KR20230014334A - 배터리 모듈의 자동 조립 시스템 - Google Patents

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KR20230014334A
KR20230014334A KR1020210095568A KR20210095568A KR20230014334A KR 20230014334 A KR20230014334 A KR 20230014334A KR 1020210095568 A KR1020210095568 A KR 1020210095568A KR 20210095568 A KR20210095568 A KR 20210095568A KR 20230014334 A KR20230014334 A KR 20230014334A
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battery
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assembly system
automatic assembly
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KR1020210095568A
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천재호
윤현준
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현대자동차주식회사
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Abstract

배터리 모듈의 자동 조립 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템은 음극전극, 분리막, 양극전극을 파우치로 패키징하여 상기 파우치의 외부로 전극단자가 노출되는 배터리 셀과, 상기 배터리 셀을 일정개수만큼 적층하여 길이방향 양측에 끼워지는 센싱블록을 포함하는 배터리 모듈을 조립하는 배터리 모듈용 자동 조립 시스템으로서, 일정개수만큼 상기 배터리 셀이 적층되고, 상기 배터리 셀의 적층방향 양측을 가압하는 배터리 셀 가압유닛, 상기 배터리 셀 가압유닛의 일측 단부에 대응하여 배치되고, 적층된 상기 배터리 셀의 각 전극단자의 사이사이에 삽입되어 상기 각 전극단자들을 고정하는 전극단자 정렬유닛, 및 상기 전극단자 정렬유닛의 인접한 일측에 배치되고, 상기 배터리 셀 가압유닛에 적층된 상기 배터리 셀의 길이방향 양측에 각각 끼워지는 센싱블록을 상기 전극단자 정렬유닛에 의해 지지되는 전극단자들이 관통하도록 정위치시켜 장착하는 센싱블록 장착유닛을 포함한다.

Description

배터리 모듈의 자동 조립 시스템{AUTOMATIC ASSEMBLY SYSTEM OF SENSING BLOCK FOR BATTERY MODULE}
본 발명은 배터리 모듈의 자동 조립 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 센싱블록 조립 공정을 자동화할 수 있는 배터리 모듈의 자동 조립 시스템에 관한 것이다.
이차전지는 제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가진다.
상기 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용된다.
이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라, 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다.
이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.6V이다.
따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다.
또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다.
상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
여기서, 배터리 모듈이나 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들은 일반적으로 용이하게 상호 적층할 수 있는 이점을 갖는 파우치형 이차 전지로 구비된다.
종래 기술에 따른 배터리 모듈은, 상호 적층되며, 길이방향 양측에 각각 전극단자가 돌출되는 복수 개의 배터리 셀들, 복수 개의 배터리 셀들의 전극단자들과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 버스바들, 한 쌍의 버스바들을 커버하는 한 쌍의 버스바 프레임들, 및 한 쌍의 버스바들을 연결하는 센싱 버스바를 포함하여 구성된다.
이러한 종래 배터리 모듈을 조립 공정을 살펴 보면, 복수 개의 배터리 셀들의 적층이 완료되면, 먼저, 상기 한 쌍의 버스바들이 상기 전극단자들과 전기적으로 연결된다.
이 후, 한 쌍의 버스바 프레임들은 한 쌍의 버스바들을 커버할 수 있게 장착되며, 마지막으로, 센싱 버스바가 전압센싱을 위해 한 쌍의 버스바들을 연결하도록 장착된다.
그러나, 종래 기술에 따른 배터리 모듈에서는, 이러한 한 쌍의 버스바들, 한 쌍의 버스바 프레임들 및 센싱 버스바가, 각각, 개별 부품으로 분리되어 개별적으로 장착되기에, 조립 공정 시간이 증가하는 문제가 있다.
아울러, 종래 기술에 따른 배터리 모듈에서는, 이러한 개별 부품에 따른 개별적인 조립에 따라 조립 방향에 따른 오조립이 발생될 가능성이 높고, 개별 부품 마련을 위한 개별 금형 적용 및 부품 개별 포장에 따라 제조 비용이 상승하는 문제가 있다.
결과적으로, 종래 기술에 따른 배터리 모듈에서는, 이러한 버스바 연결 및 센싱을 위한 부품들이 개별적으로 분리됨에 따라 배터리 모듈의 조립 공정 효율이 저하되는 문제가 있다.
그러므로 조립 공정 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 복수개의 배터리 셀의 전기적으로 연결하기 위한 용접 접합 전, 상기 배터리 셀에 센싱블록을 자동으로 조립하여 전체적인 사이클 타임을 줄일 수 있는 배터리 모듈의 자동 조립 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 음극전극, 분리막, 양극전극을 파우치로 패키징하여 상기 파우치의 외부로 전극단자가 노출되는 배터리 셀과, 상기 배터리 셀을 일정개수만큼 적층하여 길이방향 양측에 끼워지는 센싱블록을 포함하는 배터리 모듈을 조립하는 배터리 모듈용 자동 조립 시스템으로서, 일정개수만큼 상기 배터리 셀이 적층되고, 상기 배터리 셀의 적층방향 양측을 가압하는 배터리 셀 가압유닛, 상기 배터리 셀 가압유닛의 일측 단부에 대응하여 배치되고, 적층된 상기 배터리 셀의 각 전극단자의 사이사이에 삽입되어 상기 각 전극단자들을 고정하는 전극단자 정렬유닛, 및 상기 전극단자 정렬유닛의 인접한 일측에 배치되고, 상기 배터리 셀 가압유닛에 적층된 상기 배터리 셀의 길이방향 양측에 각각 끼워지는 센싱블록을 상기 전극단자 정렬유닛에 의해 지지되는 전극단자들이 관통하도록 정위치시켜 장착하는 센싱블록 장착유닛을 포함하는 배터리 모듈의 자동 조립 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 배터리 셀 가압유닛은 상기 배터리 셀이 적층되도록 고정된 고정판, 및 상기 고정판에 대하여 가까워지거나 멀어지는 방향으로 왕복 작동하며, 상기 고정판과의 사이에 복수개의 배터리 셀이 로딩되면, 상기 복수개의 배터리 셀을 상기 고정판 측으로 가압하는 이동판을 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동판은 서보 모터에 의해 상기 복수개의 배터리 셀에 가하는 가압력을 조절할 수 있다.
또한, 상기 전극단자 정렬유닛은 상기 복수개의 전극단자들이 각각 끼워지고, 일정간격으로 나란히 배치되어 슬롯이 형성되는 복수개의 스틱으로 구성된 지그부, 상기 지그부의 일면이 장착되는 연결 브라켓, 및 상기 연결 브라켓과 연결되고, 상기 슬롯에 전극단자들이 각각 끼워지도록 상기 연결 브라켓을 작동시키는 제1구동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수개의 스틱은 상기 슬롯의 입구부 측으로 일정영역의 단면적이 좁아지게 형성되어 상기 전극단자의 삽입을 유도할 수 있다.
또한, 상기 복수개의 스틱은 상기 슬롯을 형성하는 길이방향 측면에 상기 파우치가 끼워지는 단차홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 센싱블록 장착유닛은 상기 센싱블록이 장착되는 장착 브라켓, 및 상기 장착 브라켓을 상기 배터리 셀에 대하여 직선 왕복 작동시키는 제2구동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 장착 브라켓은 상기 센싱블록이 로딩되면, 상기 센싱블록의 마주보는 양측을 가압하면서 고정시키는 가압 브라켓을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 셀 가압유닛의 하부에서 슬라이드 이동 가능하게 구성되고, 상기 센싱블록의 장착이 완료되면, 상기 배터리 셀의 적층방향 중앙부에 클램프를 조립하는 클램프 장착유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 클램프 장착유닛은 상기 클램프가 로딩되는 로딩판, 상기 로딩판을 상기 배터리 셀 가압유닛에 대하여 수평방향으로 슬라이드 이동시키는 제3구동부, 및 상기 로딩판을 상기 배터리 셀 가압유닛에 대하여 수직방향으로 슬라이드 이동시키는 제4구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템은 복수개의 배터리 셀의 전기적으로 연결하기 위한 용접 접합 전, 상기 배터리 셀에 센싱블록을 자동으로 조립하여 전체적인 사이클 타임을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템은 전극단자 정렬유닛으로 상기 전극단자를 지지한 후, 센싱블록을 장착함으로써, 전극단자가 손상되는 것을 방지하여 상품성을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템에 의해 조립된 배터리 모듈의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템의 일측 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템의 타측 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템에 적용되는 정렬유닛의 구성도이다.
도 5 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템의 순차적인 작동도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템에 의해 조립된 배터리 모듈의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 모듈(1)은 복수개의 배터리 셀(3)이 적층되어 센싱블록(5)에 의해 전기적으로 연결됨으로써 이루어진다.
상기 배터리 셀(3)은 음극전극, 분리막, 및 양극전극을 파우치(300)로 패키징하고, 상기 파우치(300)의 외부로 음극단자(301)와 양극단자(303)가 노출된다.
상기 파우치(300)는 플랙시블한 소재로 이루어진다.
복수개의 배터리 셀(3)의 적층방향 마주보는 양측에는 한 쌍의 플레이트(9)가 장착된다.
또한, 상기 센싱블록(5)은 상기 복수개의 배터리 셀(3)의 길이방향 양측에 장착된다.
상기 센싱블록(5)에 상기 음극단자(301)와 양극단자(303)가 관통설치되고, 상기 음극단자(301)와 양극단자(303)를 센싱블록(5)에 대하여 절곡시킨 후, 용접 접합함으로써, 전기적으로 연결될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템의 일측 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템의 타측 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템에 적용되는 정렬유닛의 구성도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템은 상기와 같은 배터리 모듈(1)을 자동으로 조립하기 위해 적용될 수 있다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템은 배터리 셀 가압유닛(10), 전극단자 정렬유닛(20), 센싱블록 장착유닛(30), 및 클램프 장착유닛(40)을 포함한다.
상기 배터리 모듈의 자동 조립 시스템은 배터리 셀 가압유닛(10)을 기준으로 일측에 전극단자 정렬유닛(20)과, 센싱블록 장착유닛(30)이 배치되고, 하측으로 클램프 장착유닛(40)이 배치된다.
상기 배터리 셀 가압유닛(10)에는 일정개수만큼 상기 배터리 셀(3)이 적층된다.
이러한 배터리 셀 가압유닛(10)은 고정판(11), 및 이동판(13)을 포함한다.
상기 고정판(11)은 상기 배터리 셀(3)이 적층되도록 고정된다.
상기 고정판(11)은 적층하고자 하는 상기 배터리 셀(3)의 개수만큼 그 위치가 설정될 수 있다.
상기 고정판(11)은 이동레일(R1)에 장착되어 그 위치가 설정될 수 있다.
상기 이동판(13)은 상기 고정판(11)에 대하여 가까워지거나 멀어지는 방향으로 왕복 작동한다.
상기 이동판(13)은 상기 고정판(11)과의 사이에 복수개의 배터리 셀(3)이 로딩되면, 상기 복수개의 배터리 셀(3)을 상기 고정판(11) 측으로 가압하기 위함이다.
이러한 이동판(13)은 서보 모터(M1)에 의해 상기 복수개의 배터리 셀(3)에 가압하는 가압력을 조절할 수 있다.
상기 이동판(13)은 이동레일(R2)에 장착되어 그 위치가 설정될 수 있다.
상기 배터리 셀(3)이 수평방향으로 적층되는 것을 예로 들어 도시하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 배터리 셀(3)이 적층되는 방향은 필요에 따라 설계 변경 가능하다.
이에, 상기 배터리 셀(3)이 적층되는 방향에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 각 구성의 작동방향이 변경될 수 있다.
그리고 본 실시 예에서 상기 전극단자 정렬유닛(20)은 상기 배터리 셀 가압유닛(10)의 일측 단부에 대응하여 배치된다.
상기 전극단자 정렬유닛(20)은 상기 센싱블록(5)을 장착하기 위하여 상기 전극단자(301, 303)를 정위치시키도록 적용된다.
이러한 전극단자 정렬유닛(20)은 지그부(21), 연결 브라켓(23), 및 제1구동부(25)로 이루어진다.
상기 지그부(21)에는 상기 복수개의 전극단자(301, 303)들이 각각 끼워진다.
도 4를 참조하면, 상기 지그부(21)는 일정간격으로 나란히 배치되어 슬롯(211)이 형성되는 복수개의 스틱(210)으로 구성될 수 있다.
즉, 상기 지그부(21)는 복수개의 스틱(210)이 연결되어 상기 스틱(210)과 스틱(210) 사이에 상기 전극단자(301, 303)가 삽입되는 슬롯(211)이 형성된다.
이때, 상기 복수개의 스틱(210)은 상기 슬롯(211)의 입구부(213) 측으로 일정영역의 단면적이 좁아지게 형성되어 상기 전극단자(301, 303)의 삽입을 유도할 수 있다.
더불어, 상기 복수개의 스틱(210)은 상기 슬롯(211)을 형성하는 길이방향 측면에 상기 파우치(300)가 끼워지는 단차홈(215)을 포함한다.
다시 말해, 상기 지그부(21)는 상기 슬롯(211)에 상기 전극단자(301, 303)가 관통하고, 상기 단차홈(215)에 상기 파우치(300)가 끼워질 수 있다.
상기 지그부(21)의 일면에는 연결 브라켓(23)이 장착된다.
또한, 상기 연결 브라켓(23)은 제1구동부(25)와 연결된다.
상기 제1구동부(25)는 상기 슬롯(211)에 전극단자(301, 303)들이 각각 끼워지도록 상기 연결 브라켓(23)을 작동시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제1구동부(25)는 실린더를 포함할 수 있다.
상기한 전극단자 정렬유닛(20)은 상기 배터리 셀 가압유닛(10)에 대하여 상.하방향으로 왕복 작동하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 센싱블록 장착유닛(30)은 상기 전극단자 정렬유닛(20)의 인접한 일측에 배치된다.
상기 센싱블록 장착유닛(30)은 상기 센싱블록(5)을 상기 전극단자 정렬유닛(20)에 의해 지지되는 전극단자(301, 303)들이 관통하도록 정위치시켜 장착할 수 있다.
이러한 센싱블록 장착유닛(30)은 장착 브라켓(31), 및 제2구동부(35)를 포함할 수 있다.
상기 장착 브라켓(31)에는 상기 센싱블록(5)이 장착된다.
상기 장착 브라켓(31)은 제2구동부(35)에 의해 상기 배터리 셀(3)에 대하여 직선 왕복 작동하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2구동부(35)는 서보 모터(M2)를 포함할 수 있다.
더불어, 상기 장착 브라켓(31)은 가압 브라켓(33)을 포함하는데, 상기 가압 브라켓(33)은 상기 센싱블록(5)이 로딩되면, 상기 센싱블록(5)의 마주보는 양측을 가압하면서 고정시킬 수 있다.
이러한 가압 브라켓(33)은 서보 모터(M3)에 의해 상기 센싱블록(5)을 클램핑 및 언클램핑하도록 작동될 수 있다.
상기한 센싱블록 장착유닛(30)은 상기 배터리 셀 가압유닛(10)에 대하여 수평방향으로 왕복 작동하도록 구성될 수 있다.
본 실시 예에서 상기 클램프 장착유닛(40)은 상기 배터리 셀 가압유닛(10)의 하부 구성된다.
상기 클램프 장착유닛(40)은 상기 배터리 셀 가압유닛(10)에 대하여 슬라이드 이동 가능하게 구성된다.
이러한 클램프 장착유닛(40)은 상기 센싱블록(5)의 장착이 완료되면, 상기 배터리 셀(3)의 적층방향 중앙부에 클램프(7)를 조립할 수 있다.
상기 클램프 장착유닛(40)은 로딩판(41), 제3구동부(43), 및 제4구동부(45)로 이루어진다.
상기 로딩판(41)에는 상기 클램프(7)가 로딩된다.
상기 로딩판(41)은 제3구동부(43)에 의해 상기 배터리 셀 가압유닛(10)에 대하여 수평방향으로 슬라이드 이동될 수 있다.
그리고 상기 로딩판(41)은 제4구동부(45)에 의해 상기 배터리 셀 가압유닛(10)에 대하여 수직방향으로 슬라이드 이동될 수 있다.
즉, 상기 클램프 장착유닛(40)은 상기 로딩판(41)에 클램프(7)가 로딩된 상태로, 상기 제3구동부(43)에 의해 상기 배터리 셀 가압유닛(10)의 하부에 위치되면, 상기 제4구동부(45)에 의해 상승 작동하여 상기 클램프(7)를 배터리 셀(3)에 자동으로 장착시킨다.
예를 들어, 상기 제3구동부(43)와 제4구동부(45)는 실린더를 포함할 수 있다.
상기와 같은 배터리 모듈의 자동 조립 시스템의 작동은 다음과 같다.
도 5 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템의 순차적인 작동도이다.
도 5를 참조하면, 배터리 셀 가압유닛(10)의 고정판(11)에 일정개수만큼의 배터리 셀(3)이 적층된다.
상기 배터리 셀(3)은 적용되는 이차전지의 사양에 따라 변경하여 적용할 수 있다.
상기 배터리 셀(3)의 적층이 완료되면, 상기 고정판(11) 측으로 이동판(13)이 이동하여 상기 배터리 셀(3)을 고정한다.
도 6을 참조하면, 전극단자 정렬유닛(20)이 상기 배터리 셀 가압유닛(10) 측으로 상승 작동한다.
이때, 상기 전극단자 정렬유닛(20)의 각 슬롯(211)에는 전극단자(301, 303)가 끼워지고, 상기 단차홈(215)에는 파우치(300)의 일부가 끼워진다.
이로써, 상기 전극단자(301, 303)들이 구부러지지 않고, 초기의 상태를 유지하게 된다.
도 7을 참조하면, 센싱블록 장착유닛(30)이 상기 배터리 셀(3) 측으로 1차 전진 작동한다.
이때, 상기 센싱블록(5)에 전극단자(301, 303)가 1mm 이상 2mm 이하의 범위로 진입하게 된다.
도 8을 참조하면, 상기 전극단자 정렬유닛(20)이 하강하면서 상기 배터리 셀(3)로부터 탈거된다.
도 9를 참조하면, 상기 센싱블록 장착유닛(30)이 상기 배터리 셀(3) 측으로 2차 전진 작동한다.
이때, 상기 센싱블록(5)은 상기 배터리 셀(3)에 완전히 장착된다.
도 10을 참조하면, 상기 센싱블록 장착유닛(30)이 상기 센싱블록(5)을 언클램핑하고, 복귀된다.
도 11을 참조하면, 클램프 장착유닛(40)이 상기 배터리 셀 가압유닛(10)의 하부에서 상기 배터리 셀(3)의 하부로 슬라이드 이동되어 정위치되면, 상승 작동하여 클램프(7)를 배터리 셀(3)에 자동으로 장착하게 된다.
마지막으로, 상기 전극단자(301, 303)를 일방향으로 모두 절곡하여 상기 센싱블록(5)과 용접 접합함으로써, 전기적으로 연결할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템은 복수개의 배터리 셀(3)의 전기적으로 연결하기 위한 용접 접합 전, 상기 배터리 셀(3)에 센싱블록(5)을 자동으로 조립하여 전체적인 사이클 타임을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 자동 조립 시스템은 전극단자 정렬유닛(20)으로 상기 전극단자(301, 303)를 지지한 후, 센싱블록(5)을 장착함으로써, 전극단자(301, 303)가 손상되는 것을 방지할 수 있고, 불량률을 줄이며, 상품성을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 배터리 모듈 3: 배터리 셀
300: 파우치 301: 음극단자
303: 양극단자 5: 센싱블록
7: 클램프 9: 플레이트
10: 배터리 셀 가압유닛 11: 고정판
13: 이동판 20: 전극단자 정렬유닛
21: 지그부 210: 스틱
211: 슬롯 213: 입구부
215: 단차홈 23: 연결 브라켓
25: 제1구동부 30: 센싱블록 장착유닛
31: 장착 브라켓 33: 가압 브라켓
35: 제2구동부 40: 클램프 장착유닛
41: 로딩판 43: 제3구동부
45: 제4구동부

Claims (10)

  1. 음극전극, 분리막, 양극전극을 파우치로 패키징하여 상기 파우치의 외부로 전극단자가 노출되는 배터리 셀과, 상기 배터리 셀을 일정개수만큼 적층하여 길이방향 양측에 끼워지는 센싱블록을 포함하는 배터리 모듈을 조립하는 배터리 모듈용 자동 조립 시스템으로서,
    일정개수만큼 상기 배터리 셀이 적층되고, 상기 배터리 셀의 적층방향 양측을 가압하는 배터리 셀 가압유닛;
    상기 배터리 셀 가압유닛의 일측 단부에 대응하여 배치되고, 적층된 상기 배터리 셀의 각 전극단자의 사이사이에 삽입되어 상기 각 전극단자들을 고정하는 전극단자 정렬유닛; 및
    상기 전극단자 정렬유닛의 인접한 일측에 배치되고, 상기 배터리 셀 가압유닛에 적층된 상기 배터리 셀의 길이방향 양측에 각각 끼워지는 센싱블록을 상기 전극단자 정렬유닛에 의해 지지되는 전극단자들이 관통하도록 정위치시켜 장착하는 센싱블록 장착유닛;
    을 포함하는 배터리 모듈의 자동 조립 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀 가압유닛은
    상기 배터리 셀이 적층되도록 고정된 고정판; 및
    상기 고정판에 대하여 가까워지거나 멀어지는 방향으로 왕복 작동하며, 상기 고정판과의 사이에 복수개의 배터리 셀이 로딩되면, 상기 복수개의 배터리 셀을 상기 고정판 측으로 가압하는 이동판;
    을 포함하는 배터리 모듈의 자동 조립 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이동판은
    서보 모터에 의해 상기 복수개의 배터리 셀에 가하는 가압력을 조절하는 배터리 모듈의 자동 조립 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극단자 정렬유닛은
    상기 복수개의 전극단자들이 각각 끼워지고, 일정간격으로 나란히 배치되어 슬롯이 형성되는 복수개의 스틱으로 구성된 지그부;
    상기 지그부의 일면이 장착되는 연결 브라켓; 및
    상기 연결 브라켓과 연결되고, 상기 슬롯에 전극단자들이 각각 끼워지도록 상기 연결 브라켓을 작동시키는 제1구동부;
    를 포함하는 배터리 모듈의 자동 조립 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수개의 스틱은
    상기 슬롯의 입구부 측으로 일정영역의 단면적이 좁아지게 형성되어 상기 전극단자의 삽입을 유도하는 배터리 모듈의 자동 조립 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 복수개의 스틱은
    상기 슬롯을 형성하는 길이방향 측면에 상기 파우치가 끼워지는 단차홈이 형성되는 배터리 모듈의 자동 조립 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센싱블록 장착유닛은
    상기 센싱블록이 장착되는 장착 브라켓; 및
    상기 장착 브라켓을 상기 배터리 셀에 대하여 직선 왕복 작동시키는 제2구동부;
    를 포함하는 배터리 모듈의 자동 조립 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 장착 브라켓은
    상기 센싱블록의 마주보는 양측을 가압하면서 고정시키는 가압 브라켓;
    을 더 포함하는 배터리 모듈의 자동 조립 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀 가압유닛의 하부에서 슬라이드 이동 가능하게 구성되고, 상기 센싱블록의 장착이 완료되면, 상기 배터리 셀의 적층방향 중앙부에 클램프를 조립하는 클램프 장착유닛;
    을 더 포함하는 배터리 모듈의 자동 조립 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 클램프 장착유닛은
    상기 클램프가 로딩되는 로딩판;
    상기 로딩판을 상기 배터리 셀 가압유닛에 대하여 수평방향으로 슬라이드 이동시키는 제3구동부; 및
    상기 로딩판을 상기 배터리 셀 가압유닛에 대하여 수직방향으로 슬라이드 이동시키는 제4구동부;
    를 포함하는 배터리 모듈의 자동 조립 시스템.
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