KR102660900B1 - Ess용 배터리 팩용 셀홀더 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 ESS용 배터리 팩용 셀홀더에 관련되며, 이는 센터버스바, 메인버스바, 엣지버스바, 전극버스바의 조합으로 전원 패턴을 간략하게 개선하면서 버림소재의 최소화로 소재비를 절감하고, 특히, 센터버스바, 메인버스바를 로딩지그에 소정의 패턴으로 편성한 후, 로봇팔에 의해 자동 로딩되도록 구조 개선하여, 센터버스바와 메인버스바의 로딩 정밀도 향상 및 로딩 시간 단축으로 홀더바디 사출성형에 따른 사이클타임을 크게 단축할 수 있고, 또 홀더바디 측면에 배치되는 전극버스바를 조립방식으로 변경하여 사출성형에 따른 언더컷을 효과적으로 처리할 수 있도록 홀더바디(100), 센터버스바(110) 및 메인버스바(120), 엣지버스바(130), 전극버스바(140), 슬롯홈(104)을 포함하여 주요 구성으로 한다.
Description
본 발명은 ESS용 배터리 팩용 셀홀에 관련되며, 보다 상세하게는 센터버스바, 메인버스바, 엣지버스바, 전극버스바의 조합으로 전원 패턴을 간략하게 개선하면서 버림소재의 최소화로 소재비를 절감하고, 특히, 센터버스바, 메인버스바를 로딩지그에 소정의 패턴으로 편성한 후, 로봇팔에 의해 자동 로딩되도록 구조 개선하여, 센터버스바와 메인버스바의 로딩 정밀도 향상 및 로딩 시간 단축으로 홀더바디 사출성형에 따른 사이클타임을 크게 단축할 수 있고, 또 홀더바디 측면에 배치되는 전극버스바를 조립방식으로 변경하여 사출성형에 따른 언더컷을 효과적으로 처리할 수 있는 ESS용 배터리 팩용 셀홀더에 관한 것이다.
통상 에너지 저장 시스템(ESS: Energy Storage System)은 장치 혹은 물리적 매체를 이용하여 에너지를 저장하는 것으로, 신재생에너지와 스마트그리드가 회자되면서 덩달아 주목받고 있다. 즉, 신재생 에너지는 스마트 그리드에서 중요하게 쓰이는데, ESS를 이용하면 원하는 시간에 전력을 생산하기 어려운 태양광, 풍력 등의 신재생 에너지를 미리 저장했다가 필요한 시간대에 사용할 수 있기 때문이다.
이에 따라, 리튬전지를 채택한 ESS 보급화 사업이 활발하게 진행하고 있고, 향후 ESS 설치량 증가에 대비해 각종 제도, 안전 규격 및 지원책이 논의되는 한편, 국내 사업화 및 수출 확대에 필요한 ESS용 리튬 이차전지의 신뢰성을 확보하기 위한 기술개발이 꾸준히 이루어지고 있다.
이에 종래에 개시된 공개번호 10-2021-0086091호에서, 서로 전기적으로 연결된 다수의 배터리 셀; 및 상기 다수의 배터리 셀이 배치된 셀 영역의 가장자리에 배치된 본체와, 상기 본체로부터 셀 영역을 향하여 분기되는 것으로, 전압 검출을 위한 제1 가지부와, 온도 검출을 위한 제2 가지부를 구비하는 연성 배선;을 포함하고, 상기 셀 영역은, 다수의 배터리 셀의 외주 면을 둘러싸면서 외주 면에 접하도록 직선상으로 연장되는 장변부를 포함하고, 상기 연성 배선의 본체는, 상기 셀 영역의 장변부를 따라 제1 방향으로 연장되며, 상기 제1 가지부는, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되고, 상기 제2 가지부는, 상기 제1 방향과 제2 방향을 동시에 추종하도록 제1, 제2 방향 사이의 비스듬한 사선 방향으로 연장되며, 다수의 배터리 셀을 전기적으로 연결하는 다수의 버스 바를 더 포함하는 기술이 선 제시된 바 있다.
그러나, 상기 종래기술은 다수의 배터리 셀로부터 상태 정보를 용이하게 취합할 수 있도록 구조가 개선된 배터리 팩을 제공하려는 것이나, 버스 바는 좌우방향으로 교번 배치되는 복수의 제1, 제2 버스 바 조합으로 비교적 대형사이즈로 형성됨에 따라 프레스 가공시 재료 손실율이 높고, 배터리 팩을 확장 설계시 제1, 제2 버스 바 사이즈를 변경해야 하므로 다양한 사이즈의 배터리 팩에 범용으로 적용할 수 없는 문제점이 따랐다.
또한, 버스 바를 구성하는 제1, 제2 버스 바가 일자형으로 형성되면서 이웃하는 제1, 제2 버스 바와 평행하게 배치되는 구조적 특성상 제1, 제2 버스 바 사이 공간이 협소하게 형성되고, 이로 인해 버스바와 단자를 전기적으로 연결하는 접속 부재 설치 공정이 복잡함과 더불어 접속 불량율이 증가되는 폐단이 따랐다.
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 센터버스바, 메인버스바, 엣지버스바, 전극버스바의 조합으로 전원 패턴을 간략하게 개선하면서 버림소재의 최소화로 소재비를 절감하고, 특히, 센터버스바, 메인버스바를 로딩지그에 소정의 패턴으로 편성한 후, 로봇팔에 의해 자동 로딩되도록 구조 개선하여, 센터버스바와 메인버스바의 로딩 정밀도 향상 및 로딩 시간 단축으로 홀더바디 사출성형에 따른 사이클타임을 크게 단축할 수 있고, 또 홀더바디 측면에 배치되는 전극버스바를 조립방식으로 변경하여 사출성형에 따른 언더컷을 효과적으로 처리할 수 있는 ESS용 배터리 팩용 셀홀더를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 배터리(B)가 수납되는 격실(102)이 지그재그로 배치되는 홀더바디(100); 상기 홀더바디(100)의 격실(102) 사이 공간에 인서트몰딩되고, 접속편(B1)에 의해 배터리(B)에 접속되도록 구비되는 센터버스바(110) 및 메인버스바(120); 상기 홀더바디(100) 모서리영역에 인서트몰딩되도록 상판(130a)과 측판(130b)이 형성되고, 상판(130a)은 소정의 간격으로 이격되어 홀더바디(100)의 가장자리부에 배치되는 격실(102) 사이 공간에 위치되도록 구비되는 엣지버스바(130); 상기 엣지버스바(130)와 대응하는 홀더바디(100) 양단에 배치되어, 일단이 각각 엣지버스바(130)에 연결되며, 다른 일단은 각각 홀더바디(100)의 어느 일측 측면으로 노출되어 +, - 전극단자(106)(108)를 형성하도록 구비되는 전극버스바(140); 및 상기 엣지버스바(130)와 대응하는 홀더바디(100) 양단에 형성되어 전극버스바(140)를 결속하도록 구비되는 슬롯홈(104);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 센터버스바(110)는 홀더바디(100) 폭 대비 축소된 사이즈로 형성되고, 계단식 단차가 좌우방향으로 반복되는 파형 라인으로 형성되어 홀더바디(100)의 격실(102) 사이 공간에 배치되면서 소정의 간격으로 제 1관통홀(112)이 형성되며, 상기 홀더바디(100)에 센터버스바(110)를 인서트몰딩시, 용융물이 제 1관통홀(112)에 용입된 상태로 경화되면서 센터버스바(110)가 홀더바디(100)에 결속되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인버스바(120)는 센터버스바(110) 대비 확장된 길이로 형성되면서 센터버스바(110)를 중심으로 양측 영역에 서로 대칭되도록 배치되고, 계단식 단차가 좌우방향으로 반복되는 파형 라인으로 형성되어 홀더바디(100)의 격실(102) 사이 공간에 배치되면서 소정의 간격으로 제 2관통홀(122)이 형성되며, 상기 홀더바디(100)에 메인버스바(120)를 인서트몰딩시, 용융물이 제 2관통홀(122)에 용입된 상태로 경화되면서 메인버스바(120)가 홀더바디(100)에 결속되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 엣지버스바(130)는, 'ㄱ'자 단면으로 절곡되어 홀더바디(100) 모서리영역을 감싸도록 상판(130a)과 측판(130b)이 형성되고, 상판(130a)은 소정의 간격으로 이격 배치되어 홀더바디(100)의 가장자리부에 배치되는 격실(102) 사이 공간에 배치되면서 소정의 간격으로 제 3관통홀(132)이 형성되며, 상기 홀더바디(100)에 엣지버스바(130)를 인서트몰딩시, 용융물이 제 3관통홀(132)에 용입된 상태로 경화되면서 엣지버스바(130)가 홀더바디(100)에 일체로 결속되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전극버스바(140)는, 'ㄱ'자 형상으로 절곡 형성되고, 엣지버스바(130)와 대응하는 홀더바디(100) 양단에 배치되어, 일단이 각각 엣지버스바(130)에 연결되며, 다른 일단은 각각 홀더바디(100)의 어느 일측 측면으로 노출되어 +, - 전극단자(106)(108)를 형성하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센터버스바(110)와 복수의 메인버스바(120)는 소정의 패턴으로 로딩지그(10)에 적층 준비된 후, 로봇팔에 의해 홀더바디(100)를 사출성형하는 사출금형(20) 내부로 일괄 로딩되도록 구비되고,
상기 로딩지그(10)는, 양단에 손잡이(11a)가 설치되고, 홀더바디(100)의 격실(102)과 대응하는 위치에 핀홀(11b)이 형성되는 지그플레이트(11)와, 지그플레이트(11) 핀홀(11b)에 체결되도록 하단부에 고정핀(12a)이 돌출되고, 지그플레이트(11) 상면에서 종방향으로 돌출되어 센터버스바(110)와 메인버스바(120) 안착위치를 결정하는 위치결정핀(12)을 포함하고, 상기 위치결정핀(12)은 센터버스바(110) 및 메인버스바(120) 길이 방향으로 이격 배치되면서, 좌, 우측에 교대로 배치되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 위치결정핀(12)은 타원형으로 형성되고, 상기 고정핀(12a)은 핀홀(11b)에 삽입되어 회전 가능하게 구비되며, 상기 핀홀(11b) 하단부에 피니언(14)이 설치되며, 피니언(14)은 래크(15)에 치합되어, 래크(15) 직선 구동에 의해 위치결정핀(12)의 선회 작동이 제어되도록 구비되고, 상기 로딩지그(10)에 적층되어 위치결정핀(12)에 의해 구속되는 센터버스바(110)와 메인버스바(120) 최상층이 로봇팔에 클램핑된 후, 래크(15) 작동에 의해 위치결정핀(12)이 90° 선회되면서 센터버스바(110)와 메인버스바(120) 구속력이 일시적으로 해제되고, 로봇팔이 센터버스바(110)와 메인버스바(120)를 이송한 후에 래크(15) 작동에 의해 위치결정핀(12)이 역방향으로 90° 선회되면서 센터버스바(110)와 메인버스바(120)를 구속하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법은, 센터버스바(110), 메인버스바(120), 엣지버스바(130), 전극버스바(140)를 성형하는 버스바 제조단계(S10); 상기 센터버스바(110)와 복수의 메인버스바(120)가 소정의 패턴으로 편성되도록 로딩지그(10)에 적층 준비하는 버스바 편성단계(S20); 상기 로딩지그(10)에 정렬배치된 센터버스바(110), 메인버스바(120) 및 엣지버스바(130)를 사출금형(20) 내부로 로딩하는 버스바 로딩단계(S30); 상기 사출금형(20) 내부로 용융물을 주입하여, 센터버스바(110), 메인버스바(120), 엣지버스바(130) 일면이 국부적으로 노출되도록 인서트몰딩되면서, 센터버스바(110), 메인버스바(120) 사이에 배터리(B)가 수납되는 격실(102)이 지그재그로 배치되고, 엣지버스바(130)와 대응하는 양단에 슬롯홈(104)이 형성되는 홀더바디(100)를 성형하는 홀더바디 성형단계(S40); 및 상기 홀더바디(100)의 슬롯홈(104)에 전극버스바(140)를 삽입하고, 전극버스바(140)를 엣지버스바(130)와 연결하여 +, - 전극단자(106)(108)를 형성하는 단자형성단계(S50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 버스바 제조단계(S10)에서, 센터버스바(110) 및 메인버스바(120)는 판형 소재(A)를 간헐이송하면서 영역별로 구분하여 단계적으로 가공하도록 구비되고, 상기 판형 소재(A)는 임의의 경계라인(C)에 의해 소정의 가공영역으로 구분되어, 간헐이송되는 중에, 어느 하나 이상의 경계라인(C)과 일직선상에 기초홀(H)을 일정한 간격으로 가공하는 피어싱과정(S10-1)과, 경계라인(C)과 대응하는 위치에 띠부(A1)를 남겨두고, 경계라인(C)을 기준으로 구분되는 각 가공영역에 해당하는 센터버스바(110) 및 메인버스바(120)의 윤곽라인(A2)을 단계적으로 분할 가공하는 윤곽라인커팅과정(S10-2)과, 윤곽라인(A2)을 정삭 가공하는 윤곽라인면취과정(S10-3)과, 윤곽라인(A2)에 의해 형성되는 센터버스바(110) 및 메인버스바(120)에 제 1관통홀(112) 또는 제 2관통홀(122)을 가공하는 홀가공과정(S10-4)과, 제 1관통홀(112) 또는 제 2관통홀(122)을 정삭 가공하는 홀면취과정(S10-5)과, 띠부(A1)를 커팅하여 센터버스바(110) 및 메인버스바(120)를 분리하는 커팅과정(S10-6)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 버스바 제조단계(S10)에서, 엣지버스바(130)는 판형 소재(A)를 간헐이송하면서 영역별로 구분하여 단계적으로 가공하도록 구비되고, 상기 판형 소재(A)는 임의의 경계라인(C)에 의해 소정의 가공영역으로 구분되어, 간헐이송되는 중에, 어느 하나 이상의 경계라인(C)과 일직선상에 기초홀(H')을 일정한 간격으로 가공하는 피어싱과정(S10-1')과, 경계라인(C)과 대응하는 위치에 띠부(A1')를 남겨두고, 경계라인(C)을 기준으로 구분되는 각 파트에 해당하는 엣지버스바(130)의 윤곽라인(A2') 일부를 단계적으로 분할 가공하는 1차 윤곽라인커팅과정(S10-2')과, 엣지버스바(130) 영역에 제 3관통홀(132)을 가공하는 홀가공과정(S10-3')과, 엣지버스바(130) 양단부에 위치되는 한 쌍의 띠부(A1')를 제외한 나머지 띠부(A1')를 제거하는 2차 윤곽라인커팅과정(S10-4')과, 엣지버스바(130) 일측 단부를 절곡하여 제 1밴딩부(B1)를 형성하는 1차 밴딩과정(S10-5')과, 띠부(A1')를 커팅하여 엣지버스바(130)를 분리하는 커팅과정(S10-6')을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 버스바 제조단계(S10)에서, 전극버스바(140)는 판형 소재(A)를 간헐이송하면서 영역별로 구분하여 단계적으로 가공하도록 구비되고, 상기 판형 소재(A)는 임의의 경계라인(C)에 의해 소정의 가공영역으로 구분되어, 간헐이송되는 중에, 어느 하나 이상의 경계라인(C)과 일직선상에 기초홀(H")을 일정한 간격으로 가공하는 피어싱과정(S10-1")과, 경계라인(C)과 대응하는 위치에 띠부(A1")를 남겨두고, 경계라인(C)을 기준으로 구분되는 각 파트에 해당하는 전극버스바(140)의 윤곽라인(A2") 일부를 단계적으로 분할 가공하는 1차 윤곽라인커팅과정(S10-2")과, 전극버스바(140) 영역의 일측 단부를 절곡하여 제 1밴딩부(B1")를 형성하는 1차 밴딩과정(S10-3")과, 전극버스바(140)의 나머지 윤곽라인(A2")을 가공 및 제 4관통홀(142)을 가공하는 커팅 및 홀가공과정(S10-4")과, 윤곽라인(A2")을 정삭 가공하는 윤곽라인면취과정(S10-5")과, 전극버스바(140) 양측 단부에 2차 밴딩부(B2")를 절곡하는 2차 밴딩과정(S10-6")과, 띠부(A1")를 커팅하여 전극버스바(140)를 분리하는 커팅과정(S10-7")을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 센터버스바, 메인버스바, 엣지버스바, 전극버스바의 조합으로 전원 패턴을 간략하게 개선하면서 버림소재의 최소화로 소재비를 절감하고, 특히, 센터버스바, 메인버스바를 로딩지그에 소정의 패턴으로 편성한 후, 로봇팔에 의해 자동 로딩되도록 구조 개선하여, 센터버스바와 메인버스바의 로딩 정밀도 향상 및 로딩 시간 단축으로 홀더바디 사출성형에 따른 사이클타임을 크게 단축할 수 있고, 또 홀더바디 측면에 배치되는 전극버스바를 조립방식으로 변경하여 사출성형에 따른 언더컷을 효과적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 상면을 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더를 배면에서 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더를 좌, 우측에서 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더에 배터리가 장착된 상태를 나타내는 구성도.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 버스바 로딩지그를 나타내는 구성도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 버스바 제조단계에서 제조된 버스바를 나타내는 구성도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 센터버스바 가공과정을 나타내는 구성도.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 메인버스바 가공과정을 나타내는 구성도.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 엣지버스바 가공과정을 나타내는 구성도.
도 13 내지 14는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 전극버스바 가공과정을 나타내는 구성도.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 사출금형을 개략적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 상면을 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더를 배면에서 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더를 좌, 우측에서 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더에 배터리가 장착된 상태를 나타내는 구성도.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 버스바 로딩지그를 나타내는 구성도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 버스바 제조단계에서 제조된 버스바를 나타내는 구성도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 센터버스바 가공과정을 나타내는 구성도.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 메인버스바 가공과정을 나타내는 구성도.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 엣지버스바 가공과정을 나타내는 구성도.
도 13 내지 14는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 전극버스바 가공과정을 나타내는 구성도.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 사출금형을 개략적으로 나타내는 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자들에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더를 전체적으로 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 상면을 나타내는 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더를 배면에서 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더를 좌, 우측에서 나타내는 구성도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더에 배터리가 장착된 상태를 나타내는 구성도이고, 도 6 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 버스바 로딩지그를 나타내는 구성도이다.
본 발명은 ESS용 배터리 팩용 셀홀더 및 이의 제조방법에 관련되며, 이는 센터버스바, 메인버스바, 엣지버스바, 전극버스바의 조합으로 전원 패턴을 간략하게 개선하면서 버림소재의 최소화로 소재비를 절감하고, 특히, 센터버스바, 메인버스바를 로딩지그에 소정의 패턴으로 편성한 후, 로봇팔에 의해 자동 로딩되도록 구조 개선하여, 센터버스바와 메인버스바의 로딩 정밀도 향상 및 로딩 시간 단축으로 홀더바디 사출성형에 따른 사이클타임을 크게 단축할 수 있고, 또 홀더바디 측면에 배치되는 전극버스바를 조립방식으로 변경하여 사출성형에 따른 언더컷을 효과적으로 처리할 수 있도록 홀더바디(100), 센터버스바(110) 및 메인버스바(120), 엣지버스바(130), 전극버스바(140), 슬롯홈(104)을 포함하여 주요 구성으로 한다.
본 발명에 따른 홀더바디(100)는 배터리(B)가 수납되는 격실(102)이 지그재그로 배치되도록 구비된다.
상기 홀더바디(100)는 사출성형으로 형성되고, 상기 홀더바디(100)를 사출성형시, 후술하는 센터버스바(110), 메인버스바(120) 및 엣지버스바(130)를 인서트몰딩하여 일체로 형성된다.
그리고, 상기 홀더바디(100)는 사출성형시, 양단에 슬롯홈(104)이 일체로 형성되어, 후술하는 전극버스바(140)가 끼움 조립방식으로 결속되도록 구비된다.
또한, 본 발명에 따른 센터버스바(110) 및 메인버스바(120)는 상기 홀더바디(100)의 격실(102) 사이 공간에 인서트몰딩되고, 접속편(B1)에 의해 배터리(B)에 접속되도록 구비된다.
이때, 상기 센터버스바(110)는 홀더바디(100) 폭 대비 축소된 사이즈로 형성되고, 도 1 내지 도 2처럼 계단식 단차가 좌우방향으로 반복되는 파형 라인으로 형성되어 홀더바디(100)의 격실(102) 사이 공간에 배치된다.
그리고, 상기 센터버스바(110)는 소정의 간격으로 제 1관통홀(112)이 형성되고, 상기 홀더바디(100)에 센터버스바(110)를 인서트몰딩시, 용융물이 제 1관통홀(112)에 용입된 상태로 경화되면서 센터버스바(110)가 홀더바디(100)에 결속되도록 구비된다.
또한, 상기 메인버스바(120)는 센터버스바(110) 대비 확장된 길이로 형성되면서 센터버스바(110)를 중심으로 양측 영역에 서로 대칭되도록 배치되고, 도 1 내지 도 2처럼 계단식 단차가 좌우방향으로 반복되는 파형 라인으로 형성되어 홀더바디(100)의 격실(102) 사이 공간에 배치된다.
여기서, 상기 메인버스바(120)는 소정의 간격으로 제 2관통홀(122)이 형성되고, 상기 홀더바디(100)에 메인버스바(120)를 인서트몰딩시, 용융물이 제 2관통홀(122)에 용입된 상태로 경화되면서 메인버스바(120)가 홀더바디(100)에 결속되도록 구비된다.
또한, 본 발명에 따른 엣지버스바(130)는 상기 홀더바디(100) 모서리영역에 인서트몰딩되도록 상판(130a)과 측판(130b)이 형성되고, 상판(130a)은 소정의 간격으로 이격되어 홀더바디(100)의 가장자리부에 배치되는 격실(102) 사이 공간에 위치되도록 구비된다.
상기 엣지버스바(130)는, 도 4처럼 'ㄱ'자 단면으로 절곡되어 홀더바디(100) 모서리영역을 감싸도록 상판(130a)과 측판(130b)이 형성되고, 상판(130a)은 소정의 간격으로 이격 배치되어 홀더바디(100)의 가장자리부에 배치되는 격실(102) 사이 공간에 배치되면서 소정의 간격으로 제 3관통홀(132)이 형성된다.
그리고, 상기 홀더바디(100)에 엣지버스바(130)를 인서트몰딩시, 용융물이 제 3관통홀(132)에 용입된 상태로 경화되면서 엣지버스바(130)가 홀더바디(100)에 일체로 결속되도록 구비된다.
한편, 도 5와 같이 상기 센터버스바(110), 메인버스바(120) 및 엣지버스바(130)는 접속편(B1)에 의해 배터리의 +, -극에 접지되도록 구비된다.
또한, 본 발명에 따른 전극버스바(140)는 상기 엣지버스바(130)와 대응하는 홀더바디(100) 양단에 배치되어, 일단이 각각 엣지버스바(130)에 연결되며, 다른 일단은 각각 홀더바디(100)의 어느 일측 측면으로 노출되어 +, - 전극단자(106)(108)를 형성하도록 구비된다.
상기 전극버스바(140)는, 'ㄱ'자 형상으로 절곡 형성되고, 홀더바디(100) 양단에 형성되는 슬롯홈(104)에 끼움 결합방식으로 간단하게 조립되도록 구비된다.
또한, 상기 센터버스바(110)와 복수의 메인버스바(120)는 소정의 패턴으로 로딩지그(10)에 적층 준비된 후, 로봇팔에 의해 홀더바디(100)를 사출성형하는 사출금형(20) 내부로 일괄 로딩되도록 구비된다.
도 6에서, 상기 로딩지그(10)는, 양단에 손잡이(11a)가 설치되고, 홀더바디(100)의 격실(102)과 대응하는 위치에 핀홀(11b)이 형성되는 지그플레이트(11)와, 지그플레이트(11) 핀홀(11b)에 체결되도록 하단부에 고정핀(12a)이 돌출되고, 지그플레이트(11) 상면에서 종방향으로 돌출되어 센터버스바(110)와 메인버스바(120) 안착위치를 결정하는 위치결정핀(12)을 포함한다.
그리고, 상기 위치결정핀(12)은 센터버스바(110) 및 메인버스바(120) 길이 방향으로 이격 배치되면서, 좌, 우측에 교대로 배치되도록 구비되어, 센터버스바(110) 및 메인버스바(120)와 국부적으로 접지되어 양방향에서 구속하도록 구비된다.
도 7에서, 상기 위치결정핀(12)은 타원형으로 형성되고, 상기 고정핀(12a)은 핀홀(11b)에 삽입되어 회전 가능하게 구비되며, 상기 핀홀(11b) 하단부에 피니언(14)이 설치되며, 피니언(14)은 래크(15)에 치합되어, 래크(15) 직선 구동에 의해 위치결정핀(12)의 선회 작동이 제어되도록 구비된다.
작동상태를 살펴보면, 상기 로딩지그(10)에 적층되어 위치결정핀(12)에 의해 구속되는 센터버스바(110)와 메인버스바(120) 최상층이 로봇팔에 클램핑된 후, 도 7의 확대도와 같이 래크(15) 작동에 의해 위치결정핀(12)이 90° 선회되면서 센터버스바(110)와 메인버스바(120) 구속력이 일시적으로 해제되고, 로봇팔이 센터버스바(110)와 메인버스바(120)를 이송한 후에 래크(15) 작동에 의해 위치결정핀(12)이 역방향으로 90° 선회되면서 센터버스바(110)와 메인버스바(120)를 구속하도록 구비된다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 버스바 제조단계에서 제조된 버스바를 나타내는 구성도이며, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 센터버스바 가공과정을 나타내는 구성도이고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 메인버스바 가공과정을 나타내는 구성도이며, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 엣지버스바 가공과정을 나타내는 구성도이고, 도 13 내지 14는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 전극버스바 가공과정을 나타내는 구성도이며, 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법의 사출금형을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
그리고, 본 발명에 따른 ESS용 배터리 팩용 셀홀더의 제조방법은, 버스바 제조단계(S10), 버스바 편성단계(S20), 버스바 로딩단계(S30), 홀더바디 성형단계(S40), 단자형성단계(S50)를 포함한다.
1. 버스바 제조단계(S10)
본 발명에 따른 버스바 제조단계(S10)는, 센터버스바(110), 메인버스바(120), 엣지버스바(130), 전극버스바(140)를 성형하는 단계이다.
도 9 내지 도 11에서, 상기 센터버스바(110) 및 메인버스바(120)는 판형 소재(A)를 간헐이송하면서 영역별로 구분하여 단계적으로 가공하도록 구비된다.
상기 센터버스바(110) 및 메인버스바(120) 가공용 판형 소재(A)는 임의의 경계라인(C)에 의해 소정의 가공영역으로 구분되어, 간헐이송되는 중에, 어느 하나 이상의 경계라인(C)과 일직선상에 기초홀(H)을 일정한 간격으로 가공하는 피어싱과정(S10-1)과, 경계라인(C)과 대응하는 위치에 띠부(A1)를 남겨두고, 경계라인(C)을 기준으로 구분되는 각 가공영역에 해당하는 센터버스바(110) 및 메인버스바(120)의 윤곽라인(A2)을 단계적으로 분할 가공하는 윤곽라인커팅과정(S10-2)과, 윤곽라인(A2)을 정삭 가공하는 윤곽라인면취과정(S10-3)과, 윤곽라인(A2)에 의해 형성되는 센터버스바(110) 및 메인버스바(120)에 제 1관통홀(112) 또는 제 2관통홀(122)을 가공하는 홀가공과정(S10-4)과, 제 1관통홀(112) 또는 제 2관통홀(122)을 정삭 가공하는 홀면취과정(S10-5)과, 띠부(A1)를 커팅하여 센터버스바(110) 및 메인버스바(120)를 분리하는 커팅과정(S10-6)을 포함한다.
도 12에서, 상기 버스바 제조단계(S10)에서, 엣지버스바(130)는 판형 소재(A)를 간헐이송하면서 영역별로 구분하여 단계적으로 가공하도록 구비된다.
상기 엣지버스바(130) 가공용 판형 소재(A)는 임의의 경계라인(C)에 의해 소정의 가공영역으로 구분되어, 간헐이송되는 중에, 어느 하나 이상의 경계라인(C)과 일직선상에 기초홀(H')을 일정한 간격으로 가공하는 피어싱과정(S10-1')과, 경계라인(C)과 대응하는 위치에 띠부(A1')를 남겨두고, 경계라인(C)을 기준으로 구분되는 각 파트에 해당하는 엣지버스바(130)의 윤곽라인(A2') 일부를 단계적으로 분할 가공하는 1차 윤곽라인커팅과정(S10-2')과, 엣지버스바(130) 영역에 제 3관통홀(132)을 가공하는 홀가공과정(S10-3')과, 엣지버스바(130) 양단부에 위치되는 한 쌍의 띠부(A1')를 제외한 나머지 띠부(A1')를 제거하는 2차 윤곽라인커팅과정(S10-4')과, 엣지버스바(130) 일측 단부를 절곡하여 제 1밴딩부(B1)를 형성하는 1차 밴딩과정(S10-5')과, 띠부(A1')를 커팅하여 엣지버스바(130)를 분리하는 커팅과정(S10-6')을 포함한다.
도 13 내지 도 14에서, 상기 버스바 제조단계(S10)에서, 전극버스바(140)는 판형 소재(A)를 간헐이송하면서 영역별로 구분하여 단계적으로 가공하도록 구비된다.
상기 전극버스바(140) 가공용 판형 소재(A)는 임의의 경계라인(C)에 의해 소정의 가공영역으로 구분되어, 간헐이송되는 중에, 어느 하나 이상의 경계라인(C)과 일직선상에 기초홀(H")을 일정한 간격으로 가공하는 피어싱과정(S10-1")과, 경계라인(C)과 대응하는 위치에 띠부(A1")를 남겨두고, 경계라인(C)을 기준으로 구분되는 각 파트에 해당하는 전극버스바(140)의 윤곽라인(A2") 일부를 단계적으로 분할 가공하는 1차 윤곽라인커팅과정(S10-2")과, 전극버스바(140) 영역의 일측 단부를 절곡하여 제 1밴딩부(B1")를 형성하는 1차 밴딩과정(S10-3")과, 전극버스바(140)의 나머지 윤곽라인(A2")을 가공 및 제 4관통홀(142)을 가공하는 커팅 및 홀가공과정(S10-4")과, 윤곽라인(A2")을 정삭 가공하는 윤곽라인면취과정(S10-5")과, 전극버스바(140) 양측 단부에 2차 밴딩부(B2")를 절곡하는 2차 밴딩과정(S10-6")과, 띠부(A1")를 커팅하여 전극버스바(140)를 분리하는 커팅과정(S10-7")을 포함한다.
이처럼 상기 센터버스바(110), 메인버스바(120), 엣지버스바(130) 및 전극버스바(140) 구성이 판형 소재(A)를 간헐이송하면서 영역별로 구분하여 단계적으로 가공하도록 구비됨에 따라 버림소재의 최소화로 재료비가 크게 절감되고, 가공정밀도가 형상됨과 더불어 연속적으로 자동 생산할 수 있는 이점이 있다.
2. 버스바 편성단계(S20)
본 발명에 따른 버스바 편성단계(S20)는, 상기 센터버스바(110)와 복수의 메인버스바(120)가 소정의 패턴으로 편성되도록 로딩지그(10)에 적층 준비하는 단계이다.
즉, 상기 버스바 편성단계(S20)는 상기 센터버스바(110)와 복수의 메인버스바(120)는 소정의 패턴으로 로딩지그(10)에 적층 준비된 후, 로봇팔에 의해 홀더바디(100)를 사출성형하는 사출금형(20) 내부로 일괄 로딩되도록 구비되는바, 여기서 로딩지그(10)에 대한 상세한 구성은 상기 도 6의 설명을 참조한다.
일실시예에 따른 버스바 편성단계(S20)를 살펴보면, 도 6과 같이 센터버스바(110)를 중심으로 양측 영역에 메인버스바(120)가 서로 대칭되도록 교대로 반복 배치된 상태를 도시한다.
3. 버스바 로딩단계(S30)
본 발명에 따른 버스바 로딩단계(S30)는, 상기 로딩지그(10)에 정렬배치된 센터버스바(110), 메인버스바(120) 및 엣지버스바(130)를 사출금형(20) 내부로 로딩하는 단계이다.
이때, 상기 센터버스바(110)와 메인버스바(120)는 로딩지그(10)에 정렬배치된 패턴이 그대로 이동되어 사출금형(20) 내에 안착되므로, 로딩정밀도가 고도로 향상됨과 더불어 센터버스바(110)와 메인버스바(120) 로딩 시간 단축으로 후술하는 홀더바디 성형단계(S40)의 사이클타임이 크게 단축되는 이점이 있다.
한편, 상기 엣지버스바(130)는 별도의 로봇팔에 의해 로딩되도록 구비된다.
4. 홀더바디 성형단계(S40)
본 발명에 따른 홀더바디 성형단계(S40)는, 상기 사출금형(20) 내부로 용융물을 주입하여, 센터버스바(110), 메인버스바(120), 엣지버스바(130) 일면이 국부적으로 노출되도록 인서트몰딩되면서, 도 15와 같이 센터버스바(110), 메인버스바(120) 사이에 배터리(B)가 수납되는 격실(102)이 지그재그로 배치되고, 엣지버스바(130)와 대응하는 양단에 슬롯홈(104)이 형성되는 홀더바디(100)를 성형하는 단계이다.
이때, 상기 슬롯홈(104)은 후크 사이에 형성되는 공간으로서, 전극버스바(140)가 끼움결합되도록 구비된다.
5. 단자형성단계(S50)
본 발명에 따른 단자형성단계(S50)는, 상기 홀더바디(100)의 슬롯홈(104)에 전극버스바(140)를 삽입하고, 전극버스바(140)를 엣지버스바(130)와 연결하여 +, - 전극단자(106)(108)를 형성하는 단계이다.
이때, 상기 +, - 전극단자(106)(108)에 관통홀이 형성되고, 관통홀을 통하여 나사못, 볼트를 포함하는 고정수단을 체결하여 홀더바디(100)에 고정하는 구성도 가능하다.
그리고, 상기 +, - 전극단자(106)(108)는 홀더바디(100)의 일측 측면으로 노출되도록 형성되어 충전단자 및 전원출력 단자로 이용된다.
한편, 상기 홀더바디(100)의 격실(102)에 배터리(B)를 수납하고, 하부를 냉각모듈이 내장된 하부플레이트로 마감한 상태로, 이를 다단 적층하여 에너지 저장 시스템(ESS)을 구축하도록 구비된다.
이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.
10: 로딩지그 20: 사출금형
100: 홀더바디 110: 센터버스바
120: 메인버스바 130: 엣지버스바
140: 전그버스바
100: 홀더바디 110: 센터버스바
120: 메인버스바 130: 엣지버스바
140: 전그버스바
Claims (6)
- 배터리(B)가 수납되는 격실(102)이 지그재그로 배치되는 홀더바디(100);
상기 홀더바디(100)의 격실(102) 사이 공간에 인서트몰딩되고, 접속편(B1)에 의해 배터리(B)에 접속되도록 구비되는 센터버스바(110) 및 메인버스바(120);
상기 홀더바디(100) 모서리영역에 인서트몰딩되도록 상판(130a)과 측판(130b)이 형성되고, 상판(130a)은 소정의 간격으로 이격되어 홀더바디(100)의 가장자리부에 배치되는 격실(102) 사이 공간에 위치되도록 구비되는 엣지버스바(130);
상기 엣지버스바(130)와 대응하는 홀더바디(100) 양단에 배치되어, 일단이 각각 엣지버스바(130)에 연결되며, 다른 일단은 각각 홀더바디(100)의 어느 일측 측면으로 노출되어 +, - 전극단자(106)(108)를 형성하도록 구비되는 전극버스바(140); 및
상기 엣지버스바(130)와 대응하는 홀더바디(100) 양단에 형성되어 전극버스바(140)를 결속하도록 구비되는 슬롯홈(104);을 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS용 배터리 팩용 셀홀더. - 제 1항에 있어서,
상기 센터버스바(110)는 홀더바디(100) 폭 대비 축소된 사이즈로 형성되고, 계단식 단차가 좌우방향으로 반복되는 파형 라인으로 형성되어 홀더바디(100)의 격실(102) 사이 공간에 배치되면서 소정의 간격으로 제 1관통홀(112)이 형성되며, 상기 홀더바디(100)에 센터버스바(110)를 인서트몰딩시, 용융물이 제 1관통홀(112)에 용입된 상태로 경화되면서 센터버스바(110)가 홀더바디(100)에 결속되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 ESS용 배터리 팩용 셀홀더. - 제 2항에 있어서,
상기 메인버스바(120)는 센터버스바(110) 대비 확장된 길이로 형성되면서 센터버스바(110)를 중심으로 양측 영역에 서로 대칭되도록 배치되고, 계단식 단차가 좌우방향으로 반복되는 파형 라인으로 형성되어 홀더바디(100)의 격실(102) 사이 공간에 배치되면서 소정의 간격으로 제 2관통홀(122)이 형성되며, 상기 홀더바디(100)에 메인버스바(120)를 인서트몰딩시, 용융물이 제 2관통홀(122)에 용입된 상태로 경화되면서 메인버스바(120)가 홀더바디(100)에 결속되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 ESS용 배터리 팩용 셀홀더. - 제 1항에 있어서,
상기 엣지버스바(130)는, 'ㄱ'자 단면으로 절곡되어 홀더바디(100) 모서리영역을 감싸도록 상판(130a)과 측판(130b)이 형성되고, 상판(130a)은 소정의 간격으로 이격 배치되어 홀더바디(100)의 가장자리부에 배치되는 격실(102) 사이 공간에 배치되면서 소정의 간격으로 제 3관통홀(132)이 형성되며, 상기 홀더바디(100)에 엣지버스바(130)를 인서트몰딩시, 용융물이 제 3관통홀(132)에 용입된 상태로 경화되면서 엣지버스바(130)가 홀더바디(100)에 일체로 결속되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 ESS용 배터리 팩용 셀홀더. - 제 1항에 있어서,
상기 전극버스바(140)는, 'ㄱ'자 형상으로 절곡 형성되고, 엣지버스바(130)와 대응하는 홀더바디(100) 양단에 배치되어, 일단이 각각 엣지버스바(130)에 연결되며, 다른 일단은 각각 홀더바디(100)의 어느 일측 측면으로 노출되어 +, - 전극단자(106)(108)를 형성하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 ESS용 배터리 팩용 셀홀더. - 제 1항에 있어서,
상기 센터버스바(110)와 복수의 메인버스바(120)는 소정의 패턴으로 로딩지그(10)에 적층 준비된 후, 로봇팔에 의해 홀더바디(100)를 사출성형하는 사출금형(20) 내부로 일괄 로딩되도록 구비되고,
상기 로딩지그(10)는,
양단에 손잡이(11a)가 설치되고, 홀더바디(100)의 격실(102)과 대응하는 위치에 핀홀(11b)이 형성되는 지그플레이트(11)와,
지그플레이트(11) 핀홀(11b)에 체결되도록 하단부에 고정핀(12a)이 돌출되고, 지그플레이트(11) 상면에서 종방향으로 돌출되어 센터버스바(110)와 메인버스바(120) 안착위치를 결정하는 위치결정핀(12)을 포함하고,
상기 위치결정핀(12)은 센터버스바(110) 및 메인버스바(120) 길이 방향으로 이격 배치되면서, 좌, 우측에 교대로 배치되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 ESS용 배터리 팩용 셀홀더.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230108934A KR102660900B1 (ko) | 2023-08-21 | 2023-08-21 | Ess용 배터리 팩용 셀홀더 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020230108934A KR102660900B1 (ko) | 2023-08-21 | 2023-08-21 | Ess용 배터리 팩용 셀홀더 |
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|---|---|
| KR102660900B1 true KR102660900B1 (ko) | 2024-04-25 |
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ID=90884961
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020230108934A KR102660900B1 (ko) | 2023-08-21 | 2023-08-21 | Ess용 배터리 팩용 셀홀더 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20210086091A (ko) | 2019-12-31 | 2021-07-08 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 팩 |
| KR20210155075A (ko) * | 2020-06-15 | 2021-12-22 | 주식회사 톱텍 | 배터리셀용 버스바 조립장치 |
| KR20220018511A (ko) * | 2019-05-28 | 2022-02-15 | 콜버스 에너지 에이에스 | 배터리 모듈 |
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2023
- 2023-08-21 KR KR1020230108934A patent/KR102660900B1/ko active IP Right Grant
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