KR-20260060581-A - APPARATUS FOR COUPLING SENSING ASSEMBLY

KR20260060581AKR 20260060581 AKR20260060581 AKR 20260060581AKR-20260060581-A

Abstract

실시예는 복수의 배터리 셀이 적층된 셀 적층체를 클램핑하는 고정부, 상기 셀 적층체의 길이방향 양 단부에서 상기 복수의 배터리 셀의 전극 리드를 정렬시키는 정렬부, 상기 정렬부에 의해 평행하게 배치된 상기 복수의 배터리 셀의 전극 리드에 센싱 어셈블리를 결합시키는 조립부, 및 상기 고정부와 상기 정렬부와 상기 조립부가 설치되는 프레임부를 포함하는 센싱 어셈블리 조립 장치를 개시한다.

Inventors

황유환
강신영
김왕주
정충식
김재준
손태범
신명재

Assignees

현대모비스 주식회사

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20241025

Claims (10)

복수의 배터리 셀이 적층된 셀 적층체를 클램핑하는 고정부; 상기 셀 적층체의 길이방향 양 단부에서 상기 복수의 배터리 셀의 전극 리드를 정렬시키는 정렬부; 상기 정렬부에 의해 평행하게 배치된 상기 복수의 배터리 셀의 전극 리드에 센싱 어셈블리를 결합시키는 조립부; 및 상기 고정부와 상기 정렬부와 상기 조립부가 설치되는 프레임부; 를 포함하는 센싱 어셈블리 조립 장치.
제1항에 있어서, 상기 고정부는, 상기 셀 적층체의 폭방향 일측에 배치되는 제1 클램퍼; 상기 셀 적층체의 폭방향 타측에 배치되는 제2 클램퍼; 상기 제2 클램퍼를 상기 셀 적층체의 폭방향으로 슬라이딩 이동시키는 제1 액추에이터; 및 상기 제2 클램퍼의 슬라이딩 이동을 안내하는 제1 레일; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 어셈블리 조립 장치.
제1항에 있어서, 상기 정렬부는, 상기 셀 적층체의 폭방향으로 배열되는 복수의 정렬핀과 상기 복수의 정렬핀의 양 끝단에 배치되는 한 쌍의 엔드핀 및 상기 복수의 정렬핀과 상기 엔드핀이 고정되는 몸체를 포함하는 정렬지그; 상기 정렬지그를 상하방향으로 승강 이동시키는 제2-1 액추에이터; 상기 정렬지그를 좌우방향으로 슬라이딩 이동시키는 제2-2 액추에이터; 를 포함하고, 상기 복수의 정렬핀 사이 및 상기 엔드핀과 상기 정렬핀 사이에는 각 배터리 셀의 전극 리드가 삽입되는 간극이 제공되는 것을 특징으로 하는 센싱 어셈블리 조립 장치.
제3항에 있어서, 상기 정렬지그는, 상기 셀 적층체가 상기 고정부에 클램핑된 상태에서 각각의 간극에 상기 전극 리드가 삽입되도록 상기 프레임부의 하부에서 상부로 상승 이동하는 제1 동작; 상기 센싱 어셈블리가 준비된 상기 조립부를 향해 전진 이동하는 제2 동작; 상기 센싱 어셈블리와 맞닿은 상태에서 상기 센싱 어셈블리와 함께 상기 셀 적층체를 향해 후진 이동하는 제3 동작; 및 상기 센싱 어셈블리에 제공되는 복수의 슬롯홀 각각에 상기 전극 리드가 부분적으로 삽입된 상태에서 상기 프레임의 하부로 하강 이동하는 제4 동작; 을 순차로 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센싱 어셈블리 조립 장치.
제3항에 있어서, 상기 정렬지그의 복수의 간극은 상기 센싱 어셈블리의 복수의 슬롯홀과 일대일로 매칭되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센싱 어셈블리 조립 장치.
제3항에 있어서, 상기 정렬핀은 상기 몸체의 상부로 수직으로 연장되는 제1 파트 및 상기 제1 파트의 상부 전단에서 상부 후단을 향해 상향 경사지며 칼날 형상의 구조를 갖는 제2 파트를 포함하고, 상기 엔드핀은 상기 몸체의 상부로 수직으로 연장되는 제3 파트 및 상기 제3 파트의 상부 전단에서 상부 후단을 향해 상향 경사지는 경사면을 갖는 제4 파트를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 어셈블리 조립 장치.
제1항에 있어서, 상기 조립부는, 상기 셀 적층체의 길이방향 양 단부에 배치되며, 상기 센싱 어셈블리를 파지하는 그리퍼; 상기 그리퍼를 상기 셀 적층체를 향해 슬라이딩 이동시키는 제3 액추에이터; 및 상기 그리퍼의 슬라이딩 이동을 안내하는 제2 레일; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 어셈블리 조립 장치.
제1항에 있어서, 상기 프레임부는 수평 프레임과 수직 프레임 및 상기 수평 프레임 상에 놓이는 베이스 프레임을 포함하고, 상기 베이스 프레임의 상부에는 상기 고정부와 상기 조립부가 장착되고, 상기 베이스 프레임의 하부에는 상기 정렬부가 장착되는 것을 특징으로 하는 센싱 어셈블리 조립 장치.
제8항에 있어서, 상기 베이스 프레임에는 상기 정렬부가 통과하여 이동하는 개구가 형성되는 것을 특징으로 하는 센싱 어셈블리 조립 장치.
제8항에 있어서, 상기 베이스 프레임에는 상기 셀 적층체를 지지하는 받침대가 구비되는 것을 특징으로 하는 센싱 어셈블리 조립 장치.

Description

센싱 어셈블리 조립 장치{APPARATUS FOR COUPLING SENSING ASSEMBLY} 본 발명은 센싱 어셈블리 조립 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센싱 어셈블리를 배터리 셀의 전극 리드에 결합하는 센싱 어셈블리 조립 장치에 관한 것이다. 배터리 모듈은 배터리 셀들을 전기적으로 연결하는데 ICB(Inter Connection Board) 또는 버스바 조립체라 지칭하는 전장 부품을 사용하기도 한다. 예컨대 파우치형 이차전지를 사용하는 배터리 모듈의 경우 버스바 조립체가 다수의 버스바들을 구비하고, 배터리 셀들의 전극 리드가 위치한 곳에 조립될 수 있다. 이러한 배터리 모듈은 일부 배터리 셀들이 과전압, 과전류 또는 과발열되는 경우를 대비해 전압과 온도를 검출하여 배터리관리시스템(BMS)에 전송하기 위한 센싱부재를 더 포함할 수 있는데, 최근에는 센싱부재를 버스바 조립체에 통합하여 센싱 어셈블리를 제작하고, 이를 셀 적층체에 조립할 수 있도록 하여 배터리 모듈의 조립 공정 효율성을 높이고 있다. 그런데 차종에 따라 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀의 배열 구성이 상이하여 센싱 어셈브리를 조립할 때 전극 리드의 삽입 불량에 의한 셀 손상, 품질 불량이 발생하는 문제가 있다. 특히, 유연성을 갖는 전극 리드를 센싱 어셈블리의 슬롯홀에 조립하는데 있어서 정확하게 삽입되지 않거나 다른 배터리 셀의 전극 리드와 접촉되는 등의 공정 상의 어려움이 있고, 이러한 불량은 발열 및 발화를 유발하여 인적 및 물적 손실을 발생시키게 된다. 따라서, 이를 개선할 필요가 요청된다. 도 1은 배터리 모듈의 구성을 나타내는 도면. 도 2는 배터리 모듈에서 셀 적층체와 센싱 어셈블리의 결합구조를 나타내는 도면. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센싱 어셈블리 조립 장치를 나타내는 사시도. 도 4는 센싱 어셈블리 조립 장치에 셀 적층체가 고정된 상태를 나타내는 평면도. 도 5는 센싱 어셈블리 조립 장치에서 정렬부를 개략적으로 나타내는 도면. 도 6a 내지 도 6c는 각각 정렬부의 정렬지그를 나타내는 정면도, 측면도 및 평면도. 도 7a 및 도 7b는 각각 정렬지그와 센싱 어셈블리의 배치구조를 나타내는 정면도 및 정렬지그와 셀 적층체의 배치구조를 나타내는 평면도. 도 8은 정렬지그의 정렬 동작을 나타내는 도면. 도 9는 정렬지그의 정렬 동작과 연계하여 조립부의 그리퍼가 센싱 어셈블리를 조립하는 동작을 나타내는 도면. 도 10은 조립부 및 공급부를 나타내는 사시도. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 구성요소가 다른 구성요소의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소가 상기 두 구성요소 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 '상(위) 또는 하(아래)(on or under)'로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지게 된다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도 1은 배터리 모듈의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 배터리 모듈에서 셀 적층체와 센싱 어셈블리의 결합구조를 나타내는 도면이다. 도 1 및 도 2에서와 같이, 배터리 모듈(1)은 복수개의 배터리 셀(11)이 적층된 셀 적층체(10)를 포함하며, 셀 적층체(10)의 일면과 타면에 각각 엔드 플레이트(20)가 배치되고, 셀 적층체(10)의 상부에서 상부 커버(30)가 각 엔드 플레이트(20)에 결합되고, 셀 적층체(10)의 양 단부에 센싱 어셈블리(40)가 결합되며, 센싱 어셈블리(40)를 보호하는 하우징 커버(50)가 결합되는 구조를 가질 수 있다. 센싱 어셈블리(40)는 각 배터리 셀(11)의 전극 리드(12)가 센싱 어셈블리(40) 내의 슬롯홀(41) 삽입되는 구조로 전극 리드(12)와 결합될 수 있다. 전극 리드(12)는 슬롯홀(41) 내에 삽입된 상태에서 셀 커넥터(42)와 전기적으로 연결될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 센싱 어셈블리 조립 장치(1000)는 복수의 배터리 셀(11)이 적층된 셀 적층체(10)에 센싱 어셈블리(40)를 자동으로 조립하도록 구성된다. 이 경우, 전극 리드(12)를 센싱 어셈블리(40)의 슬롯홀(41)에 삽입 조립 시 삽입 불량으로 인한 품질 불량이 발생하는 것을 방지하는 것이 중요하다. 이를 위해 센싱 어셈블리 조립 장치는 각 배터리 셀(11)의 전극 리드(12)가 서로 평행하게 배치되도록 정렬하고, 평행하게 정렬된 상태의 전극 리드(12)를 센싱 어셈블리(40) 내의 슬롯홀(41)에 삽입하여 상호 결합을 이루도록 한다. 도 3 내지 도 10에서는 본 발명의 실시예에 따른 센싱 어셈블리 조립 장치의 구성과 구조 및 동작을 나타내고 있다. 도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 센싱 어셈블리 조립 장치(1000)는 프레임부(100), 고정부(200), 정렬부(300), 조립부(400)를 포함할 수 있다. 또한, 센싱 어셈블리 조립 장치(1000)는 공급부(500)를 더 포함할 수 있다. 프레임부(100)에는 고정부(200)와 정렬부(300)와 조립부(400)와 공급부(500)가 설치되어 지지될 수 있다. 프레임부(100)는 수평 프레임(110)과 수직 프레임(120) 및 수평 프레임(110) 상에 놓이는 베이스 프레임(130)을 포함할 수 있다. 베이스 프레임(130)의 상부에는 고정부(200)와 조립부(400)와 공급부(500)가 장착되고, 베이스 프레임(130)의 하부에는 정렬부(300)가 장착될 수 있다. 베이스 프레임(130)에는 정렬부(300)가 통과하여 이동하는 개구(131)가 형성될 수 있다. 베이스 프레임(130)에는 셀 적층체(10)를 지지하는 받침대(132)가 구비될 수 있다. 받침대(132)는 한 쌍으로 제공되는 개구(131) 사이에 배치될 수 있다. 고정부(200)는 복수의 배터리 셀(11)이 적층된 셀 적층체(10)를 클램핑하여 고정시키도록 구성된다. 고정부(200)는 제1 클램퍼(210), 제2 클램퍼(220), 제1 액추에이터(230), 제1 레일(240)을 포함할 수 있다. 제1 클램퍼(210)는 셀 적층체(10)의 폭방향 일측에 배치되고, 제2 클램퍼(220)는 셀 적층체(10)의 폭방향 타측에 배치될 수 있다. 제1 액추에이터(230)는 제2 클램퍼(220)를 셀 적층체(10)의 폭방으로 슬라이딩 이동시킬 수 있다. 제1 레일(240)은 제2 클램퍼(220)의 슬라이딩 이동을 안내할 수 있다. 실시예에서, 셀 적층체(10)의 폭방향은 Y축방향일 수 있으며, 제1 레일(240)은 Y축방향을 따라 제1 클램퍼(210)를 향해 연장되는 구조로 배치될 수 있다. 제1 액추에이터(230)는 제1 레일(240)의 끝단에 배치될 수 있다. 미도시된 로봇암과 같은 이송장치를 통해 셀 적층체(10)가 받침대(132) 상에 놓이게 되면, 제1 액추에이터(230)가 작동하여 제2 클램퍼(220)를 이동시키게 된다. 제2 클램퍼(220)는 제1 레일(240)을 따라서 제1 클램퍼(210)를 향해 슬라이딩 이동하여 제1 클램퍼(210)와 함께 셀 적층체(10)를 클램핑할 수 있다. 셀 적층체(10)는 제1 클램퍼(210)와 제2 클램퍼(220) 사이에 고정될 수 있다. 정렬부(300)는 셀 적층체(10)의 길이방향 양 단부에서 복수의 배터리 셀(11)의 전극 리드(12)를