(57)【要約】本発明は、二次電池のスウェリングによるバッテリーモジュールの変形程度を効果的かつ正確に予測可能な装置を開示する。本発明によるバッテリーモジュールの変形予測装置は、一つ以上の二次電池をモジュールケース内に備えるバッテリーモジュールにおいて、前記二次電池のスウェリングによるバッテリーモジュールの変形を予測する装置であって、一つの二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係を導出するセル評価モジュールと、前記モジュールケースに印加される荷重と前記モジュールケースの幅変化量との関係を導出するケース評価モジュールと、前記セル評価モジュールによって導出された電池の厚さ変化量と反力との関係、及び前記ケース評価モジュールによって導出されたモジュールケースの荷重と幅変化量との関係を用いて、バッテリーモジュールの変形量を予測する予測モジュールと、を含む。【選択図】  図３
2019522881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池のスウェリングによるバッテリーモジュールの変形を予測する装置であって、
前記バッテリーモジュールは、一つ以上の前記二次電池をモジュールケース内に備えてなるものであり、
一つの前記二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係を導出するセル評価モジュールと、
前記モジュールケースに印加される荷重と前記モジュールケースの幅変化量との関係を導出するケース評価モジュールと、
前記セル評価モジュールによって導出された電池の厚さ変化量と反力との関係、及び、前記ケース評価モジュールによって導出されたモジュールケースの荷重と幅変化量との関係を用いて、バッテリーモジュールの変形量を予測する予測モジュールと、を備えてなることを特徴とする、バッテリーモジュールの変形予測装置。
【請求項２】
前記セル評価モジュールが、前記厚さ変化量と反力との関係を一つの曲線形態で導出することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュールの変形予測装置。
【請求項３】
前記ケース評価モジュールが、前記モジュールケースの荷重と幅変化量との関係を一つの曲線形態で導出することを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーモジュールの変形予測装置。
【請求項４】
前記予測モジュールが、前記セル評価モジュールによって導出された一つの曲線と、前記ケース評価モジュールによって導出された一つの曲線との交差点を確認し、確認された交差点を用いて前記バッテリーモジュールの変形量を予測することを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーモジュールの変形予測装置。
【請求項５】
前記バッテリーモジュールが複数の二次電池を備えてなり、
前記予測モジュールが、前記セル評価モジュールによって導出された一つの二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係をバッテリーモジュールに備えられた全体二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係に変換して導出し、変換して導出された全体二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係を用いて、前記バッテリーモジュールの変形量を予測することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュールの変形予測装置。
【請求項６】
前記二次電池が、上下方向に立てられて前記モジュールケースの内部から左右方向に積層配列されてなり、
前記ケース評価モジュールが、前記モジュールケースの左右側面部に対する印加荷重と幅変化量との関係を導出することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュールの変形予測装置。
【請求項７】
前記モジュールケースが、板状で構成され、前記二次電池の積層方向の両端に各々位置する二つのエンドプレートを備えてなり、
前記ケース評価モジュールが、前記エンドプレートに印加される荷重と幅変化量との関係を導出することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュールの変形予測装置。
【請求項８】
前記予測モジュールが、前記バッテリーモジュールの変形量として、前記バッテリーモジュールの幅変化量及び前記モジュールケースに印加される荷重を予測することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュールの変形予測装置。
【請求項９】
前記予測モジュールによって予測されたバッテリーモジュールの変形量を、予め保存された参照値と比較する検証モジュールをさらに備えてなることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュールの変形予測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーモジュールの変形を予測する技術に関し、より詳しくは、二次電池の使用ないし退化によるスウェリングによってバッテリーモジュールが変化する程度を効果的かつ正確に予測可能な装置に関する。
【０００２】
本出願は、２０１７年１月２４日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−００１１２２９号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
現在、商用化した二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
【０００４】
このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材を各々正極活物質と負極活物質に用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質が各々塗布された正極板と負極板とがセパレーターを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液とともに封止収納する外装材、即ち、電池ケースと、を備える。
【０００５】
通常、リチウム二次電池は、外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に収納されている缶型の二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに収納されているパウチ型の二次電池に分けられる。
【０００６】
最近は、携帯型電子機器のような小型装置のみならず、自動車や電力貯蔵装置のような中・大型装置にも二次電池が広く用いられている。このような中・大型装置に用いられる場合、容量及び出力を高めるために複数の二次電池が電気的に接続される。この際、パウチ型二次電池は、積層が容易であり、重さが軽い長所などから、広く用いられている。
【０００７】
パウチ型二次電池は、通常、電極組立体がパウチ外装材に収納された状態で電解液が注入され、パウチ外装材が封止される過程によって製造される。
【０００８】
図１は、通常のパウチ型二次電池の構成を示した分解斜視図であり、図２は、図１のパウチ型二次電池の結合図である。
【０００９】
図１及び図２に示したように、パウチ型二次電池Ｃは、電極組立体２０及び前記電極組立体２０を収容するパウチ外装材３０を含み得る。
【００１０】
ここで、電極組立体２０は、正極板及び負極板、そしてその間に挟まれたセパレーターを基本構造にし、パウチ外装材３０に形成された内部空間に収容され得る。この際、パウチ外装材３０は、上部パウチ３１及び下部パウチ３２から形成され得、上部パウチ３１及び下部パウチ３２の外周面には封止部が備えられ、該封止部が相互接着されることで電極組立体２０が収容された内部空間が密閉される。
【００１１】
ここで、正極板及び負極板からは、各々一つ以上の正極タブ２１及び負極タブ２２が延び得る。そして、このような正極タブ２１及び負極タブ２２は、各々プレート形態の電極リード１０、即ち、プレート形態の正極リード１１及びプレート形態の負極リード１２と結合し得る。そして、正極リード１１及び負極リード１２の一部は、パウチ外装材３０の外部に露出することで、二次電池の外部構成、例えば、他の二次電池や外部装置と電気的に接続するように電極端子を提供し得る。
【００１２】
二次電池は、充電及び放電の反復による退化などによって、内部でガスが発生し得る。そして、このように内部でガスが発生した場合、内圧が増加することで、外装材の少なくとも一部が脹れ上がるスウェリング（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）  現象が発生し得る。特に、パウチ型二次電池の場合、缶型の二次電池に比べてパウチ形態から構成された外装材の構造的剛性が弱くて、このようなスウェリング現象がさらにひどく発生し得る。
【００１３】
このように、二次電池にスウェリング現象が発生すれば、電池内部の圧力が高くなり、体積が増加し、バッテリーモジュールの構造的安定性によくない影響を及ぼし得る。さらに、バッテリーモジュールには、複数の二次電池が含まれる場合が多い。特に、自動車やエネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ）などに用いられる中・大型バッテリーモジュールの場合、高い出力ないし高い容量のために非常に多い数の二次電池が含まれ、相互接続し得る。この際、各二次電池でスウェリングによって少しずつでも体積が増加するとしても、バッテリーモジュール全体としては各二次電池の体積変化が合わせられ、変形量は深刻な水準に至り得る。そのため、各二次電池のスウェリングによる体積膨張現象は、バッテリーモジュールの構造的安定性を全般的に低下させ得る。
【００１４】
バッテリーモジュールの構造的安定性の低下を防止するためには、このような二次電池のスウェリングによる変形量を予め予測してバッテリーモジュールの設計に反映する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、二次電池のスウェリングによるバッテリーモジュールの変形程度を効果的かつ正確に予測可能な装置を提供することを目的にする。
【００１６】
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を達成するため、本発明によるバッテリーモジュールの変形予測装置は、一つ以上の二次電池をモジュールケース内に備えるバッテリーモジュールにおいて、前記二次電池のスウェリングによるバッテリーモジュールの変形を予測する装置であって、一つの二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係を導出するセル評価モジュールと、前記モジュールケースに印加される荷重と前記モジュールケースの幅変化量との関係を導出するケース評価モジュールと、前記セル評価モジュールによって導出された電池の厚さ変化量と反力との関係及び前記ケース評価モジュールによって導出されたモジュールケースの荷重と幅変化量との関係を用いて、バッテリーモジュールの変形量を予測する予測モジュールと、を含む。
【００１８】
ここで、前記セル評価モジュールは、前記厚さ変化量と反力との関係を一つの曲線形態で導出し得る。
【００１９】
また、前記ケース評価モジュールは、前記モジュールケースの荷重と幅変化量との関係を一つの曲線形態で導出し得る。
【００２０】
また、前記予測モジュールは、前記セル評価モジュールによって導出された一つの曲線と、前記ケース評価モジュールによって導出された一つの曲線との交差点を確認し、確認された交差点を用いて前記バッテリーモジュールの変形量を予測し得る。
【００２１】
また、前記バッテリーモジュールは、複数の二次電池を備え、前記予測モジュールは、前記セル評価モジュールによって導出された一つの二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係をバッテリーモジュールに備えられた全体二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係に変換して導出し、変換して導出された全体二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係を用いて、前記バッテリーモジュールの変形量を予測し得る。
【００２２】
また、前記二次電池は、上下方向に立てられて前記モジュールケースの内部から左右方向に積層配列され、前記ケース評価モジュールは、前記モジュールケースの左右側面部に対する印加荷重と幅変化量との関係を導出し得る。
【００２３】
また、前記モジュールケースは、板状で構成され、前記二次電池の積層方向の両端に各々位置する二つのエンドプレートを備え、前記ケース評価モジュールは、前記エンドプレートに印加される荷重と幅変化量との関係を導出し得る。    また、前記予測モジュールは、前記バッテリーモジュールの変形量として、前記バッテリーモジュールの幅変化量及び前記モジュールケースに印加される荷重を予測し得る。
【００２４】
また、本発明によるバッテリーモジュールの変形予測装置は、前記予測モジュールによって予測されたバッテリーモジュールの変形量を、予め保存された参照値と比較する検証モジュールをさらに含み得る。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の一面によれば、二次電池の使用による充放電の反復によって、二次電池の内部でガスが生成され、このようなガス生成によって二次電池の体積が膨張するスウェリング現象が発生した場合、これによるバッテリーモジュールの変形量をより正確かつ効果的に、また迅速に予測することができる。
【００２６】
したがって、本発明のこのような側面によれば、バッテリーモジュールの予測された変形量をバッテリーモジュールの設計に反映することで、より安定的なバッテリーモジュールの構造を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図１】通常のパウチ型二次電池の構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１のパウチ型二次電池の結合図である。
【図３】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの変形予測装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施例による二次電池の厚さ変化量測定の構成を概略的に示す図である。
【図５】本発明の一実施例によるセル評価モジュールによって導出された厚さ変化量による反力曲線を示すグラフである。
【図６】バッテリーモジュールに備えられるモジュールケースの構成の一例を概略的に示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施例によるモジュールケースの幅変化量測定の構成を概略的に示す図である。
【図８】本発明の一実施例によるケース評価モジュールによって導出されたモジュールケースの荷重と変形量との関係を示す曲線グラフである。
【図９】本発明の一実施例による一つの二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係を、バッテリーモジュールに含まれた全体二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係に変換する構成を概略的に示すグラフである。
【図１０】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの変形量予測の構成を概略的に示すグラフである。
【図１１】モジュールケースとして、二つのエンドプレートを備えるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す分離斜視図である。
【図１２】本発明の一実施例によるセル評価モジュールの構成を概略的に示すブロック図である。
【図１３】本発明の一実施例によるセル評価モジュールの固定ジグの構成を概略的に示す斜視図である。
【図１４】本発明の一実施例によるセル評価モジュールの固定ジグによってサイクルが増加することによる反力の変化量を測定した結果を示すグラフの一例である。
【図１５】本発明の一実施例によるセル評価モジュールの可変ジグの構成を概略的に示す斜視図である。
【図１６】本発明の一実施例によるセル評価モジュールの可変ジグによって測定された充放電による反力及び厚さ変化量を示すグラフの一例である。
【図１７】本発明の一実施例によるセル評価モジュールの導出ユニットによって二次電池の変形量と反力との関係が導出される構成を概略的に示す図である。
【図１８】本発明の一実施例によるセル評価モジュールの可変ジグにおいて、ばね定数が相異なる弾性部材が結合した幾つかの場合のサイクルによる反力変化を示すグラフである。
【図１９】本発明の一実施例によるセル評価モジュールの可変ジグにおいて、ばね定数が相異なる弾性部材が結合した幾つかの場合のサイクルによる厚さ変化量を示すグラフである。
【図２０】本発明の一実施例によってセル評価モジュールの可変ジグにおいて、ばね定数を異にした幾つかの場合を用いて得られた変形量と反力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
【００２９】
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００３０】
本発明によるバッテリーモジュールの変形予測装置は、一つ以上の二次電池をモジュールケース内に備えるバッテリーモジュールに対し、二次電池のスウェリングによるバッテリーモジュールの変形を予測することができる。特に、本発明によるバッテリーモジュールの変形予測装置は、パウチ型二次電池を備えるバッテリーモジュールにさらに効果的に適用することができる。
【００３１】
図３は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの変形予測装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【００３２】
図３を参照すれば、本発明によるバッテリーモジュールの変形予測装置は、セル評価モジュール１００、ケース評価モジュール２００及び予測モジュール３００を含み得る。
【００３３】
前記セル評価モジュール１００は、単一セル、即ち、一つの二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係を導出できる。例えば、バッテリーモジュールに  １０個のセル（二次電池）が含まれた場合、前記セル評価モジュール１００は、そのうち一つのセルに対する厚さ変化量と反力との関係を導出することができる。
【００３４】
ここで、セルの厚さ変化量及び反力は、二次電池の充放電によって二次電池内部でガスが生成されてスウェリング現象が発生した場合、そのようなスウェリングによって形成された厚さ変化量及び反力であり得る。
【００３５】
図４は、本発明の一実施例による二次電池の厚さ変化量測定の構成を概略的に示す図である。
【００３６】
図４を参照すれば、二次電池は、製造直後にＬ１に表されたような厚さを有し得る。ここで、二次電池の厚さとは、二つのパウチが相互積層する方向における電池の最大長さを意味する。しかし、二次電池の充放電が多く反復されれば、例えば、二次電池の寿命終了時点（ＥＯＬ：Ｅｎｄ  Ｏｆ  Ｌｉｆｅ）まで二次電池が使用されれば、内部で発生したガスによって、二次電池は、点線で示したように、中央部分が相当脹れ上がり得る。したがって、このようなＥＯＬ時点における二次電池の最大厚さは、Ｌ２にまで増加し得る。このような図４の構成におけるセルの厚さ変化量は、Ｌ２からＬ１を引いた値、即ち、「Ｌ２−Ｌ１」に表され得る。
【００３７】
一方、バッテリーモジュールに二次電池が備えられるとき、このような二次電池の周辺には、二次電池を囲む構成要素、例えば、モジュールケースやエンドプレート、カートリッジなどの構造物が存在し得る。この場合、このような周辺構造物によって二次電池の膨張が制限または許容され得、また、二次電池の膨張が許容されても許容程度が相違し得る。さらに、二次電池の周辺構造物の剛性によってこのような二次電池の膨張に対する許容可否ないし許容程度が決められ得る。そして、二次電池の周辺構造物によって二次電池の膨張が制限されるか、ある程度までのみが許容される場合、二次電池には反力が加えられ得る。
【００３８】
前記セル評価モジュール１００は、セルに係わり、所定の厚さ変化量に対して反力はどのぐらいであるか、または、所定反力に対して厚さ変化量がどのぐらいであるかなどに関わる膨張特性を評価することができる。
【００３９】
さらに、バッテリーモジュールに複数の二次電池が含まれるとき、このような複数の二次電池は全て同種であり得る。即ち、バッテリーモジュールに含まれた複数の二次電池は、素材や形態などが全て同一に構成され、スウェリング特性もほとんど同一ないし類似であると言える。したがって、この場合、前記セル評価モジュール１００は、一つのセルに対する膨張特性のみを評価してもよい。
【００４０】
望ましくは、前記セル評価モジュール１００は、二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係を一つの曲線形態で導出し得る。
【００４１】
図５は、本発明の一実施例によるセル評価モジュール１００によって導出された厚さ変化量による反力曲線を示すグラフである。例えば、図５は、電池の  ＥＯＬ時点として予め知られたサイクル時点における厚さ変化量と反力との関係を示すと言える。
【００４２】
図５を参照すれば、前記セル評価モジュール１００は、ｘ軸が二次電池のスウェリングによる厚さ変化量であり、ｙ軸が二次電池のスウェリングによって生成された反力（荷重）である座標系において、一つの曲線を得ることができる。ここで、ｘ軸の単位は長さの単位、例えば、「ｍｍ」であり、ｙ軸の単位は力または重さの単位、例えば、「ｋｇｆ」であり得る。
【００４３】
このような曲線は、二次電池を囲んでいるバッテリーモジュールの構成、例えば、モジュールケースやカートリッジの剛性によって二次電池に加えられる荷重を異にすることで得ることができる。例えば、二次電池を囲んでいるモジュールケースやカートリッジの剛性を、０ｋｇｆ、５０ｋｇｆ、１００ｋｇｆ、２００ｋｇｆ、１０，０００ｋｇｆなどに変化させていきながら、充放電サイクルによる反力と、充放電サイクルによる二次電池に加えられる荷重を測定することで得ることができる。
【００４４】
一方、バッテリーモジュールには、通常、一つ以上の二次電池を収納するようにモジュールケースが備えられ得る。
【００４５】
図６は、バッテリーモジュールに備えられるモジュールケースの構成の一例を概略的に示す斜視図である。
【００４６】
図６を参照すれば、内部に空間を備え、このような空間に一つ以上の二次電池を収納するようにモジュールケースＭが構成され得る。そして、このようなモジュールケースは、少なくとも一側面が開放するように構成され、このような開放部分によって二次電池の差し込みないし引出しが行われるようにすることができる。そして、このような開放部分は、モジュールケースの変形ないし他のカバーとの結合などによって密閉され得る。
【００４７】
より具体的に、図６の構成を見れば、モジュールケースＭは、Ｇで表した部分が開放され、このような開放部分を通じて複数の二次電池が収納され得る。即ち、二次電池は、図面において矢印Ｇ方向に沿ってモジュールケースの内部空間に差し込まれ得る。但し、図６においては、説明の便宜のために一つの二次電池のみを示したが、モジュールケースの内部空間には複数の二次電池が差し込まれ得る。
【００４８】
そして、モジュールケースＭは、二次電池が収納される空間を中心にして、上部と下部、左側部と右側部は、少なくとも一部が密閉されるよう構成され、内部空間に収納された二次電池の上、下、左、右の方向へ離脱することを防止し得る。ここで、上、下、左、右の各方向は、Ｇで表した方向からモジュールケースを見るときを基準にした方向である。即ち、図６の構成において、右側はＨ１方向を意味し、左側はＨ１の反対方向を意味する。このような構成において、前記モジュールケースＭは、単位ケースとして、上部ケースＭ１、下部ケースＭ２、左側ケースＭ３及び右側ケースＭ４を備えると言える。
【００４９】
前記ケース評価モジュール２００は、モジュールケースＭに印加される荷重とモジュールケースＭの変形量との関係を導出できる。特に、前記ケース評価モジュール２００は、モジュールケースに印加される荷重と、モジュールケースの幅変化量との関係を導出できる。
【００５０】
ここで、モジュールケースの幅とは、二次電池の厚さ方向と同一方向における長さを意味する。例えば、図６の構成において、二次電池は、広い二つの表面が左側と右側に向けるように立てられてモジュールケースの内部に収納され得る。この際、二次電池の厚さ方向は、Ｈ１方向、即ち、左右方向であり得る。そして、モジュールケースの幅方向も、Ｈ１方向、即ち、左右方向であると言える。
【００５１】
さらに、二次電池は、モジュールケースの内部で広い表面が相互対向するように積層され得る。例えば、図６の構成において、複数の二次電池が立てられてモジュールケースの内部に収納される場合、左右側面に広い表面が位置するため、複数の二次電池は相互左右方向に積層され得る。したがって、モジュールケースの幅とは、バッテリーモジュールにおいて二次電池の積層方向での長さを意味すると言える。
【００５２】
幅変化量とは、モジュールケースの幅方向の荷重によってモジュールケースの幅方向の長さがどのぐらい変化するかを示す量であると言える。
【００５３】
図７は、本発明の一実施例によるモジュールケースの幅変化量測定の構成を概略的に示す図である。図７は、図６のモジュールケースの構成をＧ方向へ正面から眺めた形態であると言える。
【００５４】
図７を参照すれば、何らの力が加えられない状態で、モジュールケースの幅は、Ｗ１で表したもののようである。
【００５５】
しかし、モジュールケースの内側における外側方向、即ち、矢印Ｉ１で示した方向へ荷重（圧力）が印加されれば、モジュールケースの左側ケースＭ３と右側ケースＭ４とは、矢印Ｉ２方向に移動し、点線で示されたように外側に反り得る。そして、このときのモジュールケースの最大幅は、Ｗ２で表したもののようである。
【００５６】
モジュールケースの幅変化量とは、このようなモジュールケースの変化した最大幅Ｗ２から本来の幅Ｗ１を引いた値、即ち、「Ｗ２−Ｗ１」で表され得る。
【００５７】
前記ケース評価モジュール２００は、モジュールケースに印加される荷重による幅変化量を測定できる。
【００５８】
例えば、前記ケース評価モジュール２００は、前記図７の構成においてＩ１方向へ印加される圧力を異にしながら、それによるモジュールケースの幅変化量（Ｗ２−Ｗ１）を各々測定し得る。
【００５９】
また、前記ケース評価モジュール２００は、モジュールケースに荷重を印加するとき、上部及び下部よりも中央部分に相対的に多い荷重が印加されるようにすることができる。
【００６０】
例えば、図７の構成を参照すれば、内側から外側方向へ荷重が印加されるとき、矢印Ｉ１の長さとして示したように、左側ケースＭ３及び右側ケースＭ４の中央部分で最も高い荷重が加えられ、上部及び下部には相対的にそれより少ない荷重が加えられるようにすることができる。
【００６１】
立てられた形態の二次電池でスウェリング現象が発生する場合、図４に示したように、二次電池の中央部分で相対的に変形がよく起こるため、左側ケース及び右側ケースは、中央部分で最も大きい力を受け得る。したがって、このような状況がよく反映されるよう、ケース評価モジュール２００は、左側ケースＭ３及び右側ケースＭ４の中央部分に最大の力が伝達するようにすることができる。
【００６２】
望ましくは、前記ケース評価モジュール２００は、モジュールケースの荷重と幅変化量との関係を一つの曲線形態で導出し得る。
【００６３】
図８は、本発明の一実施例によるケース評価モジュール２００によって導出されたモジュールケースの荷重と変形量との関係を示す曲線グラフである。
【００６４】
図８を参照すれば、前記ケース評価モジュール２００は、ｙ軸がモジュールケース、例えば、図７の左側ケースＭ３及び右側ケースＭ４に加えられる荷重であり、ｘ軸がモジュールケースの幅変化量である座標系において一つの曲線を得ることができる。ここで、ｘ軸の単位は、長さの単位、例えば、「ｃｍ」であり、ｙ軸の単位は、力または重さの単位、例えば、「ｋｇｆ」であり得る。
【００６５】
このような曲線は、数回の実際テストまたはシミュレーションによって得ることができる。例えば、図８に示したような曲線は、前述のように、モジュールケースに実際に力を印加し、これによるモジュールケースの幅変形量を実測する過程を、印加する力を変化させながら繰り返して行うことで導出することができる。
【００６６】
二次電池の充放電が反復され、内部でガスが発生して内圧が増加する場合、二次電池は、二つの広い表面が突出する方向へ膨張し得る。したがって、二次電池の積層方向、即ち、バッテリーモジュールの幅方向へバッテリーモジュールの変形が集中され得る。したがって、前記ケース評価モジュール２００は、二次電池のスウェリングに相応する荷重に応じてモジュールケースの幅がどのぐらい変化するかについての関係を導出することができる。
【００６７】
前記予測モジュール３００は、セル評価モジュール１００によって導出された電池の膨張特性と、ケース評価モジュール２００によって導出されたモジュールケースの変形特性を用いて、バッテリーモジュールの変形量を予測できる。即ち、前記予測モジュール３００は、セル評価モジュール１００によって導出された電池の厚さ変化量と反力との関係、及びケース評価モジュール２００によって導出されたモジュールケースの荷重と幅変化量との関係を用いて、バッテリーモジュールの変形量を予測することができる。
【００６８】
したがって、本発明によれば、バッテリーモジュールの設計時、このようなバッテリーモジュールの予測された変形量を反映することができる。特に、本発明の一面によれば、二次電池のスウェリングが最大となる時点、例えば、二次電池の寿命が終わるＥＯＬ時点でバッテリーモジュールの変形量を予測し、これをモジュールの設計時に考慮することができる。これによって、本発明によれば、二次電池の退化などによるスウェリングに最適化したバッテリーモジュールの設計が可能であり、スウェリングに対して安定的なバッテリーモジュール構造を導出することができる。
【００６９】
特に、前記予測モジュール３００は、バッテリーモジュールの変形量として、バッテリーモジュールの幅変化量及びモジュールケースに印加される荷重を予測することができる。
【００７０】
例えば、前記予測モジュール３００は、図７に示した構成において、幅変化量であるＷ２−Ｗ１の値を予測できる。これによって、バッテリーモジュールやバッテリーパックの設計者は、このように予測された幅変化量を勘案してバッテリーモジュールの外部の構成を設計することができる。例えば、バッテリーモジュールの外部にはＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）やヒューズ、リレーなどのような多様な電装品が備えられ得、このようなバッテリーモジュールと電装品は全てパックケースの内部空間に備えられるようにバッテリーパックが構成され得る。この際、設計者は、バッテリーモジュールの予測される幅変化量を考慮してバッテリーモジュールの外部の電装品の配置を決定し得る。したがって、二次電池のスウェリングによるバッテリーモジュールの変形を考慮せずパックケースとモジュールケースとの間の内部空間を狭くしすぎて、その間に位置した電装品が破損するか、パックケースまで変形されることを防止することができる。また、バッテリーモジュールの変形に備え、パックケースとモジュールケースとの間の内部空間を広くしすぎる場合、バッテリーパックの体積が無駄に大きくなるような問題が発生し得るので、このような問題を予防することができる。
【００７１】
また、前記予測モジュール３００は、モジュールケースに印加される荷重を予測することができるので、バッテリーモジュールやバッテリーパックの設計者は、このような予測荷重を考慮してそれに相応する剛性を有するようにモジュールケースを設計することができる。例えば、設計者は、予測モジュール３００によって予測された荷重を考慮して、そのような荷重に耐える材質としてモジュールケースを構成することができる。または、設計者は、予測モジュール３００によって予測された荷重を考慮して、そのような荷重に耐えるようモジュールケースの該当部分の厚さを厚くするか、補強板を重ねて当て得る。
【００７２】
望ましくは、前記予測モジュール３００は、セル評価モジュール１００によって導出された一つの二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係を、バッテリーモジュールに備えられた全体二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係に変換して導出することができる。そして、前記予測モジュール３００は、このように変換して導出された全体二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係を用いて、バッテリーモジュールの変形量を予測することができる。
【００７３】
例えば、セル評価モジュール１００は、図５に示したように、二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係を導出することができる。但し、このような関係が一つの二次電池に関わり、バッテリーモジュールにこのような二次電池が複数個が含まれた場合、予測モジュール３００はこのような関係を、バッテリーモジュールに含まれた全体二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係に変換できる。
【００７４】
図９は、本発明の一実施例による一つの二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係を、バッテリーモジュールに含まれた全体二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係に変換する構成を概略的に示すグラフである。ここで、ｘ軸の単位は長さの単位、例えば「ｃｍ」であり、ｙ軸の単位は力または重さの単位、例えば、「ｋｇｆ」であり得る。
【００７５】
図９を参照すれば、セル評価モジュール１００によって導出された一つの二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係は、Ｊ１で表した曲線のようである。しかし、バッテリーモジュールに複数の二次電池が含まれた場合、多くの二次電池でスウェリングが発生し得、特に、二次電池のＥＯＬ時点では殆どの二次電池でスウェリングが発生し得る。したがって、この場合、このようなスウェリングによる反力と大きさ変化量は増加し、曲線Ｊ２のように示され得る。
【００７６】
さらに、バッテリーモジュールにおいて、二次電池は、広い面が相互接触して配置され得るが、この場合、各二次電池のスウェリングは、バッテリーモジュールに含まれた個数分だけ倍加し得る。例えば、モジュールケースの内部に１０個の二次電池が相互接触した状態で収納された場合、二次電池のスウェリング発生時、モジュール全体の幅変化量は、二次電池の厚さ変化量のほぼ１０倍になり得る。また、各二次電池のスウェリングが加われば、モジュールケースに加えられる荷重や最外郭に位置した二次電池が受ける反力も大幅増加し得る。
【００７７】
前記予測モジュール３００は、このような状況を反映し、セル評価モジュール１００によるセルの厚さ変化量と反力との関係を、モジュール全体の厚さ変化量、即ち、モジュール全体の幅変化量と反力との関係に変換できる。
【００７８】
一方、前記実施例においては、セル評価モジュール１００が一つの二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係を導出する構成を中心にして説明したが、セル評価モジュール１００は、複数の二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係を導出するように構成してもよい。さらに、前記セル評価モジュール１００は、バッテリーモジュールに含まれた二次電池全体に対する厚さ変化量と反力との関係を直接導出することもできる。
【００７９】
本発明のこのような構成によれば、予測モジュール３００は、セル評価モジュール１００によって導出された厚さ変化量と反力との関係を別に変換せず、そのまま用いて、バッテリーモジュールの変形量を予測できる。
【００８０】
望ましくは、前記予測モジュール３００は、セル評価モジュール１００によって導出された曲線とケース評価モジュール２００によって導出された曲線の交差点を確認できる。そして、前記予測モジュール３００は、このように確認された交差点を用いてバッテリーモジュールの変形量を予測できる。これについては、図１０を参照してより具体的に説明する。
【００８１】
図１０は、本発明の実施例によるバッテリーモジュールの変形量予測構成を概略的に示すグラフである。
【００８２】
図１０を参照すれば、ｘ軸は、バッテリーモジュールの幅変化量を示し、ｙ軸は、荷重ないし反力を示す。ここで、ｘ軸の単位は長さ単位、例えば、「ｃｍ」単位であり、ｙ軸の単位は力や重さ単位、例えば、「ｋｇｆ」であり得る。
【００８３】
前記予測モジュール３００は、セル評価モジュール１００によって導出された電池の厚さ変化量と反力との関係をこのような座標平面上に示し得る。ここで、セル評価モジュール１００によって導出された関係が、一つの二次電池に対する関係であり、バッテリーモジュールに複数の二次電池が含まれた場合、前記予測モジュール３００は、全体二次電池に対する形態に変換してグラフ上に示し得る。例えば、前記予測モジュール３００は、前記図９の実施例において、Ｊ１曲線をＪ２曲線に変換したように、一つの二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係を、バッテリーモジュールに含まれた全体二次電池に対する厚さ変化量（幅変化量）と反力との関係に変換し、図１０の曲線Ｋ１として表し得る。この場合、図１０の曲線Ｋ１は、図９の曲線Ｊ２を採用したものと言える。
【００８４】
また、前記予測モジュール３００は、ケース評価モジュール２００によって導出されたモジュールケースの荷重と幅変化量との関係を同一の座標平面上に示し得る。そして、このようなモジュールケースの荷重と幅変化量との関係は、図１０においてＫ２で表した曲線のようである。即ち、図１０において、Ｋ２曲線は、ケース評価モジュール２００によって導出されたモジュールケースの荷重と幅変化量との関係であって、例えば、図８に示した曲線と同様である。
【００８５】
それから、前記予測モジュール３００は、Ｋ１曲線とＫ２曲線との交差点Ｋｐを確認し得る。このような交差点Ｋｐは、セルスウェリングによる力とモジュールケースの剛性による抵抗力とが平衡を成す点と言える。予測モジュール３００は、このような交差点を用いて特定のサイクル時点、例えば、二次電池のＥＯＬ（Ｅｎｄ  Ｏｆ  Ｌｉｆｅ）時点でバッテリーモジュールの幅変化量ないしそれによる荷重（反力）を予測できる。
【００８６】
即ち、図１０を参照すれば、前記予測モジュール３００は、二つの曲線の交差点Ｋｐの座標（ｘｐ，ｙｐ）を確認できる。ここで、交差点のｘ座標（ｘｐ）は、二次電池のスウェリングによるモジュールの幅変化量であると言える。例えば、Ｋ１曲線がＥＯＬに指定された時点を基準にして導出されたものであれば、ｘｐは、バッテリーモジュールに含まれたセルのＥＯＬ時点でモジュールの幅変化量の予測値であると言える。例えば、ｘｐが１５ｃｍである場合、前記予測モジュール３００は、ＥＯＬ時点でモジュールの幅が１５ｃｍ分だけ増加すると予測できる。
【００８７】
また、交差点のｙ座標（ｙｐ）は、二次電池のスウェリングによってモジュールに加えられる荷重であると言える。例えば、Ｋ１曲線がＥＯＬ時点を基準にして導出されたものであれば、ｙｐは、ＥＯＬ時点でモジュールケースに印加される圧力ないし力であると言える。例えば、ｙｐが１０ｋｇｆである場合、前記予測モジュール３００は、ＥＯＬ時点でモジュールケースには１０ｋｇｆの力が加えられると予測できる。
【００８８】
特に、前記二次電池は、前述のように、上下方向に立てられた形態でモジュールケース内部で左右方向に積層して配列され得る。例えば、図６に示した構成のように、二次電池は、上下方向に立てられた形態でモジュールケースの内部に収納され得る。そして、二次電池は、図６の構成でＨ１で表した方向、即ち、左右方向に相互対向するようにモジュールケース内部に複数個が収納され得る。
【００８９】
この場合、前記ケース評価モジュール２００は、モジュールケースの左右側面部に対する印加荷重と幅変化量との関係を導出できる。例えば、図６及び図７の構成において、前記ケース評価モジュール２００は、左側面部Ｍ３と右側面部Ｍ４に印加される荷重によって、二次電池の幅がどのぐらい変化するか（Ｗ２−Ｗ１）に対する関係を導出できる。
【００９０】
一方、バッテリーモジュールのモジュールケースＭは、前記の図６の実施例とは違って他の多様な形態に構成され得る。例えば、モジュールケースは、二つのエンドプレートを備えるように構成されてもよい。
【００９１】
図１１は、モジュールケースとして二つのエンドプレートを備えるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す分離斜視図である。
【００９２】
図１１を参照すれば、バッテリーモジュールには複数のパウチ型二次電池Ｃが備えられ、このような二次電池は、積層用カートリッジＲによって水平方向に横たえられた形態で上下方向に安定的に積層され得る。
【００９３】
そして、このような二次電池Ｃ及びカートリッジＲの積層体の上部及び下部には、板状から構成されたエンドプレートＱが各々備えられ得る。このようなエンドプレートＱは、バッテリーモジュールに対する機械的支持力を提供し、二次電池の上部と下部で二次電池を外部の衝撃などから保護する役割を果たすことができる。このために、エンドプレートＱは、剛性の向上のためにスチールなどの金属材質から構成され得る。
【００９４】
このような構成のバッテリーモジュールに対し、前記ケース評価モジュール２００は、エンドプレートに印加される荷重と幅変化量との関係を導出できる。即ち、前記ケース評価モジュール２００は、二次電池の内側から外側方向に荷重を印加し、それと共に印加された荷重によって各エンドプレートがどのぐらい変形されるかを測定できる。
【００９５】
例えば、前記ケース評価モジュール２００は、図１１の構成において上部エンドプレート及び下部エンドプレートに対して各々上部方向ないし下部方向に荷重を印加し、上部エンドプレートと下部エンドプレートとの間の最大距離の変化量を測定できる。
【００９６】
望ましくは、本発明によるバッテリーモジュールの変形予測装置は、図３に示したように、検証モジュール４００をさらに含み得る。
【００９７】
前記検証モジュール４００は、予測モジュール３００によって予測されたバッテリーモジュールの変形量を予め保存された参照値と比較できる。ここで、バッテリーモジュールの変形量は、バッテリーモジュールの幅変化量及び／またはモジュールケースに印加される荷重であり得る。例えば、前記検証モジュール４００は、予測モジュール３００によって予測されたバッテリーモジュールの幅変化量をメモリーなどに予め保存された幅参照値と比較し得る。また、前記検証モジュール４００は、予測モジュール３００によって予測されたバッテリーモジュールに印加される荷重を予め保存された荷重参照値と比較することができる。
【００９８】
そして、前記検証モジュール４００は、このような比較結果に基づき、比較情報を使用者、例えば、設計者に提供できる。
【００９９】
例えば、前記検証モジュール４００は、バッテリーモジュールの幅変化量に対する参照値として１０ｃｍの範囲を予め保存し得る。そして、前記検証モジュール４００は、予測モジュール３００によって予測されたバッテリーモジュールの幅変化量が１０ｃｍよりも小さいかまたは大きいかを比較判断できる。もし、予測モジュール３００によって予測されたバッテリーモジュールの幅変化量が１４ｃｍであれば、前記検証モジュール４００は、バッテリーモジュールの予測された変化量が危険水準であるため、バッテリーモジュールやバッテリーパックの設計者にこのような警告情報を提供できる。そうすれば、設計者はこのようなバッテリーモジュールの幅変化量を反映してモジュールケースの材質や構造などをまた設計し直すか、補強することができる。
【０１００】
一方、本発明によるバッテリーモジュールの変形予測装置において、セル評価モジュール１００は、一つの二次電池に対する厚さ変化量と反力との関係を導出するために多様な形態として構成され得る。
【０１０１】
図１２は、本発明の一実施例によるセル評価モジュール１００の構成を概略的に示すブロック図である。
【０１０２】
図１２を参照すれば、本発明によるセル評価モジュール１００は、固定ジグ１１０、可変ジグ１２０及び導出ユニット１３０を含み得る。
【０１０３】
前記固定ジグ１１０は、二次電池の保持空間を備えて二次電池を保持するように構成され得る。特に、前記固定ジグ１１０は、パウチ型二次電池が扁平に横たえられて保持されるように構成され得る。
【０１０４】
また、前記固定ジグ１１０は、保持された二次電池の膨張を制限するように構成され得る。即ち、二次電池の内部でガスが発生して内圧が増加しても、前記固定ジグ１１０は、二次電池の膨張を許容しないように構成され得る。特に、前記固定ジグ１１０は、保持された二次電池の上部及び下部方向への膨張を制限できる。即ち、前記固定ジグ１１０は、横たえられた形態の二次電池が面方向（図２における上部及び下部方向）へ膨張することを制限できる。
【０１０５】
そして、前記固定ジグ１１０は、保持された二次電池の充放電サイクルによる反力の変化を測定できる。このような固定ジグ１１０の具体的な構成の一例については、図１３を参照して説明する。
【０１０６】
図１３は、本発明の一実施例によるセル評価モジュール１００の固定ジグ１１０の構成を概略的に示す斜視図である。
【０１０７】
図１３を参照すれば、前記固定ジグ１１０は、固定上部ジグ１１１、固定下部ジグ１１２、固定ベース部材１１３及び固定測定部材１１４を含み得る。
【０１０８】
前記固定上部ジグ１１１は、固定ジグ１１０において二次電池Ｃが保持される空間の上部に位置し得る。即ち、二次電池Ｃが固定ジグ１１０に収容されたとき、固定上部ジグ１１１は、二次電池Ｃの上部に位置し得る。さらに、前記固定上部ジグ１１１は、二次電池の広い上部表面と対向して接触するように構成され得る。
【０１０９】
そして、前記固定上部ジグ１１１は、位置が固定されるように構成され得る。特に、前記固定上部ジグ１１１は、上下方向へ動かず上下方向の位置が固定されるように構成され得る。したがって、前記固定上部ジグ１１１は、二次電池Ｃの充放電によって二次電池にスウェリングが発生しても、その位置が一定に維持される。このような固定上部ジグ１１１の位置固定によって、固定ジグ１１０は、二次電池Ｃの上部方向への膨張を制限できる。
【０１１０】
前記固定下部ジグ１１２は、固定上部ジグ１１１の下部に位置し得る。そして、前記固定下部ジグ１１２は、固定上部ジグ１１１と所定距離に離隔した二次電池の保持空間、即ち、二次電池が収納される空間を形成し得る。二次電池は、このような固定上部ジグ１１１と固定下部ジグ１１２との間の保持空間に収容され得る。特に、パウチ型二次電池は、二つの広い表面が上部と下部方向に向けるように扁平に横たえられた形態で、固定上部ジグ１１１と固定下部ジグ１１２との間に載置され得る。さらに、前記固定下部ジグ１１２は、二次電池の広い下部表面に対向して接触するように構成され得る。
【０１１１】
前記固定ベース部材１１３は、固定下部ジグ１１２の下部に位置し得る。そして、前記固定ベース部材１１３は、固定下部ジグ１１２と所定距離に離隔するように構成され得る。
【０１１２】
また、前記固定ベース部材１１３は、固定上部ジグ１１１及び固定下部ジグ１１２と相互結合し得る。例えば、図１３に示したように、固定上部ジグ１１１、固定下部ジグ１１２及び固定ベース部材１１３は、ボルトＬのような複数の締結部材が貫通した形態で相互結合し得る。
【０１１３】
特に、前記固定ベース部材１１３と固定上部ジグ１１１は、相互間の離隔距離が一定水準を超えないように結合し得る。例えば、図１３の構成において、４個のボルトＬの上端と下端は、各々固定上部ジグ１１１の上端と固定ベース部材１１３の下端に突出するが、このような突出部分には、各々ナットＮが締結され得る。この場合、固定上部ジグ１１１と固定ベース部材１１３とは、ナットＮが締結された部分を基準にして相互距離がこれ以上離れない。
【０１１４】
また、前記固定下部ジグ１１２は、ボルトが貫通した状態で上下方向に移動可能に構成され得る。例えば、前記固定下部ジグ１１２には一つ以上の貫通孔が形成され、このような貫通孔には固定上部ジグ１１１と固定ベース部材１１３を貫通したボルトＬが貫通され得る。そして、固定下部ジグ１１２は、このようにボルトが貫通した状態でボルトに沿って上下方向に移動可能に構成され得る。但し、このような固定下部ジグ１１２の下部には、固定測定部材１１４が位置し、固定下部ジグ１１２の位置が下部方向に移動することを阻むことができる。したがって、上部に位置した二次電池の内圧が増加しても、固定上部ジグ１１１と固定下部ジグ１１２との位置は固定されており、ただ、このような二次電池の増加した内圧は、固定下部ジグ１１２を通して固定測定部材１１４に伝達できる。
【０１１５】
前記固定測定部材１１４は、固定ベース部材１１３と固定下部ジグ１１２との間の空間に介され得る。そして、前記固定測定部材１１４は、二次電池のスウェリングによる反力を測定できる。二次電池は、充電及び放電が行われるにつれ、内部でガスが発生し、これによって内圧が増加し得るが、前記固定測定部材１１４は、このような内圧増加によって固定下部ジグ１１２に加えられる荷重を反力として測定できる。
【０１１６】
例えば、二次電池の充放電サイクルが増加するによって二次電池が膨張すれば、固定下部ジグ１１２は下部方向に移動し、その下部に位置した固定測定部材１１４を加圧し得る。そうすれば、固定測定部材１１４は、加圧した程度に従って反力を測定し、これを数値化できる。この際、固定測定部材１１４は、加圧してもその自体の厚さは変化しないように構成され得る。そして、これにより、二次電池の内圧が増加しても、固定下部ジグ１１２は実質的に下部方向に移動しない。したがって、この場合、固定ジグ１１０内で二次電池の厚さは変化しない。
【０１１７】
前記固定測定部材１１４は、ロードセルとして具現できる。ロードセルは、固定下部ジグ１１２に加えられる反力によって圧縮など変形され得、このような変形程度を数値化して、加えられた圧力などを測定することができる。
【０１１８】
図１４は、本発明の一実施例によるセル評価モジュール１００の固定ジグ１１０によってサイクルが増加することによる反力の変化量を測定した結果を示すグラフの一例である。図１４において、ｘ軸は充放電サイクルであって、単位は「回」であり得る。また、図１４において、ｙ軸は反力であって、単位は「ｋｇｆ」であり得る。
【０１１９】
図１４を参照すれば、二次電池は、充放電が反復して行われることによって、即ち、充放電サイクルが進行することによって、膨張程度がさらに増大し得る。そうすれば、固定ジグ１１０の固定測定部材１１４によって測定される反力（荷重）は、増加し続け得る。特に、前記固定ジグ１１０の固定測定部材１１４は、周期的または非周期的に膨張による反力を数回測定できる。この場合、固定ジグ１１０の固定測定部材１１４によって測定される反力は、図１４に示したように、グラフの形態として求められる。
【０１２０】
一方、固定上部ジグ１１１、固定下部ジグ１１２及び／または固定ベース部材１１３は、図示したように、扁平なプレート形態で構成され得る。本発明のこのような構成によれば、ジグの上下方向の大きさが減少し、広くて扁平な表面を通じて二次電池と安定的に均一に接触できる。特に、本発明によるセル評価モジュール１００は、パウチ型二次電池に対する評価を行い得るが、このようなパウチ型二次電池は、二つの広い表面を有したほぼ長方形の偏平な形態として構成され得る。この際、パウチ型二次電池は、二つの広い表面が固定上部ジグ１１１の下面と固定下部ジグ１１２の上面に接触し得、この場合、より広い接触面積が形成され得る。
【０１２１】
前記可変ジグ１２０は、二次電池の保持空間を備えて二次電池を保持するように構成され得る。さらに、前記可変ジグ１２０は、パウチ型二次電池が扁平に横たえられた形態で保持されるように構成され得る。
【０１２２】
特に、前記可変ジグ１２０は、保持された二次電池の膨張を許容するように構成され得る。さらに、前記可変ジグ１２０は、二次電池の上部方向への膨張を許容するように構成され得る。即ち、前記固定ジグ１１０と違って前記可変ジグ１２０は、二次電池の内部でガスが発生して内圧が増加する場合、二次電池が面方向、特に、上部方向へ膨張することを許容するように構成され得る。
【０１２３】
前記可変ジグ１２０は、保持された二次電池の充放電サイクルによる反力と厚さ変化量を測定できる。特に、前記可変ジグ１２０は、二次電池の膨張を許容するので、二次電池による反力と共に二次電池の厚さ変化量を測定できる。このような可変ジグ１２０の具体的な構成の一例については、図１５を参照してより具体的に説明する。
【０１２４】
図１５は、本発明の一実施例によるセル評価モジュール１００の可変ジグ１２０の構成を概略的に示す斜視図である。
【０１２５】
図１５を参照すれば、前記可変ジグ１２０は、可変上部ジグ１２１、可変下部ジグ１２２、可変ベース部材１２３、可変測定部材１２４及び弾性部材１２５を含み得る。
【０１２６】
前記可変上部ジグ１２１は、可変ジグ１２０において二次電池が保持される空間の上部に位置し得る。即ち、二次電池が可変ジグ１２０に収容されたとき、可変上部ジグ１２１は、二次電池の上部に位置し得る。
【０１２７】
また、可変上部ジグ１２１は、位置が動くように構成され得る。特に、可変上部ジグ１２１は、上下方向に移動可能に構成され得る。例えば、図１５において矢印Ｅで示したように、可変上部ジグ１２１は、上部方向に移動し得る。したがって、二次電池の充放電によって二次電池でスウェリングが発生してその体積が膨張した場合、その膨張程度に応じて前記可変上部ジグ１２１は、矢印Ｅのように上部方向へ位置が移動できる。即ち、可変上部ジグ１２１が位置移動できるため、可変ジグ１２０は、二次電池の上部方向への膨張を許容し得る。
【０１２８】
前記可変下部ジグ１２２は、可変上部ジグ１２１の下部に位置し得る。また、前記可変下部ジグ１２２は、可変上部ジグ１２１と所定距離に離隔して二次電池の保持空間を形成し得る。そして、二次電池は、可変上部ジグ１２１と可変下部ジグ１２２との間の保持空間に収容され得る。特に、パウチ型二次電池は、二つの広い表面が上部と下部方向に向けるように扁平に横たえられた形態で可変上部ジグ１２１と可変下部ジグ１２２との間に載置され得る。
【０１２９】
前記可変ベース部材１２３は、可変下部ジグ１２２の下部に位置し得る。そして、前記可変ベース部材１２３は、可変下部ジグ１２２と所定距離に離隔して構成され得る。
【０１３０】
また、前記可変ベース部材１２３は、可変上部ジグ１２１及び可変下部ジグ１２２と相互結合し得る。例えば、図１５に示したように、可変上部ジグ１２１、可変下部ジグ１２２及び可変ベース部材１２３は、ボルトＬのような複数の締結部材が貫通した形態で相互結合し得る。
【０１３１】
このような構成において、前記可変下部ジグ１２２は、ボルトＬが貫通した状態で上下方向に移動可能に構成され得る。例えば、前記可変下部ジグ１２２には６個の貫通孔が形成され、各貫通孔には可変上部ジグ１２１と可変ベース部材１２３を貫通したボルトＬが貫通し得る。この際、上部に位置した二次電池が膨張すれば、可変上部ジグ１２１は、上部方向に移動するようになり、可変下部ジグ１２２は、下部方向に移動できる。但し、貫通孔は、可変下部ジグの中央部分ではなく隅部分に形成され得る。本発明のこのような構成によれば、可変下部ジグの上部で二次電池の載置空間を広く確保し、貫通孔を貫くボルトによって二次電池の載置空間が制限されることを減少させることができる。
【０１３２】
前記可変上部ジグ１２１及び／または前記可変下部ジグ１２２は、剛体のように外部の力によって反りやすくないように構成されることがよい。特に、前記可変上部ジグ１２１及び／または前記可変下部ジグ１２２は、二次電池の膨張や弾性部材１２５の加圧によって反らないように構成され得る。この場合、二次電池の膨張や弾性部材１２５の加圧による力が可変上部ジグ１２１や可変下部ジグ１２２に均一に伝達され、より正確な変形量及び反力の測定が可能となる。
【０１３３】
前記可変測定部材１２４は、可変ベース部材１２３と可変下部ジグ１２２との間の空間に介され得る。そして、前記可変測定部材１２４は、二次電池Ｃのスウェリングによる反力を測定できる。即ち、二次電池の内部でガスが発生して二次電池が膨張する場合、可変測定部材１２４は、膨張による加圧力の大きさを測定することができる。
【０１３４】
例えば、二次電池の充放電によって二次電池が膨張すれば、可変下部ジグ１２２は、下部方向へ移動しようとし、その下部に位置した可変測定部材１２４を加圧し得る。そうすれば、可変測定部材１２４は、加圧された程度に応じて反力を測定して数値化できる。このような可変測定部材１２４は、固定測定部材１１４と同様に、ロードセルとして具現され得る。また、可変測定部材１２４は、その厚さが変わらないように構成され得る。したがって、二次電池が膨張しても可変下部ジグ１２２は、実質的に下部方向へ移動しない。
【０１３５】
また、前記可変測定部材１２４は、二次電池の充放電サイクルによる厚さ変化量を測定し得る。即ち、二次電池の内部でガスが発生して体積が膨張した場合、前記可変測定部材１２４は、二次電池の膨張による厚さ変形の程度を測定できる。例えば、二次電池が膨張して可変上部ジグ１２１が上部に移動し、可変下部ジグ１２２が下部に移動した場合、前記可変測定部材１２４は、可変上部ジグ１２１と可変下部ジグ１２２との距離を測定し、二次電池の厚さ変化量を測定できる。
【０１３６】
前記弾性部材１２５は、可変上部ジグ１２１に結合し得る。そして、前記弾性部材１２５は、弾性を有する構造ないし物質から構成され得る。例えば、前記弾性部材１２５は、金属材質のばね形態で構成され得る。他の例で、前記弾性部材１２５は、ゴム材質から構成され得る。
【０１３７】
前記弾性部材１２５は、可変上部ジグ１２１の移動に対してその反対方向に復元力が形成されるように構成され得る。例えば、図１５の構成において、可変上部ジグ１２１がＥ方向、即ち、上部方向へ移動すれば、弾性部材１２５は弾性エネルギーが増加し、その反対方向、即ち、下部方向へ戻ろうとする復元力が形成され得る。
【０１３８】
本発明のこのような構成によれば、可変ジグ１２０によって二次電池のスウェリングによる反力と厚さ変化量とを測定するに際し、二次電池の周辺構造物の剛性や弾性を類似に具現できる。例えば、二次電池は、ケースやカートリッジによって囲まれ得、このようなケースやカートリッジは、所定水準の弾性を有し得る。本発明の前記構成によれば、弾性部材１２５によって、ケースやカートリッジの具現が可能であるため、実際のバッテリーモジュールにおいて二次電池の膨張特性を、周辺構造物の剛性などを考慮してより正確かつ容易に把握することができる。
【０１３９】
望ましくは、前記弾性部材１２５は、可変上部ジグ１２１の上部に位置し得る。
【０１４０】
例えば、図６に示したように、前記弾性部材１２５は、可変上部ジグ１２１の上部に位置し得る。この場合、弾性部材１２５の下端部は、可変上部ジグ１２１に接触するように構成され得る。したがって、二次電池の膨張によって可変上部ジグ１２１が上部方向に移動すれば、弾性部材１２５の下端部は、上部方向に移動できる。
【０１４１】
この際、可変上部ジグ１２１の上端部が移動可能に構成されれば、可変上部ジグ１２１の上部方向移動時、弾性部材１２５の上端部も上部方向に移動し、弾性部材１２５が適切に圧縮されにくい。したがって、弾性部材１２５の上端部は、一定な位置に固定されることが望ましい。
【０１４２】
特に、前記弾性部材１２５の上端部は、可変ベース部材１２３に結合し固定され得る。このように、弾性部材１２５の上端部が可変ベース部材１２３に結合し固定されれば、弾性部材１２５と可変ベース部材１２３との距離は一定に維持され得る。したがって、二次電池が膨張して可変上部ジグ１２１が上部方向に移動して弾性部材１２５の下端部が上部方向に移動するとしても、弾性部材１２５の上端部は一定な位置に固定できる。そのため、弾性部材１２５は、上端部と下端部との距離が近くなって圧縮されることで弾性エネルギーが増加するようになり、反対方向に復元しようとする力が形成される。
【０１４３】
本発明のこのような構成によれば、弾性部材１２５の上端部を可変ジグ１２０の以外に他の構造物に固定しなくてもよい。したがって、可変ジグ１２０の独立的構成が可能となり、これにより可変ジグ１２０の移動が自由であり、可変ジグ１２０の体積も減少する。
【０１４４】
より望ましくは、前記可変ジグ１２０は、一つ以上のボルトを含み得る。例えば、図１５に示したように、前記可変ジグ１２０は、上下方向に長く延びた形態でボルトＮを複数含み得る。そして、このようなボルトは、下部から上部方向に可変ベース部材１２３、可変下部ジグ１２２、可変上部ジグ１２１及び弾性部材１２５を順次貫通するように構成され得る。
【０１４５】
本発明のこのような構成によれば、一つの構成要素（ボルト）として可変ジグ１２０に含まれる幾つかの構成要素（可変ベース部材１２３、可変下部ジグ１２２、可変上部ジグ１２１及び弾性部材１２５）が相互結合するようにすることができる。さらに、ボルトは、このような各構成要素を貫通するように構成されるため、これらを結合するための構成要素の露出が最小化し、全体的な体積が減少する。
【０１４６】
さらに、前記弾性部材１２５は、下板、ばね及び上板を備え得る。
【０１４７】
例えば、図１５の構成において、可変ジグ１２０には６つの弾性部材１２５が含まれるが、各々の弾性部材１２５は全て、下板Ｆ１、ばねＳ及び上板Ｆ２を備えるように構成され得る。
【０１４８】
ここで、下板Ｆ１は、扁平なプレート形態で構成され、下面が可変上部ジグ１２１の上面に接触するように構成され得る。そして、このような下板は、ボルトが貫通するように構成され得る。
【０１４９】
また、ばねＳは、下板の上部に装着され、例えば、金属材質から形成され得る。そして、ばねは、螺旋状に形成され、中孔にボルトが貫通するように構成され得る。
【０１５０】
そして、上板Ｆ２は、扁平なプレート形態で構成され、ばねの上部に位置するように構成され得る。また、上板は、ボルトと結合し固定されるように構成され得る。例えば、上板は、可変ベース部材１２３、可変下部ジグ１２２、可変上部ジグ１２１、下板及びばねを貫通したボルトが貫通されて上端が上部に露出し、ボルトの露出した部分にはナットＮが結合することで、上板はボルトに結合し固定され得る。
【０１５１】
本発明のこのような構成によれば、ばねの上部が上板によって安定的に位置固定できる。また、この場合、二次電池の膨張によって可変上部ジグ１２１が上部方向に移動するとき、ばねに印加される加圧力が、下板によってばねの下部に均一に伝達できる。したがって、二次電池の膨張時、加圧力によってばねの不規則な離脱や変形を防止することができる。
【０１５２】
図１６は、本発明の一実施例によるセル評価モジュール１００の可変ジグ１２０によって測定された充放電による反力と厚さ変化量を示すグラフの一例である。図１６において、ｘ軸は充放電サイクルであって、単位は「回」であり得る。そして、ｙ軸は反力または厚さ変化量であって、単位は「ｋｇｆ」または「ｍｍ」であり得る。
【０１５３】
図１６を参照すれば、可変ジグ１２０の可変測定部材１２４によって測定される反力も、二次電池の充放電が行われることによって続いて増加し得る。そして、このような可変ジグ１２０の可変測定部材１２４も、周期的または非周期的に膨張による反力を数回測定することで、図１６でＡ１で示したように、反力の変化推移を一つの線、例えば、曲線形態として得ることができる。
【０１５４】
また、可変ジグ１２０において、二次電池は、充放電の反復によって内部でガスが発生して膨張し得る。したがって、二次電池の厚さは、充放電サイクルの増加につれ、徐々に増加し得る。そのため、可変ジグ１２０によって測定された電池の変形量、即ち、厚さ変化量は、図１６においてＡ２で示したように時間の増加によって徐々に増加する曲線形態を示し得る。
【０１５５】
前記導出ユニット１３０は、固定ジグ１１０によって測定された反力と、可変ジグ１２０によって測定された反力及び厚さ変化量とを用いて、二次電池の厚さ変化量と反力との関係を導出することができる。
【０１５６】
例えば、前記導出ユニット１３０は、固定ジグ１１０によって測定された反力のうち所定の時点における反力と、可変ジグ１２０によって測定された反力及び厚さ変化量のうち所定の時点における反力及び厚さ変化量とを用いて、二次電池の厚さ変化量と反力との関係を導出し得る。
【０１５７】
望ましくは、前記導出ユニット１３０は、同一の充放電サイクル時点を基準にして、二次電池の厚さ変化量と反力との関係を導出し得る。即ち、前記導出ユニット１３０は、同一の充放電サイクル時点で、固定ジグ１１０によって測定された反力と、可変ジグ１２０によって測定された反力及び厚さ変化量とを用いて、二次電池の厚さ変化量と反力との関係を導出することができる。
【０１５８】
例えば、図１４のグラフにおいて、前記導出ユニット１３０は、固定ジグ１１０によって得られた二次電池の反力グラフ上で、Ｔ１時点におけるｙ座標値ａ０を求めることができる。そして、このようなｙ座標値ａ０が、Ｔ１における二次電池の反力値であると言える。
【０１５９】
また、図１６のグラフにおいて、前記導出ユニット１３０は、可変ジグ１２０によって得られた反力グラフＡ１上で、Ｔ１時点におけるｙ座標値ａ１１を得ることができる。そして、前記導出ユニット１３０は、可変ジグ１２０によって得られた二次電池の変形量グラフＢ１上で、Ｔ１時点におけるｙ座標値ｂ１１を得ることができる。
【０１６０】
前記導出ユニット１３０は、このように固定ジグ１１０及び可変ジグ１２０によって所定の時点で得られた反力値と変形量（厚さ変化量）値を用いて二次電池の厚さ変化量と反力との関係を導出することができる。
【０１６１】
ここで、前記導出ユニット１３０は、固定ジグ１１０によって測定された反力が最大になる時点を基準にして二次電池の厚さ変化量と反力との関係を導出することができる。
【０１６２】
例えば、図１４のグラフにおいて、電池の反力が最大になる時点はＴ１であると言える。したがって、このように固定ジグ１１０によって電池の反力が最大になるサイクル時点Ｔ１が決定されれば、このような時点Ｔ１を基準にして、可変ジグ１２０によって測定された反力と厚さ変化量値を抽出することができる。
【０１６３】
特に、二次電池は、電池の製造時から寿命が大略予測されるか、または決められ得る。したがって、このように予測または決定された寿命を基準にして反力と厚さ変化量の予測時点が決められ得る。
【０１６４】
例えば、特定の二次電池の使用寿命が５０００サイクルとして予測された場合、当該二次電池に対して、前記図１４及び図１６のグラフにおいて、Ｔ１  時点は５０００サイクルに設定され得る。したがって、この場合、５０００サイクルになる時点で固定ジグ１１０による二次電池の反力及び可変ジグ１２０による二次電池の反力と厚さ変化量が抽出され得る。
【０１６５】
前記導出ユニット１３０は、二次電池の厚さ変化量による反力のグラフを導出し得る。
【０１６６】
特に、前記導出ユニット１３０は、二次電池の変形量、即ち、厚さ変化量を  ｘ軸にし、二次電池の反力をｙ軸にする座標平面上でグラフを導出できる。
【０１６７】
この場合、前記導出ユニット１３０は、固定ジグ１１０によって得られた所定の時点における反力値と、そして、可変ジグ１２０によって得られた所定の時点における反力値及び変形量値とを用いて、二次電池の変形量−反力グラフを導出できる。
【０１６８】
図１７は、本発明の一実施例によるセル評価モジュール１００の導出ユニット１３０によって二次電池の変形量と反力との関係が導出される構成を概略的に示す図である。
【０１６９】
図１７を参照すれば、前記導出ユニット１３０は、ｘ軸が二次電池の厚さ変化量であり、ｙ軸が二次電池の反力である座標平面を設定し得る。ここで、ｘ軸の単位は長さの単位、例えば、「ｍｍ」であり、ｙ軸の単位は力または重さの単位、例えば、「ｋｇｆ」であり得る。
【０１７０】
そして、このような座標平面上で、前記導出ユニット１３０は、固定ジグ１１０によって得られたＴ１時点における反力値を用いて一点で示され得る。例えば、図１４のグラフにおいて、Ｔ１時点における反力値であるａ０がｙ座標になり得る。そして、固定ジグ１１０においては、電池の厚さ変化量がないと言えるので、このときのｘ座標は０になり得る。そのため、前記導出ユニット１３０は、固定ジグ１１０によって（０，ａ０）という座標点Ｐ０を得ることができる。即ち、前記導出ユニット１３０は、固定ジグ１１０によって得られた反力を、ｙ切片として変形量−反力座標平面上に入力されるようにすることができる。
【０１７１】
また、前記導出ユニット１３０は、可変ジグ１２０によって得られたＴ１時点における変形量値及び反力値を用いて、前記座標平面で少なくとも一点を示し得る。例えば、図１６のグラフにおいて、Ｔ１時点における厚さ変化量（変形量）値であるｂ１１をｘ座標にし、Ｔ１時点における反力値であるａ１１を  ｙ座標にすることで、（ｂ１１，ａ１１）座標を有する一つの点Ｐ１を得ることができる。
【０１７２】
このように、固定ジグ１１０と可変ジグ１２０によって得られた二つの点Ｐ０、Ｐ１を用いて、前記導出ユニット１３０は、一つの線を得ることができる。即ち、前記導出ユニット１３０は、固定ジグ１１０と可変ジグ１２０によって得られた点を相互継ぐことで一つのグラフを得ることができる。
【０１７３】
特に、可変ジグ１２０は、弾性部材１２５を含み、このような弾性部材１２５は入替え可能に構成され得る。
【０１７４】
例えば、前記図１５の構成において、可変上部ジグ１２１は弾性部材１２５と結合し、可変上部ジグ１２１は、弾性部材１２５を入替え可能に構成され得る。
【０１７５】
この場合、可変ジグ１２０は、他の種類の弾性部材１２５に入れ替えられるように構成され得る。特に、前記可変ジグ１２０は、ばね定数が異なる弾性部材１２５に入れ替えられるように構成され得る。例えば、前記可変ジグ１２０に含まれた可変上部ジグ１２１と弾性部材１２５とは、相互フック結合構造で結合することで分離及び締結可能に構成され得る。または、前記可変上部ジグ１２１と弾性部材１２５は、相互嵌合構造で結合することで分離及び締結可能に構成され得る。例えば、前記可変上部ジグ１２１の上部には弾性部材１２５の下部外形に対応する大きさ及び形態で挿入溝が形成され、このような挿入溝に弾性部材１２５の下部が挿入されるように構成され得る。
【０１７６】
さらに、前記弾性部材１２５は、金属材質の螺旋状で構成されたばね形態として具現され得る。この場合、ばね定数の相異なる種類のばね弾性体が可変上部ジグ１２１に入れ替えられながら結合し得る。
【０１７７】
特に、前記弾性部材１２５は、可変上部ジグ１２１の上部に位置し、可変上部ジグ１２１と結合し得る。この場合、弾性部材１２５の入替えがより容易にとなり得る。
【０１７８】
このように弾性部材１２５が入替え可能に形成された構成において、可変ジグ１２０にばね定数が相異なる弾性部材１２５が結合すれば、前記可変ジグ１２０は、各弾性部材１２５が結合した各々の場合に対し、二次電池の充放電サイクルによる反力と厚さ変化量を測定することができる。
【０１７９】
図１８は、本発明の一実施例によるセル評価モジュール１００の可変ジグにおいて、ばね定数が相異なる弾性部材１２５が結合した幾つかの場合のサイクルによる反力変化を示すグラフであり、図１９は、本発明の一実施例によるセル評価モジュール１００の可変ジグにおいて定数が相異なる弾性部材１２５が結合した幾つかの場合のサイクルによる厚さ変化量を示すグラフである。図１８においてｘ軸は、充放電サイクルであって、単位は「回」であり得る。そして、ｙ軸は反力であって、単位は「ｋｇｆ」であり得る。また、図１９において、ｘ軸は充放電サイクルであって、単位は「回」であり得る。そして、ｙ軸は厚さ変化量であって、単位は「ｍｍ」であり得る。
【０１８０】
図１８及び図１９を参照すれば、先ず、図１６に示したものと同様の形態で反力グラフＡ１及び変形量グラフＢ１が示されている。そして、Ｔ１時点におけるＡ１の反力値とＢ１の変形量値は、各々ａ１１とｂ１１であると言える。したがって、ｘ軸が変形量値であり、ｙ軸が反力値である変形量−反力座標平面において、（ｂ１１，ａ１１）座標点が得られ（Ｐ１）、これは図１７で説明したとおりである。
【０１８１】
ところが、このようなＡ１及びＢ１のグラフが導出された場合よりも低いばね定数を有する弾性部材１２５が可変ジグ１２０に含まれれば、反力が低くなるため、図１８に示したように、反力グラフは、Ａ１の場合よりも低い反力値を有するＡ２グラフのような形態として得られ得る。そして、ばね定数が低くなるほど電池の厚さ変化量は大きくなるため、図１９に示したように、変形量グラフは、Ｂ１の場合よりも高い厚さ変化量値を有するＢ２グラフのような形態で得られ得る。この場合、Ｔ１時点における厚さ変化量値及び反力値がｂ１２及びａ１２として導出され得る。したがって、これより厚さ変化量−反力座標平面の一点（ｂ１２，ａ１２）の座標点を得ることができる（Ｐ２）。
【０１８２】
これと同様に、Ａ２及びＢ２のグラフが導出された場合よりも低いばね定数を有する弾性部材１２５が可変ジグ１２０に含まれれば、図１８及び図１９においてＡ３及びＢ３で示したグラフのように、反力値はさらに小さくなり、厚さ変化量値はさらに大きくなるグラフが得られ得る。この場合、Ｔ１時点における厚さ変化量値及び反力値がｂ１３及びａ１３として導出され得る。したがって、これより厚さ変化量−反力座標平面の一点（ｂ１３，ａ１３）の座標点を得ることができる（Ｐ３）。
【０１８３】
そして、Ａ３及びＢ３の場合よりも低いばね定数を有する弾性部材１２５が可変ジグ１２０に含まれれば、図１８及び図１９においてＡ４及びＢ４で示したように、反力値はさらに小さくなり、厚さ変化量値はさらに大きくなるグラフが得られ得る。この場合、Ｔ１時点における厚さ変化量値及び反力値がｂ１４及びａ１４として導出され得る。したがって、これより厚さ変化量−反力座標平面の一点（ｂ１４，ａ１４）の座標点を得ることができる（Ｐ４）。
【０１８４】
そして、このように、ばね定数を異にすることで複数の座標点が得られれば、前記導出ユニット１３０は、このような座標点を用いて厚さ変化量−反力グラフを得ることができる。即ち、可変ジグ１２０によって、ばね定数が異なる複数の弾性部材１２５が結合した各場合に対して充放電サイクルによる反力と厚さ変化量が測定されれば、前記導出ユニット１３０は、これを用いて二次電池の厚さ変化量と反力との関係を導出することができる。
【０１８５】
図２０は、本発明の一実施例によってセル評価モジュール１００の可変ジグにおいて、ばね定数を異にした幾つかの場合を用いて得られた変形量と反力との関係を示すグラフである。ここで、ｘ軸の単位は長さの単位、例えば、「ｍｍ」であり、ｙ軸の単位は力または重さの単位、例えば、「ｋｇｆ」であり得る。
【０１８６】
図２０を参照すれば、前記導出ユニット１３０は、変形量−反力座標平面において、前記図１４の実施例で固定ジグ１１０によって得られた座標点（０，ａ０）を用いてｙ座標軸上に一点Ｐ０を示し得る。また、前記導出ユニット１３０は、前記図１８及び図１９の実施例において可変ジグ１２０によってばね定数を各々異にして得られた４つの座標点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を座標平面上に示し得る。
【０１８７】
そして、前記導出ユニット１３０は、このように示された５つの点Ｐ０〜Ｐ５を用いて一つの線Ｖを得ることができる。特に、前記導出ユニット１３０は、このような５つの点を用いて一つの曲線Ｖを導出することができる。そして、このように導出された曲線Ｖが、二次電池の変形量と反力との関係グラフであると言える。例えば、図１１のグラフが、前述の図５のグラフとなり得る。さらに、このような導出ユニット１３０は、ばね定数を異にした場合の座標点が多いほどより正確な曲線を得ることができる。
【０１８８】
また、本発明によるバッテリーモジュールの変形予測装置において、セル評価モジュール１００は、モジュールケースに印加される荷重とモジュールケースの幅変化量との関係を導出するために多様な形態として構成され得る。
【０１８９】
本発明の一実施例によるセル評価モジュール１００は、荷重印加ユニット及び変化量測定ユニットを備え得る。
【０１９０】
ここで、荷重印加ユニットは、モジュールケースに荷重を印加し得る。さらに、前記荷重印加ユニットは、モジュールケースの内側から外側方向に荷重を印加し得る。例えば、前記荷重印加ユニットは、図７において矢印Ｉ１で示したように、モジュールケースに荷重を印加し得る。
【０１９１】
また、前記荷重印加ユニットは、荷重の大きさを変化させながらモジュールケースに荷重を印加できる。そして、前記荷重印加ユニットは、モジュールケースに全般的に同一な荷重を印加せず、部分ごとに偏差を置いて荷重を印加できる。例えば、前述のように、前記荷重印加ユニットは、モジュールケースの中央部分が外郭部分、例えば、上部や下部よりも大きい荷重が印加されるようにすることができる。この場合、二次電池の膨張が中央部分でよく起こる形態をよく反映することができる。
【０１９２】
前記変化量測定ユニットは、荷重印加ユニットによって荷重が印加されることから、モジュールケースの変化程度を測定できる。特に、前記荷重印加ユニットは、モジュールケースの全体幅が変化する量を測定できる。例えば、前記変化量測定ユニットは、図７においてＷ２とＷ１との差を測定し得る。
【０１９３】
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【０１９４】
なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。
【符号の説明】
【０１９５】
１００    セル評価モジュール
１１０    固定ジグ
１１１    固定上部ジグ
１１２    固定下部ジグ
１１３    固定ベース部材
１１４    固定測定部材
１２０    可変ジグ
１２１    可変上部ジグ
１２２    可変下部ジグ
１２３    可変ベース部材
１２４    可変測定部材
１２５    弾性部材
１３０    導出ユニット
２００    ケース評価モジュール
３００    予測モジュール
４００    検証モジュール
【図１】
2019522881.tif 000003
【図２】
2019522881.tif 000004
【図３】
2019522881.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2019522881.tif 000018
【図１７】
2019522881.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2019522881.tif 000022
【国際調査報告】
2019522881.tif 000023
2019522881.tif 000024
2019522881.tif 000025
2019522881.tif 000026