CN105428583A - 一种动力电池成组焊接结构及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动力电池成组焊接结构，包括电池极柱和电池连接片，其特征在于，所述电池连接片由多层薄片状金属构件构成，所述电池极柱包括电池极柱焊接部，所述电池极柱焊接部为阶梯型凸台结构，所述电池极柱焊接部与所述电池连接片焊接部相互配合焊接；本发明还提供了一种动力电池成组焊接方法，多层所述薄片状金属构件焊接部逐层叠加焊接到所述电池极柱焊接部。本发明的动力电池成组焊接结构及焊接方法，焊接工艺简单可行，可以充分发挥动力电池成组焊接生产效率高、可靠性好的优点。

Description

一种动力电池成组焊接结构及焊接方法

技术领域

本发明涉及动力电池成组导电连接技术，尤其涉及一种动力电池成组焊接结构及焊接方法。

背景技术

随着汽车工业的高速发展，汽车带来的环境污染、能源短缺、资源枯竭和安全等方面的问题越来越突出。为了保持国民经济的可持续发展，保护人类居住环境和保障能源供给，各国政府不惜巨资，投入大量人力、物力，需求解决这些问题的各种途径。电动汽车具有良好的环保性能，既可以保护环境，又可以缓解能源短缺和调整能源结构，保障能源安全。目前发展电动汽车已成为各国政府和汽车行业的共识。

而单个电池提供的动力是有限的，因此要满足电动汽车的动力需求势必要将众多的单体电池采用串/并联的方式连接成组，将成组的电池作为电动汽车的动力源。

电池成组时其正负极柱与电池连接片(铜排或者铝排等)之间的连接一般使用螺栓联接或者焊接的方法。螺栓联接具有简单、易操作和适应性强的优点，但是在长期使用的过程中容易出现螺栓松动、电接触变差等可靠性问题而引发运行故障。焊接的方式目前一般采用激光点焊。激光焊接工艺容易实现自动化、生产效率高，并且接触电阻可控、长期使用的可靠性好，是电池成组技术的发展趋势。不过由于其本身的特点，焊接的工艺条件受到限制，主要是要求电池连接片的厚度不能太厚，否则如果采用激光焊接工艺来将其连接到电池的正负极柱上，需要相对较高的能量，而目前的激光焊接技术和设备很难实现稳定的生产，焊接质量难以保证，接触电阻、过流能力和机械强度都不能满足需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种动力电池成组焊接结构及焊接方法，一方面可以充分发挥激光焊接生产效率高、可靠性好的优点，另一方面也保证了电池成组焊接工艺的简单可行。

一种动力电池成组焊接结构，包括电池极柱和电池连接片，其特征在于：所述电池连接片由多层薄片状金属构件构成，可以是两层、三层或者三层以上等更多层结构，层数可以根据动力电池实际需求电性能的过流能力以及所述薄片状金属构件的厚度来确定。所述电池极柱包括电池极柱焊接部，所述电池极柱焊接部为阶梯型凸台结构，所述电池极柱焊接部的阶梯型凸台的层数和所述薄片状金属构件的层数是相等的，见图2、图6、图8、图12和图14。所述电池极柱焊接部与所述电池连接片焊接部相互配合焊接。

优选的，所述电池极柱焊接部阶梯型凸台结构可以是呈中心对称、由中心到四周逐层下降结构。所述薄片状金属构件焊接部设置有通孔，每层所述薄片状金属构件焊接部上的通孔其大小形状和与之对应配合焊接的所述电池极柱焊接部的每层凸台的大小形状一致，以使每一层薄片状金属构件焊接部能够严丝合缝与所述电池极柱焊接部的相应凸台配合焊接，见图1、图2、图3、图11和图12。

优选的，所述电池极柱焊接部阶梯型凸台结构也可以是呈一侧逐层下降结构，见图13和图14。

优选的，所述电池极柱焊接部阶梯型凸台结构每层凸台的形状可以为圆形，见图1、图2、图3、图9和图10。

优选的，所述电池极柱焊接部阶梯型凸台结构每层凸台的形状也可以为方形，见图11、图12、图13和图14。

优选的，所述电池极柱焊接部阶梯型凸台结构每层凸台的高度为0.5～1mm。

优选的，所述电池极柱焊接部阶梯型凸台结构各层凸台的高度相等。

优选的，所述电池极柱焊接部阶梯型凸台结构的水平焊接面面积≥50mm²，见图10。

一种动力电池成组焊接方法，其特征在于，包括步骤：

将所述第一层薄片状金属构件放置于所述电池极柱焊接部阶梯型凸台的最底层平面上，所述第一层薄片状金属构件焊接部的下表面紧贴所述电池极柱焊接部的最底层平面，以使所述第一层薄片状金属构件与所述电池极柱焊接部阶梯型凸台的第一层凸台紧密接触，执行所述第一层薄片状金属构件焊接部和所述电池极柱焊接部的焊接；

在已焊接所述第一层薄片状金属构件的所述电池极柱焊接部上放置所述第二层薄片状金属构件，使所述第二层薄片状金属构件焊接部的下表面紧贴所述第一层薄片状金属构件的上表面和所述电池极柱焊接部第一层凸台的上表面，执行所述第二层薄片状金属构件焊接部和所述第一层薄片状金属构件焊接部以及所述第二层薄片状金属构件焊接部和所述电池极柱焊接部的焊接；

以此继续，每层所述薄片状金属构件焊接部逐层叠加焊接到前一步所述薄片状金属构件焊接部和所述电池极柱焊接部上，以完成所述电池连接片与所述电池极柱的焊接。

本发明提供的动力电池成组焊接结构及焊接方法，容易实现动力电池成组连接的焊接自动化，焊接稳定性好，焊接质量能够得到保障。更重要的是，能够解决当前动力电池需要大电流过流能力与电池连接片过厚焊接无法有效实施的矛盾。

附图说明

图1为实施例1的动力电池成组焊接结构示意图；

图2为实施例1的多层薄片状金属构件分步焊接的组装示意图；

图3为图2的动力电池成组焊接的完成图；

图4为实施例1的薄片状金属构件的结构示意图；

图5为实施例1的电池连接片结构示意图；

图6为图4中的电池连接片焊接部局部放大图；

图7为实施例1的电池极柱阶梯型凸台的侧视图；

图8为图6中电池极柱阶梯型凸台的局部放大图；

图9为实施例1的电池极柱阶梯型凸台的俯视图；

图10为图8中电池极柱阶梯型凸台的局部放大图；

图11为实施例2的动力电池成组焊接结构示意图；

图12为实施例2的多层薄片状金属构件分步焊接的组装示意图；

图13为实施例3的动力电池成组焊接结构示意图；

图14为实施例3的多层薄片状金属构件分步焊接的组装示意图。

其中，附图标记说明如下：

11电池12电池极柱

13电池极柱焊接部131电池极柱焊接部第一层凸台

132电池极柱焊接部第二层凸台133电池极柱焊接部第三层凸台

21电池连接片22电池连接片焊接部

211第一层薄片状金属构件221第一层薄片状金属构件焊接部

212第二层薄片状金属构件222第二层薄片状金属构件焊接部

213第三层薄片状金属构件223第三层薄片状金属构件焊接部

2211第一层薄片状金属构件焊接部通孔

2221第二层薄片状金属构件焊接部通孔

2231第三层薄片状金属构件焊接部通孔

具体实施方式

实施例1

图1～图10给出了一个动力电池成组焊接结构的实施例，包括电池11、电池极柱12、电池连接片21。

如图2、图3、图7、图8、图9和图10所示，电池极柱12的端部设有电池极柱焊接部13，电池极柱焊接部13为阶梯型凸台结构。本例中，电池极柱焊接部13阶梯型凸台呈中心对称，由中心到四周逐层下降结构，共三层凸台，包括电池极柱焊接部第一层凸台131、电池极柱焊接部第二层凸台132和电池极柱焊接部第三层凸台133。电池极柱焊接部第一层凸台131、电池极柱焊接部第二层凸台132和电池极柱焊接部第三层凸台133均为圆形，高度h1，h2，h3相等，均为0.8mm，见图8。电池极柱焊接部13阶梯型凸台结构的三层水平焊接面A、B、C的面积分别为16πmm²，24πmm²，32πmm²(均＞50mm²)，见图10。

如图2、图4、图5、图6和图8所示，电池连接片21由第一层薄片状金属构件221、第二层薄片状金属构件222和第三层薄片状金属构件223构成。第一层薄片状金属构件221的厚度a1与电池极柱焊接部第一层凸台131的高度h1相等，第二层薄片状金属构件222的厚度a2与电池极柱焊接部第二层凸台132的高度h2相等，第三层薄片状金属构件223的厚度a3与电池极柱焊接部第三层凸台133的高度h3相等，见图6和图8。本例中，a1，a2，a3均为0.8mm。

第一层薄片状金属构件焊接部221设有通孔2211，第二层薄片状金属构件焊接部222设有通孔2221，第三层薄片状金属构件焊接部223设有通孔2231，通孔均为圆形，见图2和图6。第一层薄片状金属构件焊接部通孔2211的大小形状和与之对应配合的电池极柱焊接部第一层凸台131的大小形状一致，第二层薄片状金属构件焊接部通孔2221的大小形状和与之对应配合的电池极柱焊接部第二层凸台132的大小形状一致，第三层薄片状金属构件焊接部通孔2231的大小形状和与之对应配合的电池极柱焊接部第三层凸台133的大小形状一致，以使每一层薄片状金属构件能够严丝合缝套在所述电池极柱焊接部的相应台阶上进行焊接，见图3、图5、图6、图7和图8。

在焊接时，首先将第一层薄片状金属构件211放置于电池极柱焊接部13阶梯型凸台的最底层平面上，第一层薄片状金属构件焊接部221的下表面紧贴电池极柱焊接部的最底层平面，以使第一层薄片状金属构件211与电池极柱焊接部13阶梯型凸台的第一层凸台131紧密接触，执行第一层薄片状金属构件焊接部221和电池极柱焊接部13的焊接；

在已焊接第一层薄片状金属构件211的电池极柱焊接部13上放置第二层薄片状金属构件212，使第二层薄片状金属构件焊接部222的下表面紧贴第一层薄片状金属构件211的上表面和电池极柱焊接部第一层凸台131的上表面，执行第二层薄片状金属构件焊接部222和第一层薄片状金属构件焊接部221以及第二层薄片状金属构件焊接部222和电池极柱焊接部13的焊接；

以此继续，每层薄片状金属构件焊接部逐层叠加焊接到前一步薄片状金属构件焊接部和电池极柱焊接部上，以完成电池连接片与电池极柱的焊接。

本发明提供的动力电池成组焊接结构及焊接方法，容易实现动力电池成组连接的焊接自动化，焊接稳定性好，焊接质量容易得到保障。更重要的是，能够解决当前动力电池需要大电流过流能力与电池连接片过厚焊接无法有效实施的矛盾。

实施例2

图11和图12给出了另一个动力电池成组焊接结构的实施例。

它与实施例1的区别在于：

电池极柱焊接部13阶梯型凸台为正方形，电池极柱焊接部13阶梯型凸台为两层结构。电池连接片21由两层薄片状金属构件(211、212)构成，薄片状金属构件焊接部通孔(2211、2221)均为正方形。第一层薄片状金属构件211的厚度为1mm，第二层薄片状金属构件212的厚度为0.5mm。电池极柱焊接部第一层凸台131的高度为1mm，电池极柱焊接部第二层凸台132的高度为0.5mm。电池极柱焊接部13阶梯型凸台结构的两层水平焊接面的面积分别为51mm²，69mm²。

本发明提供的动力电池成组焊接结构及焊接方法，容易实现动力电池成组连接的焊接自动化，焊接稳定性好，焊接质量容易得到保障。更重要的是，能够解决当前动力电池需要大电流过流能力与电池连接片过厚焊接无法有效实施的矛盾。

实施例3

图13和图14给出了另一个动力电池成组焊接结构的实施例。

它与实施例1的区别在于：

电池极柱焊接部13阶梯型凸台呈一侧逐层下降结构。电池极柱焊接部第一层凸台131、电池极柱焊接部第二层凸台132、电池极柱焊接部第三层凸台133的高度和薄片状金属构件焊接部(221、222、223)的厚度均为1mm。电池极柱焊接部13阶梯型凸台结构的三层水平焊接面的面积均为120mm²。

本发明提供的动力电池成组焊接结构及焊接方法，容易实现动力电池成组连接的焊接自动化，焊接稳定性好，焊接质量容易得到保障。更重要的是，能够解决当前动力电池需要大电流过流能力与电池连接片过厚焊接无法有效实施的矛盾。

Claims (9)

1.一种动力电池成组焊接结构，包括电池连接片和电池极柱，其特征在于：所述电池连接片由多层薄片状金属构件构成，所述薄片状金属构件包括薄片状金属构件焊接部；所述电池极柱包括电池极柱焊接部，所述电池极柱焊接部为阶梯型凸台结构。

2.根据权利要求1所述的一种动力电池成组焊接结构，其特征在于：所述电池极柱焊接部阶梯型凸台结构呈中心对称、由中心到四周逐层下降结构；所述薄片状金属构件焊接部上设置有通孔，所述通孔的大小形状和与之对应配合焊接的所述电池极柱焊接部的每层凸台的大小形状一致。

3.根据权利要求1所述的一种动力电池成组焊接结构，其特征在于：所述电池极柱焊接部阶梯型凸台结构呈一侧逐层下降结构。

4.根据权利要求1所述的一种动力电池成组焊接结构，其特征在于：所述电池极柱焊接部阶梯型凸台结构每层凸台的形状为圆形。

5.根据权利要求1所述的一种动力电池成组焊接结构，其特征在于：所述电池极柱焊接部阶梯型凸台结构每层凸台的形状为方形。

6.根据权利要求1～5任一所述的一种动力电池成组焊接结构，其特征在于：所述电池极柱焊接部阶梯型凸台结构每层凸台的高度为0.5～1mm。

7.根据权利要求6所述的一种动力电池成组焊接结构，其特征在于：所述电池极柱焊接部阶梯型凸台结构各层凸台的高度相等。

8.根据权利要求1～5任一所述的一种动力电池成组焊接结构，其特征在于：所述电池极柱焊接部阶梯型凸台结构的水平焊接面面积≥50mm²。

9.基于权利要求1所述的一种动力电池成组焊接方法，其特征在于，包括步骤：

将所述第一层薄片状金属构件放置于所述电池极柱焊接部阶梯型凸台的最底层平面上，所述第一层薄片状金属构件焊接部的下表面紧贴所述电池极柱焊接部的最底层平面，以使所述第一层薄片状金属构件与所述电池极柱焊接部阶梯型凸台的第一层凸台紧密接触，执行所述第一层薄片状金属构件焊接部和所述电池极柱焊接部的焊接；

在已焊接所述第一层薄片状金属构件的所述电池极柱焊接部上放置所述第二层薄片状金属构件，使所述第二层薄片状金属构件焊接部的下表面紧贴所述第一层薄片状金属构件的上表面和所述电池极柱焊接部第一层凸台的上表面，执行所述第二层薄片状金属构件焊接部和所述第一层薄片状金属构件焊接部以及所述第二层薄片状金属构件焊接部和所述电池极柱焊接部的焊接；

以此继续，每层所述薄片状金属构件焊接部逐层叠加焊接到前一步所述薄片状金属构件焊接部和所述电池极柱焊接部上，以完成所述电池连接片与所述电池极柱的焊接。