JP2021517340A - バッテリーパック製造装置、製造方法及びバッテリーパック - Google Patents

Abstract

本発明は、バッテリーパック製造装置及び製造方法に関し、より詳しくは、生産自動化が可能であり、製造不良率を最小化したバッテリーパック製造装置を開示する。このような目的を達成するための本発明によるバッテリーパック製造装置は、パックハウジング及びバッテリーモジュールを備えたバッテリーパックを製造する装置であって、前記パックハウジングを装着するように構成されたフレーム、及び前記バッテリーモジュールが前記パックハウジングの内部空間に挿入されるように前記フレームを移動させる移動部を備えた昇降機構と、前記バッテリーモジュールを支持するように構成されたモジュール支持台と、を含む。

Description

本発明は、バッテリーパック製造装置、製造方法及びバッテリーパックに関し、より詳しくは、生産自動化が可能であり、製造不良率を最小化したバッテリーパック製造装置に関する。

本出願は、２０１９年２月２６日出願の韓国特許出願第１０−２０１９−００２２６９９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、すべて本出願に組み込まれる。

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、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。

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それぞれ正極活物質と負極活物質として用いる。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それぞれ塗布された正極板と負極板が、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して収納する外装材、即ち、電池パウチ外装材を備える。

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。特に、このような中・大型装置には、積層が容易であり、重量が軽いなどの長所から、パウチ型二次電池がよく用いられる。

一方、最近、エネルギー貯蔵源としての活用を含めて大容量構造に対する必要性が高くなるにつれ、電気的に直列及び／または並列接続した複数の二次電池、このような二次電池を内部に収容したモジュールケース、及びバッテリー管理システム（ＢＭＳ）を備えたバッテリーパックに対する需要が増加しつつある。

また、このようなバッテリーパックは、モジュールケース及び前記モジュールケースに収容される複数の二次電池を備えたバッテリーモジュール、及び外部衝撃からの保護または収納保管のために金属材質の外部ハウジングをさらに備えることが通常であった。そして、このような外部ハウジングに収納されたモジュールケースは、内部で動かないように前記外部ハウジングの内部に結合固定される必要があった。これは、外部衝撃の発生時、バッテリーパックの内部構成（モジュールケース、バスバー、二次電池など）同士の衝突が二次的に発生するか、電気的短絡が発生することを防止するためである。

さらに、従来技術のバッテリーパックの製造工程では、外部ハウジングの内部空間にバッテリーモジュールを挿入固定するための工程を行った。しかし、このような工程は、外部ハウジングの内部にバッテリーモジュールと外部ハウジングとの間隔が狭小であり、前記バッテリーモジュールは、作業者が持って移動するには重すぎるため、手作業で行うことがかなり困難であった。

さらに、作業者は、外部ハウジングの内部空間にバッテリーモジュールを挿入する工程でバッテリーモジュールを底に落とすか、またはバッテリーモジュールと外部ハウジングとの衝突や、短絡などが発生しやすかった。なお、バッテリーモジュールの挿入工程に長い時間が所要され、製造コストを増加させる要因となった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、生産自動化が可能であり、製造不良率を最小化したバッテリーパック製造装置を提供すことを目的とする。

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。

上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーパック製造装置は、パックハウジング及びバッテリーモジュールを備えたバッテリーパックを製造する装置であって、
前記パックハウジングを装着するように構成されたフレーム、及び前記バッテリーモジュールが前記パックハウジングの内部空間に挿入されるように前記フレームを移動させる移動部を備えた昇降機構と、
前記バッテリーモジュールを支持するように構成されたモジュール支持台と、を含む。
また、前記フレームは、前記モジュール支持台が貫通するように一部が開口された貫通部を備え得る。

そして、前記フレームには、前記パックハウジングが正位置に挿入されたか否かを検知する誤挿入検知部が備えられ得る。

さらに、前記製造装置は、前記バッテリーモジュールが脱着可能に構成された脱着機構をさらに含み得る。

また、前記バッテリーパック脱着機構は、
前記バッテリーモジュールに結合及び分離可能に構成された固定部材が備えられた把持部と、
前記把持部の位置を制御することで前記固定部材の前記バッテリーモジュールへの結合または分離を動作させる動作部と、を備え得る。

さらに、前記把持部は、
前記固定部材が取り付けられ、相互に対向するように配置された少なくとも二つ以上のクランプと、
前記クランプが装着され、前記二つ以上のクランプが互いに近づくか、または互いに遠ざかるように構成された二つ以上の装着台と、
前記装着台が上部に搭載され、前記装着台の移動をガイドする移動バーが備えられたベースプレートと、を備え得る。

前記動作部は、
前記装着台が前記バッテリーモジュールが位置した方向へ移動するか、または前記装着台が前記バッテリーモジュールから遠ざかるように移動することを動作させるように構成されたレバーと、
一端部が前記装着台と連結され、他端部が前記レバーと連結され、前記レバーの動作によって前記装着台に移動力を伝達するように構成された連結バーと、を備え得る。

さらに、前記バッテリーパック製造装置は、前記脱着機構が前記バッテリーモジュールを固定した状態で移動可能に構成された移送機構をさらに含み得る。

また、前記移送機構は、
前記脱着機構を上部に搭載し、前記パックハウジングの貫通移動を可能にするように開口が形成された移送トレイと、
前記バッテリーモジュールが前記モジュール支持台の上に位置するように前記移送トレイを供給するか、または前記移送トレイを外部へ排出するように構成されたコンベヤーと、を備え得る。

さらに、上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーパック製造方法は、
パックハウジング及びバッテリーモジュールを備えたバッテリーパックの製造方法であって、
前記パックハウジングを昇降機構に搭載する準備段階と、
前記バッテリーモジュールがモジュール支持台の上に位置するように移送トレイを移送して供給する供給段階と、
前記バッテリーモジュールを前記モジュール支持台の上に搭載する搭載段階と、
前記移送トレイに搭載された前記バッテリーモジュールを脱着機構から分離する分離段階と、
前記バッテリーモジュールが前記パックハウジングの内部空間に挿入されるように昇降機構が前記パックハウジングを移動させる昇降段階と、
前記バッテリーモジュールと前記パックハウジングとを相互に締結する締結段階と、
前記パックハウジングが締結された前記バッテリーモジュールを脱着機構に装着する装着段階と、
前記パックハウジングが締結されたバッテリーモジュールが装着された脱着機構が搭載された前記移送トレイを後続工程へ移送する排出段階と、を含む。

また、上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーパックは、バッテリーパック製造装置によって製造される。

本発明の一面によれば、バッテリーパック製造装置は、パックハウジングを装着するように構成されたフレーム及びフレームを移動させる移動部を備えた昇降機構と、バッテリーモジュールを支持するように構成されたモジュール支持台と、を含むことで、パックハウジングを単に上下方向へ移動させることだけでバッテリーモジュールを容易に内部に挿入することができるので、自動化工程が可能となる効果を奏する。これによって、製造効率が飛躍的に向上する。さらに、従来技術では作業者が直接パックハウジングにバッテリーモジュールを挿入していた場合に比べ、挿入工程で発生し得るバッテリーモジュールの落下や、パックハウジングとバッテリーモジュールとの衝突による不良の発生を最小化することができる。

また、本発明の一実施例の一面によれば、フレームにモジュール支持台が貫通できるように一部が開口された貫通部を備えることで、モジュール支持台にバッテリーモジュールが搭載された状態で、パックハウジングを搭載した昇降機構が単に移動するだけで、バッテリーモジュールがパックハウジングの内部に容易に挿入できる。さらに、本発明の製造工程が単純であり、自動化することによって組立不良率を減らすことができる。

そして、本発明の他面によれば、フレームには、パックハウジングの中間ケースが正位置に挿入されたか否かを検知する誤挿入検知部が備えられることで、パックハウジングにバッテリーモジュールが挿入される過程で不良が発生することを未然に防止することができる。さらに、パックハウジングを昇降機構に搭載するだけで直ぐ誤挿入の有無を判別することができ、迅速にパックハウジングの位置を修正することができ、工程効率を増大させる効果を奏する。

さらに、本発明の他面によれば、製造装置は、バッテリーモジュールが脱着可能に構成された脱着機構をさらに含むことで、バッテリーモジュールがモジュール支持台の上に上下方向へ離隔した状態で位置できる。これによって、バッテリーモジュールをモジュール支持台に搭載する前、バッテリーモジュールがモジュール支持台の上に正位置させることが容易となる利点がある。また、バッテリーモジュールがパックハウジング内に挿入された後、モジュール支持台がバッテリーモジュールから分離されて元の位置に帰るように、バッテリーモジュールが脱着機構に結合固定できる。これによって、本発明は、バッテリーモジュールが落下するなどの事故が発生することを防止し、バッテリーモジュールが損傷することなく安定的に製造工程を行うことができる。

また、本発明の他面によれば、脱着機構の把持部は、バッテリーモジュールに結合及び分離を可能にするように、二つ以上のクランプと、二つ以上の装着台と、ベースプレートと、を備えることで、把持部がバッテリーモジュールを堅固に固定できるという利点がある。そして、脱着機構は、把持部を移動バーによって摺動させることができ、容易かつ安定的にバッテリーモジュールを分離することができる。これによって、バッテリーパック製造装置は動作が簡単で、かつ安定的に組立て工程を行うことができ、バッテリーパックの不良率を最小化することができる。

さらに、本発明の他面によれば、移送機構は、脱着機構を搭載した移送トレイを供給するか、または移送トレイが排出されるように構成されたコンベヤーを備えることで、バッテリーモジュールまたはパックハウジングとバッテリーモジュールを安定的に移送できる。さらに、移送トレイには、パックハウジングが貫通して移動可能な大きさで開口された開放部が形成されており、単に移送トレイがバッテリーモジュールをモジュール支持台の上に位置するように移送するだけでパックハウジングとの結合工程が開始できる。これによって、製造工程を単純化することができ、製造効率を大幅向上させることができる。

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。

本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成が分解された様子を概略的に示す分解斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置を用いてバッテリーパックを製造する過程を示す斜視図である。 図２のバッテリーパック製造装置の一部を拡大して示した拡大斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置を用いてバッテリーパックを製造する他の過程を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置を用いてバッテリーパックを製造するさらに他の過程を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置を用いてバッテリーパックを製造するさらに他の過程を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置の一部を概略的に示す正面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置を用いてバッテリーパックを製造するさらに他の過程を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置を用いてバッテリーパックを製造するさらに他の過程を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置を用いてバッテリーパックを製造するさらに他の過程を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置を用いてバッテリーパックを製造するさらに他の過程を示す斜視図である。

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、本明細書及び特許請求の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。

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。

図１は、本発明の一実施例によるバッテリーパック２００の一部構成が分解された様子を概略的に示す分解斜視図である。そして、図２は、本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置１００を用いてバッテリーパック２００を製造する過程を示す斜視図である。

図１及び図２を参照すれば、本発明は、パックハウジング２５０及びバッテリーモジュール２３０を備えたバッテリーパック２００を製造する装置に関する。

ここで、バッテリーパック２００は、パックハウジング２５０及びバッテリーモジュール２３０を備え得る。そして、前記バッテリーモジュール２３０は、複数の二次電池と、バスバー２２０と、前記複数の二次電池を内部に収容し、前記バスバー２２０を取り付けるように構成されたモジュールケース２１０と、を備え得る。また、前記モジュールケース２１０には、前記パックハウジング２５０とボルト１５０で結合するように構成された締結口２１０ｄが少なくとも二つ以上備えられ得る。例えば、図１に示したように、前記バッテリーパック２００には、パックハウジング２５０及び前記パックハウジング２５０の内部に収容されるバッテリーモジュール２３０が備えられ得る。この際、前記バッテリーモジュール２３０に備えられたモジュールケース２１０には、前記パックハウジング２５０とボルト１５０締結するように構成された四つの締結口２１０ｄが備えられ得る。

さらに、前記パックハウジング２５０は、上端キャップ２５２、中間ケース２５４及び下端支持部２５３を含み得る。具体的に、前記上端キャップ２５２の下部には、前記中間ケース２５４が結合し、前記中間ケース２５４の下部には前記下端支持部２５３が結合し得る。より具体的に、前記上端キャップ２５２は、前記パックハウジング２５０の内部に収容されたモジュールケース２１０の上部をカバーするように上壁及び側壁が備えられ得る。そして、前記中間ケース２５４は、上下方向に開放された四角の管状を有し得る。さらに、前記下端支持部２５３は、上部が開放されたボックス形態であって、側壁２５３ａ及び下壁２５３ｂを備え得る。より具体的に、前記モジュールケース２１０に備えられた締結口２１０ｄは、前記中間ケース２５４の内面に備えられた締結溝２５４ｈとボルト１５０で結合するように構成され得る。

例えば、図１に示したように、前記中間ケース２５４の内面には、前記モジュールケース２１０の締結口２１０ｄと対応する位置に位置した４個の締結溝２５４ｈが備えられ得る。そして、前記バッテリーパック２００は、前記モジュールケース２１０の締結口 ２１０ｄと前記中間ケース２５４とのボルト１５０による締結のための４個の締結ボルト１５０を備え得る。

一方、本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置１００は、前記バッテリーモジュール２３０を前記中間ケース２５４の内部に挿入する工程を行うように構成され得る。また、前記バッテリーパック製造装置１００は、前記バッテリーモジュール２３０を前記パックハウジング２５０とボルト１５０で結合する工程を行うように構成され得る。

図３は、図２のバッテリーパック製造装置の一部を拡大した様子を示す拡大斜視図である。

図１及び図２と共に図３を参照すれば、前記バッテリーパック製造装置１００は、昇降機構１１０及びモジュール支持台１２０を備え得る。具体的に、前記昇降機構１１０は、フレーム１１２及び移動部１１４を備え得る。より具体的に、前記フレーム１１２は、前記パックハウジング２５０を上部に装着するように構成され得る。前記フレーム１１２は、中央が開放された四角フレーム１１２であり得る。即ち、前記四角フレーム１１２は、４個のバー（ｂａｒ）が水平方向において相互に直直に連結された構成であり得る。

また、前記フレーム１１２は、前記中間ケース２５４の下端部が上面に載置されるように構成され得る。また、前記フレーム１１２は、前記中間ケース２５４の下端部が固定されるように固定部１１２ｆを備え得る。例えば、図３に示したように、前記フレーム１１２の上面には、４個の固定部１１２ｆが備えられ得る。前記４個の固定部材１１２ｆは、前記中間ケース２５４の下端部の外周部の一部と対応する構造を有し得る。即ち、前記４個の固定部１１２ｆの各々は、前記中間ケース２５４の下端部の外周部に形成された４箇所の角部分と密着するように構成され得る。前記固定部１１２ｆは、水平方向において相互に垂直方向へ延びたＬ字形状を有し得る。

そして、前記移動部１１４は、前記フレーム１１２が少なくとも上下方向へ移動可能に構成され得る。前記移動部１１４は、前記バッテリーモジュール２３０が前記パックハウジング２５０の内部空間に挿入されるように前記フレーム１１２を移動させる昇降手段（図示せず）を備え得る。前記昇降手段は、作動機を備え得る。前記作動機は、前記フレーム１１２の動きを正確に移動させる手段であり得る。前記作動機は、サーボモーター、ステッピングモーター、油圧モーター、油圧シリンダーまたは空圧シリンダーであり得る。例えば、図２に示したように、前記昇降手段は、前記空圧シリンダーであり得る。この際、前記空圧シリンダーのシリンダー１１５ａの上端は、前記フレーム１１２の下端部と連結されるように構成され得る。

さらに、前記モジュール支持台１２０は、前記バッテリーモジュール２３０を支持するように広い板状の本体部を備え得る。また、前記モジュール支持台１２０は、作動機を備え得る。前記作動機は、前記モジュール支持台１２０を正確に移動させる手段であり得る。前記作動機は、サーボモーター、ステッピングモーター、油圧モーター、油圧シリンダーまたは空圧シリンダーであり得る。例えば、図２に示したように、前記昇降手段は、前記空圧シリンダーであり得る。この際、前記空圧シリンダーのシリンダー１１５ｂの上端が前記モジュール支持台１２０の下端部と連結されるように構成され得る。

したがって、本発明このような構成によれば、前記バッテリーパック製造装置１００は、前記パックハウジング２５０を装着するように構成されたフレーム１１２及び前記フレーム１１２を移動させる移動部１１４を備える昇降機構１１０と、前記バッテリーモジュール２３０を支持するように構成されたモジュール支持台１２０と、を含むことで、前記パックハウジング２５０を単に上下方向へ移動させるだけで、バッテリーモジュール２３０を容易に内部に挿入することができ、自動化工程が可能となる効果を奏する。これによって、製造効率の飛躍的な向上を可能にする。さらに、従来技術において作業者が直接パックハウジング２５０に前記バッテリーモジュール２３０を挿入した場合に比べて、挿入工程で発生し得るバッテリーモジュール２３０の落下や、前記パックハウジング２５０と前記バッテリーモジュール２３０との衝突による不良の発生を最小化することができる。

図４は、本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置を用いてバッテリーパックを製造する他の過程を示す斜視図である。そして、図５は、本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置を用いてバッテリーパックを製造するさらに他の過程を示す斜視図である。

図２と共に図４及び図５をさらに参照すれば、前記フレーム１１２は、前記モジュール支持台１２０が貫通可能になるようにその一部が開口された貫通部１１２Ｐを備え得る。即ち、前記モジュール支持台１２０は、前記フレーム１１２の貫通部１１２Ｐを貫通できる大きさを有し得る。これによって、前記フレーム１１２に搭載されたパックハウジング２５０を移動させて、前記モジュール支持台１２０に搭載された前記バッテリーモジュール２３０を前記パックハウジング２５０の内部に挿入できる。

前記モジュール支持台１２０は、前記貫通部１１２Ｐに貫通可能に構成され得る。例えば、図５に示したように、前記フレーム１１２は、前記モジュール支持台１２０が下部から上部へ前記貫通部１１２Ｐを通過できるように前記移動部１１４によって下方へ移動され得る。逆に、図２に示したように、前記フレーム１１２は、前記モジュール支持台１２０が上部から下部へ前記貫通部１１２Ｐを通過するように前記移動部１１４によって上方へ移動され得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記フレーム１１２に、前記モジュール支持台１２０が貫通可能になるようにその一部が開口された貫通部１１２Ｐが備えられることで、前記モジュール支持台１２０に前記バッテリーモジュール２３０が搭載された状態で、前記パックハウジング２５０が搭載された前記昇降機構１１０が単に移動するだけで、前記バッテリーモジュール２３０が前記パックハウジング２５０の内部に挿入される。さらに、本発明は、製造工程が単純であり、自動化することによって組立不良率を減少させることができる。

そして、前記フレーム１１２には、前記パックハウジング２５０の中間ケース２５４が正位置に挿入されたか否かを検知する誤挿入検知部１１２Ｓが備えられ得る。前記誤挿入検知部１１２Ｓは、前記フレーム１１２の下端部に位置固定され得る。前記誤挿入検知部１１２Ｓは、レーザーＬ１を発光するレーザーセンサーＳ１を備え得る。さらに、前記パックハウジング２５０の内部には、前記誤挿入検知部１１２Ｓがパックハウジング２５０の誤挿入有無を判別するように前記パックハウジング２５０の内面から内側方向へ突出した突起Ｐ１が形成され得る。例えば、図４に示したように、前記誤挿入検知部１１２Ｓは、レーザーセンサーＳ１を備え得る。前記誤挿入検知部１１２Ｓは、前記レーザーセンサーＳ１を用いて前記パックハウジング２５０の内面に形成された突起Ｐ１が正位置に位置したか否かを検知し、前記パックハウジング２５０が正位置に搭載されたか否かを判別することができる。

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記フレーム１１２には、前記パックハウジング２５０の中間ケース２５４が正位置に位置されたか否かを検知する誤挿入検知部１１２Ｓが備えられることで、前記パックハウジング２５０に前記バッテリーモジュール２３０が挿入される過程で不良が発生することを予め防止することができる。さらに、前記パックハウジング２５０を単に前記昇降機構１１０に搭載するだけで直ちに誤挿入の有無を判別することができ、迅速にパックハウジング２５０の位置を修正することができ、工程効率を増大させる。

図６は、本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置を用いてバッテリーパックを製造するさらに他の過程を示す斜視図である。

図６を参照すれば、前記製造装置１００は、前記バッテリーモジュール２３０を脱着可能に構成された脱着機構１３０をさらに含み得る。前記脱着機構１３０は、前記モジュール支持台１２０と上下方向へ離隔して位置するように前記バッテリーモジュール２３０の一部と結合し得る。

具体的に、前記脱着機構１３０は、把持部１３２及び動作部１３８を備え得る。前記把持部１３２には、前記バッテリーモジュール２３０に結合及び分離可能に構成された固定部材１３３が備えられ得る。前記動作部１３８は、前記把持部１３２の位置を制御することで前記固定部材１３３の前記バッテリーモジュール２３０への結合または分離を動作させることができる。前記バッテリーモジュール２３０が前記モジュール支持台１２０の上に搭載された状態であるとき、前記脱着機構１３０が前記バッテリーモジュール２３０と分離され得る。逆に、前記脱着機構１３０が前記バッテリーモジュール２３０と結合した状態で、前記モジュール支持台１２０は、前記バッテリーモジュール２３０から下降して離隔するように移動され得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記製造装置１００は、前記バッテリーモジュール２３０が脱着可能に構成された脱着機構１３０をさらに含むことで、前記バッテリーモジュール２３０が前記モジュール支持台１２０の上方から上下へ離隔された状態で位置できる。これによって、前記バッテリーモジュール２３０を前記モジュール支持台１２０に搭載する前、前記バッテリーモジュール２３０が前記モジュール支持台１２０の上に正位置させることが容易であるという利点がある。また、前記バッテリーモジュール２３０が前記パックハウジング２５０内に挿入された後、前記モジュール支持台１２０が前記バッテリーモジュール２３０から分離されて元の位置に帰るように、前記バッテリーモジュール２３０が前記脱着機構１３０に結合固定され得る。これによって、本発明は、前記バッテリーモジュール２３０が落下するなどの事故が発生することを防止し、バッテリーモジュール２３０が損傷することなく安定的に製造工程を行うことが可能となる。

図７は、本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置の一部を概略的に示す正面図である。

図１及び図６と共に図７を参照すれば、前記把持部１３２は、二つ以上のクランプ１３４と、前記クランプ１３４が装着される二つ以上の装着台１３５と、前記装着台１３５が上部に搭載されるベースプレート１３６と、を備え得る。具体的に、前記二つ以上のクランプ１３４は、前記固定部材１３３が取り付けられて相互に対向するように配置された構成であり得る。また、前記二つ以上のクランプ１３４の間には、バッテリーモジュール２３０が位置し得る。前記二つ以上のクランプ１３４の各々には複数の固定部材１３３が備えられ得る。ここで、前記固定部材１３３は、一方向へ長く延びた円形バー形状を有し得る。

例えば、図６及び図７に示したように、前記二つ以上のクランプ１３４各々には４個の固定部材１３３がクランプ１３４の本体に前記バッテリーモジュール２３０が位置した内側方向へ挿通されて固定された状態で備えられ得る。

そして、前記固定部材１３３は、前記バッテリーモジュール２３０に備えられた貫通溝２１０ｈ（図１）に挿入されるように構成され得る。前記貫通溝２１０ｈは、前記バッテリーモジュール２３０のモジュールケース２１０の左側及び右側各々の外壁２１０ｃに複数の二次電池が位置した内側方向へ凹んだ形態で形成され得る。例えば、図６のＤ方向から見る場合を基準として、前記モジュールケース２１０の左側外壁２１０ｃには、４個の貫通溝２１０ｈが備えられ得、前記モジュールケース２１０の右側外壁２１０ｃにも４個の貫通溝２１０ｈが備えられ得る。

一方、本明細書で記載された、前、後、左、右、上、下のように方向を示す用語は、観測者の位置や対象が置かれた形態によって変わり得る。但し、本明細書においては、説明の便宜のために、Ｄ方向から見ることを基準にして、前、後、左、右、上、下などの方向に区分して示す。

また、前記二つ以上の装着台１３５の各々には、前記バッテリーモジュール２３０が位置する方向（内側方向）の一側に前記クランプ１３４が結合して備えられ得る。例えば、前記装着台１３５は、前記クランプ１３４の本体とボルト結合した構造であり得る。例えば、図６に示したように、前記製造装置１００は、各々にクランプ１３４が結合している二つの装着台１３５が備えられ得る。

さらに、前記二つ以上の装着台１３５は、それに装着された前記二つ以上のクランプ１３４が相互に近づくように移動されるか、または逆に相互に遠ざかるように構成され得る。前記二つ以上の装着台１３５は、前記ベースプレート１３６の上で両方向へ移動可能に構成され得る。前記ベースプレート１３６には、前記装着台１３５の移動をガイドする移動バー１３６ｂが備えられ得る。前記移動バー１３６ｂは、前記二つ以上のクランプ１３４が相互に近づけるか、または遠ざかる方向へ前記装着台１３５が移動可能に長く延びた形態であり得る。前記装着台１３５の下部には、前記移動バー１３６ｂに載って両方向へ摺動できるように凹んだ構造のスライド部１３５ｓが備えられ得る。前記スライド部１３５ｓは、前記移動バー１３６ｂの上部が内側へ挿入されるように前記移動バー１３６ｂの一部と対応する形態で凹んだ構造を有し得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記脱着機構１３０の把持部１３２は、前記バッテリーモジュール２３０に結合及び分離を可能にするように、二つ以上のクランプ１３４と、二つ以上の装着台１３５と、ベースプレート１３６と、を備えることで、前記把持部１３２が前記バッテリーモジュール２３０を堅固に固定できるという利点がある。そして、前記脱着機構１３０は、前記把持部１３２を前記移動バー１３６ｂによって摺動させることができ、容易かつ安定的に前記バッテリーモジュール２３０を分離することができる。これによって、前記バッテリーパック製造装置１００は、動作が簡単かつ安定的に組立工程を行うことができ、バッテリーパック２００の不良率を最小化することができる。

図８は、本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置を用いてバッテリーパックを製造するさらに他の過程を示す斜視図である。

また、図６及び図７と共に図８をさらに参照すれば、前記動作部１３８は、前記装着台１３５が、前記バッテリーモジュール２３０が位置した方向へ移動するか、または前記装着台１３５が前記バッテリーモジュール２３０と遠ざかるように移動することを動作させるように構成されたレバー１３９を備え得る。そして、前記連結バー１３９ｔは、一端部が前記装着台１３５の下部と連結され、他端部が前記レバー１３９と連結され得る。前記連結バー１３９ｔは、前記レバー１３９の動作によって前記装着台１３５に移動力を伝達するように構成され得る。

また、前記連結バー１３９ｔは、前記レバー１３９とヒンジ結合Ｇ１した構成であり得る。Ｄ方向から見たとき、前記レバー１３９の回動によって、前記ヒンジ結合した連結バー１３９ｔは、左方または右方へ移動できる。例えば、前記二つの連結バー１３９ｔが前記レバー１３９とヒンジ結合Ｇ１し得る。前記連結バー１３９ｔは、一端部が前記装着台１３５と連結され、他端部が前記レバー１３９と連結され得る。前記レバー１３９を左側へ回動させる場合、前記二つの連結バー１３９ｔは相互に近づく方向へ移動でき、逆に、前記レバー１３９を右側へ回動させる場合、二つの連結バー１３９ｔが相互に遠ざかるように移動できる。

例えば、図７に示したように、前記レバー１３９を動作させて、前記クランプ１３４に前記バッテリーモジュール２３０が結合できるように前記二つの装着台１３５を前記バッテリーモジュール２３０が位置した方向（内側方向）へ移動させ得る。この際、前記レバー１３９は、左側へ回動し得る。前記クランプ１３４の固定部材１３３は、前記モジュールケース２１０の貫通溝２１０ｈに挿入され得る。

逆に、図８に示したように、前記レバー１３９を動作させて、前記クランプ１３４から前記バッテリーモジュール２３０が分離されるように、前記二つの装着台１３５が前記バッテリーモジュール２３０と遠ざかる方向（外側方向）へ移動し得る。この際、前記レバー１３９は、右側へ回動し得る。また、前記クランプ１３４の固定部材１３３は、前記モジュールケース２１０の貫通溝２１０ｈから分離され得る。

図９は、本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置を用いてバッテリーパックを製造するさらに他の過程を示す斜視図である。

図１及び図８と共に図９を参照すれば、前記昇降機構１１０は、前記バッテリーモジュール２３０が前記脱着機構１３０から分離された場合、前記パックハウジング２５０の内部に前記バッテリーモジュール２３０が挿入されるように前記パックハウジング２５０を上方へ移動させ得る。この際、前記昇降機構１１０のフレーム１１２の貫通部１１２Ｐ（図４）の内側に前記モジュール支持台１２０が位置し得る。

例えば、前記図９に示したように、前記レバー１３９を右側方向へ回動させて、前記二つのクランプ１３４を前記バッテリーモジュール２３０と遠ざかるように移動させ得る。この際、前記昇降機構１１０は、前記フレーム１１２の貫通部１１２Ｐの内側に前記モジュール支持台１２０が位置するように前記フレーム１１２を上方へ移動させ得る。そして、前記中間ケース２５４の内面に備えられた締結溝２５４ｈ（図１）と前記モジュールケース２１０の締結口２１０ｄとが相互に連通するように位置し得る。前記製造装置１００は、前記モジュールケース２１０の締結口２１０ｄ（図１）と前記中間ケース２５４の締結溝２５４ｈとが相互にボルト１５０で締結されるように別のボルティング機（電動ドライバー、図示せず）を備え得る。

図１０は、本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置を用いてバッテリーパックを製造するさらに他の過程を示す斜視図である。

図３及び図９と共に図１０を参照すれば、前記パックハウジング２５０には、前記クランプ１３４の固定部材１３３が挿通するように構成された開口２５０ｈが形成され得る。例えば、図３に示したように、前記パックハウジング２５０の左側外壁２１０ｃには、前記固定部材１３３が挿通される二つの開口２５０ｈが形成され得る。また、前記パックハウジング２５０の右側外壁２１０ｃには、前記固定部材１３３が挿通される二つの開口２５０ｈが形成され得る。

さらに、前記動作部１３８（図６）のレバー１３９によって、前記装着台１３５は、前記バッテリーモジュール２３０の両側に位置した二つのクランプ１３４の各々に備えられた固定部材１３３が前記パックハウジング２５０の開口２５０ｈに挿通するように、前記バッテリーモジュール２３０が位置した方向（内側方向）へさらに移動し得る。この際、前記固定部材１３３は、前記開口２５０ｈに挿通すると共に前記モジュールケース２１０の貫通溝２１０ｈにも挿入固定され得る。

図１１は、本発明の一実施例によるバッテリーパック製造装置を用いてバッテリーパックを製造するさらに他の過程を示す斜視図である。

図１０と共に図１１を参照すれば、前記バッテリーパック製造装置１００は、前記脱着機構１３０が前記バッテリーモジュール２３０を固定した状態で移動可能に構成された移送機構１４０をさらに含み得る。前記移送機構１４０は、移送トレイ１４２及び前記移送トレイ１４２を移送するコンベヤー１４４を備え得る。前記移送トレイ１４２は、前記脱着機構１３０を上部に搭載するように構成され得る。

また、前記移送トレイ１４２には、前記パックハウジング２５０が貫通して移動可能に開口された開放部１４２ｈが形成され得る。前記脱着機構１３０は、前記移送トレイ１４２の開口された開放部１４２ｈの周辺部に位置し得る。例えば、図９に示したように、前記移送機構１４０は、四角フレーム形態の移送トレイ１４２を備え得る。前記移送トレイ１４２には、前記パックハウジング２５０が貫通して移動できるように開口された開放部１４２ｈが中央に形成され得る。また、前記脱着機構１３０は、前記移送トレイ１４２の開口された開放部１４２ｈの周辺部に設けられ得る。

また、前記コンベヤー１４４は、前記バッテリーモジュール２３０が前記モジュール支持台１２０の上に位置するように前記移送トレイ１４２を供給し得る。逆に、前記コンベヤー１４４は、前記移送トレイ１４２を外部へ排出するように構成され得る。

さらに、前記コンベヤー１４４は、ベルトコンベヤーまたはチェーンコンベヤーであり得る。例えば、図１０に示したように、前記移送機構１４０は、前記移送トレイ１４２を前記バッテリーモジュール２３０が前記モジュール支持台１２０の上に供給されるように構成されたチェーンコンベヤー１４４を備え得る。

そして、図１０に示したように、前記チェーンコンベヤー１４４のチェーン１４４ｃは、前記移送トレイ１４２の左右両端の下面と接触するように構成され得る。前記チェーン１４４ｃの移動によって前記移送トレイ１４２が移動するように構成され得る。例えば、図１１に示したように、前記コンベヤー１４４は、前記パックハウジング２５０及び前記バッテリーモジュール２３０と結合した前記脱着機構１３０が設けられた前記移送トレイ１４２を外部へ排出するように移送することができる。

したがって、本発明のこのような構成によれば、前記移送機構１４０は、前記脱着機構１３０を搭載した移送トレイ１４２を供給するか、または前記移送トレイ１４２を排出するように構成されたコンベヤー１４４を備えることで、前記バッテリーモジュール２３０または前記パックハウジング２５０及び前記バッテリーモジュール２３０が安定的に移送される。さらに、前記移送トレイ１４２には、前記パックハウジング２５０が貫通して移動可能な大きさで開口した開放部１４２ｈが形成されており、前記移送トレイ１４２が前記バッテリーモジュール２３０を、前記モジュール支持台１２０の上に位置するように単に移送するだけでパックハウジング２５０の結合工程を開始することができる。これによって、製造工程を単純化することができ、製造効率を大幅向上させることができる。

一方、図２、図５〜図１１をさらに参照すれば、本発明の一実施例によるパックハウジング２５０及びバッテリーモジュール２３０を備えたバッテリーパック２００の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施例によるバッテリーパック２００の製造方法は、準備段階、供給段階、搭載段階、分離段階、昇降段階、締結段階、装着段階及び排出段階を含み得る。具体的に、前記準備段階では、図２のように、前記パックハウジング２５０を前記昇降機構１１０に備えられたフレーム１１２の上に搭載し得る。この際、前記パックハウジング２５０の下端部は、前記フレーム１１２に備えられた固定部１１２ｆによって仮固定され得る。図４のように、前記誤挿入検知部１１２Ｓは、前記パックハウジング２５０が正位置したか否かを判別できる。そして、図５のように、前記昇降機構１１０は、前記パックハウジング２５０の内部に前記モジュール支持台１２０が挿入されるように前記フレーム１１２を下降させ得る。

さらに、前記供給段階では、前記コンベヤー１４４によって、前記バッテリーモジュール２３０が前記モジュール支持台１２０の上に位置するように移送トレイ１４２を移送して供給し得る。この際、前記移送トレイ１４２の上部には、脱着機構１３０が搭載されている。そして、前記脱着機構１３０は、固定部材１３３によって前記バッテリーモジュール２３０が結合及び分離可能に構成され得る。例えば、図６に示したように、前記脱着機構１３０は、前記バッテリーモジュール２３０が前記固定部材１３３によって結合され得る。

さらに、前記搭載段階では、図７のように、前記バッテリーモジュール２３０を前記モジュール支持台１２０の上に搭載するように前記モジュール支持台１２０が上昇移動し得る。この際、前記モジュール支持台１２０は、前記作動機によって上方へ移動し得る。

また、前記分離段階では、前記移送トレイ１４２に搭載された前記バッテリーモジュール２３０を前記脱着機構１３０から分離し得る。この際、前記脱着機構１３０は、前記動作部１３８によって、前記把持部１３２を前記バッテリーモジュール２３０から分離し得る。前記分離段階は、前記バッテリーモジュール２３０が前記モジュール支持台１２０の上に搭載された状態であり得る。図８のように、前記レバー１３９の動作によって、前記二つの装着台１３５が相互に遠ざかるように移動し得る。これによって、前記固定部材１３３が前記モジュールケース２１０の貫通溝２１０ｈから分離できる。

さらに、前記昇降段階では、前記バッテリーモジュール２３０が前記パックハウジング２５０の内部空間に挿入されるように昇降機構１１０が前記パックハウジング２５０を移動させ得る。図９のように、前記昇降機構１１０は、前記フレーム１１２の貫通部１１２Ｐの内部に前記モジュール支持台１２０が位置するように前記フレーム１１２を上昇移動させ得る。

そして、前記締結段階では、前記バッテリーモジュール２３０が前記パックハウジング２５０の内部に挿入された状態で、前記バッテリーモジュール２３０と前記パックハウジング２５０とを相互に締結し得る。図９のように、前記パックハウジング２５０の中間ケース２５４の内面に備えられた締結溝２５４ｈ（図１）と前記モジュールケース２１０の締結口２１０ｄ（図１）とが相互に連通して位置した状態で、前記モジュールケース２１０の締結口２１０ｄと前記中間ケース２５４の締結溝２５４ｈとが４個のボルト１５０によって相互にボルト締結され得る。

さらに、前記装着段階では、前記パックハウジング２５０が締結された前記バッテリーモジュール２３０を前記脱着機構１３０にさらに装着し得る。例えば、図１０のように、前記動作部１３８によって、前記装着台１３５は、前記バッテリーモジュール２３０の両側に位置した二つのクランプ１３４各々に備えられた固定部材１３３が前記パックハウジング２５０の開口２５０ｈ（図３）に挿通するように、前記バッテリーモジュール２３０が位置した方向へさらに移動し得る。この際、前記固定部材１３３は、前記開口２５０ｈを挿通すると共に前記モジュールケース２１０の貫通溝２１０ｈ（図１）にも挿入固定され得る。

また、前記排出段階では、前記パックハウジング２５０が締結されたバッテリーモジュール２３０が装着された脱着機構１３０が搭載された前記移送トレイ１４２を次の工程へ移送し得る。例えば、図１１のように、前記チェーンコンベヤー１４４は、前記パックハウジング２５０及び前記バッテリーモジュール２３０が搭載された前記移送トレイ１４２を外部へ排出するように移送し得る。

一方、本発明一実施例によるバッテリーパック２００は、前記バッテリーパック製造装置１００を用いて製造される。そして、前記バッテリーパック２００は、前記複数の二次電池の充放電を制御するための各種装置（図示せず）、例えば、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサー、ヒューズなどをさらに含み得る。

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。

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ず、本発明の属する技術分野における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。

本発明は、バッテリーパック製造装置、製造方法及びバッテリーパックに関する。また、本発明は、バッテリーパックを製造する製造分野及び当該バッテリーパックを少なくとも一つ以上含む自動車関連産業に利用可能である。

１００ バッテリーパック製造装置
１１０ 昇降機構
１１２ フレーム
１１２Ｐ 貫通部
１１２Ｓ 誤挿入検知部
１１４ 移動部
１２０ モジュール支持台
１３０ 脱着機構
１３２ 把持部
１３３ 固定部材
１３４ クランプ
１３５ 装着台
１３５ｓ スライド部
１３６ ベースプレート
１３６ｂ 移動バー
１３８ 動作部
１３９ レバー
１３９ｔ 連結バー
１４０ 移送機構
１４２ 移送トレイ
１４４ コンベヤー
２００ バッテリーパック
２１０ モジュールケース
２１０ｃ 外壁
２３０ バッテリーモジュール
２５０ パックハウジング
２５４ 中間ケース

Claims (10)

1. パックハウジング及びバッテリーモジュールを備えたバッテリーパックを製造する装置であって、
   前記パックハウジングを装着するように構成されたフレーム、及び前記バッテリーモジュールが前記パックハウジングの内部空間に挿入されるように前記フレームを移動させる移動部を備えた昇降機構と、
   前記バッテリーモジュールを支持するように構成されたモジュール支持台と、
   を含むことを特徴とする、バッテリーパック製造装置。
2. 前記フレームは、前記モジュール支持台が貫通するように一部が開口された貫通部を備えることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック製造装置。
3. 前記フレームには、前記パックハウジングが正位置に挿入されたか否かを検知する誤挿入検知部が備えられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリーパック製造装置。
4. 前記バッテリーパック製造装置は、前記バッテリーモジュールが脱着可能に構成された脱着機構をさらに含み、
   前記脱着機構は、
   前記バッテリーモジュールに結合及び分離可能に構成された固定部材が備えられた把持部と、
   前記把持部の位置を制御することで前記固定部材の前記バッテリーモジュールへの結合または分離を動作させる動作部と、
   を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバッテリーパック製造装置。
5. 前記把持部は、
   前記固定部材が取り付けられ、相互に対向するように配置された少なくとも二つ以上のクランプと、
   前記クランプが装着され、前記二つ以上のクランプが互いに近づくか、または互いに遠ざかるように構成された二つ以上の装着台と、
   前記装着台が上部に搭載され、前記装着台の移動をガイドする移動バーが備えられたベースプレートと、
   を備えることを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーパック製造装置。
6. 前記動作部は、
   前記装着台が前記バッテリーモジュールが位置した方向へ移動するか、または前記装着台が前記バッテリーモジュールから遠ざかるように移動することを動作させるように構成されたレバーと、
   一端部が前記装着台と連結され、他端部が前記レバーと連結され、前記レバーの動作によって前記装着台に移動力を伝達するように構成された連結バーと、
   を備えたことを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーパック製造装置。
7. 前記バッテリーパック製造装置は、前記脱着機構が前記バッテリーモジュールを固定した状態で移動可能に構成された移送機構をさらに含むことを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項に記載のバッテリーパック製造装置。
8. 前記移送機構は、
   前記脱着機構を上部に搭載し、前記パックハウジングの貫通移動を可能にするように開口が形成された移送トレイと、
   前記バッテリーモジュールが前記モジュール支持台の上に位置するように前記移送トレイを供給するか、または前記移送トレイを外部へ排出するように構成されたコンベヤーと、
   を備えることを特徴とする、請求項７に記載のバッテリーパック製造装置。
9. パックハウジング及びバッテリーモジュールを備えたバッテリーパックの製造方法であって、
   前記パックハウジングを昇降機構に搭載する準備段階と、
   前記バッテリーモジュールがモジュール支持台の上に位置するように移送トレイを移送して供給する供給段階と、
   前記バッテリーモジュールを前記モジュール支持台の上に搭載する搭載段階と、
   前記移送トレイに搭載された前記バッテリーモジュールを脱着機構から分離する分離段階と、
   前記バッテリーモジュールが前記パックハウジングの内部空間に挿入されるように昇降機構が前記パックハウジングを移動させる昇降段階と、
   前記バッテリーモジュールと前記パックハウジングとを相互に締結する締結段階と、
   前記パックハウジングが締結された前記バッテリーモジュールを脱着機構に装着する装着段階と、
   前記パックハウジングが締結されたバッテリーモジュールが装着された脱着機構が搭載された前記移送トレイを後続工程へ移送する排出段階と、
   を含むことを特徴とする、バッテリーパックの製造方法。
10. 請求項１に記載のバッテリーパック製造装置によって製造されたことを特徴とする、バッテリーパック。

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