KR101381772B1 - 이차 전지용 포메이션 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이차 전지용 포메이션 장치에 관한 것으로서, 내부에 적어도 하나의 이차 전지가 수용되고, 상기 이차 전지의 양극(이차 전지 양쪽의 극)과 대응되는 일측이 개방된 트레이와, 일측에 상기 트레이가 안착되고, 일측이 상기 이차 전지의 양극(이차 전지 양쪽의 극)에 각각 접촉되는 캐리어와, 미리 설정된 가혹환경 내에 설치되고, 상면 일측에 상기 캐리어가 설치되며, 상기 캐리어를 일방향으로 이송하는 이송부와, 상기 이송부 상면 일측에 상기 캐리어의 이송방향을 따라 설치되고, 상기 캐리어와 전기적으로 연결되는 접속부 및 상기 접속부를 통해 상기 이차 전지의 충전과 방전을 제어하고, 상기 이송부에 의한 상기 캐리어의 이송속도를 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 포메이션 장치를 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 이차 전지를 일방향으로 이송하면서 이차 전지의 충방전 동작이 이루어지도록 하고, 일정위치에서 이차 전지의 인입, 인출동작이 이루어지도록 하여 이차 전지를 충방전 위치로 이송하는데 소요되는 시간이 현저하게 단축되도록 함과 아울러 요구되는 설치공간 및 작업공간을 현저하게 축소할 수 있는 효과가 있다.

Description

이차 전지용 포메이션 장치{Apparatus for Charge and Discharge of secondary battery}

본 발명은 이차 전지용 포메이션 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차 전지를 일방향으로 이송하면서 이차 전지의 충방전 동작이 이루어지도록 하고, 일정위치에서 이차 전지의 인입, 인출동작이 이루어지도록 하여 이차 전지를 충방전 위치로 이송하는데 소요되는 시간이 현저하게 단축되도록 함과 아울러 작업성을 크게 향상시킬 수 있는 이차 전지용 포메이션 장치에 관한 것이다.

최근 전자기기의 소형화 및 경량화 추세에 따라, 전원으로 작용하는 전지도 소형화 및 경량화가 요구되고 있는데, 이러한 요구에 맞춰 소형 경량화 및 고용량으로 충방전이 가능한 2차 전지(secondary battery)를 이용하여 셀룰러 폰(cellular phone), 노트북, 캠코더 등 휴대용 전자기기에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다.

최근, 전자 기술의 진보에 따라, 고성능화, 소형화, 포터블화한 각종 전자 기기나 환경 배려형 제품으로서의 전기 자동차 등에서 소형 경량화 및 고용량으로 충방전이 가능한 이차 전지의 수요가 높아지고 있다.

이러한 이차 전지는 니켈- 카드늄전지(nickel cadmium battery), 연축전지, 니켈 수소전지(nickelmetal hydride battery), 리튬 이온전지(lithium ionbattery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymerbattery), 금속 리튬 2차 전지, 공기 아연 축전지 등으로 그 종류가 매우 다양한데, 이 중에서도 리튬 2차 전지는 니켈-카드늄(Ni-Cd) 전지나 니켈-수소(Ni-MH)전지에 비해 수명이 약 3배이며, 단위 중량당 에너지 밀도가 우수하여 널리 이용되고 있다.

한편, 상기한 리튬 이차 전지를 제조함에 있어서, 먼저 활물질과 바인더 및 가소제를 혼합한 물질을 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극판과 음극판을 제조하고, 이를 세퍼레이터의 양측에 적층함으로써 소정 형상의 전지셀을 형성한 다음에, 이 전지셀을 전지 케이스에 삽입하고 밀봉함으로써 전지 팩을 완성하게 된다.

이와 같이 제조된 이차 전지는 충전과 방전을 되풀이 하여 전지를 활성하함과 아울러 전지의 불량 여부를 판정하고, 충방전 과정에서 탄소 부극의 표면에 SEI(Solid Electrolyte Interface) 피막을 형성함으로써 제품의 수명이 향상되도록 포메이션(formation) 공정, 즉 반복적인 충방전 공정을 거치게 된다.

도1은 종래의 이차 전지용 포메이션 장치의 개략도이다.

도1에서 보는 바와 같이 종래의 이차 전지용 포메이션 장치(100)는 복수개의 수용공간이 형성된 랙(rack:110)과, 랙(rack:110) 일측에 설치되는 충방전 단자(120) 및 설치대상영역 일측에 X,Y,Z축으로 이동가능하게 설치되고 충방전대상전지를 랙의 각 수용공간 내로 이송하는 이송로봇(130)으로 구성된다.

이와 같은 종래의 이차 전지용 포메이션 장치(100)는 이송로봇(130)이 외부로부터 공급되는 충방전대상전지를 파지하고 랙(110)에 형성된 복수개의 수용공간(111) 중 미리 설정된 수용공간(111) 내부로 파지한 충방전대상전지를 이송하여 충반전대상전지가 충방전 단자(120)에 접촉된 상태로 일정시간 거치하면서 충방전대상전지를 반복적으로 충전 및 방전하며, 미리 설정된 시간에 경과하면 다시 이송로봇(130)이 랙(110)에 일측에 수용된 충방전대상전지를 외부로 반출하게 된다.

그러나, 종래의 이차 전지용 포메이션 장치(100)는 하나의 이송로봇(130)이 복수개의 충방전대상전지를 복수개의 수용공간(111)에 각각 인입 및 인출하는 동작을 동시에 수행해야할 뿐 아니라 수용공간(111)의 특정위치, 즉 현 이송로봇(130)의 위치로부터 설정된 수용공간(111)의 위치가 멀어질 수 있도록 충방전대상전지를 인입하거나 인출하는 소요되는 시간이 증대됨으로써 이차 전지의 충방전 공정시간이 증대되고, 이에 따라 작업성이 저하되는 문제점이 발생되었다.

또한, 종래의 이차 전지용 포메이션 장치(100)는 충방전대상전지를 충방전하는 공간, 즉 랙(100)의 설치공간외에도 랙(100) 내부로 충방전대상전지를 이송하기 위한 이송로봇의 설치공간 및 이동공간을 확보해야 함으로써 상당한 크기의 설치공간이 요구되면서 설치공간이 협소한 경우 그 설치가 용이하지 못한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이차 전지를 일방향으로 이송하면서 이차 전지의 충방전 동작이 이루어지도록 하고, 일정위치에서 이차 전지의 인입, 인출동작이 이루어지도록 하여 이차 전지를 충방전 위치로 이송하는데 소요되는 시간이 현저하게 단축되도록 함과 아울러 요구되는 설치공간 및 작업공간을 현저하게 축소할 수 있는 이차 전지용 포메이션 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이차 전지로부터 방전되는 방전전압을 소모하지 않고 이를 회수한 후 교류전압으로 변환하여 에너지를 회생함으로써 에너지 소모를 절감할 수 있는 이차 전지용 포메이션 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 충방전 중인 이차 전지의 충방전 과정에서 수집된 전류/전압 데이터를 외부의 단말기로 무선 전송하여 작업자가 이차 전지의 충방전 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록 함으로써 작업성을 보다 향상시킬 수 있는 이차 전지용 포메이션 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 이차 전지를 가혹환경 내에서 충전 또는 방전하여 활성화하는 이차 전지용 포메이션 장치에 있어서, 내부에 적어도 하나의 이차 전지가 수용되고, 상기 이차 전지의 양극(이차 전지 양쪽의 극)과 대응되는 일측이 개방된 트레이와, 일측에 상기 트레이가 안착되고, 일측이 상기 이차 전지의 양극(이차 전지 양쪽의 극)에 각각 접촉되는 캐리어와, 미리 설정된 가혹환경 내에 설치되고, 상면 일측에 상기 캐리어가 설치되며, 상기 캐리어를 일방향으로 이송하는 이송부와, 상기 이송부 상면 일측에 상기 캐리어의 이송방향을 따라 설치되고, 상기 캐리어와 전기적으로 연결되는 접속부 및 상기 접속부를 통해 상기 이차 전지의 충전과 방전을 제어하고, 상기 이송부에 의한 상기 캐리어의 이송속도를 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 포메이션 장치를 제공한다.

그리고, 상기 이송부는 상기 트레이가 안착된 상기 캐리어를 일방향으로 이송하는 이송라인 및 일측이 상기 이송라인과 연결되고, 상기 트레이가 외부로 반출된 상기 캐리어를 회수하는 회수라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 회수라인을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 캐리어는 상기 이송부 일측에 설치되어 상기 이송부에 의해 일방향으로 이송되고, 하부 일측이 상기 접속부에 전기적으로 연결되는 이송프레임과, 상기 이송프레임의 일측에 설치되고, 상기 트레이의 일측을 지지하여 고정하는 안착플레이트와, 상기 이송프레임의 일측 중 상기 안착플레이트의 하부에 상하이동가능하게 설치되고, 상방으로 이동되는 경우 상기 이차 전지의 양극(이차 전지 양쪽의 극) 중 어느 하나의 극에 접촉되는 하부 충방전 접촉부 및 상기 이송프레임의 일측 중 상기 안착플레이트의 상부에 상하이동가능하게 설치되고, 하방으로 이동되는 경우 상기 이차 전지의 양극(이차 전지 양쪽의 극) 중 다른 하나의 극에 접촉되는 상부 충방전 접촉부를 포함할 수 있다.

아울러, 상기 제어유닛은 상기 접속부를 통해 상기 이차 전지에 충전 전압을 공급하는 충전 전압공급부와, 상기 접속부를 통해 상기 이차 전지를 방전하는 방전부와, 상기 이차 전지에서 방전되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 전력 변환부와, 상기 전력 변환부에 의해 변환된 교류 전압을 축전하는 축전부 및 상기 충전 전압공급부와, 상기 방전부를 제어하여 상기 이차 전지를 충방전하는 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는 상기 충전 전압공급부로부터 출력되는 충전 전압과, 상기 이차 전지로부터 방전되는 직류 전압을 검출하고, 전압검출신호를 발생하는 검출부와, 상기 검출부로부터 전압검출신호를 수신받고, 전압검출신호에 포함되는 충방전 데이터를 저장하는 메모리부 및 상기 메모리부에 저장된 상기 충방전 데이터를 외부의 단말기로 송신하는 무선 통신부를 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 이차 전지를 일방향으로 이송하면서 이차 전지의 충방전 동작이 이루어지도록 하고, 일정위치에서 이차 전지의 인입, 인출동작이 이루어지도록 하여 이차 전지를 충방전 위치로 이송하는데 소요되는 시간이 현저하게 단축되도록 함과 아울러 요구되는 설치공간 및 작업공간을 현저하게 축소할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 이차 전지로부터 방전되는 방전전압을 소모하지 않고 이를 회수한 후 교류전압으로 변환하여 에너지를 회생함으로써 에너지 소모를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 충방전 중인 이차 전지의 충방전 과정에서 수집된 전류/전압 데이터를 외부의 단말기로 무선 전송하여 작업자가 이차 전지의 충방전 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록 함으로써 작업성을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래의 이차 전지용 포메이션 장치의 개략도,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 캐리어의 단면도,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지용 포메이션 장치의 개략도,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 이송부의 평면도,
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 제어유닛의 블럭도,
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 캐리어에 트레이가 수용되는 상태를 도시한 도면이고,
도7은 본 발명의 일실시예에 따른 캐리어가 이송부에 의해 이송되는 상태를 도시함 도면이며,
도8은 본 발명의 일실시예에 따른 제어유닛의 동작을 도시한 블럭도이고,
도9는 본 발명의 일실시예에 따른 리프트가 동작되는 상태를 도시한 도면이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 캐리어의 단면도이고, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지용 포메이션 장치의 개략도이며, 도4는 본 발명의 일실시예에 따른 이송부의 평면도이고, 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 제어유닛의 블럭도이다.

도2 내지 도5에서 보는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지용 포메이션 장치(1)는 트레이(10)와, 캐리어(20)와, 이송부(30)와, 접속부(40) 및 제어유닛(50)을 포함하여 구성된다.

트레이(10)는 두께를 갖는 플레이트 형상으로 형성되고, 일측에 상하부가 개방된 복수개의 수용공간(11)이 형성되며, 각 수용공간(11)에 충방전대상전지가 수용되어 충방전대상전지의 상하단부, 즉 양극(이차 전지 양쪽의 극)이 외부로 노출되되, 수용공간(11)의 하부와 대응되는 일측에 걸림턱이 형성되어 수용공간(11) 내에 충방전대상전지가 배치된다.

이러한 트레이(10)는 복수개의 수용공간(11)을 제공함으로써 다수개의 충방전대상전지를 캐리어(20)로 공급함과 아울러 충방전대상전지의 일측을 지지하여 충방전대상전지의 충방전 동작이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 역할을 한다.

캐리어(20)는 후술하는 이송부(30)의 일측에 일방향으로 이송가능하게 설치되는 이송프레임(21)과, 이송프레임(21)의 일측에 설치되는 안착플레이트(22)와, 안착프레임의 하부에 상하이동가능하게 설치되는 하부 충방전 접촉부(23)와, 안착프레임의 상부에 상하이동가능하게 설치되는 상부 충방전 접촉부(24) 및 하부 충방전 접촉부(23)와 상부 충방전 접촉부(24)에 연결된 상하구동수단(미도시)을 포함하여 구성되며, 일측에 수용된 충방전대상전지의 양극(이차 전지 양쪽의 극)에 각각 접촉되어 충방전대상전지가 후술하는 제어유닛(50)에 의해 반복적으로 충방전되도록 하면서 충방전대상전지를 일방향, 즉 충방전대상전지를 외부로 반출되는 위치로 이송하는 역할을 한다.

이송프레임(21)은 대략 직육면체의 골조형상으로 형성되고, 이송부(30)의 상면에 설치된 상태에서 하부 일측이 접속부(40) 일측에 전기적으로 연결된다.

이러한 이송프레임(21)은 안착플레이트(22), 하부 충방전 접촉부(23), 상부 충방전 접촉부(24) 및 상하구동수단(미도시)의 설치영역을 제공함과 아울러 이송부(30)에 의해 상면에 트레이(10)가 안착되는 인입위치와, 인입된 트레이(10)가 외부로 반출되는 반출위치 사이를 이동하면서 트레이(10)를 인입위치에서 반출위치로 이송하는 역할을 한다.

안착플레이트(22)는 대략 플레이트 형상으로 형성되고, 이송프레임(21)의 일측에 설치되며, 상면에 복수개의 충방전대상전지가 수용된 트레이(10)가 안착되는 안착면이 형성되되, 트레이(10)에 수용된 충방전대상전지의 하단부가 외부로 노출되어 하부 충방전 접촉부(23)가 충방전대상전지의 하단부에 접촉될 수 있도록 상면 일측에 개구(22a)가 형성된다.

상기한 안착플레이트(22)는 이송프레임(21)의 일측에 설치된 상태에서 상면에 트레이(10)의 안착영역을 제공함으로써 트레이(10)가 이송프레임(21)과 함께 인입위치에서 반출위치로 동반 이동되는 경우 트레이(10)를 안정적으로 지지하는 역할을 한다.

하부 충방전 접촉부(23)는 이송프레임(21)의 일측 중 안착플레이트(22)의 하부에 상하이동가능하게 설치되는 하부 지지플레이트(23a)와, 하부 지지플레이트(23a)의 상면 일측 중 트레이(10)에 수용된 충방전대상전지의 하단과 대응되는 일측으로부터 상방으로 연장형성되는 하부 접촉핀(23b)을 포함하여 구성되며, 상방으로 이동되는 경우 충방전대상전지의 하단에 접촉되어 상부 충방전 접촉부(24)와 함께 충방전대상전지를 고정함과 아울러 충방전대상전지의 하단에 접촉되어 충방전대상전지와 후술하는 제어유닛(50)이 전기적으로 연결되도록 하는 역할을 한다.

상부 충방전 접촉부(24)는 이송프레임(21)의 일측 중 안착플레이트(22)의 상부에 상하이동가능하게 설치되는 상부 지지플레이트(24a)와, 상부 지지플레이트(24a)의 저면 일측 중 트레이(10)에 수용된 충방전대상전지의 상단과 대응되는 일측으로부터 하방으로 연장형성되는 상부 접촉핀(24b)을 포함하여 구성되며, 하방으로 이동되는 경우 충방전대상전지의 상단에 접촉되어 하부 충방전 접촉부(23)와 함께 충방전대상전지를 고정함과 아울러 충방전대상전지의 상단에 접촉되어 충방전대상전지와 후술하는 제어유닛(50)이 전기적으로 연결되도록 하는 역할을 한다.

여기서, 하부 지지플레이트(23a) 및 상부 지지플레이트(24a)는 일측이 이송프레임(21)의 일측에 설치되는 가이드봉(G)에 지지되어 보다 안정적으로 상하이동되도록 하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기한 상부 충방전 접촉부(24) 및 하부 충방전 접촉부(23)이 후술하는 접속부(40)와 전기적으로 연결될 수 있도록 가이드봉(G)의 일측으로부터 하방으로 접속돌부(21a)가 형성되는데, 이송프레임(21)과 접속돌부(21a) 사이에 탄성부재(S)가 개재되고 접속돌부(21a)에 하방으로 탄성력을 제공함으로써 접속돌부(21a)가 접속부(40)에 탄성접촉되도록 하는 것이 바람직하다.

상하구동수단(미도시)은 도면에 도시되어 있진 않지만 하부 지지플레이트(23a) 및 상부 지지플레이트(24a)의 일측에 연결되어 하부 지지플레이트(23a) 및 상부 지지플레이트(24a)에 각각 상하이동력을 제공하는 것으로서, 통상의 실린더가 사용될 수 있다.

이송부(30)는 설치대상영역에 설치되는 이송라인(31)과, 일측이 이송라인(31) 일측에 연결되는 회수라인(32)을 포함하여 구성되며, 트레이(10)가 인입되는 캐리어(20)를 인입위치로부터 반출위치로 이송함과 아울러 트레이(10)가 반출된 캐리어(20)를 인입위치로 회수하는 역할을 한다.

이송라인(31)은 통상의 컨베이어가 이용될 수 있으며, 캐리어(20)에 트레이(10)가 인입되도록 함과 아울러 인입된 트레이(10)가 외부로 반출될 수 있도록 상면에 설치된 캐리어(20)를 인입위치로부터 반출위치로 이송하는 역할을 함과 아울러 후술하는 제어유닛(50)에 의해 미리 설정된 이송속도로 캐리어(20)를 이송함으로써 충방전대상전지의 충방전시간을 제공하는 역할을 한다.

한편, 본 실시예에 따른 이송라인(31)은 협소한 영역에서 충방전대상전지의 충방전시간을 충분하게 제공, 즉 충방전대상전지의 충분한 이송거리를 제공하기 위해 복수개의 이송 컨베이어(31a)를 상하방향으로 배치하고, 이송 컨베이어(31a)의 단부 중 캐리어(20)의 이송방향과 대응되는 단부 일측에 이송 리프트(31b)를 포함하여 구성되는데, 이와 같은 이송라인(31)의 동작은 후술하는 동작설명에서 상세하게 설명하도록 한다.

회수라인(32)은 이송라인(31)과 같이 통상의 컨베이어가 이용될 수 있으며, 캐리어(20)를 반출위치로부터 인입위치로 이송하여 외부로 트레이(10)가 반출된 캐리어(20)를 인입위치로 회수함으로써 회수된 캐리어(20)에 새로 인입되는 트레이(10)가 안착될 수 있도록 하는 역할을 한다.

한편, 이러한 회수라인(32)은 이송라인(31)에서 상방으로 이송된 캐리어(20)를 상방으로 이송된 위치에서 외부로 반출하는 경우 상하방향으로 배치되는 한 쌍의 회수 컨베이어와, 상부에 위치하는 회수 컨베이어로부터 하부에 위치하는 회수 컨베이어로 캐리어(20)를 이송하는 회수 리프트를 포함하여 구성될 수 있는데, 본 실시예에서는 캐리어(20)가 이송라인(31)을 따라 상부로 이송된 후 이송리프트(32)에 의해 다시 하부로 이송되어 최하단에 위치한 이송 컨베이어(31a)와 대응되는 위치에서 반출되는 바 회수라인(32)이 단일의 컨베이어로 이루어지는 것으로 설명하도록 한다.

아울러, 이송부(30)는 도면에 도시되어 있진 않지만 인입위치 및 회수위치 부근에 각각 푸쉬부재가 설치되어 이송라인(31)의 인입위치, 회수라인(32)의 회수위치에 위치하는 경우 캐리어(20)의 일측을 가압하여 캐리어(20)를 직선상의 이송 컨베이어(31a)로 이동되도록 함으로써 캐리어(20)가 이송 컨베이어(31a)에 의해 용이하게 이송될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

접속부(40)는 이송 컨베이어(31a)의 상면 일측에 캐리어(20)의 이송방향을 따라 설치되고, 제어유닛(50)과 전기적으로 연결되며, 이송프레임(21)의 접속돌부(21a)에 접촉됨에 따라 캐리어(20)와 후술하는 제어유닛(50)이 전기적으로 연결되도록 함으로써 제어유닛(50)으로부터 충전 전압을 충방전대상전지에 공급되도록 함과 아울러 충방전대상전지로부터 방전되는 전류가 축전부(미도시)에 축전될 수 있도록 전류의 이동경로를 제공하는 역할을 한다.

제어유닛(50)은 충전 전압공급부(51)와, 방전부(52)와, 전력 변환부(53)와, 축전부(미도시)와, 검출부(55)와, 메모리부(56)와, 무선 통신부(57) 및 제어부(58)를 포함하여 구성되는데, 이와 같은 제어유닛(50)은 미리 설정된 시간에 따라 충방전대상전지를 반복적으로 충방전하도록 각 구성을 제어하고, 방전시 방전 전압을 회수하여 축전함과 아울러 충방전대상전지 충방전시 전류/전압 데이터를 외부의 단말기로 무선 전송하여 작업자가 충방전대상전지의 충방전 상태를 실시간으로 인식할 수 있도록 하는 역할을 한다.

충전 전압공급부(51)는 접속부(40)를 통해 트레이(10)에 수용된 충방전대상전지에 충전 전압을 공급하여 충방전대상전지가 충전되도록 하는 역할을 한다.

방전부(52)는 충방전대상전지의 충전과 방전이 반복적으로 이루어질 수 있도록 후술하는 제어부(58)의 제어신호에 따라 트레이(10)에 수용된 충방전대상전지를 방전하는 역할을 한다.

전력 변환부(53)는 외부로부터 공급되는 교류전압을 직류전압으로 변환하여 충전전압을 공급하는 역할을 함과 아울러 방전부(52)에 의해 충방전대상전지로부터 방출되는 방전 전압을 교류 전압으로 변환하여 방전되는 전압을 회생하는 역할을 한다.

검출부(55)는 충전 전압공급부(51)로부터 출력되는 충전 전압과, 충방전대상전지로부터 방전되는 방전 전압을 검출하고, 검출된 전압값에 따라 전압검출신호를 발생하는 역할을 한다.

메모리부(56)는 제어유닛(50)이 전압검출신호에 따라 분석한 데이터, 즉 전류/전압 데이터를 일정시간 저장하는 역할을 한다.

무선 통신부(57)는 제어유닛(50)으로부터 제어신호가 인가되는 경우 메모리부(56)에 저장된 전류/전압 데이터를 외부에 구비된 단말기로 무선 송신하여 작업자가 충방전대상전지의 충방전 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록 하는 역할을 한다.

제어부(58)는 앞서 설명한 구성들을 제어하여 미리 설정된 시간에 따라 충방전대상전지를 반복적으로 충방전하도록 이를 제어하고, 방전시 방전 전압을 회수하여 축전함과 아울러 충방전대상전지 충방전시 충방전대상전지의 충방전 데이터를 외부의 단말기로 전송하여 작업자가 충방전대상전지의 충방전 상태를 실시간으로 식별할 수 있도록 하는 역할을 한다.

도6은 본 발명의 일실시예에 따른 캐리어에 트레이가 수용되는 상태를 도시한 도면이고, 도7은 본 발명의 일실시예에 따른 캐리어가 이송부에 의해 이송되는 상태를 도시함 도면이며, 도8은 본 발명의 일실시예에 따른 제어유닛의 동작을 도시한 블럭도이고, 도9는 본 발명의 일실시예에 따른 리프트가 동작되는 상태를 도시한 도면이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지용 포메이션 장치(1)의 동작을 첨부된 도6 내지 도9를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 캐리어(20)가 이송부(30)의 상면 중 인입위치에 위치하는 경우 외부의 로봇암을 통해 안착플레이트(22) 상면에 복수개의 충방전대상전지가 수용된 트레이(10)가 안착된다.

안착플레이트(22)에 트레이(10)가 안착되면, 안착된 위치에서 상부 충방전 접촉부 및 하부 충방전 접촉부(23)를 충방전대상전지의 양극(이차 전지 양쪽의 극)에 각각 접촉하여 충방전대상전지가 정상적으로 충방전되는지 여부를 검사하는 프리테스트를 실행하고, 프리테스트를 통해 충방전대상전지가 정상인지 불량인지를 판단한다.

여기서 충방전대상전지가 불량전지인 경우 외부로 반출하고, 정상인 경우에는 트레이(10), 즉 충방전대상전지가 수용된 캐리어(20)는 이송부(30)의 이송라인(31)을 통해 반출위치로 이송되는데, 이때, 캐리어(20)의 상하구동수단(미도시)이 구동되면서 하부 충방전 접촉부(23)의 하부 지지플레이트(23a) 및 상부 충방전 접촉부(24)의 상부 지지플레이트(24a)가 각각 상방과 하방으로 이동된다.

상기한 바와 같이 하부 지지플레이트(23a) 및 상부 지지플레이트(24a)가 각각 상방과 하방으로 이동됨에 따라 하부 접촉부 및 상부 접촉부가 각각 충방전대상전지의 하단과 상단에 접촉되며, 제어부(58)의 제어신호에 따라 방전부(52)에서 충방전대상전지를 방전시킨다.

이때, 충방전대상전지로부터 방전되는 방전 전압은 전력변환부에 의해 직류 전압에서 교류 전압으로 변환되고, 교류 전압으로 변환된 방전 전압은 축전부(미도시)에 일정시간 축전된 후 충방전대상전지를 충전하는데 재 사용되거나 외부의 공급처로 공급된다.

이후, 충방전대상전지의 방전이 완료되면, 제어부(58)는 충전 전압공급부(51)에 제어신호를 인가하고, 충전 전압공급부(51)는 접속부(40)를 통해 캐리어(20), 즉 하부 접촉부 및 상부 접촉부에 충전 전압을 공급하여 충방전대상전지를 충전한다.

이와 같이 충방전대상전지는 이송라인(31)을 따라 이송되는 과정에서 상기와 같은 충전과 방전이 반복된다.

그리고, 충방전대상전지가 충방전되는 경우 검출부(55)에서 충전 전압과, 방전전압을 검출하고, 검출된 전압값에 따라 전압검출신호를 발생한다.

제어유닛(50)은 검출부(55)로부터 발생한 전압검출신호를 인가받고, 인가된 전압검출신호를 분석하여 전류/전압 데이터를 산출하고, 산출된 전류/전압 데이터를 메모리부(56)에 일정시간 저장한 후 무선 통신부(57)를 통해 외부의 단말기로 무선 송신함으로써 작업자가 외부의 단말기를 통해 충방전대상전지의 충방전 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록 한다.

한편, 이송라인(31)은 앞서 설명한 바와 같이 협소한 영역에서 충방전대상전지의 충방전시간을 충분하게 제공하기 위해 복수개의 이송 컨베이어(31a)가 상하방향으로 배치되는 바 캐리어(20)는 하부에 위치한 이송 컨베이어(31a)에 의해 이송되다가 리프트에 의해 상방으로 이송되어 다시 상부에 위치한 이송 컨베이어(31a)에 의해 이송됨으로써 협소한 영역에서 충방전대상전지의 충방전시간을 충분하게 제공할 수 있다.

상기한 바와 같이 충방전 동작이 반복되면서 캐리어(20)가 반출위치에 도착하면, 외부에 구비된 로봇암 또는 작업자에 의해 캐리어(20)에 인입된 트레이(10)가 외부로 반출되고, 트레이(10)가 반출된 캐리어(20)는 이송부(30)의 회수라인(32)을 통해 인입위치로 다시 회수되어 상기와 같은 동작이 반복 실행된다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

1 : 이차 전지용 포메이션 장치 10 : 트레이
11 : 수용공간 20 : 캐리어
21 : 이송프레임 21a : 접속돌부
21aa : 접속홈 22 : 안착플레이트
22a : 개구 23 : 하부 충방전 접촉부
23a : 하부 지지플레이트 23b : 하부 접촉핀
24 : 상부 충방전 접촉부 24a : 상부 지지플레이트
24b : 상부 접촉핀 30 : 이송부
31 : 이송라인 31a : 이송 컨베이어
31b : 이송리프트 32 : 회수라인
40 : 접속부 50 : 제어유닛
51 : 충전 전압공급부 52 : 방전부
53 : 전력 변환부 55 : 검출부
56 : 메모리부 57 : 무선 통신부
58 : 제어부

Claims (5)

1. 이차 전지를 가혹환경 내에서 충전 또는 방전을 반복하여 활성화하는 이차 전지용 포메이션 장치에 있어서,
   내부에 적어도 하나의 이차 전지가 수용되고, 상기 이차 전지의 양극(이차 전지 양쪽의 극)과 대응되는 일측이 개방된 트레이와;
   일측에 상기 트레이가 안착되고, 일측이 상기 이차 전지의 양극(이차 전지 양쪽의 극)에 각각 접촉되는 캐리어와;
   설치대상영역 일측에 설치되고, 상면 일측에 상기 캐리어가 설치되며, 상기 캐리어를 일방향으로 이송하는 이송부와;
   상기 이송부 상면 일측에 상기 캐리어의 이송방향을 따라 설치되고, 상기 캐리어와 전기적으로 연결되는 접속부; 및
   상기 캐리어가 상기 이송부에 의해 이송되는 과정에서 상기 접속부를 통해 상기 이차 전지의 충전과 방전을 반복제어하고, 상기 이송부에 의한 상기 캐리어의 이송속도를 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 포메이션 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 이송부는
   상기 트레이가 안착된 상기 캐리어를 일방향으로 이송하는 이송라인; 및
   일측이 상기 이송라인과 연결되고, 상기 트레이가 외부로 반출된 상기 캐리어를 회수하는 회수라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 포메이션 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 캐리어는
   상기 이송부 일측에 설치되어 상기 이송부에 의해 일방향으로 이송되고, 하부 일측이 상기 접속부에 전기적으로 연결되는 이송프레임과;
   상기 이송프레임의 일측에 설치되고, 상기 트레이의 일측을 지지하여 고정하는 안착플레이트와;
   상기 이송프레임의 일측 중 상기 안착플레이트의 하부에 상하이동가능하게 설치되고, 상방으로 이동되는 경우 상기 이차 전지의 양극(이차 전지 양쪽의 극) 중 어느 하나의 극에 접촉되는 하부 충방전 접촉부; 및
   상기 이송프레임의 일측 중 상기 안착플레이트의 상부에 상하이동가능하게 설치되고, 하방으로 이동되는 경우 상기 이차 전지의 양극(이차 전지 양쪽의 극) 중 다른 하나의 극에 접촉되는 상부 충방전 접촉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 포메이션 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어유닛은
   상기 접속부를 통해 상기 이차 전지에 충전 전압을 공급하는 충전 전압공급부와;
   상기 접속부를 통해 상기 이차 전지를 방전하는 방전부와;
   상기 이차 전지에서 방전되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 전력 변환부와;
   상기 충전 전압공급부와, 상기 방전부를 제어하여 상기 이차 전지를 충방전하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 포메이션 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어유닛은
   상기 충전 전압공급부로부터 출력되는 충전 전압과, 상기 이차 전지로부터 방전되는 직류 전압을 검출하고, 검출신호를 발생하는 검출부와;
   상기 검출부로부터 검출신호를 수신받고, 검출신호에 포함되는 전압/전류 데이터를 저장하는 메모리부; 및
   상기 메모리부에 저장된 상기 전압/전류 데이터를 외부의 단말기로 무선 송신하는 무선 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 포메이션 장치.

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