CN101150203A - 电池组制造装置 - Google Patents

Abstract

这里公开了一种电池组制造装置，该制造装置构造成这样的结构，其中在将物体放置在下夹具部件上时，藉由压力机的压力驱动的上夹具部件，对待加工的该物体进行挤压。压力机安装于该制造装置的机架上端，上夹具单元通过拉伸弹簧而安装在机架上，并有用于检测压力机所施加的压力的传感单元装于上夹具部件上。压力机施加的压力基于传感单元检测到的数值进行控制。

Description

电池组制造装置

技术领域

本发明涉及一种电池组制造装置，它可完全将组壳体装配起来，同时电池单元被安装于电池组壳体，并且更特别涉及一种电池组制造装置，其构造成以下结构，其中在将物体放置于下夹具部件上时，籍由压力机的压力驱动的上夹具部件，对待加工的该物体进行挤压，其中压力机安装于装置的机架的上端，上夹具部件通过拉伸弹簧而安装在装置机架上，上夹具部件上还装有传感单元，用于检测出压力机施加的压力，压力机施加的压力基于传感单元的检测的压力进行控制。

背景技术

随着移动装置大幅发展，且此类装置的需求也增加，作为移动装置能源的二次电池的需求也同样大幅增加。二次电池的电池元件，通常采用这样的结构，其中阴极和阳极依次堆叠，同时分别在阴极和阳极之间放置隔板，或者，将阴极和阳极绕起来，同时将隔板放置于阴极和阳极之间，将所获得的电极组件放置于金属容器或电池壳体中，容器或壳体由层压板制成，然后向电极组件注入电解液，或者把电极组件浸入电解液中。将具有上述状态构造的电池元件安装到电池组壳体中，并在此组壳体中，将导电线路和安全单元连接到电池单元，从而制成预定的电池组。

电池组壳体包括上壳体部和下壳体部，其中至少一个壳体部提供有接纳电池元件的接纳部。电池组壳体做成凸起切槽/凹陷切槽的联接构造，其中在电池单元装入接纳部时，将上壳体部和下壳体部彼此联接在一起。根据情况，还可以在凹陷切槽联接结构中具有预定形状的槽上添加粘合剂，以增大接合力。

把电池单元牢固装配到电池组壳体的工艺，一般都通过压力机装置执行。压力机装置包括一个下夹具，上面用于放置电池单元，同时电池单元牢固安装在上壳体部和下壳体部之间，以及一个上夹具，用于施加压力到上下壳体部。在夹具上施加了设定的压力时，更可靠实现了上下壳体部之间的结合。如前所述，使用粘合剂时，需要在粘合剂固化前把上下壳体部结合一起。根据情况，为加快粘合剂的固化速度，加热夹具。

但是，用于制造电池组的常规压力装置，通常使用气动压力驱动，因此，用户唯一能够检验有关夹具操作的操作条件就是压力。所以，可以通过操纵压力机装置，不断地控制外部压力。但是，实际作用于电池组壳体上的力可能会改变，结果使得上壳体部和下壳体部之间进行结合时，结合力可能不足，或者因为在上下壳体部之间不完整的局部接合而可能产生空隙。在常规压力装置上，很难精确控制压力，且因此产品的一致性就会变差。

针对这点，已经有许多使用粘性树脂和超声焊来接结合上下壳体部的方法被提出过，例如，日本专利申请公开No.2001-351589公开了一种方法，使用熔化的粘性树脂并固化它，将一个或多个电池装于电池壳体的电池组里、上壳体部和下壳体部之间限定出的连接槽填满，从而实现在电池组的上壳体部和下壳体部之间的结合。

同样地，日本专利申请公开No.2000-048785公开了一种电池组制造方法，包括两个步骤，一是将电池和线路安装于单独的树脂电池组壳体，另一个是通过超声波焊接，一体连接设置在电池组壳体的相对表面上的焊接肋条，使它们彼此连接。

但是，上述技术仅仅提议在结合电池组壳体的区域上使用粘合剂(粘性树脂)和超声波焊接结构，而并没有建议通过压力机装置，使用均匀压力到电池组壳体的联接区域。

发明内容

因此，已经做出本发明，以解决上述提及的问题，和其他需解决的技术问题。

本发明的一个目的是提供一种电池组制造装置，当由外侧作用于电池组制造装置上的预先设定的压力，因为各种因素而在实际待加工的物体上变化时，这种装置能够精确控制由外侧作用于电池组制造装置上的预先设定的压力，同时进行把电池单元装配到电池组壳体的工艺，从而最大程度减小产品的缺陷率，并且获得品质一致的产品。

本发明的另一个目的是提供一种电池组制造装置，其能够使操作者容易操作，从而提高制造效率及工作安全性。

根据本发明一个方面，上述目的和其他目的，可通过提供一种电池组制造装置实现，该制造装置构造成以下结构，其中在放置待加工的物体于下夹具部件上时，借助压力机压力驱动的上夹具部件对物体进行挤压，其中压力机安装在装置的机架上端，上夹具部件通过拉伸弹簧而安装在机架上，并有传感单元安装在上夹具部件上，用以检测压力机施加的压力。压力机施加的压力可基于传感单元检测到的压力进行控制。

因此，在根据本发明的电池组制造装置中，可以测量上夹具部件的压力，该压力为实际作用在待加工物体上并控制压力机的施加压力的压力，压力机基于测量所得的上夹具部件的压力值，在合适压力范围内直接驱动上夹具部件，因而实现相对于物体一致的工作条件。

例如，压力机可会安装在固定于机架上端的多个杆和固定到这些杆的板上，并且压力机可具有轴，该轴通过机架而连接到上夹具部件。

此轴最好包括一个做成水平杆形状、直接与压力机相连的压力机支座，以及以线性运动(LM)联接结构连接到压力机支座的两个轴(主线性运动轴)，主LM轴通过机架顶板而与上夹具部件相连。从压力机施加的压力经由水平杆状压力机支座、通过两根主LM轴而传递到上夹具部件，籍此实现来自压力机的压力均匀分布。而且，压力机支座和两根轴(主LM轴)以LM联接结构互相连接。因此，可以均匀传递从压力机施加到上夹具部件的压力，甚至在由于各种因素造成构成电池组制造装置的部件出现位置偏差亦可以。

当电池组制造装置构造成这样的结构，即其中主LM轴经由线性运动(LM)凸缘延伸穿过机架顶板，甚至在LM联接机构中由于上述位置偏差而引起主LM轴移动的情况下，都可以稳定维持联接状态。

在优选实施例中，位于机架顶板下方的轴包括一个线性运动(LM)轴连接块，该连接块联接于主LM轴，和与拉伸弹簧连接的弹簧安装块。在此状况下，电池组制造装置优选地构造成这样的结构，即：其中，在弹簧安装块下方设置载荷单元板，该载荷单元板具有安装在其上的载荷单元，作为压力传感器，同时载荷单元板和弹簧安装块间隔开，载荷单元板通过载荷单元的LM轴及LM凸缘而与弹簧安装块连接。

因此，当压力从压力机施加到LM轴连接块上时，LM轴连接块向下移动，而当压力解除时，LM轴连接块在拉伸弹簧的作用下回到它的原始位置，从而可以相对于待加工物体进行所需的加压操作。而且，与施加在实际物体上的压力相同的压力可以被载荷单元测量出来，因而可以进行实现精确加压加工的操作控制。

上夹具部件最好包括依次排列的载荷单元板、隔热部件、平板(上板)和加热夹具块。当使用粘合剂时，加热夹具块提高电池组壳体连接区域的结合力，并且在加快粘合剂固化速度。隔热部件防止加热夹具块产生的热量扩散到外界，并且促使热量集中在电池组壳体的连接区域上。因此，处理效率将得到提高。

由于大致一样的原因，下夹具部件也最好包括从上到下依次排列的加热夹具块、隔热部件和平板(下板)。

此外，当下板以线性运动(LM)联接结构与安装于装置下部的、沿着与上夹具部件竖直往复运动方向上相垂直方向的导轨连接在一起时，待加工物体放置在下夹具部件上，具体而言是放置在下板上，并且物体可以容易地移动到预先确定的加工位置。而且，物体到加工位置的精确移动通过LM联接结构实现。

因此，下夹具部件可以进行水平往复运动，上夹具部件则可以进行竖直往复引动，并且在下夹具部件和上夹具部件分隔开的位置，物体放置在下夹具部件上，下夹具部件移向上夹具部件，从而执行物体的加压处理。

出于对操作者安全的考虑，机架装有传感器，用于当操作者进入由水平往复运动方向和竖直往复运动方向所限定出的空间时，中断装置的操作，从而在操作者疏忽或进行一些不可避免的操作时，保障操作者的安全。

压力机可以用各种方式把动力传递到上夹具部件上，例如，压力机可以是气动压力机、液压压力机或电动压力机。

根据本发明的制造装置可以用于制造各种产品。在优选实施例中，根据本发明的制造装置用于制造电池组。在此情况下，物体是包括装有电池单元的电池组壳体的产品，且电池组壳体完全通过本装置的操作装配起来。

根据本发明另一方面，提供了一种由上述装置制造的产品，具体而言是电池组。根据本发明的电池组，电池单元的种类并没有特别限定。但是，每个电池单元最好是袋形电池单元，具有这样的电极组件，即由装在包括金属层和树脂层的叠层片制成的壳体中的阴极/隔板/阳极结构组成。袋形电池单元有很多优点，包括袋形电池单元重量轻、袋形电池单元的造价成本低和可以容易改变袋形电池单元的形状。但是，袋形电池单元也有缺点，袋形电池单元的机械强度较低。因此，需要使用电池组壳体增强袋形电池单元。基于此原因，当电池单元装于电池组壳体时，电池组壳体的结合力是评价电池组物理性能的重要因素。根据本发明的制造装置所造出的电池组具有卓越的性能。

附图说明

本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，可通过以下结合附图的详细说明而更清楚地理解，其中：

图1是说明根据本发明优选实施例的电池组制造装置的视图；

图2是说明图1中的电池组制造装置主体的右视图；

图3是说明图1中的电池组制造装置结构的透视图；和

图4是说明包含根据本发明优选实施例的电池组制造装置在内的制造系统的视图。

具体实施方式

现在，将参照所附图详细说明本发明的优选实施例。但是，应当注意本发明的范围并不仅限制于这些说明的实施例。

图1是依据本发明优选实施例的电池组制造装置的视图，图2是说明图1所示的电池组制造装置主体部分的右视图，图3是说明图1所示电池组制造装置的构造的透视图。

请参考图1-图3，气动压力机110是对应于根据本发明的电池组制造装置的发动机的部件。但是，电动压力机或液压压力机也可用来代替气动压力机110。气动压力机、电动压力机和液压压力机是基于压力如何施加而分类的。

柱形支架112是用于固定气动压力机110的平板。柱形板支柱114用作连接柱形支架112到上侧线性衬套块120，该衬套块将在下面说明。

压力机支座116是一个连接气动压力机110的致动杆到装置的驱动杆的结构。当气动压力机110和装置的下侧结构直接相连接时，会有应力作用到气动压力机110上，同时气动压力机110驱动，造成气动压力机110可能会损坏。但是，如图所示，压力机支座116制成“[”形，而且有两根主线性运动(LM)轴118(用作传递力)装配于压力机支座116的“[”形槽中。因此，本发明解决了前述的问题，并且由于有专门的额外空间，使驱动操作可以平稳进行。

与压力机支座116结合的主LM轴118用作直接把来自气动压力机110的电池组制造装置的驱动力传递到下面将要说明的上夹具部件。线性运动(LM)凸缘119用来辅助主LM轴118上下平稳移动。

上侧线性衬套块120用作一个顶盖，对应于电池组制造装置主体的上板。而且，柱形支座124是对应于电池组制造装置的支柱的组件。

因此，向上夹具部件提供向下作用力的气动压力机110放置于电池组制造装置的上部。上夹具部件通过弹簧安装块132而固定在拉伸弹簧122上。在气动压力机110的驱动下，上夹具部件施加压力到位于下夹具部件上的电池组壳体。气动压力机110下降以后，在拉伸弹簧112恢复的力作用下，气动压力机110向上运动。

区域传感器126是确保用户安全的物体检测传感器。在电池组制造装置的操作过程中，当用户身体的某一部分进入电池组制造装置的驱动区域时，用户的进入将会被区域传感器126检测到，从而紧急中断电池组制造装置的操作，或将装置复位为它的原来状态。

线性运动(LM)轴连接块128固定在主LM轴118上。载荷单元线性运动(LM)轴130则固定在载荷单元板136上。

载荷单元134是测量施加在待加工物体(并未画出)上的压力的传感器。载荷单元134安装在载荷单元板136上。载荷单元板136用于固定载荷单元134。载荷单元LM轴130固定在载荷单元板136上。

上隔热部件138将防止上加热夹具块142产生的热量释放到外面，从而使电池组制造装置的热效率最大化。

上顶板140用作固定上加热夹具块142。

上加热夹具块142做成凹陷形，与电池组的上部区域相一致。上加热夹具块142中形成有孔，加热棒(未画出)插入通过此孔中。上加热夹具块142的凹陷可以根据产品的种类作多种变更。基于电池组的特性，加热棒孔可以省掉。而且，孔的数量和位置也可以根据传热效果而变更。上加热夹具块142通常由铝或硬铝(durallium)制成。

下加热夹具块144做成与电池组的下部区域相一致的凹陷形。下加热夹具块144与上加热夹具块142执行大致一样的功能。

下隔热部件146起到上隔热部件138一样的作用。线性运动(LM)板148用作固定下加热夹具块144和下隔热部件146。LM板148能够沿着导轨150移动。在这里“移动”意味着电池组的位置的改变，这样用户就轻松地在夹具上设置电池组。

基座块零件152、154和156用作支撑电池组制造装置100主体部分。

下夹具部件(也就是下加热夹具块144、下隔热部件146和LM板148的组件)沿导轨150进行左右往复移动(沿着箭头220所示方向)。另一方面，上夹具部件(也就是弹簧安装块132、上隔热部件138和上加热夹具块142的组件)竖直移动(沿着箭头210所示方向)，把电池组的上下壳体彼此结合一起。

如上所述，下夹具部件的LM板148沿导轨150作左右往复运动(沿着箭头220所示方向)。因此，当LM板148完全移动到左侧时，操作者把电池单元装配于其中的电池组壳体(未画出)装载到下加热夹具块140上。接着，将LM板149移动到右侧，并且通过上夹具部件的竖直方向往复运动进行加压操作。

图4是说明包含根据本发明优选实施例的电池组制造装置在内的制造系统的视图。

请参考图4，制造系统构造成这样的结构，其中形成一对的两个电池组制造装置400和410()以及用于控制这两个电池组制造装置400和410的控制单元420安装在工作台440上。

控制单元420用于基于安装在电池组制造装置400和410上或其周围的各种传感器(未画出)的检测信息及预先设定的指令，控制温度、时间和载荷。

操作者通过控制单元420设置温度、时间和载荷到期望的条件下，并把电池单元安装于其中的电池组壳体放置在已经水平移动的下夹具部件上，然后按下电池组制造装置400和410上的操作按钮430，起动电池组制造装置400和410操作。这样设计这个制造系统，即：使得电池组制造装置400和410仅利用操作者的两只手、通过按下操作按钮430运行。也就是说，操作者的两只手都在安全区域，而并非在有危险的区域230(如图2所示)，因此，操作者的一只手避免被夹在电池组制造装置400和410之间。

随后，下夹具部件水平移动，然后停止在上夹具部件下方。上夹具部件向下移动，从而施加一个预先设定的载荷到电池组壳体上。载荷的施加由操作者保持一个预先设定的时间段。当温度也预先设定时，预设量的热量将会作用到上下夹具部件上。

当基于操作者通过控制单元420而初始设定的条件的操作完成之后，上夹具部件向上移动并返回它的原来位置，而下夹具部件水平运动，返回它的原来位置。随后，操作者取出已完成的电池组。

虽然出于说明目的，本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域技术人员应理解的是，在不脱离本发明及所附权利要求的范畴及精神下，各种变化、增加与置换都是可能的。

显然，根据上述说明，依据本发明的电池组制造装置具有精确控制实际作用在待加工物体上的压力，使得压力对应根据操作者设定的条件的效果，从而提高加工的效率和工作安全性，并因而提高产品的质量和生产率。

Claims (14)

1.电池组制造装置，该制造装置构造成这样的结构，其中在将物体放置在下夹具部件上时，籍由压力机压力驱动的上夹具部件对待加工的该物体进行挤压，其中

压力机安装于制造装置的机架上端，上夹具部件通过拉伸弹簧而安装在机架上，且传感单元安装在上夹具上，用于检测来自压力机施加的压力，并且基于传感单元的检测的压力对压力机施加的压力进行控制。

2.如权利要求1所述的装置，其中压力机安装在固定于机架上端的多个杆和固定于这些杆的板上，并且压力机具有轴，该轴通过机架而连接到上夹具部件。

3.如权利要求2所述的装置，其中轴包括做成水平杆的形状并直接连接压力机的压力机支座，以及以线性运动(LM)联接结构连接到压力机支座的两个轴(主线性运动轴)，主LM轴通过机架的顶板而连接到上夹具部件。

4.如权利要求3所述的装置，其中主LM轴经由线性运动(LM)凸缘延伸穿过机架的顶板。

5.如权利要求3所述的装置，其中设置于机架顶板下方的轴包括与主线性运动(LM)轴连接的线性运动(LM)轴接头块，以及与拉伸弹簧连接的弹簧安装块。

6.如权利要求5所述的装置，其中上面安装有载荷单元的载荷单元板被安装在弹簧安装块下，载荷单元用作压力传感器，同时载荷单元板与弹簧安装块间隔开，载荷单元板通过载荷单元LM轴和LM凸缘而与弹簧安装块相连接。

7.如权利要求1或6所述的装置，其中上夹具部件包括依次排列的载荷单元板、隔热部件、平板(上板)和加热夹具块。

8.如权利要求1所述的装置，其中下夹具部件包括从上到下依次排列的加热夹具块、隔热单元和平板(下板)。

9.如权利要求8所述的装置，其中下板以线性运动(LM)联接接构与安装在所述装置下部的、沿着与上夹具部件竖直往复运动方向相垂直的方向的导轨连在一起。

10.如权利要求9所述的装置，其中下夹具部件进行水平往复运动，上夹具部件进行竖直往复运动，并且在上下夹具部件分隔开的位置，待加工物体放置在下夹具部件上，且下夹具部件向上夹具部件移动，从而进行物体的加压处理。

11.如权利要求10所述的装置，其中机架提供有传感器，用于在操作者进入由水平往复运动方向和竖直往复运动方向所限定出的空间时，中断装置的操作。

12.如权利要求1所述的装置，其中压力机是气动压力机、液压压力机或电动压力机。

13.如权利要求1所述的装置，其中待加工物体是以下产品，其包括具有安装在里面的电池单元的电池组壳体，而且该电池组壳体完全通过该装置的操作装配起来。

14.如权利要求1至13任一项所述的装置制造出的电池组。

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