WO2023106760A1 - 얼라인 장치 및 이를 포함하는 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템 - Google Patents

얼라인 장치 및 이를 포함하는 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템 Download PDF

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cell
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박형민
박건태
강춘권
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to an align device and an assembly system of a battery module assembly including the same.
  • Secondary batteries which are highly applicable to each product group and have electrical characteristics such as high energy density, are used not only in portable devices but also in electric vehicles (EVs) or hybrid electric vehicles (HEVs) driven by an electrical driving source. It is universally applied. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving energy efficiency and eco-friendliness in that they do not generate any by-products due to the use of energy as well as the primary advantage of dramatically reducing the use of fossil fuels.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to a charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage or charge/discharge capacity.
  • a battery pack is configured by connecting a plurality of battery cells in series/parallel, a battery module including at least one battery cell is first configured, and other components are added using the at least one battery module.
  • a method of configuring a battery pack is common.
  • a conventional battery module generally includes a plurality of battery cells and a cell frame accommodating the plurality of battery cells.
  • a conventional cell frame is generally composed of an assembly of a plurality of plates such as a front plate, a rear plate, a side plate, a lower plate, and an upper plate to accommodate the plurality of battery cells and secure rigidity.
  • an object of the present invention is to provide an alignment device capable of implementing a frameless structure and an assembly system of a battery module assembly including the same.
  • Another object of the present invention is to provide an aligning device capable of reducing manufacturing costs and minimizing an assembly space, and an assembly system of a battery module assembly including the same.
  • the present invention is an aligning device provided in an assembly system of a battery module assembly and forming a cell assembly by assembling two rows of battery cells and a cooling unit, as long as the two rows of battery cells are supported.
  • pair of guide jigs a cell spacing adjusting jig connected to the pair of guide jigs and adjusting spacing of battery cells in each row; and a cooling unit gripper for disposing the cooling unit between the pair of guide jigs.
  • the pair of guide jigs may be slidably provided along a direction toward the cooling unit gripper and an opposite direction to the cooling unit gripper.
  • the pair of guide jigs pressurize the battery cells in each row through the sliding to bring the battery cells in each row into close contact with both side surfaces of the cooling unit.
  • the cell spacing adjustment jig is slidably mounted on one side of the pair of guide jigs, and at least a portion of the jig passes through the pair of guide jigs and slides between the battery cells in each row during sliding. Intervals between battery cells in each row may be adjusted.
  • the cell spacing adjusting jig includes an adjusting jig body slidably mounted on one side of each guide jig; and a plurality of spacing adjusting units protruding from the adjusting jig body by a predetermined length and sliding between the battery cells in each row through each guide jig during the sliding to widen the spacing between the battery cells in each row at predetermined intervals. there is.
  • the plurality of spacing adjusting units may be spaced apart from each other by a predetermined distance at equal intervals along the longitudinal direction of the adjusting jig body.
  • the pair of guide jigs may include a cell support for supporting the battery cells.
  • the cell support part may be provided with a magnetic member.
  • the align device may include an align gripper provided above the pair of guide jigs and pressurizing and fixing upper ends of the two rows of battery cells disposed with the cooling unit interposed therebetween.
  • the pair of guide jigs may be tiltable at a predetermined angle with the cooling unit gripper interposed therebetween.
  • the aligning device may form the cell assembly by mutually bonding the cooling unit between the two rows of battery cells.
  • the present invention provides an assembly system of a battery module assembly, characterized in that it includes an alignment device according to the above-described embodiments as an assembly system of a battery module assembly.
  • the assembly system of the battery module assembly includes: a first transport device for transporting the plurality of battery cells in two rows and guiding them toward the aligning device; a second transport device for transporting the cell assembly assembled by the align device to a structure assembly device for assembly with a side structure unit covering the battery cells; and the structure assembling device forming the battery module assembly by arranging a plurality of side structure units between the battery cells of the at least one cell assembly transported through the second transport device.
  • the second transfer device may cure the cell assembly at room temperature during the transfer.
  • the structure assembling device may mutually adhere the plurality of side structure units and the at least one cell assembly.
  • an alignment device capable of implementing a frameless structure and an assembly system of a battery module assembly including the same may be provided.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an assembly system of a battery module assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an alignment device of the assembly system of the battery module assembly of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a view for explaining main parts of the aligning device of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the alignment device of FIG. 2 .
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a structure assembly device of the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • Figure 6 is a schematic diagram for explaining a free working device of the assembly system of the battery module assembly of Figure 1;
  • FIG. 7 and 8 are views for explaining the operation of the first transfer device of the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • 9 to 13 are views for explaining the operation of the alignment device of the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • FIG. 14 to 16 are diagrams for explaining an operation of an align device according to another embodiment of the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • 17 and 18 are views for explaining the operation of the second transfer device of the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • 19 to 23 are views for explaining a pre-processing operation of a cooling unit through a free-working device of the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • 24 to 26 are views for explaining a pre-processing operation of a side structure unit through a free-working device of the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • 27 to 29 are views for explaining the operation of the structure assembling device of the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • FIG. 30 is a view for explaining a battery module assembly assembled through the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an assembly system of a battery module assembly according to an embodiment of the present invention.
  • the assembly system 10 of the battery module assembly 1 may include a first transfer device 100 , an align device 200 and a second transfer device 300 . there is.
  • the first transfer device 100 may transfer the plurality of battery cells 3 in two rows.
  • the first transfer device 100 may guide the plurality of battery cells 3 to an aligning device 200 to be described later.
  • the alignment device 200 aligns the cooling unit 5 (see FIG. 3 ) between the two rows of battery cells 3 transferred through the first transfer device 100 to align the cell assembly 7 (see FIG. 4 ). ) can be assembled.
  • the cell assembly 7 may be formed of the battery cells 3 and the cooling unit 5 .
  • the second transfer device 300 assembles the cell assembly 7 assembled by the aligning device 200 with a side structure unit 9 (see FIG. 5) covering the battery cells 3. It can be transferred to the side of the structure assembly device 400 for A structure assembly device 400 to be described later assembles the cell assembly 7 transported through the second transport device 300 with a side structure unit 9 to manufacture a battery module assembly 1 (see FIG. 30). can do.
  • the cell assembly 7 formed of the battery cells 3 and the cooling unit 5 and the side structure unit 9 assembled with the cell assembly 7
  • a battery module assembly (1, see FIG. 30) provided as can be implemented.
  • the battery module assembly 1 fixes and supports the cell assembly 7 only by the side structure unit 9, and the conventional top plate, bottom plate, front plate, rear plate and side plate.
  • a frame structure provided as an assembly of a plurality of plate structures such as may be omitted. That is, the battery module assembly 1 according to the present embodiment may be provided in a frameless structure.
  • the battery module assembly 1 is provided in one or more plural pieces, and by adding a component for electrical connection, etc., a battery pack can be configured and mounted on a vehicle such as a car or a mechanism or structure such as an energy storage device. there is.
  • the assembly system 10 can reduce the manufacturing cost and simplify the assembly process compared to the conventional cell frame structure by assembling the battery module assembly 1 of the frameless structure, Cost competitiveness and manufacturing efficiency can be remarkably improved.
  • the assembly system 10 by forming the battery module assembly 1 of such a frameless structure, compared to the conventional cell frame structure, while realizing a slimmer and more compact structure, high energy density can be secured
  • the first transfer device 100 may include an upper conveyor 110 and a lower conveyor 130 .
  • the upper conveyor 110 may transport the two rows of battery cells 3 . To this end, two rows of conveyor belt lines for transferring the two rows of battery cells 3 may be provided on the upper conveyor 110 .
  • the lower conveyor 130 may guide the two rows of battery cells 3 to the aligning device 200 .
  • two rows of conveyor belt lines for transferring the two rows of battery cells 3 may be provided on the lower conveyor 130 .
  • the lower conveyor 130 may be disposed below the upper conveyor 110 at a predetermined distance from the upper conveyor 110 .
  • the first conveyor 100 including the upper conveyor 110 and the lower conveyor 130, which are vertically and separately arranged, has a structure that is arranged in a straight conveyor shape. Compared to this, the entire conveyor line can be reduced.
  • the assembly space can be minimized by reducing the length of the entire assembly line through the first transport device 100 . Accordingly, in this embodiment, it is possible to optimize the entire assembly space while reducing the construction cost for constructing the assembly system 10 .
  • the first transfer device 100 may include a lifting unit 150 .
  • the lifting unit 150 can move up and down between the upper conveyor 110 and the lower conveyor 130, and the two rows of battery cells 3 of the upper conveyor 110 are moved on the lower conveyor 130. can be transported to
  • the elevating unit 150 may be slidably provided along the ceiling rail 600 provided on the ceiling of the assembly system 10 . Accordingly, the lifting unit 150 may be provided to be movable in both horizontal and vertical directions within the assembly system 10 .
  • the alignment device 200 is provided in the assembly system 10 of the battery module assembly 1 (see FIG. 30), and forms a cell assembly by assembling two rows of battery cells 3 and a cooling unit 5. can do.
  • the aligning device 200 may form the cell assembly 7 by mutually bonding the cooling unit 5 between the two rows of battery cells 3 .
  • the cell assembly 7 may be provided as an assembly of the battery cells 3 and the cooling unit 5 through the alignment device 200 .
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an aligning device of the battery module assembly assembly system of FIG. 1
  • FIG. 3 is a diagram for explaining main parts of the aligning device of FIG. 2
  • FIG. This is a schematic cross-section of the device.
  • the alignment device 200 may include a guide jig 210 , a cell spacing adjusting jig 220 and a cooling unit gripper 230 .
  • the guide jig 210 is for supporting the two rows of battery cells 3 and may be provided as a pair.
  • the pair of guide jigs 210 may be provided to support the battery cells 3 in each row.
  • the cell spacing adjusting jig 220 is connected to the pair of guide jigs 210 and can adjust the spacing of the battery cells 3 in each row.
  • the cell spacing adjusting jig 220 is provided as a pair and can be slidably mounted on each guide jig 210 .
  • the cooling unit gripper 230 may place the cooling unit 5 between the pair of guide jigs 210 .
  • the cooling unit grippers 230 are provided as a pair and may support both ends of the cooling unit 5 .
  • the guide jig 210 and the cell spacing in a state in which the two rows of battery cells 3 are placed in a standing state with the cooling unit 5 interposed therebetween The sliding operation of the adjusting jig 220 may adjust the spacing between the two rows of battery cells 3 .
  • the pair of guide jigs 210 may be slidably provided along a direction toward the cooling unit gripper 230 and an opposite direction to the cooling unit gripper 226 . That is, the pair of guide jigs 210 are slidably provided along a direction toward the cooling unit 5 and an opposite direction to the cooling unit 5 while supporting the battery cells 3 in each row. It can be.
  • the pair of guide jigs 210 pressurize the battery cells 3 in each row through the sliding to bring the battery cells 3 in each row into close contact with both side surfaces of the cooling unit 5. there is.
  • the cell spacing adjusting jigs 220 are provided as a pair and are slidably mounted on one side of the pair of guide jigs 210, and at least a part of them slides along the pair of guide jigs 210.
  • the space between the battery cells 3 in each row may be adjusted while sliding between the battery cells 3 in each row by penetrating the battery cells 3 .
  • Each of the pair of cell spacing adjusting jigs 220 may include an adjusting jig main body 222 and a spacing adjusting unit 226 .
  • the adjustment jig body 222 may be slidably mounted on one side of each guide jig 210 .
  • the adjustment jig body 222 may be disposed to face the battery cells 3 with the guide jig 210 interposed therebetween.
  • the gap adjusting part 226 is provided in plural, protrudes from the adjusting jig body 222 with a predetermined length, and passes through each guide jig 210 when sliding to form a gap between the battery cells 3 in each row. By sliding, the intervals between the battery cells 3 in each row may be widened at predetermined intervals.
  • the plurality of spacing adjusting units 226 may be spaced apart from each other at equal intervals by a predetermined distance along the longitudinal direction of the adjusting jig main body 222 . Accordingly, according to the sliding operation of the plurality of spacing adjusting units 226, the spacing between the battery cells 3 in each row may be adjusted at equal intervals.
  • the aligning device 200 may include a cell support part 240 .
  • the cell support part 240 is provided on the pair of guide jigs 210 and can support the battery cells 3 .
  • the cell support portion 240 may guide the battery cells 3 seated on the pair of guide jigs 210 in a more stable manner.
  • the cell support part 240 may be provided with a magnetic member.
  • the cell support part 240 may be provided in plurality.
  • the plurality of cell support parts 240 may be provided at positions facing the battery cells 3 when the battery cells 3 are seated on the guide jig 210 .
  • the align device 200 may include an align gripper 250 .
  • the align gripper 250 is provided on the upper side of the pair of guide jigs 210 and can press and fix the upper ends of the two rows of battery cells 3 disposed with the cooling unit 5 interposed therebetween. there is.
  • the alignment gripper 250 may further increase coupling strength between the battery cells 3 and the upper portion of the cooling unit 5 .
  • the align gripper 250 may guide the subsequent process transfer of the cell assembly 7 provided with the battery cells 3 and the cooling unit 5 .
  • the alignment device 200 may form the cell assembly 7 by mutually aligning and bonding the cooling unit 5 between the two rows of battery cells 3 .
  • the second transfer device 300 may be provided to be movable along the ceiling of the assembly system 10 of the battery module assembly 1 (see FIG. 30 ).
  • the second transfer device 300 may be slidably mounted on the ceiling rail 600 like the lifting unit 150 of the first transfer device 100 .
  • the second transfer device 300 like the lifting unit 150 of the first transfer device 100, may be provided to be able to move up and down in a vertical direction.
  • the second transfer device 300 may also be provided integrally with the lifting unit 150 . That is, the second transfer device 300 and the lifting unit 150 of the first transfer device 100 may be provided as one lifting body.
  • the second transfer device 300 may cure the cell assembly 7 at room temperature during the transfer. To this end, the second transfer device 300 may be provided with component parts for room temperature curing of the cell assembly 7 .
  • the curing process of the cell assembly 7 can be performed while the second transfer device 300 provided on the ceiling rail 600 is being transferred, thereby saving space in the curing process and
  • the assembly process time can be further shortened by reducing the assembly process tact time.
  • the second transfer device 300 can lift and transport the cell assembly 7 from the aligner 200 without changing the direction of the cell assembly 7 during the transfer. Accordingly, in the present embodiment, during the transfer, a rotation process for adjusting input directions of the battery cells 3 of the cell assembly 7 is not separately required, and empty efficiency can be further increased.
  • the structure assembly device 400 arranges a plurality of side structure units 9 between the battery cells 3 of at least one cell assembly 7 transported through the second transport device 300. to form the battery module assembly 1.
  • the structure assembly apparatus 400 may form the battery module assembly 1 by mutually bonding the plurality of side structure units 9 and the at least one cell assembly 7 .
  • the battery module assembly 1 provided with the battery cells 3, the cooling unit 5, and the side structure units 9 can be assembled through the structure assembly device 400. there is.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a structure assembly device of the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • the structure assembly device 400 may include an assembly base 410 and a sliding jig 430 .
  • the assembly base 410 may guide alignment of at least one cell assembly 7 and at least one side structure unit 9 to form the battery module assembly 1 .
  • the sliding jig 430 is slidably provided on the assembly base 410 and can bring at least one cell assembly 7 and at least one side structure unit 9 into close contact with each other through the sliding. there is.
  • Figure 6 is a schematic diagram for explaining a free working device of the assembly system of the battery module assembly of Figure 1;
  • the free walking device 500 is configured to assemble the cell assembly 7 through the align device ( ) and the battery module assembly ( 1 ) through the structure assembly device 400 .
  • a pretreatment process may be performed prior to the assembly process of the cooling unit 3 and the side structure unit 9.
  • the free walking device 500 may include a plasma processing unit 510, an adhesive processing unit 530, and a direction changing unit 550.
  • the plasma processing unit 510 is for processing plasma P toward the cooling unit 5 and may be slidably provided along the length direction of the cooling unit 5 .
  • the adhesive processing unit 530 is for applying the adhesive G to the cooling unit 5 and the side structure unit 9, and is applied in the longitudinal direction of the cooling unit 5 and the side structure unit 9. It can be slidably provided along the way.
  • the direction changing unit 550 guides the plasma (P) treatment and the adhesive (G) application, as well as the cooling unit (5) or the cooling unit (5) during the plasma (P) treatment or the adhesive (G) application.
  • the side structure unit 9 can be supported.
  • the direction changing unit 550 may apply the plasma (P) treatment or the adhesive (G) to both sides of the cooling unit (5) or the side structure unit (9). ) or the direction of the side structure unit 9 may be changed.
  • the assembly system 10 may include the ceiling rail 600 .
  • the ceiling rail 600 is provided on the ceiling of the assembling system 10, and the elevating unit 150 of the first transfer device 100 and the second transfer device 300 ) can guide the sliding motion of
  • the ceiling rail 600 for guiding the transportation is provided on the ceiling of the system, maximizing space utilization of the entire system and saving space for system equipment construction. can do.
  • FIG. 7 and 8 are views for explaining the operation of the first transfer device of the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • the lifting device 150 of the first conveying device 100 moves the battery cells 3 in two rows on the first conveyor 110 onto the second conveyor 130. can be transferred to the side.
  • the lifting device 150 lifts the two rows of battery cells 3 on the first conveyor 110 through suction or the like, and then moves them along the ceiling rail 600 toward the second conveyor 110. After moving a predetermined distance, it can descend and be seated on the second conveyor 130 .
  • 9 to 13 are views for explaining the operation of the alignment device of the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • the aligning device 200 arranges the cooling unit 5 between the two rows of battery cells 3 transported from the first transfer device 100, and the two rows of batteries
  • the cell assembly 7 may be formed by closely contacting the cells 3 and the cooling unit 5 .
  • the pair of guide jigs 210 may pressurize the battery cells 3 in each row to come into close contact with the cooling unit 5 .
  • the pair of cell spacing adjusting jigs 220 can adjust the spacing between the battery cells 3 in each row while sliding through the guide jig 210 .
  • Adhesive G is applied to both side surfaces of the cooling unit 5 through the free walking device 500, so that when the contact occurs, the battery cells 3 and the cooling unit 5 are adhered to each other.
  • the cell assembly 7 may be formed through mutual adhesion between the battery cells 3 and the cooling unit 5 .
  • the pair of guide jigs 210 may slide in a direction away from the cell assembly 7, and the align gripper 250 may slide in a direction away from the cell assembly 7. Both sides of the upper end of the can be pressed. Accordingly, coupling strength between the battery cells 3 and the cooling unit 5 at the upper end of the cell assembly 7 may be further increased. Thereafter, the align gripper 250 may lift the cell assembly 7 and guide the cell assembly 7 to a subsequent process.
  • FIG. 14 to 16 are diagrams for explaining an operation of an align device according to another embodiment of the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • the aligning device 200 according to the present embodiment is similar to the aligning device 205 of the previous embodiment, redundant descriptions of components substantially the same as or similar to those of the previous embodiment will be omitted, and the following will be described. Let's focus on the differences from the embodiment.
  • the aligning device 205 may include a pair of guide jigs 215 tiltable at a predetermined angle with the cooling unit gripper 230 interposed therebetween. .
  • the pair of guide jigs 215 are inclined at a predetermined angle before the two rows of battery cells 3 and the cooling unit 5 come into close contact to more stably support the battery cells 3 in each row.
  • the pair of guide jigs 215 may press the battery cells 3 in each row to come into close contact with the cooling unit 5 while being tilted at the predetermined angle.
  • the pair of guide jigs 215 are provided to implement both sliding and tilting operations, so that the two rows of battery cells 3 can be more stably supported during the alignment or pressing operation. there is.
  • 17 and 18 are views for explaining the operation of the second transfer device of the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • the second transport device 300 may lift the cell assembly 7 from the align device 200 and transport it toward the structure assembly device 400.
  • the second transfer device 300 may further increase the coupling strength of the cell assembly 7 by curing the cell assembly 7 at room temperature during such a transfer operation. As such, in the present embodiment, when the second transport device 300 is transported, the cell assembly 7 can be hardened, so that the assembly fixing efficiency can be further improved.
  • 19 to 23 are views for explaining a pre-processing operation of a cooling unit through a free-working device of the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • the free walking device 500 may perform a pretreatment process before transferring the cooling unit 5 to the aligning device 200.
  • the plasma processing unit 510 of the free walking device 500 may plasma (P) process one side of both sides of the cooling unit 5 while sliding along the longitudinal direction of the cooling unit 5. there is.
  • the adhesive processing unit 530 of the free walking device 500 applies the adhesive G to one of both side surfaces of the cooling unit 5 while sliding along the longitudinal direction of the cooling unit 5. can do.
  • the direction changing unit (550) may change the direction of the cooling unit (5). there is.
  • the plasma processing unit 510 of the free walking device 500 may plasma (P) process the other side of both sides of the cooling unit 5 while sliding along the longitudinal direction of the cooling unit 5. there is.
  • the adhesive processing unit 530 of the free walking device 500 applies the adhesive G to the other side of both sides of the cooling unit 5 while sliding along the length direction of the cooling unit 5. can do.
  • the free walking device 500 may transfer the cooling unit 5, on which both sides of the cooling unit 5 have been treated with the plasma P and applied with the adhesive G, to the side of the aligning device 200.
  • 24 to 26 are views for explaining a pre-processing operation of a side structure unit through a free-working device of the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • the free walking device 500 may perform a pretreatment process before transferring the side structure unit 9 to the structure assembly device 400.
  • the adhesive processing unit 530 of the free walking device 500 slides along the longitudinal direction of the side structure unit 9 and applies the adhesive G to one of both sides of the side structure unit 9. can be applied.
  • the direction changing unit 550 may change the direction of the side structure unit 9 .
  • the adhesive processing unit 530 of the free walking device 500 slides along the longitudinal direction of the side structure unit 9 and applies the adhesive G to the other side of both sides of the side structure unit 9. can be applied.
  • the free walking device 500 may transfer the side structure unit 9 to which the adhesive G is applied to both sides of the side structure unit 9 toward the structure assembly device 400.
  • 27 to 29 are views for explaining the operation of the structure assembling device of the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • the assembly base 410 may arrange the side structure units 9 and the cell assemblies 7 to be alternately disposed. .
  • the sliding jig 430 may bring the side structure units 9 and the cell assemblies 7 into close contact while sliding along the assembly base 410 . Accordingly, the side structure units 9 and the cell assemblies 7 may form the battery module assembly 1 by being adhered to each other while closely contacting each other.
  • the assembly method of the battery module assembly includes the steps of transferring a plurality of battery cells 3 in two rows, a cooling unit between the battery cells 3 transferred in two rows ( 5) to align and assemble the cell assembly 7, transfer the cell assembly 7 to the side structure unit 9 covering the battery cells 3 of the cell assembly 7, and Assembling the battery module assembly 1 by covering the battery cells 3 of the cell assembly 7 with the side structure unit 9 may be included.
  • the step of transferring the plurality of battery cells 3 in two rows includes the step of transferring the two rows of battery cells 3 through the upper conveyor 110 and the two rows of batteries on the upper conveyor 110.
  • a step of transferring the cells 3 to the lower conveyor 130 for assembling the cell assembly 7 may be included.
  • the cell assembly 7 may be formed by mutually bonding the cooling unit 5 aligned between the two rows of battery cells 3 to the two rows of battery cells 3 through an adhesive G. there is.
  • the battery module assembly 1 may be formed by mutually bonding the battery cells 3 of the cell assembly 7 to the side structure unit 9 through an adhesive G.
  • the cell assembly 7 may be cured at room temperature when transferred to the side structure unit 9 . Accordingly, the battery cells 3 of the cell assembly 7 and the cooling unit 5 may be more firmly coupled to each other prior to assembly with the side structure unit 9 . In addition, when the cell assembly is transferred to the side structure unit 9 side, it may be transferred to the side structure unit 9 side along the ceiling.
  • FIG. 30 is a view for explaining a battery module assembly assembled through the battery module assembly assembly system of FIG. 1 .
  • the battery module assembly 1 includes a plurality of cell assemblies 7 having a cooling unit 5 between battery cells 3 and the plurality of cell assemblies 7 ), and may include a plurality of side structure units 9 forming outermost side surfaces of the battery module assembly 1.
  • the battery module assembly 1 is formed only of a plurality of cell assemblies 7 and a plurality of side structure units 9, a frameless structure can be implemented without a conventional frame structure.
  • the battery module assembly 1 manufactured through the assembly system 10 according to the present embodiment is provided in a frameless structure, so it is slimmer than the conventional frame structure and can secure a relatively high energy density .
  • the alignment device 200 capable of implementing a frameless structure and the assembly system 10 of the battery module assembly 1 including the same.
  • an aligning device 200 capable of reducing manufacturing costs and minimizing an assembly space, and the battery module assembly assembly system 10 including the same.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템에 구비되며, 2열의 배터리 셀들과 쿨링 유닛을 조립하여 셀 어셈블리를 형성하는 얼라인 장치는, 2열의 배터리 셀들을 지지하는 한 쌍의 가이드 지그, 한 쌍의 가이드 지그와 연결되며, 각 열의 배터리 셀들의 간격을 조정하는 셀 간격 조정 지그 및 한 쌍의 가이드 지그 사이에 쿨링 유닛을 배치시키는 쿨링 유닛 그립퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

얼라인 장치 및 이를 포함하는 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템
본 발명은 얼라인 장치 및 이를 포함하는 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템에 관한 것이다.
본 출원은 2021년 12월 07일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2021-0174262호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 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 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 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. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
종래 배터리 모듈의 경우, 일반적으로, 복수 개의 배터리 셀 및 이러한 복수 개의 배터리 셀을 수용하는 셀 프레임을 포함하여 구성된다. 종래 셀 프레임은, 일반적으로, 상기 복수 개의 배터리 셀을 수용하며 강성 등의 확보를 위해 전방 플레이트, 후방 플레이트, 사이드 플레이트, 로어 플레이트 및 어퍼 플레이트 등의 복수 개의 플레이트들의 조립체로 구성된다.
그러나, 종래 배터리 모듈의 경우, 이러한 복수 개의 플레이트들의 조립체로 구성되는 셀 프레임 구조의 특성 상, 제조 비용이 증가하며 조립 공정이 복잡하여, 원가 경쟁력 및 제조 효율 측면에서 불리한 문제가 있다.
아울러, 종래 배터리 모듈의 경우, 이러한 복수 개의 플레이트들의 조립체로 구성되는 셀 프레임 구조에 따라, 전체 배터리 모듈의 사이즈가 증가되어 에너지 밀도 측면에서 불리한 문제가 있다.
그러므로, 배터리 모듈이나 배터리 팩의 제조 시, 이러한 셀 프레임 구조 대신에 프레임 리스(Frame less) 구조를 구현하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 프레임 리스 구조를 구현할 수 있는 얼라인 장치 및 이를 포함하는 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 제조 비용을 절감하고 조립 공간을 최소화할 수 있는 얼라인 장치 및 이를 포함하는 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템을 제공하기 위한 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템에 구비되며, 2열의 배터리 셀들과 쿨링 유닛을 조립하여 셀 어셈블리를 형성하는 얼라인 장치로서, 상기 2열의 배터리 셀들을 지지하는 한 쌍의 가이드 지그; 상기 한 쌍의 가이드 지그와 연결되며, 각 열의 배터리 셀들의 간격을 조정하는 셀 간격 조정 지그; 및 상기 한 쌍의 가이드 지그 사이에 상기 쿨링 유닛을 배치시키는 쿨링 유닛 그립퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼라인 장치를 제공한다.
보다 바람직하게, 상기 한 쌍의 가이드 지그는, 상기 쿨링 유닛 그립퍼를 향한 방향 및 상기 쿨링 유닛 그립퍼의 반대 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 구비될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 한 쌍의 가이드 지그는, 상기 슬라이딩을 통해, 상기 각 열의 배터리 셀들을 가압하여 상기 각 열의 배터리 셀들을 상기 쿨링 유닛의 양측면에 밀착시킬 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 셀 간격 조정 지그는, 상기 한 쌍의 가이드 지그의 일측에 슬라이딩 가능하게 장착되며, 상기 슬라이딩 시 적어도 일부가 상기 한 쌍의 가이드 지그를 관통하여 상기 각 열의 배터리 셀들 사이에 슬라이딩되면서 상기 각 열의 배터리 셀들의 간격을 조정할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 셀 간격 조정 지그는, 각각의 가이드 지그의 일측에 슬라이딩 가능하게 장착되는 조정 지그 본체; 및 상기 조정 지그 본체로부터 소정 길이로 돌출되며, 상기 슬라이딩 시 각각의 가이드 지그를 관통하여 상기 각 열의 배터리 셀들 사이에 슬라이딩되어 각 열의 배터리 셀들의 간격을 소정 간격으로 벌리는 복수 개의 간격 조정부를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 복수 개의 간격 조정부는, 상기 조정 지그 본체의 길이 방향을 따라 상호 등 간격으로 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 한 쌍의 가이드 지그에 구비되며, 상기 배터리 셀들을 지지하는 셀 지지부를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 셀 지지부는, 자성부재로 마련될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 얼라인 장치는, 상기 한 쌍의 가이드 지그 상측에 구비되며, 상기 쿨링 유닛을 사이에 두고 배치되는 2열의 배터리 셀들의 상단을 가압하여 고정하는 얼라인 그립퍼를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 한 쌍의 가이드 지그는, 상기 쿨링 유닛 그립퍼를 사이에 두고 소정 각도로 틸팅 가능하게 구비될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 얼라인 장치는, 상기 2열의 배터리 셀들 사이에 상기 쿨링 유닛을 상호 접착하여 상기 셀 어셈블리를 형성할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템으로서, 전술한 실시예들에 따른 얼라인 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템을 제공한다.
보다 바람직하게, 상기 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템은, 상기 복수 개의 배터리 셀들을 2열로 이송하여 상기 얼라인 장치 측으로 안내하는 제1 이송 장치; 상기 얼라인 장치에 의해 조립된 상기 셀 어셈블리를 상기 배터리 셀들을 커버하는 사이드 스트럭처 유닛와의 조립을 위한 스트럭처 조립 장치 측으로 이송하는 제2 이송 장치; 및 상기 제2 이송 장치를 통해 이송된 적어도 하나의 셀 어셈블리의 상기 배터리 셀들 사이 사이에 복수 개의 사이드 스트럭처 유닛들을 배치시켜 상기 배터리 모듈 조립체를 형성하는 상기 스트럭처 조립 장치를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제2 이송 장치는, 상기 이송 시 상기 셀 어셈블리를 상온에서 경화시킬 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 스트럭처 조립 장치는, 상기 복수 개의 사이드 스트럭처 유닛들과 상기 적어도 하나의 셀 어셈블리를 상호 접착시킬 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 프레임 리스 구조를 구현할 수 있는 얼라인 장치 및 이를 포함하는 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 제조 비용을 절감하고 조립 공간을 최소화할 수 있는 얼라인 장치 및 이를 포함하는 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템을 제공할 수 있다.
이외에도 본 발명의 여러 실시예에 의하여, 여러 다른 추가적인 효과가 달성될 수 있다. 이러한 본 발명의 여러 효과들에 대해서는 각 실시예에서 상세하게 설명하거나, 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 효과에 대해서는 그 설명을 생략한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 얼라인 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 3은 도 2의 얼라인 장치의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 얼라인 장치의 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 스트럭처 조립 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 6은 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 프리 워킹 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 7 및 도 8은 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 제1 이송 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 13은 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 얼라인 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 14 내지 도 16은 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 다른 실시예에 따른 얼라인 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 17 및 도 18은 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 제2 이송 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 19 내지 도 23은 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 프리 워킹 장치를 통한 쿨링 유닛의 선 가공 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 24 내지 도 26은 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 프리 워킹 장치를 통한 사이드 스트럭처 유닛의 선 가공 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 27 내지 도 29는 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 스트럭처 조립 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 30은 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템을 통해 조립된 배터리 모듈 조립체를 설명하기 위한 도면이다.
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.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용될 수 있으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 모듈 조립체(1, 도 30 참조)의 조립 시스템(10)은, 제1 이송 장치(100), 얼라인 장치(200) 및 제2 이송 장치(300)를 포함할 수 있다.
상기 제1 이송 장치(100)는, 복수 개의 배터리 셀들(3)을 2열로 이송할 수 있다. 이러한 상기 제1 이송 장치(100)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(3)를 후술하는 얼라인 장치(200) 측으로 안내할 수 있다.
상기 얼라인 장치(200)는, 상기 제1 이송 장치(100)를 통해 이송된 2열의 배터리 셀들(3) 사이에 쿨링 유닛(5, 도 3 참조)을 정렬하여 셀 어셈블리(7, 도 4 참조)를 조립할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 셀 어셈블리(7)는, 상기 배터리 셀들(3)과 상기 쿨링 유닛(5)으로 형성될 수 있다.
상기 제2 이송 장치(300)는, 상기 얼라인 장치(200)에 의해 조립된 상기 셀 어셈블리(7)를 상기 배터리 셀들(3)을 커버하는 사이드 스트럭처 유닛(9, 도 5 참조)와의 조립을 위한 스트럭처 조립 장치(400) 측으로 이송할 수 있다. 후술하는 스트럭처 조립 장치(400)은, 상기 제2 이송 장치(300)를 통해 이송된 상기 셀 어셈블리(7)를 사이드 스트럭처 유닛(9)과 조립하여 배터리 모듈 조립체(1, 도 30 참조)를 제조할 수 있다.
본 실시예에서는, 이와 같은 조립 시스템(10)을 통해, 상기 배터리 셀들(3)과 쿨링 유닛(5)으로 형성된 셀 어셈블리(7) 및 상기 셀 어셈블리(7)와 조립되는 사이드 스트럭처 유닛(9)으로 마련되는 배터리 모듈 조립체(1, 도 30 참조)를 구현할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 배터리 모듈 조립체(1)는 사이드 스트럭처 유닛(9) 만으로 상기 셀 어셈블리(7)를 고정 및 지지하는 바, 종래와 같은 상부 플레이트, 하부 플레이트, 전방 플레이트, 후방 플레이트 및 사이드 플레이트와 같은 복수 개의 플레이트 구조물들의 조립체로 마련되는 프레임 구조를 생략할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈 조립체(1)는 프레임 리스 구조로 마련될 수 있다.
이러한 상기 배터리 모듈 조립체(1)는 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비되어, 전기적 연결을 위한 구성 등을 추가함으로써, 배터리 팩을 구성하여 자동차 등의 차량이나 에너지 저장 장치와 같은 기구나 구조물 등에 장착될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 상기 조립 시스템(10)은, 이러한 프레임 리스 구조의 배터리 모듈 조립체(1)를 조립함으로써, 종래 셀 프레임 구조와 대비하여 제조 비용을 줄이며 조립 공정을 간단히 할 수 있어, 원가 경쟁력 및 제조 효율을 현저히 높일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 상기 조립 시스템(10)은, 이러한 프레임 리스 구조의 배터리 모듈 조립체(1)를 형성함으로써, 종래 셀 프레임 구조와 대비하여 보다 슬림하고 컴팩트하면서 구조를 구현하면서 높은 에너지 밀도를 확보할 수 있다.
이하, 이러한 본 실시예에 따른 상기 조립 시스템(10)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
상기 제1 이송 장치(100)는, 상부 컨베이어(110) 및 하부 컨베이어(130)를 포함할 수 있다.
상기 상부 컨베이어(110)는, 상기 2열의 배터리 셀들(3)을 이송할 수 있다. 이를 위해, 상기 상부 컨베이어(110)에는, 상기 2열의 배터리 셀들(3)의 이송을 위한 2열의 컨베이어 벨트 라인이 마련될 수 있다.
상기 하부 컨베이어(130)는, 상기 2열의 배터리 셀들(3)을 상기 얼라인 장치(200)로 안내할 수 있다. 이를 위해, 상기 하부 컨베이어(130)에는, 상기 2열의 배터리 셀들(3)의 이송을 위한 2열의 컨베이어 벨트 라인이 마련될 수 있다.
상기 하부 컨베이어(130)는, 상기 상부 컨베이어(110)와 소정 거리 이격되게 상기 상부 컨베이어(110)의 하측에 배치될 수 있다.
본 실시예에서는, 이와 같이, 상하로 이격되게 분할 배치되는 상기 상부 컨베이어(110) 및 상기 하부 컨베이어(130)를 포함하는 상기 제1 이송 장치(100)를 통해, 일자형 컨베이어 형태로 길게 배치되는 구조에 비해 전체 컨베이어 라인을 줄일 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 상기 제1 이송 장치(100)를 통해 전체 조립 라인의 길이를 줄여 조립 공간을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 조립 시스템(10) 구축을 위한 건축비를 절감함과 아울러 전체 조립 공간을 최적화할 수 있다.
상기 제1 이송 장치(100)는, 승강 유닛(150)을 포함할 수 있다.
상기 승강 유닛(150)은, 상기 상부 컨베이어(110)와 상기 하부 컨베이어(130) 사이에서 승하강 가능하며, 상기 상부 컨베이어(110)의 상기 2열의 배터리 셀들(3)을 상기 하부 컨베이어(130)로 이송시킬 수 있다.
이러한 상기 승강 유닛(150)은, 상기 조립 시스템(10)의 천장에 마련되는 천장 레일(600)을 따라 슬라이딩 가능하게 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 승강 유닛(150)은, 상기 조립 시스템(10) 내에서 수평 방향 및 수직 방향 모두에서 이동 가능하게 마련될 수 있다.
상기 얼라인 장치(200)는, 상기 배터리 모듈 조립체(1, 도 30 참조)의 조립 시스템(10)에 구비되며, 2열의 배터리 셀들(3)과 쿨링 유닛(5)을 조립하여 셀 어셈블리를 형성할 수 있다.
구체적으로, 상기 얼라인 장치(200)는, 상기 2열의 배터리 셀들(3) 사이에 상기 쿨링 유닛(5)을 상호 접착하여 상기 셀 어셈블리(7)를 형성할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 셀 어셈블리(7)는, 상기 얼라인 장치(200)를 통해 상기 배터리 셀들(3) 및 쿨링 유닛(5)의 조립체로 마련될 수 있다.
이하, 이러한 본 실시예에 따른 상기 얼라인 장치(200)에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 얼라인 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이며, 도 3은 도 2의 얼라인 장치의 주요부를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 2의 얼라인 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2 내지 도 4 및 앞선 도 1을 참조하면, 상기 얼라인 장치(200)는, 가이드 지그(210), 셀 간격 조정 지그(220) 및 쿨링 유닛 그립퍼(230)를 포함할 수 있다.
상기 가이드 지그(210)는, 상기 2열의 배터리 셀들(3)을 지지하기 위한 것으로서, 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 가이드 지그(210)는, 각 열의 배터리 셀들(3)을 지지할 수 있게 마련될 수 있다.
상기 셀 간격 조정 지그(220)는, 상기 한 쌍의 가이드 지그(210)와 연결되며, 각 열의 배터리 셀들(3)의 간격을 조정할 수 있다. 이러한 상기 셀 간격 조정 지그(220)는, 한 쌍으로 구비되며, 각각의 가이드 지그(210)에 슬라이딩 가능하게 장착될 수 있다.
상기 쿨링 유닛 그립퍼(230)는, 상기 한 쌍의 가이드 지그(210) 사이에 상기 쿨링 유닛(5)을 배치시킬 수 있다. 이러한 상기 쿨링 유닛 그립퍼(230)는, 한 쌍으로 구비되며, 상기 쿨링 유닛(5)의 양단부를 지지할 수 있다.
이러한 본 실시예에 따른 상기 얼라인 장치(200)는, 상기 2열의 배터리 셀들(3)을 기립 상태로 상기 쿨링 유닛(5)을 사이에 두고 배치시킨 상태에서 상기 가이드 지그(210) 및 셀 간격 조정 지그(220)의 슬라이딩 동작으로 상기 2열의 배터리 셀들(3)의 간격을 조정할 수 있다.
구체적으로, 상기 한 쌍의 가이드 지그(210)는, 상기 쿨링 유닛 그립퍼(230)를 향한 방향 및 상기 쿨링 유닛 그립퍼(226)의 반대 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 구비될 수 있다. 즉, 상기 한 쌍의 가이드 지그(210)는, 각 열의 배터리 셀들(3)을 지지한 상태에서 상기 쿨링 유닛(5)를 향한 방향 및 상기 쿨링 유닛(5)의 반대 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 구비될 수 있다.
여기서, 상기 한 쌍의 가이드 지그(210)는, 상기 슬라이딩을 통해, 상기 각 열의 배터리 셀들(3)을 가압하여 상기 각 열의 배터리 셀들(3)을 상기 쿨링 유닛(5)의 양측면에 밀착시킬 수 있다.
상기 셀 간격 조정 지그(220)는, 한 쌍으로 구비되고, 상기 한 쌍의 가이드 지그(210)의 일측에 슬라이딩 가능하게 장착되며, 상기 슬라이딩 시 적어도 일부가 상기 한 쌍의 가이드 지그(210)를 관통하여 상기 각 열의 배터리 셀들(3) 사이에 슬라이딩되면서 상기 각 열의 배터리 셀들(3)의 간격을 조정할 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 셀 간격 조정 지그(220)는, 각각, 조정 지그 본체(222) 및 간격 조정부(226)를 포함할 수 있다.
상기 조정 지그 본체(222)는, 각각의 가이드 지그(210)의 일측에 슬라이딩 가능하게 장착될 수 있다. 이러한 상기 조정 지그 본체(222)는, 상기 가이드 지그(210)를 사이에 두고 상기 배터리 셀들(3)과 대향 배치될 수 있다.
상기 간격 조정부(226)는, 복수 개로 구비되고, 상기 조정 지그 본체(222)로부터 소정 길이로 돌출되며, 상기 슬라이딩 시 각각의 가이드 지그(210)를 관통하여 상기 각 열의 배터리 셀들(3) 사이에 슬라이딩되어 각 열의 배터리 셀들(3)의 간격을 소정 간격으로 벌릴 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 간격 조정부(226)는, 상기 조정 지그 본체(222)의 길이 방향을 따라 상호 등 간격으로 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수 개의 간격 조정부(226)의 슬라이딩 동작에 따라, 각 열의 배터리 셀들(3) 사이의 간격도 등 간격으로 조정될 수 있다.
상기 얼라인 장치(200)는, 셀 지지부(240)를 포함할 수 있다.
상기 셀 지지부(240)는, 상기 한 쌍의 가이드 지그(210)에 구비되며, 상기 배터리 셀들(3)을 지지할 수 있다. 이러한 상기 셀 지지부(240)는, 상기 한 쌍의 가이드 지그(210)에 안착되는 배터리 셀들(3)을 보다 더 안정적으로 지지하는 것을 가이드 할 수 있다.
상기 셀 지지부(240)는, 자성부재로 구비될 수 있다. 이러한 상기 셀 지지부(240)는 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 셀 지지부(240)는, 상기 가이드 지그(210)에 상기 배터리 셀들(3)의 안착 시 상기 배터리 셀들(3)과 마주 하는 위치에 구비될 수 있다.
상기 얼라인 장치(200)는, 얼라인 그립퍼(250)를 포함할 수 있다.
상기 얼라인 그립퍼(250)는, 상기 한 쌍의 가이드 지그(210) 상측에 구비되며, 상기 쿨링 유닛(5)을 사이에 두고 배치되는 2열의 배터리 셀들(3)의 상단을 가압하여 고정할 수 있다.
이러한 상기 얼라인 그립퍼(250)는, 상기 셀 어셈블리(7)의 조립 시, 상기 배터리 셀들(3)과 상기 쿨링 유닛(5)의 상측 부분에서의 결합 견고성을 보다 더 높일 수 있다.
아울러, 상기 얼라인 그립퍼(250)는, 상기 배터리 셀들(3)과 상기 쿨링 유닛(5)으로 마련되는 상기 셀 어셈블리(7)의 후속 공정 이송을 가이드 할 수 있다.
이러한 상기 얼라인 장치(200)는, 상기 2열의 배터리 셀들(3) 사이에 상기 쿨링 유닛(5)을 상호 정렬과 함께 상호 접착하여 상기 셀 어셈블리(7)를 형성할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 제2 이송 장치(300)는, 상기 배터리 모듈 조립체(1, 도 30 참조)의 조립 시스템(10)의 천장을 따라 이동 가능하게 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 이송 장치(300)는, 상기 제1 이송 장치(100)의 상기 승강 유닛(150)과 같이 상기 천장 레일(600)에 슬라이딩 가능하게 장착될 수 있다. 아울러, 상기 제2 이송 장치(300)는, 상기 제1 이송 장치(100)의 상기 승강 유닛(150)과 같이 수직 방향으로 승하강 가능하게 구비될 수 있다.
한편, 상기 제2 이송 장치(300)는, 상기 승강 유닛(150)과 통합하여 구비되는 것도 가능할 수 있다. 즉, 상기 제2 이송 장치(300)는, 상기 제1 이송 장치(100)의 상기 승강 유닛(150)과 하나의 승강체로 마련되는 것도 가능할 수 있다.
상기 제2 이송 장치(300)는, 상기 이송 시 상기 셀 어셈블리(7)를 상온에서 경화시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 제2 이송 장치(300)는, 상기 셀 어셈블리(7)의 상온 경화를 위한 구성 부품 등이 마련될 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 셀 어셈블리(7)의 경화 공정을, 상기 천장 레일(600)에 구비되는 상기 제2 이송 장치(300)의 이송 중 수행할 수 있어, 경화 공정에 따른 공간을 절약함과 아울러 조립 공정 택타임을 줄여 조립 공정 시간을 보다 더 단축시킬 수 있다.
상기 제2 이송 장치(300)는, 상기 이송 시, 상기 셀 어셈블리(7)의 방향 전환 없이 상기 얼라인 장치(200)로부터 상기 셀 어셈블리(7)를 들어 올려 이송할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 이송 시, 상기 셀 어셈블리(7)의 배터리 셀들(3)의 투입 방향 조정 등을 위한 회전 공정이 따로 요구되지 않아, 공 효율을 보다 더 높일 수 있다.
상기 스트럭처 조립 장치(400)는, 상기 제2 이송 장치(300)를 통해 이송된 적어도 하나의 셀 어셈블리(7)의 상기 배터리 셀들(3) 사이 사이에 복수 개의 사이드 스트럭처 유닛들(9)을 배치시켜 상기 배터리 모듈 조립체(1)를 형성할 수 있다.
구체적으로, 상기 스트럭처 조립 장치(400)는, 상기 복수 개의 사이드 스트럭처 유닛들(9)과 상기 적어도 하나의 셀 어셈블리(7)를 상호 접착시켜 상기 배터리 모듈 조립체(1)를 형성할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 스트럭처 조립 장치(400)를 통해, 상기 배터리 셀들(3), 상기 쿨링 유닛(5) 및 상기 사이드 스트럭처 유닛들(9)로 마련되는 상기 배터리 모듈 조립체(1)를 조립할 수 있다.
이하, 이러한 상기 스트럭처 조립 장치(400)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 5는 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 스트럭처 조립 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 5 및 앞선 도 1을 참조하면, 상기 스트럭처 조립 장치(400)는, 조립 베이스(410) 및 슬라이딩 지그(430)를 포함할 수 있다.
상기 조립 베이스(410)는, 상기 배터리 모듈 조립체(1)를 형성하기 위한 적어도 하나의 상기 셀 어셈블리(7) 및 적어도 하나의 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)의 정렬을 가이드할 수 있다.
상기 슬라이딩 지그(430)는, 상기 조립 베이스(410)에 슬라이딩 가능하게 구비되며, 상기 슬라이딩을 통해 적어도 하나의 상기 셀 어셈블리(7) 및 적어도 하나의 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)을 상호 밀착시킬 수 있다.
도 6은 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 프리 워킹 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 6 및 앞선 도 1을 참조하면, 상기 프리 워킹 장치(500)는, 상기 얼라인 장치()를 통한 셀 어셈블리(7)의 조립 및 상기 스트럭처 조립 장치(400)를 통한 배터리 모듈 조립체(1)의 조립 공정 이전에, 상기 쿨링 유닛(3) 및 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)의 전처리 공정을 수행할 수 있다.
이러한 상기 프리 워킹 장치(500)는, 플라즈마 처리부(510), 접착제 처리부(530) 및 방향 전환부(550)를 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 처리부(510)는, 상기 쿨링 유닛(5) 측으로의 플라즈마(P) 처리를 위한 것으로서, 상기 쿨링 유닛(5)의 길이 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 마련될 수 있다.
상기 접착제 처리부(530)는, 상기 쿨링 유닛(5) 및 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)의 접착제(G) 도포를 위한 것으로서, 상기 쿨링 유닛(5) 및 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)의 길이 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 마련될 수 있다.
상기 방향 전환부(550)는, 상기 플라즈마(P) 처리 및 상기 접착제(G) 도포를 가이드 함과 아울러 상기 플라즈마(P) 처리 또는 상기 접착제(G) 도포 시, 상기 쿨링 유닛(5) 또는 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)을 지지할 수 있다.
이러한 상기 방향 전환부(550)는, 상기 쿨링 유닛(5) 또는 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)의 양측면 모두에 상기 플라즈마(P) 처리 또는 상기 접착제(G) 도포를 가능할 수 있게 상기 쿨링 유닛(5) 또는 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)의 방향을 전환시킬 수 있다.
한편, 상기 조립 시스템(10)은, 상기 천장 레일(600)을 포함할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 천장 레일(600)은, 상기 조립 시스템(10)의 천장부에 마련되며, 상기 제1 이송 장치(100)의 상기 승강 유닛(150) 및 상기 제2 이송 장치(300)의 슬라이딩 동작을 가이드 할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 조립 시스템(10)은, 시스템 천장부에 상기 이송 등을 가이드 하기 위한 상기 천장 레일(600)이 마련되는 바, 전체 시스템의 공간 활용을 극대화하여 시스템 장비 구축을 위한 공간을 절약할 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈 조립체(1)의 조립 시스템(10)을 통한 상기 배터리 모듈 조립체(1)의 조립 공정에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 7 및 도 8은 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 제1 이송 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 제1 이송 장치(100)의 상기 승강 장치(150)는, 상기 제1 컨베이어(110) 상의 상기 2열의 배터리 셀들(3)을 상기 제2 컨베이어(130) 측으로 이송할 수 있다.
여기서, 상기 승강 장치(150)는, 상기 제1 컨베이어(110) 상의 상기 2열의 배터리 셀들(3)을 흡착 등을 통해 들어 올린 후 상기 천장 레일(600)을 따라 상기 제2 컨베이어(110) 측으로 소정 거리 이동 후 하강하여 상기 제2 컨베이어(130) 상에 안착시킬 수 있다.
도 9 내지 도 13은 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 얼라인 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 13을 참조하면, 상기 얼라인 장치(200)는, 상기 제1 이송 장치(100)로부터 이송된 2열의 배터리 셀들(3) 사이에 쿨링 유닛(5)을 배치시켜 상기 2열의 배터리 셀들(3)과 상기 쿨링 유닛(5)을 밀착시켜 상기 셀 어셈블리(7)를 형성할 수 있다.
구체적으로, 도 9 내지 도 11을 참조하면, 상기 한 쌍의 가이드 지그(210)는, 각 열의 배터리 셀들(3)을 상기 쿨링 유닛(5)에 밀착시킬 수 있게 가압할 수 있다. 여기서, 상기 한 쌍의 셀 간격 조정 지그(220)는, 상기 가이드 지그(210)에 관통 슬라이딩되면서 각 열의 배터리 셀들(3) 사이 사이 간격을 조정할 수 있다.
상기 쿨링 유닛(5)의 양측면에는, 상기 프리 워킹 장치(500)를 통해 접착제(G)가 도포되어 있는 바, 상기 밀착 시, 상기 배터리 셀들(3)과 상기 쿨링 유닛(5)이 상호 접착될 수 있다. 이러한 상기 배터리 셀들(3)과 상기 쿨링 유닛(5) 사이의 상호 접착을 통해 상기 셀 어셈블리(7)가 형성될 수 있다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 한 쌍의 가이드 지그(210)는, 상기 셀 어셈블리(7)로부터 멀어지는 방향으로 슬라이딩될 수 있으며, 상기 얼라인 그립퍼(250)는, 상기 셀 어셈블리(7)의 상단부 양측을 가압할 수 있다. 이에 따라, 상기 셀 어셈블리(7)의 상단부에서의 상기 배터리 셀들(3)과 상기 쿨링 유닛(5)의 결합 견고성을 보다 더 높일 수 있다. 이후, 상기 얼라인 그립퍼(250)는, 상기 셀 어셈블리(7)를 들어 올려 상기 셀 어셈블리(7)를 후속 공정으로 안내할 수 있다.
도 14 내지 도 16은 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 다른 실시예에 따른 얼라인 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 얼라인 장치(200)는, 앞선 실시예의 상기 얼라인 장치(205)와 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 상기 얼라인 장치(205)는, 상기 쿨링 유닛 그립퍼(230)를 사이에 두고 소정 각도로 틸팅 가능하게 구비되는 한 쌍의 가이드 지그(215)를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 가이드 지그(215)는, 상기 2열의 배터리 셀들(3)과 상기 쿨링 유닛(5)의 밀착 전에, 소정 각도로 경사지게 배치되어 각 열의 배터리 셀들(3)을 보다 더 안정적으로 지지할 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 가이드 지그(215)는, 상기 소정 각도로 틸팅되면서 상기 각 열의 배터리 셀들(3)을 상기 쿨링 유닛(5) 측으로 밀착되게끔 가압할 수 있다.
이처럼, 상기 한 쌍의 가이드 지그(215)는, 슬라이딩 동작과 함께 틸팅 동작을 모두 구현할 수 있게 구비되어, 상기 정렬이나 가압 동작 시, 상기 2열의 배터리 셀들(3)을 보다 더 안정적으로 지지할 수 있다.
도 17 및 도 18은 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 제2 이송 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 상기 제2 이송 장치(300)는, 상기 얼라인 장치(200)로부터 상기 셀 어셈블리(7)를 들어 올려 상기 스트럭처 조립 장치(400) 측으로 이송할 수 있다.
상기 제2 이송 장치(300)는, 이러한 이송 동작 시, 상기 셀 어셈블리(7)를 상온에서 경화시켜 상기 셀 어셈블리(7)의 결합 견고성을 보다 더 높일 수 있다. 이처럼, 본 실시예에서는, 상기 제2 이송 장치(300)의 이송 시, 상기 셀 어셈블리(7)를 경화시킬 수 있어, 조립 고정 효율이 보다 더 향상될 수 있다.
도 19 내지 도 23은 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 프리 워킹 장치를 통한 쿨링 유닛의 선 가공 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 19 내지 도 23을 참조하면, 상기 프리 워킹 장치(500)는, 상기 쿨링 유닛(5)의 상기 얼라인 장치(200) 측으로의 이송 전 전처리 공정을 수행할 수 있다.
먼저, 상기 프리 워킹 장치(500)의 상기 플라즈마 처리부(510)는, 상기 쿨링 유닛(5)의 길이 방향을 따라 슬라이딩되면서 상기 쿨링 유닛(5)의 양측면 중 일측면을 플라즈마(P) 처리할 수 있다.
이후, 상기 프리 워킹 장치(500)의 상기 접착제 처리부(530)는, 상기 쿨링 유닛(5)의 길이 방향을 따라 슬라이딩되면서 상기 쿨링 유닛(5)의 양측면 중 일측면에 상기 접착제(G)를 도포할 수 있다.
상기 쿨링 유닛(5)의 양측면 중 일측면에 상기 플라즈마(P) 처리 및 상기 접착제(G) 도포가 완료되면, 상기 방향 전환부(550)는, 상기 쿨링 유닛(5)의 방향을 전환시킬 수 있다.
이후, 상기 프리 워킹 장치(500)의 상기 플라즈마 처리부(510)는, 상기 쿨링 유닛(5)의 길이 방향을 따라 슬라이딩되면서 상기 쿨링 유닛(5)의 양측면 중 타측면을 플라즈마(P) 처리할 수 있다.
그리고, 상기 프리 워킹 장치(500)의 상기 접착제 처리부(530)는, 상기 쿨링 유닛(5)의 길이 방향을 따라 슬라이딩되면서 상기 쿨링 유닛(5)의 양측면 중 타측면에 상기 접착제(G)를 도포할 수 있다.
이후, 상기 프리 워킹 장치(500)는, 양측면 모두에 상기 플라즈마(P) 처리 및 상기 접착제(G) 도포가 수행된 상기 쿨링 유닛(5)을 상기 얼라인 장치(200) 측으로 이송할 수 있다.
도 24 내지 도 26은 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 프리 워킹 장치를 통한 사이드 스트럭처 유닛의 선 가공 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 24 내지 도 26을 참조하면, 상기 프리 워킹 장치(500)는, 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)의 상기 스트럭처 조립 장치(400) 측으로의 이송 전 전처리 공정을 수행할 수 있다.
먼저, 상기 프리 워킹 장치(500)의 상기 접착제 처리부(530)는, 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)의 길이 방향을 따라 슬라이딩되면서 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)의 양측면 중 일측면에 상기 접착제(G)를 도포할 수 있다.
상기 사이드 스트럭처 유닛(9)의 양측면 중 일측면에 상기 접착제(G) 도포가 완료되면, 상기 방향 전환부(550)는, 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)의 방향을 전환시킬 수 있다.
이후, 상기 프리 워킹 장치(500)의 상기 접착제 처리부(530)는, 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)의 길이 방향을 따라 슬라이딩되면서 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)의 양측면 중 타측면에 상기 접착제(G)를 도포할 수 있다.
이후, 상기 프리 워킹 장치(500)는, 양측면 모두에 상기 접착제(G) 도포가 수행된 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)을 상기 스트럭처 조립 장치(400) 측으로 이송할 수 있다.
도 27 내지 도 29는 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템의 스트럭처 조립 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 27 내지 도 29를 참조하면, 상기 스트럭처 조립 장치(400)는, 상기 조립 베이스(410)는, 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)들, 상기 셀 어셈블리(7)들을 교대로 배치되게 정렬시킬 수 있다.
상기 슬라이딩 지그(430)는, 상기 조립 베이스(410)를 따라 슬라이딩되면서 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)들과 상기 셀 어셈블리(7)들을 밀착시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)들과 상기 셀 어셈블리(7)들은 상호 밀착되면서 상호 접착되어 상기 배터리 모듈 조립체(1)를 형성할 수 있다.
이하, 전술한 상기 조립 시스템(10)을 통한 조립 공정을 통한 본 발명의 배터리 모듈 조립체(1)의 조립 방법에 대해 구체적으로 살펴 본다.
본 실시예에서, 상기 배터리 모듈 조립체(1, 도 30 참조)의 조립 방법은, 복수 개의 배터리 셀들(3)을 2열로 이송하는 단계, 상기 2열로 이송된 배터리 셀들(3) 사이에 쿨링 유닛(5)을 정렬하여 셀 어셈블리(7)를 조립하는 단계, 상기 셀 어셈블리(7)를 상기 셀 어셈블리(7)의 상기 배터리 셀들(3)을 커버하는 사이드 스트럭처 유닛(9) 측으로 이송하는 단계 및 상기 셀 어셈블리(7)의 상기 배터리 셀들(3)을 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)으로 커버하여 상기 배터리 모듈 조립체(1)를 조립하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 배터리 셀들(3)을 2열로 이송하는 단계는, 상기 상부 컨베이어(110)를 통해 상기 2열의 배터리 셀들(3)을 이송하는 단계 및 상기 상부 컨베이어(110)의 상기 2열의 배터리 셀들(3)을 상기 셀 어셈블리(7)를 조립하기 위한 하부 컨베이어(130)로 이송하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 셀 어셈블리(7)는, 상기 2열의 배터리 셀들(3) 사이에 정렬된 상기 쿨링 유닛(5)을 접착제(G)를 통해 상기 2열의 배터리 셀들(3)과 상호 접착하여 형성될 수 있다.
그리고, 상기 배터리 모듈 조립체(1)는, 상기 셀 어셈블리(7)의 상기 배터리 셀들(3)을 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)과 접착제(G)를 통해 상호 접착하여 형성될 수 있다.
한편, 상기 셀 어셈블리(7)는, 상기 사이드 스트럭처 유닛(9) 측으로 이송 시 상온에서 경화될 수 있다. 이에 따라, 상기 셀 어셈블리(7)의 상기 배터리 셀들(3)과 상기 쿨링 유닛(5)는, 상기 사이드 스트럭처 유닛(9)과의 조립 이전에 서로 보다 더 단단히 결합될 수 있다. 아울러, 상기 셀 어셈블리는, 상기 사이드 스트럭처 유닛(9) 측으로 이송 시 천장을 따라 상기 사이드 스트럭처 유닛(9) 측으로 이송될 수 있다.
도 30은 도 1의 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템을 통해 조립된 배터리 모듈 조립체를 설명하기 위한 도면이다.
도 30을 참조하면, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈 조립체(1)는, 배터리 셀들(3) 사이에 쿨링 유닛(5)을 구비하는 복수 개의 셀 어셈블리(7) 및 상기 복수 개의 셀 어셈블리(7) 사이에 구비되며, 상기 배터리 모듈 조립체(1)의 최외곽 양측면을 형성하는 복수 개의 사이드 스트럭처 유닛(9)을 포함할 수 있다.
이러한 상기 배터리 모듈 조립체(1)는, 복수 개의 셀 어셈블리(7) 및 복수 개의 사이드 스트럭처 유닛(9) 만으로 형성되는 바, 종래의 같은 프레임 구조 없이 프레임 리스 구조를 구현할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 조립 시스템(10)을 통해 제조되는 상기 배터리 모듈 조립체(1)는, 프레임 리스 구조로 마련되는 바, 종래 프레임 구조에 대해 보다 슬림하고 상대적으로 높은 에너지 밀도를 확보할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 프레임 리스 구조를 구현할 수 있는 얼라인 장치(200) 및 이를 포함하는 배터리 모듈 조립체(1)의 조립 시스템(10)을 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 제조 비용을 절감하고 조립 공간을 최소화할 수 있는 얼라인 장치(200) 및 이를 포함하는 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템(10)을 제공할 수 있다.
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. 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템에 구비되며, 2열의 배터리 셀들과 쿨링 유닛을 조립하여 셀 어셈블리를 형성하는 얼라인 장치에 있어서,
    상기 2열의 배터리 셀들을 지지하는 한 쌍의 가이드 지그;
    상기 한 쌍의 가이드 지그와 연결되며, 각 열의 배터리 셀들의 간격을 조정하는 셀 간격 조정 지그; 및
    상기 한 쌍의 가이드 지그 사이에 상기 쿨링 유닛을 배치시키는 쿨링 유닛 그립퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼라인 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 가이드 지그는,
    상기 쿨링 유닛 그립퍼를 향한 방향 및 상기 쿨링 유닛 그립퍼의 반대 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 얼라인 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 가이드 지그는,
    상기 슬라이딩을 통해, 상기 각 열의 배터리 셀들을 가압하여 상기 각 열의 배터리 셀들을 상기 쿨링 유닛의 양측면에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 얼라인 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 셀 간격 조정 지그는,
    상기 한 쌍의 가이드 지그의 일측에 슬라이딩 가능하게 장착되며, 상기 슬라이딩 시 적어도 일부가 상기 한 쌍의 가이드 지그를 관통하여 상기 각 열의 배터리 셀들 사이에 슬라이딩되면서 상기 각 열의 배터리 셀들의 간격을 조정하는 것을 특징으로 하는 얼라인 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 셀 간격 조정 지그는,
    각각의 가이드 지그의 일측에 슬라이딩 가능하게 장착되는 조정 지그 본체; 및
    상기 조정 지그 본체로부터 소정 길이로 돌출되며, 상기 슬라이딩 시 각각의 가이드 지그를 관통하여 상기 각 열의 배터리 셀들 사이에 슬라이딩되어 각 열의 배터리 셀들의 간격을 소정 간격으로 벌리는 복수 개의 간격 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼라인 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수 개의 간격 조정부는,
    상기 조정 지그 본체의 길이 방향을 따라 상호 등 간격으로 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 얼라인 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 가이드 지그에 구비되며, 상기 배터리 셀들을 지지하는 셀 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼라인 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 셀 지지부는,
    자성부재로 마련되는 것을 특징으로 하는 얼라인 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 가이드 지그 상측에 구비되며, 상기 쿨링 유닛을 사이에 두고 배치되는 2열의 배터리 셀들의 상단을 가압하여 고정하는 얼라인 그립퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼라인 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 가이드 지그는,
    상기 쿨링 유닛 그립퍼를 사이에 두고 소정 각도로 틸팅 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 얼라인 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 2열의 배터리 셀들 사이에 상기 쿨링 유닛을 상호 접착하여 상기 셀 어셈블리를 형성하는 것을 특징으로 하는 얼라인 장치.
  12. 제1항에 따른 얼라인 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템은,
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 2열로 이송하여 상기 얼라인 장치 측으로 안내하는 제1 이송 장치;
    상기 얼라인 장치에 의해 조립된 상기 셀 어셈블리를 상기 배터리 셀들을 커버하는 사이드 스트럭처 유닛와의 조립을 위한 스트럭처 조립 장치 측으로 이송하는 제2 이송 장치; 및
    상기 제2 이송 장치를 통해 이송된 적어도 하나의 셀 어셈블리의 상기 배터리 셀들 사이 사이에 복수 개의 사이드 스트럭처 유닛들을 배치시켜 상기 배터리 모듈 조립체를 형성하는 상기 스트럭처 조립 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 이송 장치는,
    상기 이송 시 상기 셀 어셈블리를 상온에서 경화시키는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 스트럭처 조립 장치는,
    상기 복수 개의 사이드 스트럭처 유닛들과 상기 적어도 하나의 셀 어셈블리를 상호 접착시키는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템.
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