KR101023184B1 - System and method for welding the battery-module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 모듈의 용접 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차에 사용되는 배터리 모듈의 양극, 음극 리드를 직렬 연결하는 배터리 모듈의 용접 시스템 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a welding system and method of a battery module, and more particularly to a welding system and method of a battery module for connecting the positive and negative lead of the battery module used in a hybrid or electric vehicle in series.
전기자동차(Electric vehicle ; EV)는 주로 배터리의 전원을 이용하여 AC 또는 DC모터를 구동하여 동력을 얻는 자동차로서 가솔린 자동차가 출현되기 훨씬 이전인 1873년 영국의 R. Davidson에 의해 최초로 제작되었으나 1차 세계대전 후 가솔린 자동차의 급속한 진보로 일반의 관심에서 멀어져 자취를 감추게 되었다.Electric vehicles (EVs), powered primarily by battery powered AC or DC motors, were first manufactured by R. Davidson of England in 1873, long before gasoline cars appeared. After World War II, the rapid advance of gasoline cars left the public's attention and disappeared.
1980년대에 들어서 자동차 배출가스에 의한 공해문제가 대두되면서 그 해법으로 전기자동차의 사용이 제시되었으나 축전지 기술의 부족으로 상용화가 미루어져 왔다.In the 1980s, the use of electric vehicles was proposed as a solution to the pollution caused by automobile emissions, but commercialization was delayed due to the lack of battery technology.
그러나 1990년대 초반에 들어서면서 축전지 신기술의 가능성이 창출되면서 미국을 중심으로 전기자동차의 상용화가 급속하게 추진되었다. 특히 미국의 경우 자동차회사의 강한 반발에도 불구하고 캘리포니아 주정부에서는 1998년부터 전기자동차 사용을 의무화하는 ZEV(Zero Emission Vehicle) 규제를 입법화하면서 전기자동차 개발이 본격화되었다. 그러나 축전지 기술개발이 기대에 못 미치면서 ZEV 규제를 2003년으로 연기하였으나 최근 CO2 규제와 관련하여 그 전망이 높아지고 있다.In the early 1990s, however, the possibility of new battery technology was created, leading to the rapid commercialization of electric vehicles in the United States. In particular, in the US, despite the strong backlash from automakers, the development of electric vehicles began in earnest in 1998, with the California government enacting a Zero Emission Vehicle (ZEV) regulation that mandated the use of electric vehicles. However, due to the lack of battery technology development, ZEV was delayed to 2003, but the prospect is rising with regard to CO2 regulation.
이러한 전기자동차에 필수불가결한 것이 바로 동력원이 되는 배터리장치인데, 현재 전기자동차용으로 개발되고 있는 배터리장치를 살펴보면 다음과 같다.Indispensable to such an electric vehicle is a battery device that is a power source. The battery device currently being developed for an electric vehicle is as follows.
즉, 전기를 충전하고 있다가 방전할 수 있는 단위 배터리인 배터리 셀(BATTERY CELL)이 복수개 모여서 1개의 배터리 모듈을 형성하고, 이러한 배터리 모듈은 다시 복수개 모여서 하나의 전기자동차에 장착될 수 있는 배터리 팩이 형성된다.That is, a plurality of battery cells, which are unit batteries capable of charging and discharging electricity, may be gathered together to form one battery module, and the plurality of battery modules may be gathered again to be mounted on one electric vehicle. Is formed.
여기서, 상기 배터리 셀은 그 양단으로 양극과 음극의 단자가 돌출되어 있고 이들 단자가 서로 반대로 되도록 교번되게 적층된 상태에서 레이저 용접을 통해 모듈화시키게 된다.Here, the battery cell is modularized by laser welding in a state in which terminals of the positive electrode and the negative electrode protrude from both ends thereof, and these terminals are alternately stacked so as to be opposite to each other.
일반적으로 배터리 모듈을 형성하기 위해서는 2개로 구성되는 베터리 셀들을 각각 하나씩 배터리 셀의 단자에 연결하는 작업이 필요한데, 이는 단위 배터리 셀에 일일이 용접하는 작업 시간이 길어 매우 비능률적이고 자칫 각 배터리 셀의 단자가 잘못 연결되도록 할 수 있는 위험성을 가지게 된다.
In general, in order to form a battery module, it is necessary to connect two battery cells one by one to the terminals of the battery cells, which is very inefficient due to the long time required for welding the unit battery cells one by one. There is a risk of misconnection.
따라서 상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 2개로 구성되는 단위 배터리 셀들을 복수개씩 적층하여 이들을 동시에 레이저 용접할 수 있도록 각 셀의 리드에 대응되게 삽입되는 카운트 바를 구성하는 배터리 모듈의 용접 시스템 및 방법을 제공하기 위함이다.Therefore, an object of the present invention for solving the above problems, the welding of the battery module constituting the count bar is inserted corresponding to the lead of each cell so that the unit battery cells consisting of a plurality of two stacked by a laser welding them at the same time To provide a system and method.
또한 본 발명의 목적은 리드 카운트 바가 삽입된 각 셀의 리드를 레이저 용접할 경우 셀 리드의 손상을 방지하도록 리드 카운트 바와 절연 카운트 바가 교대로 일렬로 위치하고 있는 배터리 모듈의 용접 시스템을 제공하기 위함이다.Another object of the present invention is to provide a welding system of a battery module in which lead count bars and insulation count bars are alternately positioned in a row so as to prevent damage to the cell leads when laser welding the leads of each cell into which the lead count bars are inserted.
또한 본 발명의 다른 목적은 리드 카운트 바의 길이 방향으로 가이드홈이 형성되어 있어 가이드 홈의 내부에서만 용접이 이루어지도록 하는 배터리 모듈의 용접 시스템을 제공하기 위함이다.
In addition, another object of the present invention is to provide a welding system of a battery module, the guide groove is formed in the longitudinal direction of the lead count bar to be welded only inside the guide groove.
상기한 본 발명의 목적은 배터리 모듈의 용접 시스템에 있어서, 2개 이상 적층되는 배터리 셀의 네거티브 리드와 포지티브 리드가 교반되게 위치시켜 그 일 측 리드들을 서로 연결시킨 단위 배터리 셀이 복수개 적층되어 있는 배터리 모듈과; 서로 인접한 상기 단위 배터리 셀들의 네거티브 리드와 포지티브 리드가 서로 연결된 상기 배터리 모듈을 고정되게 안착시키도록 평면의 바닥으로부터 복수개의 지지대가 수직으로 형성되어 있는 기준 지그와; 상기 기준 지그의 하면에 장착되어 있어 상기 기준 지그를 수평 혹은 수직으로 이동시키는 실린더 테이블과; 상기 실린더 테이블의 수평 이동에 의해 상기 기준 지그 상에 위치하는 상기 배터리 모듈의 각 리드 사이의 공간으로 삽입되도록, 복수개의 직사각 바 형태를 가지는 카운트 바들이 일렬로 정렬되어 있는 카운트 바; 및 상기 카운트 바 상에서 서로 연결된 리드를 레이저로 용접하는 레이저 용접기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 용접 시스템에 의해 달성된다.In the welding system of a battery module, the object of the present invention is a battery in which a plurality of unit battery cells in which a negative lead and a positive lead of two or more stacked battery cells are agitated, and one side leads are connected to each other are stacked. A module; A reference jig in which a plurality of supports are vertically formed from a bottom of a plane so as to securely seat the battery module to which the negative lead and the positive lead of the unit battery cells adjacent to each other are connected; A cylinder table mounted on a lower surface of the reference jig to move the reference jig horizontally or vertically; A count bar having a plurality of rectangular bar shapes arranged in a line so as to be inserted into a space between each lead of the battery module positioned on the reference jig by the horizontal movement of the cylinder table; And a laser welder for welding the leads connected to each other on the count bar with a laser.
또한 본 발명에 따르면 상기 단위 배터리 셀은, 케이스 내부에 포함되어 있는 2개의 배터리 셀로 구성되며, 상기 케이스는 외표면으로 돌기부 및 함몰부를 구비하고 있어 복수개의 상기 단위 배터리 셀이 적층될 때 상기 돌기부와 함몰부가 서로 대응되게 맞물리도록 하는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, the unit battery cell is composed of two battery cells included in the case, and the case has a protrusion and a depression on the outer surface, when the plurality of unit battery cells are stacked and the protrusions It is desirable to allow the depressions to engage correspondingly with each other.
또한 본 발명에 따르면 상기 단위 배터리 셀의 일 측은 단위 배터리 셀 측으로 내향되게 직각으로 굽어 그 끝단들이 서로 맞닿아 있는 네거티브 리드와 포지티브 리드가 형성되어 있으며, 상기 단위 배터리 셀의 타 측은 단위 배터리 셀 측으로부터 외향되게 직각으로 굽어 있는 네거티브 리드와 포지티브 리드가 형성되어 있으며, 상기 단위 배터리 셀로 구성되는 상기 배터리 모듈의 타 측 최외곽은 셀로부터 연장되는 리드들이 형성되어 있는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, one side of the unit battery cell is bent at an angle to the unit battery cell side at right angles to form a negative lead and a positive lead whose ends abut each other, the other side of the unit battery cell from the unit battery cell side It is preferable that the negative lead and the positive lead bent outwardly at right angles are formed, and the lead extending from the cell is formed at the outermost side of the battery module composed of the unit battery cells.
또한 본 발명에 따르면 상기 카운트 바는 상기 리드 사이로의 삽입을 유도하도록, 그 끝단이 수렴형태를 가지고 있는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, it is preferable that the end of the count bar has a converging shape so as to induce insertion between the leads.
또한 본 발명에 따르면 상기 카운트 바는, 리드 카운트 바와 절연 카운트 바가 서로 교반되게 위치하고 있어, 서로 맞대어 있는 리드의 공간으로 삽입되는 리드 카운트 바에 형성되어 있는 가이드 홈을 따라 리드의 용접이 이루어지며, 서로 연결되지 않은 리드들 사이의 공간에 삽입되는 절연 카운트 바가 조사되는 레이저를 절연시키는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, the lead bar and the insulation count bar are positioned to be agitated with each other, the lead is welded along the guide grooves formed in the lead count bar is inserted into the space of the lead facing each other, connected to each other It is preferable to insulate the laser irradiated with an insulation count bar inserted into the space between the unleaded leads.
상기한 본 발명의 목적은 또한 배터리 모듈의 용접 방법에 있어서, 적층될 배터리셀 중에서 최외곽에 위치하는 배터리 셀의 타 측단에 양극, 음극 단자를 포함하는 버스바를 부착하는 버스바 단자 부착 단계와; 2개의 배터리 셀의 양 단자가 반대로 되도록 교번하여 케이스 내부에 위치시키는 단위 배터리 셀 조립 단계와; 기준 지그에 복수개의 단위 배터리 셀을 적층되게 안착시키되, 인접한 상기 단위 배터리 셀의 외향되게 꺾여 있는 타 측 리드들이 서로 맞닿도록 하는 배터리 모듈 클램핑 단계와; 기준 지그 상에 안착되어 있는 배터리 모듈이 기준 지그 하부에 위치하는 실린더 테이블의 작동에 의해 각 리드 사이로 절연 카운트 바와 리드 카운트 바가 삽입되도록 하는 카운트 바 삽입 단계와; 리드 내부 공간으로 카운트 바가 삽입된 상태에서 서로 맞닿아 있는 리드 상에 레이저를 조사하는 레이저 용접 단계와; 용접이 완료된 후 최외곽 리드들에 양극, 음극 단자가 부착된 버스바를 직각으로 폴딩하는 버스바 직각 폴딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 용접 방법에 의해서도 달성된다.According to another aspect of the present invention, there is also provided a welding method for a battery module, comprising: attaching a bus bar terminal including a bus bar including positive and negative terminals to the other end of a battery cell positioned at the outermost part of the battery cells to be stacked; A unit battery cell assembling step of alternately placing both terminals of the two battery cells so as to be reversed; A battery module clamping step of seating a plurality of unit battery cells stacked on a reference jig, wherein the other leads of the adjacent unit battery cells facing outwardly contact each other; A count bar insertion step of inserting an insulation count bar and a lead count bar between each lead by operation of a cylinder table positioned below the reference jig with the battery module seated on the reference jig; A laser welding step of irradiating a laser onto the leads in contact with each other in a state where the count bar is inserted into the lead internal space; After the welding is completed is also achieved by the welding method of the battery module, characterized in that it comprises a bus bar orthogonal folding step of folding the bus bars with the positive and negative terminals attached to the outermost leads at right angles.
또한 본 발명에 따르면 상기 단위 배터리 셀 조립 단계는, 각 셀의 양 측으로 돌출되어 있는 네거티브 리드와 포지티브 리드를 직각으로 꺾되, 일 측은 상기 네거티브 리드와 포지티브 리드가 서로 내향되게 꺾이도록 하여 끝단이 서로 맞닿도록 연결시키고, 타 측은 상기 네거티브 리드와 포지티브 리드가 서로 외향되게 반대방향으로 꺾이도록 하는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, the unit battery cell assembly step, the negative lead and the positive lead protruding to both sides of each cell at a right angle, the one end so that the negative lead and the positive lead bent inward to each other end abut each other The negative lead and the positive lead may be bent in the opposite direction to face each other outward.
또한 본 발명에 따르면 상기 카운트 바 삽입 단계는, 상기 리드 카운트 바가 서로 맞닿아 있는 리드 사이의 공간으로 삽입되어 상기 리드 카운트 바에 형성되어 있는 가이드홈을 따라 서로 맞닿아 있는 리드 끝단이 용접되도록 하는 것이 바람직하다.
In addition, according to the present invention, the step of inserting the count bar, the lead count bar is preferably inserted into the space between the leads in contact with each other so that the lead ends that are in contact with each other along the guide groove formed in the lead count bar is preferably welded. Do.
본 발명의 배터리 모듈의 용접 시스템 및 방법에 의하면, 2개로 구성되는 단위 배터리 셀들을 복수개씩 적층하여 이들을 동시에 레이저 용접함으로써 작업 시간 중 용접 시간을 대폭 줄여 공정 라인의 사이클 타임을 단축시키게 된다.According to the welding system and method of the battery module of the present invention, by stacking a plurality of unit battery cells consisting of two by laser welding them at the same time, the welding time during the working time can be significantly reduced to shorten the cycle time of the process line.
또한 본 발명의 배터리 모듈의 용접 시스템은 리드 카운트 바와 절연 카운트 바가 일렬로 교대로 위치하며, 특히 리드 카운트 바의 길이 방향으로 가이드홈이 형성되어 있어 개별 셀의 리드가 용접에 의해 손상되는 것을 최소화시킬 수 있다.
In addition, in the welding system of the battery module of the present invention, the lead count bars and the insulation count bars are alternately positioned in a row, and in particular, guide grooves are formed in the length direction of the lead count bar, thereby minimizing the damage of the leads of the individual cells by welding. Can be.
도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 용접 시스템의 배터리 모듈 사시도,
도 3은 도 1과 도 2의 평면도,
도 4는 도 1과 도 2의 정면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 용접 시스템의 카운트 바 사시도,
도 6은 도 5의 측면도,
도 7은 도 5의 정면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 용접 시스템의 정면도,
도 9는 도 8의 A 방향 사시도,
도 10은 도 9의 측면도,
도 11은 도 8의 B 방향 사시도,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 용접 방법의 순서도.1 and 2 are a perspective view of a battery module of a welding system of a battery module according to an embodiment of the present invention,
3 is a plan view of FIGS. 1 and 2;
4 is a front view of FIGS. 1 and 2;
5 is a perspective view of a count bar of a welding system of a battery module according to an embodiment of the present invention;
6 is a side view of FIG. 5;
7 is a front view of FIG. 5,
8 is a front view of a welding system of a battery module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a perspective view of direction A in FIG. 8; FIG.
10 is a side view of FIG. 9;
11 is a perspective view B direction of FIG. 8, FIG.
12 is a flow chart of a welding method of a battery module according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 용접 시스템 및 방법에 대해 첨부되는 도면들을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a welding system and a method of a battery module according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1과 도 2는 본 발명의 배터리 모듈의 용접 시스템의 배터리 모듈(100)의 측면 사시도이다.1 and 2 are side perspective views of the
도면에서 보는 바와 같이, 본 발명의 배터리 모듈(100)은 복수개의 단위 배터리 셀(110)로 구성되는 바, 본 발명의 실시예에서는 4개의 단위 배터리 셀(110)이 적층되도록 구성된다. As shown in the figure, the
상기 단위 배터리 셀(110)은 케이스(120) 내부에 포함되어 있는 2개의 배터리 셀(130)로 이루어진다. The
상기 케이스(120)는 외표면으로 돌기부(121) 및 함몰부(122)를 구비하고 있어 4개의 단위 배터리 셀(110)이 적층될 때 돌기부와 함몰부가 서로 대응되게 맞물릴 수 있도록 하여 견고한 적층 상태를 유지할 수 있도록 한다. The
상기 배터리 셀(130)은 리튬 기지의 전기화학적 셀이 바람직하며, 1차(재충전 불가한) 전지 또는 2차(재충전 가능한) 전지일 수 있다.The
본 실시예에서, 상기 배터리 셀(130)은 음극부와 양극부를 구성한다.In this embodiment, the
상기 음극층은 두 개의 음극 필름 층으로 구성되며, 금속 산화물 활성 물질(metal oxide active material), 전도 물질 및 접착제 물질로 구성된다. The negative electrode layer is composed of two negative film layers and is composed of a metal oxide active material, a conductive material and an adhesive material.
상기 양극부는 두 개의 양극 필름 층으로 구성되고, 탄소 활성 물질(carbonaceous active material), 전도 물질 및 접착제 물질로 구성된다. The anode portion consists of two anode film layers, and consists of a carbonaceous active material, a conductive material and an adhesive material.
금속판 또는 금속망으로 이루어진 집전체는 각각의 상기 음극층과 양극층 사이에 구비되며, 상기 집전체는 밖으로 돌출되어 태브 또는 스트립 형태를 가지게 된다.A current collector made of a metal plate or a metal mesh is provided between each of the negative electrode layer and the positive electrode layer, and the current collector protrudes out to have a tab or strip shape.
따라서 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 집전체는 각 셀의 양 측으로 돌출되어 배터리 모듈(100)의 네거티브 리드(131, 133)와 포지티브 리드(132, 134)를 형성하게 되며, 인접한 셀의 집전체와는 단자가 서로 반대로 되도록 교번되게 위치시키도록 한다.Accordingly, as shown in FIG. 3, the current collector protrudes to both sides of each cell to form
이때, 상기 단위 배터리 셀(110)의 일 측에 위치하는 네거티브 리드(131)와 포지티브 리드(132)는 단위 배터리 셀(110)에 내향되게 직각으로 굽어 있으며 그 끝단이 서로 맞닿아 겹치도록 한다.In this case, the
또한 상기 단위 배터리 셀(110)의 타 측에 위치하는 네거티브 리드(133)와 포지티브 리드(134)는 단위 배터리 셀(110)에 외향되게 직각으로 굽어 있으며, 배터리 모듈(100)을 구성하는 단위 배터리 셀(110)의 최외각에 위치하는 리드들(135, 136)은 수직 상태가 연장되게 버스바(137, 138)가 부착되어 있다.In addition, the
따라서 배터리 모듈(100)을 적층하게 되면, 그 일 측은 단위 배터리 셀(110)를 구성하는 배터리 셀(130) 간의 네거티브 리드(131)와 포지티브 리드(132)가 서로 연결되어 있으며, 타 측은 단위 배터리 셀(110) 간의 네거티브 리드(133)와 포지티브 리드(134)가 서로 맞닿아 겹쳐진 상태로 연결되어 있다.Therefore, when the
또한 도 1과 도 4에서 보는 바와 같이 상기 최외곽 리드들(135, 136)은 양극단자와 음극 단자를 부착한 버스바(137, 138)를 연결시키도록 한다. Also, as shown in FIGS. 1 and 4, the outermost leads 135 and 136 connect the
도 5 내지 도 7은 카운트 바(200)를 설명하기 위한 도면이다.5 to 7 are diagrams for describing the
도 5의 사시도에서 보는 바와 같이, 카운트 바(200)는 절연 카운트 바(210)와 리드 카운트 바(220)가 동일 선상에서 4개씩 교대로 위치하도록 그 일단이 몸체에 일체로 형성되어 있다.As shown in the perspective view of FIG. 5, one end of the
상기 카운트 바(200)들은 직사각의 바 형태를 가지며, 그 타단은 중앙으로 수렴된 형태를 갖고 있어 셀의 리드 내부 삽입을 유도하게 된다. The
상기 절연 카운트 바(210)는 레이저 용접 시에 레이저가 타 부위에 조사되지 않도록 절연하기 위한 카운트 바이다.The
상기 리드 카운트 바(220)는 레이저 용접 시에 리드 내부로 삽입되어 들어가게 되며, 서로 맞닿아 있는 리드들이 레이저로 용접될 수 있도록 가이드홈(221)을 형성하고 있어 실제 리드들은 가이드 홈을 따라 용접되어진다.The
도 8은 본 발명의 배터리 모듈의 용접 시스템의 구성도이며, 도면에서 보는 바와 같이 적층된 배터리 모듈(100)의 측부에 카운트 바(200)가 위치하게 된다.8 is a configuration diagram of the welding system of the battery module of the present invention, as shown in the figure, the
상기 배터리 모듈(100)은 기준 지그(500)에 안착 고정되게 위치하여 적층 상태를 견고히 유지하게 된다.The
상기 기준 지그(500)는 서로 인접한 상기 단위 배터리 셀(110)의 타 측에서 서로 반대 극의 리드들로 연결된 상기 배터리 모듈(100)을 고정되게 안착시키도록 평면의 바닥으로부터 복수개의 지지대가 수직으로 형성되어 있다.The
상기 기준 지그(500)의 하부에는 실린더 테이블(400)이 장착되어 있어 상기 기준 지그(500)를 상하, 좌우로 이동시키게 된다.A cylinder table 400 is mounted below the
레이저 용접기(300)는 카운트 바(200)의 양 측부에 각각 위치하게 되며 리드 카운트 바(220)에 레이저를 조사하게 된다.The
이때 기준 지그(500)가 상 하 이동하면서 각 층의 리드 카운트 바를 순서대로 레이저 용접기(300)에 위치시키도록 한다. At this time, as the
도 9 내지 도 12는 배터리 모듈(100)이 안착된 기준 지그(500)가 실린더 테이블(400)에 의해 이동함에 따라 배터리 모듈(100)의 양 측면이 카운트 바(200)에 삽입되는 상태를 도시하고 있는 사시도이다.9 to 12 illustrate a state in which both sides of the
보다 구체적으로 도 9와 도 10은 배터리 모듈(100)의 일 측면 리드 사이로 카운트 바(200)가 삽입되는 상태를 도시하고 있다.More specifically, FIGS. 9 and 10 illustrate a state in which the
도면에서 보는 바와 같이, 일 측면은 단위 배터리 셀(110)을 구성하는 배터리 셀(130)의 네거티브 리드(131)와 포지티브 리드(132)가 서로 맞닿아 있어 이들 사이로 내부 공간을 형성하게 되는 바, 상기 카운트 바(200)의 리드 카운트 바(220)가 상기 리드 내부 공간으로 삽입되며 절연 카운트 바(210)가 각 단위 배터리 셀(110)의 리드 사이에 삽입되어진다.As shown in the figure, one side of the
레이저 용접기(300)의 용접부는 최하단 혹은 최상단 리드부터 용접되도록 해당 위치에 위치하여 동일 선상에서 좌우 이동하며 맞닿아 있는 리드들에 레이저를 조사하여 용접하게 된다. The welded portion of the
해당 층의 리드 용접이 끝나면 상기 실린더 테이블(400)은 각 리드들의 간격만큼 상/하로 이동하면서 다음 층의 리드들이 용접되도록 한다.After the lead welding of the corresponding layer is finished, the cylinder table 400 moves up and down by the interval of each lead so that the leads of the next layer are welded.
또한 도 11과 도 12는 배터리 모듈(100)의 타 측면 리드 사이로 카운트 바(200)가 삽입되는 상태를 도시하고 있다.11 and 12 illustrate a state in which the
도면에서 보는 바와 같이 타 측면은 이웃하는 단위 배터리 셀(110) 간의 배터리 셀(130)의 네거티브 리드(133)와 포지티브 리드(134)가 서로 맞닿아 있어 이들 사이로 내부 공간을 형성하게 되는 바, 상기 카운트 바(200)의 리드 카운트 바(220)가 상기 리드 내부 공간으로 삽입되며 절연 카운트 바(210)가 각 단위 배터리 셀(110)의 리드 사이에 삽입되어진다.As shown in the drawing, the other side of the
이때 타 측에서 서로 맞닿게 되는 리드 공간은 3 구역이므로 상기 카운트 바(200)의 리드 카운트 바(220)는 이들 3 구역에만 삽입되고 나머지 한 개의 리드 카운트 바는 삽입되지 않게 된다.In this case, since the lead spaces contacting each other on the other side are three zones, the
따라서 타 측의 카운트 바(200)는 일 측에 위치하는 카운트 바(200)보다 상향 혹은 하향되게 위치하여 리드 삽입 공간에 대응되게 위치하도록 한다. Therefore, the
레이저 용접기(300)의 용접부는 최하단 혹은 최상단 리드부터 용접되도록 해당 위치에 위치하여 동일 선상에서 좌우 이동하며 맞닿아 있는 리드들에 레이저를 조사하여 용접하게 된다. The welded portion of the
해당 층의 리드 용접이 끝나면 상기 실린더 테이블(400)은 각 리드들의 간격만큼 상/하로 이동하면서 다음 층의 리드들이 용접되도록 한다.After the lead welding of the corresponding layer is finished, the cylinder table 400 moves up and down by the interval of each lead so that the leads of the next layer are welded.
용접이 완료된 후 상기 최외곽 리드(135, 136)에 양극, 음극 단자가 부착된 버스바를 90도 폴딩하여 배터리 모듈(100)을 완성하게 된다.After the welding is completed, the
이상, 본 발명의 실시예에서는 배터리 8셀 배터리 조립을 예시적으로 설명하였으나, 이에 국한하지 않고 16셀 이상의 배터리 조립 및 필름을 비롯한 다양한 접착물 응용에서도 기구적인 매커니즘을 동일하게 적용하여 응용할 수 있음은 자명한 일이다.In the above-described embodiments of the present invention, the battery 8-cell battery assembly has been exemplarily described, but the present invention is not limited thereto, and the same mechanism can be applied to various adhesive applications including battery assembly and films of 16-cell or more. It is obvious.
도 13은 본 발명의 배터리 모듈의 용접 방법의 순서도를 도시하고 있다.13 shows a flowchart of a welding method for a battery module of the present invention.
도면에서 보는 바와 같이, 우선 최외곽 단위 배터리 셀(110)의 타 측에 위치하는 리드로부터 수직 상태가 연장되게 버스바를 부착하는 버스바 단자 부착 단계(S5)를 수행한다.As shown in the figure, a bus bar terminal attaching step (S5) is first performed to attach a bus bar so that a vertical state is extended from a lead located at the other side of the outermost
상기 버스바 단자 부착 단계를 수행한 후, 버스바가 부착된 최외곽 단위 배터리 셀을 포함하여 2개의 배터리 셀(130)의 양 단자가 반대로 되도록 교번하여 케이스 내부에 위치시키는 단위 배터리 셀 조립 단계(S10)를 수행하게 된다. After performing the busbar terminal attaching step, the unit battery cell assembly step of alternately positioning both terminals of the two
상기 단계에서는 케이스 내부에 2개의 배터리 셀(130)이 서로 맞닿아 있으며 각 셀의 양 측으로 돌출되어 있는 네거티브 리드(131, 133)와 포지티브 리드(132, 134)를 직각으로 꺾게 된다. In the above step, the two
이때 상기 단위 배터리 셀(110)의 일 측은 상기 네거티브 리드(131)와 포지티브 리드(132)가 서로 내향되게 꺾이도록 하여 끝단이 서로 맞닿도록 연결시키고, 타 측은 상기 네거티브 리드(133)와 포지티브 리드(134)가 서로 외향되게 반대방향으로 꺾이도록 한다.In this case, one side of the
상기 단위 배터리 셀(110)이 조립된 상태에서, 기준 지그(500)에 상기 단위 배터리 셀(110) 4개를 적층되게 안착시키는 배터리 모듈 클램핑 단계(S20)를 수행하게 된다.In the state in which the
상기 단계에서는 단위 배터리 셀(110)을 차례로 면접하게 적층시키게 되는 바, 케이스에 형성되어 있는 돌기부와 함몰부를 서로 대응되게 맞물리게 하여 일렬로 견고한 적층 상태를 유지하도록 한다.In this step, the
이때 인접한 상기 단위 배터리 셀(110)은 외향되게 꺾여 있는 타 측 리드들이 서로 맞닿도록 한다. In this case, the adjacent
상기와 같이 단위 배터리 셀(110)들이 적층된 상태에서 카운트 바를 각 리드 사이에 삽입하게 되는 카운트 바 삽입 단계(S30)를 수행하게 된다.As described above, in the state in which the
상기 단계에서는 기준 지그(500) 상에 안착되어 있는 배터리 모듈(100)이 기준 지그(500) 하부에 위치하는 실린더 테이블(400)의 작동에 의해 카운트 바 측으로 이동하게 되며, 이로 인해 카운트 바에 일렬로 형성되어 있는 절연 카운트 바와 리드 카운트 바가 각 리드 사이의 공간으로 삽입되어진다.In the above step, the
이때 단위 배터리 셀(110)로 연결되어 있는 상기 배터리 모듈(100)의 일 측 리드들은 그 내부 공간으로 리드 카운트 바가 삽입되어진다.At this time, lead count bars of one side of the
마찬가지로 인접한 단위 배터리 셀(110)로 연결되어 있는 상기 배터리 모듈(100)의 타 측 리드들은 그 내부 공간으로 리드 카운트 바가 삽입되어진다.Similarly, lead leads of the other side of the
리드 내부 공간으로 카운트 바가 삽입된 상태에서 리드를 레이저 용접하게 되는 레이저 용접 단계(S40)를 수행하게 된다.The laser welding step (S40) for performing laser welding of the lead while the count bar is inserted into the lead internal space is performed.
상기 단계에서는 리드 카운트 바가 리드 공간 내부에 삽입되어 있는 상태에서 각 리드의 끝단이 직각으로 굽어 서로 맞닿아 있는 부위를 용접하게 된다.In this step, while the lead count bar is inserted into the lead space, the ends of each lead are bent at right angles to weld the portions in contact with each other.
이때 상기 리드 카운트 바에 형성되어 있는 가이드 홈을 따라 레이저 용접이 이루어지며 나머지 부분은 절연되어 용접이 이루어지지 않게 된다. At this time, laser welding is performed along the guide grooves formed in the lead count bar, and the remaining part is insulated so that welding is not performed.
레이저 용접 시에는 실린더 테이블을 수평 이동시키며 가이드 홈을 따라 용접 처리가 되도록 하며, 1개 층의 리드 용접이 마무리되면 실린더 테이블을 수직 이동시킨 다음 다시 수평 이동을 통해 다음 층의 리드 용접이 수행되도록 한다.When laser welding, the cylinder table is moved horizontally and welded along the guide groove. When the lead welding of one layer is finished, the cylinder table is moved vertically, and then the horizontal welding is performed to lead welding of the next layer. .
상기와 같이 레이저 용접 단계를 모두 수행하게 되면, 수평 상태를 유지하고 있는 최외곽 리드의 버스바를 배터리 모듈로부터 내향되게 직각으로 폴딩하여 배터리 모듈을 완성하게 되는 버스바 직각 폴딩 단계(S50)를 수행한 후 본 발명의 배터리 모듈의 용접 방법의 전 과정을 모두 완료하게 된다.
When all the laser welding steps are performed as described above, the bus bar of the outermost lead maintaining the horizontal state is folded at right angles inwardly from the battery module, thereby completing the bus bar perpendicular folding step (S50). After completing the entire process of the welding method of the battery module of the present invention.
100 : 배터리 모듈 110 : 단위 배터리 셀
120 : 케이스 130 : 배터리 셀
200 : 카운트 바 210 : 절연 카운트 바
220 : 리드 카운트 바 300 : 레이저 용접기
400 : 실린더 테이블 500 : 기준 지그100: battery module 110: unit battery cell
120: case 130: battery cell
200: count bar 210: insulated count bar
220: lead count bar 300: laser welder
400: cylinder table 500: reference jig
Claims (8)
2개 이상 적층되는 배터리 셀(130)의 네거티브 리드와 포지티브 리드가 교반되게 위치시켜 그 일 측 리드들을 서로 연결시킨 단위 배터리 셀(110)이 복수개 적층되어 있는 배터리 모듈(100)과;
서로 인접한 상기 단위 배터리 셀(110)들의 네거티브 리드와 포지티브 리드가 서로 연결된 상기 배터리 모듈(100)을 고정되게 안착시키도록 평면의 바닥으로부터 복수개의 지지대가 수직으로 형성되어 있는 기준 지그(500)와;
상기 기준 지그(500)의 하면에 장착되어 있어 상기 기준 지그(500)를 수평 혹은 수직으로 이동시키는 실린더 테이블(400)과;
상기 실린더 테이블(400)의 수평 이동에 의해 상기 기준 지그(500) 상에 위치하는 상기 배터리 모듈(100)의 각 리드 사이의 공간으로 삽입되도록, 복수개의 직사각 바 형태를 가지는 카운트 바들이 일렬로 정렬되어 있는 카운트 바(200); 및
상기 카운트 바 상에서 서로 연결된 리드를 레이저로 용접하는 레이저 용접기(300)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 용접 시스템.
In the welding system of the battery module,
A battery module 100 including a plurality of unit battery cells 110 stacked with a negative lead and a positive lead of two or more stacked battery cells 130 and connected to one side of the leads;
A reference jig 500 having a plurality of supports vertically formed from a bottom of a plane so that the negative and positive leads of the unit battery cells 110 adjacent to each other are fixedly seated on the battery module 100 connected to each other;
A cylinder table 400 mounted on a lower surface of the reference jig 500 to move the reference jig 500 horizontally or vertically;
Count bars having a plurality of rectangular bar shapes are aligned in a line so that the cylinder table 400 is inserted into the space between the leads of the battery module 100 positioned on the reference jig 500 by the horizontal movement of the cylinder table 400. A count bar 200; And
And a laser welder (300) for welding the leads connected to each other on the count bar with a laser.
상기 단위 배터리 셀(110)은,
케이스(120) 내부에 포함되어 있는 2개의 배터리 셀(130)로 구성되며, 상기 케이스(120)는 외표면으로 돌기부(121) 및 함몰부(122)를 구비하고 있어 복수개의 상기 단위 배터리 셀(110)이 적층될 때 상기 돌기부(121)와 함몰부(122)가 서로 대응되게 맞물리도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 용접 시스템.
The method of claim 1,
The unit battery cell 110,
The case 120 includes two battery cells 130 included in the case 120, and the case 120 includes a protrusion 121 and a recess 122 on an outer surface thereof, thereby providing a plurality of unit battery cells ( Welding system of the battery module, characterized in that when the projections (121) and the depressions (122) to be engaged with each other when the stacking.
상기 단위 배터리 셀(110)의 일 측은 단위 배터리 셀(110) 측으로 내향되게 직각으로 굽어 그 끝단들이 서로 맞닿아 있는 네거티브 리드(131)와 포지티브 리드(132)가 형성되어 있으며,
상기 단위 배터리 셀(110)의 타 측은 단위 배터리 셀(110) 측으로부터 외향되게 직각으로 굽어 있는 네거티브 리드(133)와 포지티브 리드(134)가 형성되어 있으며,
상기 단위 배터리 셀(110)로 구성되는 상기 배터리 모듈(100)의 타 측 최외곽은 셀로부터 연장되는 리드들(135, 136)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 용접 시스템.
The method of claim 1,
One side of the unit battery cell 110 has a negative lead 131 and a positive lead 132 formed by bending at right angles inwardly toward the unit battery cell 110 to have their ends abut each other.
The other side of the unit battery cell 110 is formed with a negative lead 133 and a positive lead 134 bent at a right angle outward from the unit battery cell 110 side,
Welding system of a battery module, characterized in that the lead (135, 136) extending from the cell is formed at the outermost side of the battery module (100) consisting of the unit battery cell (110).
상기 카운트 바(200)는 상기 리드 사이로의 삽입을 유도하도록, 그 끝단이 수렴형태를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 용접 시스템.
The method of claim 1,
The count bar (200) is a welding system of a battery module, characterized in that the end has a converging shape, so as to induce insertion between the leads.
상기 카운트 바(200)는,
리드 카운트 바(220)와 절연 카운트 바(210)가 서로 교반되게 위치하고 있어,서로 맞대어 있는 리드의 공간으로 삽입되는 리드 카운트 바(220)에 형성되어 있는 가이드 홈을 따라 리드의 용접이 이루어지며,
서로 연결되지 않은 리드들 사이의 공간에 삽입되는 절연 카운트 바(210)가 조사되는 레이저를 절연시키는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 용접 시스템.
The method of claim 4, wherein
The count bar 200,
Since the lead count bar 220 and the insulation count bar 210 are positioned to be agitated with each other, welding of the leads is performed along the guide grooves formed in the lead count bars 220 inserted into the spaces of the leads facing each other.
Welding system of a battery module, characterized in that to insulate the laser irradiated with an insulating count bar (210) inserted into the space between the leads that are not connected to each other.
적층될 배터리셀 중에서 최외곽에 위치하는 배터리 셀의 타 측단에 양극, 음극 단자를 포함하는 버스바를 부착하는 버스바 단자 부착 단계(S5)와;
2개의 배터리 셀의 양 단자가 반대로 되도록 교번하여 케이스 내부에 위치시키는 단위 배터리 셀 조립 단계(S10)와;
기준 지그에 복수개의 단위 배터리 셀을 적층되게 안착시키되, 인접한 상기 단위 배터리 셀의 외향되게 꺾여 있는 타 측 리드들이 서로 맞닿도록 하는 배터리 모듈 클램핑 단계(S20)와;
기준 지그 상에 안착되어 있는 배터리 모듈이 기준 지그 하부에 위치하는 실린더 테이블의 작동에 의해 각 리드 사이로 절연 카운트 바와 리드 카운트 바가 삽입되도록 하는 카운트 바 삽입 단계(S30)와;
리드 내부 공간으로 카운트 바가 삽입된 상태에서 서로 맞닿아 있는 리드 상에 레이저를 조사하는 레이저 용접 단계(S40)와;
용접이 완료된 후 최외곽 리드들에 양극, 음극 단자가 부착된 버스바를 직각으로 폴딩하는 버스바 직각 폴딩 단계(S50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 용접 방법.
In the welding method of the battery module,
A bus bar terminal attaching step (S5) of attaching a bus bar including a positive electrode and a negative electrode terminal to the other end of the battery cell positioned at the outermost part of the battery cells to be stacked;
A unit battery cell assembling step (S10) of alternately placing both terminals of the two battery cells so as to be inverted in the case;
A battery module clamping step (S20) of mounting a plurality of unit battery cells on a reference jig so as to be stacked on the other side of the adjacent unit battery cells so as to be in contact with each other;
A count bar insertion step (S30) for inserting an insulation count bar and a lead count bar between each lead by an operation of a cylinder table positioned below the reference jig with the battery module seated on the reference jig;
A laser welding step (S40) of irradiating a laser onto the leads in contact with each other in a state where the count bar is inserted into the lead internal space;
And a bus bar orthogonal folding step (S50) of folding the bus bars having the positive and negative terminals attached to the outermost leads at right angles after the welding is completed.
상기 단위 배터리 셀 조립 단계(S10)는,
각 셀의 양 측으로 돌출되어 있는 네거티브 리드와 포지티브 리드를 직각으로 꺾되, 일 측은 상기 네거티브 리드와 포지티브 리드가 서로 내향되게 꺾이도록 하여 끝단이 서로 맞닿도록 연결시키고, 타 측은 상기 네거티브 리드와 포지티브 리드가 서로 외향되게 반대방향으로 꺾이도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 용접 방법.
The method of claim 6,
The unit battery cell assembly step (S10),
The negative lead and the positive lead protruding at both sides of each cell are bent at right angles, one side of the negative lead and the positive lead bent inward to each other, and the ends thereof are connected to each other, and the other side of the negative lead and the positive lead is connected. Welding method of a battery module, characterized in that to be bent in the opposite direction outwards.
상기 카운트 바 삽입 단계(S30)는,
상기 리드 카운트 바가 서로 맞닿아 있는 리드 사이의 공간으로 삽입되어 상기 리드 카운트 바에 형성되어 있는 가이드홈을 따라 서로 맞닿아 있는 리드 끝단이 용접되도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 용접 방법. The method of claim 6,
Inserting the count bar (S30),
The lead count bar is inserted into the space between the leads that are in contact with each other so that the lead ends in contact with each other along the guide grooves formed in the lead count bar is welded.
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |