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KR102288406B1 - 레이저 빔 차단 블록을 구비한 레이저 용접 장치 - Google Patents

레이저 빔 차단 블록을 구비한 레이저 용접 장치 Download PDF

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KR102288406B1
KR102288406B1 KR1020180001931A KR20180001931A KR102288406B1 KR 102288406 B1 KR102288406 B1 KR 102288406B1 KR 1020180001931 A KR1020180001931 A KR 1020180001931A KR 20180001931 A KR20180001931 A KR 20180001931A KR 102288406 B1 KR102288406 B1 KR 102288406B1
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지호준
강달모
문정오
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Abstract

본 발명은 배터리 모듈의 적어도 하나 이상의 이차 전지의 전극 리드와, 복수의 이차 전지를 서로 전기적으로 연결하도록 구성된 메인 버스바를 서로 용접하도록 구성된 레이저 용접 장치를 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 용접 장치는, 상기 전극 리드와 상기 메인 버스바에 레이저 빔을 조사하도록 레이저 발광 소자를 구비한 레이저 빔 발광부; 상기 전극 리드가 상기 메인 버스바에 밀착되도록 좌우 방향으로 이동하는 밀착대를 구비한 밀착 지그; 및 상기 밀착대의 좌우 방향으로 이동한 위치에 따라, 상기 레이저 빔 발광부에서 발생된 레이저 빔이 상기 이차 전지에 도달하지 않도록 차단시키거나, 상기 발생된 레이저 빔이 통과하도록 개방되는 차단 블록을 포함한다.

Description

레이저 빔 차단 블록을 구비한 레이저 용접 장치 {Laser Welding Device Having Screen Block For Laser Beam}
본 발명은 레이저 빔 차단 블록을 구비한 레이저 용접 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 빔으로 인한 배터리 모듈의 손상을 방지할 수 있는 레이저 용접 장치에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는, 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체, 및 이러한 전극 조립체와 전해액을 함께 밀봉 수납하는 외장재, 예를 들면, 전지 파우치 외장재를 구비한다.
일반적으로, 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는, 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치 뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차 전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차 전지가 많이 이용된다.
예를 들면, 배터리 모듈 내부에서 이차 전지가 전기적으로 연결되기 위해서는, 전극 리드가 상호 연결되고, 그러한 연결 상태를 유지하기 위해 연결 부분이 용접될 수 있다. 더욱이, 이러한 배터리 모듈은 이차 전지들 간의 병렬 및/또는 직렬의 전기적 연결을 가질 수 있는데, 이를 위해 전극 리드의 일단부는 각 이차 전지들 간의 전기적 연결을 위한 버스바에 용접 등의 방식으로 접촉 고정될 수 있다.
이때, 이차 전지 사이의 전기적 연결은 전극 리드를 버스바에 접합 시키는 방식으로 구성되는 경우가 많다. 즉, 복수의 이차 전지를 병렬로 전기적으로 연결시키기 위해서는 동일 극성의 전극 리드를 서로 연결 접합 시키고, 직렬로 전기적으로 연결시키기 위해서는 다른 극성의 전극 리드를 서로 연결 접합 시킨다.
종래기술의 배터리 모듈은, 전극 리드와 버스바 간의 용접을 위해 레이저 빔을 용접 부위에 조사시키는 레이저 용접 방식을 채택하고 있다.
그러나, 이러한 레이저 용접 방식은, 이차 전지의 전극 리드와 버스바 간의 용접 공정 중에 레이저 용접 장치가 오작동을 일으킬 경우, 배터리 모듈의 제위치에 용접 지그가 위치되지 않은 상태에서 레이저 빔이 조사가 실시될 수 있었다. 이에 따라, 레이저 빔은 배터리 모듈의 이차 전지로 직접 조사됨에 따라, 이차 전지가 손상되거나, 심하게 조사될 경우, 이차 전지의 발화될 수 있어, 위험성이 매우 컸다.
따라서, 앞서 설명한 종래 기술의 문제를 해결하도록, 레이저 용접 장치의 오작동으로 인해 배터리 모듈의 잘못된 위치로 레이저 빔이 조사되는 것을 방지하는 것이 가능한 기술이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 레이저 빔으로 인한 배터리 모듈의 손상을 방지할 수 있는 레이저 용접 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 용접 장치는,
배터리 모듈의 적어도 하나 이상의 이차 전지의 전극 리드와, 복수의 이차 전지를 서로 전기적으로 연결하도록 구성된 메인 버스바를 서로 용접하도록 구성된 레이저 용접 장치로서,
상기 전극 리드와 상기 메인 버스바에 레이저 빔을 조사하도록 레이저 발광 소자를 구비한 레이저 빔 발광부;
상기 전극 리드가 상기 메인 버스바에 밀착되도록 좌우 방향으로 이동하는 밀착대를 구비한 밀착 지그; 및
상기 밀착대의 좌우 방향으로 이동한 위치에 따라, 상기 레이저 빔 발광부에서 발생된 레이저 빔이 상기 이차 전지에 도달하지 않도록 차단시키거나, 상기 발생된 레이저 빔이 통과하도록 개방되는 차단 블록을 포함할 수 있다.
또한, 상기 밀착 지그는, 상기 밀착대와 좌우 방향의 소정 거리로 이격되어 위치 고정된 지지대; 및 상기 밀착대와 상기 지지대 사이에 개재되는 탄성 부재를 더 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 차단 블록은, 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되고 상하 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상을 가진 차단판; 및 상기 차단판의 일측과 연결되고 수평 방향으로 길게 연장된 바 형태로 구성된 힌지 연결 부재를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 힌지 연결 부재는, 일단부가 상기 밀착대의 일측과 힌지 결합되고 타단부가 상기 차단판의 일측과 힌지 결합된 연결바; 및 상기 연결바의 중앙 부위와 힌지 결합되고 위치 고정된 회전 중심부가 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈은, 상기 전극 리드를 기준으로 상기 메인 버스바의 위치의 반대측에 위치된 가압 버스바를 더 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 밀착대는, 상기 가압 버스바의 적어도 일부위를 수용하도록, 좌우 방향의 일측에서 상기 가압 버스바가 위치된 방향으로 돌출된 돌출 구조가 구비된 그립부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 레이저 빔 발광부는, 상기 전극 리드의 전방으로 돌출된 단부와 상기 메인 버스바의 좌우 방향의 측부가 서로 결합되게 레이저 빔을 조사하도록 구성되거나, 또는 상기 전극 리드의 전방으로 돌출된 단부와, 상기 메인 버스바 및 상기 가압 버스바의 좌우 방향의 측부가 서로 결합되게 레이저 빔을 조사하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 레이저 용접 장치는, 상기 밀착대를 좌우 방향으로 이동시키도록 상기 밀착대의 일측과 연결되고 수평 방향의 이동힘을 발생시키는 지그 이송부를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 레이저 용접 장치는, 상기 밀착 지그 및 상기 차단 블록이 탑재되는 베이스 플레이트; 및 상기 베이스 플레이트로부터 상부 방향으로 연장 형성되고 상기 배터리 모듈의 전극 리드 및 상기 메인 버스바가 외부로 노출되도록 개구된 모듈 장착부를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 배터리 모듈은, 상기 메인 버스바 및 상기 가압 버스바를 전면에 탑재하도록 구성된 버스바 프레임을 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기 버스바 프레임에는, 상기 가압 버스바의 상부 및 하부 각각에 형성되고 전방으로 돌출되며 상기 가압 버스바의 좌우 방향의 이동을 가이드 할 수 있도록 좌우 방향으로 길게 연장된 가이드 돌기가 형성될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈 제조 시스템은, 상기 레이저 용접 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 레이저 용접 장치는, 오작동으로 인해, 배터리 모듈의 밀착 지그가 제위치에 위치되지 않은 상태에서, 레이저 빔 발광부에서 레이저 빔이 발생되어 조사가 실시되더라도, 발생된 레이저 빔을 차단 블록으로 차단함으로써, 배터리 모듈에 구비된 파우치 이차 전지의 손상이나 발화를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 지지대가 밀착대의 전극 리드에 가하는 가압힘에 따른 반작용힘을 안정적으로 지지함으로써, 전극 리드를 메인 버스바에 안정적으로 밀착시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 힌지 연결 부재는, 밀착대의 좌우 방향의 이동힘이 차단판의 수평 방향으로 이동하는 이동힘으로 전환되도록, 상기 연결바 및 상기 회전 중심부를 구비함으로써, 상기 밀착대의 이동에 따라 상기 차단판의 레이저 빔의 통과 여부를 결정하는 개폐가 이루어지도록 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 레이저 빔 발광부는, 가압 버스바가 전극 리드의 단부를 가압한 상태에서 메인 버스바의 측부에 결합할 수 있으므로, 높은 용접 신뢰성을 가질 수 있다.
나아가, 본 발명의 일측면에 의하면, 가압 버스바 및 메인 버스바 둘 다와 그 사이에 개재된 전극 리드의 단부를 용접하는 것으로, 전극 리드와 버스바 간의 결합력을 높일 수 있어, 외부 충격으로 인해 전극 리드와 버스바 간의 분리 현상을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 밀착대의 좌우 방향의 이동에 따라, 유기적으로 차단판이 레이저 빔의 통과를 허용하거나, 또는 레이저 빔을 차단할 수 있으므로, 레이저 용접 장치의 오작동으로 인해 배터리 모듈의 손상이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 상부 베이스 플레이트 및 하부 베이스 플레이트 각각에 밀착 지그 및 차단 블록을 형성시킴으로써, 하부 베이스 플레이트에만 4개의 밀착 지그 및 4개의 차단 블록을 형성시킨 경우를 비교하여, 본 발명의 레이저 용접 장치의 내부 구성들이 차지하는 공간 활용을 효과적으로 높일 수 있는 이점이 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치를 개략적으로 나타내는 정면 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 셀 어셈블리를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 파우치형 이차 전지를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치에 배터리 모듈이 장착된 모습을 개략적으로 나타내는 정면 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 일부 평면도이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 작동 모습을 나타내기 위한 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 작동 모습을 나타내기 위해 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 11은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
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.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치를 개략적으로 나타내는 정면 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 정면도이다. 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 셀 어셈블리를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 그리고, 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 파우치형 이차 전지를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 용접 장치(300)는, 배터리 모듈(200)의 적어도 하나 이상의 이차 전지(110)의 전극 리드(111)와, 버스바 어셈블리(210)에 구비된 메인 버스바(212)를 서로 용접하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 배터리 모듈(200)은, 셀 어셈블리(100)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 셀 어셈블리(100)는, 복수의 이차 전지(110)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 이차 전지(110)는, 파우치형 이차 전지(110)일 수 있다. 특히, 이러한 파우치형 이차 전지(110)는, 전극 조립체, 전해질 및 파우치 외장재(115)를 구비할 수 있다.
여기서, 전극 조립체는, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전극 조립체는, 하나의 양극판과 하나의 음극판이 세퍼레이터와 함께 권취된 권취형, 및 다수의 양극판과 다수의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 교대로 적층된 스택형 등으로 구분될 수 있다.
또한, 파우치 외장재(115)는, 외부 절연층, 금속층 및 내부 접착층을 구비하는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 파우치 외장재(115)는, 전극 조립체와 전해액 등 내부 구성요소를 보호하고, 전극 조립체와 전해액에 의한 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 제고하기 위하여 금속 박막, 이를테면 알루미늄 박막이 포함된 형태로 구성될 수 있다.
그리고, 이러한 알루미늄 박막은, 전극 조립체 및 전해액과 같은 이차 전지(110) 내부의 구성요소나 이차 전지(110) 외부의 다른 구성 요소와의 전기적 절연성을 확보하기 위해, 절연물질로 형성된 절연층 사이에 개재될 수 있다.
특히, 파우치 외장재(115)는, 2개의 파우치로 구성될 수 있으며, 그 중 적어도 하나에는 오목한 형태의 내부 공간이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 파우치 외장재(115)의 내부 공간에는 전극 조립체가 수납될 수 있다. 그리고, 2개의 파우치의 외주면에는 실링부(S)가 구비되고, 이러한 실링부(S)가 서로 융착됨으로써, 전극 조립체가 수용된 내부 공간이 밀폐되도록 할 수 있다.
각각의 파우치형 이차 전지(110)는, 전극 리드(111)를 구비할 수 있으며, 이러한 전극 리드(111)에는 양극 리드(111A) 및 음극 리드(111B)가 포함될 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 전극 리드(111)는, 파우치 외장재(115)의 전방 또는 후방의 외주변에 위치한 실링부(S)로부터 전방 또는 후방으로 돌출되게 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전극 리드(111)는, 상기 이차 전지(110)의 전극 단자로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 전극 리드(111A)가 이차 전지(110)로부터 전방으로 돌출되는 형태로 구성될 수 있고, 다른 하나의 전극 리드(111B)가 이차 전지(110)로부터 후방으로 돌출되는 형태로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 하나의 이차 전지(110)에서, 양극 리드와 음극 리드 사이의 간섭이 없게 되어, 전극 리드(111)의 면적을 넓힐 수 있고, 전극 리드(111)와 메인 버스바(212) 사이의 용접 공정 등이 보다 용이하게 수행될 수 있다.
또한, 파우치형 이차 전지(110)는, 배터리 모듈(200)에 복수 포함되어, 적어도 일 방향으로 적층되게 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 파우치형 이차 전지(110)가 좌우 방향으로 나란하게 적층된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 각각의 파우치형 이차 전지(110)는, 도 4의 F 방향으로 바라봤을 때, 2개의 넓은 면이 좌우 측에 각각 위치하고, 상부와 하부, 전방 및 후방에는 실링부(S)가 위치하도록 대략 지면에 수직하게 세워지는 형태로 배치될 수 있다. 다시 말해, 각 이차 전지(110)는, 상하 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 기재된 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
앞서 설명한 파우치형 이차 전지(110)의 구성에 대해서는, 본원발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명한 사항이므로, 보다 상세한 설명을 생략한다. 그리고, 본 발명에 따른 셀 어셈블리(100)에는, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차 전지(110)가 채용될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 메인 버스바(212)는, 상기 복수의 이차 전지(110) 간의 전기적 연결을 이루도록 복수의 전극 리드(111)와 용접될 수 있다. 구체적으로, 상기 메인 버스바(212)는 전기 전도성이 높은 금속 소재를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 소재는, 구리, 알루미늄, 철, 니켈 등을 포함할 수 있다.
다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 레이저 용접 장치(300)는, 레이저 빔 발광부(310), 밀착 지그(320), 및 차단 블록(330)을 포함할 수 있다. 다만, 상기 구성들은, 하나로만 한정되는 것은 아니고, 용접 부위의 개수에 따라 복수개로 구성되어 위치될 수 있다.
여기서, 상기 레이저 빔 발광부(310)는, 레이저 빔(B)을 조사하는 레이저 발광 소자(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 레이저 빔 발광부(310)는, 상기 전극 리드(111)와 상기 메인 버스바(212)에 레이저 빔(B)을 조사할 수 있다. 즉, 상기 레이저 빔 발광부(310)는, 상기 전극 리드(111)의 적어도 일부위와 상기 메인 버스바(212)의 일부위를 서로 접합하도록 레이저 빔(B)을 조사할 수 있다.
예를 들면, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 빔 발광부(310)는, 상기 전극 리드(111)와 상기 메인 버스바(212)가 위치하게 되는 곳을 향하여 레이저 빔(B)을 발생시킬 수 있다. 또한, 상기 레이저 빔 발광부(310)는, 상기 전극 리드(111)의 단부와 상기 메인 버스바(212)의 좌우 방향의 측부를 서로 접합하도록 레이저 빔(B)을 조사할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치에 배터리 모듈이 장착된 모습을 개략적으로 나타내는 정면 사시도이다.
도 6을 참조하면, 상기 밀착 지그(320)는, 좌우 방향(W)으로 이동하도록 구성된 밀착대(321)를 구비할 수 있다. 다만, 상기 밀착대(321)는, 반드시 좌우 방향으로만 이동하는 것은 아니고, 전 방향 또는 후 방향으로도 이동이 가능하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 밀착대(321)는, 상기 전극 리드(111)가 상기 메인 버스바(212)에 밀착되도록 가압힘을 상기 전극 리드(111)의 일측에 전달하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 밀착대(321)는, 상기 전극 리드(111)의 일측을 직접적으로 접촉 가압할 수 있거나, 또는 다른 별도의 부재를 통해 간접적으로 가압힘을 전달할 수 있다.
또한, 상기 차단 블록(330)은, 상기 밀착대(321)의 좌우 방향으로 이동한 위치에 따라, 상기 레이저 빔 발광부(310)에서 발생된 레이저 빔(B)이 상기 이차 전지(110)에 도달하지 않도록 차단시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 차단 블록(330)은, 상기 밀착대(321)가 상기 전극 리드(111)를 가압하지 않는 위치로 이동될 경우, 상기 레이저 빔 발광부(310)에서 발생된 레이저 빔(B)이 상기 이차 전지(110)에 도달하지 않도록 위치 이동될 수 있다. 이때, 상기 전극 리드(111) 및 상기 메인 버스바(212) 대신에, 상기 차단 블록(330)의 일면에 상기 레이저 빔(B)이 조사될 수 있다.
반대로, 상기 차단 블록(330)은, 상기 밀착대(321)가 상기 전극 리드(111)를 가압하는 위치로 이동될 경우, 상기 레이저 빔 발광부(310)에서 발생된 레이저 빔(B)이 상기 전극 리드(111) 및 상기 메인 버스바(212)에 도달하도록 위치 이동될 수 있다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 2개의 차단 블록(330)은, 상기 밀착대(321)가 상기 전극 리드(111)를 가압하지 않는 위치로 이동될 경우, 레이저 빔(B)이 차단될 수 있는 위치로 이동될 수 있다. 반대로, 하기 도 10에 도시된 바와 같이, 2개의 차단 블록(330)은, 상기 밀착대(321)가 상기 전극 리드(111)를 가압하는 위치로 이동될 경우, 레이저 빔(B)이 통과될 수 있는 위치로 이동될 수 있다. 이에 대해서는, 추후 상세히 설명하도록 하겠다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 레이저 용접 장치(300)의 오작동으로 인해, 상기 배터리 모듈(200)의 밀착 지그가 제위치에 위치되지 않은 상태에서, 상기 레이저 빔 발광부(310)에서 레이저 빔(B)이 발생되어 조사가 실시되더라도, 발생된 레이저 빔(B)을 상기 차단 블록(330)으로 차단함으로써, 상기 배터리 모듈(200)에 구비된 파우치 이차 전지(110)의 손상이나 발화를 방지할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 상기 밀착 지그(320)는, 상기 밀착대(321)가 상기 전극 리드(111)가 상기 메인 버스바(212)에 밀착되는 가압힘을 전달할 때, 상기 가압힘의 반작용의 힘(반대 방향의 힘)을 지지할 수 있도록 위치 고정된 지지대(323)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 지지대(323)는, 상기 밀착대(321)와 좌우 방향의 소정 거리로 이격되어 위치될 수 있다. 그리고, 상기 밀착대(321)와 상기 지지대(323) 사이에는 탄성 부재(325)가 개재될 수 있다. 즉, 상기 탄성 부재(325)는, 상기 밀착대(321)가 상기 전극 리드(111)를 탄력적으로 가압하는 힘을 발생시킬 수 있다. 나아가, 상기 탄성 부재(325)는, 상기 밀착대(321)의 가압힘에 따른 반작용의 힘을 완충하는 역할을 수행할 수 있다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 2개의 밀착 지그(320) 각각에는 밀착대(321)가 구비될 수 있다. 그리고, 상기 밀착대(321)와 좌우 방향(W)의 소정 거리로 이격된 위치에 지지대(323)가 형성될 수 있다. 나아가, 상기 밀착대(321)와 상기 지지대(323) 사이에는 탄성 부재(325)가 개재될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 지지대(323)는, 상기 밀착대(321)가 상기 전극 리드(111)를 상기 메인 버스바(212)에 밀착시키는 가압힘에 따른 반작용힘을 안정적으로 지지함으로써, 상기 전극 리드(111)와 상기 메인 버스바(212) 간의 밀착을 안정적으로 이룰 수 있다.
또한, 상기 탄성 부재(325)는, 상기 가압힘에 따른 반작용 힘을 완충할 수 있어서, 상기 가압힘에 따른 상기 전극 리드(111)의 손상을 최소화할 수 있는 이점이 있다. 더욱이, 상기 탄성 부재(325)는, 상기 밀착대(321)가 상기 전극 리드(111)의 가압 부위에서 어느 한 곳으로 가압힘이 집중되지 않고 고르게 가압될 수 있도록 도울 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 상기 차단 블록(330)은, 차단판(331)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 차단판(331)은, 수평 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 또한, 상기 차단판(331)은, 레이저 용접이 필요한 부위를 정면으로 마주보는 위치에서 벗어나도록 이동하거나, 또는, 레이저 용접이 필요한 부위를 정면으로 마주보는 위치로 이동하도록, 수평 방향으로 이동될 수 있다. 예를 들면, 상기 차단판(331)은 좌 방향 및 전 방향으로 이동하거나, 우 방향 및 전 방향으로 이동할 수 있다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 용접 장치(300)는, 2개의 차단 블록(330)이 구비될 수 있다. 또한, 상기 2개의 차단 블록(330) 각각에는 차단판(331)이 구비될 수 있다. 이 중, 왼편에 위치한 차단판(331)은, 상기 밀착대(321)의 좌우 방향의 이동에 따라, 전후좌우 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 나머지 오른편에 위치한 차단판(331)은, 상기 밀착대(321)의 좌우 방향의 이동에 따라, 전후좌우 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.
또한, 상기 차단판(331)은, 상하 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 더욱이, 상기 차단판(331)의 하부는 좌우 방향으로 길게 연장된 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 차단판(331)은, 상하 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상의 상부와 상기 좌우 방향으로 길게 연장된 형태를 가진 하부를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 2개의 차단판(331) 중, 왼편에 위치한 차단판(331)은, 상하 방향으로 연장된 플레이트 형상의 상부와 좌 방향으로 연장된 하부를 가질 수 있다. 또한, 오른편에 위치한 차단판(331)은, 상하 방향으로 연장된 플레이트 형상의 상부와 우 방향으로 연장된 하부를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 차단판(331)의 상부는, 상하 방향으로 연장된 플레이트 형상을 이용하여 발생된 레이저 빔(B)을 효과적으로 차단할 수 있다. 또한, 상기 차단판(331)의 하부는, 상기 레이저 빔(B)이 통과를 허용할 수 있도록 상기 차단판(331)을 위치 이동하기에 적합하게 구성되어 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다. 그리고, 도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 일부 평면도이다.
도 6과 함께, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 차단 블록(330)은, 힌지 연결 부재(333)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 힌지 연결 부재(333)는, 상기 차단판(331)의 위치 이동의 힘을 전달하도록 상기 차단판(331)의 일측과 연결될 수 있다. 또한, 상기 힌지 연결 부재(333)는 수평 방향으로 길게 연장된 바(bar) 형태일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 힌지 연결 부재(333)는 수평 방향에서 전후 방향으로 길게 연장된 바 형태일 수 있다.
그리고, 상기 힌지 연결 부재(333)는, 상기 밀착대(321)의 좌우 방향의 이동힘이 상기 차단판(331)이 수평 방향으로 이동하는 이동힘으로 전환되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 힌지 연결 부재(333)는, 연결바(335) 및 회전 중심부(337)가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 연결바(335)는, 일단부가 상기 밀착대(321)의 일측과 힌지 결합될 수 있다. 여기서, 힌지 결합이란, 결합된 두 부재가 서로를 이동(움직임)을 제한 시키지 않고 결합된 상태로 회전 이동이 가능하도록 구성된 것을 의미한다.
그리고, 상기 연결바(335)의 일단부에는, 상기 밀착대(321)의 일측과 힌지 회동 가능하도록 관통구(H1)가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 연결바(335)의 일단부가 결합된 상기 밀착대(321)의 일측에도 관통구(H1)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 연결바(335)의 일단부 및 상기 밀착대(321)의 일측 각각에 형성된 관통구(H1)에는 볼트(370)가 삽입되어 상기 연결바(335) 및 상기 밀착대(321)가 서로 힌지 결합을 이룰 수 있다.
더욱이, 상기 연결바(335)는, 타단부가 상기 차단판(331)의 일측과 힌지 결합될 수 있다. 그리고, 상기 연결바(335)의 타단부에는, 상기 차단판(331)의 일측과 힌지 회동 가능하도록 관통구(H2)가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 연결바(335)의 타단부가 결합된 상기 차단판(331)의 일측에도 관통구(H2)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 연결바(335)의 타단부 및 상기 차단판(331)의 일측 각각에 형성된 관통구(H2)에는 볼트(370)가 삽입되어 상기 연결바(335) 및 상기 차단판(331)가 서로 힌지 결합을 이룰 수 있다.
예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 용접 장치(300)는, 2개의 힌지 연결 부재(333)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 힌지 연결 부재(333)는, 일단부가 상기 밀착대(321)의 일측과 힌지 결합되고 타단부가 상기 차단판(331)의 일측과 힌지 결합된 연결바(335)가 구비되어 있다.
그리고, 상기 힌지 연결 부재(333)는, 상기 연결바(335)의 중앙과 힌지 결합된 회전 중심부(337)가 구비될 수 있다. 나아가, 상기 회전 중심부(337)는 위치가 고정되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 회전 중심부(337)는, 상기 연결바(335)의 중앙과 힌지 결합될 수 있고, 상기 회전 중심부(337)의 위치가 고정되도록 구성됨으로써, 상기 연결바(335)의 수평 방향의 회전 이동의 회전축의 역할을 수행할 수 있다.
이를 위해, 상기 연결바(335)의 중앙에는 삽입구(H3)가 형성될 수 있고, 상기 삽입구(H3)에는 상기 회전 중심부(337)의 회전축이 삽입될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 힌지 연결 부재(333)는, 상기 밀착대(321)의 좌우 방향의 이동힘이, 상기 차단판(331)의 수평 방향의 이동힘으로 전환되도록 구성된 상기 연결바(335) 및 상기 회전 중심부(337)를 구비함으로써, 상기 밀착대(321)의 이동에 따라 상기 차단판(331)의 레이저 빔(B)의 통과 여부를 결정하는 개폐가 이루어지도록 할 수 있다.
이에 따라, 복잡한 구조의 구성 없이도, 상기 밀착대(321)의 위치에 따라 차단판(331)의 개폐가 유기적으로 변동됨으로써, 레이저 빔(B)에 의한 배터리 모듈(200)의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
다시 도 3과 함께 도 7을 참조하면, 상기 배터리 모듈(200)은, 가압 버스바(214)를 더 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 가압 버스바(214)는, 상기 전극 리드(111)를 기준으로 상기 메인 버스바(212)의 위치의 반대측에 위치될 수 있다. 또한, 상기 가압 버스바(214)는, 상기 전극 리드(111)의 좌우 방향의 일측을 가압함으로써, 상기 전극 리드(111)가 상기 메인 버스바(212)의 좌우 방향의 일측에 밀착되도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 가압 버스바(214)는 전기 전도성이 높은 금속 소재를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 소재는, 구리, 알루미늄, 철, 니켈 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 메인 버스바(212)의 좌우 방향의 양측 각각에는 상기 전극 리드(111)가 위치될 수 있다. 또한, 상기 가압 버스바(214)는, 상기 전극 리드(111)를 기준으로 상기 메인 버스바(212)의 위치의 반대측에 위치될 수 있다. 즉, 상기 전극 리드(111)는, 상기 메인 버스바(212)와 상기 가압 버스바(214) 사이에 개재되어 위치될 수 있다.
다시 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 밀착대(321)는, 상기 가압 버스바(214)가 위치된 방향으로 돌출된 돌출 구조가 구비된 그립부(327)가 구비될 수 있다. 즉, 상기 그립부(327)는, 상기 가압 버스바(214)의 적어도 일부위를 수용하도록 상기 가압 버스바(214)와 접촉되는 상기 밀착대(321)의 일부위에 상기 돌기 구조가 형성될 수 있다. 또한, 상기 그립부(327)는, 상기 밀착대(321)의 좌측부 또는 우측부에 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 2개의 밀착대(321) 중, 왼편에 위치한 밀착대(321)의 그립부(327)는, 좌측부에서 오른쪽 방향으로 돌출된 2개의 돌기 구조가 형성될 수 있다. 그리고, 오른편에 위치한 밀착대(321)의 그립부(327)는, 우측부에서 왼쪽 방향으로 돌출된 2개의 돌기 구조가 형성될 수 있다. 각각의 밀착대(321)는, 인접한 가압 버스바(214)를 가압하도록 구성될 수 있다.
다시 도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 레이저 빔 발광부(310)는, 상기 전극 리드(111)의 전방으로 돌출된 단부와 상기 메인 버스바(212)의 좌우 방향의 측부가 서로 결합되도록 레이저 빔(B)을 조사하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 하나의 메인 버스바(212)의 양측 각각에는 전극 리드(111)의 전방으로 돌출된 단부가 위치될 수 있다. 이때, 상기 레이저 빔 발광부(310)는, 레이저 빔(B)을 조사하여 상기 메인 버스바(212)를 기준으로 왼편에 위치한 전극 리드(111)의 단부와 상기 메인 버스바(212)의 좌측부(212a)가 서로 결합시킬 수 있다.
또한, 상기 레이저 빔 발광부(310)는, 레이저 빔(B)을 조사하여 상기 메인 버스바(212)를 기준으로 오른편에 위치한 전극 리드(111)의 단부와 상기 메인 버스바(212)의 우측부(212b)가 서로 결합시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 레이저 빔 발광부(310)는, 상기 가압 버스바(214)가 상기 전극 리드(111)의 단부를 가압한 상태에서 상기 메인 버스바(212)의 측부에 결합할 수 있으므로, 높은 용접 신뢰성을 가질 수 있다.
또한, 상기 레이저 빔 발광부(310)는, 상기 전극 리드(111)의 전방으로 돌출된 단부와, 상기 메인 버스바(212) 및 상기 가압 버스바(214) 각각의 좌우 방향의 측부가 서로 결합되도록 레이저 빔(B)을 조사할 수 있다.
예를 들면, 상기 레이저 빔 발광부(310)는, 레이저 빔(B)을 조사하여 상기 메인 버스바(212)를 기준으로 왼편에 위치한 전극 리드(111)의 단부와, 상기 전극 리드(111)의 왼편에 위치한 가압 버스바(214)의 우측부 및 상기 메인 버스바(212)의 좌측부(212a)를 서로 결합시킬 수 있다.
또한, 상기 레이저 빔 발광부(310)는, 레이저 빔(B)을 조사하여 상기 메인 버스바(212)를 기준으로 오른편에 위치한 전극 리드(111)의 단부와, 상기 전극 리드(111)의 우편에 위치한 가압 버스바(214)의 좌측부 및 상기 메인 버스바(212)의 우측부(212b)를 서로 결합시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 메인 버스바(212)와 상기 전극 리드(111)의 단부만을 결합하는 경우와 비교하여, 상기 가압 버스바(214) 및 상기 메인 버스바(212)와, 그 사이에 개재된 전극 리드(111)의 단부를 용접하는 것은 결합력을 높일 수 있으므로, 외부 충격으로 인해 상기 전극 리드(111)와 버스바 간의 분리가 일어나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 메인 버스바(212)는 상기 가압 버스바(214)의 일부위에 접촉되도록 접촉 구조가 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 메인 버스바(212)의 상단부 및 하단부 각각에는 상기 가압 버스바(214S)의 상단과 하단에 접촉되도록 좌우 방향으로 연장된 연장부(212P)가 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 메인 버스바(212)의 연장부(212P)는, 상기 전극 리드(111)와 상기 메인 버스바(212) 간의 전기 경로의 면적을 넓힐 수 있어, 상기 전극 리드(111)와 메인 버스바(212) 간의 전기 경로의 전기 저항을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 작동 모습을 나타내기 위한 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다. 그리고, 도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 작동 모습을 나타내기 위해 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 1과 함께 도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 레이저 용접 장치(300)는, 상기 밀착대(321)를 좌우 방향으로 이동시키는 지그 이송부(350)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 지그 이송부(350)는, 상기 밀착대(321)를 좌우 방향으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 차단판(331)은, 상기 밀착대(321)가 이송된 방향과 반대 방향으로 이송될 수 있다. 즉, 상기 밀착대(321)의 일측 및 상기 차단판(331)의 일측과 연결된 연결바(335)는, 상기 밀착대(321)의 이동 방향과 반대 방향으로 상기 차단판(331)을 이송시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 지그 이송부(350)에 의해, 상기 밀착대(321)가 상기 가압 버스바(214)의 일측을 가압하도록 이동된 경우, 상기 차단판(331)은, 상기 레이저 빔(B)이 상기 전극 리드(111) 및 상기 메인 버스바(212)까지 도달 할 수 있도록, 좌 방향 또는 우 방향으로 이동될 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 2개의 밀착대(321) 중, 왼편에 위치한 밀착대(321)가 우 방향으로 이동된 경우, 상기 연결바(335)에 의해 상기 차단판(331)은 좌 방향으로 이동함으로써, 상기 레이저 빔(B)의 통과를 허용할 수 있다. 또한, 2개의 밀착대(321) 중, 우편에 위치한 밀착대(321)가 좌 방향으로 이동된 경우, 상기 연결바(335)에 의해 상기 차단판(331)은 우 방향으로 이동함으로써, 상기 레이저 빔(B)의 통과를 허용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 밀착대(321)의 좌우 방향의 이동에 따라, 유기적으로 상기 차단판(331)이 상기 레이저 빔(B)의 통과를 허용하거나 상기 레이저 빔(B)을 차단할 수 있으므로, 레이저 용접 장치(300)의 오작동으로 인해 상기 배터리 모듈(200)의 손상이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고, 상기 지그 이송부(350)는, 수평 방향의 이동힘을 발생시키는 이송 유닛을 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 이송 유닛은, 유압에 의해 피스톤 또는 플런저(plunger)를 왕복 직선 운동시켜 기계적인 일을 행하게 하는 유압 실린더일 수 있다.
또한, 상기 지그 이송부(350)는, 상기 밀착대(321)의 좌우 방향의 일측과 연결될 수 있다. 더욱이, 상기 유압 실린더의 피스톤 또는 플런저의 일단부가 상기 밀착대(321)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 유압 실린더에 유압을 가하거나 뺄 경우, 피스톤 또는 플런저는 좌우 방향으로 이동됨으로써, 상기 밀착대(321)를 좌우 방향으로 이동시킬 수 있다.
그리고, 좌우 방향으로 이동된 상기 밀착대(321)는, 상기 가압 버스바(214)의 일부위를 가압하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 밀착대(321)의 하부는, 상기 지그 이송부(350)의 수평 방향의 이동힘에 의해 좌우 방향으로 이동될 수 있다. 또한, 상기 밀착대(321)의 상부는, 상기 탄성 부재 (도 6의 325)의 탄성력에 의해 상기 가압 버스바(214)를 가압하도록 구성될 수 있다.
도 1 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 용접 장치(300)는, 2개의 지그 이송부(350)를 구비할 수 있다. 2개의 지그 이송부(350) 중, 왼편에 위치한 지그 이송부(350)는 상기 밀착대(321)를 우 방향으로 이송시키도록 구성될 수 있고, 우편에 위치한 지그 이송부(350)는 상기 밀착대(321)를 우 방향으로 이송시키도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 지그 이송부(350)는, 정밀하게 상기 밀착대(321)를 좌우 방향으로 이송시킬 수 있는 이송 유닛을 구비하고, 상기 밀착 지그(320)는, 상기 밀착대(321)가 상기 탄성 부재(325)에 의해 상기 전극 리드(111)가 상기 메인 버스바(212)의 일측에 밀착되도록 가압함으로써, 상기 밀착대(321)가 상기 전극 리드(111)를 가압하는 힘이 어느 한쪽으로 편향되지 않고 고르게 전해질 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 레이저 용접 장치(300)는, 베이스 플레이트(360) 및 모듈 장착부(362)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 베이스 플레이트(360)는, 상하면이 상대적으로 수평 방향의 측면보다 넓도록 구성된 플레이트 형태일 수 있다. 또한, 상기 베이스 플레이트(360)의 상면 또는 하면에는 상기 밀착 지그(320), 상기 지그 이송부(350), 및 상기 차단 블록(330)이 탑재되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 레이저 용접 장치(300)는, 상부 및 하부 각각에 위치한 2개의 베이스 플레이트(360)를 구비할 수 있다. 이처럼, 상기 레이저 용접 장치(300)의 하부 뿐만 아니라, 상부에도 베이스 플레이트(360)를 구비함으로써, 설정된 범위를 벗어난 레이저 빔(B)이 외부에 조사되는 것을 차단할 수 있는 이점이 있다.
더욱이, 상기 모듈 장착부(362)는, 상기 베이스 플레이트(360)로부터 상부 방향 또는 하부 방향으로 연장 형성된 측벽(362a)을 구비할 수 있다. 그리고, 상기 모듈 장착부(362)는, 상기 배터리 모듈(200)의 전극 리드(111) 및 상기 메인 버스바(212)가 상기 레이저 빔 발광부(310)로 노출되도록 개구(O1)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 모듈 장착부(362)는, 상기 배터리 모듈(200)의 용접이 필요한 부위가 상기 개구(O1)에 노출되도록 상기 모듈 장착부(362)에 위치시킬 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 용접 장치(300)의 상부 및 하부에는, 및 가 구비될 수 있다. 또한, 상기 및 상기 사이에 모듈 수용부(362)가 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 모듈 수용부(362)는, 상기 및 상기 사이를 연결하는 2개의 측벽(362a)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 2개의 측벽(362a) 사이에는 상기 배터리 모듈(200)의 전극 리드(111) 및 상기 메인 버스바(212)가 외부로 노출되도록 개구(O1)가 형성될 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 배터리 모듈(200)의 버스바 어셈블리(210)는, 상기 메인 버스바(212) 및 상기 가압 버스바(214)를 전면에 탑재하도록 구성된 버스바 프레임(216)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 버스바 프레임(216)은, 전기 절연성의 소재를 포함할 수 있다. 상기 전기 절연성의 소재는, 예를 들면, 전기 절연성의 플라스틱일 수 있다.
또한, 상기 버스바 프레임(216)에는, 상기 가압 버스바(214)의 좌우 방향의 이동을 가이드 할 수 있도록 가이드 돌기(216P)가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 가이드 돌기(216P)는, 상기 가압 버스바(214)의 상부 및 하부 각각에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 가이드 돌기(216P)는, 상기 버스바 프레임(216)의 외측면에서 전방으로 돌출되도록 형성될 수 있고, 좌우 방향으로 길게 연장된 형태일 수 있다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 버스바 프레임(216)의 외측면에는 16개의 가이드 돌기(216P)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 16개의 가이드 돌기(216P)는, 상기 가압 버스바(214)의 상단부 또는 하단부에 접하도록 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 버스바 프레임(216)에 형성된 가이드 돌기(216P)는, 상기 레이저 용접 장치(300)의 밀착대(321)의 가압에 의한 상기 가압 버스바(214)의 좌우 방향의 이동을 가이드 함으로써, 상기 가압 버스바(214)가 상기 전극 리드(111)의 단부의 좌우 방향의 측부를 용이하게 가압할 수 있고, 상기 가압 버스바(214)가 상기 버스바 프레임(216)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 11은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치(300B)는, 상부 베이스 플레이트(360A) 및 하부 베이스 플레이트(360B)를 포함하고 있다. 또한, 상기 하부 베이스 플레이트(360B)의 상면에는, 밀착 지그(320B) 및 차단 블록(330B)이 탑재될 수 있다. 더욱이, 상기 상부 베이스 플레이트(360A)의 하면(360Ab)에는, 밀착 지그(320A) 및 차단 블록(330A)이 탑재될 수 있다.
여기서, 상기 상부 베이스 플레이트(360A)에 탑재된 상기 밀착 지그(320A)는, 밀착대(321A)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 밀착대(321A)는, 상기 하부 베이스 플레이트(360B)에 탑재된 밀착 지그(320B)의 밀착대(321B)와 연결된 구조를 가질 수 있다.
더욱이, 상기 상부 베이스 플레이트(360A)에 탑재된 밀착대(321A)와 상기 하부 베이스 플레이트(360B)에 탑재된 밀착대(321B) 사이에는 2개의 탄성 부재(325)가 형성될 수 있다. 그리고, 2개의 탄성 부재(325) 각각은, 상기 하부 베이스 플레이트(360B)에 탑재된 밀착대(321B)가 좌 방향으로 가압하는 힘과, 상기 상부 베이스 플레이트(360A)에 탑재된 밀착대(321A)가 우 방향으로 가압하는 힘을 발생시킬 수 있다.
예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 하부 베이스 플레이트(360B)의 상면에는, 2개의 밀착 지그(320B) 및 2개의 차단 블록(330B)이 탑재될 수 있다. 더욱이, 상기 상부 베이스 플레이트(360A)의 하면(360Ab)에는, 2개의 밀착 지그(320A) 및 2개의 차단 블록(330A)이 탑재될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 및 상기 하부 베이스 플레이트(360B) 각각에 밀착 지그(320) 및 차단 블록(330)을 형성시킴으로써, 상기 하부 베이스 플레이트(360B)에만 4개의 밀착 지그(320B) 및 4개의 차단 블록(330B)을 형성시킨 경우를 비교하여, 상기 레이저 용접 장치(300)의 내부 구성들이 차지하는 공간 활용을 효과적으로 높일 수 있는 이점이 있다. 나아가, 2개의 밀착대(321A, 321B)를 서로 연결시킴으로써, 별도의 상기 지지대 구성을 생략할 수 있어, 상기 레이저 용접 장치(300)의 제조 비용을 줄일 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
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.
100: 셀 어셈블리 110: 이차 전지
111: 전극 리드 200: 배터리 모듈
210: 버스바 어셈블리 212: 메인 버스바
214: 가압 버스바 216: 버스바 프레임
300: 레이저 용접 장치 B: 레이저 빔
310: 레이저 빔 발광부
320: 밀착 지그 321: 밀착대
327: 그립부 323: 지지대
325: 탄성 부재
330: 차단 블록 331: 차단판
333: 힌지 연결 부재 335: 연결바
337: 회전 중심부 350: 지그 이송부
360: 베이스 플레이트 362: 모듈 장착부

Claims (11)

  1. 배터리 모듈의 적어도 하나 이상의 이차 전지의 전극 리드와, 복수의 이차 전지를 서로 전기적으로 연결하도록 구성된 메인 버스바를 서로 용접하도록 구성된 레이저 용접 장치로서,
    상기 전극 리드와 상기 메인 버스바에 레이저 빔을 조사하도록 레이저 발광 소자를 구비한 레이저 빔 발광부;
    상기 전극 리드가 상기 메인 버스바에 밀착되도록 상기 전극 리드를 가압하기 위해 좌우 방향으로 이동이 가능하게 구성된 밀착대를 구비한 밀착 지그; 및
    상기 밀착대의 좌우 방향으로 이동한 위치에 따라 개폐가 이루어지고, 상기 밀착대가 상기 전극 리드를 가압하는 위치로 이동될 경우, 상기 레이저 빔 발광부에서 발생된 레이저 빔이 통과하도록 개방되고, 상기 밀착대가 상기 전극 리드를 가압하지 않는 위치로 이동될 경우, 상기 레이저 빔 발광부에서 발생된 레이저 빔이 상기 이차 전지에 도달하지 않도록 차단하는 차단 블록
    을 포함한 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밀착 지그는,
    상기 밀착대와 좌우 방향의 소정 거리로 이격되어 위치 고정된 지지대; 및
    상기 밀착대와 상기 지지대 사이에 개재되는 탄성 부재를 더 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차단 블록은,
    수평 방향으로 이동 가능하게 구성되고 상하 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상을 가진 차단판; 및
    상기 차단판의 일측과 연결되고 수평 방향으로 길게 연장된 바 형태로 구성된 힌지 연결 부재를 포함한 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 힌지 연결 부재는,
    일단부가 상기 밀착대의 일측과 힌지 결합되고 타단부가 상기 차단판의 일측과 힌지 결합된 연결바; 및
    상기 연결바의 중앙 부위와 힌지 결합되고 위치 고정된 회전 중심부가 구비된 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은, 상기 전극 리드를 기준으로 상기 메인 버스바의 위치의 반대측에 위치된 가압 버스바를 더 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 밀착대는, 상기 가압 버스바의 적어도 일부위를 수용하도록, 좌우 방향의 일측에서 상기 가압 버스바가 위치된 방향으로 돌출된 돌출 구조가 구비된 그립부가 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 레이저 빔 발광부는, 상기 전극 리드의 전방으로 돌출된 단부와 상기 메인 버스바의 좌우 방향의 측부가 서로 결합되게 레이저 빔을 조사하도록 구성되거나, 또는 상기 전극 리드의 전방으로 돌출된 단부와, 상기 메인 버스바 및 상기 가압 버스바의 좌우 방향의 측부가 서로 결합되게 레이저 빔을 조사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은, 상기 메인 버스바 및 상기 가압 버스바를 전면에 탑재하도록 구성된 버스바 프레임을 더 포함하고,
    상기 버스바 프레임에는, 상기 가압 버스바의 상부 및 하부 각각에 형성되고 전방으로 돌출되며 상기 가압 버스바의 좌우 방향의 이동을 가이드 할 수 있도록 좌우 방향으로 길게 연장된 가이드 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 용접 장치는, 상기 밀착대를 좌우 방향으로 이동시키도록 상기 밀착대의 일측과 연결되고 수평 방향의 이동힘을 발생시키는 지그 이송부를 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 용접 장치는,
    상기 밀착 지그 및 상기 차단 블록이 탑재되는 베이스 플레이트; 및
    상기 베이스 플레이트로부터 상부 방향으로 연장 형성되고 상기 배터리 모듈의 전극 리드 및 상기 메인 버스바가 외부로 노출되도록 개구된 모듈 장착부를 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 레이저 용접 장치를 포함하는 배터리 모듈 제조 시스템.
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