KR101936259B1 - Pcm을 정위치로 유도하는 가이드 지그 및 이를 사용하여 제조된 전지팩 - Google Patents

Pcm을 정위치로 유도하는 가이드 지그 및 이를 사용하여 제조된 전지팩 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전지셀에 PCM(Protection Circuit Module)을 장착하여 전지팩을 제작하는 과정에서 전지셀에 연결된 PCM을 절곡하여 전지셀의 상단 부위에 안착하는 공정에 사용되는 가이드 지그(guide jig)로서, PCM이 연결된 전지셀이 장착되어 고정되는 장착 고정부; 장착 고정부에 장착되어 있는 전지셀의 상면으로 이동하여, PCM이 전지셀의 상단 부위에서 정위치에 안착될 수 있도록, PCM의 절곡을 유도하는 절곡 가이드부; 장착 고정부의 좌우 양측에 각각 위치하고, PCM의 절곡을 위해 절곡 가이드가 전지셀의 상면으로 이동할 수 있도록, 절곡 가이드부를 지지하는 한 쌍의 지지부들; 및 장착 고정부 및 지지부들이 상면에 장착되어 있는 베이스 플레이트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 지그에 관한 것이다.

Description

PCM을 정위치로 유도하는 가이드 지그 및 이를 사용하여 제조된 전지팩 {Guide Jig Guiding a PCM at Correct Position And Battery Pack Prepared Using the Same}
본 발명은 PCM을 정위치로 유도하는 가이드 지그 및 이를 사용하여 제조된 전지팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.
이차전지는 그것이 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 삽입과 이탈이 자유로운 탈착식 구조로 사용되기도 하고, 또는 외부기기의 내부에 매립되는 형태의 내장형 구조로 사용되기도 한다. 예를 들어, 노트북과 같은 디바이스는 사용자의 필요에 따라 전지의 삽입과 이탈이 가능한 반면에, 일부 휴대폰, MP3(MPEG Audio Layer-3), 태블릿 PC, 스마트 패드 등과 같은 디바이스는 그 구조 및 용량의 문제로 내장형 전지팩의 사용이 요구되기도 한다.
한편, 리튬 이차전지에는 각종 가연성 물질들이 내장되어 있어서, 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있으므로, 안전성에 큰 단점을 가지고 있다. 따라서, 리튬 이차전지에는 과충전, 과전류 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 안전소자로서 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자, 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: PCM) 등이 전지셀에 접속되어 있다.
일반적으로, 내장형 구조의 이차전지는 전기적 연결 구조에 적합한 판상형 전지셀을 사용하며, PCM 등은 도전성 니켈 플레이트를 매개로 하여 용접 또는 솔더링 방식으로 전지셀에 연결된다. 이와 같이 연결된 PCM은 일측면에 양면 테이프를 부착하고 PCM과 전지셀이 연결된 부위를 절곡하여, PCM을 전지셀의 상단 부위에 장착하게 된다. 이 같이 PCM을 절곡하여 전지셀에 장착하는 작업은 일반적으로 작업자에 의해 수작업으로 이루어지게 된다.
그러나, 이 같은 작업이 작업자에 의해 수작업으로 이루어지는 경우, PCM의 전지셀에 대한 장착 위치가 일정하지 않아 공정 효율성이 떨어지고, 불량률이 증가하는 문제가 있다.
따라서, PCM의 위치를 일정하게 장착할 수 있는 제조 장치에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 전지셀에 PCM(Protection Circuit Module)을 장착하여 전지팩을 제작하는 과정에서, 전지셀에 연결된 PCM이 절곡되어 전지셀의 상단 부위에서 정위치에 안착될 수 있도록 하는 가이드 지그를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가이드 지그(guide jig)는,
전지셀에 PCM(Protection Circuit Module)을 장착하여 전지팩을 제작하는 과정에서 전지셀에 연결된 PCM을 절곡하여 전지셀의 상단 부위에 안착하는 공정에 사용되는 가이드 지그(guide jig)로서,
PCM이 연결된 전지셀이 장착되어 고정되는 장착 고정부;
장착 고정부에 장착되어 있는 전지셀의 상면으로 이동하여, PCM이 전지셀의 상단 부위에서 정위치에 안착될 수 있도록, PCM의 절곡을 유도하는 절곡 가이드부;
장착 고정부의 좌우 양측에 각각 위치하고, PCM의 절곡을 위해 절곡 가이드가 전지셀의 상면으로 이동할 수 있도록, 절곡 가이드부를 지지하는 한 쌍의 지지부들; 및
장착 고정부 및 지지부들이 상면에 장착되어 있는 베이스 플레이트;
를 포함하고 있을 수 있다.
여기서, 상기 전지셀의 상단은 전지셀의 전극 단자가 형성되어 있는 부위를 의미할 수 있고, 전지셀의 상면은 전지셀의 전극조립체 수납부에 평행한 면을 의미할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 가이드 지그는, 장착 고정부에 장착되어 있는 전지셀의 상면으로 이동하여 PCM의 절곡을 유도하는 절곡 가이드부를 포함함으로써, PCM이 전지셀의 상단 부위에서 정위치에 안착되도록 할 수 있다.
상기 전지셀은 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체를 내장한 파우치형 전지셀일 수 있고, 상기 라미네이트 시트는 외층, 차단성의 금속층, 및 열용융성의 수지 실란트층을 포함하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 외층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장 강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 외층은 나일론 및/또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하고 있을 수 있다.
상기 차단성 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 알루미늄이 사용될 수 있다.
상기 수지 실란트층은 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리프로필렌(PP)을 포함하고 있을 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 장착 고정부에는 전지셀 및 PCM의 외형에 대응하는 형상의 수납부가 형성되어 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
또한, 상기 PCM이 절곡되는 과정에서 PCM에 부착되어 있는 커넥터의 이동을 제한하지 않도록, 상기 수납부의 후면에는 커넥터의 길이에 대응하는 만입 공간이 형성되어 있고, 수납부의 일측 단부는 커넥터의 외형에 대응하는 형상으로 이루어져 있을 수 있다.
상기 커넥터는 상기 PCM의 일측 단부로부터 돌출되어 형성되어 있는 와이어(wire) 구조로 이루어져 있을 수 있다.
또한, 상기 PCM을 절곡하는 과정에서 전지셀의 상하 위치를 조절할 수 있도록, 전지셀의 하단에 대응하는 위치에서 수납부에는 위치 조절부가 추가로 형성되어 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 위치 조절부는, 전지셀의 하단을 지지하는 서포팅 부재; 전지셀 하단에 대향하는 부위에서 서포팅 부재에 탄성 복원력을 제공하는 탄성부재; 및 베이스 플레이트 상에 고정되어 있고 탄성 부재를 지지하는 고정부재;를 포함하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
상기 탄성부재의 하나의 예로서, 상기 탄성부재는 하나 이상의 압축 스프링으로 이루어져 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 압축 스프링의 권취 내부에는, 일측 단부가 서포팅 부재에 결합되어 있고, 타측 단부가 고정부재의 내부로 도입되는 가이드 축이 추가로 장착되어 있을 수 있다.
상기 절곡 가이드부의 하나의 예로서, 상기 절곡 가이드부는 바(bar) 형상으로 이루어져 있을 수 있고, 전지셀의 상면으로 이동한 상태에서, 전지셀의 상단에 평행하게 위치해 있을 수 있다.
작업자는 상기 절곡 가이드 부에 맞추어 PCM을 절곡 가이드 부에 평행하게 절곡할 수 있고, 절곡된 PCM은 전지셀에 부착된 상태에서 절곡 가이드부에 평행하게 위치해 있을 수 있다.
상기 절곡 가이드 부의 구체적인 예에서, 상기 절곡 가이드부의 일측 단부는 지지부들 중 하나의 지지부에 회전 가능하게 장착되어 있을 수 있고, 전지셀의 상면으로 이동한 상태에서, 절곡 가이드부의 타측 단부가 나머지 지지부 상에 안착되는 구조로 이루어져 있을 수 있다. 이 같은 구조에 의해 작업자가 절곡 가이드부의 타측 단부를 움직여, 절곡 가이드부를 전지셀의 상면으로 용이하게 위치시킬 수 있다.
이를 위해, 상기 절곡 가이드부의 외면에는 회전을 위한 만인형 핸들이 추가로 형성되어 있을 수 있다.
본 발명은 또한 상기 가이드 지그를 사용하여 제작되는 전지팩을 제공한다.
상기 전지팩은 절연성 외장 필름에 의해 외면이 감싸여 있을 수 있다. 상기 PCM은 전지셀과 함께 절연성 외장 필름에 의해 감싸여 있음으로 해서, 보다 공고히 전지셀에 결합될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 태블릿 PC, 스마트 패드, 넷북, 웨어러블 전자기기, 노트북 컴퓨터, 전기차, 또는 전력저장 장치로부터 선택되는 것일 수 있다.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가이드 지그는, 장착 고정부에 장착되어 있는 전지셀의 상면으로 이동하여 PCM의 절곡을 유도하는 절곡 가이드부를 포함함으로써, PCM이 전지셀의 상단 부위에서 정위치에 안착되도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가이드 지그의 수평면도이다;
도 2는 도 1의 가이드 지그의 측면도이다;
도 3은 도 1의 가이드 지그의 하면도이다;
도 4는 도 1의 가이드 지그를 사용하여 제작된 전지팩의 사시도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 구체적인 실시예에 대해 상술하지만, 이는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가이드 지그의 수평면도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 가이드 지그의 측면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 1의 가이드 지그의 하면도가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 가이드 지그(100)는, 전지셀(210)에 PCM(220)을 장착하여 전지팩(200)을 제작하는 과정에서 전지셀(210)에 연결된 PCM(220)을 절곡하여 전지셀(210)의 상단 부위에 안착하는 공정에 사용되는 가이드 지그(100)이다.
가이드 지그(100)는 장착 고정부(110), 절곡 가이드부(120), 지지부들(130) 및 베이스 플레이트(140)로 이루어져 있다.
장착 고정부(110)과 지지부들(130)은 베이스 플레이트(140)의 상면에 장착되어 있고, 구체적으로, 지지부들(130)은 장착 고정부(110)의 좌우 양측에 각각 위치하고 있다.
장착 고정부(110)는 PCM(220)이 연결된 전지셀(210)이 장착되어 고정되는 구조 이루어져 있고, 구체적으로, 장착 고정부(110)는 전지셀(210) 및 PCM(220)의 외형에 대응하는 형상의 수납부(111)가 형성되어 있는 구조로 이루어져 있다.
도 2에서, 수납부(111)는 PCM(220)이 절곡되는 과정에서 PCM(220)에 부착되어 있는 커넥터(221)의 이동을 제한하지 않도록, 수납부의(111)의 후면에는 커넥터(221)의 길이에 대응하는 만입 공간(117)이 형성되어 있고, 수납부(111)의 일측 단부는 커넥터(221)의 외형에 대응하는 형상으로 이루어져 있다.
도 1 및 도 3에서, 절곡 가이드부(120)는 장착 고정부(110)에 장착되어 있는 전지셀(210)의 상면으로 이동하여, PCM(220)이 전지셀(210)의 상단 부위에서 정위치에 안착될 수 있도록, PCM(220)의 절곡을 유도한다.
이를 위해 절곡 가이드부(120)는 바(bar) 형상으로 이루어져 있고, 전지셀(210)의 상면으로 이동한 상태에서, 전지셀(210)의 상단에 평행하게 위치하는 구조로 이루어져 있다.
절곡 가이드부(120)의 우측 단부는 우측 지지부(130)에 회전 가능하게 장착되어 있고, 전지셀(210)의 상면으로 이동한 상태에서, 절곡 가이드부(120)의 좌측 단부가 좌측 지지부(130) 상에 안착되는 구조로 이루어져 있다.
또한, 이 같이 절곡 가이드부(120)를 작업자가 용이하게 이동시킬 수 있도록, 절곡 가이드부(120)의 외면에는 회전을 위한 만인형 핸들(121)이 형성되어 있다.
도 1에서, 장착 고정부(110)에 장착된 PCM(220)을 전지셀(210)에 절곡하는 과정에서 작업자가 전지셀(210)의 상하 위치를 용이하게 조절할 수 있도록, 전지셀(210)의 하단에 대응하는 위치에서 수납부(111)에는 위치 조절부(112)가 추가로 형성되어 있다.
위치 조절부(112)는, 서포팅 부재(113), 압축 스프링(114), 및 고정부재(115)로 이루어져 있다.
서포팅 부재(113)는 전지셀(210)의 하단을 지지하고, 압축 스프링(114)은 전지셀(210) 하단에 대향하는 부위에서 서포팅 부재(113)에 탄성 복원력을 제공하며, 고정부재(115)는 베이스 플레이트(140) 상에 고정되어 있고 압축 스프링(114)을 지지한다.
압축 스프링(114)의 권취 내부에는, 일측 단부가 서포팅 부재(113)에 결합되어 있고, 타측 단부가 고정부재(115)의 내부로 도입되는 가이드 축(116)이 추가로 장착되어 있다.
도 4는 도 1의 가이드 지그를 사용하여 제작된 전지팩의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 전지팩(200)은 전지셀(210) 및 PCM(220)을 포함하고, 절연성 외장 필름(230)에 의해 외면이 감싸여 있는 구조로 이루어져 있다.
본 발명은 상기한 구체적인 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (16)

  1. 전지셀에 PCM(Protection Circuit Module)을 장착하여 전지팩을 제작하는 과정에서 전지셀에 연결된 PCM을 절곡하여 전지셀의 상단 부위에 안착하는 공정에 사용되는 가이드 지그(guide jig)로서,
    PCM이 연결된 전지셀이 장착되어 고정되며 전지셀 및 PCM의 외형에 대응하는 형상의 수납부가 형성된 장착 고정부;
    장착 고정부에 장착되어 있는 전지셀의 상면으로 이동하여, 전지셀의 상면 상단의 소정 높이에 PCM이 위치할 수 있도록 PCM의 장착 위치를 가이드하는 절곡 가이드부;
    PCM의 절곡을 위해 절곡 가이드가 전지셀의 상면으로 이동할 수 있도록 상기 장착 고정부의 좌우 양측에 각각 위치하여 상기 절곡 가이드부를 지지하는 한 쌍의 지지부들; 및
    상기 장착 고정부 및 상기 지지부들이 상면에 장착되어 있는 베이스 플레이트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 지그.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체를 내장한 파우치형 전지셀인 것을 특징으로 하는 가이드 지그.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 PCM이 절곡되는 과정에서 PCM에 부착되어 있는 커넥터의 이동을 제한하지 않도록, 상기 수납부의 후면에는 커넥터의 길이에 대응하는 만입 공간이 형성되어 있고, 수납부의 일측 단부는 커넥터의 외형에 대응하는 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가이드 지그.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 PCM을 절곡하는 과정에서 전지셀의 상하 위치를 조절할 수 있도록, 전지셀의 하단에 대응하는 위치에서 수납부에는 위치 조절부가 추가로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가이드 지그.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 위치 조절부는,
    전지셀의 하단을 지지하는 서포팅 부재;
    전지셀 하단에 대향하는 부위에서 서포팅 부재에 탄성 복원력이 제공되도록 하나 이상의 압축 스프링으로 이루어진 탄성부재;
    베이스 플레이트 상에 고정되어 있고 탄성 부재를 지지하는 고정부재;
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 가이드 지그.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 압축 스프링의 권취 내부에는, 일측 단부가 서포팅 부재에 결합되어 있고, 타측 단부가 고정부재의 내부로 도입되는 가이드 축이 추가로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 가이드 지그.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 절곡 가이드부는 바(bar) 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가이드 지그.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 PCM이 절곡된 후, PCM의 하단면은 상기 절곡 가이드부에 평행하게 위치하는 것을 특징으로 하는 가이드 지그.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 절곡 가이드부의 일측 단부는 지지부들 중 하나의 지지부에 회전 가능하게 장착되어 있고, 전지셀의 상면으로 이동한 상태에서, 절곡 가이드부의 타측 단부가 나머지 지지부 상에 안착되는 것을 특징으로 하는 가이드 지그.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 절곡 가이드부의 외면에는 회전을 위한 만인형 핸들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가이드 지그.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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