KR102119551B1 - 랙 타입 충방전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 랙 타입 충방전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극 탭이 형성되어 있는 전지셀의 충방전을 수행하는 랙 타입 충방전 장치로서, 복수의 전지셀들을 가압 지그 상에 탑재하도록 전지셀들을 공급 및 취출하는 전지셀 로딩-언로딩부; 상기 전지셀 로딩-언로딩부로부터 공급된 전지셀들을 내부에 탑재하여 밀착 고정하는 가압 지그; 상기 가압 지그에 탑재된 전지셀들을 충전하기 위해 이송하는 제 1 컨베이어 벨트; 상기 1 컨베이어 벨트에 의해 이송된 가압 지그를 하기 충방전 랙에 장착하기 위한 스태커 크레인(stacker crane); 상기 스태커 크레인에 의해 장착된 가압 지그와 상단 부위에서 결합하여 전지셀들에 대해 충방전을 수행하는 충방전 랙(rack); 및 상기 충방전 랙에 의해 충방전이 완료된 가압 지그를 취출하여 제 1 컨베이어 벨트에 대향하는 위치에서 전지셀 로딩-언로딩부로 이송하는 제 2 컨베이어 벨트;를 제공한다.

Description

랙 타입 충방전 장치 {Rack-Typed Charging and Discharging Apparatus}
본 발명은 랙 타입 충방전 장치에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다.
이차전지의 제조 과정 중에서 충전 및 방전 공정을 반복 실시하여 이차전지의 특성을 부여하는 기능을 수행한다. 이차전지의 수요가 급증함에 따라 다수 개의 전지셀들을 동시에 충방전 할 수 있는 충방전기가 요구되고 있다.
그러나, 종래의 충방전기는 전지셀들을 지그에 수납하여 충전을 진행하고 지그에서 탈착하는 공정들이 비효율적으로 진행되어 생산성이 저하되는 문제가 있고, 지그를 이송하고 보관하는 장비를 증설하기가 용이하지 않으며 차지하는 공간도 크다는 문제점이 있다.
따라서, 다수의 전지셀들을 충전하기 위해 고가의 장비들을 추가함이 없이 상대적으로 공간 활용성이 우수한 충방전 장치가 매우 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 종래의 충방전 장치에서 전지셀들에 대한 공정들이 비효율적으로 진행되는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전지셀들을 탑재하고 있는 가압 지그를 충방전 랙에 장착하기 위한 스태커 크레인 및 전지셀들에 대해 충방전을 수행하는 충방전 랙을 포함하여 구성되는 랙 타입 충방전 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 랙 타입 충방전 장치는,
전극 탭이 형성되어 있는 전지셀의 충방전을 수행하는 랙 타입 충방전 장치로서,
복수의 전지셀들을 가압 지그 상에 탑재하도록 전지셀들을 공급 및 취출하는 전지셀 로딩-언로딩부;
상기 전지셀 로딩-언로딩부로부터 공급된 전지셀들을 내부에 탑재하여 밀착 고정하는 가압 지그;
상기 가압 지그에 탑재된 전지셀들을 충전하기 위해 이송하는 제 1 컨베이어 벨트;
상기 1 컨베이어 벨트에 의해 이송된 가압 지그를 하기 충방전 랙에 장착하기 위한 스태커 크레인(stacker crane);
상기 스태커 크레인에 의해 장착된 가압 지그와 상단 부위에서 결합하여 전지셀들에 대해 충방전을 수행하는 충방전 랙(rack); 및
상기 충방전 랙에 의해 충방전이 완료된 가압 지그를 취출하여 제 1 컨베이어 벨트에 대향하는 위치에서 전지셀 로딩-언로딩부로 이송하는 제 2 컨베이어 벨트;
를 포함하고 있는 구조로 구성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 랙 타입 충방전 장치는, 다수의 전지셀들을 충전하기 위해 고가의 장비들을 추가함이 없이 상대적으로 공간 활용성이 우수한 충방전 장치를 제공하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 가압 지그는 전지셀들의 배열 방향을 기준으로 전지셀들 사이 각각에 가압판들이 개재되는 구조일 수 있다.
상기 구조에서, 상기 가압판의 양측 단부 부위들에는 전지셀의 충방전을 위해 PCB 접촉 단자가 구비될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 가압 지그의 양 측면에는 제 1 측면 플레이트 및 제 2 측면 플레이트가 각각 장착될 수 있다.
상기 구조에서, 제 1 측면 플레이트 및 제 2 측면 플레이트의 양측 단부 부위에는 전지셀들을 밀착시키도록 가압판들을 관통하는 샤프트들이 각각 장착되어 있고, 제 1 측면 플레이트의 중앙 부위에는 가압판들에 의해 전지셀들을 밀착시키도록 샤프트들과 연결되어 있는 가압 나사가 장착될 수 있다.
이러한 경우에, 상기 제 1 컨베이어 벨트 및 제 2 컨베이어 벨트에 각각 인접한 부위에는 가압 나사를 회전시키는 나사 가압부가 위치할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 충방전 랙은 직선 형태의 구조물로 상단 부위에서 가압 지그와 도킹(docking) 방식으로 결합되는 구조일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 제 1 컨베이어 벨트와 제 2 컨베이어 벨트 사이의 일측 부위에 스태커 크레인이 위치할 수 있다.
상기와 같은 구조에서, 제 1 컨베이어 벨트와 제 2 컨베이어 벨트 사이의 타측 부위에는, 전지셀들이 취출된 가압 지그를 제 2 컨베이어 벨트로부터 제 1 컨베이어 벨트로 이송하는 제 4 컨베이어 벨트를 추가로 위치할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀 로딩-언로딩부는,
상기 전지셀들을 트레이에 탑재하여 이송하는 제 3 컨베이어 벨트;
상기 제 3 컨베이어 벨트로부터 이송된 트레이로부터 전지셀들을 트레이 로더부에서 로딩하여 하기 제 2 로봇으로 공급하는 제 1 로봇;
상기 제 1 로봇으로부터 공급된 전지셀들을 로딩하여 가압 지그에 탑재하기 위한 제 2 로봇;
상기 제 2 컨베이어 벨트에 의해 이송된 가압 지그 내의 전지셀들을 취출하여 하기 제 4 로봇으로 공급하기 위한 제 3 로봇; 및
상기 제 3 로봇으로부터 공급된 전지셀들을 로딩하여 전지셀들을 트레이 언로딩부에서 트레이에 탑재하는 제 4 로봇;
을 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우에, 상기 전지셀 로딩-언로딩부는 제 1 로봇 및 제 2 로봇 사이에 전지셀을 공급하는 제 1 공급부를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 전지셀 로딩-언로딩부는 제 3 로봇 및 제 4 로봇 사이에 전지셀을 공급하는 제 2 공급부를 추가로 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 제 1 공급부 및 제 2 공급부는 고정 다이 또는 평벨트일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 제 1 로봇 내지 제 4 로봇은 평면상에서 트레이의 이송 방향에 대해 수직 방향으로 전지셀들을 로딩 또는 언로딩할 수 있다.
본 발명은, 랙 타입 충방전 장치를 통해 전지 활성화를 위한 충방전이 수행된 전지셀로서, 전극 탭들이 대향 방향으로 돌출되어 있는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 각형 또는 파우치형 전지일 수 있다.
본 발명은 또한, 전지셀을 포함하는 전지팩을 제공한다.
본 발명은 또한, 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는 컴퓨터, 휴대폰, 웨어러블 전자기기, 파워 툴(power tool), 전기자동차(Electric Vehicle: EV), 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전기 이륜차, 전기 골프 카트, 또는 전력저장용 시스템 등으로부터 선택되는 것일 수 있다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 랙 타입 충방전 장치는, 다수 개의 전지셀들을 동시에 충방전하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 다수 개의 전지셀들을 효율적으로 이송하고 보관하는 장치를 증설하기가 용이하여 제조 비용이 절감되는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 랙 타입 충방전 장치의 모식도이다;
도 2는 도 1의 로딩-언로딩부 및 컨베이어 벨트들의 확대 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가압 지그의 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 랙 타입 충방전 장치의 모식도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 로딩-언로딩부 및 컨베이어 벨트들의 확대 모식도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 랙 타입 충방전 장치(100)는, 전지셀들을 공급 및 취출하는 전지셀 로딩-언로딩부(140), 전지셀들을 내부에 탑재하여 밀착 고정하는 가압 지그(170), 가압 지그(170)를 이송하는 제 1 컨베이어 벨트(111), 가압 지그(170)를 충방전 랙(130)에 장착하기 위한 스태커 크레인(120), 충방전을 수행하는 충방전 랙(130), 및 가압 지그(170)를 취출하여 전지셀 로딩-언로딩부(140)로 이송하는 제 2 컨베이어 벨트(112)를 포함하여 구성되어 있다.
제 1 컨베이어 벨트(111)와 제 2 컨베이어 벨트(112)는 마주하여 배치되어 대향방향으로 진행한다. 제 1 컨베이어 벨트(111)와 제 2 컨베이어 벨트(112) 사이의 일측 부위에 스태커 크레인(120)이 위치하고 있고, 타측 부위에 전지셀들이 취출된 가압 지그(170)를 제 2 컨베이어 벨트(112)로부터 제 1 컨베이어 벨트(111)로 이송하는 제 4 컨베이어 벨트(114)가 추가로 위치하고 있다.
제 1 컨베이어 벨트(111) 및 제 2 컨베이어 벨트(112)에 각각 인접한 부위에는 가압 나사(도 3: 149)를 회전시키는 나사 가압부(187)가 위치하고 있다.
충방전 랙(130)은 직선 형태의 구조물로 스태커 크레인에 의해 이송되는 가압 지그(170)를 충방전 랙(130)의 상단 부위에서 가압 지그(170)와 도킹 방식으로 결합되는 구조로 이루어져 있다.
가압 지그(170)는 전지셀들을 내부에 탑재하고 제 1 컨베이어 벨트(111)의 화살표 방향으로 이동하고, 충방전 랙(130)에 의해 충방전이 완료되면 제 2 컨베이어 벨트(112)의 화살표 방향으로 이동한다.
전지셀 로딩-언로딩부(140)는 복수의 전지셀들을 가압 지그(170) 상에 탑재하도록 전지셀들을 공급 및 취출한다.
전지셀 로딩-언로딩부(140)는 전지셀들을 이송하는 제 3 컨베이어 벨트(113), 전지셀들을 트레이 로더부(146) 위치에서 로딩하여 하기 제 2 로봇(142)으로 공급하는 제 1 로봇(141), 전지셀들을 로딩하여 가압 지그(170)에 탑재하기 위한 제 2 로봇(142), 충전이 완료된 가압 지그(170)로부터 전지셀들을 취출하는 제 3 로봇(143), 및 전지셀들을 트레이 언로더부(148) 위치에서 트레이(147)에 탑재하는 제 4 로봇(144)을 포함하여 구성되어 있다.
전지셀 로딩-언로딩부(140)는 제 1 로봇(141) 및 제 2 로봇(142) 사이에 전지셀을 공급하는 제 1 공급부(151)를 추가로 포함하고 있고, 제 3 로봇(143) 및 제 4 로봇(144) 사이에 전지셀을 공급하는 제 2 공급부(152)를 포함하여 구성되어 있다.
제 1 내지 제 4 로봇들(141, 142, 143, 144)은 평면상에서 전지셀들을 내부에 수납하는 트레이(147)의 이송 방향에 대해 수직 방향으로 전지셀들을 로딩 또는 언로딩한다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가압 지그의 모식도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 가압 지그(170)는 전지셀들의 배열 방향을 기준으로 전지셀들 사이 각각에 판상형의 가압판들(173)이 개재되어 있다. 가압판들(173)의 양측 단부 부위들(181, 182)에는 전지셀의 충방전을 위해 PCB 접촉 단자들(189)이 각각 구비되어 있다.
가압 지그(170)의 양 측면에는 제 1 측면 플레이트(181) 및 제 2 측면 플레이트(182)가 각각 장착되어 있다. 제 1 측면 플레이트(181) 및 제 2 측면 플레이트(182)의 양측 단부 부위에는 전지셀들을 밀착시키도록 가압판들(173)을 관통하는 샤프트들(190)이 각각 장착되어 있고, 제 1 측면 플레이트(181)의 중앙 부위에는 가압판들(173)에 의해 전지셀들을 밀착시키도록 샤프트들(190)과 연결되어 있는 가압 나사(149)가 장착되어 있다.
가압 나사(149)에는 전지셀들을 밀착시키고 풀림을 방지하는 록킹 체결구(191)가 결합되어 가압 나사(149)의 풀림을 방지한다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (18)

  1. 전극 탭이 형성되어 있는 전지셀의 충방전을 수행하는 랙 타입 충방전 장치로서,
    복수의 전지셀들을 가압 지그 상에 탑재하도록 전지셀들을 공급 및 취출하는 전지셀 로딩-언로딩부;
    상기 전지셀 로딩-언로딩부로부터 공급된 전지셀들을 내부에 탑재하여 밀착 고정하는 가압 지그;
    상기 가압 지그에 탑재된 전지셀들을 충전하기 위해 이송하는 제 1 컨베이어 벨트;
    상기 1 컨베이어 벨트에 의해 이송된 가압 지그를 하기 충방전 랙에 장착하기 위한 스태커 크레인(stacker crane);
    상기 스태커 크레인에 의해 장착된 가압 지그와 상단 부위에서 결합하여 전지셀들에 대해 충방전을 수행하는 충방전 랙(rack); 및
    상기 충방전 랙에 의해 충방전이 완료된 가압 지그를 취출하여 제 1 컨베이어 벨트에 대향하는 위치에서 전지셀 로딩-언로딩부로 이송하는 제 2 컨베이어 벨트;
    를 포함하고,
    상기 전지셀 로딩-언로딩부는,
    상기 전지셀들을 트레이에 탑재하여 이송하는 제 3 컨베이어 벨트;
    상기 제 3 컨베이어 벨트로부터 이송된 트레이로부터 전지셀들을 트레이 로더부에서 로딩하여 하기 제 2 로봇으로 공급하는 제 1 로봇;
    상기 제 1 로봇으로부터 공급된 전지셀들을 로딩하여 가압 지그에 탑재하기 위한 제 2 로봇;
    상기 제 2 컨베이어 벨트에 의해 이송된 가압 지그 내의 전지셀들을 취출하여 하기 제 4 로봇으로 공급하기 위한 제 3 로봇; 및
    상기 제 3 로봇으로부터 공급된 전지셀들을 로딩하여 전지셀들을 트레이 언로딩부에서 트레이에 탑재하는 제 4 로봇;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 타입 충방전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가압 지그는 전지셀들의 배열 방향을 기준으로 전지셀들 사이 각각에 가압판들이 개재되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 랙 타입 충방전 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 가압판의 양측 단부 부위들에는 전지셀의 충방전을 위해 PCB 접촉 단자가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 랙 타입 충방전 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가압 지그의 양 측면에는 제 1 측면 플레이트 및 제 2 측면 플레이트가 각각 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 랙 타입 충방전 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 측면 플레이트 및 제 2 측면 플레이트의 양측 단부 부위에는 전지셀들을 밀착시키도록 가압판들을 관통하는 샤프트들이 각각 장착되어 있고, 제 1 측면 플레이트의 중앙 부위에는 가압판들에 의해 전지셀들을 밀착시키도록 샤프트들과 연결되어 있는 가압 나사가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 랙 타입 충방전 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 컨베이어 벨트 및 제 2 컨베이어 벨트에 각각 인접한 부위에는 가압 나사를 회전시키는 나사 가압부가 위치해 있는 것을 특징으로 하는 랙 타입 충방전 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 충방전 랙은 직선 형태의 구조물로 상단 부위에서 가압 지그와 도킹(docking) 방식으로 결합되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 랙 타입 충방전 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 컨베이어 벨트와 제 2 컨베이어 벨트 사이의 일측 부위에 스태커 크레인이 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 랙 타입 충방전 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 컨베이어 벨트와 제 2 컨베이어 벨트 사이의 타측 부위에는, 전지셀들이 취출된 가압 지그를 제 2 컨베이어 벨트로부터 제 1 컨베이어 벨트로 이송하는 제 4 컨베이어 벨트를 추가로 위치하는 것을 특징으로 하는 랙 타입 충방전 장치.
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  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 로딩-언로딩부는 제 1 로봇 및 제 2 로봇 사이에 전지셀을 공급하는 제 1 공급부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 타입 충방전 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 로딩-언로딩부는 제 3 로봇 및 제 4 로봇 사이에 전지셀을 공급하는 제 2 공급부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 타입 충방전 장치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 공급부 및 제 2 공급부는 고정 다이 또는 평벨트인 것을 특징으로 하는 랙 타입 충방전 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 로봇 내지 제 4 로봇은 평면상에서 트레이의 이송 방향에 대해 수직 방향으로 전지셀들을 로딩 또는 언로딩하는 것을 특징으로 하는 랙 타입 충방전 장치.
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