KR102392571B1 - 배터리 팩을 제조하기 위한 볼팅 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 볼팅 작업시, 배터리 팩의 내부 구성을 효과적으로 보호하고 제조 효율을 높인 볼팅 장치를 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 볼팅 장치는, 상부가 개방된 박스 형태를 가진 팩 하우징 및 복수의 이차 전지를 수용하는 모듈 케이스를 구비한 배터리 팩을 제조하기 위한 볼팅 장치로서, 회전 모터를 구비한 전동 드라이버; 회전 운동이 가능하도록 상기 회전 모터와 연결되고 볼트 머리를 회전시키도록 구성된 드라이버 비트; 상기 드라이버 비트가 내부에 삽입되어 이동 가능하도록 중공관이 구비된 비트 가이드 부재; 및 상기 팩 하우징의 상부에 탑재되도록 구성되고 적어도 하나 이상의 관통홀이 형성되며 플레이트 형상을 가진 본체부, 및 상기 관통홀에 삽입 탑재되고 상기 비트 가이드 부재가 삽입되도록 천공된 삽입홀이 형성되며 상기 모듈 케이스가 위치한 방향으로 돌출된 고정 부재가 구비된 가이드 지그를 포함한다.

Description

배터리 팩을 제조하기 위한 볼팅 장치 {Bolting Device for Manufacturing Battery Pack}
본 발명은 배터리 팩을 제조하기 위한 볼팅 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 볼팅 작업시, 배터리 팩의 내부 구성을 효과적으로 보호하고 제조 효율을 높인 볼팅 장치에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 파우치 외장재를 구비한다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차전지가 많이 이용된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 이차전지, 및 이러한 이차전지를 내부에 수용한 모듈 케이스 및 배터리 관리 시스템(BMS)을 구비한 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
또한, 이러한 배터리 팩은, 모듈 케이스와 별개로 복수의 이차전지를 외부 충격으로부터 보호하거나 수납 보관하기 위해서 금속 재질의 외부 하우징을 더 구비하는 것이 일반적이었다. 그리고, 이러한 외부 하우징에 수납된 모듈 케이스는 내부 유동이 없도록 상기 외부 하우징 내부에 결합 고정될 필요가 있었다. 이는, 외부 충격 발생시, 배터리 팩의 내부 구성들(모듈 케이스, 버스바, 이차 전지 등) 간의 내부 충돌이 2차적으로 발생되거나, 전기적 단락이 발생되는 것을 방지하기 위함이다.
더욱이, 종래 기술에서는, 외부 하우징 내부 공간에 모듈 케이스를 고정하기 위해 볼트 체결을 사용하는 경우가 있었다. 그러나, 이때, 외부 하우징 내부가 비좁아, 모듈 케이스와 외부 하우징 간의 체결 위치를 눈으로 확인하기 어려워, 볼팅 작업시, 볼트가 체결 위치에 결합되지 않거나, 체결 위치로부터 이탈되는 경우가 많아, 제조 시간을 증가시키는 요인이 되었다.
그리고, 종래 기술에서는, 볼팅 작업에 사용되는 드라이버 비트가 회전 운동시에, 작업 진동으로 인해 체결 위치에서 벗어나 모듈 케이스나 버스바 등과 충돌을 일으켜 내부 부품에 손상을 입힐 가능성이 매우 높았다. 이에 따라, 외부 하우징 내부에 모듈 케이스를 삽입 고정(체결)하는 공정이 까다롭고 상당한 시간이 소요되었다. 이로 인해 배터리 팩의 제조 비용 상승의 요인이 되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 볼팅 작업시, 배터리 팩의 내부 구성을 효과적으로 보호하고 제조 효율을 높인 볼팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 볼팅 장치는,
상부가 개방된 박스 형태를 가진 팩 하우징 및 복수의 이차 전지를 수용하는 모듈 케이스를 구비한 배터리 팩을 제조하기 위한 볼팅 장치로서,
회전 모터를 구비한 전동 드라이버;
회전 운동이 가능하도록 상기 회전 모터와 연결되고 볼트 머리를 회전시키도록 구성된 드라이버 비트;
상기 드라이버 비트가 내부에 삽입되어 이동 가능하도록 중공관이 구비된 비트 가이드 부재; 및
상기 팩 하우징의 상부에 탑재되도록 구성되고 적어도 하나 이상의 관통홀이 형성되며 플레이트 형상을 가진 본체부, 및 상기 관통홀에 삽입 탑재되고 상기 비트 가이드 부재가 삽입되도록 천공된 삽입홀이 형성되며 상기 모듈 케이스가 위치한 방향으로 돌출된 고정 부재가 구비된 가이드 지그를 포함한다.
또한, 상기 가이드 지그의 본체부에는 상기 팩 하우징의 상단부에 삽입 고정되도록 외측 방향으로 융기된 고정 돌출부가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 비트 가이드 부재는 상기 중공관의 길게 연장된 방향의 단부가 상기 전동 드라이버와 결합된 구성일 수 있다.
그리고, 상기 비트 가이드 부재는 상기 중공관의 일부가 상기 고정 부재의 삽입홀에 삽입 결합된 구성일 수 있다.
나아가, 상기 고정 부재의 상부면에는 상기 삽입홀로부터 연장되고 하부 방향으로 내입된 적어도 하나 이상의 장착홈이 구비될 수 있다.
또한, 상기 비트 가이드 부재는 상기 장착홈에 삽입 고정되도록 상기 중공관의 상단부로부터 외측 방향으로 돌출 연장된 고정 돌기가 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 모듈 케이스는, 상기 복수의 이차 전지를 수용하는 내부 공간을 형성하도록 구성된 외벽, 및 상기 외벽으로부터 외측 방향으로 돌출 형성되고 볼트 몸체가 삽입 고정되도록 천공된 결합구가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 팩 하우징은 상기 모듈 케이스를 수용하도록 내부 공간이 형성되고, 상기 모듈 케이스와 상기 팩 하우징이 서로 볼트 결합되도록 상기 모듈 케이스의 결합구와 연통되며 상기 볼트 몸체가 삽입 고정되도록 구성된 결합홈이 구비될 수 있다.
나아가, 상기 비트 가이드 부재는 상기 비트 가이드 부재의 단부가 상기 모듈 케이스의 결합구 주변부에 고정되도록 구성된 고정부가 구비될 수 있다.
또한, 상기 고정부는 상기 결합구의 주변부를 감싸도록 상기 비트 가이드 부재의 단부로부터 돌출 연장된 걸이 구조가 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 비트 가이드 부재는 볼트 체결 방향의 단부가 상기 모듈 케이스의 결합구 주변부에 형성된 삽입홈에 삽입되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 비트 가이드 부재는 상기 중공관의 내면의 적어도 하나의 부위 이상에 상기 드라이버 비트의 휘어짐 정도를 판별하도록 구성된 판별 돌기가 구비될 수 있다.
나아가, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 볼팅 장치를 사용하여 제조된다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 팩 하우징의 상부에 탑재되는 본체부 및 비트 가이드 부재를 고정하는 고정 부재가 구비된 가이드 지그를 구비함으로써, 볼팅 장치는 드라이버 비트의 삽입 위치를 정확하게 미리 설정할 수 있고, 안정적으로 비트 가이드 부재를 고정할 수 있으므로, 볼팅 작업 중, 작동 충격으로 인해 볼팅 불량이 발생하는 것을 미연에 방지하고, 볼팅 작업 시간을 단축시킬 수 있어, 제조 효율을 크게 높일 수 있다
또한, 본 발명의 일 실시예의 일측면에 의하면, 비트 가이드 부재는, 중공관의 길게 연장된 방향의 단부가 전동 드라이버와 결합되도록 구성함으로써, 볼팅 작업시, 드라이버 비트가 팩 하우징 및 모듈 케이스과 충돌하는 것을 미연에 방지할 수 있어, 배터리 팩의 내부 구성의 손상을 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 볼팅 장치는, 비트 가이드 부재를 고정 부재의 삽입홀에 삽입 결합되도록 구성함으로써, 작업자가 볼팅 장치를 사용하여 볼팅 작업을 수행할 경우, 비트 가이드 부재를 4개의 고정 부재 각각의 삽입홀에 매번 삽입할 필요가 없어, 볼팅 작업 시간을 크게 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
나아가, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 볼팅 장치는, 고정 부재의 상부면에 적어도 하나 이상의 장착홈이 구비되고, 비트 가이드 부재는 장착홈에 삽입 고정되도록 고정 돌기가 구비됨으로써, 드라이버 비트의 회전 운동시 비트 가이드 부재가 유동되는 것을 방지할 수 있고, 특히, 드라이버 비트가 수직으로 세워진 상태를 유지할 수 있는 가이드 지그의 고정력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 비트 가이드 부재는, 단부가 모듈 케이스의 결합구 주변부에 고정되도록 구성된 고정부가 구비됨으로써, 가이드 지그에 의해, 비트 가이드 부재의 상부가 유동되지 않도록 고정되고, 고정부에 의해, 비트 가이드 부재의 하부가 유동되지 않도록 고정될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 볼팅 장치는, 비트 가이드 부재의 상단 및 하단 모두가 안정적으로 고정되는 바, 볼팅 작업시, 비트 가이드 부재가 정위치에서 벗어나는 문제를 방지할 수 있어, 볼팅 작업의 불량률 및 작업 시간을 효과적으로 줄일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 비트 가이드 부재는, 볼트 체결 방향의 단부가 모듈 케이스의 결합구 주변부에 형성된 삽입홈에 삽입되도록 구성됨으로써, 중공관의 상부는 가이드 지그에 의해 고정되고 하부는 모듈 케이스의 삽입홈에 삽입 고정됨으로써, 정확한 위치에 드라이버 비트가 위치할 수 있도록 가이드할 수 있을 뿐만 아니라, 볼팅 작업시, 드라이버 비트의 충격으로 인해 비트 가이드 부재가 정 위치로부터 이탈되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 제조 공정의 불량률을 줄이고, 제조 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 비트 가이드 부재는 중공관의 내면의 적어도 하나의 부위 이상에 드라이버 비트의 휘어짐 정도를 판별하도록 구성된 판별 돌기를 구비함으로써, 작업자는 드라이버 비트가 휘어짐을 쉽게 판별할 수 있고, 휘어진 드라이버 비트의 사용을 방지할 수 있어, 볼팅 작업으로 인한 배터리 팩의 내부 구성의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼팅 장치를 사용해 배터리 팩을 제조하는 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼팅 장치의 구성들을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 분리된 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 분리된 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼팅 장치의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 볼팅 장치의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 팩 하우징의 내부 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은, 도 7의 팩 하우징의 C 영역의 모습을 확대하여 개략적으로 나타내는 일부 사시도이다.
도 9는, 도 1의 볼팅 장치를 사용해 배터리 팩을 제조하는 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 볼팅 장치의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 일부 단면도이다.
도 11은, 또 다른 일 실시예에 따른 모듈 케이스의 일부위의 모습을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 12는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 볼팅 장치의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 일부 단면도이다.
도 13은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 볼팅 장치의 일부 구성인 비트 가이드 부재의 모습을 개략적으로 나타내는 수직 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼팅 장치(300)를 사용해 배터리 팩(200)을 제조하는 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼팅 장치(300)의 구성들을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)의 일부 구성들의 분리된 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)의 일부 구성들의 분리된 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 여기서, 도 2에서는, 도면의 설명의 편의를 위해, 상기 드라이버 비트(320)이 외부로 보일 수 있도록, 비트 가이드 부재(330)의 단부의 일부위가 제거된 형태로 나타내었다. 즉, 비트 가이드 부재(330)의 단부에는 실제로 수평 방향으로 개방된 부분은 없다.
도 1 내지 도 4을 참조하면, 본 발명에 따른 볼팅 장치(300)는, 여기서, 상기 볼팅 장치(300)는, 팩 하우징(250) 및 모듈 케이스들(212, 214)을 구비한 배터리 팩(200)을 제조하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 볼팅 장치(300)는, 전동 드라이버(310), 드라이버 비트(320), 비트 가이드 부재(330), 및 가이드 지그(340)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전동 드라이버(310)는, 내부 구성을 내부 수용하는 공간이 형성된 몸체(312), 및 상기 몸체(312) 안에 수용된 회전 모터(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 회전 모터는 전동 모터일 수 있다. 또한, 상기 전동 드라이버(310)는 나사 볼트(도 9, 219)를 전동으로 회전시키도록 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 모터에는 감속기가 구비될 수 있다. 그리고, 상기 몸체(312)의 단부에는 여러 형태의 드라이버 비트(320)를 교체할 수 있는 비트 홀더(315)가 구비될 수 있다. 그리고, 상기 비트 홀더(315)에는 드라이버 비트(320)의 단부가 삽입될 수 있다. 구체적으로, 상기 비트 홀더(315)는, 상기 드라이버 비트(320)의 볼트 체결 방향의 반대 방향의 단부를 삽입 수용하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 비트 홀더(315)는, 상기 드라이버 비트(320)가 삽입된 상태로, 회전 모터의 회전력을 드라이버 비트(320)로 전달하도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 전동 드라이버(310)는 상기 드라이버 비트(320)의 회전을 컨트롤 할 수 있는 제어부(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부는 회전 모터를 정 회전 또는 역 회전시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기 제어부는, 예를 들면, 스위치 버튼을 구비할 수 있다. 그리고, 상기 전동 드라이버(310)는, 상기 스위치 버튼을 조작하여, 회전 모터를 정 회전시켜 상기 드라이버 비트(320)에 회전힘을 전달하고, 상기 드라이버 비트(320)가 볼트(도 9, 219)의 머리를 잡아 돌려 조일 수 있으며, 또는 회전 모터를 역 회전시키고 상기 드라이버 비트(320)를 통해 볼트(도 9, 219)의 체결된 상태를 해체할 수 있다.
다른 일 실시에에 따른 전동 드라이버(310)는, 상기 드라이버 비트(320)를 볼트 체결 방향(하부 방향)으로 공급 이동시키거나, 또는 상기 드라이버 비트(320)를 볼트 체결 방향의 반대 방향(상부 방향)으로 회수 이동하도록 구성된 이동부(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 이동부는, 상기 드라이버 비트(320)를 볼트 체결 방향으로 이동시키거나, 반대 방향으로 회수할 수 있도록 이동시키는 이동축(도 9에 도시됨, 317)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 이동축은 단부에는 상기 드라이버 비트(320)와 고정 연결되도록 탑재홈(보이지 않음)이 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 드라이버 비트(320)는, 상기 전동 드라이버(310)의 회전 운동이 가능하도록 상기 회전 모터와 연결되고 볼트 머리를 회전시키도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 드라이버 비트(320)의 단부에는 육각 형태의 몸체(322)를 가질 수 있다. 그리고, 상기 드라이버 비트(320)는, 상기 볼트 머리에 형성된 홈 모양에 따라, 상기 볼트 머리에 형성된 홈에 삽입 고정되는 단부에 다양한 형태의 구조가 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 드라이버 비트(320)의 상기 볼트 머리에 삽입 고정되는 단부에는 십자 비트날, 일자 비트날, 또는 육각 형태가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 비트 가이드 부재(330)는 중공관(332)이 구비될 수 있다. 상기 중공관(332)은 상기 드라이버 비트(320)가 내부에 삽입되어 이동 가능하도록 내부 크기(중공 크기)를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 중공관(332)은 내부가 비어 있는 원통형을 가질 수 있다. 나아가, 상기 중공관(332)은 상기 팩 하우징(250)의 내부 깊이 만큼의 길이를 가질 수 있다.
또한, 상기 가이드 지그(340)는 플레이트 형상을 가지고 상기 팩 하우징(250)의 상부에 탑재되도록 구성된 본체부(340a)를 가질 수 있다. 상기 본체부(340a)에는 적어도 하나 이상의 관통홀(H1)이 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 가이드 지그(340)는 상기 관통홀(H1)에 삽입되어 탑재 고정된 고정 부재(342)를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 고정 부재(342)는 상기 모듈 케이스(212)가 위치한 방향으로 돌출된 부분을 가질 수 있다. 즉, 상기 고정 부재(342)는, 상기 플레이트 형상의 본체부(340a)로부터 하부 방향으로 돌출된 부분을 가질 수 있다.
나아가, 상기 고정 부재(342)는 상기 비트 가이드 부재(330)가 삽입되도록 천공된 삽입홀(H2)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 비트 가이드 부재(330)는 상기 고정 부재(342)의 삽입홀(H2)에 삽입됨으로써, 상하 방향으로 세워진 형태를 가질 수 있다. 나아가, 상기 고정 부재(342)는, 상기 비트 가이드 부재(330)를 지면으로부터 수직한 상태로 고정될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 지그(340)에는 상기 본체부(340a)의 4개의 관통홀(H1)에 삽입된 4개의 고정 부재(342)가 구비될 수 있다. 상기 4개의 고정 부재(342) 각각에는 상기 비트 가이드 부재(330)가 삽입되도록 천공된 삽입홀(H2)이 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 팩 하우징(250)의 상부에 탑재되는 본체부(340a) 및 상기 비트 가이드 부재(330)를 고정하는 고정 부재(342)가 구비된 가이드 지그(340)를 구비함으로써, 상기 드라이버 비트(320)의 삽입 위치를 정확하게 미리 설정할 수 있고, 보다 안정적으로 상기 비트 가이드 부재(330)를 고정할 수 있으므로, 볼팅 작업 중, 작동 충격으로 인해 볼팅 불량이 발생하는 것을 미연에 방지하고, 볼팅 작업 시간을 단축시킬 수 있어, 제조 효율을 크게 높일 수 있다.
또한, 상기 가이드 지그(340)의 본체부(340a)에는 상기 팩 하우징(250)의 상단부에 삽입 고정되도록 외측 방향(하부 방향)으로 융기된 고정 돌출부(344)가 적어도 둘 이상 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 고정 돌출부(344)는, 융기된 외측면이 상기 팩 하우징(250)의 상단부의 외측면과 접하도록 구성될 수 있다. 즉, 복수의 상기 고정 돌출부(344)가 상기 팩 하우징(250)의 상단부의 외주부의 외측에 삽입됨으로써, 상기 가이드 지그(340)가 상기 팩 하우징(250)의 상단부에 유동이 없도록 고정될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 지그(340)의 본체부(340a)에는 4개의 고정 돌출부(344)가 구비될 수 있다. 상기 4개의 고정 돌출부(344) 각각은 상기 팩 하우징(250)의 개방된 상단부의 4군데의 모서리 부위 외측에 삽입되어 고정될 수 있도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 가이드 지그(340)의 본체부(340a)에는 상기 팩 하우징(250)의 상단부에 삽입 고정되도록 외측 방향으로 융기된 고정 돌출부(344)를 형성시킴으로써, 상기 가이드 지그(340)가 상기 팩 하우징(250)의 상단부에 안정적으로 고정될 수 있는 바, 보다 안정적으로 상기 비트 가이드 부재(330)를 고정할 수 있으므로, 볼팅 작업 중, 작동 충격으로 인해 볼팅 불량이 발생하는 것을 미연에 방지하고, 볼팅 작업 시간을 단축시킬 수 있어, 제조 효율을 크게 높일 수 있다.
여기서, 상기 모듈 케이스(212)는 복수의 이차 전지를 수용하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 이차 전지(100)는 전극 조립체(도시하지 않음), 전지 캔 및 캡 조립체를 구비할 수 있다.
상기 전극 조립체는, 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 권취된 구조를 가질 수 있으며, 양극판에는 양극 탭이 부착되어 캡 조립체에 접속되고, 음극판에는 음극 탭이 부착되어 전지 캔의 하단에 접속될 수 있다.
상기 전지 캔은, 내부에 빈 공간이 형성되어, 전극 조립체를 수납할 수 있다. 특히, 상기 전지 캔은, 원통형 또는 각형으로서, 상단이 개방된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전지 캔은 강성 등의 확보를 위해 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전지 캔은, 하단에 음극 탭이 부착되어, 전지 캔의 하부는 물론이고, 전지 캔 자체가 음극 단자(111b)로서 기능할 수 있다.
상기 캡 조립체는, 전지 캔의 상단 개방부에 결합되어, 전지 캔의 개방단을 밀폐시킬 수 있다. 이러한 캡 조립체는, 전지 캔의 형태에 따라 원형 또는 각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 탑 캡, 안전 벤트 및 가스켓 등의 하위 구성을 포함할 수 있다.
여기서, 탑 캡은, 캡 조립체의 최상부에 위치하여, 상부 방향으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 이러한 탑 캡은, 이차 전지(100)에서 양극 단자(111a)로서 기능할 수 있다. 따라서, 탑 캡은, 외부 장치, 이를테면 버스바(220) 등을 통해 다른 이차 전지(100)나 부하, 충전 장치와 전기적으로 접속될 수 있다. 이러한 탑 캡은, 예를 들어 스테인리스 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 안전 벤트는, 이차 전지(100)의 내압, 즉, 전지 캔의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우, 형태가 변형되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 가스켓은, 탑 캡 및 안전 벤트의 테두리 부분이 전지 캔과 절연될 수 있도록 전기 절연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
이러한 이차 전지(100)의 구성은, 본 발명의 출원 시점에 당업자에게 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 보다 상세한 설명은 생략한다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(200)은 특정한 형태의 이차 전지(100)의 구성으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차 전지(100)가 본 발명에 따른 배터리 팩(200)에 채용될 수 있다. 예를 들면, 도 4의 이차 전지(100)는, 원통형 이차 전지(100)를 기준으로 도시되어 있으나, 본 발명에 따른 배터리 팩(200)에는, 각형 이차 전지가 적용될 수도 있다.
다시, 도 4를 참조하면, 상기 복수의 이차 전지(100)는 전후 방향(Y축 방향) 및 상하 방향(Z축 방향)으로 배열된 형태로 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 이차 전지(100)는 전후 방향으로 배열된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 복수의 이차 전지(100)는, 상하 방향으로 배열된 형태로 구성될 수 있다. 더욱이, 복수의 이차 전지(100)는 원통형 전지 캔에서 관형으로 형성된 부분이 서로 대면하는 형태로 배열될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 배터리 팩(200)에 있어서, 상기 복수의 이차 전지(100)는 수평 방향으로 눕혀진 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 수평 방향이란, 지면과 평행한 방향을 의미한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 이차 전지(100)는 좌우 방향(도면의 X축 방향)으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 전체 이차 전지(100) 중 일부는, 도 1의 F 방향으로 바라볼 경우, 양극 단자(111a) 및 음극 단자(111b)가 좌측 방향 및 우측 방향 각각에 위치할 수 있다. 또한, 나머지는, 각 이차 전지(100)의 양극 단자(111a) 및 음극 단자(111b)가 우측 방향 및 좌측 방향 각각에 위치할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 기재된 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(200)의 높이를 낮게 구성할 수 있다. 즉, 이차 전지(100)를 눕히게 되면, 보다 짧은 상하 높이를 갖는 배터리 팩(200)을 구성할 수 있다. 따라서, 높이가 낮은 배터리 팩(200)의 설계가 용이하다.
한편, 본 발명의 배터리 팩(200)은 둘 이상의 모듈 케이스(212, 214)가 서로 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 배터리 팩(200)은, 하나의 모듈 케이스(212)의 좌측 또는 우측에 다른 모듈 케이스(214)가 적층되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 팩(200)은, F 방향에서 바라볼 경우, 제1 모듈 케이스(212) 및 상기 제1 모듈 케이스(212)에 우측에 위치된 제2 모듈 케이스(214)를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 모듈 케이스(212)는 상기 복수의 이차 전지(100)를 수용하도록 내부 공간이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 모듈 케이스(212)는 외벽(210c)을 구비할 수 있다. 상기 외벽(210c)은 상기 복수의 이차 전지(100)를 삽입 수용되도록 내부에 형성된 내부 공간을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 모듈 케이스들(212, 214) 각각은, 도 1의 F 방향으로 바라볼 경우, 내부 공간을 형성하도록 이루어지도록 전, 후, 상, 하, 좌, 우 방향으로 형성된 제1 외벽(210c1), 제2 외벽(210c2), 제3 외벽(210c3), 제4 외벽(210c4), 제5 외벽(210c5), 및 제6 외벽(210c6)을 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 모듈 케이스(212) 및 제2 모듈 케이스(214) 각각은, 제1 외벽(210c1), 제2 외벽(210c2), 제3 외벽(210c3), 제4 외벽(210c4), 제5 외벽(210c5), 및 제6 외벽(210c6)을 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 케이스(212)는 외벽(210c)을 구비함으로써, 내부에 수용된 복수의 이차 전지(100)를 외부 충격으로부터 효과적으로 방어할 수 있다.
또한, 상기 모듈 케이스(212)의 내부 공간에는 적어도 둘 이상의 이차 전지(100)가 수평 방향(X축 방향)으로 눕혀진 형태로 수용될 수 있다. 반드시, 상기 적층 방향이 하나의 방향으로 한정되는 것은 아니고, 상기 이차 전지(100)의 눕혀진 방향에 따라 상하 방향(Z축 방향)이 될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 모듈 케이스(212) 및 제2 모듈 케이스(214) 각각의 내부 공간에는 적어도 둘 이상의 상기 이차 전지(100)가 좌우 방향(X축 방향)으로 눕혀진 형태로 내부 공간에 수용될 수 있다.
그리고, 상기 제1 모듈 케이스(212)는, 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)은, 좌우 방향(X축 방향)의 일측과 타측에서 서로 만나 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4의 구성에서, 도 1의 F 방향에서 바라볼 경우, 상기 제1 프레임(212a)은, 복수의 이차 전지(100)의 좌측에 배치되어 복수의 이차 전지(100)의 좌측 부분을 수용할 수 있다. 그리고, 상기 제2 프레임(212b)은, 복수의 이차 전지(100)의 우측에 위치하여 복수의 이차 전지(100)의 우측 부분을 수용할 수 있다.
특히, 상기 제1 프레임(212a) 및 상기 제2 프레임(212b)은, 각각 복수의 이차 전지(100)의 일측과 타측을 커버하여, 전극 단자(111)를 제외한 이차 전지(100)의 외측면을 전체적으로 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이차 전지(100)가 원통형 이차 전지(100)인 경우, 제1 프레임(212a)과 제2 프레임(212b)은, 원통형 전지의 외측면을 전체적으로 커버함으로써, 이차 전지(100)의 상하 방향의 측면이 배터리 팩(200)의 외부로 노출되지 않도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 4에서와 같이, 상기 제1 프레임(212a)은 복수의 이차 전지(100)의 좌측에 배치되어 복수의 이차 전지(100)의 좌측 부분을 수용할 수 있다. 그리고, 상기 제2 프레임(212b)은 복수의 이차 전지(100)의 우측에 위치하여 복수의 이차 전지(100)의 우측 부분을 수용할 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 모듈 케이스(214)는, 상기 제1 모듈 케이스(212)의 제1 프레임(212a) 및 상기 제2 프레임(212b)과 동일한 구조의 제1 프레임(214a) 및 상기 제2 프레임(214b)을 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이러한 모듈 케이스(212)에 의해, 이차 전지(100)의 측면 노출이 차단되므로, 이차 전지(100)의 절연성이 향상되고, 외부의 물리적, 화학적 요소로부터 이차 전지(100)를 보호할 수 있다.
나아가, 상기 제2 모듈 케이스(214)는, 제1 프레임(214a) 및 제2 프레임(214b)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 프레임(214a) 및 제2 프레임(214b)은 앞서 설명한 제1 모듈 케이스(212)의 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)과 비교할 경우, 상기 제1 프레임(214a) 및 제2 프레임(214b)의 좌우 위치가 반대로 배치된 것을 제외하고, 동일한 구성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 모듈 케이스(214)의 전방의 위치와 후방의 위치를 180도 회전한 경우, 상기 제1 모듈 케이스(212)의 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)과 동일한 배치를 가지고 있다.
이에 따라, 상기 제2 모듈 케이스(214)의 상기 제1 프레임(214a) 및 상기 제2 프레임(214b)은 제1 모듈 케이스(212)의 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)과 동일한 형상을 가지므로, 상기 제2 모듈 케이스(214)의 상기 제1 프레임(214a) 및 상기 제2 프레임(214b)에 대한 구체적 설명은 생략하겠다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 버스바(220)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 몸체부(222) 및 연결부(224)를 구비할 수 있다. 상기 버스바(220)의 몸체부(222)는 판상으로 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 버스바(220)는 강성 및 전기적 전도성을 확보하기 위해, 금속판 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 몸체부(222)는 복수의 이차 전지(100)의 전극 단자(111)를 따라 상하 방향(도면의 Z축 방향)으로 세워진 형태로 구성될 수 있다.
즉, 본 발명에서 복수의 이차 전지(100)가 좌우 방향(도면의 X축 방향)으로 길게 눕혀진 형태로 전후 방향(도면의 Y축 방향) 및/또는 상하 방향(도면의 Z축 방향)으로 배열되는 경우, 여러 이차 전지(100)의 전극 단자(111)는 전후 방향 및 상하 방향으로 평행하게 배치된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 상기 몸체부(222)는, 복수의 이차 전지(100)의 전극 단자(111)의 배열 방향에 따라, 판상으로서 전후 방향 또는 상하 방향으로 평평하게 세워진 형태로 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바(220)의 몸체부(222)는 상단부가 내측 방향으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 버스바(220)의 몸체부(222)의 상단부는 센싱 부재(도시하지 않음)에 의해 전압을 센싱하기 위한 부분일 수 있다.
구체적으로, 상기 연결부(224)는, 복수의 이차 전지(100) 사이를 전기적으로 연결할 수 있도록 복수의 이차 전지(100)의 전극 단자(111)에 접촉(접합)하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 연결부(224)는 상기 몸체부(222)로부터 전후 방향(Y축 방향)으로 연장된 형태로 복수개 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 연결부(224)는, 모든 이차 전지(100) 중, 일부 이차 전지(100)의 전극 단자(111)에 접촉하여, 복수의 이차 전지(100) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
더욱이, 상기 연결부(224)는, 복수의 이차 전지(100)의 동일 극성에 접촉하여 이들 사이를 전기적으로 병렬 연결할 수 있다. 또는, 상기 연결부(224)는, 모든 이차 전지(100) 중, 일부 이차 전지(100)의 전극 단자(111)에 접촉하여 이들 사이를 전기적으로 병렬 및 직렬 연결할 수도 있다.
그리고, 상기 배터리 팩(200)은 연결 버스바(225)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 연결 버스바(225)는, 상기 둘 이상의 버스바(220) 사이를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(200)에는 3개의 연결 버스바(225)가 구비될 수 있다. 상기 연결 버스바(225)는 일측이 하나의 모듈 케이스(212)의 버스바(221a)와 연결되고 타측이 다른 모듈 케이스(214)에 탑재된 다른 버스바(221b)와 연결되도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 배터리 팩(200)은, 외부 버스바(227)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 외부 버스바(227)는, 배터리 팩(200)의 최종 외부 입출력 전기 단자 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상기 외부 버스바(227)는 상기 버스바(도 4의 222a)의 일부위와 접촉되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(200)은 외부 입출력 양극 단자 및 외부 입출력 음극 단자 역할 각각을 수행하는 2개의 외부 버스바(227)가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 팩 하우징(250)은 일부 구성(중간 케이스, 254)이 상부가 개방된 박스 형태를 가질 수 있다. 상기 팩 하우징(250)은 상기 모듈 케이스(212)를 수용하도록 내부 공간이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 팩 하우징(250)은 상기 내부 공간이 형성되도록 구성된 외측벽(250a)을 구비할 수 있다.
그리고, 상기 팩 하우징(250)은, 상단 캡(252), 중간 케이스(254), 및 하단 받침부(253)를 포함할 수 있다. 구체적으로, F 방향으로 바라볼 경우, 상기 상단 캡(252)의 하부에는 상기 중간 케이스(254)가 결합되고, 상기 중간 케이스(254)의 하부에는 상기 하단 받침부(253)가 결합될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 상단 캡(252)은, 상기 팩 하우징(250) 내부에 수용된 모듈 케이스(212)의 상부를 커버하도록 상벽 및 측벽이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 중간 케이스(254)는 상하 방향으로 개방된 사각 관형을 가질 수 있다. 나아가, 상기 하단 받침부(253)는, 상부가 개방된 박스형태로서, 측벽(253a) 및 하벽(253b)을 구비할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼팅 장치의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 여기서, 도 5에서는 도면 설명의 편의를 위해 비트 가이드 부재(330)의 내부를 볼 수 있도록 비트 가이드 부재의 하부의 일부위를 단면 표시하여 나타냈다.
도 2와 함께, 도 5를 참조하면, 상기 비트 가이드 부재(330)는 상기 중공관(332)의 길게 연장된 방향의 단부가 상기 전동 드라이버(310)와 결합된 구성일 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 비트 가이드 부재(330)의 상단부가 상기 전동 드라이버(310)의 드라이버 비트(320)가 결합된 부위(비트 홀더, 315)의 외주변에 결합된 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 비트 가이드 부재(330)는 상기 중공관(332)의 길게 연장된 방향의 단부가 상기 전동 드라이버(310)와 결합되도록 구성함으로써, 상기 드라이버 비트(320)가, 볼팅 작업시, 상기 팩 하우징(250) 및 상기 모듈 케이스(212)와 충돌하는 것을 미연에 방지할 수 있어, 배터리 팩(200)의 내부 구성의 손상을 방지할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 볼팅 장치의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 상기 도 6에서는 도면 설명의 편의를 위해 하나의 비트 가이드 부재(330B)를 고정 부재(342B)로부터 상부 방향으로 분리된 상태로 도시하였다.
도 2와 함께 도 6을 참조하면, 상기 비트 가이드 부재(330B)는 상기 중공관(332)의 일부(상단부)가 상기 가이드 지그(340B)에 탑재된 상기 고정 부재(342B)의 삽입홀(H2)에 삽입 결합된 구성일 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 지그(340B)에 구비된 4개의 고정 부재(342B) 각각의 삽입홀(H2)에 4개의 비트 가이드 부재(330B)의 상단부가 삽입 결합될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 다른 일 실시예에 따른 볼팅 장치는 비트 가이드 부재(330B)를 상기 중공관(332)의 일부가 상기 고정 부재(342B)의 삽입홀(H2)에 삽입 결합되도록 구성함으로써, 작업자는 상기 볼팅 장치(300)를 사용하여 볼팅 작업을 수행할 경우, 상기 4개의 고정 부재(342B) 각각의 삽입홀(H2)에 상기 비트 가이드 부재(330B)를 매번 삽입할 필요가 없어, 볼팅 작업 시간을 크게 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 고정 부재(342B)의 상부면에는 내부 방향(하부 방향)으로 내입된 적어도 하나 이상의 장착홈(G2)이 구비될 수 있다. 더욱이, 상기 장착홈(G2)은 상기 삽입홀(H2)로부터 연장된 형태일 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 4개의 고정 부재(342B) 각각에는 3개의 장착홈(G2)이 형성될 수 있다. 상기 3개의 장착홈(G2) 각각은 상기 고정 부재(342B)의 중앙에 천공된 삽입홀(H2)로부터 연장된 형태일 수 있다.
그리고, 상기 비트 가이드 부재(330B)는 상기 장착홈(G2)에 삽입 고정되도록 구성된 고정 돌기(P1)가 구비될 수 있다. 상기 고정 돌기(P1)는 상기 중공관(332)의 상단부로부터 외측 방향(수평 방향)으로 돌출 연장된 형태일 수 있다. 예를 들면, 상기 4개의 비트 가이드 부재(330B) 각각은 3개의 고정 돌기(P1)가 구비될 수 있다. 상기 3개의 고정 돌기(P1)는 상기 고정 부재(342B)의 상부면에 형성된 3개의 장착홈(G2) 각각에 장착 고정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 다른 일 실시예에 따른 볼팅 장치는, 상기 고정 부재(342B)의 상부면에 적어도 하나 이상의 장착홈(G2)이 구비되고, 상기 비트 가이드 부재(330B)는 상기 장착홈(G2)에 삽입 고정되도록 고정 돌기(P1)를 구비함으로써, 상기 드라이버 비트(320)의 회전 운동시 상기 비트 가이드 부재(330B)가 유동되는 것을 방지할 수 있고, 특히, 상기 드라이버 비트(320)가 수직으로 세워진 상태를 유지할 수 있는 고정력을 향상시킬 수 있다.
한편, 다시 도 3을 참조하면, 상기 모듈 케이스(212)는 상기 외벽(210c)으로부터 외측 방향으로 돌출 형성되고 볼트(도 9, 219) 몸체가 삽입 고정되도록 천공된 결합구(H3)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 케이스들(212, 214) 각각은, F 방향으로 바라볼 경우, 전방측 및 후방측 각각에 1개의 결합구(H3)가 구비될 수 있다. 즉, 총 4개의 결합구(H3)가 상기 모듈 케이스들(212, 214)의 하단부에 위치될 수 있다. 상기 결합구(H3)는 상하 방향으로 중공이 형성될 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)의 일부 구성인 팩 하우징(250)의 내부 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 8은, 도 7의 팩 하우징(250)의 C 영역의 모습을 확대하여 개략적으로 나타내는 일부 사시도이다.
도 3과 함께 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 팩 하우징(250)은, 상기 모듈 케이스(212)와 상기 팩 하우징(250)의 하단 받침부(253)가 서로 볼트 결합되도록 구성된 체결부(258)가 구비될 수 있다. 상기 체결부(258)에는 결합홈(G3)이 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 결합홈(G3)은 상기 모듈 케이스(212)의 결합구(H3)와 연통되며 상기 볼트 몸체가 삽입 고정되도록 구성될 수 있다. 상기 결합홈(G3) 내부에는 나사선이 구비된 너트(257)가 내장될 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 팩 하우징(250)의 상기 중간 케이스(254)의 하부에 결합된 상기 하단 받침부(253)에는 내측 바닥면(253c)으로부터 상부 방향으로 융기된 4개의 결합홈(G3)이 구비될 수 있다. 상기 4개의 결합홈(G3) 각각의 내부에는 너트(257)가 내장될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 케이스(212)는 상기 외벽(210c)으로부터 외측 방향으로 돌출 형성되고 볼트 몸체가 삽입 고정되도록 천공된 결합구(H3)가 구비되고, 상기 팩 하우징(250)은 상기 모듈 케이스(212)와 상기 팩 하우징(250)이 서로 볼트 결합되도록 결합홈(G3)이 구비됨으로써, 상기 모듈 케이스(212)가 상기 팩 하우징(250)의 내부의 정위치에 수용될 수 있고, 높은 결합력으로 상기 모듈 케이스(212)가 상기 팩 하우징(250) 내부에 고정될 수 있다.
도 9는, 도 1의 볼팅 장치를 사용해 배터리 팩을 제조하는 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 9에서는, 도면 설명의 편의를 위해, 비트 가이드 부재(330)의 내부가 외부로 보일 수 있도록 비트 가이드 부재(330)를 수직 단면도로 나타냈다.
도 2와 함께 도 9를 참조하면, 상기 가이드 지그(340)가 상기 팩 하우징(250)의 상부에 탑재될 수 있다. 이때, 상기 비트 가이드 부재(330)는, 상기 고정 부재(242)의 삽입홀(H2)에 삽입 고정될 수 있다. 그리고, 상기 비트 가이드 부재(330)는 상기 모듈 케이스(212)의 상기 결합구(도 3, H3)가 형성된 결합부(212j)의 상부에 탑재될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 비트 가이드 부재(330)는, 상기 가이드 지그(340)로부터 상기 결합부(212j)까지 연장되도록 구성됨으로써, 상기 드라이브 비트(320)가 회전 운동시에, 상기 배터리 팩(200)의 내부 구성들, 예를 들면, 모듈 케이스(120), 버스바(220) 등과 충돌이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 불량률을 줄일 수 있다.
도 10은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 볼팅 장치의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 일부 단면도이다.
도 3 및 도 9과 함께 도 10을 참조하면, 상기 비트 가이드 부재(330C)는 상기 비트 가이드 부재(330C)의 단부가 상기 모듈 케이스(212)의 결합구(H3) 주변부에 고정되도록 구성된 고정부(333)가 구비될 수 있다. 상기 고정부(333)는 상기 비트 가이드 부재(330C)의 볼트가 토출되는 단부에 구비될 수 있다. 이때, 상기 고정부(333)는 상기 비트 가이드 부재(330C)의 단부를 상기 모듈 케이스(212)의 주변부에 고정하는 수단은 특별히 한정되지 않고, 별도의 체결 부재를 사용하거나, 또는 상기 비트 가이드 부재(330C)의 단부에 상기 모듈 케이스(212)의 결합부(212j)와 결속시킬 수 있는 별도의 고정 구조가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 비트 가이드 부재(330C)는 상기 비트 가이드 부재(330C)의 단부가 상기 모듈 케이스(212)의 결합구(H3) 주변부에 고정되도록 구성된 고정부(333)가 구비됨으로써, 상기 가이드 지그(340)에 의해, 상기 비트 가이드 부재(330C)의 상부가 유동되지 않도록 고정되고, 상기 고정부(333)에 의해, 상기 비트 가이드 부재(330C)의 하부가 유동되지 않도록 고정될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 볼팅 장치는, 상기 비트 가이드 부재(330C)의 상단 및 하단 모두가 안정적으로 고정되어, 볼팅 작업시, 상기 비트 가이드 부재(330C)가 정위치에서 벗어나는 문제를 방지할 수 있어, 볼팅 작업의 불량률 및 작업 시간을 효과적으로 줄일 수 있다.
더욱이, 상기 고정부(333)는 상기 결합부(212j)를 감싸도록 상기 비트 가이드 부재(330C)의 단부로부터 돌출 연장된 걸이 구조(K1)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 비트 가이드 부재(330C)는 그것의 하단부로부터 하부 방향으로 돌출 연장된 걸이 구조(K1)가 복수개 구비될 수 있다. 상기 걸이 구조(K1)는 상기 모듈 케이스(212)의 결합구(H3)의 외형과 대응되도록 수평 방향 및 하부 방향으로 2번 절곡 연장된 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 고정부(333)는 상기 결합구(H3)의 주변부를 감싸도록 상기 비트 가이드 부재(330C)의 단부로부터 돌출 연장된 걸이 구조(K1)가 구비됨으로써, 상기 비트 가이드 부재(330C)의 걸이 구조(K1)가 상기 모듈 케이스(212)의 결합구(H3)의 주변부와 밀접하게 고정될 수 있어, 상기 볼팅 장치(300)의 사용시에 상기 비트 가이드 부재(330C)가 유동되는 폭을 효과적으로 줄일 수 있다. 이에 따라, 볼팅 작업시, 상기 비트 가이드 부재(330C)가 상기 모듈 케이스(212)의 결합부(212j)로부터 이탈되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 11은, 또 다른 일 실시예에 따른 모듈 케이스의 일부위의 모습을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 그리고, 도 12는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 볼팅 장치의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 일부 단면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 상기 모듈 케이스(212)의 결합구(H3) 주변부(결합부, 212j)에는 하부 방향으로 내입된 선형의 삽입홈(G4)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 삽입홈(G4)은 상기 비트 가이드 부재(330)의 볼트 체결 방향의 단부와 대응되는 평면상을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 비트 가이드 부재(330)의 볼트 체결 방향의 단부의 평면상이 원형일 경우, 상기 삽입홈(G4)은 상부에서 하부 방향으로 바라본 평면상의 형태가 원형일 수 있다. 그리고, 상기 삽입홈(G4)의 내입된 크기는, 상기 비트 가이드 부재(330)가의 단부가 삽입된 경우, 고정되어 쉽게 이탈되지 않을 만큼이면 충분할 수 있다.
또한, 상기 비트 가이드 부재(330)는 볼트 체결 방향의 단부가 상기 모듈 케이스(212)의 결합구(H3) 주변부에 형성된 삽입홈(G4)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 모듈 케이스(212)의 4개의 결합구(H3) 각각의 주변부에는 삽입홈(G4)이 형성될 수 있다. 그리고, 볼팅 작업시, 4개의 삽입홈(G4) 각각에는 상기 비트 가이드 부재(330)의 볼트 체결 방향의 단부가 삽입된 후, 상기 드라이버 비트(320)를 통해 상기 볼트(도 9, 219)와 상기 너트(도 8, 257)가 체결되어 상기 모듈 케이스들(212, 214)을 상기 팩 하우징(250) 내부에 결합시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 비트 가이드 부재(330)는, 볼트 체결 방향의 단부가 상기 모듈 케이스(212)의 결합구(H3) 주변부에 형성된 삽입홈(G4)에 삽입되도록 구성됨으로써, 상기 중공관(332)의 상부는 상기 가이드 지그(340)에 의해 고정되고 하단부는 상기 모듈 케이스(212)의 삽입홈(G4)에 삽입 고정됨으로써, 정확한 위치에 드라이버 비트(320)가 위치할 수 있도록 가이드할 수 있을 뿐만 아니라, 볼팅 작업시, 상기 드라이버 비트(320)의 충격으로 인해 상기 비트 가이드 부재(330)가 정 위치로부터 이탈되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(200)의 제조 공정의 불량률을 줄이고, 제조 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 13은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 볼팅 장치의 일부 구성인 비트 가이드 부재(330D)의 모습을 개략적으로 나타내는 수직 단면도이다.
도 2와 함께 도 12를 참조하면, 상기 비트 가이드 부재(330D)는 상기 드라이버 비트(320)의 휘어짐 정도를 판별하도록 구성된 판별 돌기(P2)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 판별 돌기(P2)는, 상기 중공관(332)의 내면의 적어도 하나의 부위 이상에서 중공관(332)의 중심축 방향으로 돌출 연장된 형태일 수 있다. 예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 비트 가이드 부재(330D)의 중공관(332)의 내측 상부 및 하부 각각에 판별 돌기(P2)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 판별 돌기(P2)는 중공관(332)의 내측 둘레를 따라 연장된 띄 형태를 가질 수 있다.
즉, 상기 드라이버 비트(320)가 이미 휘어진 경우, 상기 비트 가이드 부재(330D)의 중공관(332)에 삽입되는 중에 상기 판별 돌기(P2)에 의해 삽입이 저지될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 비트 가이드 부재(330D)는 상기 중공관(332)의 내면의 적어도 하나의 부위 이상에 상기 드라이버 비트(320)의 휘어짐 정도를 판별하도록 구성된 판별 돌기(P2)를 구비함으로써, 작업자는 드라이버 비트(320)가 휘어짐을 쉽게 판별할 수 있고, 휘어진 드라이버 비트(320)의 사용을 방지할 수 있어, 볼팅 작업으로 인한 배터리 팩(200)의 내부 구성의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예 따른 배터리 팩(200)(도시하지 않음)은 볼팅 장치(300)로 제조될 수 있다. 그리고, 상기 배터리 팩(200)은, 상기 복수의 이차 전지의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치(미도시), 예컨대 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
300: 볼팅 장치 310: 전동 드라이버
320: 드라이버 비트 330: 비트 가이드 부재
332: 중공관 340: 가이드 지그
H1: 관통홀 342: 고정 부재
340a: 본체부 H2: 삽입홀
344: 고정 돌출부 G2: 장착홈
P1: 고정 돌기 H3: 결합구
G3: 결합홈 333: 고정부
K1: 걸이 구조 G4: 삽입홈
P2: 판별 돌기
200: 배터리 팩 100: 이차 전지
111, 111a, 111b: 전극 단자, 양극 단자, 음극 단자
212, 214: 모듈 케이스
212a, 214a: 제1 프레임 212b, 214b: 제2 프레임
210c: 외벽
250: 팩 하우징 252: 상단 캡
254: 중간 케이스 253: 하단 받침부

Claims (12)

  1. 상부가 개방된 박스 형태를 가진 팩 하우징 및 복수의 이차 전지를 수용하는 모듈 케이스를 구비한 배터리 팩을 제조하기 위한 볼팅 장치로서,
    회전 모터를 구비한 전동 드라이버;
    회전 운동이 가능하도록 상기 회전 모터와 연결되고 볼트 머리를 회전시키도록 구성된 드라이버 비트;
    상기 드라이버 비트가 내부에 삽입되어 이동 가능하도록 중공관이 구비된 비트 가이드 부재; 및
    상기 팩 하우징의 상부에 탑재되도록 구성되고 적어도 하나 이상의 관통홀이 형성되며 플레이트 형상을 가진 본체부, 및 상기 관통홀에 삽입 탑재되고 상기 비트 가이드 부재가 삽입되도록 천공된 삽입홀이 형성되며 상기 모듈 케이스가 위치한 방향으로 돌출된 고정 부재가 구비된 가이드 지그
    를 포함하며,
    상기 모듈 케이스에는 상기 복수의 이차 전지를 수용하는 내부 공간을 형성하는 외벽과, 상기 외벽으로부터 외측 방향으로 돌출되어 볼트 몸체가 삽입 고정되도록 천공된 결합구가 형성되고, 상기 결합구는 상기 모듈 케이스의 하단부에 위치하며, 상기 팩 하우징에는 상기 모듈 케이스를 수용하는 내부 공간이 형성되고, 상기 모듈 케이스의 결합구와 연통되는 결합홈이 형성되고, 상기 결합홈은 상기 팩 하우징의 내측 바닥면에 위치하며, 상기 비트 가이드 부재는 상기 가이드 지그에서 상기 결합구까지 연장되며, 상기 드라이버 비트의 회전 운동에 의해 상기 볼트 몸체를 상기 결합구에 삽입 고정하여 상기 모듈 케이스와 상기 팩 하우징이 볼트 결합되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 볼팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 지그의 본체부에는 상기 팩 하우징의 상단부에 삽입 고정되도록 외측 방향으로 융기된 고정 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 볼팅 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비트 가이드 부재는 상기 중공관의 길게 연장된 방향의 단부가 상기 전동 드라이버와 결합된 구성인 것을 특징으로 하는 볼팅 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비트 가이드 부재는 상기 중공관의 일부가 상기 고정 부재의 삽입홀에 삽입 결합된 구성인 것을 특징으로 하는 볼팅 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고정 부재의 상부면에는 상기 삽입홀로부터 연장되고 하부 방향으로 내입된 적어도 하나 이상의 장착홈이 구비되고,
    상기 비트 가이드 부재는 상기 장착홈에 삽입 고정되도록 상기 중공관의 상단부로부터 외측 방향으로 돌출 연장된 고정 돌기가 구비된 것을 특징으로 하는 볼팅 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비트 가이드 부재는 상기 비트 가이드 부재의 단부가 상기 모듈 케이스의 결합구 주변부에 고정되도록 구성된 고정부가 구비된 것을 특징으로 하는 볼팅 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고정부는 상기 결합구의 주변부를 감싸도록 상기 비트 가이드 부재의 단부로부터 돌출 연장된 걸이 구조가 구비된 것을 특징으로 하는 볼팅 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 비트 가이드 부재는 볼트 체결 방향의 단부가 상기 모듈 케이스의 결합구 주변부에 형성된 삽입홈에 삽입되도록 구성된 것을 특징으로 하는 볼팅 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 비트 가이드 부재는 상기 중공관의 내면의 적어도 하나의 부위 이상에 상기 드라이버 비트의 휘어짐 정도를 판별하도록 구성된 판별 돌기가 구비된 것을 특징으로 하는 볼팅 장치.
  11. 제1항 내지 제5항, 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 볼팅 장치를 사용하여 제조된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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