KR102293513B1 - 결합 및 분리가 가능한 단위 용접 장치를 포함하는 전지팩 용접 장치 - Google Patents

결합 및 분리가 가능한 단위 용접 장치를 포함하는 전지팩 용접 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 적어도 둘 이상의 전지셀들을 포함하는 전지팩이 상면에 안착된 상태에서, 일 방향으로 연속적으로 이송되는 이송부; 및 상기 전지셀들 중에서, 두 개의 전지셀들의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 도전성 접속부재를 용접하여 연결시키는 하나 또는 둘 이상의 단위 용접 장치;를 포함하고 있으며, 상기 단위 용접 장치는, 전지팩의 이송 방향으로 연속하여 배치되도록 서로 결합되거나, 또는 분리되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩 용접 장치를 제공한다.

Description

결합 및 분리가 가능한 단위 용접 장치를 포함하는 전지팩 용접 장치 {Device for Welding Battery Pack Comprising Unit Welding Device Capable of Being Assembled and Separated}
본 발명은 결합 및 분리가 가능한 단위 용접 장치를 포함하는 전지팩 용접 장치에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
이러한 이차전지는 그것이 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 또는 다수의 전지셀들을 전기적으로 연결한 전지팩의 형태로 사용되기도 한다. 예를 들어, 휴대폰과 같은 소형 디바이스는 전지 1 개의 출력과 용량으로 소정의 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 소형 PC 등의 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지셀들을 병렬 및 직렬방식으로 연결한 전지팩의 사용이 요구된다.
일반적으로, 이러한 전지셀들을 연결하여 전지팩을 구성하는 경우에는, 상기 전지셀들의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 도전성 접속부재를 스폿 용접(spot welding)에 의해 결합함으로써, 각각의 전지셀들을 병렬 내지 직렬 연결한다.
그러나, 이러한 용접 과정은 전지팩을 구성하는 전지셀들이 이송부에 의해 연속적으로 이송되는 과정에서 수행되는 반면에, 상기 용접을 수행하기 위한 용접 장치의 용접부 수량은 한정되어 있으며, 이에 따라, 상기 전지팩을 구성하는 전지셀들의 수량이 증가할수록 상기 용접 과정에 지나치게 많은 시간이 소요되어, 상기 이송부에 의한 전지셀들의 이송이 정지된 상태에서 용접이 수행될 필요가 있고, 이로 인해 상기 전지팩의 제조 공정이 전체적으로 지연될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 이러한 제조 공정의 지연은 단위 시간당 전지팩의 생산량을 감소시키는 요인으로 작용하며, 최종적으로 상기 전지팩의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 증가시킬 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 상기 용접 과정을 수행하는 장치가 최대한 많은 수량의 용접부를 포함하도록 구성하는 방안을 고려해볼 수 있으나, 상기 용접부를 최대한 포함하도록 용접 장치를 구성하는 경우, 상기 용접 장치의 제조에 소요되는 비용이 증가하게 된다.
특히, 상기 전지팩을 구성하는 전지셀들의 수량은 상기 전지팩이 적용되는 디바이스와 같은 요인에 따라 다양해질 수 있으며, 이에 따라 적은 수량의 전지셀들을 포함하는 전지팩을 제조하는 경우에는, 상기 전지셀들에 수행되는 용접 부위에 비해, 상기 용접 장치에 포함되어 있는 용접부의 수량이 불필요하게 증가하게 되며, 이에 따라 상기 용접 장치를 구동하는데 소요되는 에너지가 불필요하게 증가하게 되어, 전체적인 생산 비용을 증가시킬 수 있는 문제점이 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, 전지팩의 이송 방향으로 연속하여 배치되도록 서로 결합되거나, 또는 분리되는 구조로 이루어진 단위 용접 장치를 포함하도록 구성됨으로써, 상기 전지팩을 구성하는 전지셀들의 수량에 따라, 상기 단위 용접 장치의 수량을 조절해, 이송부를 따라 연속하여 배치되도록 구성할 수 있고, 이에 따라, 상기 전지셀들의 수량이 많은 경우에도 불구하고, 전지팩이 연속적으로 이송되는 과정에서, 전지셀들에 대한 용접 과정을 각각의 단위 용접 장치에서 순차적으로 연속하여 수행할 수 있어, 상기 용접 과정에 소요되는 시간을 절약할 수 있으며, 전지셀들의 수량이 적은 경우, 이에 따라 단위 용접 장치를 분리해, 전지팩 용접 장치를 구성하는 단위 용접 장치의 수량을 감소시킴으로써, 상기 장치의 구동에 소요되는 에너지 및 비용을 절약할 수 있으므로, 결과적으로 다양한 수량의 전지셀들을 포함하는 전지팩에 대해 단위 용접 장치의 수량을 유연하게 적용함으로써, 상기 전지팩을 제조하는 과정에 소요되는 비용 및 시간을 절약하는 동시에, 상기 전지팩의 생산량을 최대로 증가시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩 용접 장치는,
적어도 둘 이상의 전지셀들을 포함하는 전지팩이 상면에 안착된 상태에서, 일 방향으로 연속적으로 이송되는 이송부; 및
상기 전지셀들 중에서, 두 개의 전지셀들의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 도전성 접속부재를 용접하여 연결시키는 하나 또는 둘 이상의 단위 용접 장치;
를 포함하고 있으며,
상기 단위 용접 장치는, 전지팩의 이송 방향으로 연속하여 배치되도록 서로 결합되거나, 또는 분리되는 구조로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 전지팩을 구성하는 전지셀들의 수량에 따라, 상기 단위 용접 장치의 수량을 조절해, 이송부를 따라 연속하여 배치되도록 구성할 수 있고, 이에 따라, 상기 전지셀들의 수량이 많은 경우에도 불구하고, 전지팩이 연속적으로 이송되는 과정에서, 전지셀들에 대한 용접 과정을 각각의 단위 용접 장치에서 순차적으로 연속하여 수행할 수 있어, 상기 용접 과정에 소요되는 시간을 절약할 수 있으며, 전지셀들의 수량이 적은 경우, 이에 따라 단위 용접 장치를 분리해, 전지팩 용접 장치를 구성하는 단위 용접 장치의 수량을 감소시킴으로써, 상기 장치의 구동에 소요되는 에너지 및 비용을 절약할 수 있으므로, 결과적으로 다양한 수량의 전지셀들을 포함하는 전지팩에 대해 단위 용접 장치의 수량을 유연하게 적용함으로써, 상기 전지팩을 제조하는 과정에 소요되는 비용 및 시간을 절약하는 동시에, 상기 전지팩의 생산량을 최대로 증가시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 서로 결합되는 단위 용접 장치의 개수는 전지셀 수량의 절반 값에 대해, 소수점 첫째 자리에서 반올림한 자연수의 값일 수 있다.
더욱 구체적으로, 하나의 단위 용접 장치는 기본적으로 두 개의 전지셀들의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 도전성 접속부재를 용접하여 연결시키도록 구성되어 있다.
이에 따라, 상기 전지팩을 구성하는 전지셀들의 개수가 4개인 경우, 상기 전지팩 용접 장치를 구성하는 단위 용접 장치는 2개일 수 있고, 상기 전지팩을 구성하는 전지셀들의 개수가 7개인 경우에는, 상기 전지셀 수량의 절반 값인 3.5에 대해, 소수점 첫째 자리에서 반올림한 자연수인 4개의 단위 용접 장치가 전지팩 용접 장치를 구성할 수 있다.
따라서, 상기 전지팩 용접 장치는 전지팩의 이송을 정지한 상태에서, 용접을 수행할 필요 없이, 상기 이송부를 통해 연속적으로 이송되는 전지팩에 대해 보다 용이하게 용접을 수행할 수 있어, 상기 전지팩의 제조에 소요되는 시간을 절약하고, 전지팩의 단위 시간당 생산량 저하를 예방할 수 있다.
또한, 상기 두 개의 전지셀들은 상호 인접한 전지셀들일 수 있다.
즉, 하나의 단위 용접 장치를 통해 용접 및 연결되는 두 개의 전지셀들은 상호 인접해 위치하므로, 상기 용접 과정을 보다 신속하게 수행할 수 있다.
한편, 상기 서로 결합되는 단위 용접 장치는 도전성 접속부재가 결합된 전지셀을 제외한 나머지 전지셀들 중에서, 상호 인접한 두 개의 전지셀들의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 도전성 접속부재를 용접하여 연결시키는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 전지팩의 이송 방향으로 연속하여 배치되도록 서로 결합된 각각의 단위 용접 장치는 상호 인접한 두 개의 전지셀들의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 도전성 접속부재를 용접하여 연결시키므로, 상기 용접 과정을 보다 신속하게 수행할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 단위 용접 장치는,
지면을 기준으로, 이송부의 하부에 위치해 있는 베이스부;
상기 베이스부의 상면에 지지된 상태에서, 이송부의 상면에 안착된 된 상태로 이송되는 전지셀의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 도전성 접속부재를 용접하여 결합시키는 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부; 및
전지팩의 이송 방향을 기준으로, 전면과 후면이 개방된 상태에서, 상기 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부를 감싸는 구조로 이루어진 커버;
를 포함하는 구조일 수 있다.
즉, 상기 단위 용접 장치는 베이스부의 상면에 지지된 상태로 연결된 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부가 각각 이송부 상에서 이송되는 전지셀의 양극 단자 및 음극 단자에 도전성 접속부재를 용접하여 결합시키는 구조로 이루어질 수 있다.
이러한 경우에, 상기 베이스부는,
육면체 구조로 이루어져 있는 본체;
지면에 대해, 상기 본체를 지지하도록, 본체의 하면에 돌출되어 있는 지지부; 및
상기 본체를 이동시키도록, 본체의 하면에 형성되어 있는 롤러;
를 포함하는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 베이스부는 지면으로부터 이격된 높이에 위치한 이송부의 상면에서, 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부가 용접을 수행할 수 있도록, 상기 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부를 안정적으로 지지할 수 있으며, 상기 롤러에 의해 단위 용접 장치의 배치 과정에서, 보다 용이하게 서로 결합, 또는 분리되도록 이동시킬 수 있다.
이때, 상기 본체의 내부에는 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부를 구동시키는 구동부가 내장되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 단위 용접 장치는 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부를 구동시키는 구동부가 베이스부의 본체 내부에 위치함으로써, 보다 깔끔한 외관을 형성할 수 있으며, 상기 구동부를 설치하기 위한 별도의 공간이 필요 없으므로, 전체적인 크기를 최소화할 수 있는 동시에, 상기 본체에 의해 구동부를 보호할 수 있으므로, 상기 용접 과정에서 발생하는 비산물 등의 요인으로 인해 발생할 수 있는 구동부의 손상을 없애거나 최소화할 수 있다.
또한, 상기 본체의 상면 및 하면을 제외한 나머지 외면들 중에서, 적어도 일측 외면은 개폐 가능한 구조로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 본체 내부에 내장된 구동부에 대한 점검, 수리 내지 교체를 보다 용이하게 수행할 수 있다.
또한, 상기 지지부는 본체의 높이 및 수평을 조절하도록 돌출 길이가 조절되는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 베이스부는 작업장의 열악한 환경에도 불구하고, 안정적으로 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부를 지지함으로써, 상기 용접 과정을 보다 안정적으로 수행할 수 있으며, 이에 따라 상기 용접 과정에서 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부의 불안정한 지지로 인해 발생할 수 있는 불량을 없애거나, 최소화할 수 있다.
한편, 상기 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부는 각각,
전지셀의 양극 단자 또는 음극 단자에 도전성 접속부재를 용접하도록 전류가 인가되는 용접봉; 및
상기 용접봉의 위치를 이동시키는 구동 암(arm);
을 포함하는 구조일 수 있다.
이때, 상기 구동 암은 설정된 용접 위치로 용접봉의 위치를 이동시키거나, 상기 양극 단자 또는 음극 단자와 도전성 접속부재가 용접되는 위치를 인식하여 자동으로 용접봉의 위치를 이동시키는 로봇 암으로 구성될 수 있다.
따라서, 상기 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부는 연속적으로 이송되는 전지셀의 양극 단자와 음극 단자에 각각 도전성 접속부재를 보다 신속하고 용이하게 용접 및 결합시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 커버는 전지팩의 이송 방향을 기준으로, 적어도 일 측면과 상면, 및 전면과 후면의 일부를 각각 감싸는 구조로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 커버에 의해 감싸이는 일 측면은 전지팩 용접 장치를 조작하는 작업자가 위치하는 방향의 측면일 수 있다.
따라서, 상기 커버는 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부를 감싸는 구조로 이루어짐으로써, 상기 용접 과정에서 발생하는 불꽃 내지 비산물로 인해, 작업 환경이 오염되거나, 작업자에 대한 안전성이 저하되는 문제점을 효과적으로 예방할 수 있다.
특히, 상기 커버는 전지팩의 이송 방향을 기준으로 이송부가 연속적으로 통과하는 전면과 후면이 관통된 구조로 이루어짐으로써, 상기 이송부를 통한 전지팩의 이송을 방해하지 않을 수 있다.
또한, 상기 커버에 의해 감싸이는 일 측면은 개폐 가능한 구조로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부에 대한 점검, 수리 및 교체를 보다 용이하게 수행할 수 있다.
또한, 상기 커버는 내부에 위치한 양극 단자 용접부 및 음극 단자 용접부의 구동 상태를 육안으로 확인할 수 있도록, 투명한 유리 또는 플라스틱 수지로 이루어질 수 있다.
따라서, 작업자는 상기 양극 단자 용접부 및 음극 단자 용접부가 커버에 의해 감싸여진 상태로 구동하더라도, 상기 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부의 구동 상태를 육안으로 보다 용이하게 확인할 수 있다.
그러나, 상기 커버의 소재가 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 작업자에 의한 육안 확인이 가능한 것이라면, 성형성, 경제성 등의 요인을 고려하여 적절히 선택될 수 있음은 물론이다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지팩 용접 장치는,
양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부에 인가되는 전류량을 조절하는 전류량 조절부; 및
상기 전지팩 용접 장치의 작동을 제어하는 작동 제어부;
를 더 포함하는 구조일 수 있다.
따라서, 작업자는 상기 작동 제어부를 통해, 전지팩 용접 장치의 작동을 보다 용이하게 제어할 수 있다.
상기 구성 내지 구조를 제외한 전지팩 용접 장치의 나머지 구조는 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩 용접 장치는, 전지팩의 이송 방향으로 연속하여 배치되도록 서로 결합되거나, 또는 분리되는 구조로 이루어진 단위 용접 장치를 포함하도록 구성됨으로써, 상기 전지팩을 구성하는 전지셀들의 수량에 따라, 상기 단위 용접 장치의 수량을 조절해, 이송부를 따라 연속하여 배치되도록 구성할 수 있고, 이에 따라, 상기 전지셀들의 수량이 많은 경우에도 불구하고, 전지팩이 연속적으로 이송되는 과정에서, 전지셀들에 대한 용접 과정을 각각의 단위 용접 장치에서 순차적으로 연속하여 수행할 수 있어, 상기 용접 과정에 소요되는 시간을 절약할 수 있으며, 전지셀들의 수량이 적은 경우, 이에 따라 단위 용접 장치를 분리해, 전지팩 용접 장치를 구성하는 단위 용접 장치의 수량을 감소시킴으로써, 상기 장치의 구동에 소요되는 에너지 및 비용을 절약할 수 있으므로, 결과적으로 다양한 수량의 전지셀들을 포함하는 전지팩에 대해 단위 용접 장치의 수량을 유연하게 적용함으로써, 상기 전지팩을 제조하는 과정에 소요되는 비용 및 시간을 절약하는 동시에, 상기 전지팩의 생산량을 최대로 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩 용접 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩 용접 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 1 및 2를 함께 참조하면, 전지팩 용접 장치(100)는 이송부(110) 및 단위 용접 장치(110, 120, 130)를 포함하고 있다.
이송부(110)는 전지팩이 상면에 안착된 상태에서, 일 방향(D1)으로 연속적으로 이송되는 컨베이어 벨트로 이루어져 있다.
단위 용접 장치(110, 120, 130)는 하나의 단위 용접 장치(110)가 단독적으로 분리되어 구성되거나, 두 개의 단위 용접 장치들(120, 130)이 전지팩의 이송 방향(D1)으로 연속하여 배치되도록 서로 결합된 상태로 구성되어 있다.
각각의 단위 용접 장치(110, 120, 130)는 베이스부(101), 전극 단자 용접부(102) 및 커버(103)를 포함하고 있다.
베이스부(101)는 지면을 기준으로, 이송부(110)의 하부에 위치해 있으며, 본체(101a), 지지부(101b) 및 롤러(101c)를 포함하고 있다.
본체(101a)는 육면체 구조로 이루어져 있으며, 내부에는 전극 단자 용접부(102)를 구동시키는 구동부(150)가 내장되어 있다.
본체(101a)의 일측 외면은 개폐 가능한 구조로 이루어져 있다.
지지부(101b)는 지면에 대해, 본체(101a)를 지지하도록, 본체(101a)의 하면에 돌출되어 있으며, 본체(101a)의 높이 및 수평을 조절하도록 돌출 길이가 조절되는 구조로 이루어져 있다.
롤러(101c)는 본체(101a)를 이동시키도록, 본체(101a)의 하면에 형성되어 있다.
전극 단자 용접부(102)는 용접봉(102a) 및 구동 암(102b)을 포함하고 있다.
용접봉(102a)은 구동 암(102b)의 작동에 의해 위치가 이동되며, 전류가 인가됨으로써, 전지셀의 전극 단자에 도전성 접속부재를 용접한다.
커버(103)는 전지팩의 이송 방향(D1)을 기준으로, 작업자가 위치하는 방향(D2)의 일 측면과 상면, 및 전면과 후면의 상부를 각각 감싸는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 커버(103)는 이송부(110)를 통한 전지팩의 이송을 방해하지 않으면서, 용접 과정에서 발생하는 불꽃 내지 비산물에 의한 작업장의 오염 및 작업자의 부상을 방지해, 안전성 저하를 예방할 수 있다.
커버(103)는 작업자가 위치하는 방향(D2)의 일 측면이 경첩 구조(S1)에 의해 개방되는 구조로 이루어져 있으며, 내부에 위치한 전극 단자 용접부(102)의 구동 상태를 육안으로 확인할 수 있도록, 투명한 유리로 이루어져 있다.
커버(103)의 상면에는 전류량 조절부(160) 및 작동 제어부(170)가 위치해 있다.
전류량 조절부(160)는 전극 단자 용접부(102)의 용접봉(102a)에 인가되는 전류량을 조절하며, 작동 제어부(170)는 전지팩 용접 장치(100)의 작동을 제어한다.
작동 제어부(170)는 디스플레이부(170a)와 컨트롤부(170b)를 포함하고 있으며, 디스플레이부(170a)를 통해, 전극 단자 용접부(102)의 용접봉(102a)에 인가되는 전류량과 같은 육안으로 직접 확인할 수 없는 공정 조건들을 확인 및 설정할 수 있으며, 작업자는 컨트롤부(170b)를 조작함으로써, 전지팩 용접 장치(100)의 전체적인 작동을 보다 용이하게 제어할 수 있다.
각각의 단위 용접 장치(110, 120, 130)는 두 개의 전지셀들의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 도전성 접속부재를 용접하여 연결시키는 구조로서, 이에 따라, 두 개의 전지셀들을 포함하는 전지팩이 이송부(110)를 통해 이송되는 경우, A 구간에서는 제 1 단위 용접 장치(110)의 전극 단자 용접부(102)가 연속적으로 이송되는 전지셀들의 양극 단자 및 음극 단자의 위치를 파악하여 움직이며, 도전성 접속부재를 용접 및 연결한다.
만일, 4개의 전지셀들을 포함하는 전지팩이 이송부(110)를 통해 이송되는 경우에는, B 구간에서 제 2 단위 용접 장치(120)의 전극 단자 용접부(102)가 연속적으로 이송되는 전지셀들 중에서, 상호 인접한 두 개의 전지셀들의 양극 단자 및 음극 단자의 위치를 파악하여 움직이며, 도전성 접속부재를 용접 및 연결하고, 이후에 상기 이송되는 전지셀들이 C 구간으로 진입하면, 제 3 단위 용접 장치(130)의 전극 단자 용접부(102)가, 앞선 B 구간에서 도전성 접속부재가 결합된 전지셀을 제외한 나머지 전지셀들의 양극 단자 및 음극 단자의 위치를 파악하여 움직이며, 도전성 접속부재를 용접 및 연결한다.
따라서, 전지셀들은 이송 과정에서, 도전성 접속부재를 용접하기 위해, 상기 이송을 정지할 필요가 없으며, 이에 따라, 전지팩의 제조에 소요되는 비용 및 시간을 절약하는 동시에, 생산량을 증가시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
도 1의 단위 용접 장치 2대가 전지팩의 이송 방향으로 배열되도록 결합되어 있으며, 전지팩을 구성하는 전지셀들의 전극 단자에 대한 도전성 접속부재의 용접 과정에서, 상기 전지셀들이 연속적으로 이송되도록 구성된 전지팩 용접 장치를 제작하였다.
<비교예 1>
도 1의 단위 용접 장치 1대만이 전지팩의 이송 방향으로 배열되어 있으며, 전지팩을 구성하는 전지셀들의 전극 단자에 대한 도전성 접속부재의 용접 과정에서, 상기 전지셀들의 이송이 정지하도록 구성된 전지팩 용접 장치를 제작하였다.
<실험예 1>
4개의 전지셀들로 이루어지는 전지팩 10세트에 대해, 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 전지팩 용접 장치를 사용하여, 각 전지셀들의 전극 단자에 도전성 접속부재를 용접하고, 상기 10세트의 전지팩들에 대한 용접이 모두 완료될 때까지 소요된 시간을 각각 측정해, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
용접 소요 시간(sec)
실시예 1 28.5
비교예 1 57
표 1을 참조하면, 2개의 단위 용접 장치를 연속적으로 배열함으로써, 전지셀들이 연속적으로 이송되는 과정에서 용접을 수행한 실시예 1의 경우, 1개의 단위 용접 장치만을 사용해, 전지셀들이 비연속적으로 이송되는 과정에서 용접을 수행한 비교예 1에 비해 전지팩의 용접에 소요되는 시간이 절약되었음을 알 수 있다.
이는 전지셀들이 연속적으로 이송되는 과정에서, 복수의 단위 용접 장치를 연속적으로 배열되도록 결합해, 순차적으로 상기 전지셀들의 전극 단자들에 대한 용접 과정을 수행하는 경우, 동일하게 2개의 전지셀들의 전극 단자들에 대한 용접을 순차적으로 수행함에도 불구하고, 전지셀들의 이송이 정지된 상태로 수행되는 경우에 비해, 상기 용접 과정에 소요되는 시간을 절약할 수 있고, 이에 따라, 상기 전지팩을 제조하는데 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있는 동시에, 상기 전지팩의 생산량을 증가시킬 수 있음을 나타낸다.
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. 적어도 둘 이상의 전지셀들을 포함하는 전지팩이 상면에 안착된 상태에서, 일 방향으로 연속적으로 이송되는 이송부;
    상기 전지셀들 중에서, 두 개의 전지셀들의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 도전성 접속부재를 용접하여 연결시키고, 전지팩의 이송 방향으로 연속하여 배치되어 서로 분리 가능하게 결합되는 복수의 단위 용접 장치;
    양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부에 인가되는 전류량을 조절하는 전류량 조절부; 및
    상기 단위 용접 장치의 작동을 제어하는 작동 제어부;를 포함하고 있으며,
    상기 단위 용접 장치들은, 상기 전지셀들의 수량에 따라 용접 공정에 참여하는 수량이 조절되도록, 서로 분리 또는 결합 가능하게 구성되며,
    상기 용접 공정에 참여하는 단위 용접 장치의 수량은, 상기 전지팩에 구비되는 전지셀 수량의 절반 값에 대해, 소수점 첫째 자리에서 반올림한 자연수의 값으로 결정되고,
    상기 단위 용접 장치들의 하부에 롤러를 구비함으로써, 상기 단위 용접 장치들 중 용접 공정에 참여하는 단위 용접 장치를 다른 단위 용접 장치에서 분리되는 위치로 이동시킬 수 있고,
    상기 단위 용접 장치는,
    지면을 기준으로, 이송부의 하부에 위치해 있는 베이스부,
    상기 베이스부의 상면에 지지된 상태에서, 이송부의 상면에 안착된 된 상태로 이송되는 전지셀의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 도전성 접속부재를 용접하여 결합시키는 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부, 및
    전지팩의 이송 방향을 기준으로, 전면과 후면이 개방된 상태에서, 상기 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부를 감싸고, 내부에 위치한 양극 단자 용접부 및 음극 단자 용접부의 구동 상태를 육안으로 확인할 수 있도록 투명한 유리 또는 플라스틱 수지로 이루어진 커버를 포함하고,
    상기 전류량 조절부와 상기 작동 제어부가 상기 커버의 상면에 설치되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩 용접 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 두 개의 전지셀들은 상호 인접한 전지셀들인 것을 특징으로 하는 전지팩 용접 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 서로 결합되는 단위 용접 장치는 도전성 접속부재가 결합된 전지셀을 제외한 나머지 전지셀들 중에서, 상호 인접한 두 개의 전지셀들의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 도전성 접속부재를 용접하여 연결시키는 것을 특징으로 하는 전지팩 용접 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스부는,
    육면체 구조로 이루어져 있는 본체; 및
    지면에 대해, 상기 본체를 지지하도록, 본체의 하면에 돌출되어 있는 지지부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩 용접 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 본체의 내부에는 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부를 구동시키는 구동부가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩 용접 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 본체의 상면 및 하면을 제외한 나머지 외면들 중에서, 적어도 일측 외면은 개폐 가능한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩 용접 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 지지부는 본체의 높이 및 수평을 조절하도록 돌출 길이가 조절되는 것을 특징으로 하는 전지팩 용접 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 단자 용접부와 음극 단자 용접부는 각각,
    전지셀의 양극 단자 또는 음극 단자에 도전성 접속부재를 용접하도록 전류가 인가되는 용접봉; 및
    상기 용접봉의 위치를 이동시키는 구동 암(arm);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩 용접 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 커버는 전지팩의 이송 방향을 기준으로, 일 측면의 적어도 일부와 상면, 및 전면과 후면의 일부를 각각 감싸는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩 용접 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 커버에 의해 감싸이는 일 측면은 전지팩 용접 장치를 조작하는 작업자가 위치하는 방향의 측면인 것을 특징으로 하는 전지팩 용접 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 커버에 의해 감싸이는 일 측면은 개폐 가능한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩 용접 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
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