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KR20230041362A - 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그 - Google Patents

전지셀의 임피던스 측정 충방전지그 Download PDF

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KR20230041362A
KR20230041362A KR1020210124886A KR20210124886A KR20230041362A KR 20230041362 A KR20230041362 A KR 20230041362A KR 1020210124886 A KR1020210124886 A KR 1020210124886A KR 20210124886 A KR20210124886 A KR 20210124886A KR 20230041362 A KR20230041362 A KR 20230041362A
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battery cell
impedance
bus bar
jig body
jig
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KR1020210124886A
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김기현
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Publication date
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Abstract

본 발명의 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그는, 본 발명의 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그는, 전지셀이 길이방향으로 탑재되는 지그 본체; 상기 지그 본체 상의 양측에 설치되며 상기 전지셀 양단의 리드부가 각각 결합되는 제1 버스바 및 제2 버스바; 상기 지그 본체에 설치되는 임피던스 측정보드; 및 상기 제1 버스바, 임퍼던스 측정보드 및 제2 버스바를 연결하여 임피던스 측정회로를 구성하는 임피던스 측정용 도선; 을 포함하고, 상기 임피던스 측정용 도선의 일부는, 상기 전지셀의 넓은 면과 대향하며 상기 전지셀의 길이방향을 따라 연장되는 부분을 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

전지셀의 임피던스 측정 충방전지그{JIG FOR MEASURING IMPEDANCE OF A BATTERY CELL}
본 발명은 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 임피던스 측정보드를 충방전지그에 부착함에 의하여, 측정대상인 전지셀과 임피던스 측정용 도선의 길이를 짧게 하여 외부로부터의 노이즈를 최소화하여 전지셀의 임피던스를 보다 정확하게 측정하기 위한 임피던스 측정 충방전지그에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다. 일반적으로, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류되며, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.
이와 같은 이차전지는 안전성 및 성능을 검사하기 위해 다양한 테스트를 수행할 수 있다. 그 중, 전지셀의 임피던스를 측정함으로써 전지의 안전성 및 성능을 평가하는 방법이 신뢰성을 얻고 있다. 이와 같이 전지셀의 임피던스를 측정함으로써 수명과 용량, 충전상태 등의 주요인자들을 추정할 수 있다.
전지셀의 임피던스는 측정 도선(전선)의 길이 변화나 움직임에 따라 측정 결과가 달라진다. 길이가 짧고 임피던스값이 큰 원통형 전지의 경우는 전선의 영향이 비교적 덜하지만, 길이가 길고 임피던스값이 작은 중대형의 파우치형 전지의 경우는 전선의 길이나 움직임에 따라 측정되는 임피던스값의 편차가 크다. 이러한 전지셀의 임피던스는 전지셀의 길이방향으로 변위가 가능한 충방전지그에 전지셀을 설치하여 측정할 수 있다.
구체적으로는, 전지셀의 극성이 다른 리드를 충방전지그 양측에 설치된 충방전 버스바에 각각 설치하고, 상기 충방전 버스바에 전선을 연결하여 임피던스를 측정한다.
종래에는 전지셀 및 전지셀이 설치되는 임피던스 측정 충방전지그를 온도챔버 내에 설치하고, 외부에서 임피던스 측정기(예컨대 EIS 측정기) 및 충방전기를 도선으로 연결하여 전지셀의 임피던스를 측정하였다. 상기 임피던스 측정기 및 충방전지는 큰 부피를 차지하므로, 온도챔버 내에 설치하기 곤란하였다. 이와 같이, 임피던스 측정기를 온도챔버 외부에 설치하면, 전지셀과 임피던스 측정기를 연결하는 도선의 길이가 자연히 길어지게 된다. 이와 같이, 도선의 길이가 길어지면, 도선의 길이에 따른 임피던스 성분(인덕턴스)가 증가하게 되며, 이는 전지셀의 임피던스 측정에는 노이즈로 작용하여 전지셀의 임피던스를 정확하게 측정하기 어려웠다. 더욱이, 전지셀 외부로 도선이 길게 도출되는 경우, 전지셀에 흐르는 전류에 의해 야기되는 자기장과 도선에 의해 야기되는 자기장이 상쇄되지 못하므로, 이 자기장에 의한 노이즈로 인한 임피던스 교란효과도 발생할 수 밖에 없었다. 이러한 문제는 전지셀의 길이가 길고 임피던스값이 작은 중대형의 파우치형 전지의 경우에 더욱 심각하다.
따라서, 임피던스 측정을 위한 도선의 길이를 작게 하면서도, 전지셀 및 도선의 전류에 의하여 야기되는 자기장의 영향을 줄임으로써, 전지셀의 임피던스를 보다 정확하게 측정할 수 있는 장치 개발이 필요한 실정이다.
한국 등록특허공보 제10-1359902호
본 발명은 임피던스를 측정하는 측정 도선을 짧게 형성하고, 전지셀과 대향하여 나란하게 연장되게 설치할 수 있는 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그를 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그는, 전지셀이 길이방향으로 탑재되는 지그 본체; 상기 지그 본체 상의 양측에 설치되며 상기 전지셀 양단의 리드부가 각각 결합되는 제1 버스바 및 제2 버스바; 상기 지그 본체에 설치되는 임피던스 측정보드; 및 상기 제1 버스바, 임퍼던스 측정보드 및 제2 버스바를 연결하여 임피던스 측정회로를 구성하는 임피던스 측정용 도선; 을 포함하고, 상기 임피던스 측정용 도선의 일부는, 상기 전지셀의 넓은 면과 대향하며 상기 전지셀의 길이방향을 따라 연장되는 부분을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 임피던스 측정용 도선은, 상기 전지셀에 교류신호를 인가하기 위한 신호선과, 전지셀의 전압을 측정하기 위한 센싱선을 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 제1 버스바 및 제2 버스바는 어퍼버스바와 로워버스바로 각각 구성되고, 상기 임피던스 측정용 도선은 상기 어퍼버스바 또는 로워버스바에 연결될 수 있다.
구체적인 예로서, 상기 제1 버스바 및 제2 버스바의 어퍼버스바는 2개의 버스바로 각각 분리되고, 상기 분리된 각 버스바에 신호선과 센싱선이 각각 연결될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 임피던스 측정보드는, 상기 신호선에 연결되는 교류신호원 및 전류계와, 상기 센싱선에 연결되는 전압계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 임피던스 측정보드는 상기 지그 본체의 하부에 설치되고, 상기 임피던스 측정용 도선은 상기 제1 버스바, 임피던스 측정보드 및 제2 버스바를 연결하는 루프(loop)를 이루며, 상기 루프를 이루는 도선의 일부는 상기 지그 본체 저면을 따라 상기 전지셀의 길이방향으로 연장될 수 있다.
다른 예로서, 상기 지그 본체의 하부 양측에 설치되는 받침대를 더 포함하고, 상기 임피던스 측정보드는 상기 받침대 또는 상기 받침대에 인접한 지그 본체 하부에 설치될 수 있다.
다른 예로서, 상기 지그 본체의 하부 양측에 설치되는 받침대를 더 포함하고, 상기 임피던스 측정보드는 상기 받침대에 결합되는 측정보드 지지대에 설치될 수 있다.
다른 예로서, 상기 지그 본체 저면에는 지그 본체 저면을 따라 상기 전지셀의 길이방향으로 연장되는 전선을 지지하는 도선 지지부재가 설치될 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 지그 본체 저면의 양측에는 지그 본체 저면을 따라 상기 전지셀의 길이방향으로 연장되는 도선의 양측부를 고정하는 고정지그가 설치될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 임피던스 측정보드는 상기 지그 본체 저면의 중간부에 설치되며, 상기 루프를 이루는 도선의 일부는 상기 임피던스 측정보드의 양측으로 도출되어 상기 제1 버스바 및 제2 버스바를 향하여 각각 연장될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 상기 지그 본체는, 고정블록과 상기 고정블록에 대하여 슬라이딩 가능하게 결합되는 가동블록을 포함하고, 상기 고정블록의 일측부 상에 제1 버스바가 설치되고, 상기 가동블록의 일측부 상에 제2 버스바가 설치될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 가동블록이 상기 고정블록의 상면에 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
구체적인 예로서, 상기 고정블록 및 가동블록 중 하나의 폭방향 양측에 가이드슬릿이 형성되고, 상기 고정블록 및 가동블록 중 다른 하나에 상기 가이드슬릿에 삽입되는 슬라이딩 지지부재가 설치될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 슬라이딩 지지부재는, 상기 가이드슬릿에 삽입되고 상기 고정블록 또는 가동블록에 나사결합되는 몸체부와, 상기 가이드슬릿보다 큰 폭의 머리부를 가질 수 있다.
본 발명에 의하여 임피던스 측정을 위한 도선의 길이를 작게 함으로써, 전선 길이에 따른 인덕턴스의 영향을 최소화하여 임피던스 측정의 노이즈를 저감할 수 있다.
또한, 임피던스 측정용 도선을 전지셀의 넓은 면과 대향하여 그 전지셀의 길이방향을 따라 연장되게 설치할 수 있는 구조를 가지므로, 전지셀에 야기되는 자기장과 도선에 의하여 야기되는 자기장을 상쇄시켜 전지셀의 임피던스를 보다 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 종래의 임피던스 측정장치와 본 발명의 임피던스 측정 충방전지그에 의한 임피던스 측정 메커니즘의 차이를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 임피던스 측정용 도선과 임피던스 측정보드의 연결관계 및 상기 도선과 측정보드가 구성하는 임피던스 측정회로를 도시한 개략도이다.
도 4는 도 2의 임피던스 측정 충방전지그의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예의 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그의 저면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예의 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그의 저면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예의 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그의 사시도이다.
도 8은 도 7의 임피던스 측정 충방전지그의 저면도이다.
이하, 첨부한 도면과 여러 실시예에 의하여 본 발명의 세부 구성을 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 또한 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니며 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
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 발명은 상술한 바와 같이, 임피던스를 측정하는 측정 도선(L)을 짧게 형성하고, 전지셀(10)과 대향하여 나란하게 연장되게 도선을 설치할 수 있는 전지셀(10)의 임피던스 측정 충방전지그를 제공하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 임피던스 측정장치와 본 발명의 임피던스 측정보드(400)에 의한 임피던스 측정 메커니즘의 차이에 관한 개략도이다.
종래에는 온도 챔버 내에 전지셀과 임피던스 측정 충방전지그를 설치하고 상기 온도 챔버 외부에 임피던스 측정장치(예컨대, EIS 측정기)와 충방전기를 설치하여 전지셀을 충방전함과 동시에 전지셀의 임피던스를 측정하였다. 상기 임피던스 측정장치 및 충방전기는 상당한 부피를 차지하므로, 온도 챔버의 공간 크기의 한계상 임피던스 측정장치 및 충방전기를 온도 챔버 내에 설치할 수 없었다. 이로 인하여, 종래의 전지셀 충방전시의 임피더스 측정을 위한 도선의 구성은 도 1(a)와 같이 될 수 밖에 없었다. 도 1을 참조하면, 전지셀의 임피던스 측정시 도선은 전지셀의 양측 리드와 도시되지 않은 임피던스 측정장치를 연결하는 루프형태를 이룬다. 이 경우, 상기한 바와 같이, 임피던스 측정장치가 온도 챔버 외부에 설치되면, 도 1(a)와 같이 전지셀 리드에 연결되는 도선의 루프가 길어지게 된다. 이렇게 되면, 도선의 길이가 길어져서 도선의 인덕턴스 성분이 커져 전지셀 임피던스 측정시 노이즈로 작용한다. 또한, 도선이 길게 연장되는 형태이므로, 전지셀에 선을 연결할 때마다, 선의 배치가 조금씩 달라지고 그에 따라 임피던스 측정 결과가 달라진다는 문제가 있다. 또한, 도 1(a)의 경우에는, 전지셀을 따라 흐르는 전류에 의하여 자기장이 발생한다. 이 자기장에 의하여 전지셀의 임피던스값이 교란될 수 있다.
반면, 도 1(b)와 같이, 임피던스 측정용 도선이, 전지셀에 인접하여 배치되면 도선의 길이가 짧아지므로 인덕턴스의 영향을 크게 줄일 수 있다. 또한, 도 1(b)에서는, 임피던스 측정용 도선이 전지셀의 넓은 면과 대향하여 전지셀 길이방향을 따라 나란하게 연장되도록 되어 있다. 이 경우, 도 1(b)와 같이 전지셀을 따라 흐르는 전류와 도선을 따라 흐르는 전류 방향이 반대가 되어 각 전류에 의하여 야기되는 자기장의 방향도 반대가 된다. 즉, 도 1(b)와 같이, 임피던스 측정용 도선(회로)를 구성할 수 있다면, 전지셀과 도선의 자기장을 서로 상쇄시킬 수 있다. 이렇게 되면, 전지셀의 임피던스가 자기장에 의하여 교란되는 일 없이 보다 정확하게 전지셀의 임피던스를 측정할 수 있다.
본 발명은 전지셀의 임피던스를 측정하는 충방전지그에 임피던스 측정보드를 직접 설치함으로써, 전지셀과 연결되는 임피던스 측정용 도선의 길이를 크게 단축시키고, 또한 상기 도선을 도 1(b)와 같은 형태로 연장하도록 하여 자기장의 영향도 배제하고자 한 것이다.
구체적인 본 발명의 전지셀(10)의 임피던스 측정 충방전지그에 관해서는 실시형태 및 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
(제1 실시형태)
도 2에는 본 발명의 전지셀(10)의 임피던스 측정 충방전지그(1000)에 대한 제1 실시형태가 나타나 있다.
상기 도 2를 참고하면, 본 발명의 전지셀(10)의 임피던스 측정 충방전지그는, 전지셀(10)이 길이방향으로 탑재되는 지그 본체(100), 상기 지그 본체(100) 상의 양측에 설치되며 상기 전지셀(10) 양단의 리드부(11,12)가 각각 결합되는 제1 버스바(200) 및 제2 버스바(300), 상기 지그 본체(100)에 설치되는 임피던스 측정보드(400) 및 상기 제1 버스바(200), 임퍼던스 측정보드(400) 및 제2 버스바(300)를 연결하여 임피던스 측정회로를 구성하는 임피던스 측정용 도선(L)을 포함하고, 상기 임피던스 측정용 도선(L)의 일부는, 상기 전지셀(10)의 넓은 면과 대향하며 상기 전지셀(10)의 길이방향을 따라 연장되는 부분을 가지는 것을 특징으로 한다.
지그 본체(100)에는 전지셀(10)이 길이방향으로, 즉 양단의 전극 리드가 지그 본체(100의 양측에 배치되도록 전지셀(10)이 설치된다. 도 2에서는 상기 지그 본체(100)는 길이가 변하지 않는 고정지그의 형태로 되어 있다. 하지만, 후술하는 바와 같이, 상기 지그 본체(100)를 전지셀의 길이에 따라 길이방향으로 길이를 조절할 수 있는 가변지그의 형태로 구성할 수도 있다.
우선 전지셀(10)의 임피던스를 측정하기 위해 전지셀(10)이 지그 본체(100) 상에 위치하게 되고, 충방전지그 양측의 제1, 2 버스바가 전지셀(10)의 리드부(11,12)와 각각 결합된다. 상기 제1, 2 버스바는 각각 임피던스 측정용 도선(L)을 통해 임피던스 측정보드(400)와 연결된다.
본 발명의 임피던스 측정보드(400)는 종래의 임피던스 측정장치에 대응되는 것으로, 복잡한 임피던스 측정장치의 세부 구성을 대폭 간소화하여 임피던스 측정에 필요한 소형 기판 형태로 구성한 것이다. 이와 같이, 소형 기판으로 함으로써, 온도 챔버 내에서 임피던스를 측정할 경우에, 임피던스 측정보드를 쉽게 온도 챔버 내에 도입할 수 있다. 특히, 본 발명은 임피던스 측정보드를 지그 본체에 설치하였다. 이로 인하여 전지셀의 양단 리드와 임피던스 측정보드를 경유하여 구성되는 임피더스 측정용 도선의 길이가 크게 짧아진다. 즉, 임피던스 측정부가 충방전지그에 설치되므로, 종래와 같이 외부로 길게 도선을 연장할 필요가 없다.
구체적으로 본 발명의 임피던스 측정보드(400)는 전지셀(10)에 교류 신호를 전달하는 교류신호원(S), 전지셀(10) 양단의 전압차이를 측정하는 전압계(V) 및 전류를 측정하는 전류계(A)를 포함한다.
도 3에는 4단자법에 의하여 전지셀(10)의 리드부(11,12) 양단에 걸리는 전압을 센싱하기 위한 회로를 도시하고 있다. 이를 참고하면, 전지셀(10)의 양단으로 각각 교류신호원(S) 및 전압계(V)와 연결된 도선(L)이 연결되어 있는 것을 알 수 있다. 임피던스 측정용 도선(L)은 전지셀에 교류신호를 인가하기 위한 신호선(L1)과 전지셀의 전압을 측정하기 위한 센싱선(L2)으로 구성된다. 도 3에는 이러한 신호선(L1)과 센싱선(L2)이 전지셀과 연결되어 있다. 교류신호원(S)으로부터 교류신호가 인가되는 것에 의해, 상기 신호선(L1)을 통해 교류전류가 전지셀(10)에 인가된다. 전지셀(10)은 소정의 임피던스 성분을 포함하고 있으므로, 상기 교류전류의 인가에 의해 전지셀(10) 리드부(11,12) 양단에 전위차(전압)가 발생한다. 이때 도선(L)을 통해 이동하는 전류가 전류계(A)에 의해 측정되고, 상기 전지셀(10)의 양단의 전압차이를 전압계(V)를 통해 측정할 수 있다. 상기 전류계(A) 및 전압계(V)의 측정값을 통해 전지셀(10)의 임피던스를 측정할 수 있다. 임피던스 측정보드(400)에 구비된 전류계(A) 및 전압계(V)는 외부의 컴퓨팅장치 내지 디스플레이 장치에 연결되어 있어 상기 전류, 전압을 시각적으로 표출할 수 있다. 상기 컴퓨팅장치는, 상기 전압값을 교류전류값으로 나누어 전지셀(10)의 임피던스를 계산할 수 있으며, 계산된 임피던스값은 디스플레이장치에 도시될 수 있다.
도 2를 다시 참고하면, 전지셀(10)의 리드부(11,12)와 결합되는 제1 버스바(200)와 임피던스 측정보드(400)가 신호선(L1) 및 센싱선(L2)에 의해 각각 연결되어 있는 것을 알 수 있다. 상기 신호선(L1) 및 센싱선(L2)은 각각 결합부재(C) 등에 의해 제1, 2 버스바와 결합될 수 있다. 상기 결합부재(C)는 신호선과 센싱선을 버스바에 결합시키는 나사부재 등을 사용할 수 있지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 상기 신호선(L1)은 임피던스 측정보드(400)의 교류신호원(S) 및 전류계(A)와 연결되고, 상기 센싱선(L2)은 측정보드(400)의 전압계(V)와 연결된다. 상기 측정보드(400)의 교류신호원(S) 및 전류계(A)는 제2 버스바(300)와 신호선(L1)으로 연결되고, 전압계(V)는 제2 버스바(300)와 센싱선(L2)으로 연결된다.
본 발명의 임피던스 측정용 도선(L)은 바람직하게 제1 버스바(200), 임피던스 측정보드(400) 및 제2 버스바(300)를 연결하는 루프(loop)를 이루는 것이 특징이다. 도 2를 참고하면, 상기 도선(L)은 제1 버스바(200)로부터 측정보드(400)를 걸쳐 제2 버스바(300)까지 연장되어 있는데, 상기 루프를 이루는 도선(L; 신호선:L1, 센싱선:L2))의 일부는 상기 지그 본체(100) 저면을 따라 상기 전지셀(10)의 길이방향으로 연장되는 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 충방전지그는 전지셀(10) 양단의 리드부(11,12)와 각각 결합되는 제1 버스바(200) 및 제2 버스바(300)를 포함한다. 도 2를 참고하면, 제1,2 버스바는 내부에 버스바를 삽입할 수 있도록 설치공이 형성된 버스바 결합 프레임(230,330)에 삽입되어 위치한다.
상기 제1, 2 버스바는 각각 어퍼버스바(210,310)와 상기 어퍼버스바(210,310)의 하부에 위치한 로워버스바(220,320)로 구성되고, 임피던스 측정용 도선(L)은 상기 어퍼버스바(210,310) 또는 로워버스바(220,320)로 연결된다. 도시는 하지 않았지만 임피던스 측정용 도선(L)이 어퍼버스바(210,310)와 연결될 경우, 상기 로워버스바(220,320)는 전지셀(10)을 충방전시키는 충방전장치와 도선(L)으로 별도 연결된다.
상기 제1 버스바(200) 및 제2 버스바(300)의 어퍼버스바(210,310) 또는 로워버스바(220,320)는 2개의 버스바로 각각 분리될 수 있다. 보다 바람직하게 어퍼버스바(210,310) 및 로워버스바(220,320) 중 임피던스 측정용 도선(L)과 연결되는 버스바는 다시 2개의 버스바로 분리될 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 4단자법을 이용하여 임피던스를 측정하므로, 복수개의 도선이 분리된 각 버스바에 연결될 수 있도록 어퍼버스바 또는 로워버스바를 2개로 분리한 것이다.
도 2의 실시예에서는, 상기 제1 버스바(200) 및 제2 버스바(300)의 어퍼버스바(210,310)가 2개의 버스바로 각각 분리되어 있고, 상기 분리된 각 버스바에 신호선(L1)과 센싱선(L2)이 각각 연결된다.
한편, 상기 어퍼버스바(210,310)와 버스바 결합 프레임(230,330) 사이에는 절연체(250,350)가 설치되며 상기 절연체(250,350)는 상기 어퍼 버스바의 상부에 결합된다. 상기 버스바 결합 프레임(230,330) 상에의 조절나사부(231,331)는 상기 버스바 결합 프레임(230,330)을 통하여 상기 절연체(250,350)에 나사결합된다. 따라서, 상기 조절나사부(231,331)를 회전시키면 상기 절연체(250,350) 및 어퍼버스바(210,310)가 상하로 승강되며, 이에 따라 전지셀(10)의 리드부(11,12)를 상기 어퍼버스바(210,310)와 로워버스바(220,320)의 사이에 삽입 및 탈거하는 작업을 간편하게 행할 수 있다.
상기 제1, 2 버스바 및 절연체(250,350)를 고정하고 있는 버스바 결합 프레임(230,330)은 지그 본체(100)의 양측에 고정되는데, 이때 필요에 따라 버스바 결합 프레임(230,330) 및 지그 본체(100) 사이에는 버스바의 높이를 조절하고, 상기 버스바 결합 프레임(230,330)을 지지할 수 있는 용도의 버스바 지지부재(240,340)가 더 개재될 수 있다.
본 발명의 지그 본체(100)는 하부 양측에 실치되는 받침대(260,360)를 더 포함할 수 있다. 받침대(260,360)는 지그 본체(100)와 결합되며, 상기 지그 본체(100)를 안정적으로 지지하는 역할을 수행한다.
본 발명의 또 다른 특징적인 점은 측정보드(400)가 지그 본체(100)에 근접하여 설치됨으로써 도선(L)의 길이를 최대한 줄일 수 있는 것에 있다. 측정보드(400)는 지그 본체(100)의 상부 또는 도 2와 같이 하부에 설치될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 임피던스 측정보드(400)는 상기 받침대(260,360) 또는 상기 받침대(260,360)에 인접한 지그 본체(100) 하부에 설치된다. 이 경우, 측정보드(400)는 받침대(260,360) 또는 지그 본체(100) 하부에 나사결합될 수 있고, 또는 접착결합될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 측정보드(400)를 고정시킬 수 있는 모든 수단을 이용하여 목적하는 위치에 설치할 수 있다. 또 다른 실시예에 의하면, 임피던스 측정보드(400)는 측정보드(400)를 지지할 수 있는 측정보드(400) 지지대(410)에 설치될 수 있으며, 이때 상기 측정보드(400) 지지대(410)는 바람직하게 지그 본체(100) 하부의 양측 포함된 받침대(260,360)에 결합될 수 있다.
도 4는 도 2의 임피던스 측정 충방전지그의 저면도이다.
본 발명의 지그 본체(100) 저면에는 도 4와 같이 지그 본체(100) 저면을 따라 상기 전지셀(10)의 길이방향으로 연장되는 전선을 지지하는 도선(L) 지지부재(500)가 설치될 수 있다. 도선(L) 지지부재(500)는 일측면에서 타측면을 관통하도록 타공되어 있고, 상기 타공을 통해 도선(L)이 통과하여 걸쳐진다. 이때 상기 타공의 크기는 도선(L)의 굵기 보다 커야하며, 상기 도선(L) 지지부재(500)에 의해 전지셀(10) 길이방향으로의 도선(L) 이동이 방해 받아서는 안된다. 상기 도선 지지부재(500)에 의하여 도선(L)이 충방전지그에 확실하게 지지되어 도선 장력 변화를 방지한다. 즉, 도선이 도선 지지부재에 안정적으로 지지되어 도선 길이 가변되지 않으므로 임피던스 측정의 정확성을 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예의 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그의 저면도이다.
본 발명의 지그 본체(100) 저면에는 도 5와 같이 지그 본체(100) 저면을 따라 상기 전지셀(10)의 길이방향으로 연장되는 도선(L)의 양측부를 고정하는 고정지그(600)가 설치될 수 있다. 고정지그(600)는 도선(L)을 끼울 수 있는 형상을 포함하며, 상기 고정지그(600)에 끼워진 도선(L)은 지지부재와 달리 이동에 제한을 받고 고정되게 된다. 도선(L)을 고정하고 싶은 위치에 고정지그(600)를 설치하고, 상기 고정지그(600)에 도선(L)을 끼워서 지그 본체(100) 저면에 도선(L)을 고정하여 임피던스 측정을 용이하게 수행할 수 있다. 상기 도선 지지부재(500) 및 고정지그에 의하여 도선이 충방전지그에 유동되지 않고 고정적으로 결합됨으로써, 임피던스 측정의 정확도가 향상된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예의 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그의 저면도이다.
본 실시예에서는, 임피던스 측정보드(400)가 지그 본체(100) 저면의 중간부에 설치되어 있다. 본 발명은 임피던스 측정보드(400)가 지그 본체(100)에 설치되기 때문에 임피던스 측정용 도선의 길이가 짧아지는 것은 상술한 바와 같다. 이 경우 임피던스 측정보드(400)는 지그 본체의 상부, 측부, 하부에 설치될 수 있다. 다만, 지그 본체(100) 상부에 설치하는 경우에는 전지셀을 지그에 설치할 때 방해가 될 수 있으므로, 지그 본체의 측부나 하부에 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 지그 본체의 양측부에는 버스바가 설치되어 있으므로, 버스바 설치공간을 고려한다면 지그 본체의 하부에 설치하는 것이 좋을 수 있다. 임피던스 측정보드를 지그 본체(100) 하부에 설치하는 경우, 도 2와 같이 지그 본체(100) 양측 중 1개소에 설치할 수 있다. 또한, 도 6과 같이, 지그 본체(100) 저면의 중간부에 설치하는 것도 가능하다. 중요한 것은 임피던스 측정용 도선이 연장되는 선상에 임피던스 측정보드가 결합됨으로써, 임피던스 측정용 도선의 길이를 짧게 하면서 임피던스를 측정할 수 있게 하는 것이다.
측정보드(400)가 지그 본체(100)의 중간부에 설치됨으로써 루프를 이루는 도선(L)의 일부는 상기 임피던스 측정보드(400)의 양측으로 도출되어 제1 버스바(200) 및 제2 버스바(300)를 향해 각각 연장된다. 이때, 측정보드(400)의 양측으로 도선(L)이 도출되더라도 상기 도선(L)은 여전히 전지셀(10)의 넓은 면과 대향하는 위치에 있기 때문에 자기장이 상쇄되는 효과를 유지할 수 있다.
(제2 실시형태)
도 7은 본 발명의 다른 실시예의 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그의 사시도이다.
본 실시형태는 임피던스 측정 충방전지그가 길이방향을 따라 변위될 수 있는 가변지그의 형태이다. 지그의 길이를 변화시킴으로써, 상이한 종류의 전지셀들에 부합하도록 지그 길이를 조정할 수 있는 장점이 있다.
도 7을 참고하면, 지그 본체(100)는, 고정블록(110)과 상기 고정블록(110)에 대하여 슬라이딩 가능하게 결합되는 가동블록(120)을 포함하고, 상기 고정블록(110)의 일측부 상에 제1 버스바(200)가 설치되고, 상기 가동블록(120)의 일측부 상에 제2 버스바(300)가 설치되는 것이 특징이다.
제2 실시형태에 따르면, 본 발명의 지그 본체(100)는 전지셀(10)의 길이에 따라 임피던스를 측정할 수 있도록 가변적으로 변형이 가능하다. 구체적으로 지그 본체(100)는 고정블록(110)과 상기 고정블록(110)에 대해 전지셀(10)의 길이방향으로 슬라이딩되는 가동블록(120)을 포함한다. 이때 사용되는 도선(L) 중 지그 본체(100)의 저면을 따라 연장되는 도선(L)은 지그 본체(100)의 변형이 자유로울 수 있도록 고정블록(110) 및 가동블록(120)이 최대한 멀리떨어져 있을 때를 상정하여 설치되야 한다. 상기 가동블록(120)은 고정블록(110)의 저면 및 상면 중 어느 하나에 슬라이딩 가능하도록 결합될 수 있다. 다만, 이 경우 임피던스 측정보드(400)는 두 블록 중 보다 아래에 위치한 블록의 저면에 설치되는 것이 바람직하다. 도 7과 같이 가동블록(120)이 고정블록(110)의 상면에 슬라이딩 가능하게 결합되면, 측정보드(400)는 상대적으로 아래에 위치한 고정블록(110)의 저면에 설치된다. 가동블록(120) 및 고정블록(110)의 슬라이딩 결합은 가이드슬릿(140)과 슬라이딩 지지부재(130)의 결합에 의하여 행할 수 있다. 예컨대, 상기 고정블록(110) 및 가동블록(120) 중 하나의 폭방향 양측에 가이드슬릿(140)이 형성되고, 상기 고정블록(110) 및 가동블록(120) 중 다른 하나에 상기 가이드 슬릿에 삽입되는 슬라이딩 지지부재(130)를 설치할 수 있다. 상기 슬라이딩 지지부재(130)가 상기 가이드슬릿(140)을 따라 슬라이딩함으로써, 상기 가동블록(120)이 고정블록(110)을 다라 슬라이딩 이동할 수 있다. 이때, 가이드슬릿(140)은 고정블록(110) 및 가동블록(120) 중 어느 하나에 설치되면 된다. 도 7의 실시예에서는 가이드슬릿(140)이 가동블록(120)의 폭방향 양측에 형성되고, 슬라이딩 지지부재(130)가 고정블록(110)의 폭방향 양측에 형성된다. 상기 슬라이딩 지지부재(130)는 상기 가이드슬릿(140)에 삽입되고 상기 고정블록(110)에 나사결합되거나 또는 가동블록(120)에 나사결합되는 몸체부와, 상기 가이드 슬릿보다 큰 폭의 머리부를 가질 수 있다. 상기 머리부는 가이드슬릿(140) 보다 큰 폭을 가지므로, 가이드슬릿(140)으로부터 상기 슬라이딩 지지부재(130)의 이탈을 방지하며 이에 따라 가동블록(120)이 고정블록(110)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 슬라이딩 지지부재(130)의 몸체부는, 나사산을 구비하고 고정블록(110) 또는 가동블록(120)에 나사결합되는 바, 상기 나사결합의 정도를 조정하여 가동블록(120)을 고정블록(110)에 고정시킬 수 있다. 즉, 가동블록(120)의 이동이 완료된 후, 상기 머리부를 하향으로 이동하도록 슬라이딩 지지부재(130)를 더 회전시키면 상기 머리부가 상기 가이드슬릿(140)의 양측 테두리를 가압하게 되어 상기 가동블록(120)의 고정블록(110)에 고정될 수 있다.
도 8은 도 7의 임피던스 측정 충방전지그의 저면도이다.
도 8에는 제2 실시형태의 전지셀(10) 임피던스 측정 충방전지그에 도선(L) 지지부재(500)를 적용한 실시예를 나타낸 것이다. 전지셀(10)에서 발생하는 자기장을 상쇄시키는 효과를 유지하기 위해 본 발명의 도선(L)은 되도록 전지셀(10)의 넓은 면 범위에서 적게 벗어나야 한다. 도선(L) 지지부재(500)는 가동블록(120)이 고정블록(110)상에서 슬라이딩되어 도선(L)의 변형이 커질 때 적절한 위치에 설치되어 도선(L)의 변형을 최소화시킬 수 있다. 다만, 상기 도선(L) 지지부재(500)에 의해 가동블록(120)의 슬라이딩이 방해되지 않도록 슬라이딩 경로에는 도선(L) 지지부재(500)의 설치를 피해야 한다. 도 8과 같이, 지지부재(500)를 지그의 중간부와 일측부에 설치하고 타측부에는 임피던스 측정보드를 설치하여 도선을 연결함으로써, 도선이 처지지 않고 지그에 유지되게 할 수 있다. 또한, 가동블록이 이동하면, 도선이 불가피하게 아래로 처질 수 있지만, 복수개의 지지부재(500)에 의하여 도선이 지지되므로, 처짐의 정도를 줄일 수 있다. 본 실시형태에서도 도선의 일부가 전지셀의 길이방향을 따라 연장되므로, 도 1(b)와 같이, 전지셀에 흐르는 전류에 의하여 야기되는 자기장을 상기 도선에 의하여 야기되는 자기장이 상쇄할 수 있다.
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.
10: 전지셀
11, 12: 리드부 L: 도선
100: 지그 본체 L1: 신호선
110: 고정블록 L2: 센싱선
120: 가동블록 A : 전류계
130: 슬라이딩 지지부재 V: 전압계
140: 가이드슬릿 S: 교류신호원
200: 제1 버스바 Rwire: 도선저항
300: 제2 버스바 Rsubject: 전지셀
210, 310: 어퍼버스바 C: 결합부재
220, 320: 로워버스바
230, 330: 버스바 결합 프레임
231, 331: 조절나사부
240, 340: 버스바 지지부재
250, 350: 절연체
260, 360: 받침대
400: 측정보드
410: 측정보드 지지대
500: 도선 지지부재
600: 고정지그

Claims (15)

  1. 전지셀이 길이방향으로 탑재되는 지그 본체;
    상기 지그 본체 상의 양측에 설치되며 상기 전지셀 양단의 리드부가 각각 결합되는 제1 버스바 및 제2 버스바;
    상기 지그 본체에 설치되는 임피던스 측정보드; 및
    상기 제1 버스바, 임퍼던스 측정보드 및 제2 버스바를 연결하여 임피던스 측정회로를 구성하는 임피던스 측정용 도선; 을 포함하고,
    상기 임피던스 측정용 도선의 일부는, 상기 전지셀의 넓은 면과 대향하며 상기 전지셀의 길이방향을 따라 연장되는 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 임피던스 측정용 도선은, 상기 전지셀에 교류신호를 인가하기 위한 신호선과, 전지셀의 전압을 측정하기 위한 센싱선을 포함하는 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 버스바 및 제2 버스바는 어퍼버스바와 로워버스바로 각각 구성되고, 상기 임피던스 측정용 도선은 상기 어퍼버스바 또는 로워버스바에 연결되는 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 버스바 및 제2 버스바의 어퍼버스바는 2개의 버스바로 각각 분리되고, 상기 분리된 각 버스바에 신호선과 센싱선이 각각 연결되는 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 임피던스 측정보드는, 상기 신호선에 연결되는 교류신호원 및 전류계와, 상기 센싱선에 연결되는 전압계를 포함하는 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 임피던스 측정보드는 상기 지그 본체의 하부에 설치되고,
    상기 임피던스 측정용 도선은 상기 제1 버스바, 임피던스 측정보드 및 제2 버스바를 연결하는 루프(loop)를 이루며,
    상기 루프를 이루는 도선의 일부는 상기 지그 본체 저면을 따라 상기 전지셀의 길이방향으로 연장되는 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지그 본체의 하부 양측에 설치되는 받침대를 더 포함하고,
    상기 임피던스 측정보드는 상기 받침대 또는 상기 받침대에 인접한 지그 본체 하부에 설치되는 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 지그 본체의 하부 양측에 설치되는 받침대를 더 포함하고,
    상기 임피던스 측정보드는 상기 받침대에 결합되는 측정보드 지지대에 설치되는 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 지그 본체 저면에는 지그 본체 저면을 따라 상기 전지셀의 길이방향으로 연장되는 전선을 지지하는 도선 지지부재가 설치되는 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 지그 본체 저면의 양측에는 지그 본체 저면을 따라 상기 전지셀의 길이방향으로 연장되는 도선의 양측부를 고정하는 고정지그가 설치되는 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 임피던스 측정보드는 상기 지그 본체 저면의 중간부에 설치되며,
    상기 루프를 이루는 도선의 일부는 상기 임피던스 측정보드의 양측으로 도출되어 상기 제1 버스바 및 제2 버스바를 향하여 각각 연장되는 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 지그 본체는, 고정블록과 상기 고정블록에 대하여 슬라이딩 가능하게 결합되는 가동블록을 포함하고,
    상기 고정블록의 일측부 상에 제1 버스바가 설치되고, 상기 가동블록의 일측부 상에 제2 버스바가 설치되는 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 가동블록이 상기 고정블록의 상면에 슬라이딩 가능하게 결합되는 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 고정블록 및 가동블록 중 하나의 폭방향 양측에 가이드슬릿이 형성되고,
    상기 고정블록 및 가동블록 중 다른 하나에 상기 가이드슬릿에 삽입되는 슬라이딩 지지부재가 설치되는 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 슬라이딩 지지부재는, 상기 가이드슬릿에 삽입되고 상기 고정블록 또는 가동블록에 나사결합되는 몸체부와, 상기 가이드슬릿보다 큰 폭의 머리부를 가지는 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그.
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