JP2022545412A - 溶接用ジグ - Google Patents
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Abstract
本発明の一実施形態によるバッテリーセルの電極リードとバスバーアセンブリのセンシングバスバーとを溶接するための溶接用ジグは、溶接時に電極リード及びセンシングバスバーの上側に配置されるジグ本体と、ジグ本体に備えられ、電極リードとセンシングバスバーとを溶接するとき、少なくとも三方向から段差補正するためのポジショニングガイドユニットと、を含むことを特徴とする。
Description
本発明は、溶接用ジグに関する。
本出願は、２０１９年１０月１８日付け出願の韓国特許出願第１０－２０１９－０１３００７３号に基づく優先権を主張し、当該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。
製品群毎の適用性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に適用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという点で環境にやさしく、エネルギー効率向上のための新たなエネルギー源として注目されている。
現在、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などの二次電池が広く使用されている。このような単位二次電池セル、すなわち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ～４．５Ｖである。したがって、これよりも高い出力電圧が求められる場合、複数のバッテリーセルを直列で接続してバッテリーパックを構成することがある。また、バッテリーパックに求められる充放電容量に合わせて、複数のバッテリーセルを並列で接続してバッテリーパックを構成することもある。したがって、バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの個数は求められる出力電圧または充放電容量によって多様に設定され得る。
一方、複数のバッテリーセルを直列／並列で接続してバッテリーパックを構成する場合、少なくとも一つのバッテリーセルを含むバッテリーモジュールをまず構成し、このような少なくとも一つのバッテリーモジュールを用いてその他の構成要素を付け加えることで、バッテリーパックを構成する方法が一般的である。
従来のバッテリーモジュールの場合、溶接用ジグを用いてバッテリーセルの電極リードとバスバーアセンブリのセンシングバスバーとを密着加圧し、レーザー溶接などで電極リードとセンシングバスバーとを溶接する。
しかし、従来の溶接用ジグの場合、電極リードとセンシングバスバーとの間の組立て公差や位置公差によって、溶接位置の偏位が頻繁に発生する。このような溶接位置の偏差が発生する場合、溶接品質の低下につながってバッテリーモジュールの不良を引き起こすという問題がある。
そこで、バッテリーセルの電極リードとセンシングバスバーとを溶接するとき、溶接位置の偏差が発生しないように、適切な指定位置にガイドすることができる溶接用ジグが求められている。
したがって、本発明は、バッテリーセルの電極リードとセンシングバスバーとを溶接するとき、溶接品質が低下しないように、指定位置へのポジショニングをガイドする溶接用ジグを提供することを目的とする。
また、本発明は、バッテリーセルの電極リードとセンシングバスバーとを溶接するとき、電極リードとセンシングバスバーとをより効果的に密着させる溶接用ジグを提供することを他の目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明は、バッテリーセルの電極リードとバスバーアセンブリのセンシングバスバーとを溶接するための溶接用ジグであって、溶接時に電極リード及びセンシングバスバーの上側に配置されるジグ本体と、ジグ本体に備えられ、電極リードとセンシングバスバーとの溶接時に少なくとも三方向から段差補正するためのポジショニングガイドユニットと、を含む、溶接用ジグを提供する。
ポジショニングガイドユニットは、ジグ本体に備えられ、ジグ本体の上下方向に沿って弾性的に移動可能な第１ポジショニングガイダと、ジグ本体に備えられ、ジグ本体の左右方向に沿って弾性的に移動可能な第２ポジショニングガイダと、を含み得る。
ポジショニングガイドユニットは、ジグ本体に備えられ、ジグ本体の左右方向で上下に所定角度で傾動可能な第３ポジショニングガイダを含み得る。
第１ポジショニングガイダは、ジグ本体の上下方向に沿って移動可能であり、センシングバスバーの上端に接触する垂直ポジショニングガイダと、垂直ポジショニングガイダと弾性的に連結され、垂直ポジショニングガイダの移動をガイドする垂直弾性部と、を含み得る。
垂直ポジショニングガイダには、センシングバスバーの固定のための少なくとも一つのポジショニング突起が備えられ得る。
少なくとも一つのポジショニング突起は、センシングバスバーに設けられた少なくとも一つのポジショニング溝の中に挿入できるように構成され得る。
第２ポジショニングガイダは、ジグ本体の左右方向に沿って移動可能であり、電極リードをセンシングバスバー側に加圧するためのサイドポジショニングガイダと、サイドポジショニングガイダと弾性的に連結され、サイドポジショニングガイダの移動をガイドするサイド弾性部と、を含み得る。
第２ポジショニングガイダは、サイド弾性部と連結され、サイドポジショニングガイダの移動のための使用者操作をガイドする操作レバーを含み得る。
第３ポジショニングガイダは、ジグ本体に備えられ、所定角度で傾動可能なティルティングボディと、ティルティングボディと連結され、ティルティングボディの傾動動作をガイドするティルティングガイダと、を含み得る。
ティルティングガイダには、傾動動作のための使用者操作をガイドするティルティングレバーが備えられ得る。
以上のような多様な実施形態によって、バッテリーセルの電極リードとセンシングバスバーとを溶接するとき、溶接品質が低下しないように、指定位置へのポジショニングをガイドする溶接用ジグを提供することができる。
また、以上のような多様な実施形態によって、バッテリーセルの電極リードとセンシングバスバーとを溶接するとき、電極リードとセンシングバスバーとをより効果的に密着させる溶接用ジグを提供することができる。
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形態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ものであるため、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。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明することで本発明をより明確にする。後述する実施形態は発明の理解を助けるため例示的に示されるものであり、本発明が後述する実施形態から多様に変形されて実施できることを理解せねばならない。また、発明の理解を助けるため、添付された図面は、実際の縮尺ではなく、一部構成要素の寸法が誇張して示され得る。
図１は本発明の一実施形態による溶接用ジグを説明するための図であり、図２は図１の溶接用ジグを用いて溶接するバッテリーセルの電極リードとバスバーアセンブリのセンシングバスバーとを説明するための図であり、図３は図１の溶接用ジグの底部を説明するための図であり、図４は図１の溶接用ジグの側面図であり、図５及び図６は図１の溶接用ジグのポジショニングガイドユニットの第１ポジショニングガイダの動作を説明するための図であり、図７及び図８は図１の溶接用ジグのポジショニングガイドユニットの第２ポジショニングガイダの動作を説明するための図であり、図９は図１の溶接用ジグのポジショニングガイドユニットの第３ポジショニングガイダの動作を説明するための図である。
図１～図９を参照すると、溶接用ジグ５０は、バッテリーモジュール１の少なくとも一つのバッテリーセル１０の電極リード１５とバスバーアセンブリ３０のセンシングバスバー３５とを溶接するためのものであって、レーザー溶接などのための溶接用開口５５を備え得る。
このような溶接用ジグ５０は、ジグ本体１００及びポジショニングガイドユニット２００を含み得る。
ジグ本体１００は、溶接用ジグ５０の外観を形成し、中央に溶接用開口５５が備えられ得る。このようなジグ本体１００は、レーザー溶接などの溶接の際、少なくとも一つのバッテリーセル１０の電極リード１５及びバスバーアセンブリ３０のセンシングバスバー３５の上側に配置され得る。
ポジショニングガイドユニット２００は、ジグ本体に備えられ、溶接時に少なくとも一つのバッテリーセル１０の電極リード１５とバスバーアセンブリ３０のセンシングバスバー３５とを密着させ、電極リード１５とセンシングバスバー３５とを所望の指定位置に位置させることができる。
ポジショニングガイドユニット２００は、少なくとも一つのバッテリーセル１０の電極リード１５とバスバーアセンブリ３０のセンシングバスバー３５との溶接時に少なくとも三方向から段差を補正することができる。
以下、このような本実施形態によるポジショニングガイドユニット２００について具体的に説明する。
このようなポジショニングガイドユニット２００は、第１ポジショニングガイダ２１０、第２ポジショニングガイダ２３０及び第３ポジショニングガイダ２５０を含み得る。
第１ポジショニングガイダ２１０は、ジグ本体１００に備えられ、ジグ本体１００の上下方向に沿って弾性的に移動可能に摺動し得る。
このような第１ポジショニングガイダ２１０は、垂直ポジショニングガイダ２１２及び垂直弾性部２１６を含み得る。
垂直ポジショニングガイダ２１２は、ジグ本体１００の上下方向に沿って移動可能であり、少なくとも一つのバッテリーセル１０の電極リード１５及びバスバーアセンブリ３０のセンシングバスバー３５の上端に接触し得る。
このような垂直ポジショニングガイダ２１２には、センシングバスバー３５の固定のための少なくとも一つのポジショニング突起２１５が備えられ得る。一方、センシングバスバー３５には、少なくとも一つのポジショニング突起２１５が挿入される少なくとも一つのポジショニング溝３７が備えられ得る。
垂直弾性部２１６は、垂直ポジショニングガイダ２１２と弾性的に連結され、垂直ポジショニングガイダ２１２の上下方向に沿った摺動をガイドすることができる。
第２ポジショニングガイダ２３０は、ジグ本体１００に備えられ、ジグ本体１００の左右方向に沿って弾性的に移動可能に摺動し得る。
このような第２ポジショニングガイダ２３０は、サイドポジショニングガイダ２３２、サイド弾性部２３６及び操作レバー２３８を含み得る。
サイドポジショニングガイダ２３２は、ジグ本体１００の左右方向に沿って移動可能であり、少なくとも一つのバッテリーセル１０の電極リード１５をバスバーアセンブリ３０のセンシングバスバー３５側に加圧して、電極リード１５とセンシングバスバー３５とを密着させることができる。
サイド弾性部２３６は、サイドポジショニングガイダ２３２と弾性的に連結され、サイドポジショニングガイダ２３２の左右方向に沿った摺動をガイドすることができる。
操作レバー２３８は、サイド弾性部２３６と連結され、サイドポジショニングガイダ２３２の移動のための使用者操作をガイドすることができる。このような操作レバー２３８の操作によって、使用者などはサイドポジショニングガイダ２３２を左右方向に弾性的に摺動させることができる。
第３ポジショニングガイダ２５０は、ジグ本体１００に備えられ、ジグ本体１００の左右方向で上下に所定角度で傾動可能に設けられ得る。
このような第３ポジショニングガイダ２５０は、ティルティングボディ２５２及びティルティングガイダ２５６を含み得る。
ティルティングボディ２５２は、ジグ本体１００に備えられ、所定角度で傾動可能に備えられ得る。所定角度の傾動動作は、回転動作であり得る。
ティルティングガイダ２５６は、ティルティングボディ２５２と連結され、ティルティングボディ２５２の傾動動作をガイドすることができる。このようなティルティングガイダ２５６は、ティルティングレバー２５８を含み得る。
ティルティングレバー２５８は、ティルティングガイダ２５６に備えられ、傾動動作のための使用者操作をガイドすることができる。このようなティルティングレバー２５８の操作によってて、使用者などはティルティングボディ２５２を所定角度で傾動させて回転させることができる。
以下、このような本実施形態による溶接用ジグ５０の動作について具体的に説明する。
図１０～図１３は、バッテリーセルの電極リードとバスバーアセンブリのセンシングバスバーとの溶接時、センシングバスバーのみが突出して段差が発生したとき、図１の溶接用ジグを用いて段差を補正する過程を説明するための図である。
図１０を参照すると、バッテリーモジュール１において、少なくとも一つのバッテリーセル１０の電極リード１５とバスバーアセンブリ３０のセンシングバスバー３５とを溶接する前、組立て公差や位置公差などによって、電極リード１５とセンシングバスバー３５との間に段差が発生し得る。例えば、少なくとも一つのバッテリーセル１０の電極リード１５よりもバスバーアセンブリ３０のセンシングバスバー３５がより高く突出し得る。
図１１及び図１２を参照すると、本実施形態による溶接用ジグ５０は、このようにセンシングバスバー３５が電極リード１５よりも高く上側に突出したときにも、電極リード１５とセンシングバスバー３５との間の段差を調整することができる。
具体的には、ポジショニングガイドユニット２００の第１ポジショニングガイダ２１０によってこのような段差を補正し得る。より具体的には、第１ポジショニングガイダ２１０の垂直ポジショニングガイダ２１２は、センシングバスバー３５に密着した後、垂直弾性部２１６の弾性加圧力によって上下方向に摺動しながら、電極リード１５とセンシングバスバー３５との間の相対段差を吸収し得る。このような第１ポジショニングガイダ２１０によって、電極リード１５とセンシングバスバー３５とは高さ方向に沿った上下方向での相互間の段差を補正できる。
図１３を参照すると、その後、使用者、すなわち、製造者などは、ポジショニングガイドユニット２００の第２ポジショニングガイダ２３０を用いて、少なくとも一つのバッテリーセル１０の電極リード１５とバスバーアセンブリ３０のセンシングバスバー３５とを左右方向から相互に密着させることができる。
具体的には、製造者などの使用者は、第２ポジショニングガイダ２３０の操作レバー２３８（図７及び図８を参照）を操作して、第２ポジショニングガイダ２３０のサイドポジショニングガイダ２３２を左右方向に摺動させ、電極リード１５とセンシングバスバー３５とを密着させ得る。ここで、第２ポジショニングガイダ２３０のサイド弾性部２３６は、左右方向でサイドポジショニングガイダ２３２側に弾性加圧力を提供し得る。その後、製造者などの使用者は、電極リード１５とセンシングバスバー３５とをレーザー溶接などで相互に溶接させることができる。
図１４～図１７は、バッテリーセルの電極リードとバスバーアセンブリのセンシングバスバーとの溶接時、電極リードの突出高さとセンシングバスバーの突出高さとがすべて異なるとき、図１の溶接用ジグを用いて段差を補正する過程を説明するための図である。
図１４を参照すると、バッテリーモジュール１の組立て公差や位置公差によって、溶接の前にセンシングバスバー３５とセンシングバスバー３５の両側の電極リード１５とで段差が発生し得る。例えば、センシングバスバー３５の左側の電極リード１５の高さが最も低く、センシングバスバー３５の右側の電極リード１５の高さが最も高い形態で、電極リード１５とセンシングバスバー３５とが所定角度で傾いた形態で配置され得る。
図１５及び図１６を参照すると、溶接用ジグ５０は、このような段差が発生したときにも、ポジショニングガイドユニット２００によって段差を補正して電極リード１５とセンシングバスバー３５とを所定の指定位置にガイドすることができる。
具体的には、ポジショニングガイドユニット２００の第３ポジショニングガイダ２５０によって所定角度で傾いた形態の段差を補正することができる。
具体的には、製造者などの使用者は、第３ポジショニングガイダ２５０のティルティングガイダ２５６のティルティングレバー２５８を操作し、ティルティングボディ２５２を傾動動作させ得る。このような傾動動作によって、電極リード１５とセンシングバスバー３５とは段差角度に沿って傾動しながら相互間の段差が補正され得る。このとき、ポジショニングガイドユニット２００の第１ポジショニングガイダ２１０は、センシングバスバー３５を加圧して第３ポジショニングガイダ２５０とともに段差を補正できる。
図１７を参照すると、製造者などの使用者は、第２ポジショニングガイダ２３０の操作レバー２３８（図７及び図８を参照）を操作し、第２ポジショニングガイダ２３０のサイドポジショニングガイダ２３２を左右方向に摺動させて、電極リード１５とセンシングバスバー３５とを相互に密着させ得る。その後、製造者などの使用者は、電極リード１５とセンシングバスバー３５とをレーザー溶接などで溶接し得る。
このように、本実施形態による溶接用ジグ５０は、少なくとも一つのバッテリーセル１０の電極リード１５とバスバーアセンブリ３０のセンシングバスバー３５との間に組立て公差や位置公差が発生しても、このような公差などによる段差を補正することで、溶接のための適切な指定位置にガイドすることができる。
したがって、本実施形態による溶接用ジグ５０は、組立て公差や位置公差による溶接位置の偏差発生を効果的に防止し、製造や組立て時に発生する公差などと関係なく、電極リード１５とセンシングバスバー３５との間の均一な溶接品質を保障することができる。
以上のような多様な実施形態によって、バッテリーセル１０の電極リード１５とセンシングバスバー３５との溶接時に溶接品質が低下しないように、指定位置へのポジショニングをガイドする溶接用ジグ５０を提供することができる。
また、以上のような多様な実施形態によって、バッテリーセル１０の電極リード１５とセンシングバスバー３５との溶接時に電極リード１５とセンシングバスバー３５とをより効果的に密着させる溶接用ジグ５０を提供することができる。
以上、本発明の望ましい実施形態を図示し説明したが、本発明が上述した特定の実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱することなく発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって多様な変形実施が可能であり、このような変形実施は本発明の技術的思想や見込みから個別的に理解されてはならない。
１ バッテリーモジュール
１０ バッテリーセル
１５ 電極リード
３０ バスバーアセンブリ
３５ センシングバスバー
３７ ポジショニング溝
５０ 溶接用ジグ
５５ 溶接用開口
１００ ジグ本体
２００ ポジショニングガイドユニット
２１０ 第１ポジショニングガイダ
２１２ 垂直ポジショニングガイダ
２１５ ポジショニング突起
２１６ 垂直弾性部
２３０ 第２ポジショニングガイダ
２３２ サイドポジショニングガイダ
２３６ サイド弾性部
２３８ 操作レバー
２５０ 第３ポジショニングガイダ
２５２ ティルティングボディ
２５６ ティルティングガイダ
２５８ ティルティングレバー
１０ バッテリーセル
１５ 電極リード
３０ バスバーアセンブリ
３５ センシングバスバー
３７ ポジショニング溝
５０ 溶接用ジグ
５５ 溶接用開口
１００ ジグ本体
２００ ポジショニングガイドユニット
２１０ 第１ポジショニングガイダ
２１２ 垂直ポジショニングガイダ
２１５ ポジショニング突起
２１６ 垂直弾性部
２３０ 第２ポジショニングガイダ
２３２ サイドポジショニングガイダ
２３６ サイド弾性部
２３８ 操作レバー
２５０ 第３ポジショニングガイダ
２５２ ティルティングボディ
２５６ ティルティングガイダ
２５８ ティルティングレバー
Claims (10)
- バッテリーセルの電極リードとバスバーアセンブリのセンシングバスバーとを溶接するための溶接用ジグであって、
前記溶接時に前記電極リード及び前記センシングバスバーの上側に配置されるジグ本体と、
前記ジグ本体に備えられ、前記電極リードと前記センシングバスバーとの溶接時に少なくとも三方向から段差補正するためのポジショニングガイドユニットと、を含む、溶接用ジグ。 - 前記ポジショニングガイドユニットは、
前記ジグ本体に備えられ、前記ジグ本体の上下方向に沿って弾性的に移動可能な第１ポジショニングガイダと、
前記ジグ本体に備えられ、前記ジグ本体の左右方向に沿って弾性的に移動可能な第２ポジショニングガイダと、を含む、請求項１に記載の溶接用ジグ。 - 前記ポジショニングガイドユニットは、
前記ジグ本体に備えられ、前記ジグ本体の左右方向で上下に所定角度で傾動可能な第３ポジショニングガイダを含む、請求項２に記載の溶接用ジグ。 - 前記第１ポジショニングガイダは、
前記ジグ本体の上下方向に沿って移動可能であり、前記センシングバスバーの上端に接触する垂直ポジショニングガイダと、
前記垂直ポジショニングガイダと弾性的に連結され、前記垂直ポジショニングガイダの移動をガイドする垂直弾性部と、を含む、請求項２又は３に記載の溶接用ジグ。 - 前記垂直ポジショニングガイダには、前記センシングバスバーの固定のための少なくとも一つのポジショニング突起が備えられる、請求項４に記載の溶接用ジグ。
- 前記少なくとも一つのポジショニング突起は、前記センシングバスバーに設けられた少なくとも一つのポジショニング溝の中に挿入できるように構成されている、請求項５に記載の溶接用ジグ。
- 前記第２ポジショニングガイダは、
前記ジグ本体の左右方向に沿って移動可能であり、前記電極リードを前記センシングバスバー側に加圧するためのサイドポジショニングガイダと、
前記サイドポジショニングガイダと弾性的に連結され、前記サイドポジショニングガイダの移動をガイドするサイド弾性部と、を含む、請求項２又は３に記載の溶接用ジグ。 - 前記第２ポジショニングガイダは、
前記サイド弾性部と連結され、前記サイドポジショニングガイダの移動のための使用者操作をガイドする操作レバーを含む、請求項７に記載の溶接用ジグ。 - 前記第３ポジショニングガイダは、
前記ジグ本体に備えられ、前記所定角度で傾動可能なティルティングボディと、
前記ティルティングボディと連結され、前記ティルティングボディの傾動動作をガイドするティルティングガイダと、を含む、請求項３に記載の溶接用ジグ。 - 前記ティルティングガイダには、前記傾動動作のための使用者操作をガイドするティルティングレバーが備えられる、請求項９に記載の溶接用ジグ。
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