KR20230057773A - 전기자동차용 배터리팩 조립 장치 - Google Patents

전기자동차용 배터리팩 조립 장치 Download PDF

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Abstract

전기자동차용 배터리팩 조립 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치는, 복수 개의 배터리 셀과, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 양 단부를 결합하는 케이스를 조립하는 배터리팩 조립 장치에 있어서, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 양 단부가 끼워진 배터리 팩이 놓여지는 팔레트; 상기 팔레트가 연속적으로 이송되는 컨베이어 벨트부; 볼트 공급부로부터 볼트가 공급되며, 상기 볼트가 수직으로 배치되는 볼트 대기부; 및 상기 볼트 대기부로 이동하여 상기 볼트를 픽업한 후 상기 볼트 상기 컨베이어 벨트 측으로 이동시킨 후, 상기 복수 개의 배터리 셀과 상기 케이스를 관통시켜 조립하는 픽업 및 조립 유닛;을 포함한다. 본 발명에 의하면, 복수 개의 배터리와, 배터리들을 고정하는 케이스를 자동으로 결합하는 전기자동차용 배터리팩 조립 장치가 제공된다.

Description

전기자동차용 배터리팩 조립 장치{ASSEMBLING APPARATUS FOR BATTERY PACK OF ELETRONIC VEHICLE}
본 발명은 전기자동차용 배터리팩 조립 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 복수 개의 배터리와, 상기 배터리를 고정하는 케이스를 조립하는 장치에 관한 것이다.
배터리 팩은 외부로 전원을 공급하기 위한 배터리 셀의 복수 개를 하나의 기기로 어셈블리화한 것으로서, 휴대단말기, 가전기기, 자동차 등의 다양한 산업분야에 적용되어 사용될 수 있다.
특히, 배터리 팩은 구동모터로부터 출력되는 구동력으로 주행하는 전기자동차에 장착되어 사용될 수 있고, 이러한 배터리 팩은 복수 개의 배터리 모듈이 결합되어 구성될 수 있고, 복수개의 배터리 모듈 각각은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함할 수 있다.
배터리 팩은 배터리 셀들을 고정하기 위한 케이스(커버)를 포함할 수 있다.
종래에는 배터리(배터리 셀)과 케이스(커버)를 결합할 때 볼팅을 통해 결합하는데, 작업자들이 수작업으로 볼팅을 하는 불편함이 있었다.
수작업으로 인해 볼팅 작업에 시간 소요가 많이되고, 인건비 등으로 인해 단가가 상승하는 등의 문제점이 있었다.
또한, 고용량의 배터리를 장착하기 위한 배터리 케이스는 다른 부품들에 비해 보다 높은 수밀 성능 및 구조 강성을 필요로 하는데, 이를 위한 구조가 복잡해짐에 따라, 조립 작업성 및 조립 품질이 저하될 수 있다.
이에 따라, 배터리와 배터리 케이스를 자동으로 볼팅하여 결합할 수 있는 장치의 개발이 필요한 실정이다.
일본 등록특허 제6396152호 (2018.09.07) "배터리팩 조립장치 및 조립방법" 대한민국 등록특허 제10-2027124호 (2019.09.25) "전기자동차용 배터리 팩의 마운팅 구조체"
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치는, 복수 개의 배터리와, 배터리들을 고정하는 케이스를 자동으로 결합하는 전기자동차용 배터리팩 조립 장치에 관한 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치는, 복수 개의 배터리 셀과, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 양 단부를 결합하는 케이스를 조립하는 배터리팩 조립 장치에 있어서, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 양 단부가 끼워진 배터리 팩이 놓여지는 팔레트; 상기 팔레트가 연속적으로 이송되는 컨베이어 벨트부; 볼트 공급부로부터 볼트가 공급되며, 상기 볼트가 수직으로 배치되는 볼트 대기부; 및 상기 볼트 대기부로 이동하여 상기 볼트를 픽업한 후 상기 볼트 상기 컨베이어 벨트 측으로 이동시킨 후, 상기 복수 개의 배터리 셀과 상기 케이스를 관통시켜 조립하는 픽업 및 조립 유닛;을 포함한다.
여기서, 상기 픽업 및 조립 유닛은, 상기 볼트를 수직으로 픽업한 후 상기 볼트를 수평으로 회전시킬 수 있다.
여기서, 상기 팔레트는 상기 컨베이어 벨트를 따라 이동하는 중 제1위치에서 정지하며, 상기 픽업 및 조립 유닛은 상기 제1위치 전에서 상기 볼트를 수평으로 회전시킨 후 상기 제1위치로 이동될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치에 의하면, 배터리들을 고정하는 케이스를 자동으로 결합하는 전기자동차용 배터리팩 조립 장치가 제공된다.
이로 인해, 배터리팩의 생산 시간이 감소되며, 인건비 등의 절감으로 인해 가격 경쟁력이 우수하다.
또한, 로봇에 의해 자동으로 장착되므로 조립 작업성 및 품질이 우수하다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치의 장치도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치에 적용되는 배터리팩의 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치의 팔레트의 설명도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치의 볼트 공급부의 장치도
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치의 볼트 공급부와 볼트 대기부의 관계도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치의 픽업 및 조립 유닛의 측면도
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치의 픽업 및 조립 유닛의 작동 설명도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 이에 대해 상세한 설명에 상세하게 설명한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
설명에 앞서 상세한 설명에 기재된 용어에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치는, 복수 개의 배터리와, 배터리들을 고정하는 케이스를 자동으로 결합하는 전기자동차용 배터리팩 조립 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치의 장치도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치(1000)는, 팔레트(100)와, 컨베이어 벨트부(200)와, 볼트 대기부(300) 및 픽업 및 조립 유닛(400)을 포함한다.
설명에 앞서 먼저 배터리팩(10)에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치에 적용되는 배터리팩의 도면이다.
배터리팩(10)은 배터리 셀(11)과 케이스(12)를 포함한다. 배터리 셀(11)은 배터리를 이루는 가장 기본적인 단위로 이루어지는 전지(단전지 또는 싱글 셀(Single cell)이라고 함)이다. 배터리 셀(11)은 외부 전원에서 공급되는 전기로 충전되거나 반대로 주행에 필요한 전기를 외부로 방전하는 배터리모듈의 핵심 부품이다. 이러한 배터리 셀(11)은 대략 사각 박스 형상으로 이루어질 수 있다. 그러나 배터리 셀(11)의 형상은 이러한 예에 한정되는 것은 아니며 다른 예시로 원통형이나 다각형의 바 형태와 같이 다양한 모양으로 이루어질 수 있다.
배터리 셀(11)에는 일면에 제1전극단자와 제2전극단자가 제공될 수 있다. 제1전극단자는 양극 또는 음극으로 이루어질 수 있으며, 제2전극단자는 제1전극단자와 반대의 극성으로 이루어질 수 있다. 이러한 제1전극단자와 제2전극단자는 외부로 전원을 인출하거나 또는 배터리 셀(11)을 충전하는데 이용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치의 팔레트의 설명도이다.
팔레트(100)는 최종 결합이 되기 위한 배터리 셀(11)과 케이스(12)가 놓여지는 구성이다. 팔레트(100)는 대략 판형으로 마련되며, 배터리팩이 일정한 위치에 놓여지도록 하는 위치 가이드가 형성될 수 있다.
팔레트(100)에 놓여지는 배터리팩(10)은, 배터리 셀(11)들의 단부가 끼워진 상태로 놓여져 이동된다. 즉, 전 공정에서 배터리 셀(11)들의 단부가 끼워져 팔레트(100) 위에 놓여진다.
팔레트(100)는 컨베이어 벨트에 놓여져 이동한다. 컨베이어 벨트 상에는 다수 개의 팔레트(100)가 놓여져 연속적으로 이동될 수 있다.
컨베이어 벨트는 일정시간 작동 후 정지를 반복할 수 있다. 이에 따라 팔레트(100)는 컨베이어 벨트를 따라 이동하는 중 제1위치에서 정지된 후 다시 이동될 수 있다. 여기서 제1위치는 팔레트(100)와 케이스(12)가 볼트(B)에 의해 서로 결합되는 위치일 수 있다. 제1위치에서, 배터리팩에서 볼트(B)가 삽입되는 삽입공은 지면과 수평인 상태로 마련된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치의 볼트 공급부의 장치도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치의 볼트 공급부와 볼트 대기부의 관계도이다.
볼트 대기부(300)는 볼트 공급부(310)로부터 볼트(B)가 공급된다. 볼트(B)는 볼트(B) 장착부에 다수 개가 수직으로 삽입되어 놓여질 수 있다. 볼트 공급부(310)에 놓여진 볼트(B) 장착부는 슬라이딩 이동을 통해 볼트 대기부(300)로 이동될 수 있다.
볼트 공급부(310)로부터 볼트 대기부(300)로 볼트(B)들이 이동되면, 볼트(B)는 다시 보충된다.
볼트(B)는 볼트(B) 장착부에 다수 개가 수직으로 삽입 배치되는 바, 볼트 대기부(300)에는 볼트(B)들이 수직(지면과 수직인 상태)으로 배치된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치의 픽업 및 조립 유닛의 측면도이며, 도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치의 픽업 및 조립 유닛의 작동 설명도이다.
픽업 및 조립 유닛(400)은 일단부에 볼트(B)가 삽입 고정되도록 마련된다.
픽업 및 조립 유닛(400)은 볼트 대기부(300)로 이동하여 일단부에 볼트(B)를 삽입 고정시켜 볼트(B)를 픽업한다. 볼트(B)는 볼트 대기부(300)에 지면과 수직인 상태로 배치되어 있는 바 픽업 및 조립 유닛(400) 또한 지면과 수직인 상태로 이동하여 일단부에 볼트(B)를 장착시킨다.
픽업 및 조립 유닛(400)은 단부에 볼트(B)가 장착되면 90도 회전하여 지면과 수평인 상태가 된다.
여기서, 픽업 및 조립 유닛(400)의 회전은 제1위치로 이동하기 전에 수행된다.
즉, 픽업 및 조립 유닛(400)은 슬라이딩 레일을 따라 볼트 대기부(300)로 이동한 뒤 볼트(B)가 장착되면, 배터리팩에 볼트(B)를 장착하기 위한 제1위치로 이동한다. 이 때 여기서 볼트(B)의 위치를 배터리팩과 정렬하여야 하는 바, 볼트(B)가 지면과 수평이 되도록 픽업 및 조립 유닛(400)이 90도 회전한다. 볼트(B)가 복수 개의 배터리 셀(11)과 케이스(12)를 관통하여 삽입됨으로써 배터리팩이 최종 조립된다.
지금부터는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 배터리팩 조립 장치의 작동에 대해 설명한다.
우선 배터리팩(10)이 조립 장치로 공급된다.
배터리팩(10)은 복수 개의 배터리 셀(11)이 케이스(12)와 결합되는 것으로서, 본 실시예에서 복수 개의 배터리 셀(11)의 양단부가 케이스(12)에 끼워진 상태로 팔레트(100)에 놓여진다. 이때 배터리팩(10)은 정해진 위치가 고정될 수 있도록
팔레트(100)는 컨베이어 벨트를 통해 결합위치인 제1위치로 이동된다. 팔레트(100)가 제1위치로 이동되면 볼트(B) 결합을 위해 잠시 정지된다.
한편 볼트(B)는 볼트(B) 장착부에 다수 개가 수직으로 삽입되어 놓여진 상태로 볼트 공급부(310)에 놓여지며, 슬라이딩 이동을 통해 볼트 대기부(300)로 이동된다.
픽업 및 조립 유닛(400)은 볼트 대기부(300)로 이동한 뒤 수직 하방으로 이동하여 일단부에 볼트(B)를 장착한다. 볼트(B)를 장착한 뒤 볼트(B)가 지면과 수평인 방향이 되도록 90도 회전한다.
90도 회전된 픽업 및 조립 유닛(400)은 제1위치로 이동하여, 볼트(B)가 삽입공에 삽입되도록 함으로써 배터리 셀(11)들과 케이스(12)가 서로 결합되어 최종적으로 배터리팩이 조립되도록 한다.
따라서 본 발명에 의하면, 복수 개의 배터리와, 배터리들을 고정하는 케이스를 자동으로 결합하는 전기자동차용 배터리팩 조립 장치가 제공된다.
본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라, 이 청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1000 : 전기자동차용 배터리팩 조립 장치
100 : 팔레트 200 : 컨베이어 벨트부
300 : 볼트 대기부 400 : 픽업 및 조립 유닛

Claims (3)

  1. 복수 개의 배터리 셀과, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 양 단부를 결합하는 케이스를 조립하는 배터리팩 조립 장치에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 양 단부가 끼워진 배터리 팩이 놓여지는 팔레트;
    상기 팔레트가 연속적으로 이송되는 컨베이어 벨트부;
    볼트 공급부로부터 볼트가 공급되며, 상기 볼트가 수직으로 배치되는 볼트 대기부; 및
    상기 볼트 대기부로 이동하여 상기 볼트를 픽업한 후 상기 볼트 상기 컨베이어 벨트 측으로 이동시킨 후, 상기 복수 개의 배터리 셀과 상기 케이스를 관통시켜 조립하는 픽업 및 조립 유닛;
    을 포함하는 전기자동차용 배터리팩 조립 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    픽업 및 조립 유닛은, 상기 볼트를 수직으로 픽업한 후 상기 볼트를 수평으로 회전시키는 전기자동차용 배터리팩 조립 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 팔레트는 상기 컨베이어 벨트를 따라 이동하는 중 제1위치에서 정지하며,
    상기 픽업 및 조립 유닛은 상기 제1위치 전에서 상기 볼트를 수평으로 회전시킨 후 상기 제1위치로 이동되는 전기자동차용 배터리팩 조립 장치.




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