CN107097010B - 一种锂电池模组的全自动焊接设备及其控制方法 - Google Patents

一种锂电池模组的全自动焊接设备及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂电池模组的全自动焊接设备及其控制方法，包括：由易熔金属传输通道，传输通道的出口处设有的距离传感器和用于夹持易熔金属的夹具以及成对焊接笔组成的焊接头，电芯通过升降机构上下移动与焊接头接触，且焊接头与电芯接触的上方设有弹性连接件；焊接头和升降机构均与控制器连接，距离检测模块的输入端与距离传感器连接；功率调节模块输入端与距离检测模块的输出端连接、电源连接，功率调节模块的输出端与移动控制模块、升降控制模块的输入端连接，功率调节模块根据距离检测模块输出的距离信息控制移动控制模块来驱动传输通道及夹具进行动作、控制升降控制模块来驱动升降机构进行动作。极大的提高了焊接效率和焊接的准确性。

Description

一种锂电池模组的全自动焊接设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及大容量储能电站电芯的安全保护技术领域，特别涉及一种锂电池模组的全自动焊接设备及其控制方法。
背景技术
目前，大容量电池储能电站在电力系统中的应用已有20多年的历史。由于储能电站体积较大，且一般位于民用建筑物内部或附近，所以其使用的安全性至关重要。在实际应用中，为了对储能电站的电芯进行保护，现行的方法在电池的电芯上焊接保护板，对电芯进行过流保护，以防止电芯在过温状态下放电造成热量堆积，从而引发爆炸、火灾等严重事故。
但是，目前在电池电芯上焊接保护板的方式主要还是通过人工或半自动化的方式，将发热丝、铁铬铝等焊接在电芯上。其存在的主要缺陷在于：一是，这种人工或半自动化的焊接方式，焊接效率较低，焊接成本较高。二是，目前将铁铬铝等金属焊接在电芯上，所起到的过流保护能力有限，电池温度保护不可靠。三是，在焊接完成后，缺乏对电芯焊接效果的检测，无法保证焊接的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂电池模组的全自动焊接设备及其控制方法，以提高电芯焊接的可靠性。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：第一方面，提供一种锂电池模组的全自动焊接设备，包括：由易熔金属传输通道，传输通道的出口处设有的距离传感器和用于夹持易熔金属的夹具以及成对焊接笔组成的焊接头，电芯通过升降机构上下移动与焊接头接触，且焊接头与电芯接触的上方设有弹性连接件；
焊接头和升降机构均与控制器连接，控制器包括功率调节模块、移动控制模块、升降控制模块以及距离检测模块；
距离检测模块的输入端与距离传感器连接实时采集距离传感器的距离信息；
功率调节模块输入端与距离检测模块的输出端连接、电源连接，功率调节模块的输出端与移动控制模块、升降控制模块的输入端连接，功率调节模块根据距离检测模块输出的距离信息控制移动控制模块来驱动传输通道及夹具进行动作、控制升降控制模块来驱动升降机构进行动作。
具体地，所述的易熔金属和电芯的焊接面之间连接有电阻检测装置以及测量熔断的易熔金属高度的高度测量装置；
电阻检测装置的输出端、高度测量装置的输出端均与与控制器中的焊接效果检测模块的输入端连接；
焊接效果检测模块的输出端与焊接效果判定模块的输入端连接以使焊接效果判定模块根据焊接效果判断焊接是否合格。
具体地，所述的控制器还包括拆除控制模块，拆除控制模块的输入端与焊接效果判定模块的输出端连接以根据焊接效果判定模块判定的结果对拆除装置进行控制，对不合格的电芯焊接面进行拆除。
具体地，所述的控制器还包括清洗打磨控制模块，清洗打磨控制模块的输入端与拆除控制模块的输出端连接，清洗打磨控制模块控制清洗打磨装置对不合格的电芯焊接面打磨预设时间；
清洗打磨控制模块的输出端与功率调节模块的输入端连接，功率调节模块在清洗打磨控制模块打磨预设时间后，控制升降机构将该电芯上移以与易熔金属焊接。
具体地，所述的设备包括至少一个焊接头。
具体地，所述的拆除装置为机械手。
具体地，所述的移动控制模块包括传送控制单元和夹具控制单元，传送控制单元的输出端与传输通道连接驱动传输通道进行传动，夹具控制单元的输出端与夹具连接驱动夹具夹紧或张开。
第二方面，公开了一种对上述锂电池模组的全自动焊接设备的控制方法，包括：
S1、启动设备，功率调节模块通过调节电源的输出电流和输出时间来控制传送单元将段状的易熔金属运送至通道出口；
S2、距离检测模块根据通道出口处的距离传感器采集到的易熔金属的距离信息，当判断露出的长度为预定的长度时输出控制信号至夹具控制单元；
S3、夹具控制单元控制夹具将通道出口位置处的易熔金属夹紧；
S4、升降控制模块控制电芯上移至与易熔金属接触时，两侧焊接笔落下进行焊接。
具体地，还包括：
焊接效果检测模块根据电阻检测装置、高度测量装置分别输出的电阻信息、高度信息，判断电阻、高度是否符合要求；
焊接效果判定模块在电阻、高度任一不符合要求时，判定焊接不合格。
具体地，还包括：
在判断焊接不合格时，拆除控制模块控制拆除装置将不符合要求的电芯焊接面上的易熔金属拆除；
清洗打磨控制模块控制清洗打磨装置对电芯焊接面进行打磨清洗；
在打磨预设时长后，移动控制模块控制易熔金属移动以与电芯焊接面重新焊接。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明通过设置传输通道、夹具，自动输送将易熔金属至易熔金属露出通道出口一定距离时，通过夹具夹紧易熔金属，此时升降机构控制电芯移动至与易熔金属贴合处，两侧焊接笔落下，进行焊接。通过全自动化的处理，大大的提高了电池电芯的焊接效率。而且通过使用易熔金属，电池电芯在过温状态下，易熔金属可以快速的熔断，保证了电池的使用安全。
附图说明
下面结合附图，对本发明的具体实施方式继续拧详细描述：
图1是本发明一实施例中一种锂电池模组的全自动焊接设备的结构示意图；
图2是本发明一实施例中电池电芯焊接效果检测示意图；
图3是本发明一实施例中控制器的结构示意图；
图4是本发明一实施例中一种锂电池模组的全自动焊接设备的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。
如图1、图3所示，本实施例公开了一种锂电池模组的全自动焊接设备，包括：
由易熔金属12的传输通道11，传输通道11的出口处设有的距离传感器和用于夹持易熔金属12的夹具13以及成对焊接笔14组成的焊接头10，电芯20通过升降机构上下移动与焊接头10接触，且焊接头10与电芯20接触的上方设有弹性连接件15；
焊接头10和升降机构均与控制器30连接，控制器30包括功率调节模块31、移动控制模块32、升降控制模块33以及距离检测模块34；
距离检测模块34的输入端与距离传感器连接实时采集距离传感器的距离信息；
功率调节模块31输入端与距离检测模块34的输出端连接、电源35连接，功率调节模块31的输出端与移动控制模块32、升降控制模块33的输入端连接，功率调节模块31根据距离检测模块34输出的距离信息控制移动控制模块32来驱动传输通道11及夹具13进行动作、控制升降控制模块33来驱动升降机构进行动作。
具体的，本实施例中的电源包括但不限于22V或380V的交流电。
具体地，本实施例中不限定易熔金属12的形状，可以是圆柱形、立方体形、圆柱和立方体混合形、锥形以及其它形状。
优选的，本实施例中的易熔金属12为段状，以便于与电芯焊接面进行焊接。
需要说明的是，本实施例中功率调节模块31包括时间调节单元和电流调节单元，来控制电源35的输出电流和输出时间。其中，全自动焊接设备的工作过程为：焊接开始时，利用功率调节模块31调整合适的输出电流和输出时间，将段状的易熔金属12加入易熔金属12的传输通道11，移动控制模块32将易熔金属12运动到通道出口，当易熔金属12露出一定长度时，比如1/2、1/3时，夹具13将露出的易熔金属12夹紧，同时电芯上移与易熔金属12接触，此时两侧的焊接笔落下，进行焊接。
进一步地，如图2所示，所述的易熔金属12和电芯20的焊接面之间连接有电阻检测装置40以及测量熔断的易熔金属12高度的高度测量装置41；
电阻检测装置40的输出端、高度测量装置41的输出端均与与控制器30中的焊接效果检测模块36的输入端连接；
焊接效果检测模块36的输出端与焊接效果判定模块37的输入端连接以使焊接效果判定模块37根据焊接效果判断焊接是否合格。
进一步地，本实施例中的全自动焊接设备放置在一个可移动三维平台上，可以通过移动三维平台来调节整个设备的位置。
进一步地，所述的控制器30还包括拆除控制模块38，拆除控制模块38的输入端与焊接效果判定模块37的输出端连接以根据焊接效果判定模块37判定的结果对拆除装置进行控制，对不合格的电芯焊接面进行拆除。
需要说明的是，本实施例中，在焊接完成后，传输通道11将运送下一段易熔金属12至夹具13处，同时，电芯下移，焊接笔抬起，开始启动焊接效果检测模块36及焊接效果判定模块37。焊接效果检测模块36包括检测焊接后的易熔金属12与电芯焊接面之间的电阻以及焊接在电芯焊接面上的易熔金属12的高度。焊接效果判定模块37对焊接的易熔金属12的高度和焊接面与易熔金属12之间的电阻进行判定，在两个参数都符合预设的要求时，判定焊接合格，判定合格后，焊接头10移动到下一个或下一组电芯进行焊接，当焊接不符合要求时，会启动拆除控制模块38，拆除控制模块38控制拆除装置对不合格的电芯焊接面进行拆除。如此可确保电芯焊接面与易熔金属12焊接的准确性和可靠性，避免了虚焊等现象的发生。
进一步地，所述的控制器30还包括清洗打磨控制模块39，清洗打磨控制模块39的输入端与拆除控制模块38的输出端连接，清洗打磨控制模块39控制清洗打磨装置50对不合格的电芯焊接面打磨预设时间；
清洗打磨控制模块39的输出端与功率调节模块31的输入端连接，功率调节模块31在清洗打磨控制模块39打磨预设时间后，控制升降机构将该电芯上移以与易熔金属12焊接。
需要说明的是，在拆除装置将不合格的电芯焊接面的易熔金属12拆除时，还需要对电芯焊接面进行打磨清洗，以便对不合格的电芯焊接面重新进行焊接。
进一步地，所述的设备包括至少一个焊接头10。在实际应用中，通过在一台设备中安装多个焊接头10，可同时对多个或多组电芯进行焊接，极大的提高了焊接效率。
进一步地，所述的拆除装置为机械手。
进一步地，所述的移动控制模块32包括传送控制单元和夹具控制单元，传送控制单元的输出端与传输通道11连接驱动传输通道进行传动，夹具控制单元的输出端与夹具13连接驱动夹具13夹紧或张开。
需要说明的是，本实施例中可采用电机来驱动传输通道11及夹具13进行动作。
如图4所示，本实施例还公开了一种对上述锂电池模组的全自动焊接设备的控制方法，包括如下步骤S1至S4：
S1、启动设备，功率调节模块31通过调节电源35的输出电流和输出时间来控制传送单元将段状的易熔金属12运送至通道出口；
S2、距离检测模块34根据通道出口处的距离传感器采集到的易熔金属12的距离信息，当判断露出的长度为预定的长度时输出控制信号至夹具控制单元；
S3、夹具控制单元控制夹具13将通道出口位置处的易熔金属12夹紧；
S4、升降控制模块33控制电芯20上移至与易熔金属12接触时，两侧焊接笔14落下进行焊接。
进一步地，所述控制方法还包括如下步骤：
焊接效果检测模块36根据电阻检测装置40、高度测量装置41分别输出的电阻信息、高度信息，判断电阻、高度是否符合要求；
焊接效果判定模块37在电阻、高度任一不符合要求时，判定焊接不合格。
进一步地，上述方法还包括如下步骤：
在判断焊接不合格时，拆除控制模块38控制拆除装置将不符合要求的电芯焊接面上的易熔金属12拆除；
清洗打磨控制模块39控制清洗打磨装置对电芯焊接面进行打磨清洗；
在打磨预设时长后，移动控制模块32控制易熔金属12移动以与电芯焊接面重新焊接。
需要说明的是，本实施例公开的控制方法与上述实施例公开的锂电池模组的全自动焊接设备具有相同的技术效果，此处不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂电池模组的全自动焊接设备，其特征在于，包括：由易熔金属(12)的传输通道(11)，传输通道(11)的出口处设有的距离传感器和用于夹持易熔金属(12)的夹具(13)以及成对焊接笔(14)组成的焊接头(10)，电芯(20)通过升降机构上下移动与焊接头(10)接触，且焊接头(10)与电芯(20)接触的上方设有弹性连接件(15)；
焊接头(10)和升降机构均与控制器(30)连接，控制器(30)包括功率调节模块(31)、移动控制模块(32)、升降控制模块(33)以及距离检测模块(34)；
距离检测模块(34)的输入端与距离传感器连接实时采集距离传感器的距离信息；
功率调节模块(31)输入端与距离检测模块(34)的输出端连接、电源(35)连接，功率调节模块(31)的输出端与移动控制模块(32)、升降控制模块(33)的输入端连接，功率调节模块(31)根据距离检测模块(34)输出的距离信息控制移动控制模块(32)来驱动传输通道(11)及夹具(13)进行动作、控制升降控制模块(33)来驱动升降机构进行动作。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的易熔金属(12)和电芯(20)的焊接面之间连接有电阻检测装置(40)以及测量熔断的易熔金属(12)高度的高度测量装置(41)；
电阻检测装置(40)的输出端、高度测量装置(41)的输出端均与控制器(30)中的焊接效果检测模块(36)的输入端连接；
焊接效果检测模块(36)的输出端与焊接效果判定模块(37)的输入端连接以使焊接效果判定模块(37)根据焊接效果判断焊接是否合格。
3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述的控制器(30)还包括拆除控制模块(38)，拆除控制模块(38)的输入端与焊接效果判定模块(37)的输出端连接以根据焊接效果判定模块(37)判定的结果对拆除装置进行控制，对不合格的电芯焊接面进行拆除。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述的控制器(30)还包括清洗打磨控制模块(39)，清洗打磨控制模块(39)的输入端与拆除控制模块(38)的输出端连接，清洗打磨控制模块(39)控制清洗打磨装置(50)对不合格的电芯焊接面打磨预设时间；
清洗打磨控制模块(39)的输出端与功率调节模块(31)的输入端连接，功率调节模块(31)在清洗打磨控制模块(39)打磨预设时间后，控制升降机构将该电芯上移以与易熔金属(12)焊接。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述的设备包括至少一个焊接头(10)。
6.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述的拆除装置为机械手。
7.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述的移动控制模块(32)包括传送控制单元和夹具控制单元，传送控制单元的输出端与传输通道(11)连接驱动传输通道进行传动，夹具控制单元的输出端与夹具(13)连接驱动夹具(13)夹紧或张开。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的设备的控制方法，其特征在于，包括：
S1、启动设备，功率调节模块(31)通过调节电源(35)的输出电流和输出时间来控制传送单元将段状的易熔金属(12)运送至通道出口；
S2、距离检测模块(34)根据通道出口处的距离传感器采集到的易熔金属(12)的距离信息，当判断露出的长度为预定的长度时输出控制信号至移动控制模块(32)；
S3、移动控制模块(32)控制夹具(13)将通道出口位置处的易熔金属(12)夹紧；
S4、升降控制模块(33)控制电芯(20)上移至与易熔金属(12)接触时，两侧焊接笔(14)落下进行焊接。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
焊接效果检测模块(36)根据电阻检测装置(40)、高度测量装置(41)分别输出的电阻信息、高度信息，判断电阻、高度是否符合要求；
焊接效果判定模块(37)在电阻、高度任一不符合要求时，判定焊接不合格。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
在判断焊接不合格时，拆除控制模块(38)控制拆除装置将不符合要求的电芯焊接面上的易熔金属(12)拆除；
清洗打磨控制模块(39)控制清洗打磨装置对电芯焊接面进行打磨清洗；
在打磨预设时长后，移动控制模块(32)控制易熔金属(12)移动以与电芯焊接面重新焊接。
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