WO2018190557A1 - 엔드 플레이트 테스트 장치 및 방법 - Google Patents

엔드 플레이트 테스트 장치 및 방법 Download PDF

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battery
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control unit
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최지순
공진학
김동연
최용석
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for testing an end plate, and more particularly, to an apparatus and method for testing a pair of end plates used in the manufacture of a battery module.
  • lithium batteries have almost no memory effect compared to nickel-based batteries, and thus are free of charge and discharge, and have a very high self discharge rate. Its low and high energy density has attracted much attention.
  • a battery module used in an electric vehicle, an energy storage device (ESS), or the like includes a plurality of battery cells for high power and large capacity.
  • the pair of end plates provided in the battery module supports the stack, in which the plurality of battery cells are stacked, in both directions, thereby limiting the movement of the stack and protecting the stack from external forces.
  • the swelling of the battery cell may be caused by swelling due to the difference in concentration of lithium charged in the gas or the negative electrode generated therein. Swelling inevitably introduces a deformation of the battery cell. That is, the battery cell gradually increases in thickness by the amount of gas that increases as its charge and discharge are repeated. Therefore, as the deterioration of the battery cells constituting the stack proceeds, the load transmitted from the stack to the pair of end plates is inevitably increased. In addition, the higher the temperature, charge state, and open circuit voltage (OCV) of the battery cell, the deeper the swelling.
  • OCV open circuit voltage
  • the end plate when the rigidity of the end plate is too low, the end plate may be easily broken by deformation of the battery stack.
  • the stiffness of the pair of end plates when the stiffness of the pair of end plates is too large, the swelling of the battery cells included in the battery stack is very limited, and there is a risk of explosion of the battery cells.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an apparatus and method for testing whether an end plate has a rigidity suitable for supporting a stack of battery modules in both directions.
  • the test apparatus is for testing an end plate mounted to a battery module.
  • the test apparatus may include a memory unit configured to store a first parameter representing a number of battery cells included in the battery module, a second parameter representing a spring constant of a battery cell, and a third parameter representing a spring constant of the end plate; Generating a 1D model associated with the battery module based on the first parameter, calculating a first FD curve based on the second parameter, the third parameter, and the 1D model, and generating the first FD curve.
  • a controller configured to store the first reference data indicating the memory unit.
  • the first F-D curve corresponds to the relationship between the deformation amount of the end plate and the load by the number of battery cells indicated by the first parameter.
  • the one-dimensional model simulates a structure in which the front and rear surfaces of the battery stack in which the number of battery cells indicated by the first parameter are sequentially stacked are supported by the end plate.
  • control unit controls the control unit
  • Equation 1 the equivalent spring constant of the one-dimensional model is calculated
  • Keq is the equivalent spring constant
  • n is the number of battery cells
  • K1 is the spring constant of the battery cell
  • K2 is the spring constant of the end plate.
  • control unit controls the control unit
  • the first FD curve is calculated using Equation 2, wherein F is a load applied to the end plate, ⁇ x c is a deformation amount of the battery cell, and ⁇ x e is a deformation amount of the end plate.
  • the memory unit may further store second reference data representing a second F-D curve.
  • the controller may calculate a third F-D curve based on the first parameter and the second F-D curve.
  • the second F-D curve corresponds to the relationship between the deformation amount and the reaction force of the battery cell
  • the third F-D curve corresponds to the relationship between the deformation amount and the reaction force of the battery stack.
  • the controller may be further configured to calculate coordinates of an intersection point of the first FD curve and the third FD curve, and the end by swelling the number of battery cells represented by the first parameter based on the coordinates of the intersection point.
  • the deformation and load of the plate can be determined.
  • the controller may output a first test result signal when the coordinates of the intersection point are within a predetermined reference range.
  • the first test result signal may be for notifying that the end plate passes a predetermined design criterion.
  • the controller may output a second test result signal when the coordinates of the intersection point are outside the reference range.
  • the second test result signal may be for notifying that the end plate fails a predetermined design criterion.
  • the controller may adjust the first parameter when the coordinates of the intersection point are outside the reference range.
  • the controller may adjust the third parameter when the coordinates of the intersection point are out of the reference range.
  • the end plate has a rigidity capable of withstanding the load due to the swelling of a plurality of battery cells included in the stack without actually manufacturing the battery module.
  • the deformation amount of the end plate due to the swelling of the plurality of battery cells included in the stack may be confirmed in advance without actually manufacturing the battery module.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a battery cell cut along the line AA ′ of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a test apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the battery module cut along the line BB ′ of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a view schematically showing a one-dimensional model that simulates the deformation of the battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing a second F-D curve corresponding to a relationship between a thickness deformation amount and a reaction force of a single battery cell in a limit state.
  • FIG. 8 is a view related to the operation of the test device to test the end plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart schematically illustrating a method of testing an end plate according to another embodiment of the present invention.
  • control unit> means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a battery module 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the battery module 100 includes a battery stack 110 and a case 120.
  • the battery module 100 may be mounted in a vehicle such as a hybrid vehicle to supply electric energy for driving an electric motor provided in the vehicle.
  • the battery module 100 may be mounted on an energy storage system, a smartphone, or the like.
  • the H1 axis corresponds to the width direction of the battery module 100
  • the thickness direction of the battery cell 111 corresponds to the thickness direction of the battery cell 111
  • the H2 axis corresponds to the height direction of the battery module 100
  • the H3 axis corresponds to the length direction of the battery module 100. do.
  • the battery stack 110 includes a plurality of battery cells 111.
  • the plurality of battery cells 111 are sequentially stacked along a predetermined direction (eg, the H1 axis).
  • the battery stack 110 may optionally further include a cartridge.
  • the kind of the battery cell 111 included in the battery stack 110 is not particularly limited.
  • the battery cell 111 may be any rechargeable battery such as a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a nickel zinc battery, or the like.
  • the battery cell 111 may be classified into a pouch type, a cylindrical shape, a square shape, and the like according to the type of exterior material.
  • the battery cells 111 included in the battery stack 110 may be electrically connected to each other in a series structure, a parallel structure, or a mixture of series and parallel.
  • Each cartridge is physically coupled with at least one battery cell 111 to provide a structure in which the battery cells 111 are stably fixed within the battery stack 110.
  • the cartridge may have a contour that can be fastened directly with another adjacent cartridge or through a bolt or the like.
  • the module case 120 includes a pair of end plates 121-1 and 121-2 and at least one strep 125. Each end plate 121 and each strap 125 may be fastened to each other through various methods (eg, welding, bolts). Alternatively, the module case 120 may be integrally manufactured through an insert injection method or the like.
  • the module case 120 includes an empty space therein, and provides a structure for accommodating the battery stack 110 in the empty space.
  • the battery stack 110 may be provided to be inserted or replaced through an open portion of the module case 120.
  • any one of the pair of end plates 121-1 and 121-2 121-1 is formed as the first stack of the battery stack 110.
  • the other one in contact with the surface 121-2 is in contact with the second surface of the battery stack 110.
  • the first surface and the second surface of the battery stack 110 may face in directions opposite to each other. Accordingly, each of the pair of end plates 121-1 and 121-2 supports the battery stack 110 by pressing in both directions of the battery stack 110. That is, the end plate 121-1 may press the first surface of the battery stack 110 toward the second surface, and the end plate 121-2 may press the second surface of the battery stack 110. It can pressurize toward the first surface.
  • FIG. 2 is a view showing a modification of the battery cell 111 associated with one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a cross section of the battery cell 111 when the battery stack 110 is cut along the line AA ′ of FIG. 1.
  • each battery cell 111 may have a first thickness L1 in a stable state and a second thickness L2 in a limit state.
  • the thickness of the battery cell 111 can be said to mean the maximum length of a single battery cell 111 in the stacking direction of the battery stack 110 (that is, the H1 axis of FIG. 1).
  • the stable state may mean a state in which there is no expansion or very slight expansion of the battery cell 111 due to swelling.
  • the state of health (SOH) is within a predetermined range (eg, 80% or more)
  • the state of charge (SOC) is within a predetermined range (eg, less than 70%)
  • the temperature is in a predetermined range. (Eg, less than 30 degrees), it can be said that the battery cell 111 is in a stable state.
  • the limit state may mean a state in which the battery cell 111 is fully expanded by swelling.
  • the SOH is within a predetermined range (e.g., less than 80%)
  • the SOC is within a predetermined range (e.g., 70% or more)
  • the temperature is a predetermined range (e.g., 45 degrees or more)
  • the battery cell 111 is limited It can be said to be in a state.
  • the first thickness L1 and the second thickness L1 may be predetermined through a preliminary experiment on a predetermined number of battery cells 111.
  • the central portion of the battery cell 111 gradually inflates, and the maximum value of the thickness deformation amount of the battery cell 111 may be equal to L2-L1.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a test apparatus 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the test apparatus 200 determines whether the end plate 121 mounted to the battery module 100 as shown in FIG. 1 has an appropriate strength for supporting the cell stack 110.
  • the interface unit 210 includes a memory unit 220 and a control unit 230.
  • the interface unit 210 is connected to an external device such as a user PC to transmit and receive data with the external device.
  • the interface unit 210 is an optional configuration and may be omitted from the test apparatus 200 as necessary. Data received by the interface unit 210 from an external device may be stored in the memory unit 220.
  • the memory unit 220 is configured to store various software and data related to an operation of testing the end plate 121. At least some of the entire data stored in the memory unit 220 may be provided from an external device through the interface unit 210.
  • the memory unit 220 may include a flash memory type, a hard disk type, a solid state disk type, an SSD type, a silicon disk drive type, and a multimedia card micro type. type, random access memory (RAM), static random access memory (SRAM), read-only memory (ROM), electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), or programmable read-only memory (PROM). It may include at least one type of storage medium.
  • the memory unit 220 stores the first parameter, the second parameter, and the third parameter.
  • the first parameter indicates the number of battery cells 111 to be included in the battery stack 110.
  • the second parameter represents the spring constant of the single battery cell 111.
  • the third parameter represents the spring constant of the end plate 121.
  • the memory unit 220 may further store second reference data, which will be described later.
  • the second reference data indicates a second F-D curve. At this time, the second F-D curve corresponds to the relationship between the deformation amount and the reaction force of the single battery cell 111 in the limit state.
  • the controller 230 is communicatively connected to the interface unit 210 and the memory unit 220, manages transmission and reception of data through the interface unit 210, and based on data provided from the memory unit 220, The test operation on the end plate 121 is performed.
  • the controller 230 may be implemented in hardware such as application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), and microcontrollers ( It may be implemented using at least one of micro-controllers, microprocessors, and electrical units for performing other functions.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • microcontrollers It may be implemented using at least one of micro-controllers, microprocessors, and electrical units for performing other functions.
  • the controller 230 generates a one-dimensional model corresponding to the battery module 100 based on the first parameter.
  • the one-dimensional model will be described in more detail below with reference to FIG. 6.
  • the controller 230 calculates a first F-D curve based on the second parameter, the third parameter, and the one-dimensional model.
  • the first F-D curve may correspond to the relationship between the deformation amount and the load of the end plate 121 by the number of battery cells 111 indicated by the first parameter. That is, the first FD curve is applied to the end plate 121 and the load transmitted from the battery front layer to the end plate 121 according to the swelling of the battery cells 111 included in the battery stack 110. It may be to define how much bending deformation occurs.
  • the controller 230 may store the first reference data representing the calculated first F-D curve in the memory unit 220.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a cross section of the battery module 100 cut along the line BB ′ of FIG. 1. Referring to FIG. 4, the deformation of the end plates 121-1 and 121-2 due to the swelling of the battery cells 111 included in the battery stack 110 illustrated in FIG. 1 may be more easily understood.
  • the pair of end plates 121 When the individual battery cells 111 are expanded by swelling, since the center portion of the battery cells 111 is deformed more than the other portions, the pair of end plates 121 also have the most deformation in the center portion. . That is, bending deformation occurs in the central portion of each end plate 121.
  • I1 of FIG. 4 relates to the load transmitted from the cell stack 110 to the end plate 121, and I2 relates to the deformation of the end plate 121 according to I1.
  • W1 of FIG. 4 represents the width of the module case 120 while the battery cells 111 included in the battery electrode body have a stable state
  • W2 of FIG. 4 represents the battery cell 111 included in the battery electrode body.
  • the difference between W2 and W1 will also increase.
  • the overall width of the battery module 100 may be small or very small. That is, deformation of the battery cells 111 included in the battery stack 110 is excessively limited, which may cause a sudden explosion of the battery cells 111.
  • the end plate 121 cannot sufficiently limit the thickness change of the battery stack 110. That is, when the battery cells 111 included in the battery stack 110 reach the limit state, the width of the battery module 100 is excessively deformed, and thus, between the battery cells 111 included in the electrode assembly. Problems such as an electrical disconnection may occur.
  • FIG. 5 is a view schematically showing a one-dimensional model to simulate the deformation of the battery module 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the one-dimensional model includes a front surface (first surface of FIG. 1) and a rear surface (second surface of FIG. 1) of the battery stack 110 in which the number of battery cells 111 indicated by the first parameter is sequentially stacked. ) Simulates the structure supported by the two end plates 121-1 and 121-2, respectively.
  • the one-dimensional model includes two springs SE corresponding to a pair of end plates 121-1 and 121-2, with springs SC corresponding to the number of battery cells 111 indicated by the first parameter. It can have a basic structure that is connected in series between. Hereinafter, for convenience of description, it is assumed that n battery cells 111 constitute the battery stack 110.
  • FIG. 5A illustrates a one-dimensional model when the battery cells 111 have a stable state.
  • each spring SC may have a first basic length
  • each spring SE may have a second basic length.
  • K1 may be a spring constant of the spring Sc indicated by the second parameter
  • K2 may be a spring constant of the spring SE indicated by the third parameter.
  • FIG. 5B illustrates a one-dimensional model when the battery cells 111 in the battery stack 110 have a limit state.
  • each of the springs SE is maintained at the second base length, while each of the springs Sc has a length increased by ⁇ x c than the first base length. That is, ⁇ x c may be a thickness difference between when each battery cell 111 has a stable state and a limit state when no load from the end plate 121 is applied. Thereby, the total amount of deformation of the battery stack 110 becomes (n ⁇ ⁇ x c ).
  • FIG. 5C illustrates each spring Sc as a force F is applied from one end plate 121 to another end plate 121 while the battery cells 111 have a limit state. Illustrates a one-dimensional model when) is returned to the first fundamental length. That is, the force (F), can be the same power as required for the cell stack 110 in the same state compressed by (n ⁇ ⁇ x c) shown in (b) of FIG.
  • control unit 230 may calculate the equivalent spring constant of the one-dimensional model using the following equation (1).
  • Keq in Equation 1 represents an equivalent spring constant of the one-dimensional model.
  • Equation 2 the load F of FIG. 6C may be calculated using Equation 2 below.
  • Equation 3 which is the deformation amount of the end plate 121, may be expressed from Equations 1 and 2 as shown in Equation 3 below.
  • the controller 230 may calculate a first F-D curve (see FIG. 8) corresponding to the relationship between the deformation amount and the load of the end plate 121 from Equations 2 and 3.
  • FIG. 6 is a graph showing a second FD curve corresponding to the relationship between the thickness deformation amount and the reaction force of the single battery cell 111 in the limit state
  • FIG. 7 illustrates the relationship between the thickness deformation amount and the reaction force of the battery stack 110. It is a graph.
  • the magnitude of the reaction force of the single battery cell 111 may be equal to the magnitude of the load applied to the end plate 121 from the single battery cell 111.
  • the x-axis of the graph shown in FIG. 6 is the thickness deformation amount of the single battery cell 111. Since the single battery cell 111 is in the limit state, the minimum value of the thickness deformation amount may be 0 and the maximum value may be L2-L1.
  • the y-axis of the graph shown in FIG. 6 is the reaction force of the single battery cell 111, and becomes the maximum value F1 when the thickness deformation amount of the single battery cell 111 is 0, and the thickness deformation amount of the single battery cell 111. It becomes 0 when L2-L1.
  • the thickness deformation of the single battery cell 111 in a limit state of 0 means that the stiffness of the end plate 121 that presses the battery stack 110 in both directions is very high, thereby expanding the expansion of the single battery cell 111. It means completely limiting.
  • the unit of the x-axis may be a unit of length, such as 'mm'
  • the unit of the y-axis may be a unit of force or weight, such as 'kgf'.
  • the second FD curve C2 shown in FIG. 6 can be obtained by repeating the process of measuring the thickness while continuously or discretely increasing or decreasing the load applied to each of the plurality of battery cells 111 in the limit state. have.
  • FIG. 8 is a view related to an operation in which the test apparatus 200 tests the end plate 121 according to an embodiment of the present invention. That is, FIG. 8 is referred to for explaining an operation of evaluating whether the end plate 121 has a range of rigidity suitable for supporting the battery stack 110 in both directions.
  • the relationship between the first exemplary F-D curve C1 and the third F-D curve C3 illustrated in FIG. 7 may be confirmed.
  • the first FD curve C1 represents the relationship between the deformation amount of the end plate 121 and the load.
  • the deformation amount of the end plate 121 and the load applied to the end plate 121 have a proportional relationship.
  • the third FD curve C3 represents a relationship between the deformation amount and the reaction force of the battery stack 110
  • the deformation amount of the battery stack 110 and the reaction force of the battery stack 110 may have an inverse relationship. have.
  • the first F-D curve and the third F-D curve intersect at any one point P.
  • FIG. 7 At the point P where the first FD curve and the third FD curve cross each other, the load applied to the end plate 121 in the battery stack 110 and the battery stack 110 in the end plate 121 are applied. The losing load is in equilibrium.
  • the controller 230 may calculate the coordinates of the point P at which the first F-D curve C1 and the third F-D curve C3 cross each other. In addition, the controller 230 equilibrates the battery stack 110 and the end plate 121 while the n battery cells 111 indicated by the first parameter are in the limit state based on the calculated coordinates of the intersection point P. FIG. During this process, the load applied to the end plate 121 and the amount of deformation of the end plate 121 can be determined. That is, the x value of the coordinate of the intersection point P is a deformation amount of the end plate 121, and a y value is a load applied to the end plate 121. As shown in FIG.
  • the controller 230 may compare the coordinates of the intersection point P with the reference range. That is, the controller 230 may determine whether the intersection point P is located within the reference range.
  • the memory unit 220 may store information on at least one of the first reference range and the second reference range for use in evaluating the strength of the end plate 121.
  • the first reference range is defined by the lower limit value G1 and the upper limit value G2 associated with the deformation amount of the end plate 121
  • the second reference range is defined by the lower limit value J1 and the upper limit value associated with the load applied to the end plate 121. It can be defined by (J2).
  • the end plate 121 when the x value of the intersection point P is located within the first reference range and the y value of the intersection point P is located within the second reference range, the end plate 121 has rigidity that passes the design criteria. In other cases, the end plate 121 will have a rigidity that does not pass the design criteria.
  • the processor 230 may determine that the x value of the intersection point P is within the first reference range. When positioned, it can be determined that the end plate 121 has rigidity that passes the design criteria.
  • the controller 230 may output a first test result signal.
  • the first test result signal may be for notifying that the end plate 121 passes a predetermined design criterion.
  • the controller 230 may output a second test result signal.
  • the second test result signal may be for notifying that the end plate 121 fails a predetermined design criterion.
  • the x-axis value of the intersection point P is larger than the upper limit value G2 of the first reference range or the y-axis value of the intersection point P is smaller than the lower limit value J1 of the second reference range of the end plate 121. This may mean lack of stiffness. Therefore, when the x-axis value of the intersection point P is larger than the upper limit value of the first reference range or the y-axis value of the intersection point P is smaller than the lower limit value of the second reference range, the controller 230 decreases the first parameter.
  • the third test result signal indicating that at least one of the increase of the third parameter is required may be output.
  • the rigidity of the end plate 121 is that the x-axis value of the intersection point P is smaller than the lower limit value G1 of the first reference range or the y-axis value of the intersection point P is larger than the upper limit value J2 of the second reference range. This may mean excessive. Accordingly, the controller 230 may determine that at least one of the increase of the first parameter and the decrease of the third parameter is smaller than the lower limit of the first reference range or the y-axis value of the intersection point P is larger than the upper limit of the second reference range. A fourth test result signal indicating that it is necessary may be output.
  • the controller 230 may adjust at least one of the first parameter and the third parameter. For example, the controller 230 may perform at least one of an operation of decreasing the first parameter by the first value or increasing the third parameter by the second value before and after outputting the third test result signal. As another example, the controller 230 may perform at least one of increasing the first parameter by a third value or decreasing the third parameter by a fourth value before and after outputting the fourth test result signal. In this case, the first to fourth values may be predetermined as positive numbers.
  • FIG. 9 is a flowchart schematically illustrating a method of testing an end plate 121 according to another embodiment of the present invention.
  • the controller 230 In operation 910, the controller 230 generates a one-dimensional model associated with the battery module 100 based on the first parameter.
  • the first parameter indicates the number of battery cells 111 included in the battery module 100.
  • the front and rear surfaces of the battery stack 110 in which the number of battery cells 111 indicated by the first parameter are sequentially stacked are formed by two end plates 121-1 and 121-2. It is to simulate the structure supported on the opposite side.
  • the controller 230 calculates a first F-D curve based on the second parameter, the third parameter, and the one-dimensional model.
  • the second parameter represents the spring constant of the single battery cell 111 and the third parameter represents the spring constant of the end plate 121.
  • the first F-D curve corresponds to the relationship between the deformation amount and the load of the end plate 121 by the number of battery cells 111 indicated by the first parameter.
  • the controller 230 may store the first reference data representing the calculated first F-D curve in the memory unit 220.
  • the controller 230 may calculate a third F-D curve based on the first parameter and the second F-D curve.
  • the controller 230 may determine the second F-D curve from the second reference data previously stored in the memory 220.
  • the second F-D curve corresponds to the relationship between the deformation amount and the reaction force of the single battery cell 111
  • the third F-D curve corresponds to the relationship between the deformation amount and the reaction force of the battery stack 110.
  • the deformation amount of the battery stack 110 is a result of reflecting individual swelling of the battery cells 111 included in the battery stack 110.
  • the controller 230 calculates coordinates of an intersection point of the first F-D curve and the third F-D curve.
  • the intersection shows a state where the reaction force of the battery stack 110 and the pressing force of the end plate 121 are in equilibrium.
  • the controller 230 determines the deformation amount and the load of the end plate 121 by the swelling of the number of battery cells 111 represented by the first parameter based on the calculated coordinates of the intersections.
  • the load of the end plate 121 corresponds to the pressing force of the end plate 121 with respect to the battery stack 110.
  • the controller 230 determines whether the intersection is within a predetermined reference range.
  • the controller 230 outputs a first test result signal.
  • the first test result signal may be for notifying that the end plate 121 passes a predetermined design criterion.
  • the controller 230 outputs a second test result signal.
  • the second test result signal may be for notifying that the end plate 121 fails a predetermined design criterion.
  • the controller 230 adjusts at least one of the first parameter and the third parameter.
  • the increase / decrease amount of the first parameter or the third parameter may be determined by the controller 230 from the relationship between the intersection point and the reference range. If the first parameter has been adjusted in step 945, the method returns to step 910. On the other hand, when only the third parameter is adjusted, the controller 230 returns to step 915 instead of step 910.

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Abstract

엔드 플레이트의 강도를 테스트하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치는, 배터리 모듈에 장착되는 엔드 플레이트를 테스트하기 위한 것이다. 상기 테스트 장치는, 상기 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀의 개수를 나타내는 제1 파라미터, 배터리 셀의 스프링 상수를 나타내는 제2 파라미터 및 상기 엔드 플레이트의 스프링 상수를 나타내는 제3 파라미터를 저장하는 메모리부; 및 상기 제1 파라미터를 기초로 상기 배터리 모듈에 연관된 1차원 모델을 생성하고, 상기 제2 파라미터, 상기 제3 파라미터 및 상기 1차원 모델을 기초로 제1 F-D 커브를 산출하며, 상기 제1 F-D 커브를 나타내는 제1 기준 데이터를 상기 메모리부에 저장하는 제어부를 포함한다. 상기 제1 F-D 커브는, 상기 제1 파라미터가 나타내는 개수의 배터리 셀에 의한 상기 엔드 플레이트의 변형량과 하중 간의 관계에 대응한다.

Description

엔드 플레이트 테스트 장치 및 방법
본 발명은 엔드 플레이트를 테스트하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리 모듈의 제작에 이용되는 한 쌍의 엔드 플레이트를 테스트하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2017년 4월 13일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2017-0048064호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
특히, 전기 자동차나 에너지 저장 장치(ESS) 등에 사용되는 배터리 모듈은, 고출력 및 대용량을 위해 다수의 배터리 셀을 포함한다. 또한, 배터리 모듈에 구비되는 한 쌍의 엔드 플레이트는, 다수의 배터리 셀들이 적층된 부분인 적층체를 양 방향에서 지지함으로써, 적층체의 움직임을 제한함과 아울러 외력 등으로부터 적층체를 보호한다.
한편, 배터리 셀은, 그 내부에서 발생한 가스 또는 음극에 충진되는 리튬의 농도 차이에 의해 부풀어 오르는 스웰링(swelling)이 발생할 수 있다. 스웰링은 필연적으로 배터리 셀의 외형 변형을 유발한다. 즉, 배터리 셀은 그것의 충방전이 반복됨에 따라 증가하는 가스의 양에 의해 두께가 점차적으로 증가한다. 따라서, 적층체를 구성하는 배터리 셀들의 퇴화가 진행될수록, 적층체로부터 한 쌍의 엔드 플레이트로 전달되는 하중이 커질 수 밖에 없다. 게다가, 배터리 셀의 온도, 충전 상태 및 개방 전압(OCV: Open Circuit Voltage)가 높을수록, 스웰링이 심화된다.
이와 관련하여, 엔드 플레이트의 강성이 지나치게 낮은 경우, 전지 적층체의 변형에 의해 엔드 플레이트가 쉽게 파손될 수 있다. 또한, 한 쌍의 엔드 플레이트의 강성이 지나치게 큰 경우, 전지 적층체에 포함된 배터리 셀들의 스웰링이 매우 제약되어, 배터리 셀이 폭발할 위험이 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 엔드 플레이트가 배터리 모듈의 적층체를 양방향에서 지지하는 데에 적합한 강성을 가지는지 테스트하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예는 다음과 같다.
본 발명의 일 측면에 따른 테스트 장치는, 배터리 모듈에 장착되는 엔드 플레이트를 테스트하기 위한 것이다. 상기 테스트 장치는, 상기 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀의 개수를 나타내는 제1 파라미터, 배터리 셀의 스프링 상수를 나타내는 제2 파라미터 및 상기 엔드 플레이트의 스프링 상수를 나타내는 제3 파라미터를 저장하는 메모리부; 및 상기 제1 파라미터를 기초로 상기 배터리 모듈에 연관된 1차원 모델을 생성하고, 상기 제2 파라미터, 상기 제3 파라미터 및 상기 1차원 모델을 기초로 제1 F-D 커브를 산출하며, 상기 제1 F-D 커브를 나타내는 제1 기준 데이터를 상기 메모리부에 저장하는 제어부;를 포함한다. 이때, 상기 제1 F-D 커브는, 상기 제1 파라미터가 나타내는 개수의 배터리 셀에 의한 상기 엔드 플레이트의 변형량과 하중 간의 관계에 대응한다.
또한, 상기 1차원 모델은, 상기 제1 파라미터가 나타내는 개수의 배터리 셀이 순차적으로 적층된 전지 적층체의 전면과 후면이 상기 엔드 플레이트에 의해 지지되는 구조를 모사하는 것이다.
또한, 상기 제어부는,
<수학식 1>
Figure PCTKR2018003937-appb-I000001
상기 수학식 1을 이용하여, 상기 1차원 모델의 등가 스프링 상수를 산출하되,
Keq는 상기 등가 스프링 상수, n은 상기 배터리 셀의 개수, K1은 상기 배터리 셀의 스프링 상수, K2는 상기 엔드 플레이트의 스프링 상수이다.
또한, 상기 제어부는,
<수학식 2>
Figure PCTKR2018003937-appb-I000002
상기 수학식 2를 이용하여, 상기 제1 F-D 커브를 산출하되, F는 상기 엔드 플레이트에 인가되는 하중, Δxc는 상기 배터리 셀의 변형량, Δxe는 상기 엔드 플레이트의 변형량이다.
또한, 상기 메모리부는, 제2 F-D 커브를 나타내는 제2 기준 데이터를 추가로 저장할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 제1 파라미터 및 상기 제2 F-D 커브를 기초로 제3 F-D 커브를 산출할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 F-D 커브는 상기 배터리 셀의 변형량과 반력 간의 관계에 대응하고, 상기 제3 F-D 커브는 상기 전지 적층체의 변형량과 반력 간의 관계에 대응한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 F-D 커브와 상기 제3 F-D 커브의 교점의 좌표를 산출하고, 상기 교점의 좌표를 기초로 상기 제1 파라미터가 나태내는 개수의 배터리 셀의 스웰링에 의한 상기 엔드 플레이트의 변형량과 하중을 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 교점의 좌표가 미리 정해진 기준 범위 내인 경우, 제1 테스트 결과 신호를 출력할 수 있다. 상기 제1 테스트 결과 신호는, 상기 엔드 플레이트가 소정의 설계 기준에 합격함을 통지하기 위한 것일 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 교점의 좌표가 상기 기준 범위 밖인 경우, 제2 테스트 결과 신호를 출력할 수 있다. 상기 제2 테스트 결과 신호는, 상기 엔드 플레이트가 소정의 설계 기준에 불합격함을 통지하기 위한 것일 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 교점의 좌표가 상기 기준 범위 밖인 경우, 상기 제1 파라미터를 조정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 교점의 좌표가 상기 기준 범위 밖인 경우, 상기 제3 파라미터를 조정할 수 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리 모듈을 실제로 제작하지 않고도, 엔드 플레이트가 적층체에 포함된 다수의 배터리 셀의 스웰링에 의한 하중을 견딜 수 있는 강성을 가지는지 판정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리 모듈을 실제로 제작하지 않고도, 적층체에 포함된 다수의 배터리 셀의 스웰링에 의한 엔드 플레이트의 변형량을 미리 확인할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 절개한 배터리 셀의 단면을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 B-B'선을 따라 절개한 배터리 모듈의 단면을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 변형을 모사하는 1차원 모델을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 한계 상태에 있는 단일 배터리 셀의 두께 변형량과 반력 간의 관계에 대응하는 제2 F-D 커브를 나타낸 그래프이다.
도 7은 전지 적층체의 두께 변형량과 반력 간의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치가 엔드 플레이트를 테스트하는 동작과 관련된 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트를 테스트하는 방법을 개략적으로 보여주는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 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.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 모듈(100)은, 전지 적층체(110) 및 케이스(120)를 포함한다. 배터리 모듈(100)은 하이브리드 자동차 등과 같은 차량에 탑재되어, 차량에 구비된 전기 모터의 구동을 위한 전기 에너지를 공급할 수 있다. 물론, 배터리 모듈(100)은 그 밖에 에너지 저장 시스템, 스마트폰 등에 탑재될 수도 있다.
도 1에서, H1 축은 배터리 모듈(100)의 폭 방향과 배터리 셀(111)의 두께 방향, H2 축은 배터리 모듈(100)의 높이 방향, H3 축은 배터리 모듈(100)의 길이 방향에 대응하는 것으로 가정한다.
전지 적층체(110)는 복수의 배터리 셀(111)을 포함한다. 전지 적층체(110) 내에서, 복수의 배터리 셀(111)들은 소정 방향(예, H1 축)을 따라 순차적으로 적층된다. 이를 위해, 전지 적층체(110)는 선택적으로 카트리지를 더 포함할 수 있다.
전지 적층체(110)에 포함되는 배터리 셀(111)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 배터리 셀(111)은 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등과 같은 재충전이 가능한 것이라면 어느 것이라도 무방하다. 또한, 배터리 셀(111)은 외장재의 종류에 따라 파우치형, 원통형, 각형 등으로 분류될 수 있다. 전지 적층체(110)에 포함된 배터리 셀(111)들은 직렬 구조, 병렬 구조 또는 직렬과 병렬이 혼합된 구조로 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
카트리지 각각은, 적어도 하나의 배터리 셀(111)과 물리적으로 결합되어, 배터리 셀(111)이 전지 적층체(110) 내에서 안정적으로 고정하는 구조를 제공한다. 또한, 카트리지는 인접한 다른 카트리지와 직접 또는 볼트 등을 통해 체결 가능한 외형 가질 수 있다.
모듈 케이스(120)는 한 쌍의 엔드 플레이트(121-1, 121-2) 및 적어도 하나의 스트렙(125)을 포함한다. 각 엔드 플레이트(121)와 각 스트렙(125)은 다양한 방식(예, 용접, 볼트)을 통해 상호 체결될 수 있다. 또는, 모듈 케이스(120)는 인서트 사출 방식 등을 통해 일체로 제작되는 것일 수 있다.
모듈 케이스(120)는 그 내부에 빈 공간을 구비하여, 이러한 빈 공간에 전지 적층체(110)를 수납하는 구조를 제공한다. 그리고, 모듈 케이스(120)의 개방된 부분을 통해 전지 적층체(110)가 삽입 또는 교체 가능하도록 제공될 수 있다.
모듈 케이스(120)에 전지 적층체(110)가 수납된 상태에서, 한 쌍의 엔드 플레이트(121-1, 121-2) 중 어느 하나(121-1)는 전지 적층체(110)의 제1 면에 접하고 한 나머지 하나(121-2)는 전지 적층체(110)의 제2 면에 접한다. 이때, 전지 적층체(110)의 제1 면과 제2 면은 서로 반대되는 방향을 향할 수 있다. 이에 따라, 한 쌍의 엔드 플레이트(121-1, 121-2) 각각은 전지 적층체(110)의 양방향에서 가압함으로써, 전지 적층체(110)를 지지하게 된다. 즉, 엔드 플레이트(121-1)는 전지 적층체(110)의 제1 면을 제2 면을 향하여 가압할 수 있고, 엔드 플레이트(121-2)는 전지 적층체(110)의 제2 면을 제1 면을 향하여 가압할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 배터리 셀(111)의 변형을 보여주는 도면이다. 도 2는, 도 1의 A-A'선을 따라 전지 적층체(110)를 절개하였을 때의 배터리 셀(111)의 단면을 보여준다.
도 2를 참조하면, 각각의 배터리 셀(111)은 안정 상태에서 제1 두께(L1)를 가지고, 한계 상태에서는 제2 두께(L2)를 가질 수 있다. 여기서, 배터리 셀(111)의 두께란, 전지 적층체(110)의 적층 방향(즉, 도 1의 H1 축)으로의 단일 배터리 셀(111)의 최대 길이를 의미한다고 할 수 있다.
또한, 안정 상태란, 스웰링에 의한 배터리 셀(111)의 팽창이 없거나 매우 미미한 상태를 의미할 수 있다. 예컨대, 건강 상태(SOH: State Of Health)가 소정 범위 내(예, 80% 이상)이고, 충전 상태(SOC: State Of Charge)가 소정 범위(예, 70% 미만) 내이며, 온도가 소정 범위(예, 30도 미만) 내라면, 배터리 셀(111)이 안정 상태에 있다고 할 수 있다.
또한, 한계 상태란, 스웰링에 의해 배터리 셀(111)이 최대로 팽창한 상태를 의미할 수 있다. 예컨대, SOH가 소정 범위 내(예, 80% 미만)이고, SOC가 소정 범위(예, 70% 이상) 내이며, 온도가 소정 범위(예, 45도 이상) 라면, 배터리 셀(111)이 한계 상태에 있다고 할 수 있다. 제1 두께(L1)와 제2 두께(L1)는 소정 개수의 배터리 셀(111)에 대한 사전 실험 등을 통해 미리 결정될 수 있다.
배터리 셀(111)이 안정 상태로부터 한계 상태로 다가갈수록, 배터리 셀(111)의 중앙 부분이 점차적으로 부풀어 오르며, 배터리 셀(111)의 두께 변형량의 최대치는 L2-L1와 같을 수 있다.
배터리 셀(111)이 안정 상태에 있는 동안에는, 배터리 셀(111)의 팽창에 의해 엔드 플레이트(121)에 가해지는 하중은 없거나 무시 가능할 정도로 매우 작다. 반면, 배터리 셀(111)이 한계 상태를 향하여 점차적으로 진행할 경우, 배터리 셀(111)의 팽창에 의해 엔드 플레이트(121) 가해지는 하중은 점차적으로 커져 더 이상 무시할 수 없을 정도가 된다.
따라서, 엔니지어에 의해 설계된 엔드 플레이트(121)를 실제로 제작하기에 앞서서 엔드 플레이트(121)가 전지 적층체(110)를 적절하게 가압할 수 있는지 여부를 미리 체크하는 것이 요구된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치(200)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 테스트 장치(200)는 도 1에 도시된 것과 같은 배터리 모듈(100)에 장착되는 엔드 플레이트(121)가 전지 적층체(110)를 지지하기 위한 적절한 강도를 가지는지 여부를 테스트하기 위한 것으로서, 인터페이스부(210), 메모리부(220) 및 제어부(230)를 포함한다.
인터페이스부(210)는, 사용자 PC 등과 같은 외부 장치와 통신 연결되어, 외부 장치와 데이터를 송수신한다. 인터페이스부(210)는 선택적인 구성으로서, 필요에 따라 테스트 장치(200)로부터 생략 가능하다. 인터페이스부(210)가 외부 장치로부터 수신하는 데이터는 메모리부(220)에 저장될 수 있다.
메모리부(220)는 엔드 플레이트(121)를 테스트하는 동작과 관련된 각종 소프트웨어 및 데이터를 저장하도록 구성된다. 메모리부(220)에 저장되는 전체 데이터 중 적어도 일부는 인터페이스부(210)를 통해 외부 장치로부터 제공되는 것일 수 있다. 메모리부(220)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
메모리부(220)는 제1 파라미터, 제2 파라미터 및 제3 파라미터를 저장한다. 제1 파라미터는 전지 적층체(110)에 포함시키고자 하는 배터리 셀(111)의 개수를 나타낸다. 제2 파라미터는 단일 배터리 셀(111)의 스프링 상수를 나타낸다. 제3 파라미터는 엔드 플레이트(121)의 스프링 상수를 나타낸다. 메모리부(220)는 후술할 제2 기준 데이터를 더 저장할 수 있는데, 제2 기준 데이터는 제2 F-D 커브(force-distance curve)를 나타낸다. 이때, 제2 F-D 커브는, 한계 상태에 있는 단일 배터리 셀(111)의 변형량과 반력 간의 관계에 대응한다.
제어부(230)는 인터페이스부(210) 및 메모리부(220)와 통신 가능하게 연결되어, 인터페이스부(210)을 통한 데이터의 송수신을 관리하고, 메모리부(220)로부터 제공되는 데이터를 기초로, 엔드 플레이트(121)에 대한 테스트 동작을 수행한다. 제어부(230)는 하드웨어적으로, ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
상세히는, 제어부(230)는 제1 파라미터를 기초로 배터리 모듈(100)에 대응하는 1차원 모델을 생성한다. 1차원 모델에 관하여는, 도 6을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
또한, 제어부(230)는 제2 파라미터, 제3 파라미터 및 1차원 모델을 기초로 제1 F-D 커브를 산출한다. 제1 F-D 커브는, 제1 파라미터가 나타내는 개수의 배터리 셀(111)에 의한 엔드 플레이트(121)의 변형량과 하중 간의 관계에 대응하는 것일 수 있다. 즉, 제1 F-D 커브는, 전지 적층체(110)에 포함된 배터리 셀(111)들의 스웰링에 따라, 전지 전층체로부터 엔드 플레이트(121)에게 전달되는 하중과 그에 따라 엔드 플레이트(121)에 어느 정도의 휨 변형이 발생하는지를 정의하는 것일 수 있다. 제어부(230)는, 산출된 제1 F-D 커브를 나타내는 제1 기준 데이터를 메모리부(220)에 저장할 수 있다.
도 4는 도 1의 B-B'선을 따라 절개한 배터리 모듈(100)의 단면을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 도 1에 도시된 전지 적층체(110)에 포함된 배터리 셀(111)들의 스웰링으로 인한 엔드 플레이트(121-1, 121-2)의 변형을 보다 쉽게 이해할 수 있다.
개개의 배터리 셀(111)이 스웰링에 의해 팽창되는 경우, 배터리 셀(111)의 중앙 부분이 다른 부분에 비하여 많이 변형되므로, 한 쌍의 엔드 플레이트(121) 역시 중앙 부분에서 가장 많은 변형이 일어난다. 즉, 각 엔드 플레이트(121)의 중앙 부분에서 휨 변형이 발생한다.
도 4의 I1은 전지 적층체(110)로부터 엔드 플레이트(121)에 전달되는 하중과 관련되고, I2는 I1에 따른 엔드 플레이트(121)의 변형과 관련된다. 또한, 도 4의 W1은 전지 전극체에 포함된 배터리 셀(111)들이 안정 상태를 가지는 동안의 모듈 케이스(120)의 폭을 나타내고, 도 4의 W2는 전지 전극체에 포함된 배터리 셀(111)들이 한계 상태를 가지는 동안의 모듈 케이스(120)의 폭을 나타낸다. 즉, 배터리 셀(111)들이 안정 상태에서 한계 상태에 도달하면, 각 엔드 플레이트(121)는 Δxe만큼씩 변형될 수 있다. 전지 적층체(110)에 포함된 배터리 셀(111)들의 개수가 증가할수록, W2과 W1의 차이 또한 증가할 것임은 당업자에게 자명하다.
만약, 엔드 플레이트(121)의 강성이 매우 클 경우, 전지 적층체(110)에 포함된 배터리 셀(111)들이 한계 상태에 도달하더라도, 배터리 모듈(100)의 전체적인 폭의 변화는 없거나 매우 작을 것이다. 즉, 전지 적층체(110)에 포함된 배터리 셀(111)들의 변형이 과도하게 제한되며, 이로 인해 배터리 셀(111)의 갑작스런 폭발 등이 발생할 수 있다.
반대로, 엔드 플레이트(121)의 강성이 매우 작을 경우, 엔드 플레이트(121)는 전지 적층체(110)의 두께 변화를 충분히 제한할 수 없다. 즉, 전지 적층체(110)에 포함된 배터리 셀(111)들이 한계 상태에 도달할 경우 배터리 모듈(100)의 폭이 지나치게 많이 변형되며, 이로 인해 전극 조립체에 포함된 배터리 셀(111)들 간의 전기적 연결이 끊어지는 등의 문제가 발생할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)의 변형을 모사하는 1차원 모델을 개략적으로 보여주는 도면이다.
본 발명에서 1차원 모델은, 제1 파라미터가 나타내는 개수의 배터리 셀(111)이 순차적으로 적층된 전지 적층체(110)의 전면(도 1의 제1 면)과 후면(도 1의 제2 면)이 두 엔드 플레이트(121-1, 121-2)에 의해 각각 지지되는 구조를 모사하는 것이다.
이러한 1차원 모델은, 제1 파라미터가 나타내는 개수의 배터리 셀(111)들에 대응하는 스프링(SC)들이 한 쌍의 엔드 플레이트(121-1, 121-2)에 대응하는 2개의 스프링(SE) 사이에서 직렬 연결되는 기본 구조를 가질 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, n개의 배터리 셀(111)들이 전지 적층체(110)를 구성하는 것으로 가정한다.
먼저 도 5의 (a)는 배터리 셀(111)들이 안정 상태를 가지는 경우의 1차원 모델을 예시한다. 이 경우, H1축(도 1 참조)을 따라, 각 스프링(SC)은 제1 기본 길이를 가지고, 각 스프링(SE)은 제2 기본 길이를 가질 수 있다. 또한, K1은 제2 파라미터가 나타내는 스프링(Sc)의 스프링 상수는, K2은 제3 파라미터가 나타내는 스프링(SE)의 스프링 상수일 수 있다.
다음으로 도 5의 (b)는 전지 적층체(110) 내의 배터리 셀(111)들이 한계 상태를 가지는 경우의 1차원 모델을 예시한다. 이 경우, 스프링(SE) 각각은 제2 기본 길이로 유지되는 반면, 스프링(Sc) 각각은 제1 기본 길이보다 Δxc만큼 증가된 길이를 가지게 된다. 즉, Δxc는, 엔드 플레이트(121)로부터의 하중이 작용하지 않는 상태에서 각 배터리 셀(111)이 안정 상태를 가질 때와 한계 상태를 가질 때의 두께 차이일 수 있다. 이에 따라, 전지 적층체(110)의 총 변형량은 (n×Δxc)가 된다.
이어서, 도 5의 (c)는 배터리 셀(111)들이 한계 상태를 가지는 동안에, 어느 한 엔드 플레이트(121)에서 다른 엔드 플레이트(121)를 향하는 힘(F)이 인가됨에 따라, 각 스프링(Sc)이 제1 기본 길이로 복귀된 경우의 1차원 모델을 예시한다. 즉, 힘(F)은, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같은 상태의 전지 적층체(110)를 (n×Δxc)만큼 압축하는 데에 요구되는 힘과 동일할 수 있다.
한편, 1차원 모델 내에서 직렬 연결되는 스프링들과 스프링들이 직렬 연결되는 경우, 제어부(230)는 다음의 수학식 1을 이용하여, 1차원 모델의 등가 스프링 상수를 산출할 수 있다.
<수학식 1>
Figure PCTKR2018003937-appb-I000003
수학식 1의 Keq는 1차원 모델의 등가 스프링 상수를 나타낸다.
한편, 도 6의 (c)의 하중(F)은 다음의 수학식 2를 이용하여 산출될 수 있다.
<수학식 2>
Figure PCTKR2018003937-appb-I000004
엔드 플레이트(121)의 변형량인 Δxe은, 수학식 1 및 수학식 2로부터 다음의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
<수학식 3>
Figure PCTKR2018003937-appb-I000005
제어부(230)는, 수학식 2 및 3으로부터 엔드 플레이트(121)의 변형량과 하중 간의 관계에 대응하는 제1 F-D 커브(도 8 참조)를 산출할 수 있다.
도 6은 한계 상태에 있는 단일 배터리 셀(111)의 두께 변형량과 반력 간의 관계에 대응하는 제2 F-D 커브를 나타낸 그래프이고, 도 7은 전지 적층체(110)의 두께 변형량과 반력 간의 관계를 보여주는 그래프이다.
단일 배터리 셀(111)의 반력의 크기는, 단일 배터리 셀(111)로부터 엔드 플레이트(121)에 가해지는 하중의 크기와 같을 수 있다.
도 6에 도시된 그래프의 x축은 단일 배터리 셀(111)의 두께 변형량으로서, 단일 배터리 셀(111)이 한계 상태에 있으므로, 두께 변형량의 최소치는 0이고 최대치는 L2-L1일 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 그래프의 y축은 단일 배터리 셀(111)의 반력으로서, 단일 배터리 셀(111)의 두께 변형량이 0일 때에 최대치(F1)가 되고, 단일 배터리 셀(111)의 두께 변형량이 L2-L1일 때 0이 된다. 즉, 한계 상태에 있는 단일 배터리 셀(111)의 두께 변형량이 0이라는 것은, 전지 적층체(110)를 양방향에서 가압하는 엔드 플레이트(121)의 강성이 매우 높아 단일 배터리 셀(111)의 팽창을 완전히 제한하는 것을 의미한다.
또한, 한계 상태에 있는 단일 배터리 셀(111)의 반력이 0이라는 것은, 엔드 플레이트(121)의 강성이 매우 낮아 단일 배터리 셀(111)이 제1 두께(L1)로부터 제2 두께(L1)까지 팽창되는 것에 아무런 영향도 미치지 못하는 것을 의미한다. 여기서, x축의 단위는 길이의 단위, 이를테면 'mm'이고, y축의 단위는 힘 또는 무게의 단위, 이를테면 'kgf'일 수 있다.
도 6에 도시된 제2 F-D 커브(C2)는, 한계 상태에 있는 다수의 배터리 셀(111) 각각에 가해지는 하중을 연속적 또는 이산적으로 증감시키면서 그 두께를 측정하는 과정을 반복함으로써 취득될 수 있다.
도 7의 그래프는 제3 F-D 커브(C3)를 나타낸 것으로서, 도 6의 제2 F-D 커브를 전지 적층체(110)에 포함된 배터리 셀(111)들의 총 개수(= n)에 기초하여 보정한 결과에 대응할 수 있다. 즉, 전지 적층체(110)에 포함된 배터리 셀(111)의 개수가 2 이상인 경우, 전지 적층체(110)의 두께 변형량의 최대치(M)는 단일 배터리 셀(111)의 두께 변형량의 최대치 L2-L1보다 크고, 전지 적층체(110)의 반력의 최대치(F2)는 단일 배터리 셀(111)의 반력의 최대치(F1, 도 6 참조)보다 크다는 것은 자명한다.
제어부(230)는 도 6에 도시된 제2 F-D 커브(C2)를 나타내는 데이터 및 전지 적층체(110)에 포함되는 배터리 셀(111)들의 개수를 기초로, 도 7에 도시된 제3 F-D 커브(C3)를 나타내는 데이터를 생성할 수 있다. 예컨대, 제1 파라미터 = n인 경우, 도 6에 도시된 제2 F-D 커브의 x절편과 y절편을 각각 n배한 두 점 F2와 M을 지나는 선이 도 7의 제3 F-D 커브일 수 있다.
한편, 도 6 및 도 7에서는 제2 F-D 커브(C2)와 제3 F-D 커브(C3)가 각각 직선 형상을 가지는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐이고, 배터리 셀(111)의 구조와 재질 등에 따라 제2 F-D 커브(C2)와 제3 F-D 커브(C3)의 형상은 달라질 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치(200)가 엔드 플레이트(121)를 테스트하는 동작과 관련된 도면이다. 즉, 도 8은 엔드 플레이트(121)가 전지 적층체(110)를 양방향에서 지지하는 데에 적정한 범위의 강성을 지니는지 여부를 평가하는 동작을 설명하는 데에 참조되는 것이다.
도 8을 참조하면, 예시적인 제1 F-D 커브(C1)와 도 7에 도시된 제3 F-D 커브(C3) 간의 관계를 확인할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 F-D 커브(C1)는 엔드 플레이트(121)의 변형량과 하중 간의 관계를 나타내는 것인바, 엔드 플레이트(121)의 변형량과 엔드 플레이트(121)에 가해지는 하중은 비례 관계를 가질 수 있다. 또한, 제3 F-D 커브(C3)는 전지 적층체(110)의 변형량과 반력 간의 관계를 나타내는 것인바, 전지 적층체(110)의 변형량과 전지 적층체(110)의 반력은 반비례 관계를 가질 수 있다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 F-D 커브와 제3 F-D 커브는 어느 한 점(P)에서 교차하게 된다. 제1 F-D 커브와 제3 F-D 커브가 상호 교차하는 점(P)에서, 전지 적층체(110)에서 엔드 플레이트(121)에 가해지는 하중과 엔드 플레이트(121)에서 전지 적층체(110)에 가해지는 하중이 평형을 이루게 된다.
제어부(230)는 제1 F-D 커브(C1)와 제3 F-D 커브(C3)가 상호 교차하는 점(P)의 좌표를 산출할 수 있다. 또한, 제어부(230)는 산출된 교점(P)의 좌표를 기초로, 제1 파라미터가 나타내는 n개의 배터리 셀(111)이 한계 상태에 있으면서 전지 적층체(110)와 엔드 플레이트(121)가 평형을 이루고 있는 동안에 엔드 플레이트(121)에 가해지는 하중과 그에 따른 엔드 플레이트(121)의 변형량을 각각 결정할 수 있다. 즉, 교점(P)의 좌표의 x값은 엔드 플레이트(121)의 변형량이고, y값은 엔드 플레이트(121)에 가해지는 하중이다.
제어부(230)는 교점(P)의 좌표를 기준 범위와 비교할 수 있다. 즉, 제어부(230)는 기준 범위 내에 교점(P)이 위치하는지 판정할 수 있다. 메모리부(220)에는 엔드 플레이트(121)의 강도를 평가하는 데에 활용하기 위한 제1 기준 범위 및 제2 기준 범위 중 적어도 하나에 대한 정보가 저장될 수 있다. 제1 기준 범위는 엔드 플레이트(121)의 변형량과 연관된 하한값(G1)과 상한값(G2)에 의해 정의되고, 제2 기준 범위는 엔드 플레이트(121)에 가해지는 하중과 연관된 하한값(J1)과 상한값(J2)에 의해 정의될 수 있다. 즉, 교점(P)의 x값이 제1 기준 범위 내에 위치하면서 교점(P)의 y값이 제2 기준 범위 내에 위치하는 경우는 엔드 플레이트(121)가 설계 기준에 합격하는 강성을 가지는 것이고, 그 밖의 경우는 엔드 플레이트(121)가 설계 기준에 합격하지 못하는 강성을 가지는 것이라고 할 것이다. 물론, 제1 기준 범위에 대한 정보만이 메모리부(220)에 저장된 경우, 교점(P)의 y값과는 무관하게, 프로세서(230)는 교점(P)의 x값이 제1 기준 범위 내에 위치하면 엔드 플레이트(121)가 설계 기준에 합격하는 강성을 가지는 것으로 판정할 수 있다.
만약, 교점(P)의 좌표가 미리 정해진 제1 및 제2 기준 범위 내인 경우, 제어부(230)는 제1 테스트 결과 신호를 출력할 수 있다. 제1 테스트 결과 신호는, 엔드 플레이트(121)가 소정의 설계 기준에 합격함을 통지하기 위한 것일 수 있다.
반면, 교점(P)의 좌표가 제1 기준 범위 또는 제2 기준 범위 밖인 경우, 제어부(230)는 제2 테스트 결과 신호를 출력할 수 있다. 제2 테스트 결과 신호는, 엔드 플레이트(121)가 소정의 설계 기준에 불합격함을 통지하기 위한 것일 수 있다.
교점(P)의 x축 값이 제1 기준 범위의 상한값(G2)보다 크거나 교점(P)의 y축 값이 제2 기준 범위의 하한값(J1)보다 작다는 것은, 엔드 플레이트(121)의 강성이 부족하다는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 제어부(230)는 교점(P)의 x축 값이 제1 기준 범위의 상한값보다 크거나 교점(P)의 y축 값이 제2 기준 범위의 하한값보다 작은 경우, 제1 파라미터의 감소 및 제3 파라미터의 증가 중 적어도 하나가 필요함을 알리는 제3 테스트 결과 신호를 출력할 수 있다.
교점(P)의 x축 값이 제1 기준 범위의 하한값(G1)보다 작거나 교점(P)의 y축 값이 제2 기준 범위의 상한값(J2)보다 크다는 것은, 엔드 플레이트(121)의 강성이 과도하다는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 제어부(230)는 제1 기준 범위의 하한값보다 작거나 교점(P)의 y축 값이 제2 기준 범위의 상한값보다 큰 경우, 제1 파라미터의 증가 및 제3 파라미터의 감소 중 적어도 하나가 필요함을 알리는 제4 테스트 결과 신호를 출력할 수 있다.
제2 내지 제4 테스트 결과 신호를 출력하는 동작과 함께 또는 별개로, 제어부(230)는 제1 파라미터 및 제3 파라미터 중 적어도 하나를 조정할 수 있다. 예컨대, 제어부(230)는 제3 테스트 결과 신호를 출력하기 전후로 제1 파라미터를 제1 값만큼 감소시키거나 제3 파라미터를 제2 값만큼 증가시키는 동작 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 다른 예로, 제어부(230)는 제4 테스트 결과 신호를 출력하기 전후로 제1 파라미터를 제3 값만큼 증가시키거나 제3 파라미터를 제4 값만큼 감소시키는 동작 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 이때, 제1 내지 제4 값은 양수로서 미리 정해진 것일 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트(121)를 테스트하는 방법을 개략적으로 보여주는 순서도이다.
단계 910에서, 제어부(230)는 제1 파라미터를 기초로 배터리 모듈(100)에 연관된 1차원 모델을 생성한다. 제1 파라미터는 배터리 모듈(100)에 포함된 배터리 셀(111)의 개수를 나타낸다. 또한, 1차원 모델은, 제1 파라미터가 나타내는 개수의 배터리 셀(111)이 순차적으로 적층된 전지 적층체(110)의 전면과 후면이 두 엔드 플레이트(121-1, 121-2)에 의해 서로 반대측에서 지지되는 구조를 모사하는 것이다.
단계 915에서, 제어부(230)는 제2 파라미터, 제3 파라미터 및 1차원 모델을 기초로, 제1 F-D 커브를 산출한다. 제2 파라미터는 단일 배터리 셀(111)의 스프링 상수를 나타내고, 제3 파라미터는 엔드 플레이트(121)의 스프링 상수를 나타낸다. 또한, 제1 F-D 커브는, 제1 파라미터가 나타내는 개수의 배터리 셀(111)에 의한 엔드 플레이트(121)의 변형량과 하중 간의 관계에 대응한다. 제어부(230)는, 산출된 제1 F-D 커브를 나타내는 제1 기준 데이터를 메모리부(220)에 저장할 수 있다.
단계 920에서, 제어부(230)는 제1 파라미터 및 제2 F-D 커브를 기초로 제3 F-D 커브를 산출할 수 있다. 제어부(230)는 메모리부(220)에 기 저장된 제2 기준 데이터로부터 제2 F-D 커브를 결정할 수 있다. 제2 F-D 커브는 단일 배터리 셀(111)의 변형량과 반력 간의 관계에 대응하고, 제3 F-D 커브는 전지 적층체(110)의 변형량과 반력 간의 관계에 대응한다. 전지 적층체(110)의 변형량은, 전지 적층체(110)에 포함된 배터리 셀(111)들의 개별적인 스웰링이 반영된 결과이다.
단계 925에서, 제어부(230)는 제1 F-D 커브와 제3 F-D 커브의 교점의 좌표를 산출한다. 교점은, 전지 적층체(110)의 반력과 엔드 플레이트(121)의 가압력이 평형을 이루는 상태를 나타내는 것이다. 제어부(230)는 산출된 교점의 좌표를 기초로 제1 파라미터가 나태내는 개수의 배터리 셀(111)의 스웰링에 의한 엔드 플레이트(121)의 변형량과 하중을 결정한다. 엔드 플레이트(121)의 하중은, 전지 적층체(110)에 대한 엔드 플레이트(121)의 가압력에 대응한다.
단계 930에서, 제어부(230)는 교점이 미리 정해진 기준 범위 내에 위치하는지 여부를 판정한다.
단계 935에서, 제어부(230)는 교점의 좌표가 미리 정해진 기준 범위 내인 경우, 제1 테스트 결과 신호를 출력한다. 제1 테스트 결과 신호는, 엔드 플레이트(121)가 소정의 설계 기준에 합격함을 통지하기 위한 것일 수 있다. 단계 935 후, 방법은 종료된다.
단계 940에서, 제어부(230)는 교점의 좌표가 기준 범위 밖인 경우, 제2 테스트 결과 신호를 출력한다. 제2 테스트 결과 신호는, 엔드 플레이트(121)가 소정의 설계 기준에 불합격함을 통지하기 위한 것일 수 있다.
단계 945에서, 제어부(230)는 제1 파라미터 및 제3 파라미터 중 적어도 하나를 조정한다. 이때, 제1 파라미터 또는 제3 파라미터의 증감량은, 교점과 기준 범위 간의 관계로부터 제어부(230)에 의해 결정될 수 있다. 단계 945에서 제1 파라미터가 조정된 경우, 방법은 단계 910로 회귀한다. 반면, 제3 파라미터만이 조정된 경우, 제어부(230)는 단계 910 대신 단계 915로 회귀한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.

Claims (10)

  1. 배터리 모듈에 장착되는 엔드 플레이트를 테스트하기 위한 장치에 있어서,
    상기 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀의 개수를 나타내는 제1 파라미터, 배터리 셀의 스프링 상수를 나타내는 제2 파라미터 및 상기 엔드 플레이트의 스프링 상수를 나타내는 제3 파라미터를 저장하는 메모리부; 및
    상기 제1 파라미터를 기초로 상기 배터리 모듈에 연관된 1차원 모델을 생성하고, 상기 제2 파라미터, 상기 제3 파라미터 및 상기 1차원 모델을 기초로 제1 F-D 커브를 산출하며, 상기 제1 F-D 커브를 나타내는 제1 기준 데이터를 상기 메모리부에 저장하는 제어부;를 포함하되,
    상기 제1 F-D 커브는, 상기 제1 파라미터가 나타내는 개수의 배터리 셀에 의한 상기 엔드 플레이트의 변형량과 하중 간의 관계에 대응하는, 엔드 플레이트 테스트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차원 모델은,
    상기 제1 파라미터가 나타내는 개수의 배터리 셀이 순차적으로 적층된 전지 적층체의 전면과 후면이 상기 엔드 플레이트에 의해 지지되는 구조를 모사하는 것을 특징으로 하는, 엔드 플레이트 테스트 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    <수학식 1>
    Figure PCTKR2018003937-appb-I000006
    상기 수학식 1을 이용하여, 상기 1차원 모델의 등가 스프링 상수를 산출하되,
    Keq는 상기 등가 스프링 상수, n은 상기 배터리 셀의 개수, K1은 상기 배터리 셀의 스프링 상수, K2는 상기 엔드 플레이트의 스프링 상수인, 엔드 플레이트 테스트 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    <수학식 2>
    Figure PCTKR2018003937-appb-I000007
    상기 수학식 2를 이용하여, 상기 제1 F-D 커브를 산출하되,
    F는 상기 엔드 플레이트에 인가되는 하중, Δxc는 상기 배터리 셀의 변형량, Δxe는 상기 엔드 플레이트의 변형량인, 엔드 플레이트 테스트 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메모리부는,
    제2 F-D 커브를 나타내는 제2 기준 데이터를 더 저장하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 파라미터 및 상기 제2 F-D 커브를 기초로 제3 F-D 커브를 산출하되,
    상기 제2 F-D 커브는, 상기 배터리 셀의 변형량과 반력 간의 관계에 대응하고,
    상기 제3 F-D 커브는, 상기 전지 적층체의 변형량과 반력 간의 관계에 대응하는, 엔드 플레이트 테스트 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 F-D 커브와 상기 제3 F-D 커브의 교점의 좌표를 산출하고,
    상기 교점의 좌표를 기초로 상기 제1 파라미터가 나태내는 개수의 배터리 셀의 스웰링에 의한 상기 엔드 플레이트의 변형량과 하중을 결정하는, 엔드 플레이트 테스트 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 교점의 좌표가 미리 정해진 기준 범위 내인 경우, 제1 테스트 결과 신호를 출력하되,
    상기 제1 테스트 결과 신호는, 상기 엔드 플레이트가 소정의 설계 기준에 합격함을 통지하기 위한 것인, 엔드 플레이트 테스트 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 교점의 좌표가 상기 기준 범위 밖인 경우, 제2 테스트 결과 신호를 출력하되,
    상기 제2 테스트 결과 신호는, 상기 엔드 플레이트가 소정의 설계 기준에 불합격함을 통지하기 위한 것인, 엔드 플레이트 테스트 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 교점의 좌표가 상기 기준 범위 밖인 경우, 상기 제1 파라미터를 조정하는, 엔드 플레이트 테스트 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 교점의 좌표가 상기 기준 범위 밖인 경우, 상기 제3 파라미터를 조정하는, 엔드 플레이트 테스트 장치.
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