CN101662037A - 电池组制造方法以及用于其的制造过程监测系统 - Google Patents

电池组制造方法以及用于其的制造过程监测系统 Download PDF

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Abstract

本文公开了一种通过一连续操作由多个电池组电池制造电池组的方法，该制造方法包括：(a)将电池组电池装入承载夹具中，同时将绝缘底盖安装到各个电池组电池的底端；(b)在将金属包层中的每个定位在所述电池组电池中一对应电池组电池的顶端的一侧之后，通过焊接将金属包层结合到各个电池组电池的顶端；(c)将粘合剂施加到每个绝缘安装构件的底端或每个电池组电池的顶端，以将绝缘安装构件结合到各个电池组电池的顶端；(d)在将保护电路模块中的每个定位在所述绝缘安装构件中一对应绝缘安装构件的顶端之后，利用预定的焊接设备将保护电路模块电连接到各个电池组电池；(e)将粘合剂施加到每个保护电路模块的顶端的外表面或每个绝缘顶盖的内表面，并将绝缘顶盖以这样的方式结合到各个保护电路模块或各个电池组电池，即绝缘顶盖围绕各个保护电路模块；(f)将电池组从承载夹具取出；(g)利用电池组测试设备对各个电池组的性能进行测试，并将测试数据(A)传送到数据服务器；(h)将每个电池组的外表面包裹在保护膜中，利用条形码读取器测试附接到保护膜外表面的条形码，并将测试数据(B)传送到数据服务器；以及(i)利用传感器测量每个电池组的尺寸，并将测量数据(C)传送到数据服务器。

Description

电池组制造方法以及用于其的制造过程监测系统
技术领域
本发明涉及一种电池组制造方法以及一种用于电池组的制造过程监测系统，更具体而言，涉及一种通过一连续操作由多个电池组电池(battery cell)制造电池组的方法以及一种用于其的制造过程监测系统，该制造方法包括以下步骤：将电池组电池装入承载夹具(carrierjig)中，同时将绝缘底盖安装到各个电池组电池的底端；在将金属包层中的每个定位在所述电池组电池中的一对应电池组电池的顶端的一侧之后，通过焊接将金属包层结合到各个电池组电池的顶端；将粘合剂施加到每个绝缘安装构件的底端或每个电池组电池的顶端，以将绝缘安装构件结合到各个电池组电池的顶端；在将保护电路模块中的每个定位在所述绝缘安装构件中的一对应绝缘安装构件的顶端之后，利用预定的焊接设备将保护电路模块电连接到各个电池组电池；将粘合剂施加到每个保护电路模块的顶端的外表面或每个绝缘顶盖的内表面，并将绝缘顶盖以这样的方式结合到各个保护电路模块或各个电池组电池，即，绝缘顶盖围绕各个保护电路模块；将电池组从承载夹具取出；利用电池组测试设备对各个电池组的性能进行测试，并将测试数据(A)传送到数据服务器；将每个电池组的外表面包裹在保护膜中，利用条形码读取器测试附接到保护膜外表面的条形码，并将测试数据(B)传送到数据服务器；以及利用传感器测量每个电池组的尺寸，并将测量数据(C)传送到数据服务器。
背景技术
随着移动设备的日益发展以及对这种移动设备的需求增加，对二次电池的需求也急剧增加。在二次电池中，有一种锂二次电池，其具有高能量密度、高工作电压以及优良的保存和使用寿命特性，已被广泛地用作各种电子产品和移动设备的能量源。
然而，在锂二次电池中含有各种可燃材料。因此，存在发生危险的可能性，因为锂二次电池可能由于过度充电、过电流或外部物理冲击而过热或爆炸。换言之，锂二次电池具有低安全性。因此，正温度系数(PTC)元件和保护电路模块(PCM)，作为用于有效地控制锂二次电池的诸如过度充电或过电流之类的异常状态的安全元件，被安装在锂二次电池中，同时PTC元件和PCM被连接到锂二次电池的电池组电池。
通常，PCM通过焊接经由导电镍板连接到电池组电池。也即，镍板通过焊接连接到PCM的对应电极头(electrode tab)，然后该镍板通过焊接连接到电池组电池的对应电极端子。以这种方式，PCM连接到电池组电池以制造电池组。
包括PCM在内的安全元件与电池组电池的电极端子保持电连接同时与电池组电池的其他部分电绝缘是必须的。
同时，在电池组装配线上执行将部件——包括诸如PCM之类的保护电路构件——结合到电池组电池的顶端的过程。这种装配线的构造可以根据需要改变。通常，该装配线被构建为顺序地执行安装金属包层的过程、安装绝缘安装构件的过程、安装保护电路模块的过程以及安装绝缘顶盖的过程。
同时，电池组由于其特性而对温度和湿度敏感，电池组的质量可能由于流水线(process line)的部分改变、工人的状态、季节性原因等而改变。也即，电池组是一种基于电化学反应的装置，因此电池组对环境条件敏感。而且，小部件通过一系列过程被精细地装入并相互连接于有限的空间中以制造电池组，因此电池组的质量可能由于在一些设备中产生的误差、一些工人的不熟练操作等而降低。
此外，在使用大规模生产系统制造电池组的过程中，可能由于制造过程中的小误差而导致严重的电池组缺陷。该事实已从一些电池组制造商大量召回电池组的现象中得到确认。电池组的缺陷与电池组的安全方面相关，因此，电池组缺陷在电池组质量的降低之上。
然而，该问题的根本解决方案尚须提出。这是因为电池组通过精确的装配过程被大量制造，因此在生产线中不易确认小的误差，以及因为电池组的缺陷或电池组质量的降低仅在电池组实际应用于对应设备之后才被确认。因此，仅在收到来自消费者的关于电池组的投诉之后，才能通过反向追踪(back tracing)在电池组生产过程中导致的问题来对电池组进行一些改进。
因此，非常需要一种能够通过构建电池组装配线和制造过程监测系统来解决上述问题从而大大提高电池组质量和生产率的技术。
发明内容
因此，做出本发明以解决上述问题以及尚须解决的其它技术问题。
具体地，本发明的一个目的在于，提供一种电池组制造方法，其能够改进电池组装配质量并能够快速处理电池组缺陷。
本发明的另一个目的在于，提供一种电池组制造过程监测系统，其能够实时监测电池组装配线并收集测量数据以分析电池组的与质量相关的数据，由此提高电池组的质量。
根据本发明的一方面，上述和其它目的可以通过提供一种通过一连续操作由多个电池组电池制造电池组的方法来实现，所述制造方法包括以下步骤：(a)将电池组电池装入承载夹具中，同时将绝缘底盖安装到各个电池组电池的底端；(b)在将金属包层中的每个定位在所述电池组电池中一对应电池组电池的顶端的一侧之后，通过焊接将金属包层结合到各个电池组电池的顶端；(c)将粘合剂施加到每个绝缘安装构件的底端或每个电池组电池的顶端，以将绝缘安装构件结合到各个电池组电池的顶端；(d)在将保护电路模块中的每个定位在所述绝缘安装构件中一对应绝缘安装构件的顶端之后，利用预定的焊接设备将保护电路模块电连接到各个电池组电池；(e)将粘合剂施加到每个保护电路模块的顶端的外表面或每个绝缘顶盖的内表面，并将绝缘顶盖以这样的方式结合到各个保护电路模块或各个电池组电池，即，该绝缘顶盖围绕各个保护电路模块；(f)将电池组从承载夹具取出；(g)利用电池组测试设备对各个电池组的性能进行测试，并将测试数据(A)传送到数据服务器；(h)将每个电池组的外表面包裹在保护膜中，利用条形码读取器测试附接到保护膜外表面的条形码，并将测试数据(B)传送到数据服务器；以及(i)利用传感器测量每个电池组的尺寸，并将测量数据(C)传送到数据服务器。
因此，在根据本发明的电池组制造方法中，利用粘合剂来实现绝缘安装构件和对应的电池组电池的顶端之间的结合以及绝缘顶盖和对应的电池组电池之间的结合，由此在其间实现比常规配合型结合方法更可靠的结合。
而且，在电池组装配线上执行测试过程，并实时监测电池组的状态，由此快速确认电池组是否是有缺陷的。而且，在测试线上所测试和测量的数据被传送并储存在数据服务器中。因此，可根据需要定量分析储存在数据服务器中的数据，由此简单地实现过程的改进。
此外，在电池组装配线上收集与生产和质量相关的信息，诸如电池组的性能、条形码以及电池组的尺寸。所收集的信息可以被自动地储存、分析，并被构建成数据库，使得该信息可以容易地与其它系统(生产控制系统和质量控制系统)连接。而且，可保存和管理生产和质量信息，并可实时追踪产品并监测产品质量，由此防止产品缺陷。
在一个示例性实施例中，该制造方法还可包括，在步骤(c)，在将粘合剂施加到每个绝缘安装构件的底端或每个电池组电池的顶端之后，利用挤压设备挤压每个绝缘安装构件的顶端，以更可靠地实现绝缘安装构件和各个电池组电池的顶端之间的结合，并实现产品的标准化。
而且，该制造方法还可包括，在步骤(e)利用预定的挤压设备挤压每个绝缘顶盖的顶端，由此更可靠地实现绝缘顶盖和对应的保护电路模块或对应的电池组电池之间的结合，并实现产品的标准化。
可利用多个挤压设备对各个电池组电池实施挤压过程。然而，优选地利用一个挤压设备对各个电池组电池实施挤压过程，从而实现生产交付时间(fabrication lead time)的减少。
具体地，在对粘合剂和总长度有影响的绝缘安装构件粘结和绝缘顶盖粘结之后，可以设定最优挤压时间，随后可以安装挤压装置。可替代地，该挤压装置可以设有定时器，使得该挤压装置执行挤压操作一预定时间段，然后执行自动卸载操作(discharging operation)。
通常，当执行挤压过程的时间段短于根据电池组的生产说明设定的预定时间时，可能难以确保期望的结合力。另一方面，当执行挤压过程的时间段长于预定时间时，挤压效率降低，并且存在粘合剂渗漏的可能性，因此这不是优选的。因此，挤压设备可被构建为包括定时器以执行挤压过程一预定时间段。
同时，如前所述，在将粘合剂施加到绝缘安装构件和各个电池组电池顶端并挤压绝缘安装构件以实现绝缘安装构件和各个电池组电池顶端之间的结合的过程中，以及在将粘合剂施加到绝缘顶盖和各个电池组电池并挤压绝缘顶盖以实现绝缘顶盖和各个电池组电池之间的结合的过程中，可能产生许多缺陷。为此，为确保电池组的装配质量这些过程是重要的。因此，优选使粘合剂施加和挤压过程自动化，从而确保优良的电池组质量。
在一个示例性实施例中，粘合剂可通过自动点胶机(bondingdispenser)施加。在这种情况下，可连续地精确执行粘结操作，从而通过自动化提高电池组的生产率和质量。在常规电池组生产线上没有使用自动点胶机，因此难以使电池组的整个制造过程自动化。
当粘合剂被施加到预定区域时，自动点胶机使粘合剂能够自动被施加到多个区域。因此，自动点胶机在要求精度和大规模生产的生产线——诸如电池组生产线——上是有效的。
另外，当使用自动点胶机时，可以根据待结合构件的特性来改变粘合剂施加方法，以增强粘合力。例如，在粘结绝缘安装构件的过程中粘合剂可以点连结方式施加，在粘结绝缘顶盖的过程中粘合剂可以线连结方式施加。
测试数据(A)可以是从由以下项组成的组中选出的一条或多条信息：每个电池组的开路电压、电流和电阻以及每个电池组的保护电路模块的功能(function)。
测试数据(B)可以是从由以下项组成的组中选出的一条或多条信息：条形码的印刷质量以及关于由该条形码指示的电池组序列号的比较信息。
测量数据(C)可以是从由以下项组成的组中选出的一条或多条信息：每个电池组的长度、宽度、厚度和重量。
同时，数据服务器可以被可操作地连接到用于自动控制每个电池组质量的设备(“质量控制设备”)，该质量控制设备可被构建为基于数据(A)至数据(C)执行以下步骤中的至少一个：(i)确认电池组是否有缺陷；(ii)确认在操作过程中对电池组制造过程的监测或改进是否必要；以及(iii)将每个电池组的产品信息分类和储存。
因此，该质量控制设备可以收集诸如数据(A)到数据(C)之类的信息，并通过诸如统计分析之类的定量分析方法利用所收集的信息来改进过程或产品。这大大提高了产品的生产率和质量，因而非常优选。
在一个示例性实施例中，该质量控制设备可包括：数据服务器，其用于储存基于每个电池组的种类(规格)设定对应于数据(A)和数据(C)的最优化范围的信息(“标准信息”)；以及中央处理单元，其用于将储存在数据服务器中的测试数据(A)和测量数据(C)与储存在数据服务器中的标准信息进行比较和处理储存在数据服务器中的测试数据(A)和测量数据(C)。
也即，该质量控制设备可包括：数据服务器(包括数据库)，其用于储存基于每个电池组的种类(规格)设定对应于数据(A)和数据(C)的最优化范围的标准信息；以及中央处理单元，其用于将储存在数据服务器中的测试数据(A)和测量数据(C)与储存在数据服务器中的标准信息进行比较和处理储存在数据服务器中的测试数据(A)和测量数据(C)。
在这种情况下，确认电池组是否有缺陷的步骤可以包括，基于标准信息来确认电池组的数据(A)或数据(C)是否处于容许的缺陷误差范围内。
也即，当电池组的数据(A)或数据(C)不在容许的缺陷误差范围内时，确定电池组是有缺陷的。另一方面，当电池组的数据(A)或数据(C)在容许的缺陷误差范围内时，确定电池组是好的。
确认对电池组制造过程的监测或改进是否必要的步骤可以包括，基于标准信息来确认电池组的数据(A)或数据(C)的平均值是否在容许的过程误差范围内。
确认对电池组制造过程的监测或改进是否必要的步骤为：虽然电池组没有缺陷但也确认产品质量是否下降的步骤。因此，容许的过程误差范围可被设定为窄于容许的缺陷误差范围。例如，当容许的缺陷误差范围被设定为是标准信息的10％的范围时，容许的过程误差范围可被设定为5％的范围。
而且，确认对电池组制造过程的监测或改进是否必要的步骤可以不对单独电池组执行，而是用预定数量的电池组的平均值执行，这不同于确认电池组是否有缺陷的步骤。例如，当测试数据(A)或测量数据(C)的平均值不在容许的过程误差范围内时——这指示电池组质量的降低，可以执行监测或改进电池组制造过程的步骤。
当流水线中的导致电池组质量降低的误差不能容易地被一般的监测方法或系统确认时，确认对电池组制造过程的监测或改进是否必要的步骤是非常有用的。例如，可能由于生产线上特定设备的重复操作而产生机械磨损，因此可能产生微小的装配过程误差。该装配过程误差可能太小而不会导致有缺陷的电池组，因此难以确认装配过程误差。然而，在制造过程中电池组的数据信息可以不同于在正常状态下电池组的数据信息。因此，在确认对电池组制造过程的监测或改进是否必要的步骤，可以确认这种不同，以执行对对应的过程的监测和/或改进。
确认对电池组制造过程的监测或改进是否必要的步骤可以被应用以确认由于工作环境——诸如特定工人的倾向、温度、湿度等——的变化以及生产线上设备的变化而导致的产品质量变化。例如，塑料树脂的尺寸可能会由于基于时间的流逝的温度变化甚至一天内的温度变化、季节性温度变化等而改变。塑料树脂尺寸的这种改变可以导致成品电池组尺寸的改变。因此，可基于数据信息来确认尺寸的微小变化，并控制相应过程以得到最优条件。
在根据本发明的电池组制造方法中，步骤(a)可以包括：(a1)将用于每个电池组电池的绝缘底盖安装到承载夹具的对应的安装槽中；(a2)将双面胶带附接到每个电池组电池的底端；(a3)在这样的状态下将电池组电池装入承载夹具中——在该状态下电极端子从每个电池组电池的顶端向上暴露，使得每个绝缘底盖结合到所述电池组电池中一对应电池组电池的底端；以及(a4)将承载夹具向前(或向后)移动一步，并重复执行步骤(a1)到(a3)。
也即，将每个电池组电池的绝缘底盖安装在承载夹具的对应的安装槽中，将双面胶带附接到每个电池组电池的底端，在这样的状态下将电池组电池装入承载夹具——在该状态下电极端子从每个电池组电池的顶端向上暴露，使得每个绝缘底盖结合到所述电池组电池中一对应电池组电池的底端，将承载夹具向前移动一步，从而连续地实现绝缘底盖和对应的电池组电池的底端之间的结合。
在另一实施例中，步骤(b)可以包括：(b1)将其中形成有多个通孔的金属包层装载盖安装到承载夹具的上端；(b2)通过金属包层装载盖的通孔将金属包层定位在各个电池组电池的电极端子的顶端；(b3)利用焊接设备从上方向下焊接金属包层，以将金属包层结合到各个电池组电池的电极端子；以及(b4)将承载夹具向前(或向后)移动一步，并重复执行步骤(b3)。
也即，在焊接金属包层的过程中金属包层装载盖可以进一步安装至承载夹具的上部，可在金属包层装载盖中形成通孔，通过所述通孔，装载至各个电池组电池顶端的金属包层的上端焊接区域被向焊接设备暴露。
具体地，将其中形成有多个通孔的金属包层装载盖安装在承载夹具的上端，通过金属包层装载盖的通孔将该金属包层定位在各个电池组电池的电极端子的顶端，利用焊接设备从上方向下焊接金属包层，以将该金属包层结合到各个电池组电池的电极端子，将承载夹具向前移动一步，从而连续地实现金属包层和对应电池组电池的电极端子之间的焊接。
因此，在如上所述的、通孔被形成在金属包层装载盖中的结构中，可利用焊接设备从金属包层装载盖上方通过通孔焊接该金属包层的上端焊接区域，以将焊接设备精确地引导至金属包层的上端焊接区域，并从根本上防止其他区域在电池组电池电极端子和对应的金属包层之间的焊接过程中可能被损坏的可能性。例如，金属包层和位于对应电池组电池顶端的电极端子之间的结合可以通过点焊实现。
在另一实施例中，步骤(c)可以包括：(c1)将金属包层装载盖从承载夹具移去，并将其中形成有多个通孔的绝缘安装构件装载盖安装到承载夹具的上端，每个所述通孔对应于每个绝缘安装构件的外周的形状；(c2)以点连结方式将粘合剂施加到每个电池组电池的顶端或每个绝缘安装构件的底端；(c3)将绝缘安装构件定位在绝缘安装构件装载盖的对应的通孔中；(c4)利用挤压设备向下挤压各个绝缘安装构件，以将绝缘安装构件结合到各个电池组电池的顶端；以及(c5)将承载夹具向前(或向后)移动一步，并重复执行步骤(c4)。
在粘结绝缘安装构件的过程中，绝缘安装构件装载盖可以进一步安装到承载夹具的上部，可在绝缘安装构件装载盖中形成通孔，每个所述通孔对应于每个绝缘安装构件的外周的形状。
具体地，将金属包层装载盖从承载夹具移去，将绝缘安装构件装载盖安装到承载夹具的上端，以点连结方式将粘合剂施加到每个电池组电池的顶端或每个绝缘安装构件的底端。随后，将绝缘安装构件插入绝缘安装构件装载盖的对应通孔中，利用挤压设备向下挤压各个绝缘安装构件的上部，以将绝缘安装构件可靠地结合到各个电池组电池的顶端。随后，将承载夹具向前移动一步。因此，可连续地实现电池组电池顶端和对应绝缘安装构件底端之间的结合。
由于每个通孔被成形为对应于每个绝缘安装构件的外周的形状的结构，所以优选地可防止绝缘安装构件的位错，该位错可能在绝缘安装构件和对应电池组电池顶端之间的结合过程中发生。
而且，将绝缘安装构件的底端结合到对应电池组电池的顶端的步骤可以基于粘结方法选择性地实施。粘合剂以点连结方式施加是优选的。因此，可精确地和安全地实现将绝缘安装构件结合到对应电池组电池顶端的粘结过程，以提高粘合剂的适用性(applicability)，并以增强的粘合力实现该结合。
在另一实施例中，步骤(d)可以包括：(d1)将绝缘安装构件装载盖从承载夹具移去，将其中形成有多个通孔的保护电路模块装载盖安装到承载夹具的上端，每个所述通孔对应于每个保护电路模块的外周的形状；(d2)通过保护电路模块装载盖的通孔将保护电路模块定位在各个绝缘安装构件的上部；(d3)利用焊接设备将各个电池组电池的、通过形成在相应绝缘安装构件中的开口而暴露的电极端子焊接到相应保护电路模块的连接端子；以及(d4)将承载夹具向前(或向后)移动一步，并重复执行步骤(d3)。
在将绝缘安装构件结合到对应保护电路模块的过程中，保护电路模块装载盖可以进一步安装到承载夹具的上部，可在保护电路模块装载盖中形成通孔，每个所述通孔对应于每个保护电路模块的外周的形状。
具体地，将绝缘安装构件装载盖从承载夹具移去，将保护电路模块装载盖安装到承载夹具的上端，将保护电路模块插入保护电路模块装载盖的通孔中，并将各个电池组电池的电极端子通过形成在相应绝缘安装构件中的开口焊接到相应保护电路模块的连接端子，从而容易地实现绝缘安装构件和对应保护电路模块之间的结合。而且，将承载夹具向前移动一步，以连续地实现绝缘安装构件和对应保护电路模块之间的结合。
由于每个通孔被成形为对应于每个保护电路模块的外周的形状的结构，所以优选地可防止该保护电路模块的位错，该位错可能在绝缘安装构件和对应保护电路模块之间的结合过程中发生。
在另一实施例中，步骤(e)可以包括：(e1)将保护电路模块装载盖从承载夹具移去，将其中形成有多个通孔的绝缘顶盖装载盖安装到承载夹具的上端，每个所述通孔对应于每个绝缘顶盖的外周的形状；(e2)以线连结方式将粘合剂施加到每个保护电路模块的顶端或每个绝缘顶盖的内表面；(e3)通过绝缘顶盖装载盖的通孔将绝缘顶盖定位在各个保护电路模块的上部；(e4)利用挤压设备向下挤压各个绝缘顶盖，以将绝缘顶盖结合到各个电池组电池的上部；以及(e5)将承载夹具向前(或向后)移动一步，并重复执行步骤(e4)。
在粘结保护电路模块和对应绝缘顶盖的过程中，绝缘顶盖装载盖可以进一步安装到承载夹具的上部，可在绝缘顶盖装载盖中形成通孔，每个所述通孔对应于每个绝缘顶盖的外周的形状。
具体地，将保护电路模块装载盖从承载夹具移去，将绝缘顶盖装载盖安装到对应保护电路模块的上部，以线连结方式将粘合剂施加到每个保护电路模块的顶端或每个绝缘顶盖的内表面。随后，将绝缘顶盖插入绝缘顶盖装载盖中，利用挤压设备向下挤压各个绝缘顶盖的上部，以容易地将绝缘顶盖结合到这样的区域——所述区域的范围从对应保护电路模块到对应电池组电池的上部的部分外周。而且，将承载夹具向前移动一步，以连续地实现保护电路模块和对应绝缘顶盖之间的结合。
由于每个通孔被成形为对应于每个绝缘顶盖的外周的形状的结构，所以优选地可防止保护电路模块的位错，该位错可能在保护电路模块和对应绝缘顶盖之间的结合过程中发生。
而且，将绝缘顶盖结合到对应保护电路模块的步骤可以基于粘结方法选择性地实施。例如，当以线连结方式施加粘合剂时，可可靠地实现保护电路模块和对应绝缘顶盖之间的粘结。
同时，连续操作可以是从以下项组成的组中选出的一个：将金属包层附接到各个电池组电池的顶端的焊接操作；将绝缘安装构件结合到各个电池组电池的电极端子的粘结和挤压操作；在这样的状态下将保护电路模块电连接到各个电池组电池的焊接操作——在该状态下绝缘安装构件结合到各个电池组电池的顶端；以及在这样的状态下将绝缘顶盖结合到各个保护电路模块的粘结和挤压操作——在该状态下保护电路模块结合到位于各个电池组电池顶端的各个绝缘安装构件。
也即，该连续操作不被特别地限制，只要该连续操作是对电池组电池实施的，并且，该连续操作可包括各种操作。例如，该连续操作可以是将部件结合到每个电池组电池的上部的若干操作之一。结合可以利用各种方法——诸如粘结、配合(fitting)、紧固(fastening)以及焊接——实现。
每个电池组电池不被特别地限制，只要每个电池组电池具有向上暴露的电极端子。例如，每个电池组电池可以是上端形成有阳极端子和阴极端子的棱柱形二次电池。
根据本发明的另一方面，提供了一种通过上述方法制成的棱柱形二次电池。该棱柱形二次电池被构造为以下结构，在该结构中阴极/隔板/阴极结构的电极组件与电解液一起被安装在诸如金属容器之类的棱柱形电池壳中。该棱柱形二次电池在本发明所属领域中是众所周知的，因此，将不给出其详细描述。
根据本发明的又一方面，提供了一种电池组制造过程监测系统，其用于在以自动方式或半自动方式连续制造电池组的过程中，实时追踪电池组并监测电池组的质量，以防止电池组的缺陷并确认对该过程的监测或改进是否必要。
具体地，该电池组制造过程监测系统可以包括：电池组测试设备，其用于获得从由以下项组成的组中选出的一个或多个测试数据(A)：每个电池组的开路电压、电流和电阻以及每个电池组的保护电路模块的功能，并将所获得的测试数据(A)传送到数据服务器；条形码读取器，其用于获得从由以下项组成的组中选出的一个或多个测试数据(B)：条形码的印刷质量以及关于由该条形码指示的电池组序列号的比较信息，并将所获得的测试数据(B)传送到数据服务器；传感设备，其用于获得从由以下项组成的组中选出的一个或多个测量数据(C)：每个电池组的长度、宽度、厚度以及重量，并将所获得的测量数据(C)传送到数据服务器；数据服务器，其用于储存从电池组测试设备、传感设备以及条形码读取器接收到的数据；以及可操作地连接到数据服务器的质量控制设备，该质量控制设备包括：数据库，其用于储存基于每个电池组的种类(规格)设定对应于数据(A)和数据(C)的最优化范围的信息(“标准信息”)；以及中央处理单元，其用于将储存在数据服务器中的数据(A)和数据(C)与储存在数据库中的标准信息进行比较和处理储存在数据服务器中的数据(A)和数据(C)。
根据本发明的电池组制造过程监测系统能够在电池组的大规模生产系统中实时追踪电池组并监测电池组的质量，以防止成品电池组的缺陷，并容易地确认对该过程的监测或改进是否必要，从而提高电池组的质量。
如上所述的根据本发明的电池组制造方法和电池组制造过程监测系统可以基于上述方法以不同方式修改，这样的修改应当被解释为落在本发明的范围内。
附图说明
根据以下结合附图进行的详细描述，将更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征以及其它优点，其中：
图1是一般地示出了根据本发明的一个实施方案的电池组制造方法的过程视图；
图2是示出了根据本发明的一个实施方案的电池组制造过程监测系统的构造图；
图3是示出了将电池组电池安装到承载夹具的步骤(a)的典型视图；
图4是示出了将金属包层焊接到对应的电池组电池的顶端的步骤(b)的典型视图；
图5是示出了将绝缘安装构件结合到对应的电池组电池的顶端的步骤(c)的典型视图；
图6是示出了将保护电路模块定位在对应的绝缘安装构件的顶端的步骤(d)的典型视图；
图7是示出了将绝缘顶盖结合到对应的电池组电池的步骤(e)的典型视图；以及
图8是示出了从承载夹具取出电池组的步骤(f)的典型视图。
具体实施方式
现在，将参照附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。然而，应该注意，本发明的范围不受所示出的实施方案限制。
图1是一般地示出了根据本发明的一个实施方案的电池组制造方法的过程视图。
参见图1，根据本发明的电池组制造方法包括以下步骤：将电池组电池装入电池组电池传送设备的承载夹具中，同时将绝缘底盖安装到各个电池组电池的底端(10)；在将金属包层中的每个定位在所述电池组电池中一对应电池组电池的顶端的一侧之后，通过焊接将金属包层结合到各个电池组电池的顶端(未示出)，将粘合剂施加到每个绝缘安装构件的底端或每个电池组电池的顶端，以将绝缘安装构件结合到各个电池组电池的顶端(20)；在将保护电路模块中的每个定位在所述绝缘安装构件中一对应绝缘安装构件的顶端之后，利用焊接设备将保护电路模块电连接到各个电池组电池(30)；将粘合剂施加到每个保护电路模块的顶端的外表面或者每个绝缘顶盖的内表面，将绝缘顶盖以这样的方式结合到各个保护电路模块或者各个电池组电池，即，绝缘顶盖围绕各个保护电路模块(40)；从承载夹具取出电池组(未示出)，利用电池组测试设备测试各个电池组的性能，并将测试数据(A)传送到数据服务器(52)；将每个电池组的外表面包裹在保护膜中，利用条形码读取器对附接到保护膜外表面上的条形码进行测试，并将测试数据(B)传送到数据服务器(54)；以及利用传感器测量每个电池组的尺寸，并将测量数据(C)传送到数据服务器(56)。
图2是示出了根据本发明的一个实施方案的电池组制造过程监测系统的构造图。
连同图1一起参见图2，该电池组制造过程监测系统通常包括电池组装配线940、电池组测试设备910、条形码读取器920、传感设备930、数据服务器950以及质量控制设备960。
电池组测试设备910获得测试数据(A)，诸如电池组的开路电压、电流和电阻以及电池组的保护电路模块的功能，并将测试数据(A)传送到数据服务器950。
条形码读取器920获得测试数据(B)，诸如条形码的印刷质量和关于由该条形码指示的电池组序列号的比较信息，并将测试数据(B)传送到数据服务器950。
传感设备930获得测量数据(C)，诸如电池组的长度、宽度、厚度以及重量，并将测量数据(C)传送到数据服务器950。数据服务器950储存从电池组测试设备910、传感设备930以及条形码读取器920接收到的数据。
质量控制设备960包括数据库964和中央处理单元962。数据库964储存基于每个电池组的种类(规格)设置对应于数据(A)和数据(C)的最优化范围的信息(“标准信息”)。中央处理单元962将储存在数据服务器950中的数据(A)和数据(C)与储存在数据库964中的标准信息进行比较和处理储存在数据服务器950中的数据(A)和数据(C)。
也即，当作为将数据(A)或数据(C)与标准信息进行比较的结果，数据(A)到数据(C)落在容许的缺陷误差范围外时，基于数据(B)确认电池组的缺陷，并将有缺陷的电池组从电池组装配线中移去。而且，基于数据(A)到数据(C)针对每一预定数量的电池组确认电池组的质量信息，并且，当作为将各个电池组的质量信息与在正常条件下电池组的标准信息进行比较的结果，电池组的质量落在容许的过程误差范围外时，基于该比较结果对导致电池组质量降低的流水线进行监测，并对其进行任何必要的改进。
测试数据(A)包括电池组的开路电压、电流和电阻以及电池组的保护电路模块的功能。测试数据(B)包括条形码的印刷质量和关于由该条形码指示的电池组序列号的比较信息。测量数据(C)包括电池组的长度、宽度、厚度以及重量。
图3是示出了将电池组电池安装到承载夹具的步骤的典型视图。
参见图3，首先，将用于每个电池组电池800的绝缘底盖830安装在承载夹具200的对应的安装槽222中，将双面胶带840附接到每个电池组电池800的底端。随后，将电池组电池800在这样的状态下装入承载夹具200中——在该状态下电极端子810和820从每个电池组电池800的顶端向上暴露，使得每个绝缘底盖830结合到所述电池组电池800中一对应电池组电池的底端。
而且，磁体252被设置在承载夹具主体250的连结及拆卸区域中，安装槽220和222被形成在承载夹具主体250的下端内表面和侧面内表面。安装槽220和222分别被成形为每个电池组电池的相对侧面和底部的形状，所述电池组电池为棱柱形二次电池。
在这种所述承载夹具200的一侧是开放的结构中，可容易地将绝缘底盖830和电池组电池800安装到承载夹具主体250上，并可在将电池组电池800安装在形成在承载夹具主体250内表面上的安装槽220和222中之后，将分离式的连接及拆卸构件260结合到承载夹具主体250。
而且，阳极端子810和阴极端子820被形成在每个电池组电池800的顶端，使得阳极端子810和阴极端子820向上凸出。
图4是示出了将金属包层焊接到对应的电池组电池的顶端的步骤的典型视图。
参见图4，首先，将其中形成有多个通孔的金属包层装载盖70安装到承载夹具200的上端，并通过金属包层装载盖70的通孔72将金属包层定位在各个电池组电池的电极端子的顶端。随后，利用焊接设备从上方往下焊接金属包层，以将金属包层结合到各个电池组电池的电极端子。
图5是示出了将绝缘安装构件结合到对应的电池组电池的顶端的步骤的典型视图。
连同图3和4一起参见图5，将金属包层装载盖70从承载夹具200移去，将其中形成有多个通孔的绝缘安装构件装载盖80安装在承载夹具200的上端，所述每个通孔对应于每个绝缘安装构件82的外周的形状。随后，以点连结形式将粘合剂施加到每个电池组电池800的顶端或者每个绝缘安装构件82的底端，将绝缘安装构件82定位在绝缘安装构件装载盖80的相应通孔中，并利用挤压设备(未示出)向下挤压各个绝缘安装构件82，以将绝缘安装构件82结合到各个电池组电池800的顶端。
图6是示出了将保护电路模块定位在对应的绝缘安装构件的顶端的步骤的典型视图。
连同图5一起参见图6，将绝缘安装构件装载盖80从承载夹具200移去，将其中形成有多个通孔的保护电路模块装载盖90安装到承载夹具200的上端，每个所述通孔对应于每个保护电路模块92的外周的形状。随后，通过保护电路模块装载盖90的通孔将保护电路模块92定位在各个绝缘安装构件82的上部，并利用焊接设备(未示出)将各个电池组电池的、通过形成在相应绝缘安装构件82中的开口暴露的电极端子焊接到相应保护电路模块92的连接端子。在焊接完成之后，将各个电池组电池的电极端子竖向弯曲。
图7是示出了将绝缘顶盖结合到对应的电池组电池的步骤的典型视图。
连同图6一起参照图7，将保护电路模块装载盖90从承载夹具200移去，将其中形成有多个通孔的绝缘顶盖装载盖(未示出)安装到承载夹具200的上端，每个所述通孔对应于每个绝缘顶盖94的外周的形状。随后，以线连结形式将粘合剂施加到每个保护电路模块92的顶端或每个绝缘顶盖94的内表面，通过绝缘顶盖装载盖的通孔将绝缘顶盖94定位在各个保护电路模块92的上部，并利用挤压设备向下挤压各个绝缘顶盖94，以将绝缘顶盖94结合到各个电池组电池800的上部。
图8是示出了从承载夹具取出电池组的步骤的典型视图。参见图8，将电池组96——从绝缘底盖到绝缘顶盖的部件被顺序地安装在每个电池组96中——从承载夹具200一个接一个地取出。随后，将每个电池组96的外表面包裹在保护膜中，在所述保护膜上印有条形码。
工业适用性
如根据以上描述显而易见的，根据本发明的电池组制造方法构建了快速处理电池组缺陷的电池组装配线和测试线，从而大大改提高了电池组的装配质量。
此外，根据本发明的电池组制造过程监测系统被构建为实时监测电池组装配线和测试线并收集测量数据，从而防止了电池组缺陷，有效地监测了过程，并提高了电池组的质量。
此外，对电池组的装配质量有很大影响的粘合剂施加步骤、保护膜附接步骤以及挤压步骤是自动化的，而对电池组的装配质量没有影响的传送步骤和装载盖安装步骤是手动执行的，从而大大提高了电池组的整体装配质量，实现了电池组的大规模生产，并大大提高了利润投资比。
虽然为说明的目的已公开了本发明的示例性实施方案，但是本领域技术人员将意识到，在不脱离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、增加以及替代是可能的。

Claims (21)

1.一种通过一连续操作由多个电池组电池制造电池组的方法，该制造方法包括：
(a)将电池组电池装入承载夹具中，同时将绝缘底盖安装到各个电池组电池的底端；
(b)在将金属包层中的每个定位在所述电池组电池中一对应电池组电池的顶端的一侧之后，通过焊接将金属包层结合到各个电池组电池的顶端；
(c)将粘合剂施加到每个绝缘安装构件的底端或每个电池组电池的顶端，以将绝缘安装构件结合到各个电池组电池的顶端；
(d)在将保护电路模块中的每个定位在所述绝缘安装构件中一对应绝缘安装构件的顶端之后，利用预定的焊接设备将保护电路模块电连接到各个电池组电池；
(e)将粘合剂施加到每个保护电路模块的顶端的外表面或每个绝缘顶盖的内表面，并将绝缘顶盖以这样的方式结合到各个保护电路模块或各个电池组电池，即绝缘顶盖围绕各个保护电路模块；
(f)将电池组从承载夹具取出；
(g)利用电池组测试设备对各个电池组的性能进行测试，并将测试数据(A)传送到数据服务器；
(h)将每个电池组的外表面包裹在保护膜中，利用条形码读取器测试附接到保护膜外表面的条形码，并将测试数据(B)传送到数据服务器；以及
(i)利用传感器测量每个电池组的尺寸，并将测量数据(C)传送到数据服务器。
2.根据权利要求1的制造方法，还包括：在步骤(c)，利用挤压设备挤压每个绝缘安装构件的顶端。
3.根据权利要求1的制造方法，还包括：在步骤(e)，利用预定的挤压设备挤压每个绝缘顶盖的顶端。
4.根据权利要求2或3的制造方法，其中所述挤压设备具有定时器，所述定时器对执行挤压操作一预定时间段是必要的。
5.根据权利要求1的制造方法，其中所述粘合剂通过自动点胶机施加。
6.根据权利要求1的制造方法，其中所述测试数据(A)是从由以下项组成的组中选出的一条或多条信息：每个电池组的开路电压、电流和电阻以及每个电池组的保护电路模块的功能。
7.根据权利要求1的制造方法，其中所述测试数据(B)是从由以下项组成的组中选出的一条或多条信息：条形码的印刷质量以及关于由该条形码指示的电池组序列号的比较信息。
8.根据权利要求1的制造方法，其中所述测量数据(C)是从由以下项组成的组中选出的一条或多条信息：每个电池组的长度、宽度、厚度以及重量。
9.根据权利要求1的制造方法，其中所述数据服务器可操作地连接到用于自动控制每个电池组的质量的设备(“质量控制设备”)，所述质量控制设备基于数据(A)到数据(C)执行以下步骤中的至少一个：
(i)确认电池组是否有缺陷；
(ii)确认在操作过程中对电池组制造过程的监测或改进是否必要；以及
(iii)将每个电池组的产品信息分类和储存。
10.根据权利要求9的制造方法，其中所述质量控制设备包括：
数据库，其用于储存基于每个电池组的种类(规格)设定对应于数据(A)和数据(C)的最优化范围的信息(“标准信息”)；以及
中央处理单元，其用于将储存在数据服务器中的测试数据(A)和测量数据(C)与储存在数据库中的标准信息进行比较和处理储存在数据服务器中的测试数据(A)和测量数据(C)。
11.根据权利要求9或10的制造方法，其中确认电池组是否有缺陷的步骤包括：基于标准信息确认电池组的数据(A)或数据(C)是否在容许的缺陷误差范围内。
12.根据权利要求9或10的制造方法，其中确认对电池组制造过程的监测或改进是否必要的步骤包括：基于标准信息确认电池组的数据(A)或数据(C)的平均值是否在容许的过程误差范围内。
13.根据权利要求1的制造方法，其中步骤(a)包括：
(a1)将用于每个电池组电池的绝缘底盖安装在承载夹具的对应的安装槽中；
(a2)将双面胶带附接到每个电池组电池的底端；
(a3)将电池组电池在这样的状态下装入承载夹具中——在该状态下电极端子从每个电池组电池的顶端向上暴露，使得每个绝缘底盖结合到所述电池组电池中一对应电池组电池的底端；以及
(a4)将承载夹具向前(或向后)移动一步，并重复执行步骤(a1)到(a3)。
14.根据权利要求1的制造方法，其中步骤(b)包括：
(b1)将其中形成有多个通孔的金属包层装载盖安装到承载夹具的上端；
(b2)通过金属包层装载盖的通孔将金属包层定位在各个电池组电池的电极端子的顶端；
(b3)利用焊接设备从上方向下焊接金属包层，以将金属包层结合到各个电池组电池的电极端子；以及
(b4)将承载夹具向前(或向后)移动一步，并重复执行步骤(b3)。
15.根据权利要求1的制造方法，其中步骤(c)包括：
(c1)将金属包层装载盖从承载夹具移去，并将其中形成有多个通孔的绝缘安装构件装载盖安装到承载夹具的上端，每个所述通孔对应于每个绝缘安装构件的外周的形状；
(c2)以点连结方式将粘合剂施加到每个电池组电池的顶端或每个绝缘安装构件的底端；
(c3)将绝缘安装构件定位在绝缘安装构件装载盖的对应的通孔中；
(c4)利用挤压设备向下挤压各个绝缘安装构件，以将绝缘安装构件结合到各个电池组电池的顶端；以及
(c5)将承载夹具向前(或向后)移动一步，并重复执行步骤(c4)。
16.根据权利要求1的制造方法，其中步骤(d)包括：
(d1)将绝缘安装构件装载盖从承载夹具移去，将其中形成有多个通孔的保护电路模块装载盖安装到承载夹具的上端，每个所述通孔对应于每个保护电路模块的外周的形状；
(d2)通过保护电路模块装载盖的通孔将保护电路模块定位在各个绝缘安装构件的上部；
(d3)利用焊接设备将各个电池组电池的、通过形成在相应绝缘安装构件中的开口暴露的电极端子焊接到相应保护电路模块的连接端子；以及
(d4)将承载夹具向前(或向后)移动一步，并重复执行步骤(d3)。
17.根据权利要求1的制造方法，其中步骤(e)包括：
(e1)将保护电路模块装载盖从承载夹具移去，将其中形成有多个通孔的绝缘顶盖装载盖安装到承载夹具的上端，每个所述通孔对应于每个绝缘顶盖的外周的形状；
(e2)以线连结方式将粘合剂施加到每个保护电路模块的顶端或每个绝缘顶盖的内表面；
(e3)通过绝缘顶盖装载盖的通孔将绝缘顶盖定位在各个保护电路模块的上部；
(e4)利用挤压设备向下挤压各个绝缘顶盖，以将绝缘顶盖结合到各个电池组电池的上部；以及
(e5)将承载夹具向前(或向后)移动一步，并重复执行步骤(e4)。
18.根据权利要求1的制造方法，其中所述连续操作是从由以下项组成的组中选出的一个：将金属包层附接到各个电池组电池的顶端的焊接操作；将绝缘安装构件结合到各个电池组电池的电极端子的粘结和挤压操作；在这样的状态下将保护电路模块电连接到各个电池组电池的焊接操作，在该状态下绝缘安装构件结合到各个电池组电池的顶端；以及在这样的状态下将绝缘顶盖结合到各个保护电路模块的粘结和挤压操作，在该状态下保护电路模块结合到各个电池组电池顶端处的各个绝缘安装构件。
19.根据权利要求1的制造方法，其中每个电池组电池是棱柱形二次电池。
20.一种通过根据权利要求1的制造方法制造的棱柱形电池组。
21.一种电池组制造过程监测系统，其用于在以自动方式或半自动方式连续制造电池组的过程中实时追踪电池组并监测电池组的质量，以防止电池组的缺陷并确认对该过程的监测或改进是否必要，该电池组制造过程监测系统包括：
电池组测试设备，其用于获得从由以下项组成的组中选出的一个或多个测试数据(A)：每个电池组的开路电压、电流和电阻以及每个电池组的保护电路模块的功能，并将所获得的测试数据(A)传送到数据服务器；
条形码读取器，其用于获得从由以下项组成的组中选出的一个或多个测试数据(B)：条形码的印刷质量以及关于由该条形码指示的电池组序列号的比较信息，并将所获得的测试数据(B)传送到数据服务器；
传感设备，其用于获得从由以下项组成的组中选出的一个或多个测量数据(C)：每个电池组的长度、宽度、厚度以及重量，并将所获得的测量数据(C)传送到数据服务器；
所述数据服务器，其用于储存从电池组测试设备、传感设备以及条形码读取器接收到的数据；以及
可操作地连接到数据服务器的质量控制设备，该质量控制设备包括：数据库，其用于储存基于每个电池组的种类(规格)设定对应于数据(A)和数据(C)的最优化范围的信息(“标准信息”)；以及中央处理单元，其用于将储存在数据服务器中的数据(A)和数据(C)与储存在数据库中的标准信息进行比较和处理储存在数据服务器中的数据(A)和数据(C)。
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