KR20170071077A - 복수의 전지셀 어셈블리 레인들을 포함하는 전지팩 제조 장치 - Google Patents

복수의 전지셀 어셈블리 레인들을 포함하는 전지팩 제조 장치 Download PDF

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KR20170071077A
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Abstract

본 발명은 복수의 전지셀들이 한 쌍의 셀 프레임들에 장착되어 있는 전지셀 어셈블리를 포함하는 전지팩을 제조하는 장치로서, 전지셀들을 전기적으로 연결하고 셀 프레임들에 장착 체결하여 전지셀 어셈블리를 각각 독립적으로 제작하는 둘 이상의 셀 어셈블리 조립 라인들; 및 상기 셀 어셈블리 조립 라인들로부터 독립적으로 공급되는 전지셀 어셈블리들을 순차적으로 수령하여 팩 부재들을 장착함으로써 전지팩을 제작하는 팩 조립 라인;을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치를 제공한다.

Description

복수의 전지셀 어셈블리 레인들을 포함하는 전지팩 제조 장치 {Apparatus for Manufacturing Battery Pack Having Plurality of Lanes for Assembling Battery Cells}
본 발명은 복수의 전지셀 어셈블리 레인들을 포함하는 전지팩 제조 장치에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다.
이차전지는 그것이 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 단일 전지셀의 형태로 사용되기도 하고, 또는 다수의 전지셀들을 전기적으로 연결한 전지팩의 형태로 사용되기도 한다. 예를 들어, 휴대폰과 같은 소형 디바이스는 전지셀 1 개의 출력과 용량으로 소정의 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 휴대용 DVD(portable DVD), 소형 PC, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중형 또는 대형 디바이스는 출력 및 용량의 문제로 전지팩의 사용이 요구된다.
전지팩은 다수의 전지셀들을 직렬 및/또는 병렬로 배열하여 연결한 전지셀 조립체에 냉각 장치, 각종 회로들과 보호 케이스 등을 조립하여 제조된다.
전지셀로서 각형 또는 파우치형 전지셀을 사용하는 경우에는 넓은 면들이 서로 대면하도록 적층한 후 전극단자들을 버스 바 등의 접속부재에 의해 연결하여 용이하게 제조할 수 있다. 따라서, 육면체 구조의 입체형 전지팩을 제조하는 경우에는 각형 또는 파우치형 전지셀이 단위 전지로서 유리하다.
반면에, 원통형 전지셀은 일반적으로 각형 및 파우치형 전지보다 큰 전기용량을 가지지만, 원통형 전지의 외형적 특성상 적층구조로의 배열이 용이하지 않다. 그러나, 전지팩의 형상이 전체적으로 선형 또는 판상형 구조일 때 각형 또는 파우치형 보다 구조적으로 이점이 있다.
따라서, 노트북 컴퓨터, 휴대용 DVD, 소형 PC 등의 경우에는 다수의 원통형 전지로 구성된 전지팩이 많이 사용되고 있으며, 특히, 큰 전기용량이 요구되는 중형 또는 대형 디바이스의 전원으로서 광범위하게 적용되고 있다.
종래의 전지팩을 제조하는 공정은, 하나의 조립 라인에서 복수의 전지셀들을 설정된 배열로 장착하고 체결하여 전지셀 어셈블리를 제조하고, 제조된 전지셀 어셈블리에 팩 부재들을 순차적으로 장착함으로써 전지팩을 제조하였다.
그러나, 상기 종래의 전지팩 공정은, 하나의 조립 라인에 의해 운영됨으로써, 수백 개의 전지셀들을 조립하여 전지셀 어셈블리를 제조하는 공정에 많은 시간이 소요되어 전지셀 어셈블리 조립 라인에서 병목 현상이 발생하고, 팩 부재들을 장착하는 팩 조립 라인은 전지셀 어셈블리 라인으로부터 전지셀 어셈블리의 이송이 지연되어 휴면 시간이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 상기의 문제점을 해결할 수 있는 전지팩 제조 장치가 매우 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 하나의 전지셀 어셈블리 조립 라인에서 발생하는 병목 현상을 제거함으로써 제조 시간을 단축하고 생산 효율을 증가 시킬 수 있는 전지팩 제조 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩 제조 장치는,
복수의 전지셀들이 한 쌍의 셀 프레임들에 장착되어 있는 전지셀 어셈블리를 포함하는 전지팩을 제조하는 장치로서,
전지셀들을 전기적으로 연결하고 셀 프레임들에 장착 체결하여 전지셀 어셈블리를 각각 독립적으로 제작하는 둘 이상의 셀 어셈블리 조립 라인들; 및
상기 셀 어셈블리 조립 라인들로부터 독립적으로 공급되는 전지셀 어셈블리들을 순차적으로 수령하여 팩 부재들을 장착함으로써 전지팩을 제작하는 팩 조립 라인;
을 포함하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지팩 제조 장치는, 둘 이상의 셀 어셈블리 조립 라인들을 포함함으로써, 종래의 하나의 셀 어셈블리 조립라인으로 이루어져 있는 전지팩 제조 장치에 비해, 셀 어셈블리 라인에서의 병목 현상을 제거하여 제조 시간을 단축하고 생산 효율을 증가 시킬 수 있다.
본 발명에서, 상기 전지셀은 원통형 전지셀일 수 있다.
구체적으로, 상기 원통형 전지셀은 금속 캔에 젤리-롤형 전극조립체가 전해액과 함께 내장되어 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
상기 젤리-롤형 전극조립체는, 각각의 금속 집전체에 전극활물질을 포함하는 합제를 코팅한 후 건조 및 프레싱한 시트 형태의 양극과 음극 사이에 분리막 시트를 위치시키고, 권취함으로써 제조할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 전지팩 제조 장치는 2개의 셀 어셈블리 조립 라인들로 이루어져 있을 수 있다.
상기 2개의 셀 어셈블리 조립 라인 각각은, 하기와 같이,
각각의 전지셀의 전압을 측정하여 전압차 별로 분류하고, 분류된 전지셀들을 하기 셀 어셈블리 머신으로 이송하는 셀 그레이더(Cell Grader); 및
상기 셀 그레이더로부터 이송된 전지셀들을 2 단위의 하부 프레임들에 각각 설정된 배열로 장착하고, 상기 하부 프레임들을 셀 어셈블리 조립 라인들로 각각 이송하는 셀 어셈블리 머신(Cell Assembly Machine);
을 추가로 포함하고 있을 수 있다.
또한, 상기 셀 어셈블리 조립 라인들은,
상기 셀 어셈블리 머신으로부터 이송된 하부 프레임에 장착된 전지셀들의 조립 방향을 검사하고, 상기 하부 프레임을 하기 제 1 스크류 볼팅 머신으로 이송하는 제 1 셀 인스펙터(Inspector);
상기 셀 어셈블리 머신으로부터 이송된 하부 프레임에 장착된 전지셀들의 조립 방향을 검사하고, 하부 프레임을 하기 제 2 스크류 볼팅 머신으로 이송하는 제 2 셀 인스펙터;
상기 제 1 인스펙터로부터 이송된 전지셀들의 상단에 상부 프레임을 장착하고, 상부 프레임 및 하부 프레임을 볼트에 의해 체결하는 제 1 스크류 볼팅 머신(Screw Bolting Machine);
상기 제 2 인스펙터로부터 이송된 전지셀들의 상단에 상부 프레임을 장착하고, 상부 프레임 및 하부 프레임을 볼트에 의해 체결하는 제 2 스크류 볼팅 머신;
상기 제 1 인스펙터로부터 이송된 전지셀들의 상단 및 하단에 메탈 플레이트를 장착한 상태에서 용접하여 전지셀들을 전기적으로 연결하는 제 1 용접 머신(Welding Machine);
상기 제 2 인스펙터로부터 이송된 전지셀들의 상단 및 하단에 메탈 플레이트를 장착한 상태에서 용접하여 전지셀들을 전기적으로 연결하는 제 2 용접 머신;
상기 셀 그레이더, 셀 어셈블리 머신, 제 1 셀 인스펙터, 제 1 스크류 볼팅 머신, 제 1 용접 머신의 일측에 위치하고, 전지셀들을 제조 단계별로 이송하는 제 1 컨베이어(Conveyor); 및
상기 셀 그레이더, 셀 어셈블리 머신, 제 2 셀 인스펙터, 제 2 스크류 볼팅 머신, 제 2 용접 머신의 타측에 위치하고, 전지셀들을 제조 단계별로 이송하는 제 2 컨베이어;
를 추가로 포함하고 있을 수 있다.
상기 셀 그레이더의 구체적인 예로서, 상기 셀 그레이더는,
전지셀이 공급되는 제 1 셀 공급부;
상기 제 1 셀 공급부로부터 이송된 전지셀을 전압차에 따라 분류하는 셀 분류부; 및
상기 셀 분류부로부터 분류된 전지셀을 전압차 별로 수납하는 복수의 셀 수납부들;
을 포함하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
상기 셀 어셈블리의 구체적인 예로서, 상기 셀 어셈블리 머신은,
상기 셀 그레이더로부터 전지셀이 공급되는 제 2 셀 공급부;
상기 제 2 셀 공급부의 일측에 위치하고 제 2 셀 공급부로부터 전지셀들을 이송하여 제 1 하부 프레임에 설정된 배열로 장착하는 제 1 셀 조립부; 및
상기 제 2 셀 공급부의 타측에 위치하고 제 2 셀 공급부로부터 전지셀들을 이송하여 제 2 하부 프레임에 설정된 배열로 장착하는 제 2 셀 조립부;
를 포함하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
상기 제 1 하부 프레임은 제 1 컨베이어를 통해 제 1 셀 인스펙터로 이송될 수 있고, 상기 제 2 하부 프레임은 제 2 컨베이어를 통해 제 2 셀 인스펙터로 이송될 수 있다.
상기 셀 인스펙터의 구체적인 예로서, 상기 제 1 셀 인스펙터 및 제 2 셀 인스펙터 각각은,
상기 하부 프레임에 장착된 전지셀들의 전극 단자 방향이 설정된 방향으로 장착되어 있는지 검사하는 비전부(vision);
상기 전지셀들이 정방향으로 배열된 경우에 전지셀들 및 하부 프레임을 스크류 볼팅 머신들에 이송하는 이송부; 및
상기 전지셀들이 정방향으로 배열되어 있지 않은 경우에 전지셀들 및 하부 프레임을 전 단계로 환송하여 재조립하는 환송부;
를 포함하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
상기 제 1 스크류 볼팅 머신 및 제 2 스크류 볼팅 머신은, 셀 인스펙터들로부터 이송된 전지셀들의 상단에 상부 프레임을 장착한 상태에서, 상부 프레임 및 하부 프레임의 상단 및 하단에 형성되어 있는 체결용 개구에 볼트를 삽입하여 상부 프레임 및 하부 프레임을 체결하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
상기 상부 프레임 및 하부 프레임에 장착된 전지셀들은, 용접용 관통구들이 형성되어 있는 팰릿(pallet)에 장착된 상태에서, 제 1 용접 머신 및 상기 제 2 용접 머신으로 각각 이송되는 구조일 수 있다.
상기 제 1 용접 머신 및 제 2 용접 머신 각각은, 전지셀들의 상단 및 하단에 메탈 플레이트를 장착한 상태에서, 상기 팰릿의 용접용 관통구들을 통해 메탈 플레이트 및 전지셀들의 전극 단자를 결합하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 용접은 스팟(spot) 용접 방식에 의해 이루어질 수 있다.
상기 셀 어셈블리 조립 라인으로부터 조립된 셀 어셈블리에 팩 부재를 순차적으로 조립하기 위하여, 상기 팩 조립 라인은 교번 방식에 의해 셀 어셈블리 조립 라인들로부터 순차적으로 전지셀 어셈블리들을 수령하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
상기 팩 조립 라인의 구체적인 예로서, 상기 팩 조립 라인은,
배터리 관리 시스템(Battery Management System), 입출력 커넥터 부재, 냉각 부재(cooling member) 및 전장 부재를 포함하는 팩 부재들을 전지셀 어셈블리에 조립하여 전지팩을 제조하는 팩 어셈블리 머신(Pack Assembly Machine)을 포함하고 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
본 발명은 또한 상기 전지팩 제조 장치로 제조된 전지팩을 제공한다.
구체적으로, 상기 전지팩은,
복수의 전지셀들이 상부 프레임 및 하부 프레임 사이에 장착된 상태로 결합 및 전기적으로 연결되어 있는 전지셀 어셈블리;
상기 전지셀 어셈블리의 일면에 장착되어 있고, 전지셀 어셈블리에 전기적으로 연결되어 충방전을 제어하는 배터리 관리 시스템;
상기 전지셀 어셈블리가 장착되는 하부 케이스;
상기 전지셀 어셈블리가 하부 케이스에 장착된 상태에서, 전지셀 어셈블리의 상부에 장착되고 하부 케이스와 볼트에 의해 체결되는 상부 케이스;
상기 하부 케이스 및 상부 케이스가 체결된 상태에서 상기 일면의 대향 면인 전지셀 어셈블리의 타면에 장착되는 후면 케이스;
상기 BMU 및 전지셀 어셈블리의 일면에 장착되고, BMU와 전기적으로 연결되어 있는 입출력 커넥터 부재를 포함하는 전면 케이스; 및
상기 전지셀 어셈블리와 상부 케이스 사이에 개재되는 냉각 부재;
를 포함하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
상기 전지셀 어셈블리는 200개 이상의 원통형 전지셀들을 포함하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
본 발명은 또한 상기 전지팩 하나 이상을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는 LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로부터 선택되는 것일 수 있다.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩 제조 장치는, 둘 이상의 셀 어셈블리 조립 라인들을 포함함으로써, 종래의 하나의 셀 어셈블리 조립라인으로 이루어져 있는 전지팩 제조 장치에 비해, 셀 어셈블리 라인에서의 병목 현상을 제거하여 제조 시간을 단축하고 생산 효율을 증가 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩 제조 장치의 전체 상면도이다;
도 2는 도 1의 전지팩 제조 장치의 셀 그레이더의 사시도이다;
도 3은 도 1의 전지팩 제조 장치의 셀 어셈블리 머신의 사시도이다;
도 4는 도 1의 전지팩 제조 장치의 셀 인스펙터의 사시도이다;
도 5는 도 1의 전지팩 제조 장치의 스크류 볼팅 머신의 사시도이다;
도 6은 도 1의 전지팩 제조 장치의 용접 머신의 사시도이다.
도 7에는 도 1의 전지팩 제조 장치에 의해 제조된 전지팩의 분해도이다.
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 전지팩 제조 장치의 전체 상면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전지팩 제조 장치(100)는 셀 그레이더(200), 셀 어셈블리 머신(300), 셀 인스펙터(400), 스크류 볼팅 머신(500), 용접 머신(600), 컨베이어(710, 720) 및 팩 조립 라인(800)으로 이루어져 있다.
도 2에는 도 1의 전지팩 제조 장치의 셀 그레이더의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 도 1과 함께 참조하면, 셀 그레이더(200)는, 제 1 셀 공급부(210), 셀 분류부(220) 및 셀 수납부(230)들로 이루어져 있다.
셀 그레이더(200)에서는 복수의 전지셀(101)들 각각의 전압을 측정하여 전압차 별로 분류하고, 분류된 전지셀(101)들을 셀 어셈블리 머신(300)으로 이송하는 공정이 수행된다.
구체적으로, 전지셀(101)들은 제 1 셀 공급부(210)로 공급되고, 제 1 셀 공급부(210)로부터 이송된 전지셀(101)들은 셀 분류부(220)에서 전압차에 따라 분류되며, 셀 수납부(230)에는 셀 분류부(220)로부터 분류된 전지셀(101)들이 전압차 별로 수납되고, 분류된 전지셀(101)들은 셀 어셈블리 머신(300)으로 이송된다.
도 3에는 도 1의 전지팩 제조 장치의 셀 어셈블리 머신의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 도 1과 함께 참조하면, 셀 어셈블리 머신(300)은, 제 2 셀 공급부(310), 제 1 셀 조립부(320) 및 제 2 셀 조립부(330)로 이루어져 있다.
셀 어셈블리 머신(300)에서는 셀 그레이더(200)로부터 이송된 전지셀(101)들을 2 단위의 하부 프레임(301)들에 각각 설정된 배열로 장착하고, 하부 프레임(301)들을 셀 인스펙터(400)로 이송하는 공정이 수행된다.
구체적으로, 전지셀(101)들은 셀 그레이더(200)로부터 제 2 셀 공급부(310)로 공급되고, 제 1 셀 조립부(320)의 조립 머신(321)이 제 2 셀 공급부(310)로부터 전지셀(101)들을 제 1 셀 조립부(320)로 가져와 하부 프레임(301) 상에 설정된 배열로 장착하며, 제 2 셀 조립부(330)의 조립 머신(331)이 제 2 셀 공급부(310)로부터 전지셀(101)들을 제 2 셀 조립부(330)로 가져와 하부 프레임(301) 상에 설정된 배열로 장착한다. 전지셀(101)들이 장착된 하부 프레임(301)들은 제 1 컨베이어(710) 및 제 2 컨베이어(720)를 통해 셀 인스펙터(400)로 각각 이송된다.
도 4에는 도 1의 전지팩 제조 장치의 셀 인스펙터의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 4를 도 1과 함께 참조하면, 셀 인스펙터(400)는 제 1 셀 인스펙터(410) 및 제 2 셀 인스펙터(420)로 이루어져 있다.
셀 인스펙터(400)에서는, 셀 어셈블리 머신(300)으로부터 이송된 하부 프레임(301)에 장착된 전지셀(101)들의 조립 방향을 검사하는 공정이 수행된다.
제 1 셀 인스펙터(410)는 비전부(411), 이송부(412) 및 환송부(413)로 이루어져 있다.
구체적으로, 비전부(411)서는 하부 프레임(301)에 장착된 전지셀(101)들의 전극 단자 방향이 설정된 방향으로 장착되어 있는지 검사한다. 전지셀(101)들의 전극 단자가 정방향으로 배열되어 있는 경우에는 이송부(412)에서 전지셀(101)들 및 하부 프레임(301)이 스크류 볼팅 머신(500)으로 이송된다.
반대로, 전지셀(101)들의 전극 단자 중 하나라도 정방향으로 배열되어 있지 않은 경우에는 환송부(413)로 전지셀(101)들 및 하부 프레임(301)이 환송되어 재조립된다.
제 2 셀 인스펙터(420)는 제 1 셀 인스펙터(410)와 동일한 구조로 이루어져 있으므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 5에는 도 1의 전지팩 제조 장치의 스크류 볼팅 머신의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 5를 도 1과 함께 참조하면, 스크류 볼팅 머신(500)은 제 1 스크류 볼팅 머신(510) 및 제 2 스크류 볼팅 머신(520)으로 이루어져 있다.
제 1 스크류 볼팅 머신(510) 및 제 2 스크류 볼팅 머신(520) 각각은 셀 인스펙터(400)로부터 이송된 전지셀(101)들의 상단에 상부 프레임(도시하지 않음)을 장착한 상태에서, 상부 프레임 및 하부 프레임(301)의 상단 및 하단에 형성되어 있는 체결용 개구(302)에 볼트(도시하지 않음)을 삽입하여 상부 프레임 및 하부 프레임을 체결한다.
도 6에는 도 1의 전지팩 제조 장치의 용접 머신의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 6을 도 5 및 도 1과 함께 참조하면, 용접 머신(600)은 제 1 용접 머신(610) 및 제 2 용접 머신(620)으로 이루어져 있다.
제 1 용접 머신(610) 및 제 2 용접 머신(620) 각각은, 용접용 관통구들이 형성되어 있는 팰릿(630)에 장착된 상태에서 스크류 볼팅 머신(500)으로부터 이송된 전지셀(101)들을, 전지셀(101)들의 상단 및 하단에 메탈 플레이트(도시하지 않음)을 장착한 상태에서, 팰릿(630)의 용접용 관통구(631)들을 통해 스팟 용접하여 메탈 플레이트 및 전지셀(101)들의 전극 단자를 결합하여 전기적으로 연결한다.
팩 조립 라인(800)은 셀 어셈블리 라인에서 조립된 전지셀 어셈블리를 순차적으로 수령하여 팩 부재들을 장착하고 전지팩을 제조한다.
팩 조립 라인(800)은 제 1 팩 케이스 조립부(810), 제 2 팩 케이스 조립부(820), BMS 조립부(830), 제 3 팩 케이스 조립부(840) 및 기능 시험 및 패키징부(850)로 이루어져 있다.
도 7에는 도 1의 전지팩 제조 장치로 제조된 전지팩의 분해도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 전지팩(900)은, 전지셀 어셈블리(910), BMS(920), 하부 케이스(930), 상부 케이스(940), 후면 케이스(960), 전면 케이스(970) 및 냉각 부재(980)로 이루어져 있다.
전지셀 어셈블리(910)는 상부 프레임(911) 및 하부 프레임(912) 사이에 200개 이상의 전지셀(101)들이 장착된 상태에서 결합 및 전기적으로 연결되어 있는 구조로 이루어져 있다.
BMS(920)는 전지셀 어셈블리(910)의 전면에 장착되어 있고, 전지셀 어셈블리(910)에 전기적으로 연결되어 충방전을 제어한다.
전지셀 어셈블리(910)는 하부 케이스(930) 상에 장착되어 있고, 전지셀 어셈블리(910)가 하부 케이스(930)에 장착된 상태에서, 전지셀 어셈블리(910)의 상부에 상부 케이스(940)가 장착되고, 상부 케이스(940)와 하부 케이스(930)는 볼트(990)에 의해 체결된다.
하부 케이스(930) 및 상부 케이스(940)가 체결된 상태에서 전지셀 어셈블리(910)의 후면에는 후면 케이스(960)가 장착된다.
BMS(920) 및 전지셀 어셈블리(910)의 전면에는 전면 케이스(970)가 장착되고, 전면 케이스(970)는 BMS(920)와 전기적으로 연결되어 있는 입출력 커넥터(971)를 포함하고 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (21)

  1. 복수의 전지셀들이 한 쌍의 셀 프레임들에 장착되어 있는 전지셀 어셈블리를 포함하는 전지팩을 제조하는 장치로서,
    전지셀들을 전기적으로 연결하고 셀 프레임들에 장착 체결하여 전지셀 어셈블리를 각각 독립적으로 제작하는 둘 이상의 셀 어셈블리 조립 라인들; 및
    상기 셀 어셈블리 조립 라인들로부터 독립적으로 공급되는 전지셀 어셈블리들을 순차적으로 수령하여 팩 부재들을 장착함으로써 전지팩을 제작하는 팩 조립 라인;
    을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 전지셀은 원통형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 원통형 전지셀은 원통형의 금속 캔에 젤리-롤형 전극조립체가 전해액과 함께 내장되어 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩 제조 장치는 2개의 셀 어셈블리 조립 라인들로 이루어져 있고,
    각각의 전지셀의 전압을 측정하여 전압차 별로 분류하고, 분류된 전지셀들을 하기 셀 어셈블리 머신으로 이송하는 셀 그레이더(Cell Grader);
    상기 셀 그레이더로부터 이송된 전지셀들을 2 단위의 하부 프레임들에 각각 설정된 배열로 장착하고, 상기 하부 프레임들을 셀 어셈블리 조립 라인들로 각각 이송하는 셀 어셈블리 머신(Cell Assembly Machine);
    을 추가로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 셀 어셈블리 조립 라인들은,
    상기 셀 어셈블리 머신으로부터 이송된 하부 프레임에 장착된 전지셀들의 조립 방향을 검사하고, 상기 하부 프레임을 하기 제 1 스크류 볼팅 머신으로 이송하는 제 1 셀 인스펙터(Inspector);
    상기 셀 어셈블리 머신으로부터 이송된 하부 프레임에 장착된 전지셀들의 조립 방향을 검사하고, 하부 프레임을 하기 제 2 스크류 볼팅 머신으로 이송하는 제 2 셀 인스펙터;
    상기 제 1 셀 인스펙터로부터 이송된 전지셀들의 상단에 상부 프레임을 장착하고, 상부 프레임 및 하부 프레임을 볼트에 의해 체결하는 제 1 스크류 볼팅 머신(Screw Bolting Machine);
    상기 제 2 셀 인스펙터로부터 이송된 전지셀들의 상단에 상부 프레임을 장착하고, 상부 프레임 및 하부 프레임을 볼트에 의해 체결하는 제 2 스크류 볼팅 머신;
    상기 제 1 셀 인스펙터로부터 이송된 전지셀들의 상단 및 하단에 메탈 플레이트를 장착한 상태에서 용접하여 전지셀들을 전기적으로 연결하는 제 1 용접 머신(Welding Machine);
    상기 제 2 셀 인스펙터로부터 이송된 전지셀들의 상단 및 하단에 메탈 플레이트를 장착한 상태에서 용접하여 전지셀들을 전기적으로 연결하는 제 2 용접 머신;
    상기 셀 그레이더, 셀 어셈블리 머신, 제 1 셀 인스펙터, 제 1 스크류 볼팅 머신, 제 1 용접 머신의 일측에 위치하고, 전지셀들을 제조 단계별로 이송하는 제 1 컨베이어(Conveyor); 및
    상기 셀 그레이더, 셀 어셈블리 머신, 제 2 셀 인스펙터, 제 2 스크류 볼팅 머신, 제 2 용접 머신의 타측에 위치하고, 전지셀들을 제조 단계별로 이송하는 제 2 컨베이어;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 셀 그레이더는,
    전지셀이 공급되는 제 1 셀 공급부;
    상기 제 1 셀 공급부로부터 이송된 전지셀을 전압차에 따라 분류하는 셀 분류부; 및
    상기 셀 분류부로부터 분류된 전지셀을 전압차 별로 수납하는 복수의 셀 수납부들;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 셀 어셈블리 머신은,
    상기 셀 그레이더로부터 전지셀이 공급되는 제 2 셀 공급부;
    상기 제 2 셀 공급부의 일측에 위치하고 제 2 셀 공급부로부터 전지셀들을 이송하여 제 1 하부 프레임에 설정된 배열로 장착하는 제 1 셀 조립부; 및
    상기 제 2 셀 공급부의 타측에 위치하고 제 2 셀 공급부로부터 전지셀들을 이송하여 제 2 하부 프레임에 설정된 배열로 장착하는 제 2 셀 조립부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 하부 프레임은 제 1 컨베이어를 통해 제 1 셀 인스펙터로 이송되는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 하부 프레임은 제 2 컨베이어를 통해 제 2 셀 인스펙터로 이송되는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 셀 인스펙터 및 제 2 셀 인스펙터 각각은,
    상기 하부 프레임에 장착된 전지셀들의 전극 단자 방향이 설정된 방향으로 장착되어 있는지 검사하는 비전부(vision);
    상기 전지셀들이 정방향으로 배열된 경우에 전지셀들 및 하부 프레임을 스크류 볼팅 머신들에 이송하는 이송부; 및
    상기 전지셀들이 정방향으로 배열되어 있지 않은 경우에 전지셀들 및 하부 프레임을 전 단계로 환송하여 재조립하는 환송부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 스크류 볼팅 머신 및 제 2 스크류 볼팅 머신은, 셀 인스펙터들로부터 이송된 전지셀들의 상단에 상부 프레임을 장착한 상태에서, 상부 프레임 및 하부 프레임의 상단 및 하단에 형성되어 있는 체결용 개구에 볼트를 삽입하여 상부 프레임 및 하부 프레임을 체결하는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치.
  12. 제 5 항에 있어서, 상기 상부 프레임 및 하부 프레임에 장착된 전지셀들은, 용접용 관통구들이 형성되어 있는 팰릿(pallet)에 장착된 상태에서, 제 1 용접 머신 및 상기 제 2 용접 머신으로 각각 이송되는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 용접 머신 및 제 2 용접 머신 각각은, 전지셀들의 상단 및 하단에 메탈 플레이트를 장착한 상태에서, 상기 팰릿의 용접용 관통구들을 통해 메탈 플레이트 및 전지셀들의 전극 단자를 결합하는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 용접은 스팟(spot) 용접 방식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 팩 조립 라인은 교번 방식에 의해 셀 어셈블리 조립 라인들로부터 순차적으로 전지셀 어셈블리들을 수령하는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 팩 조립 라인은,
    배터리 관리 시스템(Battery Management System), 입출력 커넥터 부재, 냉각 부재(cooling member) 및 전장 부재를 포함하는 팩 부재들을 전지셀 어셈블리에 조립하여 전지팩을 제조하는 팩 어셈블리 머신(Pack Assembly Machine)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 하나에 따른 전지팩 제조 장치로 제조된 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 전지팩은,
    복수의 전지셀들이 상부 프레임 및 하부 프레임 사이에 장착된 상태로 결합 및 전기적으로 연결되어 있는 전지셀 어셈블리;
    상기 전지셀 어셈블리의 일면에 장착되어 있고, 전지셀 어셈블리에 전기적으로 연결되어 충방전을 제어하는 배터리 관리 시스템(BMS);
    상기 전지셀 어셈블리가 장착되는 하부 케이스;
    상기 전지셀 어셈블리가 하부 케이스에 장착된 상태에서, 전지셀 어셈블리의 상부에 장착되고 하부 케이스와 볼트에 의해 체결되는 상부 케이스;
    상기 하부 케이스 및 상부 케이스가 체결된 상태에서 상기 일면의 대향 면인 전지셀 어셈블리의 타면에 장착되는 후면 케이스;
    상기 BMS 및 전지셀 어셈블리의 일면에 장착되고, BMS와 전기적으로 연결되어 있는 입출력 커넥터 부재를 포함하는 전면 케이스; 및
    상기 전지셀 어셈블리와 상부 케이스 사이에 개재되는 냉각 부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 전지셀 어셈블리는 200개 이상의 원통형 전지셀들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  20. 제 17 항에 따른 전지팩을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 디바이스는 LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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