KR20240052547A - 전지모듈 제조방법 및 장치, 그에 의해 제조된 전지모듈 - Google Patents

전지모듈 제조방법 및 장치, 그에 의해 제조된 전지모듈 Download PDF

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KR20240052547A
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김성규
선상옥
윤상현
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 복수의 전지셀을 다단으로 배치하는 전지모듈 제조방법으로서, (a) 스테이지의 표면에 가상의 기준 중심점과 기준 외곽선을 선정하는 단계; (b) 최초 전지셀의 중심점과 외곽선을 선정하는 단계; 및 (c) 상기 최초 전지셀을 상기 스테이지의 표면에 배치하되, 상기 스테이지에 선정된 기준 중심점 및 기준 외곽선과 상기 최초 전지셀의 중심점 및 외곽선이 대응되게 배치하는 단계; (d) 두번째 전지셀의 중심점과 외곽선을 선정하는 단계; 및 (e) 상기 두번째 전지셀을 상기 최초 전지셀에 적층되게 배치하되, 상기 최초 전지셀의 중심점 및 외곽선과 두번째 전지셀의 중심점 및 외곽선이 일치되게 배치하는 단계를 포함한다.

Description

전지모듈 제조방법 및 장치, 그에 의해 제조된 전지모듈{METHOD AND APPARATUS OF MANUFACTURING BATTERY MODULE, BATTERY MODULE MANUFACTURED THEREBY}
본 발명은 비접촉 방식을 이용하여 전지셀의 적층 적렬도를 높인 전지모듈 제조방법 및 장치, 그에 의해 제조된 전지모듈에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차전지는 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 및 전기자동차 등에 널리 사용되고 있다.
또한, 이차전지는 구조에 따라 분류될 수도 있다. 예를 들어, 상기 이차전지는 원통형 이차전지와, 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다. 상기 원통형 이차전지는 긴 시트형의 전극 단위체를 분리막 시트가 개재된 상태에서 대량 젤리 롤(jelly roll) 형태로 다수회 권취하여 전극조립체를 제조하고, 제조된 전극조립체를 원통형 캔 등에 수납하여 제작된다. 상기 파우치형 이차전지는 소정 크기 단위의 전극 단위체들을 분리막 시트를 개재한 상태로 적층하고 폴딩하여 전극조립체를 제조하고, 제조된 전극조립체를 파우치에 수납하여 제작된다.
한편, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있다. 즉, 이차전지는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다. 이러한 이차전지는 다수개를 배치하여 전지모듈을 구성하고, 전지모듈의 다수개를 배치하여 전지팩을 구성하고 있다.
여기서 상기 전지모듈은 다수의 전지셀을 순차적으로 적층되게 배치하게 되는데, 이때 다수개의 전지셀이 불규칙하게 배치될 경우 조립 불량이 발생할 수 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래의 전지모듈은 지그를 이용하여 전지셀의 정렬도를 높이고 있다. 그러나 종래의 전지모듈은 지그를 이용하기 때문에 전지셀의 손상이 발생하는 문제점이 있었고, 복수개의 전지셀을 정확하게 정렬시키는데 한계가 있었다.
특허등록번호 제10-2288122호.
본 발명은 비접촉 방식을 이용하여 전지셀을 정렬되게 배치함으로써 전지셀의 손상을 크게 방지할 수 있고, 더불어 전지셀의 정렬도를 높일 수 있는 전지모듈 제조방법 및 장치, 그에 의해 제조된 전지모듈을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 복수의 전지셀을 다단으로 배치하는 전지모듈 제조방법으로서, (a) 스테이지의 표면에 가상의 기준 중심점과 기준 외곽선을 선정하는 단계; (b) 최초 전지셀의 중심점과 외곽선을 선정하는 단계; 및 (c) 상기 최초 전지셀을 상기 스테이지의 표면에 배치하되, 상기 스테이지에 선정된 기준 중심점 및 기준 외곽선과 상기 최초 전지셀의 중심점 및 외곽선이 대응되게 배치하는 단계; (d) 두번째 전지셀의 중심점과 외곽선을 선정하는 단계; 및 (e) 상기 두번째 전지셀을 상기 최초 전지셀에 적층되게 배치하되, 상기 최초 전지셀의 중심점 및 외곽선과 두번째 전지셀의 중심점 및 외곽선이 일치되게 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계는, 상기 전지셀의 표면을 촬영하여 전지셀 이미지를 획득하는 공정; 상기 전지셀 이미지에서 전극조립체가 수용되는 본체부를 선정하는 공정; 상기 본체부의 테두리를 연결하여 외곽선을 선정하는 공정; 및 상기 본체부의 가로변에서 중앙을 통과하는 가로라인과, 상기 본체부의 세로변에서 중앙을 통과하는 세로라인이 교차하는 지점을 중심점으로 선정하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 본체부를 선정하는 공정은, 상기 전지셀 이미지에서 높이 차이에 의해 명암 차이가 발생하는 전극조립체 수용되는 본체부와 상기 본체부를 실링하는 실링부 사이의 경계선들을 획득하는 과정; 및 상기 경계선들을 기초로 상기 본체부의 테두리를 연결하여 외곽선을 선정하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 전지셀의 표면은 비전장치를 이용하여 촬영할 수 있다.
상기 (e) 단계는 상기 스테이지 표면의 기준 외곽선과 상기 두번째 전지셀에 구비된 본체부의 외곽선이 일치하는지 검사하는 공정을 더 포함할 수 있다.
상기 (e) 단계는 상기 스테이지 표면의 기준 외곽선과 상기 두번째 전지셀에 구비된 본체부의 외곽선이 불일치하면, 적층된 최초 전지셀과 두번째 전지셀을 이동시켜서 스테이지 표면의 기준 외곽선과 상기 두번째 전지셀에 구비된 본체부의 외곽선을 일치시키는 공정을 더 포함할 수 있다.
상기 (e) 단계 후, (f) N 번째 전지셀에 구비된 본체부의 중심점과 외곽선을 선정하는 단계; 및 (g) 상기 N 번째 전지셀을 상기 N-1 번째 전지셀에 적층되게 배치하되, 상기 N-1 번째 전지셀의 중심점 및 외곽선과, 상기 N 번째 전지셀의 중심점 및 외곽선이 일치되게 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 (c) 또는 상기 (d) 단계는, 전지셀이 배치된 후, 전지셀에 구비된 본체부에 절연패드를 배치하는 공정을 더 포함할 수 있다.
상기 절연패드 배치공정은, 상기 본체부와 대응하는 면적을 가진 절연패드를 준비하는 과정; 상기 절연패드의 중심점과 외곽선을 선정하는 과정; 상기 절연패드를 상기 전지셀에 구비된 본체부에 배치하되, 상기 본체부의 중심점 및 외곽선과 절연부재의 중심점 및 외곽선이 일치되게 배치하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계에서 기준 외곽선은, 미리 입력된 전지셀에 구비된 본체부의 외곽선이고, 상기 기준 중심점은 기준 외곽선의 중앙을 통과하는 가로라인과, 상기 기준 외곽선의 중앙을 통과하는 세로라인이 교차하는 지점일 수 있다.
한편, 본 발명은 복수의 전지셀을 다단으로 배치하는 전지모듈 제조장치로서, 스테이지; 스테이지의 표면을 촬영하는 제1 촬영부; 설정된 위치에 공급되는 최초 전지셀을 촬영하는 제2 촬영부; 설정된 위치에 공급된 최초 전지셀을 상기 스테이지의 표면에 배치하는 이동부; 상기 제1 촬영부를 통해 촬영된 영상에서 스테이지의 표면에 가상의 기준 중심점과 기준 외곽선을 선정하고, 상기 제2 촬영부를 통해 촬영된 영상에서 최초 전지셀의 중심점과 외곽선을 선정하며, 상기 이동부를 통해 상기 최초 전지셀이 상기 스테이지에 배치될 때 상기 스테이지에 선정된 기준 중심점 및 기준 외곽선과 상기 최초 전지셀의 중심점 및 외곽선을 대응되도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제2 촬영부는, 설정된 위치에 공급되는 두번째 전지셀을 더 촬영하고, 상기 이동부는, 두번째 전지셀을 상기 최초 전지셀에 적층되게 더 배치하며, 상기 제어부는, 상기 제2 촬영부를 통해 촬영된 영상에서 두번째 전지셀의 중심점과 외곽선을 선정하고, 상기 이동부를 통해 상기 두번째 전지셀이 상기 최초 전지셀에 배치될 때 상기 최초 전지셀에 선정된 중심점 및 외곽선과 상기 두번째 전지셀의 중심점 및 외곽선이 대응되게 제어할 수 있다.
상기 제1 촬영부 및 상기 제2 촬영부는 비전장치로 마련될 수 있다.
본 발명의 전지모듈 제조방법은 최초 전지셀을 스테이지의 표면에 배치하되, 상기 스테이지에 선정된 기준 중심점 및 기준 외곽선과 상기 최초 전지셀의 중심점 및 외곽선이 대응되게 배치하는 단계와, 두번째 전지셀을 상기 최초 전지셀에 적층되게 배치하되, 상기 최초 전지셀의 중심점 및 외곽선과, 두번째 전지셀의 중심점 및 외곽선이 일치되게 배치하는 단계를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 비접촉 방식을 이용하여 전지셀을 정렬되게 배치할 수 있고, 이에 따라 전지셀의 손상을 크게 방지할 수 있으며, 더불어 전지셀의 정렬도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지모듈을 도시한 측면도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조장치를 대략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조방법을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조방법의 스테이지 선정단계를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조방법의 최초 전지셀 선정단계를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조방법의 최초 전지셀 선정단계를 나타낸 평면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조방법의 최초 전지셀 배치단계를 나타낸 측면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조방법의 최초 전지셀 배치단계에서 나타낸 모니터 도면.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조방법의 두번째 전지셀 배치단계를 나타낸 측면도.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조방법에서 N번째 전지셀 배치단계를 나타낸 측면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어 전지셀의 가로변 가로라인은 'X'로 표시하고, 세로변의 세로라인은 'Y'로 표시한다. 또한, 본 발명에서 스테이지에 처음 배치되는 전지셀(10)을 "최초 전지셀(101)"이라 하고, 두번째 번재 배치되는 전지셀(10)을 "두번째 전지셀(102)"이라 하며, N번째 배치되는 전지셀을 "N번째 전지셀(103)이라 한다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 전지모듈]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지모듈을 도시한 측면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 전지모듈(1)은 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 복수의 전지셀(10)이 다단으로 배치되는 구조를 가진다. 여기서 전지셀(10)은 전극조립체, 상기 전극조립체에 결합되는 리드부(13), 상기 리드부의 선단이 외부로 인출된 상태로 전극조립체를 수용하는 파우치를 포함한다.
상기 전극조립체는, 분리막을 개재한 상태로 제1 전극과 제2 전극이 교대로 배치되는 구조를 가지며, 상기 제1 전극에는 제1 전극탭이, 상기 제2 전극에는 제2 전극탭이 구비된다. 여기서 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극음 양극이다. 물론 반대일 수도 있다.
상기 리드부(13)는 상기 제1 전극탭과 결합되는 제1 전극리드와 상기 제2 전극탭과 결합되는 제2 전극리드를 포함한다.
상기 파우치는, 전극조립체를 수용하는 본체부(11)와, 상기 본체부(11)의 테두리면을 따라 형성되면서 본체부(11)를 밀봉하는 실링부(12)를 포함한다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지모듈(1)에서 복수의 전지셀(10)은 중심점(O)과 외곽선(M)이 일치되게 정렬되는 구조를 가진다.
이와 같은 정렬 구조를 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지모듈(1)은 전지모듈 제조장치(20)를 통해 제조된다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조장치]
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조장치를 대략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 전지모듈 제조장치(20)는 복수개의 전지셀(10)을 정렬되게 배치하되, 전지셀(10)의 중심점과 전지셀(10)의 외곽선이 대응된 상태로 정렬되게 배치하기 위한 것이다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지모듈 제조장치(20)는 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 스테이지(21), 제1 촬영부(22), 제2 촬영부(23), 이동부(24) 및 제어부(25)를 포함한다.
스테이지
스테이지(21)는 전지셀(10)이 적층되게 배치되는 곳으로, 복수개의 전지셀(10)이 수직 또는 수평하게 배치되도록 표면이 평평한 판 형태를 가진다.
한편, 스테이지(21)의 하부에는 조명장치가 설치되며, 상기 조명장치는 스테이지(21)에 배치된 전지셀(10)을 조명한다. 이때 스테이지(21)는 조명장치의 빛이 투과하도록 투명 또는 반투명한 소재로 마련될 수 있다.
한편, 스테이지(21)는 절연성을 가진 소재로 마련될 수 있다.
제1 촬영부
제1 촬영부(22)는, 스테이지(21)의 표면을 실시간으로 촬영하여 스테이지(21)의 표면 이미지를 확득하기 위한 것이다. 즉, 제1 촬영부(22)는 비전장치(또는 비전카메라)를 사용하며, 비전장치는 스테이지(21)의 표면을 촬영한 후 스테이지(21) 이미지를 제어부(25)에 전달한다.
제2 촬영부
제2 촬영부(23)는, 설정된 위치에 공급되는 전지셀(10)의 표면(도 5에서 보았을 때 전지셀의 상부면)을 촬영하여 전지셀(10)의 표면 이미지를 획득하기 위한 것이다. 예로, 제2 촬영부(23)는 설정된 위치에 공급된 최초 전지셀(101)과 두번째 전지셀(102)을 순차적으로 촬영하여 이미지를 획득한다.
여기서 제2 촬영부(23)는 제1 촬영부(22)와 동일한 비전장치를 사용하고, 촬영된 이미지는 제어부(25)에 전달한다.
이동부
이동부(24)는 제2 촬영부(23)에 의해 이미지가 촬영된 전지셀(10)을 파지한 후 스테이지(21)의 표면에 배치한다. 예로, 이동부(24)는 제2 촬영부(23)에 의해 이미지가 촬영된 최초 전지셀(101)과 두번째 전지셀(102)을 순차적으로 파지한 후, 스테이의 표면에 적층되게 배치한다.
한편, 이동부(24)는 전지셀(10)을 파지하는 그리퍼 또는 로봇팔로 마련될 수 있다.
제어부
제어부(25)는 제1 촬영부(22)를 통해 촬영된 영상에서 스테이지(21)의 표면에 가상의 기준 중심점(O)과 기준 외곽선(M)을 선정하고, 상기 제2 촬영부(23)를 통해 촬영된 영상에서 최초 전지셀(101)의 중심점(O1)과 외곽선(M1)을 선정한다.
즉, 제어부(25)는 미리 입력된 전지셀(10)에 구비된 본체부(11)의 외곽선(M1)을 제1 촬영부(22)에 의해 촬영된 영상 이미지에 표시하여 기준 외곽선(M)을 선정하고, 기준 외곽선(M)의 중앙을 통과하는 가로라인(X)과 상기 기준 외곽선(M)의 중앙을 통과하는 세로라인(Y)이 교차하는 지점을 기준 중심점(O)으로 선정한다.
또한, 제어부(25)는 제2 촬영부(23)를 통해 촬영된 전지셀(10) 이미지에서 전극조립체가 수용되는 본체부(11)를 선정한 후 본체부(11)의 테두리를 연결하여 외곽선(M1)을 선정하고, 상기 본체부(11)의 가로변에서 중앙을 통과하는 가로라인(X)과 상기 본체부(11)의 세로변에서 중앙을 통과하는 세로라인(Y)이 교차하는 지점을 중심점으로 선정한다.
한편, 제어부(25)는, 상기 이동부(24)를 통해 상기 최초 전지셀(101)이 상기 스테이지(21)에 배치될 때 상기 스테이지(21)에 선정된 기준 중심점(O) 및 기준 외곽선(M)과 상기 최초 전지셀(101)의 중심점(O1) 및 외곽선(M1)이 대응되도록 제어한다. 특히, 제어부(25)는, 상기 스테이지(21)에 선정된 기준 중심점(O) 및 기준 외곽선(M)과 상기 최초 전지셀(101)의 중심점(O1) 및 외곽선(M1)이 불일치할 경우 이동부(24)를 제어하여 최초 전지셀(101)을 좌우 또는 전후로 이동시키거나 회전시켜서 상기 스테이지(21)에 선정된 기준 중심점(O) 및 기준 외곽선(M)과 상기 최초 전지셀(101)의 중심점(O1) 및 외곽선(M1)이 대응되게 위치시킬 수 있다.
한편, 상기 제어부(25)는 영상처리 모니터(26)를 더 포함하며, 상기 영상처리 모니터(26)는 상기 스테이지(21)의 표면에 기준 중심점(O) 및 기준 외곽선(M)이 선정된 상태, 상기 최초 전지셀(101)의 중심점(O1) 및 외곽선(M1)이 선정된 상태, 상기 스테이지(21)에 선정된 기준 중심점(O) 및 기준 외곽선(M)과 상기 최초 전지셀(101)의 중심점(O1) 및 외곽선(M1)이 대응되게 위치하는 상태를 실시간으로 표시한다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지모듈 제조장치(20)에서 상기 제2 촬영부(23)는 설정된 위치에 공급되는 두번째 전지셀(102)을 더 촬영하고, 상기 이동부(24)는 두번째 전지셀(102)을 상기 최초 전지셀(101)에 적층되게 더 배치하며, 상기 제어부(25)는 상기 제2 촬영부(23)를 통해 촬영된 영상에서 두번째 전지셀(102)의 중심점과 외곽선을 선정하고, 상기 이동부(24)를 통해 상기 두번째 전지셀(102)이 상기 최초 전지셀(101)에 배치될 때 상기 최초 전지셀(101)에 선정된 중심점(O1) 및 외곽선(M1)과 상기 두번째 전지셀(102)의 중심점(O2) 및 외곽선(M2)이 대응되게 더 제어한다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지모듈 제조장치(20)는 스테이지(21) 표면에 최초 전지셀(101)과 두번째 전지셀(102)을 비접촉 방식을 이용하여 정렬되게 배치할 수 있고, 이에 따라 전지셀의 손상을 크게 방지할 수 있으며, 더불어 전지셀의 정렬도를 높일 수 있다.
한편, 상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지모듈 제조장치(20)를 이용한 제조방법을 설명한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈의 제조방법]
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조방법의 스테이지 선정단계를 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조방법의 최초 전지셀 선정단계를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조방법의 최초 전지셀 선정단계를 나타낸 평면도이며, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조방법의 최초 전지셀 배치단계를 나타낸 측면도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조방법의 최초 전지셀 배치단계에서 나타낸 모니터 도면이며, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조방법의 두번째 전지셀 배치단계를 나타낸 측면도이고, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지모듈 제조방법에서 N번째 전지셀 배치단계를 나타낸 측면도이다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지모듈은 상하방향 또는 좌우방향으로 전지셀이 적층되게 배치할 수 있다. 여기서 본 발명은 상하방향으로 전지셀을 적층되게 배치하는 것을 하나의 실시예로 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 전지모듈의 제조방법은 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, (a) 스테이지 선정단계, (b) 최초 전지셀 선정단계, (c) 최초 전지셀 배치단계, (d) 두번째 전지셀 선정단계, (e) 두번째 전지셀 배치단계, 및 (f)N번째 전지셀 선정단계, (g) N번째 전지셀 배치단계를 포함한다.
(a) 스테이지 선정단계
(a) 스테이지 선정단계는 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 스테이지(21)의 표면을 제1 촬영부(22)로 촬영하여 스테이지(21)의 영상 이미지를 획득한다. 그리고 제어부(25)는 제1 촬영부(22)에 의해 촬영된 스테이지(21)의 영상 이미지에서 가상의 기준 중심점(O)과 기준 외곽선(M)을 선정한다.
여기서 기준 외곽선(M)은, 미리 입력된 전지셀에 구비된 본체부(11)의 외곽선이고, 상기 기준 중심점(O)은 기준 외곽선(M)의 중앙을 통과하는 가로라인(X)과 상기 기준 외곽선(M)의 중앙을 통과하는 세로라인(Y)이 교차하는 지점이다.
그리고 제1 촬영부(22)는 비전장치로 마련될 수 있다. 즉, 스테이지(21)의 표면은 비전장치를 이용하여 촬영한다.
(b) 최초 전지셀 선정단계
(b) 최초 전지셀 선정단계는 최초 전지셀(101)의 중심점과 외곽선을 선정하기 위한 것이다.
즉, (b) 최초 전지셀 선정단계는 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 최초 전지셀(101)의 표면을 촬영하여 전지셀 영상 이미지를 획득하는 공정, 상기 전지셀 영상 이미지에서 전극조립체가 수용되는 본체부(11)를 선정하는 공정, 상기 본체부(11)의 테두리를 연결하여 외곽선(M1)을 선정하는 공정, 및 상기 본체부(11)의 가로변에서 중앙을 통과하는 가로라인과 상기 본체부(11)의 세로변에서 중앙을 통과하는 세로라인이 교차하는 지점을 중심점으로 선정하는 공정을 포함한다.
정리하면, (b) 최초 전지셀 선정단계는 제2 촬영부(23)를 이용하여 최초 전지셀(101)의 표면을 촬영하여 전지셀 영상 이미지를 획득한다. 그리고 제어부(25)는 제2 촬영부(23)에 의해 촬영된 상기 전지셀 영상 이미지에서 전극조립체가 수용되는 본체부(11)를 선정한 다음, 상기 본체부(11)의 테두리를 연결하여 외곽선(M1)을 선정한다, 다음으로 상기 본체부(11)의 가로변에서 중앙을 통과하는 가로라인과 상기 본체부(11)의 세로변에서 중앙을 통과하는 세로라인이 교차하는 지점을 중심점(O1)으로 선정한다.
이와 같은 방법으로 최초 전지셀(101)의 중심점(O1)과 외곽선(M1)을 정확히 선정할 수 있다.
여기서 상기 본체부(11)를 선정하는 공정은, 제어부(25)를 이용하여 상기 전지셀 이미지에서 높이 차이에 의해 명암 차이가 발생하는 전극조립체 수용되는 본체부(11)와 상기 본체부(11)를 밀봉하는 실링부(12) 사이의 경계선들을 획득하고, 상기 경계선들을 기초로 상기 본체부(11)의 테두리를 연결하여 외곽선을 선정한다.
제2 촬영부(23)는 제1 촬영부(22)와 동일하게 마련될 수 있다. 즉, 제2 촬영부(23)는 비전장치로 마련될 수 있다.
(c) 최초 전지셀 배치단계
(c) 최초 전지셀 배치단계는 상기 최초 전지셀(101)을 상기 스테이지(21)의 표면에 배치하되, 상기 스테이지(21)에 선정된 기준 중심점(O) 및 기준 외곽선(M)과 상기 최초 전지셀(101)의 중심점(O1) 및 외곽선(M1)이 대응되게 배치한다.
즉, (c) 최초 전지셀 배치단계는 도 7 및 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 이동부(24)를 이용하여 최초 전지셀(101)을 파지한 다음, 스테이지(21)의 표면에 배치한다. 이때 제어부(25)는 이동부(24)를 제어하여 상기 스테이지(21)에 선정된 기준 중심점(O) 및 기준 외곽선(M)과 상기 최초 전지셀(101)의 중심점(O1) 및 외곽선(M1)이 대응되게 배치한다.
다시 말해, 도 7을 참조하면, 스테이지(21)의 기준 중심점(O)과 최초 전지셀(101)의 중심점(O1)이 동일한 수직선상에 위치하게 배치하고, 스테이지(21)의 기준 외곽선(M)과 최초 전지셀(101)의 외곽선(M1)이 동일한 수직선상에 위치하게 배치한다.
따라서 (c) 최초 전지셀 배치단계는 스테이지(21)의 설정 위치에 최초 전지셀(101)을 정렬 불량 없이 배치할 수 있다.
한편, (c) 최초 전지셀 배치단계는 최초 전지셀(101)의 배치가 완료되면, 전지셀에 구비된 본체부(11)의 표면에 절연패드(14)를 배치하는 공정을 더 포함할 수 있다. 절연패드(14)는 상호 대응하는 전지셀 사이의 절연성을 높이기 위해 배치한다.
즉, 상기 절연패드 배치공정은, 상기 본체부(11)와 대응하는 면적을 가진 절연패드(14)를 준비하는 과정; 상기 절연패드(14)의 중심점과 외곽선을 선정하는 과정; 상기 절연패드(14)를 상기 전지셀에 구비된 본체부(11)에 배치하되, 상기 본체부(11)의 중심점 및 외곽선과 절연부재의 중심점 및 외곽선이 일치되게 배치하는 과정을 포함한다.
보다 자세히 설명하면, 절연패드(14) 중심점과 외곽선 선정 과정은, 촬영부(미도시)를 이용하여 절연패드(14)의 표면 이미지를 촬영하고, 촬영된 절연패드(14) 이미지에서 절연패드(14)의 테두리를 획득한 후 절연페드의 테두리를 연결하여 외곽선을 선정하고, 외곽선의 가로 및 세로 중심선이 교차하는 지점에 중심점을 선정한다. 그리고 제어부(25)는 이동부(24)를 통해 절연패드(14)를 최초 전지셀(101)의 본체부(11)에 배치하되, 상기 본체부(11)의 중심점 및 외곽선과 절연부재의 중심점 및 외곽선이 일치되게 배치한다.
(d) 두번째 전지셀 선정단계
(d) 두번째 전지셀 선정단계는 두번째 전지셀(102)의 중심점(O2)과 외곽선(M2)을 선정하기 위한 것이다. 즉, (d) 두번째 전지셀 선정단계는 앞에서 설명한 (b) 최초 전지셀 선정단계와 동일한 방법으로 두번째 전지셀(102)의 중심점(O2)과 외곽선(M2)을 선정한다.
보다 구체적으로 설명하면, (d) 두번째 전지셀 선정단계는 설정위치에 공급된 두번째 전지셀(102)을 제2 촬영부(23)가 촬영하여 두번째 전지셀(102)의 영상 이미지를 획득한다. 그리고 제어부(25)는 제2 촬영부(23)에 의해 촬영된 두번째 전지셀(102)의 영상 이미지에서 전극조립체가 수용되는 본체부(11)를 선정한 다음, 상기 본체부(11)의 테두리를 연결하여 외곽선(M2)을 선정한다, 다음으로 상기 본체부(11)의 가로변에서 중앙을 통과하는 가로라인과 상기 본체부(11)의 세로변에서 중앙을 통과하는 세로라인이 교차하는 지점을 중심점으로 선정한다.
이와 같은 방법으로 두번째 전지셀(102)의 중심점(O2)과 외곽선(M2)을 선정할 수 있다.
(e) 두번째 전지셀 배치단계
(e) 두번째 전지셀 배치단계는 상기 두번째 전지셀(102)을 상기 최초 전지셀(101)에 적층되게 배치하되, 상기 최초 전지셀(101)의 중심점(O1) 및 외곽선(M1)과, 두번째 전지셀(102)의 중심점(O2) 및 외곽선(M2)이 일치되게 배치한다.
즉, (e) 두번째 전지셀 배치단계는 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 이동부(24)를 이용하여 두번째 전지셀(102)을 파지한 다음, 최초 전지셀(101)의 표면에 적층되게 배치한다. 이때 제어부(25)는 이동부(24)를 제어하여 상기 최초 전지셀(101)의 중심점(O1) 및 외곽선(M1)과 상기 두번째 전지셀(102)의 중심점(O2) 및 외곽선(M2)이 대응되게 배치한다.
한편, (e) 두번째 전지셀 배치단계는 상기 스테이지(21) 표면의 기준 외곽선(M)과 상기 두번째 전지셀(102)에 구비된 본체부(11)의 외곽선(M2)이 대응하는지 검사하는 공정을 더 포함할 수 있다. 즉, 최초 전지셀(101)과 두번째 전지셀(102)을 적층하는 과정에서 유동 현상이 발생할 수 있으며, 이에 따라 최초 전지셀(101)과 두번째 전지셀(102)의 외곽선(M2)이 스테이지(21)의 기준 외곽선(M)과 대응하는지 검사할 필요가 있다. 즉, 제어부(25)는 상기 초기 스테이지(21) 표면의 기준 외곽선(M)과 상기 두번째 전지셀(102)에 구비된 본체부(11)의 외곽선(M2)이 대응하는지 검사하며, 이에 따라 최초 전지셀(101)과 두번째 전지셀(102) 사이의 정렬도를 높일 수 있다.
한편, (e) 두번째 전지셀 배치단계는 상기 스테이지(21) 표면의 기준 외곽선(M)과 상기 두번째 전지셀(102)에 구비된 본체부(11)의 외곽선(M2)이 불일치하면, 적층된 최초 전지셀(101)과 두번째 전지셀(102)을 동시에 이동시켜서 스테이지(21) 표면의 기준 외곽선(M)과 상기 두번째 전지셀(102)에 구비된 본체부(11)의 외곽선(M2)을 일치시키는 공정을 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 방법으로 N-1번째 전지셀, 및 N번째 전지셀(103)을 순차적으로 적층되게 배치할 수 있다.
예로, 상기 (e) 단계 후, (f) N 번째 전지셀에 구비된 본체부(11)의 중심점과 외곽선을 선정하는 단계; 및 (g) 상기 N 번째 전지셀을 상기 N-1 번째 전지셀에 적층되게 배치하되, 상기 N-1 번째 전지셀의 중심점 및 외곽선과, 상기 N 번째 전지셀의 중심점 및 외곽선(M3)이 일치되게 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
(f) N 번째 전지셀의 선정단계
(f) N 번째 전지셀의 선정단계는 앞에서 설명한 (b) 최초 전지셀 선정단계와 동일한 방법으로 N번째 전지셀(103)의 중심점(O3)과 외곽선(M3)을 선정한다.
N번째 전지셀(103)을 제2 촬영부(23)가 촬영하여 N번째 전지셀(103)의 영상 이미지를 획득한다. 그리고 제어부(25)는 제2 촬영부(23)에 의해 촬영된 N번째 전지셀(103)의 영상 이미지에서 전극조립체가 수용된 본체부(11)를 선정한 다음, 상기 본체부(11)의 테두리를 연결하여 외곽선(M3)을 선정한다, 다음으로 상기 본체부(11)의 가로변에서 중앙을 통과하는 가로라인과 상기 본체부(11)의 세로변에서 중앙을 통과하는 세로라인이 교차하는 지점을 중심점(O3)으로 선정한다.
이와 같은 방법으로 N번째 전지셀(103)의 중심점(O3)과 외곽선(M3)을 선정할 수 있다.
(g) N번째 전지셀 배치단계
(g) N번째 전지셀 배치단계는, 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 이동부(24)를 이용하여 N번째 전지셀(103)을 파지한 다음, N-1번째 전지셀의 표면에 적층되게 배치한다. 이때 제어부(25)는 이동부(24)를 제어하여 상기 N-1번째 전지셀(즉, 두번째 전지셀)의 중심점(O2) 및 외곽선과 상기 N번째 전지셀(103)의 중심점(O3) 및 외곽선(M3)이 대응되게 배치한다
상기 (g) N번째 전지셀 배치단계가 완료되면 완제품 전지모듈(1)을 제조할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 전지모듈 제조방법 및 장치, 그에 의해 제조된 전지모듈을 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 실시가 가능하다.
1: 전지모듈
10: 전지셀
101: 최초 전지셀
102: 두번째 전지셀
103: N번째 전지셀
11: 본체부
12: 실링부
13: 리드부
14: 절연패드
20: 전지모듈 제조장치
21: 스테이지
22: 제1 촬영부
23: 제2 촬영부
24: 이동부
25: 제어부
26: 영상처리 모니터

Claims (14)

  1. 복수의 전지셀을 다단으로 배치하는 전지모듈 제조방법으로서,
    (a) 스테이지의 표면에 가상의 기준 중심점과 기준 외곽선을 선정하는 단계;
    (b) 최초 전지셀의 중심점과 외곽선을 선정하는 단계; 및
    (c) 상기 최초 전지셀을 상기 스테이지의 표면에 배치하되, 상기 스테이지에 선정된 기준 중심점 및 기준 외곽선과 상기 최초 전지셀의 중심점 및 외곽선이 대응되게 배치하는 단계;
    (d) 두번째 전지셀의 중심점과 외곽선을 선정하는 단계; 및
    (e) 상기 두번째 전지셀을 상기 최초 전지셀에 적층되게 배치하되, 상기 최초 전지셀의 중심점 및 외곽선과 두번째 전지셀의 중심점 및 외곽선이 일치되게 배치하는 단계를 포함하는 전지모듈의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 전지셀의 표면을 촬영하여 전지셀 이미지를 획득하는 공정;
    상기 전지셀 이미지에서 전극조립체가 수용되는 본체부를 선정하는 공정;
    상기 본체부의 테두리를 연결하여 외곽선을 선정하는 공정; 및
    상기 본체부의 가로변에서 중앙을 통과하는 가로라인과, 상기 본체부의 세로변에서 중앙을 통과하는 세로라인이 교차하는 지점을 중심점으로 선정하는 공정을 포함하는 전지모듈의 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 본체부를 선정하는 공정은,
    상기 전지셀 이미지에서 높이 차이에 의해 명암 차이가 발생하는 전극조립체 수용되는 본체부와 상기 본체부를 실링하는 실링부 사이의 경계선들을 획득하는 과정; 및
    상기 경계선들을 기초로 상기 본체부의 테두리를 연결하여 외곽선을 선정하는 과정을 포함하는 전지모듈의 제조방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 전지셀의 표면은 비전장치를 이용하여 촬영하는 전지모듈의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 (e) 단계는 상기 스테이지 표면의 기준 외곽선과 상기 두번째 전지셀에 구비된 본체부의 외곽선이 일치하는지 검사하는 공정을 더 포함하는 전지모듈의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 (e) 단계는 상기 스테이지 표면의 기준 외곽선과 상기 두번째 전지셀에 구비된 본체부의 외곽선이 불일치하면, 적층된 최초 전지셀과 두번째 전지셀을 이동시켜서 스테이지 표면의 기준 외곽선과 상기 두번째 전지셀에 구비된 본체부의 외곽선을 일치시키는 공정을 더 포함하는 전지모듈의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 (e) 단계 후,
    (f) N 번째 전지셀에 구비된 본체부의 중심점과 외곽선을 선정하는 단계; 및
    (g) 상기 N 번째 전지셀을 상기 N-1 번째 전지셀에 적층되게 배치하되, 상기 N-1 번째 전지셀의 중심점 및 외곽선과, 상기 N 번째 전지셀의 중심점 및 외곽선이 일치되게 배치하는 단계를 더 포함하는 전지모듈의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 (c) 또는 상기 (d) 단계는, 전지셀이 배치된 후, 전지셀에 구비된 본체부에 절연패드를 배치하는 공정을 더 포함하는 전지모듈의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 절연패드 배치공정은,
    상기 본체부와 대응하는 면적을 가진 절연패드를 준비하는 과정;
    상기 절연패드의 중심점과 외곽선을 선정하는 과정;
    상기 절연패드를 상기 전지셀에 구비된 본체부에 배치하되, 상기 본체부의 중심점 및 외곽선과 절연부재의 중심점 및 외곽선이 일치되게 배치하는 과정을 더 포함하는 전지모듈의 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 기준 외곽선은, 미리 입력된 전지셀에 구비된 본체부의 외곽선이고, 상기 기준 중심점은 기준 외곽선의 중앙을 통과하는 가로라인과, 상기 기준 외곽선의 중앙을 통과하는 세로라인이 교차하는 지점인 전지모듈의 제조방법.
  11. 복수의 전지셀을 다단으로 배치하는 전지모듈 제조장치로서,
    스테이지;
    스테이지의 표면을 촬영하는 제1 촬영부;
    설정된 위치에 공급되는 최초 전지셀을 촬영하는 제2 촬영부;
    설정된 위치에 공급된 최초 전지셀을 상기 스테이지의 표면에 배치하는 이동부;
    상기 제1 촬영부를 통해 촬영된 영상에서 스테이지의 표면에 가상의 기준 중심점과 기준 외곽선을 선정하고, 상기 제2 촬영부를 통해 촬영된 영상에서 최초 전지셀의 중심점과 외곽선을 선정하며, 상기 이동부를 통해 상기 최초 전지셀이 상기 스테이지에 배치될 때 상기 스테이지에 선정된 기준 중심점 및 기준 외곽선과 상기 최초 전지셀의 중심점 및 외곽선을 대응되도록 제어하는 제어부를 포함하는 전지모듈 제조장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 촬영부는, 설정된 위치에 공급되는 두번째 전지셀을 더 촬영하고,
    상기 이동부는, 두번째 전지셀을 상기 최초 전지셀에 적층되게 더 배치하며,
    상기 제어부는, 상기 제2 촬영부를 통해 촬영된 영상에서 두번째 전지셀의 중심점과 외곽선을 선정하고, 상기 이동부를 통해 상기 두번째 전지셀이 상기 최초 전지셀에 배치될 때 상기 최초 전지셀에 선정된 중심점 및 외곽선과 상기 두번째 전지셀의 중심점 및 외곽선이 대응되게 제어하는 전지모듈 제조장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 촬영부 및 상기 제2 촬영부는 비전장치로 마련되는 전지모듈의 제조장치.
  14. 청구항 1의 전지모듈 제조방법에 의해 제조되는 전지모듈.
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