用于袋型电池单元的冲击测试设备和使用该冲击测试设备的用于袋型电池单元的冲击测试方法

技术领域

本申请要求于2022年1月3日提交的韩国专利申请2022-0000456的优先权，该申请的公开内容通过引用整体结合于此。

本发明涉及一种用于袋型电池单元的冲击测试设备和使用该冲击测试设备的用于袋型电池单元的冲击测试方法，并且更具体地，涉及一种用于袋型电池单元的冲击测试设备和使用该冲击测试设备的用于袋型电池单元的冲击测试方法，所述冲击测试设备使用其中形成有切口部和通孔部的夹具，从而提高对袋型电池单元执行的冲击测试的结果的准确性和可靠性。

背景技术

随着近来由于使用化石燃料而导致的空气污染和能源消耗，而对替代能源的开发，对能够储存所产生的电能的二次电池的需求增加。能够充电和放电的二次电池在日常生活中被广泛使用。例如，二次电池用于移动设备，电动车辆和混合动力车辆。

由于移动设备的使用增加、移动设备的复杂性增加以及电动车辆的发展，在现代社会中不可避免地使用的用作各种电子设备的能源的二次电池的所需容量已经增加。为了满足用户的需求，多个电池单元被布置在小型装置中，而包括彼此电连接的多个电池单元的电池模块或包括多个电池模块的电池组被用在车辆中。

同时，当装置是电动车辆时，在电动车辆的驱动期间可能会产生振动和冲击，并且由于车辆之间的碰撞，冲击可能会被施加到电池。因此，需要电池抗冲击的安全性，因而要求电池冲击验证测试的准确性和可靠性。

图1示出了传统的冲击测试设备。如图1所示，冲击测试设备包括：夹具10，其被配置为固定电池组；冲压单元20，其被配置为从预定高度下降以对电池组施加冲击；主体30，其一侧连接到夹具10，另一侧连接到冲压单元20；以及控制器40，其被配置为存储测试条件作为数据。

当使用传统的冲击测试设备对电池单元执行冲击测试时，不提供被配置为保持电池单元的形状的单独的支撑件，由此当电池单元被固定到夹具10时，电池单元可能被弯曲或折叠，并且因此测试结果中的可靠性和准确性可能劣化。

(现有技术文献)

(专利文献1)韩国专利申请公开No.2018-0061614

发明内容

技术问题

本发明是鉴于上述问题而做出的，并且本发明的目的是提供用于袋型电池单元的冲击测试设备和使用该冲击测试设备的用于袋型电池单元的冲击测试方法，该冲击测试设备能够在对袋型电池单元执行冲击测试时仅引起袋型电池单元的被按压部分的变形，同时保持袋型电池单元的原始形状。

本发明的另一个目的是提供用于袋型电池单元的冲击测试设备和使用该冲击测试设备的用于袋型电池单元的冲击测试方法，该冲击测试设备被配置为使得该冲击测试设备易于操纵和储存，同时该冲击测试设备的结构简单。

本发明的另一个目的是提供用于袋型电池单元的冲击测试设备和使用该冲击测试设备的用于袋型电池单元的冲击测试方法，该冲击测试设备被配置为具有当执行冲击测试时能够容易地测量袋型电池单元的温度变化并且防止对温度测量装置的损坏的结构。

技术方案

为了实现上述目的，根据本发明的冲击测试设备包括：平坦的底板(100)；夹具(200)，其包括分别位于袋型电池单元(C)的相对表面处的第一夹具构件(210)和第二夹具构件(220)，第一夹具构件和第二夹具构件中的每一个具有四边形形状；以及按压构件(300)，其被配置为按压袋型电池单元(C)的预定部分。

此外，在根据本发明的冲击测试设备中，第一夹具构件(210)可以在其上侧和下侧中的每一侧中设置有向内凹陷预定区域的第一切口部(211)，并且可以在其中央部分中设置有第一通孔部(212)。第二夹具构件(220)可以在其上侧和下侧的每一侧设置有向内凹陷预定区域的第二切口部(221)，并且可以在其中央部分设置有第二通孔部(222)。

此外，在根据本发明的冲击测试设备中，在第一夹具构件(210)和第二夹具构件(220)中的每一个的边缘处可以设置多个紧固构件(230)，所述多个紧固构件(230)被配置为在调节第一夹具构件(210)和第二夹具构件(220)之间的距离的同时将它们彼此固定。

此外，在根据本发明的冲击测试设备中，按压构件(300)可包括平坦的按压板(310)和从按压板(310)的一个表面突出的按压筒(320)。

此外，在根据本发明的冲击测试设备中，按压筒(320)可以具有半球形形状。

此外，在根据本发明的冲击测试设备中，在按压板(310)的另一表面的相对边缘处可设置一对弯曲部(311)，所述一对弯曲部(311)在垂直方向上延伸预定长度并弯曲成彼此面对以限定容纳空间(S)。

此外，在根据本发明的冲击测试设备中，按压筒(320)的直径(W1)可以小于切口部的宽度(W2)。

此外，一种使用该冲击测试设备的用于袋型电池单元的冲击测试方法，所述冲击测试方法包括以下步骤：第一步骤，将袋型电池单元(C)定位在第一夹具构件(210)和第二夹具构件(220)之间，并且将第一夹具构件和第二夹具构件彼此固定；第二步骤，在袋型电池单元(C)被固定到夹具的状态下，使夹具(200)与底板(100)的一个表面紧密接触；以及第三步骤，使用所述按压构件(300)来按压所述袋型电池单元(C)的被固定到所述夹具(200)的预定部分。

此外，根据本发明的冲击测试方法还可以包括在第三步骤之前将感测单元(400)连接到袋型电池单元(C)的表面的步骤。

此外，在根据本发明的冲击测试方法中，感测单元(400)可包括附接至袋型电池单元(C)的表面的感测垫(410)以及一侧连接到感测垫(410)的感测电缆(420)，并且感测垫(410)和感测电缆(420)可设置为穿过第一夹具构件(210)的第一通孔部(212)或第二夹具构件(220)的第二通孔部(222)。

此外，在根据本发明的冲击测试方法中，在第一步骤中，袋型电池单元(C)的电极引线可以以预定角度弯曲。

此外，在根据本发明的冲击测试方法中，预定角度可以是80°或更大。

有利效果

如从以上描述中显而易见的，根据本发明的用于袋型电池单元的冲击测试设备和使用该冲击测试设备的用于袋型电池单元的冲击测试方法具有如下优点：夹具构件设置有切口部，使得袋型电池单元的期望部分在袋型电池单元的边缘被固定时被按压和变型，由此可以提高测试结果的再现性和可靠性。

此外，根据本发明的用于袋型电池单元的冲击测试设备和使用该冲击测试设备的用于袋型电池单元的冲击测试方法具有如下优点：夹具构件设置有通孔部，使得被配置为测量袋型电池单元的温度的感测单元暴露于外部，由此可以防止对感测单元的损坏并提高测试结果的准确性。

附图说明

图1是示出传统的电池测试设备的透视图。

图2是示出根据本发明优选实施方式的用于袋型电池单元的冲击测试设备的分解透视图。

图3是示出存储根据本发明优选实施方式的用于袋型电池单元的冲击测试设备的状态的透视图。

图4是示出电池单元安装在根据本发明的用于袋型电池单元的冲击测试设备中的状态的透视图。

图5是示出电池单元安装在根据本发明的用于袋型电池单元的冲击测试设备中的状态的正视图。

具体实施方式

现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施方式，使得本发明所属领域的普通技术人员可以容易地实现本发明的优选实施方式。然而，在详细描述本发明的优选实施方式的操作原理时，当合并于此的已知功能和配置可能使本发明的主题模糊时，将省略其详细描述。

此外，在整个附图中使用相同的附图标记来表示执行类似功能或操作的部件。在整个说明书中，在一个部件被称为连接到另一部件的情况下，不仅该一部件可以直接连接到另一部件，而且该一个部件可以经由又一部件间接连接到另一部件。此外，包括某一元件并不意味着排除其他元件，而是意味着可以进一步包括这些元件，除非另有说明。

在下文中，将参照附图描述根据本发明的用于袋型电池单元的冲击测试设备和使用该冲击测试设备的用于袋型电池单元的冲击测试方法。

图2是示出根据本发明优选实施方式的用于袋型电池单元的冲击测试设备的分解透视图，并且图3是示出存储根据本发明优选实施方式的用于袋型电池单元的冲击测试设备的状态的透视图。

如图2和图3所示，根据本发明的用于袋型电池单元的冲击测试设备包括底板100、夹具200和按压构件300。

底板100形成为具有预定厚度和面积的平坦的形状，该底板100配置为允许夹具200在袋型电池单元被固定到夹具并支撑夹具的状态下被安置在底板100上。

在此，用于底板100的材料不被特别地限制，只要能够承受在袋型电池单元被固定到夹具的状态下从按压构件300施加到夹具200的冲击即可。例如，底板可以由金属材料制成。

夹具200被配置为固定其上要执行冲击测试的袋型电池单元，夹具200包括第一夹具构件210、第二夹具构件220和紧固构件230。

第一夹具构件210和第二夹具构件220位于袋型电池单元的相对表面处，该袋型电池单元被布置成使得电极引线面朝上与所述袋型电池单元紧密接触，以便固定该袋型电池单元。

第一夹具构件210和第二夹具构件220在外形上彼此相同，并且第一夹具构件和第二夹具构件中的每一个由具有四边形结构的平板实现。

具体地，第一夹具构件210在其上侧和下侧中的每一侧中设置有向内凹陷预定区域的第一切口部211，并且在其中央部分设置有以预定区域切开的第一通孔部212。

以相同的方式，第二夹具构件220在其上侧和下侧中的每一侧中设置有向内凹陷预定区域的第二切口部221，并且在其中央部分设置有以预定区域切开的第二通孔部222。

当对袋型电池单元执行冲击测试时，袋型电池单元的电极引线位于第一切口部211和第二切口部221中，并且按压构件300的按压筒320按压位于切口部中的电极引线。

因此，当按压筒320向下移动以按压电极引线时，袋型电池单元的壳体的除电极引线之外的剩余部分由第一夹具构件210和第二夹具构件220支撑，由此壳体不变形。

第一夹具构件210的第一通孔部212和第二夹具构件220的第二切口部221被配置为在执行冲击测试时测量电池单元的温度变化，下面将详细描述。

同时，用于第一夹具构件210和第二夹具构件220中的每一个的材料不被特别地限制，只要能够固定袋型电池单元并且能够承受来自按压构件300的冲击即可。例如，第一夹具构件和第二夹具构件中的每一个都可以由金属材料制成。

紧固构件230被配置为在袋型电池单元被插入其间的状态下将第一夹具构件210和第二夹具构件220彼此固定。

也就是说，紧固构件230可沿第一夹具构件210和第二夹具构件220的边缘设置为多个，以便延伸穿过其中。作为示例，紧固构件230可以由螺栓和螺母实现；然而，本发明不限于此。

随后，将描述按压构件300。按压构件300包括平坦的按压板310和从按压板310的一个表面突出预定高度的按压筒320。

被配置为以预定的力推动袋型电池单元的电极引线的按压筒320，可以具有从按压板310的一个表面突出预定高度的半球形形状。

优选地，按压筒320的直径W1小于切口部的宽度W2，更具体地，小于第一切口部211和第二切口部221中的每一个的宽度。

这样做的原因在于，如果按压筒320的直径W1等于或大于第一切口部211和第二切口部221中的每一个的宽度，则按压筒320就不能向下移动到切口部，由此按压筒不能推动袋型电池单元的电极引线。

同时，在平坦的按压板310的另一表面的边缘处(即，在按压板的与设置有按压筒320的表面相对的表面处)设置有在垂直方向上延伸预定长度并弯曲成彼此面对的一对弯曲部311。具有预定尺寸的容纳空间可由一对弯曲部311限定。

底板100可以以被安置在其中的状态存储在容纳空间中，由此在不使用时冲击测试设备的存储是有利的。

虽然用于由按压板310和按压筒320构成的按压构件300的材料没有特别限制，但是可以使用与底板100或夹具200相同的金属材料。

同时，当对袋型电池单元执行冲击测试时，按压构件300必须以预定的力移动。虽然工人可以用手推动按压构件，但是优选的是进一步提供单独的驱动单元(未示出)，该驱动单元被配置为向上和向下移动按压构件300以便执行精确测量。

例如，驱动单元可由被配置为保持按压板310的相对端的钳形固定部、被配置为引导固定部以便可向上和向下移动的导轨、以及被配置为使固定部向下或向上移动的驱动轴构成。然而，驱动单元的配置没有特别限制，只要能够使按压构件300移动即可。

图4是示出电池单元安装在根据本发明的用于袋型电池单元的冲击测试设备中的状态的透视图，并且图5是示出电池单元安装在根据本发明的用于袋型电池单元的冲击测试设备中的状态的正视图。

将参照图4和5描述袋型电池单元的冲击测试方法。

根据本发明的用于袋型电池单元的冲击测试方法包括：第一步骤，将袋型电池单元C定位在第一夹具构件210和第二夹具构件220之间，并且将第一夹具构件和第二夹具构件彼此固定；第二步骤，在袋型电池单元C被固定到夹具的状态下，使夹具200与底板100的一个表面紧密接触；以及第三步骤，使用按压构件300按压袋型电池单元C的被固定到夹具200的预定部分。

第一步骤是将待测量的袋型电池单元C定位在第一夹具构件210和第二夹具构件220之间并且使用紧固构件230固定第一夹具构件和第二夹具构件的步骤。

此时，袋型电池单元C的电极引线弯曲约80°或更多，更优选地弯曲90°，并且电极引线位于第一切口部211和第二切口部221中，从而不从第一夹具构件210和第二夹具构件220突出。

同时，袋型电池单元C包括单元组件、被配置为容纳单元组件的单元壳体、以及一对引线。

单元组件可以是：卷芯型单元组件，其被配置为具有其中长片型正电极和长片型负极在隔膜插入被其间的状态下被卷绕的结构；堆叠型单元组件，其包括单位单元，每个单位单元被配置为具有其中矩形正电极和矩形负极在隔膜插入其间的状态下被堆叠的结构；堆叠折叠型单元组件或层压堆叠型单元组件，所述堆叠折叠型单元组件被配置为具有其中使用长分离膜卷绕单位单元的结构，所述层压堆叠型单元组件被配置为具有其中单位单元在隔膜插入其间的状态下被堆叠并且然后彼此附接的结构；然而，本发明不限于此。

单元组件安装在电池壳体中。电池壳体通常被配置为具有包括内层、金属层和外层的层压片结构。内层被设置为与单元组件直接接触，因此内层必须表现出高绝缘性和对电解液的高耐受性。此外，内层必须表现出高密封性，以便从外部气密地密封单元壳体，即内层之间的热粘合密封部分必须表现出优异的热粘合强度。内层可以由选自聚烯烃基树脂(诸如聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯-丙烯酸或聚丁烯)、聚氨酯树脂和聚酰亚胺树脂的材料制成，该材料表现出优异的耐化学性和高密封性。然而，本发明不限于此，最优选使用表现出优异的机械性能(诸如拉伸强度、刚度、表面硬度和抗冲击性)以及优异的耐化学性的聚丙烯。

设置为与内层邻接的金属层对应于被配置为防止湿气或各种气体从外部渗入电池的阻挡层。轻质且易于成形的铝箔可用作金属层的优选材料。

外层设置在金属层的另一表面上。外层可以由表现出优异的拉伸强度、耐湿气渗透性和耐空气透过性的耐热聚合物制成，使得外层在保护单元组件的同时表现出高耐热性和耐化学性。作为示例，外层可由尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯制成；然而，本发明不限于此。

同时，在单元组件的正极接头和负极接头分别电连接到正极引线和负极引线之后，引线(即，正极引线和负极引线)暴露于壳体之外。上述电池单元对应于通常已知的结构，因此将省略其更详细的描述。

第二步骤是使通过紧固构件230固定到第一夹具构件210和第二夹具构件220的袋型电池单元C与底板100的一个表面紧密接触以准备冲击测试的步骤。

此时，底板100平行于底面定位，并且袋型电池单元C垂直于底板100设置。当然，替代底板100垂直于底面定位，袋型电池单元C可以被设置为平行于底面定位。

第三步骤是按压袋型电池单元C的预定部分(具体地，弯曲电极引线)的步骤。

此时，监测袋型电池单元C的温度变化也是很好的。为此，可以进一步提供被配置为测量温度的感测单元400。

例如，感测单元400可以由感测垫410和感测电缆420构成。优选地，感测垫410附接至袋型电池单元C的表面，更具体地，附接至袋型电池单元C的通过第一切口部211或第二切口部221暴露的表面，从而不被夹具构件按压。

感测电缆420的一侧穿过第一切口部211或第二切口部221，然后连接到感测垫410，感测电缆的另一侧连接到温度计(未示出)，由此可以在按压过程期间连续地测量温度变化。

这里，虽然优选的是在将袋型电池单元固定到夹具构件之后将感测垫410和感测电缆420安装到袋型电池单元C，但是可以执行在将感测垫和感测电缆预先安装到袋型电池单元之后使用夹具构件固定袋型电池单元C的步骤。

同时，如前所述，冲击测试设备可以在底板100容纳在按压板310的容纳空间S中的状态下存储。

本发明所属领域的技术人员将理解，基于以上描述，在本发明的范畴内各种应用和修改是可行的。

(附图标记的描述)

100：底板

200：夹具

210：第一夹具构件

211：第一切口部 212：第一通孔部

220：第二夹具构件

221：第二切口部 222：第二通孔部

230：紧固构件

300：按压构件

310：按压板

311：弯曲部

320：按压筒

400：感测单元

410：感测垫

420：感测电缆

C：袋型电池单元

S：容纳空间

W1：按压筒的直径

W2：切口部的宽度。