KR101301138B1 - Laser Welding Device of Electrode Terminals and Welding Process Using the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전지셀 또는 전지모듈의 판상형 전극단자들을 상호 용접하거나 또는 상기 판상형 전극단자와 외부회로의 용접을 위한 장치로서, 둘 또는 그 이상의 용접 예정부가 카운터 바와 클램프 바의 방향으로 위치하도록 다수의 전지셀 또는 전지모듈들을 적층 상태로 위치 고정하는 지지부재; 용접 예정부의 후면으로 도입되는 카운터 바; 용접 예정부의 전면으로 도입되고 레이저 조사를 위한 개구가 형성되어 있는 클램프 바; 및 용접 예정부에 레이저를 조사하는 레이저 장치; 를 포함하고 있고, 상기 카운터 바로 용접 예정부의 후면을 지지한 상태에서 클램프 바의 상기 개구를 통해 용접 예정부의 전면에 레이저를 조사하여 용접하는 것을 특징으로 하는 용접 장치를 제공한다.The present invention is a device for welding the plate-shaped electrode terminals of the battery cell or battery module or the welding of the plate-shaped electrode terminal and the external circuit, a plurality of batteries so that two or more welding scheduled portion is located in the direction of the counter bar and clamp bar A support member for fixing the cell or the battery modules in a stacked state; A counter bar introduced into the rear side of the welding scheduled portion; A clamp bar introduced into the front surface of the welding plan portion and having an opening for laser irradiation; And a laser device for irradiating a laser to a welding scheduled portion. It includes, and provides a welding device characterized in that the welding by irradiating a laser on the front surface of the welding portion through the opening of the clamp bar while supporting the back of the welding portion of the counter bar.
Description
본 발명은 전극단자의 레이저 용접 장치 및 용접 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전지셀 또는 전지모듈의 판상형 전극단자들을 상호 용접하거나 또는 상기 판상형 전극단자와 외부회로의 용접을 위한 장치로서, 용접 예정부가 카운터 바와 클램프 바의 방향으로 위치하도록 다수의 전지셀 또는 전지모듈들을 적층 상태로 위치 고정하는 지지부재; 용접 예정부의 후면으로 도입되는 카운터 바; 용접 예정부의 전면으로 도입되고 레이저 조사를 위한 개구가 형성되어 있는 클램프 바; 및 용접 예정부에 레이저를 조사하는 레이저 장치; 를 포함하고 있고, 상기 카운터 바로 용접 예정부의 후면을 지지한 상태에서 클램프 바의 상기 개구를 통해 용접 예정부의 전면에 레이저를 조사하여 용접하는 것을 특징으로 하는 용접 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser welding device and a welding method of an electrode terminal, and more particularly, a device for welding the plate-shaped electrode terminals of the battery cell or the battery module to each other or the plate-shaped electrode terminal and the external circuit welding, A support member for positioning the plurality of battery cells or battery modules in a stacked state such that the predetermined portion is positioned in the direction of the counter bar and the clamp bar; A counter bar introduced into the rear side of the welding scheduled portion; A clamp bar introduced into the front surface of the welding plan portion and having an opening for laser irradiation; And a laser device for irradiating a laser to a welding scheduled portion. It includes, and the welding apparatus characterized in that the welding by irradiating a laser on the front surface of the welding portion through the opening of the clamp bar while supporting the back of the welding portion of the counter bar.
충방전이 가능한 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등과 중대형 디바이스의 동력원으로 주목받고 있다.The rechargeable battery capable of charging and discharging is a power source for electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and medium and large devices, which are proposed to solve air pollution of conventional gasoline and diesel vehicles using fossil fuels. Is attracting attention.
일반적으로, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.In general, due to the necessity of a high output large capacity in a medium-large device such as an automobile, a medium-large battery module electrically connecting a plurality of battery cells is used.
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮다는 등의 잇점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.Since the middle- or large-sized battery module is preferably manufactured in a small size and weight, a prismatic battery, a pouch-shaped battery, and the like, which can be charged with a high degree of integration and have a small weight to capacity ratio, are mainly used as the battery cells of the middle- or large-sized battery modules. Particularly, a pouch-shaped battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has recently attracted a great deal of attention due to its advantages such as a small weight and a low manufacturing cost.
그러나, 상기 외장부재 자체는 기계적 강성이 우수하지 못하므로, 안정한 구조의 전지모듈을 제조하기 위하여, 일반적으로 전지셀들(단위전지들)을 카트리지 등의 팩 케이스에 장착하여 전지모듈을 제조하고 있다. 그러나, 중대형 전지모듈이 장착되는 장치 또는 차량 등에는 일반적으로 장착공간이 한정적이므로, 카트리지와 같은 팩 케이스의 사용으로 인해 전지모듈의 크기가 커지는 경우에는 낮은 공간 활용도의 문제점이 초래된다. 또한, 전지셀의 낮은 기계적 강성은 충방전시 전지셀의 반복적인 팽창 및 수축으로 나타나고, 그로 인해 열융착 부위가 분리되는 경우도 초래된다.However, since the external member itself is not excellent in mechanical rigidity, in order to manufacture a battery module having a stable structure, generally, battery cells (unit cells) are attached to a pack case such as a cartridge to manufacture a battery module . However, since a mounting space is limited in a device or a vehicle in which a middle- or large-sized battery module is mounted, when the size of the battery module is increased due to the use of a pack case such as a cartridge, a problem of low space utilization is caused. Further, the low mechanical rigidity of the battery cell is caused by the repeated expansion and contraction of the battery cell during charging and discharging, resulting in a case where the heat-welded portion is separated.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 한국 등록특허 제0870457호에서, 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 전지모듈로서, 전극단자들이 직렬로 상호 연결되어 있고 상기 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층구조를 이루고 있는 둘 또는 그 이상의 전지셀들, 및 상기 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 셀 커버로 구성된 전지모듈을 제시한 바 있다.Therefore, in order to solve this problem, the present applicant is a Korean Patent No. 0870457, a battery module including a plate-shaped battery cells, the electrode terminals are formed on the top and bottom, respectively, the electrode terminals are interconnected in series And a pair of high-strength cell covers that are bent to connect the electrode terminals to form two or more battery cells forming a stacked structure and to cover the entire outer surface of the battery cell stack except for the electrode terminal portion. The configured battery module has been presented.
상기 특허에 따르면, 전지모듈을 조립하는 과정에서, 두 개의 파우치형 전지셀들을 그것의 전극단자들이 연속적으로 상호 인접하도록 길이방향으로 직렬 배열한 상태에서 상기 전극단자들을 초음파 용접을 통해서 상호 결합시킨다. 그런 다음, 전극단자들이 결합된 두 개의 전지셀을 서로 마주보도록 중첩되게 접어서 전지셀 적층체를 형성한 후 셀 커버를 장착하여 단위 전지모듈을 제조하고 전극단자들을 접속시켜 중대형 전지모듈을 제조한다.According to the patent, in the process of assembling the battery module, the electrode terminals are coupled to each other by ultrasonic welding while the two pouch-type battery cells are arranged in series in the longitudinal direction such that the electrode terminals thereof are continuously adjacent to each other. Then, two battery cells combined with electrode terminals are folded so as to face each other to form a battery cell stack, and then a unit cover is manufactured to manufacture a unit battery module, and electrode terminals are connected to produce a medium-large battery module.
그러나, 앞에서 설명한 바와 같이, 단위 전지모듈간의 전극단자를 연결하는 과정은 일반적으로 초음파 용접에 의해 수행되고, 이러한 전지모듈의 양극 전극단자와 음극 전극단자는 서로 다른 소재로 이루어져 있으므로, 그것들을 상호 용접할 때 단자간의 용접 결합력이 떨어지는 경향이 있고, 이렇게 제조된 중대형 전지모듈은 진동 및 충격 등의 외력의 인가시에 용접 부위가 분리되어 단전이 유발되는 문제점이 있으며, 단락이 초래되는 경우도 존재하는 것으로 확인되었다.As described above, however, the process of connecting the electrode terminals between the unit battery modules is generally performed by ultrasonic welding, and since the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the battery module are made of different materials, they are mutually welded. When the welding coupling force between the terminals tends to be lowered, the manufactured medium and large battery modules have a problem in that a welding part is separated when an external force such as vibration and shock is applied, causing a short circuit, and a short circuit may occur. It was confirmed.
또한, 전지모듈을 적층하여 각각의 전극단자를 용접하는 과정에서 전지모듈 적층구조에 형성되는 각각의 용접 부위들의 위치가 인접하므로, 이러한 전극단자들을 용접하기 위해서는 정밀하고 견고한 용접 장치가 요구된다. 즉, 용접 장치의 오작동이나, 오차가 큰 움직임을 가지는 용접 장치에 의한 용접 과정은 용접 부위의 쇼트를 유발시킨다.In addition, since the positions of the respective welding sites formed in the battery module stack structure are adjacent in the process of stacking the battery modules and welding the respective electrode terminals, a precise and robust welding device is required to weld the electrode terminals. That is, a malfunction of the welding device or a welding process by the welding device having a large error movement causes a short circuit of the welding site.
따라서, 용접성을 향상시키면서 안전성을 향상시키는 용접 장치 및 용접 방법에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a welding apparatus and a welding method for improving safety while improving weldability.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
구체적으로 본 발명의 목적은 전지셀 또는 전지모듈들의 전극단자를 연결함에 있어서 레이저 용접에 의해 용접성을 향상시키고, 용접 과정에서 쇼트가 발생하는 것을 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있는 전극단자의 레이저 용접 장치 및 용접 방법을 제공하는 것이다.Specifically, the object of the present invention is to improve the weldability by laser welding in connecting the electrode terminals of the battery cells or battery modules, and to prevent the occurrence of short in the welding process laser welding device of the electrode terminal to improve the safety And a welding method.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 레이저 용접 장치 및 방법에 의해 전지셀 또는 전지모듈들을 연결함으로써 안전성이 향상된 중대형 전지모듈을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a medium-large battery module having improved safety by connecting battery cells or battery modules by the laser welding device and method.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 용접 장치는, 전지셀 또는 전지모듈의 판상형 전극단자들을 상호 용접하거나 또는 상기 판상형 전극단자와 외부회로의 용접을 위한 장치로서, Laser welding apparatus according to the present invention for achieving the above object, as a device for welding the plate-shaped electrode terminals of the battery cell or battery module to each other or the plate-shaped electrode terminal and the external circuit welding,
둘 또는 그 이상의 용접 예정부가 카운터 바와 클램프 바의 방향으로 위치하도록 다수의 전지셀 또는 전지모듈들을 적층 상태로 위치 고정하는 지지부재; A support member for positioning the plurality of battery cells or battery modules in a stacked state such that two or more welding scheduled portions are positioned in the direction of the counter bar and the clamp bar;
용접 예정부의 후면으로 도입되는 카운터 바; A counter bar introduced into the rear side of the welding scheduled portion;
용접 예정부의 전면으로 도입되고 레이저 조사를 위한 개구가 형성되어 있는 클램프 바; 및 A clamp bar introduced into the front surface of the welding plan portion and having an opening for laser irradiation; And
용접 예정부에 레이저를 조사하는 레이저 장치; A laser device for irradiating a laser to a welding scheduled portion;
를 포함하고 있고, 상기 카운터 바로 용접 예정부의 후면을 지지한 상태에서 클램프 바의 상기 개구를 통해 용접 예정부의 전면에 레이저를 조사하여 용접하는 구조로 구성되어 있다.It includes, and is configured to the structure by welding the laser irradiation on the front surface of the welding portion through the opening of the clamp bar while supporting the back of the welding portion of the counter bar.
따라서, 본 발명에 따른 레이저 용접 장치는 종래의 스팟 용접이나 초음파 용접에 비해 전극단자들의 용접성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 전지셀들의 단자들을 직렬로 연결하여 전지모듈을 제조할 때, 전지셀의 양극 단자 및 음극 단자의 소재가 다르더라도 용접성이 감소하는 단점을 미연에 방지하여, 전극단자들의 결합력을 더욱 향상시키고, 정확한 위치에서 용접을 보다 용이하게 수행할 수 있다.Therefore, the laser welding apparatus according to the present invention can further improve the weldability of the electrode terminals compared to the conventional spot welding or ultrasonic welding, and when manufacturing the battery module by connecting the terminals of the battery cells in series, the positive electrode of the battery cell Even if the material of the terminal and the negative terminal is different, it is possible to prevent the disadvantage that the weldability is reduced, thereby further improving the bonding force of the electrode terminals, it is possible to perform the welding more easily in the correct position.
또한, 앞서 정의한 바와 같이, 카운터 바로 용접 예정부의 후면을 지지한 상태에서 클램프 바의 상기 개구를 통해 용접 예정부의 전면에 레이저를 조사하여 용접을 수행하는 구조로 이루어져 있으므로, 대면적의 전극단자들을 효과적으로 용접할 수 있다.In addition, as defined above, the welding is performed by irradiating a laser beam to the front surface of the welding portion through the opening of the clamp bar while supporting the rear surface of the welding portion of the counter bar to effectively weld large electrode terminals. You can weld.
상기 전지셀은 전지모듈의 구성을 위해 충적되었을 때 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가지는 판상형 구조일 수 있다. The battery cell may have a plate-like structure having a thin thickness and a relatively wide width and length so as to minimize the overall size when the battery cell is charged for the configuration of the battery module.
예를 들어, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있고 상하 양 단부에 전극단자들이 돌출되어 있는 구조의 판상형 전지셀을 들 수 있으며, 구체적으로, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.For example, a plate-type battery cell having a structure in which an electrode assembly is built in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer and protruding electrode terminals at both upper and lower ends thereof, specifically, an aluminum laminate sheet It may be made of a structure in which the electrode assembly is built in the pouch type case.
상기 전지모듈은, 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 전지모듈로서, 예를 들어, 전극단자들이 직렬로 상호 연결되어 있고, 상기 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층 구조를 이루고 있는 둘 또는 그 이상의 전지셀들; 및 상기 전극단자 부위를 제외하고 상기 전지셀들의 외면을 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 셀 커버를 포함하는 것으로 구성될 수 있다. 이러한 전지모듈의 구체적인 예로는, 앞서 설명한 바와 같은 본 출원인의 한국 등록특허 제0870457호의 모듈을 들 수 있으며, 상기 특허는 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다. The battery module includes a plate-shaped battery cell having electrode terminals formed at an upper end and a lower end, respectively. For example, electrode terminals are connected in series and the connection portions of the electrode terminals are bent, Two or more battery cells having a structure; And a pair of high-strength cell covers coupled to each other to surround the outer surfaces of the battery cells except the electrode terminal portions. As a specific example of such a battery module, there is a module of the applicant's Korean Patent No. 0870457 as described above, which is incorporated by reference in the context of the present invention.
상기 용접 예정부는, 바람직하게는, 두 개의 전지셀 또는 전지모듈들이 순차적으로 적층된 상태에서, 인접한 판상형 전극단자들이 상호 중첩되도록 수직 절곡되어 있는 부위일 수 있다. 예를 들어, 적층된 전지셀 또는 전지모듈에서 그것들의 전극단자들을 서로 연결할 때, 하나의 전지모듈(A)의 돌출된 전극단자를 그와 연결하려는 다른 전지모듈(B)이 적층된 방향으로 수직 절곡하고, 전지모듈(B)의 전극단자를 전지모듈(A)의 방향으로 수직 절곡하여, 이들 전지모듈들(A, B)의 전극단자들이 수직 절곡된 부위를 상호 중첩시켜 용접 예정부를 형성한 후 용접을 수행하는 구조로 이루어질 수 있다. Preferably, the welding plan portion may be a portion in which two battery cells or battery modules are vertically bent so that adjacent plate-shaped electrode terminals overlap each other in a state where the battery cells or battery modules are sequentially stacked. For example, when connecting their electrode terminals to each other in a stacked battery cell or battery module, the protruding electrode terminals of one battery module A are perpendicular to the direction in which the other battery modules B to be connected thereto are stacked. The electrode terminal of the battery module (B) is bent vertically in the direction of the battery module (A), and the electrode terminals of these battery modules (A, B) overlap the vertically bent portions to form a welding plan portion. It may be made of a structure for performing a post-weld.
하나의 바람직한 예에서, 상기 클램프 바의 개구는 상기 용접 예정부의 폭에 대응하는 50% 내지 90%의 크기와, 용접 예정부의 길이에 대응하는 80% 내지 100%의 크기로 형성되어 있을 수 있다. 용접 예정부의 폭과 길이를 기준으로 클램프 바의 개구의 크기가 너무 작은 경우에는, 용접시 클램프 바가 용접 예정부의 많은 면을 커버하여 용접 효과를 저하시킬 수 있고, 이와는 반대로, 클램프 바의 개구의 크기가 너무 큰 경우에는, 그것의 장착에 따른 효과를 발휘하기 어려울 수 있으므로 바람직하지 않다. 따라서, 이러한 문제점을 유발하지 않는다면 클램프 바의 개구의 크기가 상기 범위를 넘어설 수도 있음은 물론이다.In one preferred embodiment, the opening of the clamp bar may be formed in the size of 50% to 90% corresponding to the width of the welding plan portion, and the size of 80% to 100% corresponding to the length of the welding plan portion. If the size of the opening of the clamp bar is too small based on the width and length of the weld scheduled portion, the clamp bar may cover many sides of the weld scheduled portion during welding to reduce the welding effect, and conversely, the size of the clamp bar opening Is too large, it is not preferable because it may be difficult to exert the effect of its mounting. Thus, of course, the size of the opening of the clamp bar may exceed the above range unless this problem is caused.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 용접 예정부의 후면을 지지하는 카운터 바에는 슬릿이 천공되어 있어서, 레이저 용접시 용접 예정부의 후면으로부터 용접 열을 발산시킴으로써, 열이 과도하게 집중되어 전지셀에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.In another preferred embodiment, the slit is perforated in the counter bar for supporting the rear surface of the welding scheduled portion, by dissipating the welding heat from the rear surface of the welding scheduled portion during laser welding, the heat is excessively concentrated to affect the battery cell It can prevent.
상기 카운터 바와 클램프 바는, 용접 예정부인 전극단자들의 상호 중첩부위의 후면 및 전면에 용이하게 도입될 수 있도록, 바람직하게는 단부가 테이퍼 구조로 이루어질 수 있다.The counter bar and the clamp bar may be formed in a tapered structure, preferably at an end portion, so that the counter bar and the clamp bar can be easily introduced into the rear and front surfaces of the electrode terminals which are to be welded.
한편, 용접 중에 발생하는 쇼트를 방지하기 위하여 용접 예정부들 사이에 절연부재를 추가로 탑재할 수 있다.On the other hand, in order to prevent shorts occurring during welding, an insulating member may be further mounted between the welding scheduled portions.
예를 들어, 이러한 절연부재는 용접 예정부가 레이저 조사 장치 방향으로 노출되도록 용접 예정부의 상부와 하부를 감싸는 'ㄷ' 자 형태의 바(bar) 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 구조의 절연부재는, 용접 예정부의 수직 절곡된 형태를 유지해 주며, 용접 열에 의한 용접 예정부의 변형을 방지할 수 있다. For example, the insulating member may have a bar structure having a 'c' shape surrounding the upper and lower portions of the welding plan portion to expose the welding plan portion in the direction of the laser irradiation apparatus. The insulating member having such a structure maintains the vertically bent shape of the welding scheduled portion, and can prevent deformation of the welding scheduled portion by the welding heat.
또한, 상기 절연부재는, 상기 카운터 바 및 클램프 바와 마찬가지로, 용접 예정부들 사이에 용이하게 삽입될 수 있도록, 단부가 테이퍼 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the end portion has a tapered structure so that the insulating member can be easily inserted between the welding scheduled portions, similarly to the counter bar and the clamp bar.
따라서, 상기 절연부재는 용접 예정부들에 전류가 통하지 않도록 전기적으로 상호간 안전하게 이격시킬 수 있고, 용접 중에 지지부재, 이동부재 등과 같은 용접장치의 구성요소 일부의 오작동 또는 위치상의 편차로 인해 용접 예정부들이 서로 접촉하여 쇼트가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.Therefore, the insulating member can be safely spaced apart from each other electrically so that no current flows through the welding scheduled portions, and the welding scheduled portions are separated due to malfunction or positional deviation of a part of the welding apparatus such as a supporting member or a moving member during welding. It is possible to prevent the short from occurring in contact with each other.
하나의 구체적인 예에서, 용접을 위해 카운터 바와 클램프 바는 상기 용접 예정부에 대해 수평(측면)방향으로부터 도입되어 각각 용접 예정부의 후면 및 전면에 밀착되고, 상기 절연부재는 카운터 바와 클램프 바의 도입 방향의 대향측으로부터 도입되어 용접 예정부들 사이로 삽입되는 구조로 형성될 수 있다.In one specific example, for welding the counter bar and the clamp bar are introduced from the horizontal (side) direction with respect to the welding scheduled portion to be in close contact with the back and the front of the welding scheduled portion, respectively, and the insulating member is introduced in the counter bar and the clamp bar. Is introduced from the opposite side of the can be formed into a structure that is inserted between the welding scheduled portion.
바람직하게는, 용접을 위해 클램프 바와 카운터 바가 상기 용접 예정부의 전면 및 후면으로 도입되어 수평방향으로 이동하고 용접 후 제거될 수 있도록, 상기 클램프 바와 카운터 바는 용접 예정부에 대해 좌우방향으로 수평 움직이는 제 1 이동부재 상에 설치되어 있고, 상기 절연부재는 좌우방향으로 수평 움직이는 제 2 이동부재 상에 설치될 수 있다. Preferably, the clamp bar and the counter bar are horizontally moved horizontally and horizontally with respect to the welding target part such that the clamp bar and the counter bar are introduced into the front and rear surfaces of the welding part to be moved horizontally and can be removed after welding. 1 is installed on the movable member, the insulating member may be installed on the second movable member horizontally moving in the horizontal direction.
상기 구조에서, 제 1 및 제 2 이동부재는 LM 블록-레일 구조로 연결되어 있을 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 이동부재는 클램프 바, 카운터 바, 및 절연부재가 용접 예정부에 접근하거나 또는 그로부터 이격되도록 수평방향으로 이동할 수 있다.In the above structure, the first and second moving members may be connected in an LM block-rail structure. Thus, the first and second moving members can move horizontally such that the clamp bar, the counter bar, and the insulating member approach or are spaced apart from the welding scheduled portion.
또한, 상기 클램프 바와 카운터 바를 이동시키는 제 1 이동부재는 용접 예정부에 대해 좌우방향으로 수평 이동하는 제 1 블록과, 용접 예정부의 위치 오차를 보정하기 위해 전후방향으로 수평 이동하는 제 2 블록으로 이루어져 있을 수 있다. 이러한 블록들에 의해, 용접 예정부로의 위치 오차를 최소화하여 접속 작업을 안정적으로 수행할 수 있다.In addition, the first moving member for moving the clamp bar and the counter bar comprises a first block horizontally moved in the horizontal direction with respect to the welding plan portion, and a second block horizontally moved in the front and rear directions to correct the position error of the welding plan portion. There may be. By these blocks, the connection work can be stably performed by minimizing the position error to the welding scheduled portion.
한편, 상기 지지부재는 다수의 용접 예정부들에 대해 카운터 바와 클램프 바에 의한 순차적인 용접이 가능할 수 있도록 상하방향으로 이동 가능한 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 구조는 카운터 바 및 클램프 바의 높이에 대응하여 용접을 수행하려는 용접 예정부의 높이를 상하방향으로 이동시킬 수 있고, 또한, 용접 예정부들의 간격에 대응하여 지지부재가 상하방향으로 단계적으로 이동하는 구조로도 이루어질 수 있다.On the other hand, the support member may be made of a structure that can be moved in the vertical direction to enable the sequential welding by the counter bar and the clamp bar for a plurality of welding scheduled portion. This structure can move the height of the welding plan portion to be welded in the vertical direction corresponding to the height of the counter bar and the clamp bar, and the support member is moved stepwise in the vertical direction corresponding to the spacing of the welding plan portions. It may also be made of a structure.
바람직하게는, 상기 지지부재는 적층된 전지셀 또는 전지모듈들의 적어도 양측을 지지하는 가이드(지지 가이드)를 포함하고 있어서, 용접 중에, 카운터 바 및 클램프 바의 좌우 이동에 의해 적층된 전지셀 또는 전지모듈들이 정렬된 구조를 유지하도록 위치를 고정시킬 수 있다.Preferably, the support member includes a guide (support guide) for supporting at least both sides of the stacked battery cells or battery modules, so that the battery cells or batteries stacked by the left and right movement of the counter bar and the clamp bar during welding. The modules can be fixed in position to maintain an aligned structure.
한편, 상기 레이저 장치는 레이저 빔을 조사하는 조사 유닛과, 및 노즐 부위에서 금속 흄을 흡입하는 배기 유닛을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 조사 유닛에서 레이저 빔을 조사함과 동시에, 노즐 부위의 배기 유닛에서 금속 흄을 바로 흡입하므로, 용접시 발생하는 알루미늄 흄과 같은 인체에 유해한 잔해를 즉시 제거할 수 있다.On the other hand, the laser device may have a structure including an irradiation unit for irradiating a laser beam, and an exhaust unit for sucking the metal fume at the nozzle portion. That is, at the same time as irradiating the laser beam from the irradiation unit, the metal fume is directly sucked from the exhaust unit of the nozzle portion, it is possible to immediately remove the harmful debris, such as aluminum fumes generated during welding.
상기 구조에서, 레이저 장치는 적층된 전지셀 단위체들의 양측에 위치하여 일측 용접 예정부와 타측 용접 예정부에 대해 동시에 용접 작업을 수행할 수 있다. 즉, 용접 예정부 양측에서 연속 공정이 가능하여, 용접 효율성을 극대화할 수 있다.In the above structure, the laser device may be positioned on both sides of the stacked battery cell units to simultaneously perform welding on one side welding part and the other side welding part. That is, the continuous process is possible at both sides of the welding plan portion, thereby maximizing the welding efficiency.
본 발명은 또한, 상기 용접 장치를 사용하여 전지셀 또는 전지모듈들의 판상형 전극단자들을 전기적으로 연결하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for electrically connecting the plate-shaped electrode terminals of the battery cell or battery modules using the welding device.
구체적으로, 상기 방법은,Specifically, the method,
(a) 용접 예정부가 카운터 바와 클램프 바의 방향으로 위치하도록 지지부재 상에 둘 또는 그 이상의 전지셀 또는 전지모듈들을 탑재하는 과정;(a) mounting two or more battery cells or battery modules on the support member such that the welding plan portion is positioned in the direction of the counter bar and the clamp bar;
(b) 용접하고자 하는 용접 예정부의 상부와 하부에 절연부재를 삽입하는 과정;(b) inserting insulating members into upper and lower portions of the welding plan portion to be welded;
(c) 카운터 바와 클램프 바를 전진 이동시켜 용접 예정부의 전면 및 후면에 밀착시키는 과정;(c) advancing the counter bar and the clamp bar to closely contact the front and rear surfaces of the welding plan portion;
(d) 레이저 장치를 수평방향으로 이동시켜 용접 예정부에 대해 레이저 용접을 수행하는 과정; 및(d) moving the laser device in a horizontal direction to perform laser welding on the welding scheduled portion; And
(e) 지지부재를 상향(또는 하향) 이동시켜 상기 단계(b) ~ 단계(d)를 반복하는 과정;(e) repeating steps (b) to (d) by moving the support member upward (or downward);
을 포함하고 있다.It includes.
상기 용접 방법에 따르면, 적층 전지셀 또는 전지모듈의 전극단자 용접 부위의 결합력이 우수하고, 용접 과정에서 쇼트 발생을 방지할 수 있으므로, 구조적 안정성이 더욱 요구되는 고출력 대용량의 중대형 전지모듈의 제조에 바람직하게 사용될 수 있으며, 자동화에 의한 연속 공정을 가능하게 한다.According to the welding method, since the bonding force of the electrode terminal welding portion of the laminated battery cell or the battery module is excellent, and the short generation can be prevented during the welding process, it is preferable for the production of high output large-capacity battery module that requires more structural stability. It can be used to make a continuous process by automation.
따라서, 본 발명은 또한 상기의 방법으로 제조된 고출력 대용량의 중대형 전지모듈을 제공한다.Therefore, the present invention also provides a high output large-capacity battery module manufactured by the above method.
하나의 바람직한 예에서, 상기 중대형 전지모듈은 둘 또는 그 이상의 전지셀들이 한 쌍의 셀 커버에 의해 결합된 구조의 전지모듈 다수 개로 이루어져 있고, 상기 전지모듈 상호 간 및 전지모듈 내의 전지셀들은 판상형 전극단자들이 수직으로 절곡되어 상호 중첩된 상태에서 레이저 용접에 의해 전기적으로 연결된 구조로 이루어질 수 있다. In one preferred embodiment, the medium-large battery module is composed of a plurality of battery modules having a structure in which two or more battery cells are coupled by a pair of cell covers, the battery cells between each other and the battery cells in the plate-shaped electrode The terminals may be configured to be electrically connected by laser welding in a state where the terminals are vertically bent and overlapped with each other.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 용접 장치는, 전지모듈 적층체의 전극단자 용접 예정부에 카우터 바, 클램프 바 및 절연부재를 위치시킨 후 레이저 용접을 수행함으로써, 용접 예정부의 용접성을 크게 향상시키고, 용접시 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있으므로 전지의 불량률을 감소시키고 안전성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 대면적의 전극단자들을 한번에 용접할 수 있고, 이종 금속 간 용접시의 결합력을 향상시킬 수 있다.As described above, in the laser welding device according to the present invention, by placing the counter bar, the clamp bar and the insulating member on the electrode terminal welding scheduled portion of the battery module stack, and performing laser welding, the weldability of the weld scheduled portion It is possible to greatly improve and to prevent the occurrence of short during welding, thereby reducing the defective rate of the battery and greatly improving safety. In addition, the electrode terminals of a large area can be welded at once, and the bonding force during welding between dissimilar metals can be improved.
도 1 내지 도 4는 전지모듈 적층체가 제조되는 과정의 모식도들이다;
도 5 및 도 6은 도 4의 정면도 및 우측면도이다;
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 모식도이다;
도 8은 도 1의 레이저 용접 장치에서 이동부재를 확대한 구조의 모식도이다;
도 9는 도 1의 카운터 바, 클램프 바 및 절연부재가 용접 예정부에 도입된 부분 확대도이다;
도 10은 도 9의 카운터 바 및 클램프 바를 확대한 구조의 모식도이다;
도 11은 도 9의 용접 장치에서 절연부재를 확대한 구조의 모식도이다;
도 12는 도 4의 전지모듈 적층체가 전지모듈 케이스에 장착된 하나의 예시적인 중대형 전지모듈의 모식도이다.1 to 4 are schematic views of a process of manufacturing a battery module stack;
5 and 6 are front and right side views of FIG. 4;
7 is a schematic view of a laser welding device according to one embodiment of the present invention;
8 is a schematic view of an enlarged structure of the movable member in the laser welding device of FIG.
FIG. 9 is a partially enlarged view in which the counter bar, the clamp bar, and the insulating member of FIG. 1 are introduced into a welding plan portion; FIG.
FIG. 10 is a schematic diagram of an enlarged structure of the counter bar and the clamp bar of FIG. 9; FIG.
FIG. 11 is a schematic diagram of an enlarged structure of an insulating member in the welding apparatus of FIG. 9; FIG.
12 is a schematic view of one exemplary medium-large battery module in which the battery module stack of FIG. 4 is mounted in a battery module case.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 1 내지 도 4에는 전지모듈 적층체가 제조되는 과정이 모식적으로 도시되어 있다.1 to 4 schematically show a process of manufacturing a battery module stack.
우선 도 1을 참조하면, 파우치형 전지셀(100)은 두 개의 전극리드(110, 120)가 서로 대향하여 전지셀 본체(130)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 외장부재(140)는 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양측면들(140b)과 상단부 및 하단부(140a, 140c)를 부착시킴으로써 전지(100)가 만들어진다. First, referring to FIG. 1, the pouch-
외장부재(140)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양측면들(140b)과 상단부 및 하단부(140a, 140c)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다. 양측면들(140b)은 상하 외장부재(140)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(140a)와 하단부(140c)에는 전극리드(110, 120)가 돌출되어 있으므로 전극리드(110, 120)의 두께 및 외장부재(140) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드(110, 120)와의 사이에 필름상의 실링부재(160)를 개재한 상태에서 열융착시킨다.The
다음으로 도 2를 참조하면, 두 개의 파우치형 전지셀들(100a, 100b)을 그것의 전극단자들(120, 121)의 일측(121)은 외측 방향으로 수직 절곡하고 타측(122)은 내측 방향으로 수직 절곡한다. 이러한 전극단자들(120, 121)이 중첩되게 접힌 상태의 전지셀 적층체(100')에서, 레이저 용접에 의해 결합된 전극단자부(120 부위)는 'ㄷ'자 모양으로 절곡되어 있고, 대향하는 반대편의 전극단자들(121)은 각각 상부 및 하부 방향으로 수직 절곡되어 있다. 이러한 과정은 반대 과정으로 수행될 수 있는 바, 예를 들어, 전극단자들을 우선적으로 절곡한 상태로 전지셀들을 적층한 후에 해당 부위를 용접할 수도 있으며, 이는 이하에서 설명하는 도 3 및 도 4에 대해서도 마찬가지이다.Next, referring to FIG. 2, two pouch-
도 3에는 단위 전지모듈의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 도 3을 도 2와 함께 참조하면, 상기 중첩되게 접힌 전지셀 적층체(100')의 외부에는 한 쌍의 셀 커버(200)가 장착되어 전지셀 적층체(100')의 약한 기계적 특성을 보완하고 있다. 전지셀 적층체(100')의 일측 전극단자(120)는 서로 마주보면서 'ㄷ'자 모양으로 절곡되어 있고, 반대편 전극단자(121)는 측면에 적층되는 전지 모듈의 전극단자(도시하지 않음)와 결합되기 위해서 바깥쪽으로 절곡되어 있다.3 is a perspective view schematically illustrating a unit battery module. Referring to FIG. 3 together with FIG. 2, a pair of cell covers 200 is mounted outside the overlapped
셀 커버(200)는 전극단자(120, 121) 부위를 제외하고 전지셀 적층체(100')의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 금속 판재로 이루어져 있다. 셀 커버(200)의 좌우 양단에 인접한 측면에는 모듈의 고정을 용이하게 하기 위한 단차(240)가 형성되어 있으며, 상단과 하단에도 역시 동일한 역할을 하는 단차(250)가 형성되어 있다. 또한, 셀 커버(200)의 상단과 하단에는 종방향 고정부(260)가 형성되어 있어 모듈의 장착을 용이하게 한다. 셀 커버(200)의 외면에는 폭 방향으로 서로 이격되어 있는 다수의 선형 돌출부가 형성되어 있는데, 가운데 형성되어 있는 돌출부에는 써미스터(도시하지 않음)의 장착을 위한 만입부(233)가 형성되어 있다.The
도 4에는 도 3에서 제조된 단위 전지모듈들(300)이 적층되어 있는 구조('전지모듈 적층체')의 사시도가 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 4 개의 단위 전지모듈들(300)이 하나의 전지모듈 적층체(400)를 이루고 있으며, 전체적으로 8 개의 전지셀(100)이 포함되어 있다. 내측 방향으로 수직 절곡된 전극단자(도 3: 120)는 인접한 다른 전지셀(도시하지 않음)의 전극단자와 수직 절곡된 부분이 중첩되어 용접 예정부(410)를 형성한다.4 is a perspective view of a structure in which the
도 5에는 도 4의 정면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 6에는 도 4의 우측면도가 모식적으로 도시되어 있다. 이들 도면을 참조하면, 단위 전지모듈(300) 내의 한 쌍의 전지셀들(100)의 일측에는 내측 방향으로 수직 절곡된 전극단자가 중첩되어 용접 예정부(410)가 형성되어 있고, 그것의 반대측 전극단자들은 각각 단위 전지모듈(300)의 외측 방향으로 수직 절곡되어, 인접한 다른 단위 전지모듈(300)의 전지셀(100)에서 돌출된 전극단자와 용접 예정부(412)를 형성하는 구조로 이루어져 있다.FIG. 5 schematically shows the front view of FIG. 4, and FIG. 6 schematically shows the right side view of FIG. 4. Referring to these drawings, one side of the pair of
도 7에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 레이저 용접 장치가 모식적으로 도시되어 있다. 7 schematically shows a laser welding device according to one embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면 용접 장치(500)는 도 4에서 제조된 전지모듈 적층체(400)를 위치 고정하는 지지부재(510), 각각의 전극단자들이 중첩된 용접 예정부(410)의 후면에 도입되는 카운터 바(520), 용접 예정부(410)의 전면에 도입되는 클램프 바(530), 카운터 바(520)와 클램프 바(530)를 좌우 방향으로 이동시키는 제 1 이동부재(550), 용접 중에 쇼트 발생을 방지하기 위하여 전지모듈 적층체(400)의 용접 예정부들(410) 사이에 탑재되는 절연부재(540), 용접 예정부(410)의 사이에 도입되는 절연부재(540)를 좌우 방향으로 이동시키는 제 2 이동부재(560), 및 용접 예정부에 레이저를 조사하는 레이저 장치(570)를 포함하는 구조로 구성되어 있다.Referring to FIG. 7, the
레이저 장치(570)는 레이저 빔을 조사하는 조사 유닛(572)과 노즐 부위(573)에서 금속 흄을 흡입하는 배기 유닛(574)을 포함하는 구조로 구성되어 있다. 따라서, 조사 유닛(572)에서 레이저 빔을 조사함과 동시에, 노즐 부위(573)의 배기 유닛(574)에서 금속 흄을 바로 흡입하므로, 용접시 발생하는 알루미늄 흄과 같은 인체에 유해한 잔해를 즉시 제거할 수 있다.The
또한, 레이저 장치(570)는 적층된 전지셀 단위체들(400)의 양측에 위치하여 일측 용접 예정부(410)와 타측 용접 예정부(도시하지 않음)에 대해 동시에 용접 작업을 수행함으로써, 용접 효율성을 극대화할 수 있다.In addition, the
도 8에는 도 1의 용접 장치에서 이동부재를 확대한 구조가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 8 schematically illustrates an enlarged structure of the movable member in the welding apparatus of FIG. 1.
도 8을 도 7과 함께 참조하면, 지지부재(510)는 전지모듈 적층체(400)의 양측 및 하면을 지지하는 지지 가이드(512)와, 가이드(512)의 높이를 조절하는 높이조절부재(514)로 구성되어 있다. 지지 가이드(512)는 전지모듈 적층체(400)를 고정하여 정렬된 구조를 유지시키며, 높이조절부재(514)는 다수의 용접 예정부들(410)을 상하방향으로 이동시키는 역할을 하므로, 레이저 장치(570)에 의한 용접 예정부들(410)의 순차적인 용접이 가능하다.Referring to FIG. 8 together with FIG. 7, the
제 1 이동부재(550)는, 클램프 바(530)와 카운터 바(520)가 용접 예정부(410)의 전면 및 후면으로 도입되어 수평방향으로 이동하고 용접 후 제거될 수 있도록, 클램프 바(530)와 카운터 바(520)가 용접 예정부(410)에 대해 좌우방향(A)으로 수평 움직이는 제 1 블록(552)과, 용접 예정부의 위치 오차를 보정하기 위해 전후방향(B)으로 수평 이동하는 제 2 블록(556) 등으로 구성되어 있다. The first moving
제 2 이동부재(560)는 절연부재(540)가 용접 예정부(410)의 사이에 도입될 수 있도록 좌우방향(A)으로 수평 이동한다. The second moving
제 1 이동부재(550)와 제 2 이동부재(560)는 LM 블록-레일 구조(554, 558, 564)로 이루어져 있고, 이러한 구조에 의해 제 1 이동부재(550)와 제 2 이동부재(560)는 수평방향(A) 및 수직방향(B)으로 이동 가능하게 된다.The first moving
따라서, 카운터 바(520)와 클램프 바(530)는 제 1 이동부재(550)을 따라 우측에서 좌측으로 이동하고, 절연부재(540)는 제 2 이동부재(560)를 따라 용접 예정부(410)의 좌측에서 우측으로 이동하여 용접 예정부(410)에 도입된 후, 레이저 장치(570)에 의해 용접 예정부(410)를 용접한다. 이후 용접이 끝나면 제 1 이동부재(550)에 장착되어 있는 카운터 바(520) 및 클램프 바(530)와 제 2 이동부재(560)에 장착되어 있는 절연부재(540)는 후방으로 이동 및 좌측으로 이동하여, 다음 단계의 용접을 위해 초기 셋팅 위치로 복원된다.Accordingly, the
도 9에는 카운터 바, 클램프 바 및 절연부재가 용접 예정부에 도입된 부분 사시도가 도시되어 있고, 도 10에는 도 9의 카운터 바 및 클램프 바를 확대한 구조가 모식적으로 도시되어 있다.9 is a partial perspective view illustrating a counter bar, a clamp bar, and an insulating member introduced into a welding plan part, and FIG. 10 schematically illustrates an enlarged structure of the counter bar and clamp bar of FIG. 9.
이들 도면을 참조하면, 클램프 바(530)의 개구(532)는 용접 예정부(410)의 폭(W)에 대응하는 대략 80%의 크기와, 용접 예정부(410)의 길이(L)에 대응하는 대략 80%의 크기로 형성되어 있어서, 이러한 개구를 통해 용접 예정부(410)의 전면에 레이저를 조사하여 용접한다.Referring to these drawings, the
카운터 바(520)에는 슬릿(522)이 천공되어 있어서, 레이저 용접시 용접 예정부(410)의 후면으로부터 용접 열을 발산시킬 수 있다.The
이러한 카운터 바(520)와 클램프 바(530)는 단부가 테이퍼 구조(524, 534)로 이루어져 있어서, 용접 예정부(410) 후면 및 전면에 용이하게 도입될 수 있다.The
도 11에는 도 1의 용접 장치에서 절연부재를 확대한 구조가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 11 schematically shows an enlarged structure of an insulating member in the welding apparatus of FIG. 1.
도 11을 도 9와 함께 참조하면, 절연부재(540)는 용접 예정부들(410) 간의 도통을 방지하고 레이저 조사 장치 방향으로 노출되도록 용접 예정부(410)의 상부와 하부를 감싸는 'ㄷ'자 형태의 바(542)와, 용접 예정부들 사이에 용이하게 삽입될 수 있도록, 단부가 테이퍼 구조(544)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 11 along with FIG. 9, the insulating
따라서, 'ㄷ'자 형태의 바(542)는 용접 예정부(410)의 수직 절곡된 형태를 유지해 주면서, 용접 열에 의한 용접 예정부(410)의 변형을 방지하고, 용접 중에 용접 예정부들(410)이 서로 접촉하여 발생하는 쇼트를 방지할 수 있다.Accordingly, the
한편, 용접 장치(500)를 이용하여 전지모듈 적층체(400)의 전극단자들을 레이저 용접하는 과정을 다시 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the process of laser welding the electrode terminals of the
우선 전지모듈 적층체(400)를 지지부재(510)상에 탑재하고, 이 때 'ㄱ'자 형상으로 돌출된 전극단자의 절곡된 부위가 중첩된 용접 예정부(410)를 카운터 바(520)와 클램프 바(530)의 방향으로 위치하도록 전지모듈 적층체(400)를 탑재한다. 그런 다음, 용접 예정부(410) 사이에 제 1 이동부재(550)에 의해 수평 이동시켜 절연부재(540)를 장착한다. 그리고, 제 2 이동부재(560)에 의해 카운터 바(520) 및 클램프 바(530)를 수평 이동시켜 용접 예정부(410)의 후면 및 전면에 밀착시킨 후 레이저 용접을 수행한다. 이와 같이 용접 예정부(410)를 용접하여 각각의 전극단자들을 연결한 후, 카운터 바(520), 클램프 바(530), 및 절연부재(540)을 후진 이동시키고, 지지부재(512)를 상향(또는 하향) 이동시킨 다음, 앞서 설명한 레이저 용접 과정을 반복하여 기타 용접 예정부들에 대한 용접을 순차적으로 수행한다. 이러한 일련의 과정들은 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위 내에서, 일부 작동 순서의 변경 내지 새로운 과정의 추가가 가능함은 물론이다.First, the
도 12에는 도 4의 전지모듈 적층체가 전지모듈 케이스에 장착된 하나의 예시적인 구조가 도시되어 있다.12 illustrates an exemplary structure in which the battery module stack of FIG. 4 is mounted to a battery module case.
도 12를 참조하면, 중대형 전지모듈(600)은 상부 케이스(610) 및 하부 케이스(620)로 구성된 모듈 케이스에 도 7의 레이저 용접 과정에 의해 완성된 전지모듈 적층체(400)를 장착한 구조로 이루어져 있다. 이러한 전지모듈 적층체(400)의 내부는 앞서 설명한 도 1 내지 도 4의 구조와 동일하므로 생략하고 주로 중대형 전지모듈(600)의 외부 구조를 설명하기로 한다.Referring to FIG. 12, the medium-
중대형 전지모듈(600)의 상부 케이스(610)에는 냉매의 유입을 위하여 그것의 상면에는 다수의 냉매 유입구(612)가 형성되어 있다. 하부 케이스(620)는 전지모듈 적층체(400)의 타측면 단부와 상단 및 하단 일부를 감싸면서 상부 케이스(610)에 결합되는 구조로 이루어져 있고, 전면부에 전지모듈 적층체(400)의 전극단자와 연결된 외부 입출력 단자(622)가 위치하는 구조로 이루어져 있다. 중대형 전지모듈(600)의 전면 하단 및 후면 하단에는 외부에 다른 전지모듈을 장착할 수 있도록 체결홈(632)이 형성되어 있는 장착 결합부(630)가 형성되어 있다. In the
Claims (23)
둘 또는 그 이상의 용접 예정부가 카운터 바와 클램프 바의 방향으로 위치하도록 다수의 전지셀 또는 전지모듈들을 적층 상태로 위치 고정하는 지지부재;
용접 예정부의 후면으로 도입되는 카운터 바;
용접 예정부의 전면으로 도입되고 레이저 조사를 위한 개구가 형성되어 있는 클램프 바; 및
용접 예정부에 레이저를 조사하는 레이저 장치;
를 포함하고 있고,
상기 카운터 바로 용접 예정부의 후면을 지지한 상태에서 클램프 바의 상기 개구를 통해 용접 예정부의 전면에 레이저를 조사하여 용접하고, 상기 카운터 바와 클램프 바는, 용접 예정부인 전극단자들의 상호 중첩부위의 후면 및 전면에 용이하게 도입될 수 있도록, 단부가 테이퍼 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 장치. An apparatus for welding the plate-shaped electrode terminals of the battery cell or battery module or the welding of the plate-shaped electrode terminal and the external circuit,
A support member for positioning the plurality of battery cells or battery modules in a stacked state such that two or more welding scheduled portions are positioned in the direction of the counter bar and the clamp bar;
A counter bar introduced into the rear side of the welding scheduled portion;
A clamp bar introduced into the front surface of the welding plan portion and having an opening for laser irradiation; And
A laser device for irradiating a laser to a welding scheduled portion;
And,
The counter bar and the clamp bar are irradiated with a laser on the front surface of the welding plan portion through the opening of the clamp bar while the counter bar is supporting the rear surface of the welding plan portion, and the counter bar and the clamp bar are formed on the rear surface of the mutual overlapping portions of the electrode terminals, Welding device, characterized in that the end is tapered structure so that it can be easily introduced to the front surface.
전극단자들이 직렬로 상호 연결되고 상기 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층구조를 이루고 있는 둘 또는 그 이상의 전지셀들; 및
상기 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 셀 커버;
를 포함하는 것으로 구성된 전지모듈인 것을 특징으로 하는 용접 장치. The battery module of claim 1, wherein the battery module includes plate-shaped battery cells having electrode terminals formed at upper and lower ends thereof, respectively.
Two or more battery cells in which electrode terminals are interconnected in series and the connecting portions of the electrode terminals are bent to form a stacked structure; And
A pair of cell covers coupled to each other to cover the entire outer surface of the battery cell stack except for the electrode terminal portion;
Welding device, characterized in that the battery module comprising a.
(a) 용접 예정부가 카운터 바와 클램프 바의 방향으로 위치하도록 지지부재 상에 둘 또는 그 이상의 전지셀 또는 전지모듈들을 탑재하는 과정;
(b) 용접하고자 하는 용접 예정부의 상부와 하부에 절연부재를 삽입하는 과정;
(c) 카운터 바와 클램프 바를 전진 이동시켜 용접 예정부의 전면 및 후면에 밀착시키는 과정;
(d) 용접 예정부에 대해 레이저 용접을 수행하는 과정; 및
(e) 지지부재를 상향(또는 하향) 이동시켜 상기 과정(b) ~ 과정(d)를 반복하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 방법. A method for electrically connecting plate-shaped electrode terminals of a battery cell or battery modules using the welding device according to claim 1,
(a) mounting two or more battery cells or battery modules on the support member such that the welding plan portion is positioned in the direction of the counter bar and the clamp bar;
(b) inserting insulating members into upper and lower portions of the welding plan portion to be welded;
(c) advancing the counter bar and the clamp bar to closely contact the front and rear surfaces of the welding plan portion;
(d) performing laser welding on the welding scheduled portion; And
(e) repeating the steps (b) to (d) by moving the support member upwardly (or downwardly);
Welding method comprising a.
둘 또는 그 이상의 용접 예정부가 카운터 바와 클램프 바의 방향으로 위치하도록 다수의 전지셀 또는 전지모듈들을 적층 상태로 위치 고정하는 지지부재;
용접 예정부의 후면으로 도입되는 카운터 바;
용접 예정부의 전면으로 도입되고 레이저 조사를 위한 개구가 형성되어 있는 클램프 바; 및
용접 예정부에 레이저를 조사하는 레이저 장치;
를 포함하고 있고,
상기 카운터 바로 용접 예정부의 후면을 지지한 상태에서 클램프 바의 상기 개구를 통해 용접 예정부의 전면에 레이저를 조사하여 용접하고, 상기 카운터 바에는 용접 예정부의 후면으로부터 용접 열의 발산을 위한 슬릿이 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 용접 장치.An apparatus for welding the plate-shaped electrode terminals of the battery cell or battery module or the welding of the plate-shaped electrode terminal and the external circuit,
A support member for positioning the plurality of battery cells or battery modules in a stacked state such that two or more welding scheduled portions are positioned in the direction of the counter bar and the clamp bar;
A counter bar introduced into the rear side of the welding scheduled portion;
A clamp bar introduced into the front surface of the welding plan portion and having an opening for laser irradiation; And
A laser device for irradiating a laser to a welding scheduled portion;
And,
The counter bar is welded by irradiating a laser beam to the front surface of the welding portion through the opening of the clamp bar while supporting the rear surface of the welding portion, and the counter bar is perforated with a slit for dissipation of welding heat from the rear surface of the welding portion. Welding device, characterized in that.
둘 또는 그 이상의 용접 예정부가 카운터 바와 클램프 바의 방향으로 위치하도록 다수의 전지셀 또는 전지모듈들을 적층 상태로 위치 고정하는 지지부재;
용접 예정부의 후면으로 도입되는 카운터 바;
용접 예정부의 전면으로 도입되고 레이저 조사를 위한 개구가 형성되어 있는 클램프 바; 및
용접 예정부에 레이저를 조사하는 레이저 장치;
를 포함하고 있고,
상기 카운터 바로 용접 예정부의 후면을 지지한 상태에서 클램프 바의 상기 개구를 통해 용접 예정부의 전면에 레이저를 조사하여 용접하며, 용접 중에 쇼트를 방지하기 위하여 용접 예정부들 사이에 삽입되는 절연부재를 추가로 포함하고, 용접을 위해 카운터 바와 클램프 바는 상기 용접 예정부에 대해 수평(측면)방향으로부터 도입되어 각각 용접 예정부의 후면 및 전면에 밀착되고, 상기 절연부재는 카운터 바와 클램프 바의 도입 방향의 대향측으로부터 도입되어 용접 예정부들 사이로 삽입되는 것을 특징으로 하는 용접 장치.An apparatus for welding the plate-shaped electrode terminals of the battery cell or battery module or the welding of the plate-shaped electrode terminal and the external circuit,
A support member for positioning the plurality of battery cells or battery modules in a stacked state such that two or more welding scheduled portions are positioned in the direction of the counter bar and the clamp bar;
A counter bar introduced into the rear side of the welding scheduled portion;
A clamp bar introduced into the front surface of the welding plan portion and having an opening for laser irradiation; And
A laser device for irradiating a laser to a welding scheduled portion;
And,
While irradiating a laser beam to the front surface of the welding portion through the opening of the clamp bar while supporting the rear surface of the welding portion of the counter bar, the insulation member is inserted between the welding portions to prevent shorting during welding. And a counter bar and a clamp bar are introduced from the horizontal (side) direction with respect to the welding scheduled portion to be in close contact with the rear side and the front surface of the welding scheduled portion, respectively, and the insulating member is opposite to the introduction direction of the counter bar and the clamp bar for welding. A welding device, characterized in that it is introduced from and inserted between the welding scheduled portions.
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