KR102135268B1 - 전지셀 어셈블리 탑재부를 포함하는 전지모듈 제조 장치 - Google Patents

전지셀 어셈블리 탑재부를 포함하는 전지모듈 제조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 서로 대향하는 일면 및 타면이 개방된 중공 구조의 단일 외장부재에 전지셀 어셈블리를 탑재하기 위한 전지셀 어셈블리 탑재부를 포함하고 있고, 상기 전지셀 어셈블리 탑재부는, 상면에 전지셀 어셈블리를 탑재한 상태에서, 단일 외장부재를 향해 상기 전지셀 어셈블리를 이송시키는 이송부; 상기 전지셀 어셈블리의 이송 방향을 기준으로, 이송부의 후방에 위치하며, 단일 외장부재의 개방된 일면 및 타면이 상기 전지셀 어셈블리의 이송 방향에 위치하도록, 상기 단일 외장부재를 고정하는 전지셀 어셈블리 안착부; 및 상기 전지셀 어셈블리의 이송 방향을 기준으로, 전지셀 어셈블리의 양 측면에 긴 시트 형상의 박리 시트를 부착 및 분리시키도록 작동하는 암 어셈블리(arm assembly);를 포함하고 있는 전지모듈 제조 장치를 제공한다.

Description

전지셀 어셈블리 탑재부를 포함하는 전지모듈 제조 장치 {Device for Manufacturing Battery Module Comprising Battery Cell Assembly Mounting Part}
본 발명은 전지셀 어셈블리 탑재부를 포함하는 전지모듈 제조 장치에 관한 것이다.
최근, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 충방전이 가능한 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
따라서, 배터리 만으로 운행될 수 있는 전기자동차(EV), 배터리와 기존 엔진을 병용하는 하이브리드 전기자동차(HEV) 등이 개발되었고, 일부는 상용화되어 있다. EV, HEV 등의 동력원으로서의 이차전지는 주로 니켈 수소 금속(Ni-MH) 이차전지가 주로 사용되고 있지만, 최근에는 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 일부 상용화 단계에 있다.
이러한 이차전지가 자동차의 동력원 또는 전력 저장 장치와 같이 대용량을 필요로 하는 디바이스 내지 장치에 사용되는 경우, 상기 이차전지는 다수의 전지셀들이 배열된 구조의 전지셀 어셈블리 내지 전지모듈의 형태로 이용된다.
일반적으로, 이러한 전지셀 어셈블리 또는 전지모듈은 상기 디바이스 내지 장치의 다양한 운용 환경에서, 상기 전지셀 어셈블리 또는 전지모듈을 구성하는 전지셀들의 물리적 손상에 따른 성능 저하 내지 안전성의 저하를 방지할 수 있도록, 외면을 감싸는 복수의 외장부재에 의해 구조적 안정성을 향상시키는 구조로 이용된다.
도 1에는 종래의 전지모듈의 다양한 구조를 개략적으로 나타낸 분해도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전지모듈(100)은 전지셀 어셈블리(110) 및 전지셀 어셈블리(110)의 외면을 감싸는 외장부재(121, 122)를 포함하고 있다.
전지셀 어셈블리(110)는 복수의 전지셀(111)이 서로 전극 단자(112) 부위에서 전기적으로 연결된 상태에서, 일면 방향으로 배열되어 있는 구조로서, 전체적으로 육면체 형상으로 이루어져 있다.
외장부재(121, 122)는 제 1 외장 부재(121) 및 제 2 외장 부재(122)를 포함하고 있다.
제 1 외장 부재(121) 및 제 2 외장 부재(122)는 전지셀 어셈블리(110)를 구성하는 전지셀(111)의 전극 단자(112) 돌출 방향을 기준으로 서로 대향하는 제 1 면과 제 2 면을 제외한 나머지 외면들을 감싸는 구조로 결합된다.
제 1 외장 부재(121) 및 제 2 외장 부재(122)는 전지셀 어셈블리(110)의 서로 대향하는 제 1 면과 제 2 면을 제외한 나머지 외면들 중에서, 각각 서로 인접한 일 측면과 상면, 및 타측면과 하면을 연속적으로 감싸도록, 수직 단면상의 "ㄴ"자 형으로 절곡된 판상형 구조로 이루어져 있다.
제 1 외장 부재(121)와 제 2 외장 부재(122)는 서로 대응하는 모서리 부위들(121a, 121b, 122a, 122b)이 접촉된 상태에서, 용접에 의해 결합됨으로써 전지셀 어셈블리(110)를 감싸는 구조로 이루어져 있다.
그러나, 이러한 전지모듈은 상기 용접 과정에서 발생하는 불꽃 내지 비산물에 의해 전지셀 어셈블리가 손상을 입을 수 있는 문제가 있다.
또한, 이러한 불꽃에 의한 전지셀 어셈블리의 손상은 화재 및 전지셀 어셈블리의 폭발과 같은 위험을 초래할 수 있어, 상기 작업간 작업자의 작업 환경을 열악하게 만드는 요인으로 작용한다.
더욱이, 이러한 외장부재의 용접 과정에서, 상기 문제점을 최소화하기 위한 용접 부위를 설정하는 것 역시 용이하지 않으며, 이러한 경우에, 상기 외장부재의 결합을 위한 용접에 소요되는 시간이 증가하게 되므로, 전지모듈의 제조에 소요되는 시간 및 비용 역시 증가할 수 밖에 없는 문제점도 있다.
특히, 이러한 용접 부위는 외장부재의 나머지 부위에 비해, 상대적으로 약한 강도를 가질 수 밖에 없으며, 이로 인해, 상기 전지모듈의 구조적 안정성을 저하시킬 수 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전지모듈 제조 장치가 단일 외장부재에 전지셀 어셈블리를 탑재하기 위한 전지셀 어셈블리 탑재부를 포함하도록 구성됨으로써, 상기 단일 외장부재에 대한 전지셀 어셈블리의 탑재 과정을 자동화함으로써, 보다 용이하고 신속하게 상기 전지셀 어셈블리를 탑재할 수 있고, 이에 따라, 상기 전지모듈 제조 과정에 소요되는 인력 및 시간을 절약할 수 있으며, 상기 전지모듈 제조 장치를 사용해 제조된 전지모듈은 외장부재의 결합을 위한 용접 부위를 포함하지 않으므로, 복수의 외장부재가 용접에 의해 결합되는 종래의 전지모듈에 비해, 상기 용접 부위에서 발생할 수 있는 구조적 결함을 없애거나, 최소화함으로써 구조적 안정성을 향상시킬 수 있으며, 암 어셈블리를 통해 전지셀 어셈블리의 양 측면에 대해 박리 시트를 부착 및 분리시키도록 구성되어 있어, 상기 양 측면에 접착제 또는 양면 접착 테이프가 부가되어 있음에도 불구하고, 전지셀 어셈블리를 단일 외장부재에 보다 용이하게 탑재할 수 있는 동시에, 상기 전지셀 어셈블리와 단일 외장부재 사이의 결합력을 강화함으로써, 전지모듈의 전체적인 구조적 안정성을 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈 제조 장치는,
서로 대향하는 일면 및 타면이 개방된 중공 구조의 단일 외장부재에 전지셀 어셈블리를 탑재하기 위한 전지셀 어셈블리 탑재부를 포함하고 있고,
상기 전지셀 어셈블리 탑재부는,
상기 단일 외장부재의 개방된 일면 및 타면에 대해 전지셀 어셈블리가 일직선 상에 위치하도록, 상면에 상기 전지셀 어셈블리를 탑재하는 전지셀 어셈블리 안착부;
상기 전지셀 어셈블리를 향해, 단일 외장부재를 이송하도록, 상기 전지셀 어셈블리에 대향하는 전방에서 압력을 인가하는 이송부;
상기 단일 외장부재의 이송 방향을 기준으로, 전지셀 어셈블리의 양 측면에 긴 시트 형상의 박리 시트를 부착 및 분리시키도록 작동하는 암 어셈블리(arm assembly);
를 포함하고 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 단일 외장부재에 대한 전지셀 어셈블리의 탑재 과정을 자동화함으로써, 보다 용이하고 신속하게 상기 전지셀 어셈블리를 탑재할 수 있고, 이에 따라, 상기 전지모듈 제조 과정에 소요되는 인력 및 시간을 절약할 수 있으며, 상기 전지모듈 제조 장치를 사용해 제조된 전지모듈은 외장부재의 결합을 위한 용접 부위를 포함하지 않으므로, 복수의 외장부재가 용접에 의해 결합되는 종래의 전지모듈에 비해, 상기 용접 부위에서 발생할 수 있는 구조적 결함을 없애거나, 최소화함으로써 구조적 안정성을 향상시킬 수 있으며, 암 어셈블리를 통해 전지셀 어셈블리의 양 측면에 대해 박리 시트를 부착 및 분리시키도록 구성되어 있어, 상기 양 측면에 접착제 또는 양면 접착 테이프가 부가되어 있음에도 불구하고, 전지셀 어셈블리를 단일 외장부재에 보다 용이하게 탑재할 수 있는 동시에, 상기 전지셀 어셈블리와 단일 외장부재 사이의 결합력을 강화함으로써, 전지모듈의 전체적인 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀 어셈블리는,
복수의 전지셀들이 전기적으로 연결된 상태로 배열되어 있는 구조로 이루어져 있고,
최외측에 위치하는 전지셀들이, 전지셀 어셈블리의 이송 방향을 기준으로 양 측면에 위치한 상태에서, 단일 외장부재 쪽으로 이송되는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 복수의 전지셀들이 배열됨으로써 전지셀 어셈블리의 외면에 형성되는 그루브에 의한 간섭 없이, 상기 전지셀 어셈블리를 단일 외장부재 내에 보다 용이하게 탑재할 수 있다.
또한, 상기 전지셀 어셈블리의 양 측면에는, 전지셀 어셈블리가 단일 외장부재의 내면에 부착된 상태로 고정되도록, 접착제 또는 양면 접착 테이프가 부가되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 전지셀 어셈블리는 단일 외장부재 내에 탑재된 상태에서, 양 측면에 부가된 접착제 또는 양면 접착 테이프에 의해 상기 단일 외장부재의 내면에 안정적으로 부착된 상태로 고정될 수 있으며, 이에 따라, 상기 전지모듈의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 박리 시트는, 단일 외장부재에 대한 전지셀 어셈블리의 탑재 과정에서, 상기 전지셀 어셈블리의 양 측면과 단일 외장부재 내면 사이의 마찰력을 감소시키도록, 상기 전지셀 어셈블리의 양 측면에 부착되는 구조일 수 있다.
만일, 상기 전지셀 어셈블리의 양 측면에 박리 시트가 부착되지 않은 상태에서, 전지셀 어셈블리가 단일 외장부재에 탑재되는 경우, 상기 전지셀 어셈블리의 양 측면에 부가되어 있는 접착제 또는 양면 접착 테이프의 접착력으로 인해, 상기 전지셀 어셈블리가 단일 외장부재 내에 용이하게 탑재되지 못할 수 있다.
이에 따라, 상기 전지셀 어셈블리의 양 측면에는 접착제 또는 양면 접착 테이프로부터 박리될 수 있는 박리 시트가 부착되며, 상기 전지셀 어셈블리는 양 측면의 접착제 또는 양면 접착 테이프에 박리 시트가 부착된 상태로 단일 외장부재에 탑재됨으로써, 상기 단일 외장부재 내면에 대한 마찰력을 감소시켜, 보다 용이하게 신속하게 탑재될 수 있으며, 이에 따라, 상기 전지모듈의 제조에 소요되는 인력 및 시간을 절약할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 박리 시트는 전지셀 어셈블리의 양 측면에 부가된 접착제 또는 양면 접착 테이프에 부착되더라도 용이하게 박리될 수 있으며, 단일 외장부재의 내면에 대한 마찰력을 효과적으로 감소시킬 수 있는 것이라면, 그 소재가 크게 제한되는 것은 아니며, 상세하게는, PET 필름(polyester film)으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 암 어셈블리는,
단일 외장부재의 이송 방향을 기준으로, 전지셀 어셈블리의 후방에 서, 상기 전지셀 어셈블리의 양 측면에 인접하여 위치하는 박리 시트의 내측 단부를 각각 고정하고 있는 제 1 내측 암과 제 2 내측 암;
전지셀 어셈블리의 양 측면에 위치하며, 상기 제 1 내측 암과 제 2 내측 암에 비해, 전지셀 어셈블리의 양 측면으로부터 상대적으로 이격되어 위치하는 박리 시트의 외측 단부를 고정하며, 평면상으로 상기 박리 시트를 시계 방향 및 반시계 방향으로 각각 권취하고 있는 제 1 외측 암과 제 2 외측 암;
상기 제 1 내측 암과 제 1 외측 암 사이, 및 제 2 내측 암과 제 2 외측 암 사이에 각각 위치하며, 상기 제 1 외측 암과 제 2 외측 암에 권취되어 있는 박리 시트를 절곡된 상태로 취출하도록, 상기 단일 외장부재의 이송 방향에 대향하는 방향으로 이동하는 제 1 취출 암과 제 2 취출 암; 및
상기 제 1 취출 암 및 제 2 취출 암에 의해 형성된 박리 시트의 절곡부를 각각 고정하는 제 1 클램핑 암과 제 2 클램핑 암;
을 포함하고 있는 구조일 수 있다.
이러한 경우에, 상기 박리 시트는, 제 1 취출 암과 제 2 취출 암이 상기 단일 외장부재에 대향하는 전지셀 어셈블리의 후방으로부터 단일 외장부재 방향으로 이동함으로써, 외측 암들로부터 취출되어 전지셀 어셈블리의 양 측면에 절곡된 상태로 위치하는 구조일 수 있다.
즉, 상기 박리 시트는 내측 단부가 내측 암들에 의해 고정되어 있고, 외측 단부가 외측 암들에 의해 고정된 상태에서, 상기 외측 암들이 박리 시트의 외측 단부를 각각 권취한 상태로 위치해 있으며, 상기 전지셀 어셈블리가 단일 외장부재에 탑재되는 과정에 앞서, 상기 박리 시트는 제 1 취출 암 및 제 2 취출 암에 의해 각각 절곡된 상태로 취출되어 절곡부를 형성하고, 상기 절곡부가 단일 외장부재를 향한 상태를 유지할 수 있다.
또한, 상기 암 어셈블리는,
절곡된 양측의 박리 시트가 각각 전지셀 어셈블리의 양 측면에 밀착되도록, 상기 전지셀 어셈블리의 전방 및 후방에서, 상기 박리 시트의 내측 단부, 외측 단부 및 절곡부를 고정한 상태로 전지셀 어셈블리의 양 측면 사이에 각각 위치하는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 암 어셈블리에 의해 고정된 박리 시트의 각 단부들과 절곡부는 전지셀 어셈블리의 양 측면 사이에 각각 위치하며, 상기 박리 시트는, 단일 외장부재에 대한 전지셀 어셈블리의 탑재 과정에서, 각 단부들과 절곡부의 위치에 따라 인가되는 장력에 의해, 전지셀 어셈블리의 양 측면에 대한 보다 안정적인 부착 상태를 유지할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 취출 암과 제 2 취출 암은,
상기 제 1 클램핑 암과 제 2 클램핑 암이 박리 시트의 절곡부를 고정한 상태에서, 상기 박리 시트의 절곡부로부터 제거되는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 박리 시트가 전지셀 어셈블리의 양 측면에 부착된 상태로, 상기 전지셀 어셈블리가 단일 외장부재에 탑재되는 과정에서, 상기 박리 시트의 부착 상태를 고정하는 구성이 보다 간소화될 수 있으며, 이에 따라, 상기 과정에서 발생할 수 있는 불량을 없애거나 최소화할 수 있다.
또한, 상기 제 1 클램핑 암 및 제 2 클램핑 암은, 단일 외장부재의 후방에서, 상기 단일 외장부재의 개방된 일면 및 타면을 통해 연장되어, 전지셀 어셈블리의 양 측면에 위치하는 박리 시트의 절곡부를 각각 고정하는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 단일 외장부재에 전지셀 어셈블리를 탑재하는 과정에서, 상기 탑재 방향을 기준으로 단일 외장부재와 전지셀 어셈블리 사이에 위치하게 되는 제 1 클램핑 암 및 제 2 클램핑 암은 단일 외장부재에 간섭되지 않으며, 이에 따라 상기 전지셀 어셈블리는 단일 외장부재 내에 보다 용이하게 탑재될 수 있다.
한편, 기 제 1 클램핑 암 및 제 2 클램핑 암은, 상기 전지셀 어셈블리가 단일 외장부재 내에 위치한 상태에서, 박리 시트의 절곡부로부터 분리되는 구조일 수 있다.
이때, 상기 암 어셈블리의 제 1 외측 암 및 제 2 외측 암은,
상기 전지셀 어셈블리가 단일 외장부재 내에 위치한 상태에서, 상기 박리 시트를 권취하도록 서로 상이한 방향으로 회전함으로써, 상기 전지셀 어셈블리의 양 측면으로부터 박리 시트를 분리시키는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 박리 시트는, 전지셀 어셈블리가 단일 외장부재 내에 위치한 상태에서, 박리 시트의 외측 단부들을 각각 고정하고 있는 외측 암들이 회전함으로써, 상기 박리 시트를 권취하는 과정만으로, 전지셀 어셈블리의 양 측면으로부터 보다 용이하게 분리될 수 있다.
다시 말해, 본 발명에 따른 전지모듈 제조 장치는 단일 외장부재에 대한 전지셀 어셈블리의 탑재 과정에서, 상기 전지모듈의 양 측면에 부착되는 박리 시트의 절곡, 전지셀 어셈블리의 탑재, 및 박리 시트의 제거가 자동화되어 수행될 수 있으며, 이에 따라, 상기 과정에 소요되는 인력 및 비용을 효과적으로 절약할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 박리 시트는, 전지설 어셈블리의 진행 방향에 대응하는 길이가 이에 대응하는 전지셀 어셈블리의 길이에 대해, 250% 내지 400%의 크기일 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 박리 시트는, 전지셀 어셈블리의 양 측면에 부착된 상태에서, 암 어셈블리에 의해 절곡된 상태로 단일 외장부재에 탑재될 수 있다.
이때, 상기 박리 시트의 내측 단부들과 외측 단부들 및 절곡부들을 각각 고정하고 있는 암 어셈블리는 전지셀 어셈블리의 탑재 과정에서, 단일 외장부재와 접촉하거나, 간섭을 발생시키지 않는 구조로 이루어져야 하므로, 전지셀 어셈블리에 비해 상대적으로 전방 또는 후방에 위치할 수 있다.
따라서, 상기 박리 시트는 절곡된 상태에서, 내측 단부, 외측 단부 및 절곡부가 모두 전지셀 어셈블리의 전방 또는 후방에 위치해야 하므로, 전지셀 어셈블리의 길이에 대해 적어도 200%를 초과하는 길이로 형성되어야 하며, 보다 상세하게는, 상기 박리 시트는, 전지설 어셈블리의 진행 방향에 대응하는 길이가 이에 대응하는 전지셀 어셈블리의 길이에 대해, 250% 내지 400%의 크기로 형성됨으로써, 암 어셈블리와 단일 외장부재의 접촉 내지 간섭을 예방할 수 있다.
만일, 상기 박리 시트의 길이가 상기 범위를 벗어나 지나치게 짧을 경우에는, 상기 박리 시트가 절곡된 상태에서, 접착제 또는 양면 접착 테이프가 부가되어 있는 전지셀 어셈블리의 양 측면의 모든 면적에 부착되지 못할 수 있고, 이에 따라 상기 전지셀 어셈블리의 양 측면과 이에 대응하는 단일 외장부재의 내면 사이에서 발생하는 마찰력으로 인해, 전지셀 어셈블리의 탑재가 용이하지 않을 수 있다.
이와 반대로, 상기 박리 시트의 길이가 상기 범위를 벗어나 지나치게 길 경우에는, 상기 박리 시트의 길이가 지나치게 길어, 이에 대한 취급이 용이하지 않고, 전지셀 어셈블리의 탑재 과정에서, 암 어셈블리가 상기 전지셀 어셈블리의 양 측면 사이에 위치하더라도, 상기 박리 시트에 충분한 장력이 인가되지 않을 수 있으며, 이로 인해, 상기 박리 시트에 주름이 발생하거나, 일부 박리 시트의 부위가 중첩됨으로써, 단일 외장부재의 내면과의 사이에서 마찰력을 증가시키는 요인으로 작용할 수 있다.
또한, 상기 전지셀 어셈블리의 상면 및 하면에 대응하는 단일 외장부재의 내면에는, 상기 전지셀 어셈블리의 상면 및 하면 형상에 대응하는 그루브가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 전지셀 어셈블리는 복수의 전지셀들이 전기적으로 연결된 상태에서, 최외측에 위치하는 전지셀들이, 전지셀 어셈블리의 이송 방향을 기준으로 양 측면에 위치하도록 배열되는 구조일 수 있다.
이에 따라, 상기 양 측면을 제외한 전지셀 어셈블리의 상면과 하면에는 상기 전지셀들의 외주변에 의해 형성된 그루브가 형성될 수 있으며, 이에 대응하는 단일 외장부재의 내면에는, 상기 전지셀 어셈블리의 상면 및 하면 형상에 대응하는 그루브가 형성됨으로써, 상호간의 결합력을 증가시킬 수 있다.
한편, 상기 전지모듈 제조 장치는 내부에 전지셀 어셈블리가 탑재된 단일 외장부재를 취출하여 이송시키는 취출부를 더 포함하는 구조일 수 있다.
따라서, 내부에 전지셀 어셈블리가 탑재된 상기 단일 외장부재는 다음 공정으로 자동 이송될 수 있으며, 상기 장치로부터 전지셀 어셈블리가 탑재된 상기 단일 외장부재를 취출하는데 소요되는 인력 및 시간을 효과적으로 절약할 수 있다.
상기 구성 내지 구조를 제외한 전지모듈 제조 장치의 나머지 구성은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈 제조 장치는, 단일 외장부재에 전지셀 어셈블리를 탑재하기 위한 전지셀 어셈블리 탑재부를 포함하도록 구성됨으로써, 상기 단일 외장부재에 대한 전지셀 어셈블리의 탑재 과정을 자동화함으로써, 보다 용이하고 신속하게 상기 전지셀 어셈블리를 탑재할 수 있고, 이에 따라, 상기 전지모듈 제조 과정에 소요되는 인력 및 시간을 절약할 수 있으며, 상기 전지모듈 제조 장치를 사용해 제조된 전지모듈은 외장부재의 결합을 위한 용접 부위를 포함하지 않으므로, 복수의 외장부재가 용접에 의해 결합되는 종래의 전지모듈에 비해, 상기 용접 부위에서 발생할 수 있는 구조적 결함을 없애거나, 최소화함으로써 구조적 안정성을 향상시킬 수 있으며, 암 어셈블리를 통해 전지셀 어셈블리의 양 측면에 대해 박리 시트를 부착 및 분리시키도록 구성되어 있어, 상기 양 측면에 접착제 또는 양면 접착 테이프가 부가되어 있음에도 불구하고, 전지셀 어셈블리를 단일 외장부재에 보다 용이하게 탑재할 수 있는 동시에, 상기 전지셀 어셈블리와 단일 외장부재 사이의 결합력을 강화함으로써, 전지모듈의 전체적인 구조적 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전지모듈의 다양한 구조를 개략적으로 나타낸 분해도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 제조 장치의 전지셀 어셈블리 탑재부 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 3 내지 7은 도 2의 전지셀 어셈블리 탑재부를 통해 전지셀 어셈블리가 단일 외장부재에 탑재되는 과정을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 제조 장치의 전지셀 어셈블리 탑재부 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 2를 참조하면, 전지셀 어셈블리 탑재부(200)는 이송부(210), 전지셀 어셈블리 안착부(220) 및 암 어셈블리(231, 232, 233, 234, 235, 236)를 포함하고 있다.
이송부(210)는 단일 외장부재(202)의 이송 방향(D1)을 기준으로, 전지셀 어셈블리 안착부(220)에 대향하는 전방에 위치하며, 단일 외장부재(202)의 개방된 일면 및 타면이 전지셀 어셈블리(201)와 일직선 상에 위치한 상태에서, 단일 외장부재(202)의 전방 부위에 압력을 인가함으로써, 전지셀 어셈블리(201) 방향으로 단일 외장부재(202)를 이송시킨다.
전지셀 어셈블리 안착부(220)는 전지셀 어셈블리(201)의 하면에 위치해 있으며, 복수의 롤러로 이루어져 있으며, 이에 따라 전지셀 어셈블리 안착부(220)의 상면과 전지셀 어셈블리(201)의 하면 사이에 위치하는 단일 외장부재(202)의 부위가 보다 용이하게 이송될 수 있다.
전지셀 어셈블리(201)는 복수의 전지셀들이 전기적으로 연결된 상태로서, 최외측에 위치하는 전지셀들이, 단일 외장부재(202)의 이송 방향(D1)을 기준으로 양 측면에 위치하도록 배열되어 있다.
전지셀 어셈블리(201)의 양 측면에는 박리 시트(203)가 절곡된 상태로 부착되어 있으며, 박리 시트(203)는 암 어셈블리(231, 232, 233, 234, 235, 236)에 의해 고정되어 있다.
암 어셈블리(231, 232, 233, 234, 235, 236)는 제 1 내측 암(231)과 제 2 내측 암(232), 제 1 외측 암(233)과 제 2 외측 암(234), 및 제 1 클램핑 암(235)과 제 2 클램핑 암(236)을 포함하고 있다.
제 1 내측 암(231)과 제 2 내측 암(232)은 전지셀 어셈블리(201)의 양 측면에 인접하여 위치하는 박리 시트(203)의 내측 단부를 각각 고정하고 있다.
제 1 외측 암(233)과 제 2 외측 암(234)은 전지셀 어셈블리(201)의 양 측면에서 이격된 부위에 위치하는 박리 시트(203)의 외측 단부를 고정하고 있다.
제 1 클램핑 암(235)과 제 2 클램핑 암(236)은 단일 외장부재(202)의 이송 방향(D1)을 기준으로 전지셀 어셈블리(201)의 전방에서, 전지셀 어셈블리(201)의 양 측면에 위치하는 박리 시트(203)의 절곡부를 각각 고정한다.
암 어셈블리(231, 232, 233, 234, 235, 236)는 절곡된 양측의 박리 시트(203)가 각각 전지셀 어셈블리(201)의 양 측면에 밀착되도록, 전지셀 어셈블리(201)의 전방 및 후방에서, 박리 시트(203)의 내측 단부, 외측 단부 및 절곡부를 고정한 상태로 전지셀 어셈블리(201)의 양 측면 사이에 각각 위치한다.
도 3 내지 7에는 도 2의 전지셀 어셈블리 탑재부를 통해 전지셀 어셈블리가 단일 외장부재에 탑재되는 과정을 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 3 내지 7을 함께 참조하면, 우선, (A) 단계에서, 제 1 내측 암(231)과 제 2 내측 암(232)은 각각 박리 시트(203)의 내측 단부를 고정하고 있고, 제 1 외측 암(233)과 제 2 외측 암(234)은 박리 시트(203)의 외측 단부를 고정한 상태에서, 권취하고 있다.
(B) 단계에서, 제 1 취출 암(237)과 제 2 취출 암(238)은 각각 제 1 내측 암(231)과 제 1 외측 암(233) 사이, 및 제 2 내측 암(232)과 제 2 외측 암(234) 사이에서, 박리 시트(203)를 단일 외장부재(202) 방향으로 이송시키며, 이러한 과정에서, 제 1 외측 암(233)과 제 2 외측 암(234)에 권취되어 있던 박리 시트(203)는 절곡된 상태로 단일 외장부재(202) 방향으로 취출된다.
(C) 단계에서, 제 1 내측 암(231)과 제 2 내측 암(232), 제 1 외측 암(233)과 제 2 외측 암(234) 및 제 1 취출 암(237)과 제 2 취출 암(238)은 각각 전지셀 어셈블리(201)의 양 측면 사이로 위치하며, 이에 따라 박리 시트(203)는 전지셀 어셈블리(201)의 양 측면에 각각 부착되고, 제 1 내측 암(231)과 제 2 내측 암(232), 제 1 외측 암(233)과 제 2 외측 암(234) 및 제 1 취출 암(237)은 단일 외장부재(202)를 탑재하는 과정에서, 단일 외장부재(202)의 이송을 방해하지 않는다.
(D) 단계에서, 제 1 클램핑 암(235)과 제 2 클램핑 암(236)은 각각 단일 외장부재(202)의 개방된 일면 및 타면을 통해 전지셀 어셈블리(201) 방향으로 연장되고, 제 1 취출 암(237)과 제 2 취출 암(238)에 의해 형성된 박리 시트(203)의 절곡부를 고정한다.
이후에, 제 1 취출 암(237)과 제 2 취출 암(238)은 상면 또는 하면 방향으로 제거됨으로써, 상기 구성을 보다 간소화할 수 있다.
(E) 단계에서, 이송부(210)는 단일 외장부재(202)의 전방 부위에 압력을 인가함으로써, 단일 외장부재(202)를 전지셀 어셈블리(201) 방향으로 이송하고, 이에 따라, 전지셀 어셈블리(201)는 양 측면에 박리 시트(203)가 부착된 상태로, 단일 외장부재(202) 내부에 탑재된다.
(F) 단계에서, 이송부(210)는 전방 방향으로 다시 이송됨으로써, 제거되고, 제 1 클램핑 암(235)과 제 2 클램핑 암(236) 역시, 박리 시트(203)의 절곡부로부터 분리되어 전방 방향으로 이송됨으로써, 제거된다.
(G) 단계에서, 제 1 외측 암(233)과 제 2 외측 암(234)은 각각 반시계 방향 및 시계 방향으로 회전함으로써, 박리 시트(203)를 권취하고, 이에 따라 전지셀 어셈블리(201)의 양 측면과 단일 외장부재(202)의 내면 사이에 위치해 있던 박리 시트(203)가 제거된다.
이상 본 발명의 실시예 및 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 서로 대향하는 일면 및 타면이 개방된 중공 구조의 단일 외장부재에 전지셀 어셈블리를 탑재하기 위한 전지셀 어셈블리 탑재부를 포함하고 있고,
    상기 전지셀 어셈블리 탑재부는,
    상기 단일 외장부재의 개방된 일면 및 타면에 대해 전지셀 어셈블리가 일직선 상에 위치하도록, 상면에 상기 전지셀 어셈블리를 탑재하는 전지셀 어셈블리 안착부;
    상기 전지셀 어셈블리를 향해, 단일 외장부재를 이송하도록, 상기 전지셀 어셈블리에 대향하는 전방에서 압력을 인가하는 이송부;
    상기 단일 외장부재의 이송 방향을 기준으로, 전지셀 어셈블리의 양 측면에 긴 시트 형상의 박리 시트를 부착 및 분리시키도록 작동하는 암 어셈블리(arm assembly);
    를 포함하고 있는 전지모듈 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 어셈블리는,
    복수의 전지셀들이 전기적으로 연결된 상태로 배열되어 있는 구조로 이루어져 있고,
    최외측에 위치하는 전지셀들이, 전지셀 어셈블리의 이송 방향을 기준으로 양 측면에 위치한 상태에서, 단일 외장부재 쪽으로 이송되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 어셈블리의 양 측면에는, 전지셀 어셈블리가 단일 외장부재의 내면에 부착된 상태로 고정되도록, 접착제 또는 양면 접착 테이프가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 박리 시트는, 단일 외장부재에 대한 전지셀 어셈블리의 탑재 과정에서, 상기 전지셀 어셈블리의 양 측면과 단일 외장부재 내면 사이의 마찰력을 감소시키도록, 상기 전지셀 어셈블리의 양 측면에 부착되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 제조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 박리 시트는 PET 필름(polyester film)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈 제조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 암 어셈블리는,
    단일 외장부재의 이송 방향을 기준으로, 전지셀 어셈블리의 후방에 서, 상기 전지셀 어셈블리의 양 측면에 인접하여 위치하는 박리 시트의 내측 단부를 각각 고정하고 있는 제 1 내측 암과 제 2 내측 암;
    전지셀 어셈블리의 양 측면에 위치하며, 상기 제 1 내측 암과 제 2 내측 암에 비해, 전지셀 어셈블리의 양 측면으로부터 상대적으로 이격되어 위치하는 박리 시트의 외측 단부를 고정하며, 평면상으로 상기 박리 시트를 시계 방향 및 반시계 방향으로 각각 권취하고 있는 제 1 외측 암과 제 2 외측 암;
    상기 제 1 내측 암과 제 1 외측 암 사이, 및 제 2 내측 암과 제 2 외측 암 사이에 각각 위치하며, 상기 제 1 외측 암과 제 2 외측 암에 권취되어 있는 박리 시트를 절곡된 상태로 취출하도록, 상기 단일 외장부재의 이송 방향에 대향하는 방향으로 이동하는 제 1 취출 암과 제 2 취출 암; 및
    상기 제 1 취출 암 및 제 2 취출 암에 의해 형성된 박리 시트의 절곡부를 각각 고정하는 제 1 클램핑 암과 제 2 클램핑 암;
    을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 제조 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 박리 시트는,
    제 1 취출 암과 제 2 취출 암이 상기 단일 외장부재에 대향하는 전지셀 어셈블리의 후방으로부터 단일 외장부재 방향으로 이동함으로써, 외측 암들로부터 취출되어 전지셀 어셈블리의 양 측면에 절곡된 상태로 위치하는 것을 특징으로 하는 전지모듈 제조 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 암 어셈블리는,
    절곡된 양측의 박리 시트가 각각 전지셀 어셈블리의 양 측면에 밀착되도록, 상기 전지셀 어셈블리의 전방 및 후방에서, 상기 박리 시트의 내측 단부, 외측 단부 및 절곡부를 고정한 상태로 전지셀 어셈블리의 양 측면 사이에 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 전지모듈 제조 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 취출 암과 제 2 취출 암은,
    상기 제 1 클램핑 암과 제 2 클램핑 암이 박리 시트의 절곡부를 고정한 상태에서, 상기 박리 시트의 절곡부로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 제조 장치.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 클램핑 암 및 제 2 클램핑 암은, 단일 외장부재의 후방에서, 상기 단일 외장부재의 개방된 일면 및 타면을 통해 연장되어, 전지셀 어셈블리의 양 측면에 위치하는 박리 시트의 절곡부를 각각 고정하는 것을 특징으로 하는 전지모듈 제조 장치.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 클램핑 암 및 제 2 클램핑 암은, 상기 전지셀 어셈블리가 단일 외장부재 내에 위치한 상태에서, 박리 시트의 절곡부로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 제조 장치.
  12. 제 6 항에 있어서, 상기 암 어셈블리의 제 1 외측 암 및 제 2 외측 암은,
    상기 전지셀 어셈블리가 단일 외장부재 내에 위치한 상태에서, 상기 박리 시트를 권취하도록 서로 상이한 방향으로 회전함으로써, 상기 전지셀 어셈블리의 양 측면으로부터 박리 시트를 분리시키는 것을 특징으로 하는 전지모듈 제조 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 박리 시트는, 전지설 어셈블리의 진행 방향에 대응하는 길이가 이에 대응하는 전지셀 어셈블리의 길이에 대해, 250% 내지 400%의 크기인 것을 특징으로 하는 전지모듈 제조 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 어셈블리의 상면 및 하면에 대응하는 단일 외장부재의 내면에는, 상기 전지셀 어셈블리의 상면 및 하면 형상에 대응하는 그루브가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 제조 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈 제조 장치는 내부에 전지셀 어셈블리가 탑재된 단일 외장부재를 취출하여 이송시키는 취출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈 제조 장치.
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