CN102686355B - 用于电池模块的焊接验证系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于电池模块的焊接验证系统和方法。所述电池模块具有第一和第二电池胞以及分别焊接到第一和第二电池胞的第一和第二接头片的互连构件。所述系统包括设有与互连构件接触的第一和第二夹爪的夹紧装置。所述系统包括电连接到所述电池模块并对所述电池模块充电和放电的电池循环装置。另外，所述系统还包括温度传感器，该温度传感器位于第一和第二夹爪之一并在电池循环装置对所述电池模块放电时生成指示互连构件的温度的第一信号。

Description

用于电池模块的焊接验证系统和方法

相关申请的交叉引用

本专利申请要求提交于2010年4月16日的美国临时专利申请No.61/324,996的优先权，该申请全文以引用方式并入本文中。

背景技术

在电池模块中，一个或多个电池胞接头片（tab）可焊接到互连构件。如果在电池胞接头片和互连构件之间的焊接接头不具有所需的焊接接头特性（例如，低阻抗），则本发明人认识到，在电池模块放电或充电期间在焊接接头处可获得相对高的温度。

因此，本发明人已认识到需要用于电池模块的焊接验证系统。

发明内容

提供了根据示例性实施例的用于电池模块的焊接验证系统。电池模块具有第一和第二电池胞以及分别焊接到第一和第二电池胞的第一和第二接头片的互连构件。该系统包括夹紧装置，该夹紧装置具有被构造成接触互连构件的第一和第二夹爪。该系统还包括电连接到电池模块的电池循环装置。电池循环装置被构造成对电池模块充电和放电。该系统还包括位于第一和第二夹爪之一的温度传感器。温度传感器被构造成当电池循环装置正在对电池模块放电时生成指示互连构件的温度的第一信号。该系统还包括计算机，该计算机被构造成基于第一信号确定指示互连构件的温度的第一温度值。

提供了一种根据另一个示例性实施例的用于验证电池模块的焊接接头的方法。电池模块具有第一和第二电池胞以及分别焊接到第一和第二电池胞的第一和第二接头片的互连构件。该方法包括利用夹紧装置的第一和第二夹爪来接触先前焊接到第一和第二电池胞的第一和第二接头片的互连构件。该方法还包括利用电联接到电池模块的电池循环装置对电池模块放电。该方法还包括当电池循环装置对电池模块放电时利用温度传感器生成指示互连构件的温度的第一信号。该方法还包括利用计算机基于第一信号确定指示互连构件的温度的第一温度值。

根据结合附图的以下描述，这些和其它优点和特征将变得更加明显。

附图说明

图1是根据示例性实施例的焊接验证系统的示意图；

图2是图1的焊接验证系统的一部分的示意图；

图3是图1的焊接验证系统的一部分的框图；

图4是图1的焊接验证系统的一部分的放大示意图；

图5是图1的焊接验证系统的一部分的示意图；

图6是图1的焊接验证系统的侧视图的示意图；

图7是图1的焊接验证系统中采用的夹紧装置的放大示意图；

图8是设置在电池模块附近的图7的夹紧装置的一部分的放大示意图；

图9是设置在电池模块附近的图7的夹紧装置的一部分的放大示意图；

图10是图1的电池模块中采用的电池胞和互连构件的示意图；以及

图11和12是根据另一个示例性实施例的用于验证电池模块的焊接接头的方法的流程图。

具体实施方式

现在参见图1-3，提供了焊接验证系统10，焊接验证系统10检验电池模块20中的焊接接头是否具有所需特性并且因此而根据示例性实施例被验证。焊接验证系统10的优点是：在电池模块20放电或对电池模块20充电时，系统监测被联接到电池模块20中的电池胞接头片的互连构件的温度。当电池模块20放电时，如果被联接到电池模块20的电池胞接头片的互连构件的温度小于或等于阈值温度值，则在互连构件和电池胞接头片之间的焊接接头具有所需结构特性。相似地，当电池模块20充电时，如果联接到电池模块20的电池胞接头片的互连构件的温度小于或等于阈值温度值，则在互连构件和电池胞接头片之间的焊接接头具有所需结构特性。

参见图10，电池模块20包括具有多个电池胞，例如电池胞21、22、23、24。电池胞中的每一个具有一对从其延伸的电池胞接头片。例如，电池胞21具有从其延伸的电池胞接头片25和另一个电池胞接头片（未示出），并且电池胞22具有从其延伸的电池胞接头片26和另一个电池胞接头片（未示出）。另外，例如，电池胞23具有从其延伸的电池胞接头片27和另一个电池胞接头片（未示出），并且电池胞24具有从其延伸的电池胞接头片28和另一个电池胞接头片（未示出）。

电池模块20还包括具有多个互连构件，例如互连构件29。互连构件的形状和构型可根据所需电池模块结构而变化。在图示实施例中，互连构件29具有大致U形的横截面轮廓，该轮廓具有联接到大致平行于彼此延伸的侧壁31、32的底壁30。当电池胞接头片25、26焊接到壁31时，在接头片25、26和壁31中形成焊接接头33。相似地，当电池胞接头片27、28焊接到壁32时，在接头片27、28和壁32中形成焊接接头34。

电池模块20还包括电联接到电池模块20中的电池胞的第一电池模块端子36和第二电池模块端子37。

参见图1-3，焊接验证系统10包括：传送机38、托盘40、垂直支撑构件42、提升组件44、命令开关48、夹紧装置50、温度传感器60、电池循环装置80、显示装置82、气动控制系统84和计算机90。

传送系统38被构造成在其上支撑托盘40。托盘40被构造成在其上保持电池模块20并沿着传送系统38纵向移动。为了测试电池模块20，托盘40可直接设置在夹紧装置50下面。之后，夹紧装置50可朝电池模块20下降，使得夹紧装置50接触电池模块20以测试电池模块20的焊接接头。在电池模块20的测试完成之后，夹紧装置50向上移动离开电池模块20。

参见图2、4和6，垂直支撑42联接到传送机38并从传送机38向上延伸。提升组件44操作联接到垂直支撑42以允许操作者调节夹紧装置50的垂直位置。提升组件44包括板100、导轨102、线性支承部110、导向构件112、支撑壁114、116、118、止动构件119、120、以及平衡构件121。板100联接到垂直支撑构件42面向托盘40的表面。导轨102和导向构件112联接到板100。导轨102操作联接到线性支承部110，线性支承部110进一步联接到壁116。壁114、118联接到壁114的相对两端，并且进一步联接到夹紧装置50。线性支承部110相对于导轨102垂直移动，以允许操作者调节夹紧装置50的垂直位置。平衡构件121操作联接到壁114，使得在升高夹紧装置50时协助操作者。止动构件119、120分别用来限定夹紧装置50的下垂直位置和上垂直位置。

参见图3-5和7，夹紧装置50被构造成接触电池模块20的互连构件，以用于测试电池模块20的焊接接头。夹紧装置50包括板130、第一汽缸140和第二汽缸142、支撑块144、146、148、活动板160、162、活动臂180、182、184、186、188、190和其它活动臂（未示出）、和夹爪200、202、204、206、208、210、212、214、216、218、220、222、224、226、240、242、244、246、248、250、252、254、256、258、260、262、支撑构件300、302、304、306、308、310、312、轴330、331、以及弹簧340、342、344、346、348、350和其它弹簧（未示出）。

参见图4，板130联接到提升组件44的壁114、118。支撑块144、146、148设置在板130的顶部表面上。汽缸140设置在支撑块144、146的部分上。另外，汽缸142设置在支撑块146、148的部分上。

参见图7，汽缸142具有操作联接到活动板162的轴。活动板162联接到分别延伸穿过板130中的孔191、192、193、194、195、196的活动臂180、182、184、186、188、190。活动臂180、182、184、186、188、190被构造成选择性地接合夹爪240-262，如下文进一步详细讨论的。

当汽缸142的轴移动至完全伸展的工作位置，且板162移动至完全向下的位置时，活动臂180将夹爪240、242移动至彼此相邻，活动臂182将夹爪244、245移动至彼此相邻，并且活动臂184将夹爪248、250移动至彼此相邻。另外，活动臂186将夹爪252、254移动至彼此相邻，活动臂188将夹爪256、258移动至彼此相邻，并且活动臂190将夹爪260、262移动至彼此相邻。参见图8，当相应的各对夹爪移动至彼此相邻时，每对相应的夹爪可容纳在相应的互连构件中限定的开口区域中。例如，当夹爪248、250移动至彼此相邻时，夹爪248、250可容纳在由互连构件29限定的开口区域251中。

替代地，当汽缸142的轴移动至完全收回的工作位置，且板162移动至完全向上的位置时，活动臂180移动离开夹爪240、242以使夹爪240、242被弹簧340偏压至彼此离开，活动臂182移动离开夹爪244、246以使夹爪244、246被弹簧342偏压至彼此离开，并且活动臂184移动离开夹爪248、250以使夹爪248、250被弹簧344偏压至彼此离开。另外，活动臂186移动离开夹爪252、254以使夹爪252、254被弹簧346偏压至彼此离开，活动臂188移动离开夹爪256、258以时夹爪256、258被弹簧348偏压至彼此离开，并且活动臂190移动离开夹爪260、262以使夹爪260、262被弹簧350偏压至彼此离开。

参见图9，当相应的各对夹爪被弹簧偏压至彼此离开时，每对相应的夹爪接触在相应的互连构件中的相对的壁。例如，当夹爪248、250被弹簧344偏压至彼此离开时，夹爪248、250分别接触互连构件29的壁31、32。由于每对夹爪是弹簧加载的，所以组件补偿了互连构件的未对准。因此，每对夹爪在相应的互连构件上是自定中心，并在互连构件上提供相同量的力（例如4磅）。

参见图7和8，由于每对夹爪具有相似的结构，下面将仅详细说明一对夹爪248、250。夹爪248包括主体部分400和从主体部分400延伸的顶端部分402。主体部分400具有延伸穿过主体部分400以用于在其中容纳轴330、331的孔404和另外的孔。另外，主体部分400包括用于接触活动构件184的一部分的锥形表面405。夹爪250包括主体部分410和从主体部分410延伸的顶端部分412。主体部分410具有孔414和延伸穿过主体部分410以用于在其中容纳轴330、331的另一个孔。另外，主体部分410包括用于接触活动构件184的一部分的锥形表面415。如图所示，弹簧346设置在主体部分400、410中的相邻凹部中，并且将夹爪248、250偏压至彼此离开。

参见图7，支撑构件300、302、304、306、308、310、312联接到板130。夹爪240、242设置在支撑构件300、302之间，并且夹爪244、246设置在支撑构件302、304之间。另外，夹爪248、250设置在支撑构件304、306之间。此外，夹爪252、254设置在支撑构件306、308之间，并且夹爪256、258设置在支撑构件308、310之间。夹爪260、262设置在支撑构件310、312之间。轴330、331延伸穿过支撑构件300-312和夹爪240-262中的孔，以将夹爪240-262支撑在其上。

参见图4和5，汽缸140具有操作联接到活动板160的轴。活动板160联接到延伸穿过板130中的孔的多个活动臂（未示出）。多个活动臂被构造成选择性地接合夹爪200-226。

当汽缸140的轴移动至完全延伸的工作位置，且板160移动至完全向下的工作位置时，相应的多个活动臂将相应的各对夹爪移动至邻近彼此，以被容纳在相应的互连构件的相应的开口区域中。

当汽缸140的轴移动至完全收回的工作位置，且板160移动至完全向上的工作位置时，相应的活动臂移动离开相应的各对夹爪200-226，以使相应的各对夹爪200-226被相应的弹簧偏压至彼此离开。当相应的各对夹爪200-226被弹簧偏压至彼此离开时，每对相应的夹爪200-226接触在电池模块20的相应互连构件中的相对壁。

参见图3和8，温度传感器60被构造成生成指示电池模块20的互连构件的温度且被计算机90接收的信号。具体地讲，每对相应的夹爪具有联接到夹爪中的至少一个的温度传感器60。例如，参见图8，温度传感器60操作联接到夹爪250，并生成指示互连构件29的温度的信号。

参见图3和4，电池循环装置80经由电连接器而电联接到电池模块20的第一电池模块端子36和第二电池模块端子37，以对电池模块20充电和放电。另外，电池循环装置80操作联接到计算机90。电池循环装置80被构造成响应于来自计算机90的控制信号对电池模块20放电。另外，电池循环装置80被构造成响应于来自计算机90的另一个控制信号对电池模块20充电。

显示装置82操作联接到计算机90。显示装置82被构造成响应于来自计算机90的控制信号而显示包括温度值和相关消息的数据，如下面将更详细描述的。

气动控制系统84被构造成响应于来自计算机90的控制信号将压力空气施加到第一汽缸140和第二汽缸142，以引起第一汽缸140和第二汽缸142伸展其相应的轴。此外，气动控制系统84被构造成响应于不再由计算机90输出控制信号而从第一汽缸140和第二汽缸142移除压力空气，以引起第一汽缸140和第二汽缸142回缩其相应的轴。

计算机90被构造成控制焊接验证系统10的操作，如下面将更详细说明的。计算机90操作联接到命令开关48、温度传感器60、电池循环装置80、显示装置82和气动控制系统84。

为便于理解，应当明白，焊接验证系统10可验证在电池模块20上的多个焊接接头。然而，为简单起见，以下将说明用于验证电池模块20的单个互连构件和电池胞接头片内的焊接接头的方法。

参见图1、3、4和11-12，将说明根据另一个示例性实施例的用于验证电池模块20的焊接接头的方法的流程图。

在步骤502中，操作者将电池循环装置80电联接到电池模块20的第一电池模块端子36和第二电池模块端子37，并且将夹紧装置50朝着电池模块20向下移动。

在步骤504中，计算机90检测操作者对命令开关48的闭合。

在步骤506中，计算机90响应于命令开关48的闭合生成由气动控制系统84接收的第一控制信号。

在步骤508中，气动控制系统84响应于第一控制信号引起夹紧装置50朝电池模块20的互连构件29移动第一夹爪248和第二夹爪250，以接触互连构件29。互连构件29预先分别焊接到电池模块20的第一电池胞22的第一接头片26和第二电池胞23的第二接头片27（图10中示出）。

在步骤510中，计算机90生成由电池循环装置80接收的第二控制信号。

在步骤512中，电池循环装置80响应于第二控制信号开始对电池模块20放电。

在步骤514中，当电池循环装置80对电池模块20放电时，设置在第一夹爪248和第二夹爪250之一上的温度传感器60生成指示互连构件29的温度的第一信号。

在步骤516中，计算机90基于第一信号确定指示互连构件29的温度的第一温度值，并且生成第三控制信号以引起显示装置82显示第一温度值。

在步骤518中，计算机90对于第一温度值是否小于或等于阈值温度值进行判断。在一个示例性实施例中，阈值温度值为45℃。当然，在可选实施例中，阈值温度值可以小于45℃或大于45℃。如果步骤518的值等于“是”，则该方法进行到步骤520。否则，该方法进行到步骤522。

在步骤520中，计算机90生成第四控制信号，以引起显示装置82显示第一消息，所述第一消息指示出第一温度值小于或等于阈值温度值，并且互连构件的焊接接头被验证。在步骤520之后，该方法进行到步骤524。

再次参见步骤518，如果步骤518的值等于“否”，则该方法进行到步骤522。在步骤522中，计算机90生成第五控制信号，以引起显示装置82显示第二消息，所述第二消息指示出第一温度值大于阈值温度值，并且互连构件的焊接接头未被验证。在步骤522之后，该方法进行到步骤524。

在步骤524中，计算机90生成由电池循环装置80接收的第六控制信号。

在步骤526中，电池循环装置80响应于第六控制信号开始对电池模块20充电。

在步骤528中，当电池循环装置80对电池模块20充电时，温度传感器60生成指示互连构件29的温度的第二信号。

在步骤530中，计算机90基于第二信号确定指示互连构件29的温度的第二温度值，并且生成第七控制信号以引起显示装置82显示第二温度值。

在步骤532中，计算机90对于第二温度值是否小于或等于阈值温度值进行判断。如果步骤532的值等于“是”，则该方法进行到步骤534。否则，该方法进行到步骤536。

在步骤534中，计算机90生成第八控制信号，以引起显示装置82显示第三消息，所述第三消息指示出第二温度值小于或等于阈值温度值，并且互连构件的焊接接头被验证。在步骤534之后，该方法进行到步骤538。

再次参见步骤532，如果步骤532的值等于“否”，则该方法进行到步骤536。在步骤536中，计算机90生成第九控制信号，以引起显示装置82显示第四消息，所述第四消息指示出第二温度值大于阈值温度值，并且互连构件的焊接接头未被验证。在步骤536之后，该方法进行到步骤538。

在步骤538中，计算机90生成由夹紧装置50接收的第十控制信号。

在步骤540中，夹紧装置50响应于第十控制信号将第一夹爪248和第二夹爪250移动离开互连构件29。

在步骤542中，操作者将夹紧装置50向上移动离开电池模块20。

用于验证电池模块20的焊接接头的焊接验证系统和方法提供了相比其它系统和方法的显著优点。具体地讲，焊接验证系统和方法提供了一种在电池模块放电或充电的同时，利用夹紧装置接触互连构件以测量互连构件的温度的技术效果，其中，该温度指示焊接接头是否具有所需的结构和功能特性。

虽然已结合仅仅有限数量的实施例描述了本发明，但容易理解，本发明不限于这样的已公开实施例。相反，本发明可被修改，以包括先前未描述但与本发明的精神和范围相适应的任意数量的变型、更改、替代或等效布置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施例，但应当理解，本发明的各方面可包括所述实施例中的某些。因此，本发明不应被视为受到前文描述的限制。

Claims (16)

1.一种用于电池模块的焊接验证系统，所述电池模块具有第一电池胞和第二电池胞以及分别焊接到所述第一电池胞和第二电池胞的第一接头片和第二接头片的互连构件，所述焊接验证系统包括：

夹紧装置，所述夹紧装置具有被构造成用来接触所述互连构件的第一夹爪和第二夹爪；

电池循环装置，所述电池循环装置电连接到所述电池模块，所述电池循环装置被构造成对所述电池模块充电和放电；

温度传感器，所述温度传感器位于所述第一夹爪和第二夹爪之一，所述温度传感器被构造成当所述电池循环装置对所述电池模块放电时生成指示所述互连构件的温度的第一信号并且当所述电池循环装置对所述电池模块充电时生成指示所述互连构件的温度的第二信号；和

计算机，所述计算机被构造成基于所述第一信号确定指示所述互连构件的温度的第一温度值并且基于所述第二信号确定指示所述互连构件的温度的第二温度值。

2.根据权利要求1所述的焊接验证系统，其中，所述第一夹爪具有第一主体部分和第一顶端部分以及延伸穿过所述第一主体部分的第一孔，并且所述第二夹爪具有第二主体部分和第二顶端部分以及延伸穿过所述第二主体部分的第二孔，所述夹紧装置还包括：

第一支撑构件和第二支撑构件，所述第一支撑构件和第二支撑构件分别被置于靠近所述第一夹爪和第二夹爪；

轴，所述轴设置为穿过所述第一孔和第二孔，并且所述轴耦接到所述第一支撑构件和第二支撑构件；

弹簧，所述弹簧被构造成用来偏压所述第一夹爪和第二夹爪使彼此离开；和

活动构件，所述活动构件被构造成在第一方向上移动以使所述第一夹爪和第二夹爪朝彼此移动，并且所述活动构件还被构造成在第二方向上移动以使所述弹簧偏压所述第一夹爪和第二夹爪使彼此离开。

3.根据权利要求1所述的焊接验证系统，其中所述计算机还被构造成引起显示装置显示所述第一温度值。

4.根据权利要求1所述的焊接验证系统，其中：

所述计算机还被构造成确定所述第一温度值是否小于或等于阈值温度值；并且

所述计算机还被构造成如果所述第一温度值小于或等于所述阈值温度值则引起显示装置显示指示所述第一温度值小于或等于所述阈值温度值的第一消息。

5.根据权利要求4所述的焊接验证系统，其中：

所述计算机还被构造成如果所述第一温度值大于所述阈值温度值则引起所述显示装置显示指示所述第一温度值大于所述阈值温度值的第二消息。

6.根据权利要求1所述的焊接验证系统，其中所述计算机还被构造成引起显示装置显示所述第二温度值。

7.根据权利要求1所述的焊接验证系统，其中：

所述计算机还被构造成确定所述第二温度值是否小于或等于阈值温度值；并且

所述计算机还被构造成如果所述第二温度值小于或等于所述阈值温度值则引起显示装置显示指示所述第二温度值小于或等于所述阈值温度值的第一消息。

8.根据权利要求7所述的焊接验证系统，其中：

所述计算机还被构造成如果所述第二温度值大于所述阈值温度值则引起所述显示装置显示指示所述第二温度值大于所述阈值温度值的第二消息。

9.一种用于验证电池模块的焊接接头的方法，所述电池模块具有第一电池胞和第二电池胞以及分别焊接到所述第一电池胞和第二电池胞的第一接头片和第二接头片的互连构件，所述方法包括：

利用夹紧装置的第一夹爪和第二夹爪接触先前焊接到所述第一电池胞和第二电池胞的所述第一接头片和第二接头片的所述互连构件；

利用电联接到所述电池模块的电池循环装置对所述电池模块放电；

当所述电池循环装置对所述电池模块放电时，利用温度传感器生成指示所述互连构件的温度的第一信号；

利用计算机基于所述第一信号确定指示所述互连构件的温度的第一温度值；

当所述电池循环装置正在对所述电池模块充电时利用所述温度传感器生成指示所述互连构件的温度的第二信号；以及

利用所述计算机基于所述第二信号确定指示所述互连构件的温度的第二温度值。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括在显示装置上显示所述第一温度值。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括：

利用计算机确定所述第一温度值是否小于或等于阈值温度值；以及

如果所述第一温度值小于或等于所述阈值温度值，则在显示装置上显示指示所述第一温度值小于或等于所述阈值温度值的第一消息。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

如果所述第一温度值大于所述阈值温度值，则在所述显示装置上显示指示所述第一温度值大于所述阈值温度值的第二消息。

13.根据权利要求9所述的方法，还包括在显示装置上显示所述第二温度值。

14.根据权利要求9所述的方法，还包括：

利用计算机确定所述第二温度值是否小于或等于阈值温度值；以及

如果所述第二温度值小于或等于所述阈值温度值，则在显示装置上显示指示所述第二温度值小于或等于所述阈值温度值的第一消息。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括如果所述第二温度值大于所述阈值温度值，则在所述显示装置上显示指示所述第二温度值大于所述阈值温度值是第二消息。

16.一种用于电池模块的焊接验证系统，所述电池模块具有第一电池胞和第二电池胞以及分别焊接到所述第一电池胞和第二电池胞的第一接头片和第二接头片的互连构件，所述焊接验证系统包括：

夹紧装置，所述夹紧装置具有被构造成用来接触所述互连构件的第一夹爪和第二夹爪；

电池循环装置，所述电池循环装置电连接到所述电池模块，所述电池循环装置被构造成对所述电池模块充电和放电；

温度传感器，所述温度传感器位于所述第一夹爪和第二夹爪之一，所述温度传感器被构造成当所述电池循环装置对所述电池模块放电时生成指示所述互连构件的温度的第一信号；和

计算机，所述计算机被构造成基于所述第一信号确定指示所述互连构件的温度的第一温度值，

其中，所述第一夹爪具有第一主体部分和第一顶端部分以及延伸穿过所述第一主体部分的第一孔，并且所述第二夹爪具有第二主体部分和第二顶端部分以及延伸穿过所述第二主体部分的第二孔，所述夹紧装置还包括：

第一支撑构件和第二支撑构件，所述第一支撑构件和第二支撑构件分别被置于靠近所述第一夹爪和第二夹爪；

轴，所述轴设置为穿过所述第一孔和第二孔，并且所述轴耦接到所述第一支撑构件和第二支撑构件；

弹簧，所述弹簧被构造成用来偏压所述第一夹爪和第二夹爪使彼此离开；和

活动构件，所述活动构件被构造成在第一方向上移动以使所述第一夹爪和第二夹爪朝彼此移动，并且所述活动构件还被构造成在第二方向上移动以使所述弹簧偏压所述第一夹爪和第二夹爪使彼此离开。