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KR102324264B1 - 전극 리드를 버스바에 밀착시키는 가압 지그 장치 및 이를 포함하는 배터리 모듈 제조 시스템 - Google Patents

전극 리드를 버스바에 밀착시키는 가압 지그 장치 및 이를 포함하는 배터리 모듈 제조 시스템 Download PDF

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KR102324264B1
KR102324264B1 KR1020180167940A KR20180167940A KR102324264B1 KR 102324264 B1 KR102324264 B1 KR 102324264B1 KR 1020180167940 A KR1020180167940 A KR 1020180167940A KR 20180167940 A KR20180167940 A KR 20180167940A KR 102324264 B1 KR102324264 B1 KR 102324264B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 제조 시스템은, 복수의 배터리 셀이 적층되어 형성된 셀 적층체, 상기 셀 적층체를 수용하는 모듈 케이스 및 상기 모듈 케이스의 일 측 개구부를 커버하는 버스바 프레임을 포함하는 배터리 모듈; 상기 버스바 프레임이 외부로 노출되도록 상기 배터리 모듈의 일 측에 결합되는 고정 프레임; 및 상기 고정 프레임 상에 결합되고, 상기 버스바 프레임에 구비되는 버스바의 양 측부에 상기 배터리 셀의 전극 리드가 밀착된 상태로 용접이 이루어질 수 있도록 상기 전극 리드를 가압하는 적어도 하나의 가압 지그 장치; 를 포함한다.

Description

전극 리드를 버스바에 밀착시키는 가압 지그 장치 및 이를 포함하는 배터리 모듈 제조 시스템{ A pressing jig apparatus that closely contacts electrode lead with bus bar and a battery module manufacturing system comprising the same}
본 발명은, 전극 리드를 버스바에 밀착시키는 가압 지그 장치 및 이를 포함하는 배터리 모듈 제조 시스템에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는, 복수의 그룹의 배터리 셀 적층체 각각의 전극 리드 집합체를 버스바에 동시에 밀착시키는데 이용되는 가압 지그 장치 및 이를 포함하는 배터리 모듈 제조 시스템에 관한 것이다.
종래의 배터리 모듈의 경우, 적층된 배터리 셀들 상호 간의 전기적 연결을 위해 버스바를 적용하되, 복수의 배터리 셀 각각에서 인출된 복수의 전극 리드들을 밴딩하여 버스바 상에 위치시킨 후 용접을 수행하였다.
배터리 모듈을 이와 같이 제조하는 경우, 밴딩된 전극 리드를 버스바 상에 위치시킨 상태에서 지그를 이용하여 전극 리드를 버스바를 향하는 방향으로 가압하여 전극 리드가 버스바에 밀착되도록 한 후 전극 리드 상에 레이저를 출사시켜 용접을 수행하였다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 파우치 타입 배터리 셀 복수개가 버스바에 의해 전기적으로 연결된 형태를 갖는 종래의 배터리 모듈이 나타나 있다.
이러한 종래의 배터리 모듈은, 도 1에 나타난 바와 같이, 복수의 파우치 타입 배터리 셀(1)로부터 인출된 각각의 전극 리드(2)를 버스바(3)의 리드 슬릿(4)에 삽입시킨 후, 도 2에 나타난 바와 같이, 삽입된 전극 리드(2)를 밴딩시켜 버스바(3)에 밀착시켜 용접함으로써 제조된다.
그러나 이와 같이 종래의 배터리 모듈은, 전극 리드(2)를 버스바(3)의 리드 슬릿(4)에 삽입하는 공정 및 전극 리드(2)를 버스바(3)에 용접하는 공정 이 외에도 전극 리드(2)를 밴딩시키는 공정이 추가적으로 요구되어 제조공정을 복잡하게 만든다.
또한, 배터리 모듈에 적용되는 파우치 타입 셀인 경우에는 셀의 두께가 얇아질수록 전극 리드의 길이 또한 짧게 제조되는데, 이처럼 전극 리드의 길이가 짧아지는 경우 전극 리드와 버스바 간의 접합 면적 역시 줄어들게 되어 결합 강도가 저하되고, 이에 따른 제품 불량 발생의 우려가 커지게 된다.
따라서, 전극 리드의 밴딩 공정이 생략될 수 있는 배터리 모듈 구조의 개발이 요구되고, 이에 따라 전극 리드와 버스바의 접합 구조에 적합한 새로운 용접용 가압 지그의 개발 역시 요구되는 실정이다.
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 전극 리드가 버스바와의 결합을 위해 밴딩되지 않은 상태로 버스바와 용접에 의해 결합된 형태를 갖는 배터리 모듈의 제조에 있어서 버스바와 전극 리드가 상호 밀착된 상태로 용접이 이루어질 수 있도록 하기 위해 전극 리드 집합체를 버스바에 밀착시킬 수 있도록 구성된 용접용 가압 지그 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 가압 지그 장치의 가압 팁과 전극 리드 집합체의 접촉 위치 및 가압 팁의 형상을 변경하여 전극 리드 집합체와 버스바 간의 용접 과정에서 생성되는 용융풀이 가압 지그 장치에 점착되는 것을 방지하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
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.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 제조 시스템은, 복수의 배터리 셀이 적층되어 형성된 셀 적층체, 상기 셀 적층체를 수용하는 모듈 케이스 및 상기 모듈 케이스의 일 측 개구부를 커버하는 버스바 프레임을 포함하는 배터리 모듈; 상기 버스바 프레임이 외부로 노출되도록 상기 배터리 모듈의 일 측에 결합되는 고정 프레임; 및 상기 고정 프레임 상에 결합되고, 상기 버스바 프레임에 구비되는 버스바의 양 측부에 상기 배터리 셀의 전극 리드가 밀착된 상태로 용접이 이루어질 수 있도록 상기 전극 리드를 가압하는 적어도 하나의 가압 지그 장치; 를 포함한다.
상기 가압 지그 장치는, 제1 프레임 및 제2 프레임을 포함하며, 상기 제1 프레임과 제2 프레임 각각은 그 길이 방향 일 측 단부에 체결되는 중심축을 기준으로 하여 서로 상대적인 회전 운동이 가능하도록 결합될 수 있다.
상기 제1 프레임은, 그 길이 방향 타 측 단부에 구비되며, 상기 셀 적층체를 구성하는 제1 단위 셀 적층체의 리드 집합체가 상기 버스바의 일 측부에 밀착되도록 가압하는 제1 가압 팁을 포함하며, 상기 제2 프레임은, 길이 방향 타 측 단부에 구비되어 상기 제1 가압 팁과 마주보며, 상기 셀 적층체를 구성하는 제2 단위 셀 적층체의 리드 집합체가 상기 버스바의 타 측부에 밀착되도록 가압하는 제2 가압 팁을 포함할 수 있다.
상기 제1 가압 팁 및 제2 가압 팁은, 상기 리드 집합체를 가압하되, 상기 버스바의 일 측면 및 타 측면의 높이 방향 중심부보다 아래쪽에 대응되는 위치에서 가압을 수행할 수 있다.
상기 제1 가압 팁 및 제2 가압 팁은, 상기 리드 집합체와 마주보는 면의 상부가 모따기된 형상을 가질 수 있다.
상기 가압 지그 장치는, 상기 제1 프레임과 제2 프레임 사이에 연결되어 상기 제1 프레임과 제2 프레임이 서로 가까워지는 방향으로 힘을 가하는 탄성 부재를 포함할 수 있다.
상기 가압 지그 장치는, 상기 제1 프레임과 제2 프레임 사이에 고정되어, 상기 전극 리드가 상기 버스바의 상면보다 상부로 돌출되지 않도록 상기 전극 리드를 하방으로 가압하는 리드 돌출 방지 유닛을 포함할 수 있다.
상기 리드 돌출 방지 유닛은, 서로 이격되어 나란히 연장되는 한 쌍의 가로바; 및 상기 한 쌍의 가로바 각각의 중심부를 연결하는 격벽; 을 포함하며, 상기 가로바는, 상기 전극 리드를 하방으로 가압할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 지그 장치는, 복수의 배터리 셀이 적층되어 형성된 셀 적층체를 포함하는 배터리 모듈의 일 측에 설치되며, 상기 배터리 모듈에 구비된 버스바의 양 측면 상에 전극 리드가 밀착된 상태로 용접이 이루어질 수 있도록 상기 전극 리드를 가압하는 장치로서, 제1 프레임; 및 상기 제1 프레임과 마주보며 상기 제1 프레임과 상대적인 회전 운동이 가능하도록 결합되는 제2 프레임;을 포함하며, 상기 제1 프레임은, 길이 방향 일 측 단부에 구비되어 상기 셀 적층체를 구성하는 제1 단위 셀 적층체의 리드 집합체가 상기 버스바의 일 측부에 밀착되도록 가압하는 제1 가압 팁을 포함하고, 상기 제2 프레임은, 길이 방향 일 측 단부에 구비되어 상기 제1 가압 팁과 마주보며, 상기 셀 적층체를 구성하는 제2 단위 셀 적층체의 리드 집합체가 상기 버스바의 타 측부에 밀착되도록 가압하는 제2 가압 팁을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 리드가 밴딩되지 않은 상태로 버스바와 용접에 의해 결합될 수 있으며, 이에 따라 버스바의 상부로 전극 리드가 노출되지 않아 전극 리드와 버스바 간의 용접 부위의 파손 우려가 줄어들게 된다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전극 리드 집합체와 버스바 간의 접합을 위한 용접 과정에서 가압 지그 장치의 가압 팁에 전극 리드 집합체의 용융풀이 점착되어 가압 지그 장치를 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
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 아니 된다.
도 1 및 도 2는 종래의 배터리 모듈을 제조함에 있어서, 전극 리드와 버스바를 결합시키는 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 제조 시스템을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 지그 장치가 리드 집합체를 버스바에 밀착되도록 가압하고 있는 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 지그 장치를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 지그 장치의 일 면을 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 지그 장치에 구비된 가압 팁과 리드 집합체, 그리고 버스바 간의 위치 관계 및 가압 팁의 형상을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 지그 장치에 있어서, 리드 돌출 방지 유닛에 의해 리드 집합체가 버스바의 상면보다 더 상부로 돌출되지 않도록 가압되는 모습을 나타내는 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 아니 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 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 제조 시스템은, 배터리 모듈(100), 가압 지그 장치(200) 및 고정 프레임(300)을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 배터리 모듈(100)은, 셀 적층체(110), 셀 적층체(110)를 수용하는 모듈 케이스(120) 및 모듈 케이스(120)의 일 측 개구부를 커버하는 버스바 프레임(130)을 포함한다.
상기 셀 적층체(110)는, 제1 단위 셀 적층체(110A) 및 그에 이웃하여 위치하는 제2 단위 셀 적층체(110B)를 포함한다. 본 발명의 도면에서는 단위 셀 적층체가 2개만 도시되어 있으나, 이로써 단위 셀 적층체의 개수를 한정하는 것은 아니며, 단위 셀 적층체의 개수는 2개 이상이라면 그 개수에 제한이 없다. 또한, 본 발명의 도면에서는 하나의 단위 셀 적층체가 세 개의 배터리 셀(111)로 이루어진 경우만을 도시하고 있으나, 이로써 하나의 단위 셀 적층체에 포함되는 배터리 셀(111)의 개수가 제한되는 것은 아니며, 하나의 단위 셀 적층체에는 2개 또는 4개 이상의 배터리 셀이 포함될 수 있는 것이다.
상기 단위 셀 적층체(110A, 110B) 각각은, 복수의 배터리 셀(111)들이 서로 대면하여 적층되어 형성되며, 적층되어 하나의 단위 셀 적층체를 이루는 각각의 배터리 셀(111)들은 전극 리드(111a)를 구비한다.
하나의 단위 셀 적층체(110A, 110B)를 이루는 각각의 배터리 셀(111)들에 구비된 전극 리드(111a)들은 하나의 군을 이루며 한데 모여 하나의 리드 집합체(T)를 형성한다.
동일한 단위 셀 적층체로부터 인출된 전극 리드(111a)들이 모여 형성된 이러한 리드 집합체(T)는 버스바 프레임(130)에 형성된 리드 슬릿(미도시) 또는 리드 관통 홀(미도시)을 통해 버스바 프레임(130)의 상면(도 3의 X-Z 평면과 나란한 면)으로 노출된다. 이처럼 노출된 리드 집합체(T)는 버스바 프레임(130)의 상면에 고정 설치된 버스바(131)에 밀착된다.
보다 구체적으로는, 상기 제1 단위 셀 적층체(110A)에 구비된 리드 집합체(T)는 버스바(131)의 일 측면 상에 밀착되고, 제2 단위 셀 적층체(110B)에 구비된 리드 집합체(T)는 버스바(131)의 타 측면 상에 밀착된다. 이러한 리드 집합체(T)의 밀착은 가압 지그 장치(200)의 가압에 의해 이루어지고, 리드 집합체(T)는 버스바(131)에 밀착된 상태로 용접되어 버스바(131)에 접합된다.
이처럼 서로 인접한 단위 셀 적층체(110A, 110B) 각각의 리드 집합체(T)가 하나의 버스바(131)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 가압 지그 장치(200)는, 배터리 모듈(100)의 일 측에 배치되어 서로 이웃하는 단위 셀 적층체(110A, 110B) 각각의 리드 집합체(T)가 버스바(131)의 일 측면 및 타 측면에 각각 밀착되도록 리드 집합체(T)를 가압하는 장치이다. 도 4 내지 도 6을 참조하면, 이러한 가압 지그 장치(200)는, 제1 프레임(210), 제2 프레임(220), 회전 축(230), 탄성 부재(240) 및 리드 돌출 방지 유닛(250)을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
상기 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220)은, 각각의 길이 방향(도 4의 Z축과 나란한 방향) 일측 단부를 관통하여 체결되는 회전 축(230)에 의해서 서로 간에 상대적인 회전 운동이 가능하도록 결합된다. 상기 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220)은, 길이 방향 일 측 단부를 중심으로 하여 회전함으로써 타 측 단부가 서로 가까워지거나 멀어진다. 상기 회전 축(230)은, 가압 지그 장치(200)의 안정적인 동작을 위해, 폭 방향(도 4의 Z축과 나란한 방향) 양 측 단부에 각각 하나씩 구비될 수 있다.
상기 제1 프레임(210)은, 제1 가압 팁(211) 및 제1 서브 프레임(212)을 포함한다. 상기 제1 가압 팁(211)은, 제1 프레임(210)의 길이 방향 타 측 단부, 즉 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220)의 결합 부위와 반대 측에 구비된다.
상기 제1 가압 팁(211)은, 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220) 간의 상대적인 회전 운동에 의해 제2 프레임(220)을 향하는 방향으로 움직여 제1 단위 셀 적층체(110A)에 구비된 리드 집합체(T)가 버스바(131)의 일 측면(side surface) 상에 밀착되도록 가압한다.
상기 제1 서브 프레임(212)은, 제1 프레임(210)의 길이 방향 일 측 단부와 타 측 단부 사이에 구비되며, 제1 프레임(210)의 길이 방향과 대략 수직한 방향(도 4의 X 축과 나란한 방향)으로 연장된 형태를 갖는다. 또한, 상기 제1 서브 프레임(212)은, 그 단부가 다시 상방 또는 하방(도 4의 Z축과 나란한 방향)으로 절곡된 형태를 갖는다. 이처럼 절곡된 상기 제1 서브 프레임(212)의 단부는 탄성 부재(240)를 지지하는 지지면으로서 기능한다. 상기 제1 서브 프레임(212)은, 가압 지그 장치(200)의 폭 방향(도 4의 Z축과 나란한 방향) 양 측 단부에 각각 하나씩 형성될 수 있다.
상기 제1 프레임(210)과 유사하게, 상기 제2 프레임(220)은, 제2 가압 팁(221) 및 제2 서브 프레임(222)을 포함한다. 상기 제2 가압 팁(221)은, 제2 프레임(220)의 길이 방향 타 측 단부, 즉 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220)의 결합 부위와 반대 측에 구비된다.
상기 제2 가압 팁(221)은, 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220) 간의 상대적인 회전 운동에 의해 제1 프레임(220)을 향하는 방향으로 움직여 제2 단위 셀 적층체(110B)에 구비된 리드 집합체(T)가 버스바(131)의 타 측면(side surface) 상에 밀착되도록 가압한다.
상기 제2 서브 프레임(222)은, 제2 프레임(220)의 길이 방향 일 측 단부와 타 측 단부 사이에 구비되며, 제2 프레임(220)의 길이 방향과 대략 수직한 방향(도 4의 X 축과 나란한 방향)으로 연장된 형태를 갖는다. 또한, 상기 제2 서브 프레임(222)은, 그 단부가 하방 또는 상방(도 4의 Z축과 나란한 방향)으로 절곡된 형태를 갖되, 제1 서브 프레임(212)의 단부와는 반대 방향으로 절곡된 형태를 갖는다.
이처럼 절곡된 상기 제2 서브 프레임(222)의 단부는 탄성 부재(240)를 지지하는 지지면으로서 기능한다. 즉, 상기 제1 서브 프레임(212)의 단부에 의해 형성되는 지지면과 제2 서브 프레임(222)의 단부에 의해 형성되는 지지면은, 서로 나란하게 배치되며, 그 사이에 탄성 부재(240)가 개재되는 것이다. 상기 제2 서브 프레임(222)은, 가압 지그 장치(200)의 폭 방향(도 4의 Z축과 나란한 방향) 양 측 단부에 각각 하나씩 형성될 수 있다.
상기 탄성 부재(240)는, 예를 들어, 스프링(spring)이 적용될 수 있다. 상기 탄성 부재(240)의 길이 방향(도 4의 X 축 방향) 일 측은 제2 서브 프레임(222)의 단부에 의해 형성되는 지지면 상에 결합되고, 타 측은 제1 서브 프레임(212)의 단부에 의해 형성되는 지지면 상에 결합된다.
또한, 상기 탄성 부재(240)는, 외력이 작용하지 않은 상태에서의 길이가 제1 서브 프레임(212)의 단부와 제2 서브 프레임(222)의 단부 사이의 거리보다 더 짧다. 이러한 탄성 부재(240)의 길이로 인해, 탄성 부재(240)는 그 길이가 늘어난 상태로 한 쌍의 서브 프레임(212, 222) 사이에 결합되며, 이로써 탄성 부재(240)의 탄성 복원력은 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220)이 서로 가까워지는 방향으로 작용하게 된다.
따라서, 상기 가압 지그 장치(200)의 사용자는, 제1 가압 팁(211)과 제2 가압 팁(221)이 서로 멀어지는 방향, 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220)이 회전에 의해 벌어지는 방향으로 힘을 가하여 제1 가압 팁(211)과 제2 가압 팁(221) 사이에 버스바(231)와 리드 집합체(T)가 위치하도록 한 후, 가했던 힘을 제거함으로써 리드 집합체(T)를 버스바(231) 상에 밀착되도록 할 수 있다. 즉, 상기 제1 가압 팁(211) 및 제2 가압 팁(221)이 리드 집합체(T)에 가하는 가압력의 크기는 탄성 부재(240)의 탄성 복원력과 비례하는 것이다.
도 7을 참조하면, 상기 제1 가압 팁(211) 및 제2 가압 팁(221)은, 서로 인접한 단위 셀 적층체(110A, 110B)에 구비된 한 쌍의 리드 집합체(T)가 버스바(131)의 양 측면에 밀착되도록 가압하되, 버스바(131)의 일 측면 및 타 측면의 높이 방향 중심부보다 아래쪽에 대응되는 위치에서 가압을 수행할 수 있다. 이는, 상기 리드 집합체(T)가 버스바(131)에 밀착된 상태로 용접될 때 형성되는 전극 리드(111a)의 용융풀이 가압 팁(211, 221)에 점착되는 것을 방지하기 위함이다.
또한, 상기 제1 가압 팁(211) 및 제2 가압 팁(221)은, 리드 집합체(T)와 마주보는 면의 상부가 모따기된 형상을 가질 수 있다. 이 역시, 상기 용융풀이 가압 팁(211, 221)에 점착되는 것을 방지하기 위함이다.
상기 용융풀이 가압 팁(211, 221)에 점착되는 경우, 가압 팁(211, 221)을 리드 집합체(T)로부터 떼어낼 때 리드 집합체(T)가 힘을 받아 리드 집합체(T)와 버스바(131) 사이의 용접 부위가 손상될 수 있고, 또한 일정 횟수의 용접을 시행한 후에 점착된 용융풀을 제거하는 공정을 추가적으로 수행해야 한다. 따라서, 본 발명에 따른 가압 지그 장치(200)는, 가압 팁(211, 221)을 이용한 가압 위치 및 가압 팁(211, 221)의 형상 개선을 통해 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 상기 리드 돌출 방지 유닛(250)은, 결합 봉(C)에 의해 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220) 사이에 고정되어 리드 집합체(T)가 버스바(131)의 상면보다 상부로 돌출되지 않도록 리드 집합체(T)를 하방으로 가압한다.
상기 리드 돌출 방지 유닛(250)의 단부에는 서로 이결되어 나란히 연장되는 한 쌍의 가로바(B) 및 한 쌍의 가로바(B) 각각의 중심부를 연결하는 격벽(W)이 구비된다. 상기 가로바(B)와 격벽(W)은 서로 대략 수직한 방향으로 연장된 형태를 가지며, 이로써 리드 돌출 방지 유닛(250)의 단부는 H빔 형태를 갖게 되는 것이다.
상기 가로바(B)는 리드 집합체(T)와 접촉하여 리드 집합체(T)가 버스바(131)의 상면으로 돌출되지 않도록 리드 집합체(T)를 직접 가압한다. 상기 한 쌍의 가로바(B) 각각의 외측 엣지 부분 사이의 거리(D1)는 리드 집합체(T)의 폭(D2)과 동일하거나 그보다 더 ?李? 형성된다. 이는, 상기 리드 돌출 방지 유닛(250)이 버스바(131)를 향하여 하강하였을 때, 가로바(B)가 리드 집합체(T)와 닿을 수 있도록 하기 위함이다.
상기 한 쌍의 가로바(B)각각의 길이 방향 일 측 단부는 리드 집합체(T)의 폭 방향 양 측 단부를 가압한다.
이처럼, 상기 가로바(B)가 리드 집합체(T)를 상부로부터 가압하여 리드 집합체(T)가 버스바(131)의 상면보다 더 상부로 돌출되지 않도록 한 상태에서, 격벽(W)을 중심으로 양 측에 형성되는 개방부를 통해 레이저 빔이 조사되거나 용접봉이 접근함으로써 리드 집합체(T)와 버스바(131) 사이가 용접될 수 있다.
즉, 상기 격벽(W)을 중심으로 양 측에 형성되는 개방부는, 가압 지그 장치(200)의 상부에 형성된 개방부와 연통되며, 이로써 가압 지그 장치(200)의 상부로부터 리드 집합체(T)를 향하는 방향(도 4의 Z축과 나란한 방향)을 따라 용접봉이나 레이저 빔이 접근할 수 있는 공간이 제공된다.
한편, 도 3을 다시 참조하면, 상기 고정 프레임(300)은, 버스바 프레임(130)이 외부로 노출되도록 배터리 모듈(100)의 일 측에 결합된다. 이러한 고정 프레임(300)은, 가압 지그 장치(200)가 고정되는 지지체로서 기능한다.
이상에서 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.
100: 배터리 모듈
110: 셀 적층체
110A: 제1 단위 셀 적층체
110B: 제2 단위 셀 적층체
111: 배터리 셀
111a: 전극 리드
T: 리드 집합체
120: 모듈 케이스
130: 버스바 프레임
131: 버스바
200: 가압 지그 장치
210: 제1 프레임
211: 제1 가압 팁
212: 제1 서브 프레임
220: 제2 프레임
221: 제2 가압 팁
222: 제2 서브 프레임
230: 회전 축
240: 탄성 부재
250: 리드 돌출 방지 유닛
B: 가로 바
W: 격벽
C: 결합 봉
300: 고정 프레임

Claims (14)

  1. 복수의 배터리 셀이 적층되어 형성된 셀 적층체, 상기 셀 적층체를 수용하는 모듈 케이스 및 상기 모듈 케이스의 일 측 개구부를 커버하는 버스바 프레임을 포함하는 배터리 모듈;
    상기 버스바 프레임이 외부로 노출되도록 상기 배터리 모듈의 일 측에 결합되는 고정 프레임; 및
    상기 고정 프레임 상에 결합되고, 상기 버스바 프레임에 구비되는 버스바의 양 측부에 상기 배터리 셀의 전극 리드가 밀착된 상태로 용접이 이루어질 수 있도록 상기 전극 리드를 가압하는 적어도 하나의 가압 지그 장치;
    를 포함고,
    상기 가압 지그 장치는,
    제1 프레임 및 제2 프레임을 포함하며,
    상기 제1 프레임과 제2 프레임 각각은 그 길이 방향 일 측 단부에 체결되는 중심축을 기준으로 하여 서로 상대적인 회전 운동이 가능하도록 결합되며,
    상기 가압 지그 장치는,
    상기 제1 프레임과 제2 프레임 사이에 고정되어, 상기 전극 리드가 상기 버스바의 상면보다 상부로 돌출되지 않도록 상기 전극 리드를 하방으로 가압하는 리드 돌출 방지 유닛을 포함하는 배터리 모듈 제조 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프레임은, 그 길이 방향 타 측 단부에 구비되며, 상기 셀 적층체를 구성하는 제1 단위 셀 적층체의 리드 집합체가 상기 버스바의 일 측부에 밀착되도록 가압하는 제1 가압 팁을 포함하며,
    상기 제2 프레임은, 길이 방향 타 측 단부에 구비되어 상기 제1 가압 팁과 마주보며, 상기 셀 적층체를 구성하는 제2 단위 셀 적층체의 리드 집합체가 상기 버스바의 타 측부에 밀착되도록 가압하는 제2 가압 팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제조 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 가압 팁 및 제2 가압 팁은,
    상기 리드 집합체를 가압하되, 상기 버스바의 일 측면 및 타 측면의 높이 방향 중심부보다 아래쪽에 대응되는 위치에서 가압을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제조 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 가압 팁 및 제2 가압 팁은,
    상기 리드 집합체와 마주보는 면의 상부가 모따기된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제조 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가압 지그 장치는,
    상기 제1 프레임과 제2 프레임 사이에 연결되어 상기 제1 프레임과 제2 프레임이 서로 가까워지는 방향으로 힘을 가하는 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제조 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 리드 돌출 방지 유닛은,
    서로 이격되어 나란히 연장되는 한 쌍의 가로바; 및
    상기 한 쌍의 가로바 각각의 중심부를 연결하는 격벽;
    을 포함하며,
    상기 가로바는, 상기 전극 리드를 하방으로 가압하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제조 시스템.
  9. 복수의 배터리 셀이 적층되어 형성된 셀 적층체를 포함하는 배터리 모듈의 일 측에 설치되며, 상기 배터리 모듈에 구비된 버스바의 양 측면 상에 전극 리드가 밀착된 상태로 용접이 이루어질 수 있도록 상기 전극 리드를 가압하는 용접용 가압 지그 장치로서,
    제1 프레임; 및
    상기 제1 프레임과 마주보며 상기 제1 프레임과 상대적인 회전 운동이 가능하도록 결합되는 제2 프레임;
    을 포함하며,
    상기 제1 프레임은, 길이 방향 일 측 단부에 구비되어 상기 셀 적층체를 구성하는 제1 단위 셀 적층체의 리드 집합체가 상기 버스바의 일 측부에 밀착되도록 가압하는 제1 가압 팁을 포함하고,
    상기 제2 프레임은, 길이 방향 일 측 단부에 구비되어 상기 제1 가압 팁과 마주보며, 상기 셀 적층체를 구성하는 제2 단위 셀 적층체의 리드 집합체가 상기 버스바의 타 측부에 밀착되도록 가압하는 제2 가압 팁을 포함하며,
    상기 가압 지그 장치는,
    상기 제1 프레임과 제2 프레임 사이에 고정되어, 상기 전극 리드가 상기 버스바의 상면보다 상부로 돌출되지 않도록 상기 전극 리드를 하방으로 가압하는 리드 돌출 방지 유닛을 포함하는,
    가압 지그 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 가압 팁 및 제2 가압 팁은,
    상기 리드 집합체를 가압하되, 상기 버스바의 일 측면 및 타 측면의 높이 방향 중심부보다 아래쪽에 대응되는 위치에서 가압을 수행하는 것을 특징으로 하는 가압 지그 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 가압 팁 및 제2 가압 팁은,
    상기 리드 집합체와 마주보는 면의 상부가 모따기된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 가압 지그 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 가압 지그 장치는,
    상기 제1 프레임과 제2 프레임 사이에 연결되어 상기 제1 프레임과 제2 프레임이 서로 가까워지는 방향으로 힘을 가하는 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가압 지그 장치.
  13. 삭제
  14. 제9항에 있어서,
    상기 리드 돌출 방지 유닛은,
    서로 이격되어 나란히 연장되는 한 쌍의 가로바; 및
    상기 한 쌍의 가로바 각각의 중심부를 연결하는 격벽;
    을 포함하며,
    상기 가로바는, 상기 전극 리드를 하방으로 가압하는 것을 특징으로 하는 가압 지그 장치.
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