KR101818629B1 - 리드 웰딩 용이성이 향상된 모형셀 및 그 제조방법 - Google Patents

리드 웰딩 용이성이 향상된 모형셀 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

규격에 맞는 모형셀 제작이 가능하도록 리드 웰딩 용이성이 향상된 모형셀 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 모형셀은 리드를 올려 놓거나 끼워서 부착할 수 있는 리드 부착 가능부가 셀 모형 측면 중간에 마련된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 리드가 항상 폴딩셀 모형 중간에 정위치하는 모형셀을 제공할 수 있으며, 양/음극 리드를 손쉽게 탈부착 가능토록 제작할 수 있다. 양/음극 리드를 정위치에 웰딩하는 것이 용이하므로 모형셀의 제작이 수월하고 수율이 높다.

Description

리드 웰딩 용이성이 향상된 모형셀 및 그 제조방법 {Mock-up cell that improves the ease of welding leads and method for fabricating the same}
본 발명은 하이브리드 및 전기자동차 배터리용 모형셀(mock-up cell) 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 규격에 맞는 모형셀 제작이 가능하도록 리드 웰딩 용이성이 향상된 모형셀 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 개발되는 HEV(hybrid electric vehicle) 배터리 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이 셀 모듈 여러개를 조립하여 HEV 배터리로 제작한다. 상기 셀 모듈은 HEV 시스템의 가장 큰 비중을 차지하며, 무게나 가격 및 공간 측면에서도 다른 부품보다 영향도가 크다.
종래 적용된 배터리 셀 모듈의 조립 구조는 도 1에 도시한 바와 같이 로어 케이스(10)에 단위 셀 8개로 이루어진 셀 모듈(20)을 용접하여 끼운 후 전압 센싱부(미도시)와 퓨즈 박스(미도시)를 별도로 연결하고 어퍼 하우징(30)을 조립하여 완성한다.
자동차 배터리를 이용하는 고객사들의 요청에 따라 실제의 배터리가 아닌 모형셀 제작이 필요로 하게 된다. 모형셀은 배터리를 개발할 때에, 각 부분의 배치를 보다 실제적으로 검토하기 위하여 제작하는 실물 크기의 모형이며, 실제의 전기화학적인 작동이 되지는 않지만, 외관을 이루는 각 부품이 결합된 상태의 실제품과 동일한 형상으로 이루어지도록 제조한다.
예를 들어, 도 1의 셀 모듈(20)에 들어가는 단위 셀에 해당하는 종래 모형셀은 도 2와 같이 제조된다.
도 2를 참조하면, 먼저 배터리 내부의 폴딩셀(folding cell) 모형(40)을 구현한다. 그런 다음, 파우치(60) 안에 폴딩셀 모형(40)을 넣어 실링한 후에, 리드(80)를 파우치(60)에 직접 붙여 모형셀(100)을 제조한다.
이와 같이, 모형셀(100)은 실제품과 동일한 외관을 이루기 위해 파우치와 폴딩셀, 그리고 리드가 해당 위치에 존재해야 하며, 이를 위해 종래의 모형셀(100)은 폴딩셀 모형(40)을 파우치(60) 안에 넣고 리드(80)를 붙여 모형셀(100)을 완성하게 된다. 기존 모형셀(100) 제작시에는 폴딩셀 모형(40)을 따로 제작하고 리드(80)는 파우치(60)에 직접 붙이고 있다. 이러한 기존의 방식은 리드(80)가 항상 정위치에 위치하지 않아 모형셀(100)로의 외관으로 부적합한 경우가 많고 제작의 어려움이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 규격에 맞는 모형셀 제작이 가능하도록 리드 웰딩 용이성이 향상된 모형셀 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 모형셀은 리드를 올려 놓거나 끼워서 부착할 수 있는 리드 부착 가능부가 셀 모형 측면 중간에 마련된 것을 특징으로 한다.
상기 리드 부착 가능부는 금속판일 수 있다. 이 때, 상기 셀 모형은 Al 재질이고 상기 리드 부착 가능부는 상기 셀 모형에 용접되어 마련되거나, 상기 셀 모형은 플라스틱 재질이고 상기 리드 부착 가능부와 인써트(insert) 사출된 것일 수 있다.
상기 리드 부착 가능부는 직사각형 모양이고 그 가로 길이는 부착하는 리드의 가로 길이와 동일한 것이 바람직하다.
상기 리드 부착 가능부와 리드는 테이프를 붙여 고정할 수 있다.
바람직한 예에서, 상기 리드 부착 가능부에 리드가 부착되고 상기 셀 모형이 파우치 안에 실링되어 상기 리드가 셀 측면 중간에서 상기 파우치 바깥으로 나와 있다.
상기 셀 모형은 플라스틱 또는 Al 재질이고 상기 리드 부착 가능부는 Al 또는 Cu 재질일 수 있다.
상기 리드 부착 가능부는 상기 리드를 사이에 끼워서 부착할 수 있도록 하판 및 상판을 포함하는 구조일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 모형셀 제조방법은, 리드를 올려 놓거나 끼워서 부착할 수 있는 리드 부착 가능부를 셀 모형 측면 중간에 마련하는 단계; 상기 리드 부착 가능부에 리드를 부착하는 단계; 및 상기 리드가 부착된 상기 셀 모형을 파우치 안에 실링하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 리드가 항상 셀 모형 중간에 정위치하는 모형셀을 제공할 수 있으며, 양/음극 리드를 손쉽게 탈부착 가능토록 제작할 수 있다. 양/음극 리드를 정위치에 웰딩하는 것이 용이하므로 모형셀의 제작이 수월하고 수율이 높다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일반적으로 적용되는 하이브리드 및 전기자동차 배터리용 셀 모듈 어셈블리를 나타낸 정면도이다.
도 2는 종래 모형셀 및 그 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모형셀 및 그 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모형셀에 포함되는 폴딩셀 모형의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모형셀에 포함되는 폴딩셀 모형의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 모형셀 제조방법을 설명하기 위한 사진이다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모형셀 및 그 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 플라스틱 또는 Al으로 배터리 내부의 셀 모형, 예컨대 폴딩셀 모형(140)을 구현한다. 이 때, 폴딩셀 모형(140)에 리드 부착 가능부(150)를 폴딩셀 모형(140) 양 방향으로 형성한다. 리드 부착 가능부(150)의 모양은 직사각형에 가까운 모양일 수 있으며 변형가능하나, 그 가로 길이는 접촉할 리드의 가로 길이와 동일하게 하고 폴딩셀 모형(140) 모서리 중간에 정위치할 수 있게 하여 리드가 항상 모형셀의 정위치에 위치할 수 있게 한다.
본 실시예에서 폴딩셀 모형(140)은 양/음극 리드가 서로 대향하여 반대 방향으로 부착되는 양방향 전지의 예를 든다. 폴딩셀 모형(140)의 양/음극 리드가 서로 같은 방향으로 나란히 부착되는 단방향 전지의 경우에는 리드 부착 가능부(150)를 폴딩셀 모형(140) 한쪽 방향으로 형성한다.
필요한 경우 폴딩셀 모형(140)에 중심선을 가로 및/또는 세로로 각인할 수 있으며, 모델명을 각인할 수도 있다. 가공오차는 ±0.01mm인 것이 바람직하다.
다음, 리드 부착 가능부(150)에 리드(160)를 부착하고, 파우치(170) 안에 폴딩셀 모형(140)을 넣어 실링함으로써 모형셀(200)을 제조한다.
리드(160) 부착은 웰딩이나 접착 방법을 이용할 수 있다. 리드 부착 가능부(150)가 형성되어 있으므로 여기에 부착되는 리드(160)는 항상 모형셀(200)의 정위치에 위치할 수 있게 되어, 모형셀(200)은 리드(160)가 항상 셀 측면 중간에서 파우치(170) 바깥으로 나와 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모형셀(200)에 포함되는 폴딩셀 모형(140)의 측면도이다.
리드 부착 가능부(150)는 Al 또는 Cu와 같은 금속 리드를 손쉽게 부착하거나 뗄 수 있도록 제작하고 Al 또는 Cu와 같은 금속을 얇게 해 얇은 금속판으로 제작한다. 본 실시예에서 리드 부착 가능부(150)는 리드를 올려 놓아 부착할 수 있는 것이다.
폴딩셀 모형(140)이 Al인 경우 얇은 금속판인 리드 부착 가능부(150)는 용접 등의 방법으로 폴딩셀 모형(140)에 부착한다. 용접은 같은 종류 또는 다른 종류의 금속재료에 열과 압력을 가하여 고체 사이에 직접 결합이 되도록 접합시키는 방법으로 융접법과 압접법이 있다.
융접법은 접합부에 금속재료를 가열, 용융시켜 서로 다른 두 재료의 원자 결합을 재배열하여 결합시키는 방법으로 본 발명의 실시에는 정밀한 용접이 가능한 레이저 용접이 바람직하다. 압접법은 접합부에 외부의 강한 물리적 압력을 가해 접합하는 방법으로 가열을 수반하기도 한다. Al이나 Cu는 연성이 높으므로 이러한 재질로 리드 부착 가능부(150)를 마련하면 폴딩셀 모형(140)과 상온에서 가압하는 것만으로도 용접이 가능하다.
폴딩셀 모형(140)은 플라스틱으로 제조할 수도 있다. 이 경우 얇은 금속판인 리드 부착 가능부(150)는 인써트 사출 등의 방법으로 폴딩셀 모형(140)을 제조하면서 폴딩셀 모형(140)에 함께 형성할 수 있다.
도시한 바와 같이, 리드 부착 가능부(150) 위에 리드(160)를 놓고 테이프나 접착 물질 또는 양면 테이프(165) 등을 이용해 리드 부착 가능부(150)와 리드(160)를 고정할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 폴딩셀 모형(140)에 리드 부착 가능부(150)를 형성하여 리드(160) 웰딩시 리드(160) 규격에 맞는 부착을 가능하게 한다. 리드 부착 가능부(150)는 일종의 무지부로서, 모형셀(200) 생산시 이러한 무지부 제작을 통해 리드(160) 웰딩 용이성을 향상시킨다. 리드(160)가 항상 정위치에 위치하게 되므로 모형셀(200) 외관으로 적합하다.
종래에는 파우치 실링 후 리드를 부착함에 따라 리드가 부착될 위치 선정 및 확인의 번거로움이 있으나, 본 발명에 따르면 리드가 리드 부착 가능부에 부착된 상태로 파우치 실링이 이루어지므로 번거로움이 덜하고 제작이 용이하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모형셀에 포함되는 폴딩셀 모형의 측면도이다.
리드 부착 가능부(150')는 리드를 끼워서 부착할 수 있도록 하판(152) 및 상판(154)을 포함하는 구조로 형성한다. 도시한 바와 같이 리드(160)를 리드 부착 가능부(150')의 하판(152)과 상판(154) 사이에 끼운 후 테이프 등을 이용하여 고정할 수 있다.
폴딩셀 모형(140)이 Al인 경우 얇은 금속판인 리드 부착 가능부(150')는 레이저 용접 등의 방법으로 폴딩셀 모형(140)에 부착한다. 폴딩셀 모형(140)이 플라스틱인 경우 얇은 금속판인 리드 부착 가능부(150')는 인써트 방식 등의 방법으로 폴딩셀 모형(140)에 부착한다.
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 모형셀 제조방법을 설명하기 위한 사진이다.
도 6을 참조하면, (a)와 같이 Al으로 배터리 내부의 폴딩셀 모형(240)을 구현한다. 이 때, 폴딩셀 모형(240)에 부착할 리드 부착 가능부(250)를 준비한다.
폴딩셀 모형(240)은 가로 길이를 140mm, 세로 길이를 252mm, 두께는 9.45mm로 하였다. 리드 부착 가능부(250)는 양극과 음극 두께가 다른 리드를 고려하여 마련하였다. 양극 리드는 가로 길이 45mm, 폭은 47mm, 두께는 0.4mm이고, 음극 리드는 가로 길이 45mm, 폭은 47mm, 두께는 0.2mm인 경우였다. 리드 부착 가능부(250)의 가로 길이는 리드의 가로 길이와 동일하게 45mm로 준비하였다.
(b)는 폴딩셀 모형(240)에 리드 부착 가능부(250)를 형성한 상태를 나타낸다. 레이저 용접을 통하여 리드 부착 가능부(250)를 폴딩셀 모형(240)에 부착하였다. 리드 부착 가능부(250) 부착 후에 양쪽 리드 부착 가능부(250)를 포함한 폴딩셀 모형(140)의 세로 길이는 278mm로 측정되었다.
(c)는 리드 부착 가능부(250)에 리드(260)를 부착하는 모습이다. 리드 부착 가능부(250)가 형성되어 있으므로 리드 부착 가능부(250)에 리드(260)를 부착함으로써 쉽게 위치 결정할 수 있다. 리드 부착 가능부(250)와 폴딩셀 모형(240) 사이가 5mm 가량 보이도록 리드(260)를 올려 놓은 후 양면 테이프를 이용해 고정하였다. 양쪽 리드(260)를 부착한 후에 양쪽 리드(260)를 포함한 폴딩셀 모형(140)의 세로 길이는 356mm로 측정되었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
140 : 폴딩셀 모형 150 : 리드 부착 가능부
160 : 리드 170 : 파우치
200 : 모형셀

Claims (11)

  1. 셀 모형;
    리드를 사이에 끼울 수 있도록 하판 및 상판을 포함하는 구조이고 상기 셀 모형 측면 모서리 중간에 상기 모서리에 수직인 방향으로 나와 있는 리드 부착 가능부; 및
    상기 리드 부착 가능부의 하판과 상판 사이에 끼워지고 테이프를 붙여 부착 고정된 리드를 포함하고,
    상기 하판 및 상판은 직사각형 모양의 금속판이고,
    상기 셀 모형은 Al 재질이고 상기 리드 부착 가능부는 상기 셀 모형에 용접되어 마련되거나, 상기 셀 모형은 플라스틱 재질이고 상기 리드 부착 가능부와 인써트 사출된 것이며,
    상기 리드 부착 가능부의 가로 길이는 부착하는 리드의 가로 길이와 동일하게 된 것을 특징으로 하는 모형셀.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 리드 부착 가능부는 양극 리드와 음극 리드가 부착되도록 각각 마련되며, 상기 양극 리드가 상기 음극 리드보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 모형셀.
  6. 제1항에 있어서, 상기 리드 부착 가능부에 리드가 부착되고 상기 셀 모형이 파우치 안에 실링되어 상기 리드가 셀 측면 모서리 중간에서 상기 파우치 바깥으로 나와 있는 것을 특징으로 하는 모형셀.
  7. 제1항에 있어서, 상기 리드 부착 가능부는 Al 또는 Cu 재질인 것을 특징으로 하는 모형셀.
  8. 제1항 기재의 모형셀을 셀 모듈에 들어가는 단위 셀로 삼아 로어 케이스와 어퍼 하우징에 조립한 것을 특징으로 하는 배터리 셀 모듈.
  9. 리드를 사이에 끼울 수 있도록 하판 및 상판을 포함하는 구조의 리드 부착 가능부를 셀 모형 측면 모서리 중간에 상기 모서리에 수직인 방향으로 나와 있도록 마련하는 단계;
    상기 리드 부착 가능부의 하판과 상판 사이에 리드를 끼우고 테이프를 붙여 부착 고정하는 단계; 및
    상기 리드가 부착된 상기 셀 모형을 파우치 안에 실링하는 단계를 포함하고,
    상기 하판 및 상판은 직사각형 모양의 금속판이고,
    상기 셀 모형은 Al 재질이고 상기 리드 부착 가능부는 상기 셀 모형에 용접하여 마련하는 것이거나, 상기 셀 모형은 플라스틱 재질이고 상기 리드 부착 가능부와 인써트 사출한 것이며,
    상기 리드 부착 가능부의 가로 길이는 부착하는 리드의 가로 길이와 동일하게 하는 모형셀 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 리드 부착 가능부는 양극 리드와 음극 리드가 부착되도록 각각 마련되며, 상기 양극 리드가 상기 음극 리드보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 모형셀 제조방법.
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