KR20220013929A - 가압장치, 배터리 모듈 제조장치, 및 제조방법 - Google Patents

가압장치, 배터리 모듈 제조장치, 및 제조방법 Download PDF

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이석훈
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Abstract

본 발명의 접착제에 의해 접착된 복수의 전지셀을 가압하기 위한 가압장치는, 지지판, 및 각각이 지지판의 일측과 연결되고, 복수의 전지셀 각각과 마주보도록 위치하며, 복수의 전지셀 각각을 가압하도록 구성되고, 가압시 일부분이 변형되도록 구성된 복수의 가압대를 구비한 가압 지그 및 지지판의 타측과 연결되고 지지판을 복수의 전지셀을 향해 이송 시키도록 이송 지그가 구비된 이송 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가압장치, 배터리 모듈 제조장치, 및 제조방법{Pressing Apparatus, Device for Manufacturing Battery Module, and Method for Manufacturing Battery Module}
본 발명은 가압장치, 배터리 모듈 제조장치, 및 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 원통형 전지셀을 고정하기 위해 사용된 접착제의 두께가 일정하도록 배터리 모듈을 제조하여, 배터리 모듈의 내구성을 향상시킨 가압장치, 배터리 모듈 제조장치, 및 배터리 모듈을 제조하는 방법에 관한 것이다.
근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
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.
또한, 이러한 이차전지인 전지셀들을 다수개 포함한 배터리 모듈은, 이러한 전지셀들은, 배터리 모듈의 충방전 중에 열이 생성되므로, 발생된 열을 외부로 효과적으로 배출하는 것이, 배터리 모듈의 수명 및 안정성을 높이는데 중요한 요소이다. 이를 위해, 일반적으로, 내부에 냉매가 순환하도록 구성된 히트 싱크 등을 이용해, 복수의 원통형 전지셀을 냉각시켰다.
도 1 및 도 2는, 종래기술의 가압장치의 작동 모습을 개략적으로 나타내는 정면도들이다. 그리고, 도 3은, 종래기술의 가압장치의 일부 모습을 개략적으로 나타내는 부분 정면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래기술의 가압장치(10)는, 복수의 원통형 전지셀(200)을 탑재하는 히트 싱크(300) 등의 표면(외면)에 접착제(400)를 사용해 접착된 복수의 원통형 전지셀(200)을 하부 방향으로 가압하도록 구성되어 있었다. 이때, 가압장치(10)는, 수평 방향으로 연장된 일체의 가압판(1a)에 의해 하부 방향으로 복수의 원통형 전지셀(200)을 동시에 가압하였다.
그러나, 도 3에 도시한 바와 같이, 히트 싱크(300)의 표면이 수평 방향으로 평평하지 않고, 상하 방향으로 단차(D)를 가지거나, 경사(K)를 가질 경우, 상기 가압판(1a)이 가장 높이 위치한 원통형 전지셀(200)에 의해 이동이 저지됨에 따라, 이러한 가압판(1a)이 복수의 원통형 전지셀(200) 중, 낮은 위치의 원통형 전지셀(200b)을 가압하지 못하거나, 소정 각도(Q)로 기울어진 원통형 전지셀(200a)의 상부의 일측만을 가압하는 등의 복수의 원통형 전지셀(200) 모두를 균일하게 가압하기 어려운 점이 있었다.
이에 따라, 종래기술의 가압장치(10)를 사용할 경우, 복수의 원통형 전지셀(200)을 고르게 가압하지 못하여, 복수의 원통형 전지셀(200) 각각에 적용된 접착제(400)의 두께가 균일하게 형성되지 못했다. 이러한 불균일한 두께의 접착제(400)는 복수의 원통형 전지셀(200)로부터 발생된 열을 히트 싱크(300)로 전달하는 열전달 효율이 불균일 해지는 바, 제조된 배터리 모듈의 충방전 중, 복수의 원통형 전지셀(200)의 열섬 현상 내지 온도 불균형으로 인해, 전지셀의 열화가 발생되어, 배터리 모듈의 수명이 줄어드는 문제를 낳았다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 복수의 원통형 전지셀을 고정하기 위해 사용된 접착제의 두께가 일정하도록 배터리 모듈을 제조하여, 배터리 모듈의 내구성을 향상시킨 가압장치, 배터리 모듈 제조장치, 및 배터리 모듈을 제조하는 방법을 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 발명은, 접착제에 의해 접착된 복수의 전지셀을 가압하기 위한 가압장치로서, 지지판, 및 각각이 상기 지지판의 일측과 연결되고, 상기 복수의 전지셀 각각과 마주보도록 위치하며, 상기 복수의 전지셀 각각을 가압하도록 구성되고, 가압시 일부분이 변형되도록 구성된 복수의 가압대를 구비한 가압 지그; 및 상기 지지판의 타측과 연결되고 상기 지지판을 상기 복수의 전지셀을 향해 이송 시키도록 이송 지그가 구비된 이송 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가압장치를 제공한다.
상기 가압대는, 일측이 상기 지지판과 고정된 볼트부; 및 상기 볼트부의 타측과 결합되도록 구성된 가압부;를 구비할 수 있다.
상기 가압부는, 상기 전지셀을 가압할 경우, 가압 방향의 반대 방향으로 탄성 변형되도록 구성된 탄성 부재;를 더 구비할 수 있다.
상기 탄성 부재는, 상기 전지셀을 직접 가압하도록 상기 전지셀을 가압하는 상기 가압부의 일부분에 위치될 수 있다.
상기 이송 유닛은, 상기 탄성 부재의 가압 방향의 단부가 상기 전지셀의 가압면의 위치보다 가압 방향으로 더 이동되도록 구성될 수 있다.
상기 가압부는, 상기 전지셀을 가압할 경우, 상기 전지셀의 가압되는 가압면의 경사에 따라 회전 이동이 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 볼트부는, 상기 가압부와 결합된 부분이 구 형태를 가지고, 상기 가압부는, 상기 볼트부의 구 형태의 외면을 따라 회전이 가능하도록 결합될 수 있다.
상기 탄성 부재는, 상기 전지셀의 일부분이 삽입되도록 구성된 삽입홈이 구비될 수 있다.
상기 삽입홈의 내면에는, 상기 삽입홈에 상기 전지셀이 삽입될 경우, 상기 전지셀의 삽입을 가이드 하도록 구성된 테이퍼가 형성될 수 있다.
상기 지지판은, 상기 가압대의 일부분을 수용할 수 있도록 구성된 내부 공간, 및 상기 가압대의 나머지 부분이 상기 내부 공간으로부터 외부로 돌출될 수 있도록 개구된 삽입구를 구비할 수 있다.
상기 가압대는, 상기 삽입구에 걸리도록 구성되고 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가진 걸림부; 상기 걸림부로부터 상기 전지셀을 향해 연장되고, 상기 전지셀의 상부를 가압할 수 있도록 상기 삽입구로부터 상기 전지셀을 향해 돌출된 돌출부; 및 일단이 상기 걸림부 또는 상기 돌출부와 연결되고, 타단이 상기 지지판의 내부 공간의 내면에 연결되며, 상기 돌출부가 상기 전지셀을 가압할 경우, 압축되도록 구성된 탄성부;를 구비할 수 있다.
상기 이송 유닛은, 상기 복수의 가압대 각각을 상기 복수의 전지셀을 향해 이송 시키도록 구성된 복수의 실린더 유닛;을 구비할 수 있다.
상기 복수의 전지셀은, 원통형 전지셀로 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 모듈 제조 장치로서, 전술한 실시예들에 따른 가압장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제조 장치을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 배터리 모듈의 제조 방법에 있어서, 히트 싱크의 복수의 전지셀이 탑재되는 부분에 접착제를 도포하는 도포 단계; 상기 히트 싱크에 도포된 접착제에 복수의 전지셀을 부착하는 부착 단계; 및 전술한 실시예에 따른 가압장치를 사용해 상기 복수의 전지셀 각각을 상기 접착제가 위치한 방향을 향해 가압하도록 구성된 가압 단계;를 포함하는 것을 배터리 모듈 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은, 복수의 원통형 전지셀 각각을 가압하도록 구성되고, 가압시 일부분이 변형되도록 구성된 복수의 가압대를 구비한 가압 지그를 구비함으로써, 종래기술의 하나의 가압판으로 복수의 원통형 전지셀을 가압하는 것과 비교하여, 복수의 가압대가 독립적으로 원통형 전지셀을 가압할 수 있는 바, 히트 싱크의 표면이 평평하지 못하여, 상하 방향의 단차나 경사진 면을 가질 경우에도, 복수의 가압대 간의 가압력 편차를 효과적으로 줄일 수 있다.
이에 따라, 본 발명은, 복수의 원통형 전지셀 각각과 히트 싱크 사이에 개재된 접착제의 두께가 보다 균일할 수 있다. 궁극적으로, 접착제의 균일한 두께는, 접착된 각각의 원통형 전지셀에서 발생된 열을 유사한 열 전달 효율로 히트 싱크로 전달할 수 있어, 배터리 모듈의 열 관리를 손쉽게 하고, 원통형 전지셀의 열화 되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 본 발명은, 가압대가 볼트부의 구 형태의 외면을 따라 회전이 가능하도록 결합됨으로써, 히트 싱크의 기울어진 면을 따라 상부가 기울어진 원통형 전지셀의 상부를 전체적으로 고르게 가압할 수 있어, 기울어진 원통형 전지셀과 접합된 접착제의 두께를 고르게 형성시킬 수 있다. 이에 따라, 복수의 원통형 전지셀의 방열 효율이 불균일 해지는 것을 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명의 또 다른 일측면에 의하면, 본 발명은, 탄성 부재에 원통형 전지셀의 일부분을 수용하는 삽입홈을 구비함으로써, 탄성 부재가 원통형 전지셀을 가압하는 과정에서 미끄러지는 현상이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 즉, 탄성 부재의 삽입홈은 원통형 전지셀의 상부를 안정적으로 잡아줄 수 있다. 이에 따라, 가압장치의 가압과정에서 불량이 발생하는 것을 효과적으로 줄일 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 1 및 도 2는, 종래기술의 가압장치의 작동 모습을 개략적으로 나타내는 정면도들이다.
도 3은, 종래기술의 가압장치의 일부 모습을 개략적으로 나타내는 부분 정면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 가압장치의 모습을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 가압장치의 일부 모습을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 가압장치의 작동 모습을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가압장치의 일부 모습을 개략적으로 나타내는 부분 정면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가압장치의 일부 구성의 모습을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가압장치의 작동 모습을 개략적으로 나타내는 부분 정면도이다.
도 10 및 도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 가압장치의 작동 모습을 개략적으로 나타내는 부분 정면도들이다.
도 12 및 도 13은, 본 발명의 또 또 다른 일 실시예에 따른 가압장치의 작동 모습을 개략적으로 나타내는 부분 정면도들이다.
도 14 및 도 15는, 본 발명의 또 또 또 다른 일 실시예에 따른 가압장치의 작동 모습을 개략적으로 나타내는 부분 정면도들이다.
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 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 가압장치의 모습을 개략적으로 나타내는 정면도이다. 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 가압장치의 일부 모습을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다. 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 가압장치의 작동 모습을 개략적으로 나타내는 정면도이다. 그리고, 도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가압장치의 일부 모습을 개략적으로 나타내는 부분 정면도이다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가압장치(100)는, 접착제(400)에 의해 접착된 복수의 원통형 전지셀(200)을 가압하기 위한 것일 수 있다. 즉, 본 발명의 가압장치(100)는, 예를 들면, 복수의 원통형 전지셀(200)을 탑재하는 모듈 케이스(도시하지 않음) 또는 히트 싱크(300) 등의 표면(외면)에 복수의 원통형 전지셀(200)을 고정시킬 위치에 접착제(400)를 도포한 후, 도포된 접착제(400) 상에 복수의 원통형 전지셀(200) 각각을 부착시킨 상태에서, 가압 지그(110)를 사용해 접착제(400)를 향해 가압하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 원통형 전지셀(200)은, 상부에 양극 단자(211) 및 음극 단자(212)를 구비할 수 있다. 이때, 양극 단자(211)는, 전지 캔(216)의 상단보다 더 상부로 돌출되지 않도록 구성될 수 있다.
상기 원통형 전지셀(200)은, 전지 캔(216), 및 상기 전지 캔(216)의 내부에 수용된 전극 조립체(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 이러한 원통형 전지셀(200)의 구성들은, 본 발명의 출원 시점에 당업자에게 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 보다 상세한 설명은 생략한다.
구체적으로, 상기 가압장치(100)는, 가압 지그(110) 및 상기 가압 지그(110)를 이송 시키도록 구성된 이송 유닛(120)을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 가압 지그(110)는, 지지판(111) 및 복수의 가압대(112)를 구비할 수 있다. 상기 지지판(111)은, 수평 방향으로 연장된 판형을 가질 수 있다. 상기 지지판(111)은 상기 이송 유닛(120)과 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 정면을 바라본 기준으로, 지지판(111)의 좌우 양 단부가 상기 이송 유닛(120)과 연결되도록 구성될 수 있다. 상기 지지판(111)은, 상기 이송 유닛(120)에 의해 상하 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 가압대(112)는, 각각이 지지판(111)의 일측(하면)과 연결될 수 있다. 상기 복수의 가압대(112)는 상기 복수의 원통형 전지셀(200) 각각과 상하 방향으로 마주보도록 위치될 수 있다. 상기 복수의 가압대(112)는 서로 독립적인 움직임이 가능하도록 서로 분리된 구성일 수 있다. 예를 들면, 상기 복수의 가압대(112) 각각의 상부는 상기 지지판(111)과 연결될 수 있다.
더욱이, 상기 복수의 가압대(112)는, 볼트부(112a) 및 가압부(112b)를 구비할 수 있다. 상기 볼트부(112a)는 일측이 상기 지지판(111)과 고정되고 타측이 상기 가압부(112b)와 결합되도록 구성될 수 있다.
상기 볼트부(112a)는 상기 지지판(111)의 체결홀에 삽입되어, 볼트의 머리가 지지판(111)의 상면에 의해 저지되고 볼트의 몸통의 일부가 체결홀 내부에서 고정될 수 있다. 상기 볼트부(112a)의 하부는 상기 가압부(112b)와 나사 결합될 수 있다. 상기 가압부(112b)는 상기 원통형 전지셀(200)을 가압시, 일부분이 상기 가압되는 원통형 전지셀(200)에 의해 가압 변형되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 이송 유닛(120)은, 이송 지그(121)를 구비할 수 있다. 상기 이송 지그(121)의 하부는 상기 지지판(111)의 타측(상면)과 연결될 수 있다. 상기 이송 지그(121)는 상기 지지판(111)을 상기 복수의 원통형 전지셀(200)을 향해 이송 시키도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 이송 지그(121)는 상기 복수의 원통형 전지셀(200)을 가압하는 과정이 종료된 후, 원위치로 복귀하도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 이송 유닛(120)은, 가압 실린더(122)를 더 구비할 수 있다. 상기 가압 실린더(122)는 상기 이송 지그(121)와 연결될 수 있다. 상기 가압 실린더(122)는 실린더 축(122a)을 상하 방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 상기 실린더 축(122a)의 단부는 상기 이송 지그(121)와 연결될 수 있다.
상기 가압장치(100)는, 상기 가압 실린더(122)를 탑재하여 고정하도록 구성된 기둥 유닛(130)을 더 포함할 수 있다. 상기 기둥 유닛(130)은, 2개의 다리부(131)와 상기 2개의 다리부(131)와 연결된 탑재부(132)를 구비할 수 있다. 상기 2개의 다리부(131)는 지면으로부터 상부 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 탑재부(132)는 상기 2개의 다리부(131)의 상부와 연결되도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 4 및 도 6과 같이, 상기 이송 유닛(120)은, 상기 이송 지그(121)를 하부 방향으로 이동시켜, 상기 가압 지그(110)를 하부 방향으로 이송시켜 상기 복수의 원통형 전지셀(200) 각각을 접착제(400)를 향해(하부 방향) 가압할 수 있다. 가압이 종료되면, 다시, 상기 이송 유닛(120)은, 상기 이송 지그(121)를 상부 방향으로 이동시켜, 상기 가압 지그(110)를 원위치로 복귀시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 복수의 원통형 전지셀(200) 각각을 가압하도록 구성되고, 가압시 일부분이 변형되도록 구성된 복수의 가압대(112)를 구비한 가압 지그(110)를 구비함으로써, 종래기술의 일체의 가압판으로 복수의 원통형 전지셀(200)을 가압하는 것과 비교하여, 상기 복수의 가압대(112)가 독립적으로 상기 원통형 전지셀(200)을 가압할 수 있는 바, 상기 히트 싱크(300)의 표면이 평평하지 못하여, 원통형 전지셀(200)들의 높이가 상하 방향의 단차를 가지거나 원통형 전지셀(200)이 소정 각도(Q)로 기울어질 경우에도, 복수의 가압대(112) 간의 가압력 편차를 효과적으로 줄일 수 있다.
이에 따라, 복수의 원통형 전지셀(200) 각각과 상기 히트 싱크(300) 사이에 개재된 접착제(400)의 두께가 보다 균일할 수 있다. 궁극적으로, 접착제(400)의 균일한 두께는, 접착된 각각의 원통형 전지셀(200)에서 발생된 열을 유사한 열 전달 효율로 상기 히트 싱크(300)로 전달할 수 있어, 배터리 모듈의 열 관리를 손쉽게 하고, 원통형 전지셀(200)의 열화 되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
다시 도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 가압 지그(110)는, 탄성 부재(112b1)를 더 구비할 수 있다. 상기 탄성 부재(112b1)는, 예를 들면, 합성 고무 또는 폴리우레탄 소재일 수 있다. 상기 폴리우레탄은 경도가 40° 내지 60°일 수 있다. 더욱 구체적으로는, 상기 폴리우레탄의 경도는 50°일 수 있다.
또한, 본 발명의 가압 지그(110)는, 가압대(112)의 일부분이 탄성 부재(112b1)일 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 가압대(112)의 가압부(112b)의 하부에 탄성 부재(112b1)가 구비될 수 있다. 상기 탄성 부재(112b1)는 상기 원통형 전지셀(200)의 상부를 직접 가압하도록 구성될 수 있다. 상기 탄성 부재(112b1)는, 상기 원통형 전지셀(200)의 상부를 가압할 경우, 가압 방향의 반대 방향으로 탄성 변형되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 탄성 부재(112b1)의 가압 방향의 단부가 상기 원통형 전지셀(200)의 가압면의 위치보다 가압 방향으로 더 이동되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 탄성 부재(112b1)의 가압 방향의 일면(하면)이, 상기 원통형 전지셀(200)의 거리보다, 가압 방향으로 더 많은 거리로 이동될 수 있다. 예를 들면, 상기 탄성 부재(112b1)의 하면은 상기 원통형 전지셀(200)의 상부 위치보다 약 1 mm 정도 높이가 더 낮은 위치까지 이동될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 가압 지그(110)가, 상기 원통형 전지셀(200)을 가압할 경우, 가압 방향의 반대 방향으로 탄성 변형되도록 구성된 탄성 부재(112b1)를 더 구비함으로써, 종래기술의 딱딱한 소재의 가압판으로 복수의 원통형 전지셀(200)을 가압하는 것과 비교하여, 상기 탄성 부재(112b1)의 하면이 상기 원통형 전지셀(200)의 상부 위치보다 가압 방향으로 더 이동될 수 있는 바, 상기 히트 싱크(300)의 표면이 평평하지 못하여, 원통형 전지셀(200)들의 높이가 상하 방향의 단차를 가지거나 원통형 전지셀(200)이 소정 각도(Q)로 기울어질 경우에도 가압이 가능하므로, 복수의 가압대(112) 간의 가압력 편차를 효과적으로 줄일 수 있다.
이에 따라, 본 발명은, 복수의 원통형 전지셀(200) 각각과 상기 히트 싱크(300) 사이에 개재되고 가압장치(100)에 의해 압착된 접착제(400)의 두께가 보다 균일할 수 있다.
궁극적으로, 접착제(400)의 균일한 두께는, 접착된 각각의 원통형 전지셀(200)에서 발생된 열을 유사한 열 전달 효율로 상기 히트 싱크(300)로 전달할 수 있어, 배터리 모듈의 열 관리를 손쉽게하고, 원통형 전지셀(200)의 열화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가압장치의 일부 구성의 모습을 개략적으로 나타내는 정면도이다. 그리고, 도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가압장치의 작동 모습을 개략적으로 나타내는 부분 정면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시에에 따른 가압장치는 도 6에 도시된 가압장치(100)와 비교하여, 가압대(112A)가 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 그외 가압장치(100)의 다른 구성들은 동일할 수 있다.
구체적으로, 상기 가압대(112A)는, 상기 원통형 전지셀(200)을 가압할 경우, 상기 원통형 전지셀(200)의 기울어진 각도(Q) 또는 가압되는 가압면의 경사에 따라 회전 이동이 가능하도록 구성될 수 있다.
더 구체적으로, 상기 가압대(112A)는, 볼트부(112a)의 일부분(112a1)이 구형을 가질 수 있다. 상기 볼트부(112a)의 상기 가압부(112b)와 연결된 부분은 구 형태를 가질 수 있다.
상기 가압부(112b)는 상기 볼트부(112a)의 구형 부분(112a1)의 외면을 따라 회전 이동이 가능하도록 상기 구형 부분(112a1)과 결합될 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 가압대(112A)는 히트 싱크(300)에 경사진 외면에 탑재된 원통형 전지셀(200)을 가압할 경우, 상기 가압대(112A)는 상기 원통형 전지셀(200)의 상부의 기울어진 경사면을 따라 회전 이동하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 가압대(112A)의 가압부(112a)에 구비된 탄성 부재(112b1)의 하면은, 원통형 전지셀(200)의 상부의 기울어진 면에 의해 시계 방향으로 회전 이동할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 가압대(112A)가 상기 볼트부(112a)의 구 형태를 가진 일부분(112a1)의 외면을 따라 회전이 가능하도록 결합됨으로써, 상부가 기울어진 원통형 전지셀(200)의 기울어진 상면을 가압할 수 있어, 기울어진 원통형 전지셀(200)과 접합된 접착제(400)의 두께를 고르게 형성시킬 수 있다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 히트 싱크(300)의 기울어진 면을 따라, 상기 원통형 전지셀(200)의 상부를 전체적으로 고르게 가압할 수 있어, 기울어진 원통형 전지셀(200)과 접합된 접착제(400)의 두께를 고르게 형성시킬 수 있다.
이에 따라, 복수의 원통형 전지셀(200)의 방열 효율이 불균일 해지는 것을 방지할 수 있다.
도 10 및 도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 가압장치의 작동 모습을 개략적으로 나타내는 부분 정면도들이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 가압장치의 가압대(112B)의 가압부(112a)에 구비된 탄성 부재(112b1)는, 도 9의 가압장치(100)의 탄성 부재(112b1)와 비교할 경우, 상기 원통형 전지셀(200)의 일부분이 삽입되도록 구성된 삽입홈(H)이 더 구비될 수 있다. 그외 나머지 가압장치(100)의 구성들은 동일할 수 있다.
구체적으로, 상기 삽입홈(H)은, 상기 원통형 전지셀(200)의 일부분이 삽입되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 삽입홈(H)은, 상기 탄성 부재(112b1)의 하면이 상부 방향으로 내입되어 형성될 수 있다. 상기 삽입홈(H)은, 상기 원통형 전지셀(200)의 상부를 내부에 수용하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 탄성 부재(112b1)에 원통형 전지셀(200)의 일부분을 수용하는 삽입홈(H)을 구비함으로써, 상기 탄성 부재(112b1)가 상기 원통형 전지셀(200)을 가압하는 과정에서 미끄러지는 현상이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 즉, 상기 탄성 부재(112b1)의 삽입홈(H)은 상기 원통형 전지셀(200)의 상부를 안정적으로 잡아줄 수 있다.
이에 따라, 상기 가압장치(100)의 가압 과정에서 불량이 발생하는 것을 효과적으로 줄일 수 있다.
더욱이, 상기 삽입홈(H)의 내면에는 테이퍼(T)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 테이퍼(T)는 상기 삽입홈(H)에 상기 원통형 전지셀(200)이 삽입될 경우, 상기 원통형 전지셀(200)의 삽입을 가이드 하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 삽입홈(H)의 입구 부분(하부)으로부터 상부 방향(내부 방향)으로 갈수록 내부 공간이 좁아지도록 테이퍼(T)가 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 탄성 부재(112b1)의 삽입홈(H)에 상기 원통형 전지셀(200)의 상부가 삽입될 시, 상기 테이퍼(T)를 따라 상기 원통형 전지셀(200)이 상기 삽입홈(H)의 내부로 이동될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 삽입홈(H)에 테이퍼(T)를 형성시킴으로써, 기울어진 상태의 원통형 전지셀(200)이 상기 삽입홈(H)에 삽입되지 못하여, 상기 원통형 전지셀(200)이 상기 탄성 부재(112b1)로부터 이탈하거나, 가압 불량이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 12 및 도 13은, 본 발명의 또 또 다른 일 실시예에 따른 가압장치의 작동 모습을 개략적으로 나타내는 부분 정면도들이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 또 또 다른 일 실시예에 따른 가압장치는, 도 6의 가압장치(100)와 비교할 경우, 지지판(111B) 및 가압대(112B)가 다른 형태를 가질 수 있다. 그외 다른 구성들은 동일한 구성임으로, 지지판(111B) 및 가압대(112B)의 차이점들에 대해서 설명한다.
구체적으로, 도 12 및 도 13의 가압장치의 지지판(111B)은, 상기 가압대(112B)의 일부분을 수용할 수 있도록 구성된 내부 공간(S)을 가질 수 있다. 상기 내부 공간(S)은, 삽입된 상기 가압대(112B)의 일부분이 이동 가능하도록 여분의 빈 공간을 가질 수 있다.
상기 지지판(111B)은, 상기 가압대(112B)의 나머지 부분이 상기 내부 공간(S)으로부터 외부로 돌출될 수 있도록 개구된 삽입구(P)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 삽입구(P)는, 상기 가압대(112B)의 상기 내부 공간(S)에 위치한 부분을 제외한 나머지 부분이 상기 원통형 전지셀(200)을 향해 돌출될 수 있도록 상기 내부 공간(S)과 연통되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 가압대(112B)는, 걸림부(112c), 돌출부(112d), 및 탄성부(112e)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 걸림부(112c)는, 상기 삽입구(P)에 걸리도록 구성되고 수평 방향으로 연장 플레이트 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 삽입구(P)가 원형의 개구일 경우, 상기 걸림부(112c)는 수평 방향으로 연장된 원판 형태를 가질 수 있다.
더욱이, 상기 돌출부(112d)는, 상기 걸림부(112c)로부터 상기 삽입구(P)를 관통하여 상기 원통형 전지셀(200)을 향해 연장된 형태일 수 있다. 상기 돌출부(112d)는, 상기 원통형 전지셀의 상부를 가압할 수 있도록 상기 삽입구(P)로부터 상기 원통형 전지셀(200)을 향해 돌출된 형태를 가질 수 있다.
상기 돌출부(112d)는, 상기 탄성부(112e)의 일부분이 삽입될 수 있도록 수용 공간을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(112d)는, 하부 방향으로 갈수록 지름이 작아지는 관형의 깔때기 형태를 가질 수 있다.
그리고, 상기 탄성부(112e)는, 일단이 상기 걸림부(112c) 또는 상기 돌출부(112d)와 연결될 수 있다. 상기 탄성부(112e)는 타단이 상기 지지판(111B)의 내부 공간(S)의 내면에 연결될 수 있다.
상기 탄성부(112e)는, 상기 돌출부(112d)가 상기 원통형 전지셀(200)을 가압할 경우, 가압 방향의 반대 방향으로 압축되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 탄성부(112e)는, 일단이 상기 지지판(111B)의 내부 공간(S)의 내면에 연결되고 타단이 상기 돌출부(112d)의 수용 공간에 연결된 용수철일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 내부공간과 삽입구(P)를 구비한 지지판(111B), 및 걸림부(112c), 돌출부(112d), 및 탄성부(112e)를 구비한 가압대(112B)를 포함함으로써, 상기 가압대(112B)가 지지판(111B)의 내부 공간(S)에서 이동 가능하도록 구성되어, 기울어진 원통형 전지셀(200)인 경우에도 원통형 전지셀(200)의 기울어진 상면을 따라 가압할 수 있어, 기울어진 원통형 전지셀(200)과 접합된 접착제(400)의 두께를 고르게 형성시킬 수 있다. 이에 따라, 복수의 원통형 전지셀(200)의 방열 효율이 불균일 해지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상하 방향의 단차나 경사진 면을 가질 경우에도, 복수의 가압대(112B) 간의 가압력 편차를 효과적으로 줄일 수 있다. 이에 따라, 복수의 원통형 전지셀(200) 각각과 상기 히트 싱크(300) 사이에 개재된 접착제(400)의 두께가 보다 균일할 수 있다.
도 14 및 도 15는, 본 발명의 또 또 또 다른 일 실시예에 따른 가압장치의 작동 모습을 개략적으로 나타내는 부분 정면도들이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 도 14 및 도 15의 가압장치는, 도 6의 일 실시예에 따른 가압장치와 비교하여, 이송 유닛(120C) 구성에서 차이를 가진다. 그외 구성들은 동일하므로, 여기에서는 차이를 갖는 구성들에 대해서만 설명하도록 한다.
도 14 및 도 15의 가압장치의 이송 유닛(120C)은, 복수의 실린더 유닛(123)을 더 구비할 수 있다. 상기 복수의 실린더 유닛(123)은, 상기 지지판(111)에 고정될 수 있다. 예를 들면, 도 14에서와 같이, 상기 복수의 실린더 유닛(123)은, 상기 지지판(111)의 하면에 고정될 수 있다.
또한, 상기 복수의 실린더 유닛(123)은, 상기 복수의 가압대(112) 각각을 상기 복수의 원통형 전지셀(200)을 향해 이송 시키도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 복수의 실린더 유닛(123)의 실린더 축(123a)은, 상기 복수의 가압대(112) 각각과 연결될 수 있다.
상기 실린더 유닛(123)은, 상기 가압대(112)를 상기 복수의 원통형 전지셀(200)을 향해 이동하거나, 상기 가압대(112)를 상기 복수의 원통형 전지셀(200)과 멀어지도록 이동시킬 수 있다. 상기 실린더 축(123a)의 단부는 상기 가압대(112)와 연결될 수 있다.
이때, 도 14의 가압대(112)는, 도 6의 가압대(112)와 달리, 볼트부를 구비하지 않고, 가압부(도 7의 112b와 동일)만을 구비할 수 있다. 즉, 상기 복수의 실린더 유닛(123) 각각은, 복수의 가압부(112b) 각각과 연결되도록 구성될 수 있다.
또한, 도 14의 이송 유닛(120C)은, 도 4의 이송 유닛(120)과 달리, 이송 지그가 구비되지 않을 수 있다. 대신, 가압 실린더(122)가 상기 지지판(111)에 직접 연결될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 복수의 원통형 전지셀(200) 각각을 가압하도록 구성되고, 복수의 가압대(112), 및 상기 복수의 가압대(112) 각각을 독립적으로 이동시킬 수 있는 복수의 실린더 유닛(123)을 구비함으로써, 종래기술의 일체의 가압판으로 복수의 원통형 전지셀(200)을 가압하는 것과 비교하여, 상기 복수의 가압대(112)가 독립적으로 상기 원통형 전지셀(200)을 가압할 수 있는 바, 상기 히트 싱크(300)의 표면이 평평하지 못하여, 원통형 전지셀(200)들의 높이가 상하 방향의 단차를 가지거나 원통형 전지셀(200)이 소정 각도로 기울어질 경우에도, 복수의 가압대(112) 간의 가압력 편차를 효과적으로 줄일 수 있다.
이에 따라, 복수의 원통형 전지셀(200) 각각과 상기 히트 싱크(300) 사이에 개재된 접착제의 두께가 보다 균일할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 제조 장치는, 상기 가압장치(100), 및 상기 가압장치(100)를 작동을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 제조방법은, 상기 가압장치(100)를 사용해 복수의 원통형 전지셀(200)을 탑재하는 모듈 케이스(도시하지 않음) 또는 히트 싱크(300) 상에 접착된 복수의 원통형 전지셀(200)을 가압하는 방법을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제조방법은, 모듈 케이스 또는 히트 싱크의 복수의 원통형 전지셀(200)이 탑재되는 부분에 접착제(400)를 도포하는 도포 단계, 상기 히트 싱크(300)에 도포된 접착제(400)에 복수의 원통형 전지셀(200)을 부착하는 부착 단계, 및 상기 가압장치(100)를 사용해 상기 복수의 원통형 전지셀(200) 각각을 상기 접착제(400)가 위치한 방향을 향해 가압하도록 구성된 가압 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 복수의 원통형 전지셀(200) 각각을 가압하도록 구성되고, 가압시 일부분이 변형되도록 구성된 복수의 가압대(112)를 구비한 가압 지그(110)를 포함한 가압장치(100)를 사용해 배터리 모듈을 제조함으로써, 종래기술의 하나의 가압판으로 복수의 원통형 전지셀(200)을 가압하는 것과 비교하여, 상기 복수의 가압대(112)가 독립적으로 상기 원통형 전지셀(200)을 가압할 수 있는 바, 상기 히트 싱크(300)의 표면이 평평하지 못하여, 상하 방향의 단차나 경사진 면을 가질 경우에도, 복수의 가압대(112) 간의 가압력 편차를 효과적으로 줄일 수 있다.
이에 따라, 복수의 원통형 전지셀(200) 각각과 상기 히트 싱크(300) 사이에 개재된 접착제(400)의 두께가 보다 균일할 수 있다.
궁극적으로, 접착제(400)의 균일한 두께는, 접착된 각각의 원통형 전지셀(200)에서 발생된 열을 유사한 열 전달 효율로 상기 히트 싱크(300)로 전달할 수 있어, 배터리 모듈의 열 관리를 손쉽게 하고, 원통형 전지셀(200)의 열화 되는 것을 효과적으로 방지할 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.

Claims (15)

  1. 접착제에 의해 접착된 복수의 전지셀을 가압하기 위한 가압장치로서,
    지지판, 및 각각이 상기 지지판의 일측과 연결되고, 상기 복수의 전지셀 각각과 마주보도록 위치하며, 상기 복수의 전지셀 각각을 가압하도록 구성되고, 가압시 일부분이 변형되도록 구성된 복수의 가압대를 구비한 가압 지그; 및
    상기 지지판의 타측과 연결되고 상기 지지판을 상기 복수의 전지셀을 향해 이송 시키도록 이송 지그가 구비된 이송 유닛;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가압장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압대는,
    일측이 상기 지지판과 고정된 볼트부; 및
    상기 볼트부의 타측과 결합되도록 구성된 가압부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 가압장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가압부는,
    상기 전지셀을 가압할 경우, 가압 방향의 반대 방향으로 탄성 변형되도록 구성된 탄성 부재;를 더 구비한 것을 특징으로 하는 가압장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탄성 부재는,
    상기 전지셀을 직접 가압하도록 상기 전지셀을 가압하는 상기 가압부의 일부분에 위치된 것을 특징으로 하는 가압장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 이송 유닛은,
    상기 탄성 부재의 가압 방향의 단부가 상기 전지셀의 가압면의 위치보다 가압 방향으로 더 이동되도록 구성된 것을 특징으로 하는 가압장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 가압부는,
    상기 전지셀을 가압할 경우, 상기 전지셀의 가압되는 가압면의 경사에 따라 회전 이동이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가압장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 볼트부는,
    상기 가압부와 결합된 부분이 구 형태를 가지고,
    상기 가압부는,
    상기 볼트부의 구 형태의 외면을 따라 회전이 가능하도록 결합된 것을 특징으로 하는 가압장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 탄성 부재는,
    상기 전지셀의 일부분이 삽입되도록 구성된 삽입홈이 구비된 것을 특징으로 하는 가압장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 삽입홈의 내면에는,
    상기 삽입홈에 상기 전지셀이 삽입될 경우, 상기 전지셀의 삽입을 가이드 하도록 구성된 테이퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 가압장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 지지판은,
    상기 가압대의 일부분을 수용할 수 있도록 구성된 내부 공간, 및 상기 가압대의 나머지 부분이 상기 내부 공간으로부터 외부로 돌출될 수 있도록 개구된 삽입구를 구비하는 것을 특징으로 하는 가압장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가압대는,
    상기 삽입구에 걸리도록 구성되고 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가진 걸림부;
    상기 걸림부로부터 상기 전지셀을 향해 연장되고, 상기 전지셀의 상부를 가압할 수 있도록 상기 삽입구로부터 상기 전지셀을 향해 돌출된 돌출부; 및
    일단이 상기 걸림부 또는 상기 돌출부와 연결되고, 타단이 상기 지지판의 내부 공간의 내면에 연결되며, 상기 돌출부가 상기 전지셀을 가압할 경우, 압축되도록 구성된 탄성부;를 구비한 것을 특징으로 하는 가압장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 이송 유닛은,
    상기 복수의 가압대 각각을 상기 복수의 전지셀을 향해 이송 시키도록 구성된 복수의 실린더 유닛;을 구비한 것을 특징으로 하는 가압장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전지셀은,
    원통형 전지셀로 구비되는 것을 특징으로 하는 가압장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 가압장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제조 장치.
  15. 배터리 모듈의 제조 방법에 있어서,
    히트 싱크의 복수의 전지셀이 탑재되는 부분에 접착제를 도포하는 도포 단계;
    상기 히트 싱크에 도포된 접착제에 복수의 전지셀을 부착하는 부착 단계; 및
    제1항에 따른 가압장치를 사용해 상기 복수의 전지셀 각각을 상기 접착제가 위치한 방향을 향해 가압하도록 구성된 가압 단계;
    를 포함하는 것을 배터리 모듈 제조방법.
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