듈 프레임의 용접부에서 변형정도를 평가할 수 있다. 한편, 본 발명에서 하부 방향으로 압력을 인가한다는 것은 평가 대상이되는 전지 모듈 프레임에서 엔드 플레이트 방향으로 압력을 인가한다는 의미일 수 있다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치는 지지대를 포함한다. 상기 지지대는 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임이 지면과 소정간격 이격되도록 하기 위한 것으로, 전지 모듈 프레임의 내구성 평가시 전지 셀의 스웰링 상황과 유사한 구속 조건을 제공하기 위한 것이다. 구체적인 예에서, 상기 지지대는 제1 및 제2 지지대를 포함하며, 상기 제1 및 제2 지지대는 각각 전지 모듈 프레임의 양측에 볼팅 체결되어 결합될 수 있다. 본 명세서의 도면상에서는 전지 모듈 프레임의 양측에 체결되도록 도시되어 있으나, 전지 모듈 프레임의 전면과 배면에 각각 체결될 수 있다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치는 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 가하는 가압부를 포함한다. 구체적으로, 상기 가압부는 전지 모듈 프레임의 바닥면에 배치되는 가압 부재와 가압 부재의 상부 영역에 설치되어, 상기 가압 부재를 하부 방향으로 가압하는 가압 실린더를 포함할 수 있다.
상기 가압 부재는 전지 모듈 프레임 내부의 바닥면에 배치되는 것으로, 전지 모듈 프레임 내부에 배치되는 전지 셀의 크기 및 형상이 대응되는 구조를 갖는다. 한편, 후술하게 되는 가압 실린더로부터 압력을 인가 받아, 전지 모듈 프레임의 바닥면으로 전달해야 하기 때문에 강성의 부재로 이루어질 수 있다.
상기 가압 실린더는 가압 부재를 하부 방향으로 가압하기 위한 것으로, 이는 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력이 가해지도록 하는 구성이다. 구체적으로, 상기 가압 실린더는 통상적인 유압 실린더 또는 공압 실린더일 수 있다. 예를 들어, 상기 가압 실린더는 유압 실린더일 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 가압 실린더는 실린더 튜브와 실린더 튜브 내에서 상하로 왕복 운동하는 피스톤 로드를 포함한다. 이때, 상기 피스톤 로드의 말단은 가압 부재의 상부 영역에 위치한다. 그리고, 가압 실린더는 피스톤 로드를 하강시켜 가압 부재를 하부 방향으로 가압 시킬 수 있다. 상기 가압 실린더는 실린더 튜브 내부에 유체를 공급하여 피스톤 로드를 하강 시킬 수 있다. 한편, 상기 튜브 내부에 공급되는 유체는 유체 펌프 또는 유압 펌프 등의 유체 공급원에 의해서 유체를 공급할 수 있다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치의 가압 실린더는 전지 셀의 스웰링 발생 방향과 배향되도록 압력을 인가한다. 즉, 본 발명은 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임에 가압부를 이용하여 전지 셀의 스웰링 발생 방향과 동일한 방향으로 압력을 인가함으로써 전지 셀의 스웰링 상황과 유사한 구속 조건을 제공하기 위함이다.
다른 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치는 변위 센서를 더 포함한다. 상기 변위 센서는 전지 모듈 프레임에서 바닥면의 변형 정도를 측정하기 위한 것이다. 상기 변위 센서는 비접촉시의 센서로, 측정하고자 하는 전지 모듈 프레임의 바닥면에 적외선을 조사 및 수광하는 적외선 센서일 수 있다. 그리고, 상기 적외선 센서는 전지 모듈 프레임의 바닥면에 하부에 위치하며, 상기 적외선 센서와 모듈 프레임의 바닥면 사이의 변화되는 거리를 측정함으로써 전지 모듈 프레임의 바닥면의 변형 정도를 측정할 수 있다.
구체적인 예에서, 상기 변위 센서를 이용하여 상기 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가할 때, 전지 모듈 프레임의 바닥면의 변형 정도를 측정할 수 있다.
또 다른 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치는 압력 센서를 포함한다. 구체적인 예에서, 상기 압력 센서는 전지 모듈 프레임의 바닥면과 가압 부재 사이에 배치되어, 가압부의 구동시 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임의 바닥면에 인가되는 압력 변화를 측정할 수 있다.
상기 압력 센서는 인가되는 압력 또는 힘을 감지하기 위한 필름형 압력 센서일 수 있으며, 얇은 필름형의 PSR (Pressure Sensitive Resister) 센서일 수 있다. 한편, 상기 PSR 센서는 상기 PSR 센서의 표면에 인가된 압력 또는 힘의 증감에 따른 저항의 변화의 값을 측정하는 센서일 수 있다.
구체적인 예에서, 가압부의 구동시 전지 모듈 프레임의 바닥면에 인가되는 압력 변화를 용이하게 측정할 수 있으며, 상기 압력에 따른 전지 모듈 프레임의 용접부 등의 변화 정도를 평가할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치는 상기 변위 센서 및/또는 압력 센서에서 측정한 측정 결과를 전송받아 저장하는 저장부를 포함할 수 있다. 상기 저장부는 변위 센서 및/또는 압력 센서에서의 측정 결과를 저장하여 이를 데이터 베이스화 할 수 있다. 예를 들어, 상기 측정 대상이 되는 전지 모듈 프레임에서 받는 압력 값과 이에 따른 모듈 프레임의 변위 값을 표 또는 그래프로 정리할 수 있다. 이와 같은 측정 데이터들은 전지 모듈 프레임의 피로도 및 수명이 어느 정도일지 예측하는 근거로 사용될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치는 상기 변위 센서 및/또는 압력 센서에서 측정한 측정 결과를 모니터링할 수 있는 출력부를 더 포함할 수 있다. 상기 출력부는 통상적인 모니터링 장치일 수 있다.
아울러, 본 발명은 앞서 설명한 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치를 이용한 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 방법을 제공한다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 방법은 전지 모듈 프레임 내부에 배치된 가압부로 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계를 포함한다. 아울러, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 방법은 상기 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계에서, 전지 모듈 프레임의 용접부의 변형 정도를 평가하는 과정을 포함한다. 이러한 과정에서, 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임에 압력을 인가하였을 때, 상기 전지 모듈 프레임의 강성을 파악할 수 있다. 아울러, 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임에서 용접부의 정하중 및/또는 피로 물성 등을 용이하게 파악할 수 있다.
한편, 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계는 연속적 또는 반복적으로 압력을 인가할 수 있다. 상기 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 것은 전지 셀의 스웰링 상황과 유사한 구속 조건을 제공하기 위한 것이다. 구체적인 예에서, 상기 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계는, 전지 모듈 프레임에 배치되는 전지 셀의 스웰링 발생 방향과 배향되도록 압력을 인가하는 과정을 포함한다. 이는, 앞서 설명한 바와 같이 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임에 가압부를 이용하여 전지 셀의 스웰링 발생 방향과 동일한 방향으로 압력을 인가함으로써 전지 셀의 스웰링 상황과 유사한 구속 조건을 제공하기 위함이다.
다른 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 방법은 상기 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계에서, 전지 모듈 프레임의 바닥면의 변형 정도를 평가하는 과정을 더 포함한다. 상기 전지 모듈 프레임의 바닥면의 변형 정도는 적외선 센서와 같은 변위 센서를 이용하여 측정할 수 있다.
또 다른 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 방법은 상기 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계에서, 상기 전지 모듈 프레임의 바닥면에 인가되는 압력을 측정하는 과정을 포함한다. 구체적인 예에서, 가압부의 구동시 전지 모듈 프레임의 바닥면에 인가되는 압력 변화를 용이하게 측정할 수 있으며, 상기 압력 변화에 따른 전지 모듈 프레임의 용접부 등의 변화 정도 또는 전지 모듈 프레임에서 바닥부의 변화 정도를 평가할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 자동차용 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치 및 평가 방법은 전지 모듈 프레임 내에서 전지 셀의 스웰링 상황과 유사한 구속 조건을 제공함으로써, 전지 모듈 프레임의 용접부의 내구성 등을 용이하게 평가할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치 및 평가 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
(제1 실시 형태)
도 1 내지 도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치의 모식도이다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치(100)는 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임(110)이 지면과 소정간격 이격되도록 상기 전지 모듈 프레임(110)을 지지하는 지지대(120); 및 전지 모듈 프레임(110)의 내부에 배치되어, 전지 모듈 프레임(110)의 바닥면에 압력을 인가하는 가압부(130)를 포함한다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치(100)는 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임(110) 내에 압력을 인가함으로써, 전지 모듈 프레임(110) 내부에서 전지 셀의 스웰링 상황과 유사한 구속조건을 제공한다. 그리고, 상기 전지 모듈 프레임(110) 내에 압력을 인가할 때, 전지 모듈 프레임(110)의 용접부(111)의 내구성을 평가할 수 있다.
상기 전지 모듈 프레임(110)은 지면과 소정간격 이격되도록 지지대(120)에 의해서 거치된다. 구체적으로, 상기 지지대(120)는 제1 및 제2 지지대(121, 122)로 이루어지며, 상기 제1 및 제2 지지대(121, 122)는 각각 전지 모듈 프레임(110)의 양측에 결합된다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 지지대(121, 122)는 전지 모듈 프레임(110)의 양측에 볼팅 체결(미도시)될 수 있다. 상기 제1 및 제2 지지대(121, 122)는 도면상에서 전지 모듈 프레임(110)의 양측에 체결되도록 도시되어 있으나, 전지 모듈 프레임(110)의 전면과 배면에 각각 체결될 수 있다. 특히, 전지 모듈 프레임(110)이 지면과 소정간격 이격되도록 지지대(120)에 거치됨으로써, 전지 모듈 프레임(110)의 내구성 평가시 전지 셀의 스웰링 상황과 유사한 구속 조건을 제공할 수 있다.
아울러, 전지 모듈 프레임(110) 내부에는 전지 모듈 프레임(110)의 바닥면에 압력을 가하는 가압부(130)를 포함한다. 구체적으로, 상기 가압부(130)는 전지 모듈 프레임(110)의 바닥면에 배치되는 가압 부재(131)와 가압 부재(131)의 상부 영역에 설치되어, 상기 가압 부재(131)를 하부 방향으로 가압하는 가압 실린더(132)를 포함한다.
먼저, 가압 부재(131)는 전지 모듈 프레임(110) 내부의 바닥면에 배치되는 것으로, 전지 모듈 프레임(110) 내부에 배치되는 전지 셀의 크기 및 형상이 대응되는 구조를 갖는다. 한편, 후술하게 되는 가압 실린더(132)로부터 압력을 인가받아, 전지 모듈 프레임(110)의 바닥면으로 전달해야 하기 때문에 강성의 부재로 이루어질 수 있다.
아울러, 상기 가압부(130)는 가압 부재(131)를 하부 방향으로 가압하는 가압 실린더(132)를 포함한다. 가압 실린더(132)는 가압 부재(131)를 하부 방향으로 가압하기 위한 구성으로, 이는 전지 모듈 프레임(110)의 바닥면에 압력이 가해지도록 하는 구성이다. 구체적으로, 상기 가압 실린더(132)는 유압 실린더로, 실린더 튜브와 실린더 튜브 내에서 상하로 왕복 운동하는 피스톤 로드를 포함한다. 이때, 상기 피스톤 로드의 말단은 가압 부재(131)의 상부 영역에 위치한다. 그리고, 가압 실린더(132)는 피스톤 로드를 하강시켜 가압 부재(131)를 하부 방향으로 가압시킬 수 있다. 구체적으로, 가압 실린더(132)는 실린더 튜브 내부에 유체를 공급하여 피스톤 로드를 하강시켜 가압 부재를 하부 방향으로 가압시킬 수 있다. 이때, 튜브 내부에 유체 펌프 또는 유압 펌프에 의해서 유체를 공급할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치(100)에서 가압 실린더(132)는 전지 셀의 스웰링 발생 방향과 배향되도록 압력을 인가한다. 즉, 본 발명은 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임에 가압부를 이용하여 전지 셀의 스웰링 발생 방향과 동일한 방향으로 압력을 인가함으로써 전지 셀의 스웰링 상황과 유사한 구속 조건을 제공할 수 있다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 하나의 실시예에서 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임의 용접부를 상세하게 보여주는 모식도이다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임의 용접부(111)를 확인할 수 있다. 상기 전지 모듈 프레임(110)은 U 프레임의 형태이다. 다만, 전지 모듈 프레임(110)의 내구성을 평가하기 위하여 U 프레임의 전면에 하나의 플레이트가 용접되어 결합된다. 아울러, 상기 U 프레임은 가압 실린더(132)를 적용하기 위하여, 가압 실린더(132)가 삽입되는 영역의 플레이트는 제거된 구조를 갖는다
한편, 본 발명은 가압부로 전지 모듈 프레임(110)의 하부 바닥면에 압력을 인가할 때, 전지 모듈 프레임(110)에서 모서리 영역의 용접부(111)의 변형 정도를 평가할 수 있다.
본 발명은 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치를 이용한 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 방법을 제공한다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 방법은 전지 모듈 프레임 내부에 배치된 가압부로 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계를 포함한다. 특히, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 방법은 상기 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계에서, 전지 모듈 프레임의 용접부의 변형 정도를 평가하는 과정을 포함한다.
이때, 상기 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계는, 전지 모듈 프레임에 배치되는 전지 셀의 스웰링 발생 방향과 배향되도록 압력을 인가하는 과정을 포함한다. 이는, 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임에 가압부를 이용하여 전지 셀의 스웰링 발생 방향과 동일한 방향으로 압력을 인가함으로써 전지 셀의 스웰링 상황과 유사한 구속 조건을 제공하기 위함이다.
이에 따라, 본 발명에 따른 가속 시험을 통해 빠른 시간 내에 용접부의 내구성을 용이하게 평가할 수 있다.
(제 2 실시 형태)
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치의 모식도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치(200)는 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임(210)이 지면과 소정간격 이격되도록 상기 전지 모듈 프레임(210)을 지지하는 지지대(220); 및 전지 모듈 프레임(210)의 내부에 배치되어, 전지 모듈 프레임(210)의 바닥면에 압력을 인가하는 가압부(230)를 포함한다.
이때, 상기 가압부(230)는 전지 모듈 프레임(210)의 바닥면에 배치되는 가압 부재(231)와 가압 부재(231)의 상부 영역에 설치되어, 상기 가압 부재(231)를 하부 방향으로 가압하는 가압 실린더(232)를 포함한다.
나아가, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치(200)는 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임(210)의 바닥면의 변형 정도를 측정하는 변위 센서(240)를 더 포함한다. 상기 변위 센서(240)는 비접촉식의 센서로, 측정하고자 하는 전지 모듈 프레임(210)의 바닥면에 적외선을 조사 및 수광하는 적외선 센서이다. 상기 적외선 센서는 전지 모듈 프레임(210)의 바닥면에 하부에 위치하며, 상기 적외선 센서와 모듈 프레임(210)의 바닥면 사이의 거리를 측정함으로써 전지 모듈 프레임(210)의 바닥면의 변형 정도를 측정할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치의 각 구성에 대한 설명은 전술 하였으며, 각 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
아울러, 본 발명은 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치를 이용한 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 방법을 제공한다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 방법은 전지 모듈 프레임 내부에 배치된 가압부로 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계를 포함한다. 특히, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 방법은 상기 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계에서, 전지 모듈 프레임의 용접부의 변형 정도를 평가하는 과정을 포함한다.
나아가, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 방법은 상기 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계에서, 전지 모듈 프레임의 바닥면의 변형 정도를 측정하는 과정을 더 포함한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 가속 시험을 통해 빠른 시간 내에 용접부의 내구성을 용이하게 평가할 수 있다.
(제 3 실시 형태)
도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치의 모식도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치(300)는 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임(310)이 지면과 소정간격 이격되도록 상기 전지 모듈 프레임(310)을 지지하는 지지대(320); 및 전지 모듈 프레임(310)의 내부에 배치되어, 전지 모듈 프레임(310)의 바닥면에 압력을 인가하는 가압부(330)를 포함한다.
이때, 상기 가압부(330)는 전지 모듈 프레임(310)의 바닥면에 배치되는 가압 부재(331)와 가압 부재(231)의 상부 영역에 설치되어, 상기 가압 부재(331)를 하부 방향으로 가압하는 가압 실린더(332)를 포함한다.
나아가, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치(300)는 전지 모듈 프레임(310)의 바닥면과 가압 부재(331) 사이에 압력 센서(350)를 포함한다. 구체적으로, 상기 압력 센서(350)는 필름형 압력 센서로, 상기 가압부(330)의 구동시 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임(310)의 바닥면에 인가되는 압력 변화를 측정한다. 보다 구체적으로, 상기 압력 센서(350)는 얇은 필름형의 PSR (Pressure Sensitive Resister) 센서로, 압력 또는 힘을 감지할 수 있으며, 상기 PSR 센서의 표면에 인가된 압력 또는 힘의 증감에 따른 저항의 변화 값을 측정하는 센서이다.
본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치(300) 가압부(330)의 구동시 전지 모듈 프레임(310)의 바닥면에 인가되는 압력 변화를 용이하게 측정할 수 있으며, 상기 압력에 따른 전지 모듈 프레임(310)의 용접부 등의 변화 정도를 평가할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치의 각 구성에 대한 설명은 전술 하였으며, 각 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
100, 200, 300: 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치
110, 210, 310: 전지 모듈 프레임
111: 용접부
120, 220, 320: 지지대
121, 221, 321: 제1 지지대
122, 222, 322: 제2 지지대
130, 230, 330: 가압부
131, 231, 331: 가압 부재
132, 232, 332: 가압 실린더
240: 변위 센서
350: 압력 센서

Claims (11)

  1. 평가 대상이 되는 전지 모듈 프레임이 지면과 소정간격 이격되도록 상기 전지 모듈 프레임을 지지하는 지지대; 및
    전지 모듈 프레임의 내부에 배치되어, 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 가압부를 포함하며,
    상기 가압부는,
    전지 모듈 프레임의 바닥면에 배치되는 가압 부재; 및
    상기 가압 부재의 상부 영역에 설치되어, 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력이 가해지도록 상기 가압 부재를 하부 방향으로 가압하는 가압 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    전지 모듈 프레임의 바닥면의 변형 정도를 측정하는 변위 센서를 더 포함하는 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    지지대는, 전지 모듈 프레임의 양측에 각각 결합되는 제1 및 제2 지지대를 포함하는 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제1 및 제2 지지대는, 전지 모듈 프레임의 양측에 각각 볼팅 체결되는 구조인 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    가압 부재는, 전지 셀의 크기와 대응되는 구조를 갖는 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    전지 모듈 프레임의 바닥면과 가압 부재 사이에 압력 센서가 배치되는 구조를 갖는 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    가압 실린더는, 실린더 튜브 및 실린더 튜브 내에서 상하로 왕복 운동하는 피스톤 로드를 포함하는 공압 또는 유압 실린더인 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    피스톤 로드의 말단은 가압 부재 상부 영역에 위치하며, 가압 실린더는 피스톤 로드를 하강시켜 가압 부재를 하부 방향으로 가압하는 가압시키는 것을 특징으로 하는 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치.
  9. 전지 모듈 프레임 내부에 배치된 가압부로 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계를 포함하며,
    상기 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계에서, 전지 모듈 프레임의 용접부의 변형 정도를 평가하는 과정을 포함하는 제 1 항에 따른 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 장치를 이용한 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계에서, 전지 모듈 프레임의 바닥면의 변형 정도를 측정하는 과정을 더 포함하는 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    전지 모듈 프레임의 바닥면에 압력을 인가하는 단계는, 전지 모듈 프레임에 배치되는 전지 셀의 스웰링 발생 방향과 배향되도록 압력을 인가하는 과정을 포함하는 전지 모듈 프레임의 내구성 평가 방법.
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