KR20230030255A - 결합부의 위치 조절이 가능한 전지모듈 검사장치 - Google Patents

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KR20230030255A
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Abstract

본원발명은 전지모듈 커넥터에 접속하는 결합부, 상기 결합부가 하부에 장착되고 상기 결합부를 수평 방향으로 이동하기 위한 스테이지, 상기 스테이지를 상하 방향으로 이동하기 위한 구동부, 상기 결합부를 기준으로 양 옆 각각에 배치되고 상기 결합부의 위치를 조절하는 한 쌍의 가이드부, 및 상기 스테이지가 상하 방향 이동하는 기준축이 되는 샤프트를 포함하는 전지모듈 검사장치에 대한 것으로, 전지모듈 커넥터의 위치 편차에 관계없이 전지모듈 검사장치의 결합부가 상기 전지모듈 커넥터와 안정적으로 결합할 수 있다.

Description

결합부의 위치 조절이 가능한 전지모듈 검사장치 {Battery Module Inspection Device Capable of Adjusting Position of Coupling Part}
본원 발명은 결합부의 위치 조절이 가능한 전지모듈 검사장치에 대한 것이다. 구체적으로, 전지모듈 내에서 전지모듈 커넥터의 위치 편차가 발생하더라도 전지모듈 검사장치의 결합부가 상기 전지모듈 커넥터에 결합할 수 있도록 결합부의 위치 조절이 가능한 전지모듈 검사장치에 대한 것이다.
충방전이 가능한 리튬 이차전지의 안전성 향상과 용량 증가가 빠르게 이루어지고 있는 바, 리튬 이차전지를 에너지원으로 사용하는 디바이스의 종류가 증가하고 있다.
예를 들어, 리튬 이차전지는, 다기능 소형 제품인 와이어리스 모바일 기기(wireless mobile device) 또는 신체에 착용하는 웨어러블 기기(wearable device)의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 대기 오염을 유발하는 기존의 가솔린 차량 및 디젤 차량에 대한 대안으로 제시되는 전기자동차와 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원이나 전력저장장치(ESS)로도 사용되고 있다.
상기 리튬 이차전지를 전기자동차와 같이 고출력 및 고용량의 에너지원으로 사용하기 위하여, 복수의 전지셀들을 직렬 연결 및/또는 병렬 연결하여 전지모듈로 제조할 수 있다.
이와 같이 복수의 전지셀들을 포함하는 전지모듈의 조립 후, 전지모듈의 성능을 확인하기 위한 검사 과정이 필요하다.
구체적으로, 개별 전지셀들의 불량 여부를 확인하고 전지셀들의 제어 상태를 확인하기 위하여, 상기 전지모듈 커넥터에 전지모듈 검사장치의 결합부를 결합하고 전지셀들의 전압 및 온도 등을 측정하여 불량 여부를 확인할 수 있다.
상기 전지모듈은 제조 과정에서 모듈 케이스 내부에 있는 전지셀 등의 유동에 의해 전지모듈 커넥터가 정위치에서 이동하여 위치 편차가 발생할 수 있다.
그러나, 종래의 전지모듈 검사장치의 결합부는 상기 전지모듈을 검사 위치에 배치한 상태에서 상기 전지모듈 커넥터를 향해 하향 이동하고 다시 원위치로 상향 이동하는 등 상하 방향으로만 이동 가능한 형태이다. 따라서, 상기 전지모듈 커넥터의 위치가 상기 전지모듈 검사장치의 결합부가 하강한 위치와 일치하지 않는 경우에는 상기 전지모듈 검사장치의 결합부와 전지모듈 커넥터 간의 접속이 어려운 상태가 된다. 이는, 검사 불량을 야기하게 되는 바, 전지모듈을 재조립하는 등 생산성이 저하되는 문제가 있다.
이와 관련하여, 특허문헌 1은 전지팩 검사용 커넥터 자동 접속 장치에 대한 것으로, 전지팩 측 커넥터를 클램프 기구에 의해 고정하여 이동 가능하게 하며, 전지팩 측 커넥터를 검사 장치 측 커넥터에 전기적으로 접속 또는 접속 해제함으로써 전지팩 측 커넥터와 검사 장치 측 커넥터를 자동으로 접속 또는 접속 해제하고 있다.
특허문헌 1은 이동 가능한 형태로 이루어진 전지팩 측 커넥터를 클램프를 이용하여 검사 장치 측 커넥터와 연결하는 형태로 이루어지는 바, 전지모듈 커넥터가 전지모듈 외면에 고정된 형태로 이루어진 경우에 상기 전지모듈 커넥터의 위치 편차가 발생하는 것을 극복하기 위한 구조를 제시하지 못하고 있다.
따라서, 전지모듈 커넥터의 위치 편차가 발생하더라도 전지모듈 검사장치의 결합부가 상기 전지모듈 커넥터에 정확하게 결합되어 검사 불량이 일어나는 것을 방지할 수 있는 형태를 포함하는 전지모듈 검사장치가 필요하다.
일본 공개특허공보 제2014-203628호 (2014.10.27)
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 전지모듈 검사장치의 결합부를 수평 방향 및 수직 방향으로 이동함으로써 전지모듈 커넥터와 상기 결합부를 오차 없이 결합시켜서 전지모듈의 불량 여부를 확인할 수 있도록 결합부의 위치 조절이 가능한 전지모듈 검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 전지모듈 검사장치는, 전지모듈 커넥터에 접속하는 결합부, 상기 결합부가 하부에 장착되고 상기 결합부를 수평 방향으로 이동하기 위한 스테이지, 상기 스테이지를 상하 방향으로 이동하기 위한 구동부, 상기 결합부를 기준으로 양 옆 각각에 배치되고 상기 결합부의 위치를 조절하는 한 쌍의 가이드부, 및 상기 스테이지가 상하 방향 이동하는 기준축이 되는 샤프트를 포함할 수 있다.
상기 가이드부의 하부 끝단에는 가이드핀이 부가될 수 있다.
상기 가이드부는, 상기 스테이지 및 결합부의 상하 방향 이동에 따라 상기 가이드부의 길이가 늘어나거나 줄어드는 형태로 이루어질 수 있다.
상기 가이드부의 상부와 상기 결합부는 상기 스테이지에 고정되도록 결합하고, 상기 가이드부의 하부 끝단 위치를 따라 상기 스테이지가 이동하는 형태로 이루어질 수 있다.
상기 스테이지의 이동에 의해 상기 결합부는 전지모듈 커넥터의 상부에 배치될 수 있다.
상기 스테이지의 하부에는 평판이 결합되고, 상기 샤프트는 상기 평판에 대해 수직이 되도록 상기 평판을 관통하도록 배치되며, 상기 스테이지와 결합부는 상기 샤프트를 기준축으로 하여 상하 방향으로 이동할 수 있다.
상기 샤프트는 원통형으로 이루어진 상부, 및 하부 끝단으로 갈수록 직경이 작아지는 형태로 이루어진 테이퍼부를 포함할 수 있다.
상기 테이퍼부에서 직경이 작아진 만큼 상기 결합부가 수평 방향으로 이동 가능한 형태일 수 있다.
상기 샤프트는 상기 평판의 코너부들 가운데 적어도 2개의 코너부에 위치할 수 있다.
상기 결합부에서 상기 전지모듈 커넥터에 결합하는 연결부 표면은 돌기가 형성된 형태로 이루어질 수 있다.
상기 결합부는 상기 스테이지의 수평 방향 이동에 연동하여 위치 이동이 이루어질 수 있다.
상기 가이드부 하부 끝단의 가이드핀이 전지모듈에 형성된 홈부에 삽입되면, 상기 스테이지가 이동하고 상기 결합부는 전지모듈 커넥터의 상부에 배치될 수 있다.
본원발명은 또한, 상기 과제의 해결 수단을 다양하게 조합한 형태로도 제공이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 전지모듈 검사장치는 전지모듈 커넥터에 접속하는 결합부가 수평 방향으로 이동가능한 스테이지를 포함하고 있는 바, 전지모듈 커넥터의 위치 편차가 발생하더라도 상기 결합부를 상기 전지모듈 커넥터에 정확하게 결합할 수 있다.
또한, 결합부의 표면에 돌기가 형성되어 있고, 넓은 면적을 갖는 결합부를 포함하기 때문에, 상기 결합부가 전지모듈 커넥터와 안정적으로 접속될 수 있다.
또한, 스테이지는 샤프트를 따라 상하 방향 이동하기 때문에, 전지모듈의 검사 완료 후 상기 스테이지는 상기 샤프트를 따라 상향 이동하여 초기 위치로 복귀할 수 있다. 이와 같이, 결합부의 초기 위치가 항상 일정하기 때문에, 전지모듈 커넥터의 위치 편차가 연속적으로 일어나더라도 결합부와 전지모듈 커넥터의 안정적인 접속을 확보할 수 있다.
도 1은 본원발명에 따른 전지모듈 검사장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 정면도이다.
도 3은 도 2의 부분 확대도이다.
도 4는 도 3의 측면도이다.
도 5는 평판과 샤프트의 사시도이다.
도 6은 전지모듈 검사장치가 전지모듈에 결합하기 전 상태의 정면도이다.
도 7은 전지모듈 검사장치가 전지모듈에 결합한 상태의 정면도이다.
도 8은 도 6의 측면도이다.
도 9는 도 7의 측면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 모든 실시예에 적용될 수 있다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 "또는"은 별도로 언급되지 않는 한 "및"을 포함하는 것이다. 그러므로 "A 또는 B를 포함하는"은 A를 포함하거나, B를 포함하거나, A 및 B를 포함하는 상기 3가지 경우를 모두 의미한다.
도 1은 본원발명에 따른 전지모듈 검사장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본원발명에 따른 전지모듈 검사장치는 전지모듈 커넥터에 접속하는 결합부(100), 하부에 결합부(100)가 장착되고 결합부(100)를 수평 방향으로 이동하기 위한 스테이지(200), 스테이지(200)를 상하 방향으로 이동하기 위한 구동부(300), 결합부(100)를 기준으로 양 옆 각각에 배치되고 결합부의 위치를 조절하는 한 쌍의 가이드부(400), 및 스테이지(200)가 상하 방향 이동하는 기준축이 되는 샤프트(500)를 포함한다.
가이드부(400)의 상부와 결합부(100)는 스테이지(200)에 위치가 고정되도록 결합되기 때문에, 가이드부(400)의 이동시 스테이지(200)가 가이드부와 함께 이동하게 되고, 스테이지(200)의 수평 방향 이동에 연동하여 결합부(100)의 이동이 수반될 수 있다.
즉, 가이드부의 하부 끝단 위치가 이동함에 따라 스테이지가 이동하는 형태가 되는 바, 가이드부의 하부 끝단이 전지모듈의 가이드부 결합 위치에 삽입되도록 하향 이동할 때 스테이지의 수평 방향 이동이 동반되고, 스테이지의 이동에 의해 스테이지에 고정되도록 결합된 결합부가 전지모듈 커넥터에 접속될 수 있다.
결합부(100)와 한 쌍의 가이드부(400)의 간격은 전지모듈에서 전지모듈 커넥터와 가이드부 결합 위치의 간격과 동일하게 이루어지는 바, 가이드부가 가이드부 결합 위치로 이동하면, 결합부가 전지모듈 커넥터의 상부에 배치된다.
이와 같은 상태에서, 가이드부가 가이드부 결합 위치로 삽입되며 하향 이동하면 결합부(100)도 하향 이동하여 전지모듈 커넥터에 접속될 수 있다. 즉, 본원발명에 따른 스테이지(200)는 구동부(300)에 의한 상하 방향 이동과 함께 수평 방향 이동이 가능한 형태이다. 이와 같이 스테이지(200)의 상하 방향 이동을 위하여, 스테이지(200)는 구동부(300)에 장착될 수 있으며, 구동부(300)로서 공압 실린더와 같은 형태를 사용할 수 있다. 본원발명에 따른 구동부의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 스테이션을 상하 방향 및 수평 방향으로 이송가능한 구조 및 동력원으로 구성된다면 종래의 구성을 적용할 수 있다.
한편, 구동부(300)와 결합부(100)의 거리가 긴 경우에는, 구동부의 힘이 결합부로 제대로 전달되지 못하고 앞쪽에 있는 결합부가 들뜨는 현상이 나타날 수 있다. 예를 들어, 종래의 전지모듈 검사장치에서 구동부와 결합부의 거리가 140 ㎜가 되도록 구성되는 경우, 상기와 같은 현상에 의해 결합부의 위치 조절이 더 어려운 문제가 있었다.
이에, 본원발명은 구동부(300)와 결합부의 거리를 100 ㎜ 이내가 되도록 설정하고, 상세하게는 80 ㎜로 설정함으로써, 상기와 같은 문제를 해결할 수 있다.
도 3은 도 2의 부분 확대도이다.
도 3을 참조하면, 가이드부(400)의 하부 끝단에는 가이드핀(410)이 부가되어 있다. 가이드핀(410)은 마찰력이 매우 작은 소재로 이루어지고 전지모듈의 표면 경사를 따라 삽입이 가능한 구조로 이루어지기 때문에, 결합부(100)는 x 방향 및 y 방향을 따라 수평 방향 이동이 쉽게 이루어질 수 있다.
가이드부(400)는 스프링(440)과 같이 길이 변화가 가능한 구조를 포함하고 있는 바, 스테이지(200)가 상하 방향인 z 방향으로 이동에 따라 스프링(440)이 수축 또는 연신되고, 가이드부(400)의 전체 길이가 늘어나거나 짧아지도록 변형될 수 있다.
결합부(100)에서 전지모듈 커넥터에 결합하는 연결부는 전지모듈 커넥터의 면적과 대응되는 크기로 이루어지고, 상기 연결부 표면은 돌기(110)가 형성되어 있다. 따라서, 종래에는 한 개의 원뿔 형태의 연결부가 형성되는 경우에는 원뿔의 첨단과 전지모듈 커넥터 간에 접속이 잘 이루어지기 어려운 문제가 있었던 반면, 본원발명과 같이 연결부 표면에 복수의 돌기가 형성된 경우에는 전지모듈 커넥터와 결합부 간의 접촉 가능성이 향상될 수 있다.
상기 연결부 표면은 복수의 돌기가 형성된 형태일 수 있으며, 격자가 형성된 구조 등 양각 구조의 표면이 형성된 구조일 수 있다.
도 4는 도 3의 측면도이고, 도 5는 평판과 샤프트의 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본원발명에 따른 스테이지(200)는 평면상 사각형 형태로 이루어질 수 있고, 샤프트(500)를 기준축으로 하여 상하 방향인 z 방향으로 이동 가능한 형태이다.
스테이지(200)의 하부에는 평판(220)이 결합되며, 스테이지(200)는 평판(220)과 함께 수평 방향 및 상하 방향 이동한다. 샤프트(500)는 평판(220)에 대해 수직이 되도록 평판(220)을 관통하도록 배치되며, 스테이지(200) 및 평판(220)은 샤프트(500)를 기준축으로 하여 z 방향으로 이동할 수 있다.
스테이지(200)의 상하 방향 이동축이 일정하게 유지될 수 있도록, 샤프트(500)는 평판(220)의 네 개의 코너부들 가운데 2개의 코너부에 위치하고 있다. 그러나, 도면에 도시된 바와 달리, 샤프트의 개수는 2개로 한정되지 않으며, 그 이상 배치될 수 있다. 예를 들어, 샤프트는 평판의 네 개의 코너부 전체에 각각 위치할 수 있으며, 샤프트의 위치가 평판의 코너부로 한정되는 것은 아니다.
샤프트(500)는 원통형으로 이루어진 상부(510) 및 하부 끝단으로 갈수록 직경이 작아지는 형태로 이루어진 테이퍼부(520)를 포함한다.
평판(220에서 샤프트(500)가 관통된 관통구의 직경과 샤프트(500)의 직경은 대응되는 크기로 이루어지는 바, 평판(220)이 상부(510)에 있을 때는 수평 방향인 x 방향 및 y 방향으로 이동할 수 없다. 그러나, 평판(220)이 테이퍼부(520)까지 하향 이동한 상태에서는 테이퍼부(520)의 직경이 작아진 만큼 관통구와 테이퍼부(520) 간의 간격(D)이 생긴다. 따라서, 상기 간격(D) 만큼 평판(220)이 x 방향 및 y 방향으로 이동할 수 있게 되고, 평판(220)의 이동에 따라 스테이션(200)이 x 방향 및 y 방향으로 이동할 수 있다.
일반적으로 전지모듈 커넥터의 위치 편차는 ± 1 ㎜ 이내인 점을 고려하여, 스테이션의 x 방향 및 y 방향 이동 범위는 ± 3 ㎜일 수 있고, 상세하게는 ± 2.5 ㎜일 수 있다. 따라서, 상기 간격(D)은 3 ㎜ 이내로 형성될 수 있다.
도 6은 전지모듈 검사장치가 전지모듈에 결합하기 전 상태의 정면도이고, 도 7은 전지모듈 검사장치가 전지모듈에 결합한 상태의 정면도이며, 도 8은 도 6의 측면도이고, 도 9는 도 7의 측면도이다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 전지모듈(900)을 전지모듈 검사장치 하부로서, 검사 위치에 배치하고 스테이션(200)을 z 방향을 따라 하향 이동하여 결합부(100)가 z 방향을 따라 하향 이동되도록 한다.
전지모듈(900)에는 가이드부 결합 위치로서 한 쌍의 가이드부(400) 각각에 있는 한 쌍의 가이드핀(410)이 삽입되기 위한 한 쌍의 홈부(930)가 형성되어 있다. 구동부(300)가 하향 이동하여 가이드핀(410)이 홈부(930)와 가까이 위치하면 홈부(930)의 경사를 따라 가이드핀(410)이 홈부(930)의 중심으로 이동하며 삽입된다.
이와 같이 가이드핀(410)이 홈부(930)로 삽입되도록 이동할 때 스테이션(200)이 수평 방향으로 이동하게 되는 바, 스테이지(200)의 이동에 의해 결합부(100)가 전지모듈 커넥터(910)의 상부에 배치된다.
이 상태에서 가이드핀(410)이 홈부(930)에 삽입될 때 결합부(100)는 샤프트를 기준축으로 하여 z 방향으로 하향 이동하여 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이 결합부(100)가 전지모듈 커넥터에 접속하게 된다.
이와 같이, 본원발명에 따른 전지모듈 검사장치를 사용하여 전지모듈을 검사하는 경우에는, 스테이션이 수평 방향 및 상하 방향 이동이 가능한 형태인 바, 전지모듈 커넥터의 위치 편차가 발생하더라도 결합부와 전지모듈 커넥터의 결합이 정확하게 이루어질 수 있다. 따라서, 전지모듈 검사의 오류가 생기는 것을 방지할 수 있다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100: 결합부
110: 돌기
200: 스테이지
220: 평판
300: 구동부
400: 가이드부
410: 가이드핀
440: 스프링
500: 샤프트
510: 상부
520: 테이퍼부
900: 전지모듈
910: 전지모듈 커넥터
930: 홈부

Claims (12)

  1. 전지모듈 커넥터에 접속하는 결합부;
    상기 결합부가 하부에 장착되고 상기 결합부를 수평 방향으로 이동하기 위한 스테이지;
    상기 스테이지를 상하 방향으로 이동하기 위한 구동부;
    상기 결합부를 기준으로 양 옆 각각에 배치되고 상기 결합부의 위치를 조절하는 한 쌍의 가이드부; 및
    상기 스테이지가 상하 방향 이동하는 기준축이 되는 샤프트;
    를 포함하는 전지모듈 검사장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가이드부의 하부 끝단에는 가이드핀이 부가되어 있는 전지모듈 검사장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가이드부는, 상기 스테이지 및 결합부의 상하 방향 이동에 따라 상기 가이드부의 길이가 늘어나거나 줄어드는 형태로 이루어진 전지모듈 검사장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가이드부의 상부와 상기 결합부는 상기 스테이지에 고정되도록 결합하고,
    상기 가이드부의 하부 끝단 위치를 따라 상기 스테이지가 이동하는 형태로 이루어진 전지모듈 검사장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스테이지의 이동에 의해 상기 결합부는 전지모듈 커넥터의 상부에 배치되는 전지모듈 검사장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 스테이지의 하부에는 평판이 결합되고,
    상기 샤프트는 상기 평판에 대해 수직이 되도록 상기 평판을 관통하도록 배치되며,
    상기 스테이지와 결합부는 상기 샤프트를 기준축으로 하여 상하 방향으로 이동하는 전지모듈 검사장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 샤프트는 원통형으로 이루어진 상부, 및 하부 끝단으로 갈수록 직경이 작아지는 형태로 이루어진 테이퍼부를 포함하는 전지모듈 검사장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 테이퍼부에서 직경이 작아진 만큼 상기 결합부가 수평 방향으로 이동 가능한 형태인 전지모듈 검사장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 샤프트는 상기 평판의 코너부들 가운데 적어도 2개의 코너부에 위치하는 전지모듈 검사장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 결합부에서 상기 전지모듈 커넥터에 결합하는 연결부 표면은 돌기가 형성된 형태로 이루어진 전지모듈 검사장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 결합부는 상기 스테이지의 수평 방향 이동에 연동하여 위치 이동이 이루어지는 전지모듈 검사장치.
  12. 제2항에 있어서, 상기 가이드부 하부 끝단의 가이드핀이 전지모듈에 형성된 홈부에 삽입되면, 상기 스테이지가 이동하고 상기 결합부는 전지모듈 커넥터의 상부에 배치되는 전지모듈 검사장치.
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