CN107195948A - 一种电池组焊接封装系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池组焊接封装系统，包括传送带、物料存放机构、上料机构和焊液注入机构；电池组焊接封装系统中包含2个工位，分别为焊接工位和冷却工位；传送带上固定有多个封装治具；封装治具用于容纳连接座和电池组；物料存放机构用于存放连接座和电池组；上料机构用于将连接座以及电池组放入所述的封装治具中；焊液注入机构用于将焊液注入到连接座的凹陷部中。这种电池组焊接封装系统结构简单，易于实施，焊接效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池组焊接封装系统。
背景技术
电池组进行串联和并联时，或通过导线连接不同电池单体的正负极，或采用特制的PCB板连接不同电池单体的正负极，同时PCB板还起到隔离的作用，防止电池单体的短路；但是采用导线或PCB连接时，具有以下问题：
(1)需要人工将极耳焊接在一起，还需要将引出的导线焊接在焊点上，工序多，焊接效率低；
(2)由于在一小块PCB板上需要焊接很多焊点及导线；容易造成，虚焊，焊接可靠性不高。
(3)采用传统的焊接方式，焊点很难做到规则，整个电池组的电源输出侧外形不美观，影响产品的外观。
(4)采用人工焊接，效率低。
因此，有必要设计一种电池组焊接封装系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电池组焊接封装系统，该电池组焊接封装系统结构简单，易于实施，有利于提高焊接效率。
发明的技术解决方案如下：
一种电池组焊接封装系统，包括传送带、物料存放机构、上料机构和焊液注入机构；
电池组焊接封装系统中包含2个工位，分别为焊接工位和冷却工位；
传送带上固定有多个封装治具；封装治具用于容纳连接座和电池组；
物料存放机构用于存放连接座和电池组；
上料机构用于将连接座以及电池组放入所述的封装治具中；
焊液注入机构用于将焊液注入到连接座的凹陷部中。
所述的封装治具包括凸台形的治具本体；治具本体上设有竖直的导向孔；导向孔的侧壁设有至少2个限位部件。
治具本体底部设有向侧方延伸的底板，底板上设有用于穿入螺钉的安装孔，封装治具通过所述的螺钉固定在传送带上。
电池组由至少2个电池叠置而成。
连接座包括座体；在座体的顶部设有至少3个焊接凹陷部；凹陷部的位置与电池组的极耳位置对应；凹陷部用于容纳焊锡以及电池组的极耳。
电池组焊接封装系统还包括加热装置；所述的加热装置位于焊接工位处的封装治具的侧部，或加热装置位于封装治具内部。
上料机构为机械手。
机械手包括第一机械手和第二机械手，第一机械手和第二机械手分别用于抓取连接座和电池组。
电池组焊接封装系统还包括第三机械手，焊液注入机构为焊接装置；第三机械手与焊接装置相连，第三机械手控制焊接装置向位于封装治具中的连接座的凹陷部中注入焊液。
传送带由电机驱动；所述的电池组焊接封装系统还包括控制器，电机、上料机构和焊液注入机构均受控于控制器。
焊接凹陷部，或称为容纳槽；在此处，通过焊锡将电池组的极耳两两焊接在一起或将极耳与电池组的总电极引出端焊接在一起。
焊接凹陷的数量n与电池个数N的关系为：n＝N+1；具体的，2个总电源引出端焊接凹陷部，N-1个电池单体电极焊接凹陷部；(总电源引出端焊接凹陷部用于引出电池组的总电极(即总的正极和负极)。
焊接凹陷部中有2个焊接凹陷部为总电源引出端焊接凹陷部，其余的焊接凹陷部为电池单体电极焊接凹陷部。
总电源引出端焊接凹陷部的底部还具有1个电源引出端插孔，电源引出端插孔上插装有主导电端子。(电源引出端插孔用于插入导电端子(导电端子可以是圆柱形或方板形，电源引出端插孔为圆孔或方孔)或电源引出线的端部。)
主导电端子从凹陷部的底部的上下两侧向外伸出。
主导电端子连接有主电源线。
主电源线与供电主插接端连接，供电主插接端为插头或插座，用于为外部电路供电，比如用于启动电源的放电端子。
总电源引出端焊接凹陷部的底部还插接有1个插针。
插针通过导线接有供电辅插接端，一般用作主板供电端子。供电辅助插接端可以是插座，或插头，为插座时，可以直接固定在连接座的外壁，比如可以采用一体成型的方式制造。
座体上侧(即与凹陷部在同一侧)设有一个用于容纳电池组或电池组端部的电池组插口。
电池组插口的外端部设有盖体，盖体上设有与盖体垂直的隔板，隔板可以是独立的，也可以是与盖体相连的。
更进一步，隔板设有多个通孔，通孔优选为在xyz三个方向上均设置通孔，且通孔连通在一起，其每一个方向均设置有多个平行的通孔，如图15和16。另一种方式，在隔板中部具有一个通孔，如图17所示。
更进一步，隔板中设有金属网，以增加导热。
另外，电池组插口的另一种形态是，能完全容纳电池组，且开口端具有盖体。
所述的电池组为锂电池组或超级电容组。
电池模组的封装方法包括以下步骤：
步骤1：将连接座的凹陷部朝上放置；
步骤2：在凹陷部内注入熔化的焊锡；
步骤3：将电池组的极片朝下插装到凹陷部中，极耳浸入到熔化的焊锡中；
步骤4：熔化的焊锡冷却，相邻电池的2个极耳通过焊锡焊接在一起，或者电池的极耳与主导电端子通过焊锡焊接在一起；从而完成电池组的串联以及电池模组总电源的引出。
自动化焊接方法：
在流水线的传送带上至少设置2个工位，一个为焊接工位(此工位具有辅助加热装置，保障焊锡处于熔化状态)，一个为冷却工位，
在焊接工位，通过自动上料机构(可以是机械手)将连接座至于传送带上；通过注液机构将熔化的焊锡注入凹陷部；再通过人工或机械手将电池的极耳插入到凹陷部中；
传送带向前运行，原来位于焊接工位的焊连为一体的连接座与电池组随传送带移动到冷却工位；在冷却工位，焊连为一体的连接座与电池组自然冷却，冷却同时，在焊接工位对下一个连接座与电池组进行焊接操作。
冷却后，还通过另一机械手将冷却好的焊连为一体的连接座与电池组取出。
传送带在电机的驱动下循环运行，从而能保障流水线循环运转。
有益效果：
本发明的电池组焊接封装系统，由于连接座具有便于容纳焊锡和极耳的凹陷部，因而焊接更为简便，且由于预留了导线引出端子插入的插孔，便于电源的引出；另外，连接座的上方设有电池组插口，便于将电池组与连接座稳固地连成一体，从而增强电池组和连接座整体的可靠性。这种连接座设置了凹陷部等部件，预先将在凹陷部中注入液态的焊锡，再将电池组的极耳插入到凹陷部中，焊锡冷却后，即完成所有极耳以及电源线的焊接，从而能显著提高焊接效率。
另外，采用流水线式的焊接方法，设置有2个工位，采用机械手抓取电池和连接座，并且自动注入液态焊锡，焊接效率高，自动化程度高。
采用焊枪式的焊接装置以及结合加热装置，能保障焊接效率。
综上所述，该电池组焊接封装系统结构简单，易于实施，有利于提高焊接效率。
附图说明
图1为电池组顶部极耳分布示意图；
图2为电池组侧视图；
图3为连接座顶部的凹陷部与插孔示意图(俯视图)；
图4为不带电池组插口的连接座示意图(图3的A-A剖面图)；
图5为电池组与图3所示连接座结合示意图；
图6为带电池组插口的连接座示意图；
图7为图6的B-B剖面图；
图8为电池组与带电池组插口的连接座结合示意图(连接座不带插针)；
图9为带插针的连接座结合示意图；
图10为电池组与图9所示连接座结合示意图(连接座带插针)；
图11为带锥形插孔的连接座示意图；
图12为带锥形插孔的连接座示意图；
图13为电池组与带电池组插口的连接座结合示意图(连接座带插针)；
图14位电池组封装在连接座内部结构示意图；
图15为隔板正面以及散热孔分布示意图；
图16为隔板剖面图；
图17为只具有一个通孔的隔板正面示意图；
图18为焊接封装系统示意图；
图19为储液式焊枪的总体结构示意图；
图20为储液式焊枪的控制系统框图；
图21为电池组封装治具的总体结构示意图；
图22为电池组封装治具中插装有电池组及连接座的示意图。
标号说明：1-主体，2-手柄，3-触发器，4-加热器，5-储液箱，6-电磁阀，7-焊嘴，8-导管，9-液态焊锡，10-盖板，11-吊绳，12-吊环，13-显示屏。
21-电池，22-极耳，23-座体，24-主导电端子，25-电池单体电极焊接凹陷部；26-总电源引出端焊接凹陷部，27-主电源线，28-供电主插接端，29-辅电源线；30-供电辅插接端；31-焊锡；32-电池组插口；33-47-电池组插口侧壁；34-锥形插孔，35-楔形插孔；36-底盖，37-隔板。38-焊接装置，39-第一机械手，41-第二机械手，40-第三机械手，42-加热装置，43-传送带，44-Z向散热孔，45-Y向散热孔，46-X向散热孔。
47-治具本体，48-避空区，49-螺钉，50-底板，51-限位部件，52-导向孔。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图18，一种电池组焊接封装系统，包括传送带、物料存放机构、上料机构和焊液注入机构；
电池组焊接封装系统中包含2个工位，分别为焊接工位和冷却工位；
传送带上固定有多个封装治具；封装治具用于容纳连接座和电池组；
物料存放机构用于存放连接座和电池组；
上料机构用于将连接座以及电池组放入所述的封装治具中；
焊液注入机构用于将焊液注入到连接座的凹陷部中。
所述的封装治具包括凸台形的治具本体47；治具本体上设有竖直的导向孔52；导向孔的侧壁设有至少2个限位部件51。
治具本体底部设有向侧方延伸的底板50，底板上设有用于穿入螺钉49的安装孔，封装治具通过所述的螺钉固定在传送带上。
电池组由至少2个电池21叠置而成。
连接座包括座体；在座体25的顶部设有至少3个焊接凹陷部26；凹陷部的位置与电池组的极耳位置对应；凹陷部用于容纳焊锡以及电池组的极耳。
电池组焊接封装系统还包括加热装置；所述的加热装置位于焊接工位处的封装治具的侧部，或加热装置位于封装治具内部。
上料机构为机械手。
机械手包括第一机械手39和第二机械手41，第一机械手和第二机械手分别用于抓取连接座和电池组。
电池组焊接封装系统还包括第三机械手40，焊液注入机构为焊接装置38；第三机械手与焊接装置相连，第三机械手控制焊接装置向位于封装治具中的连接座的凹陷部中注入焊液。
传送带由电机驱动；所述的电池组焊接封装系统还包括控制器，电机、上料机构和焊液注入机构均受控于控制器。
另外，针对图1-2所示的电池组，这种电池组具有3个电池单体，针对具有更多电池单体的电池组，结构也是类似的，特此说明，设计有4种连接座，从而对应4种电池模组，分别对应实施例1-4；
实施例1：如图3-5，一种基于倘口式连接座的电池模组，包括电池组和连接座；电池组由3个电池21叠置而成；
连接座包括座体；在座体23的顶部设有4个凹陷部；
焊接凹陷部，或称为容纳槽；在此处，通过焊锡将电池组的极耳两两焊接在一起或将极耳与电池组的总电极引出端焊接在一起。
焊接凹陷的数量n与电池个数N的关系为：n＝N+1；具体的，2个总电源引出端焊接凹陷部，N-1个电池单体电极焊接凹陷部；(总电源引出端焊接凹陷部用于引出电池组的总电极(即总的正极和负极)。
焊接凹陷部中有2个焊接凹陷部为总电源引出端焊接凹陷部26，其余的焊接凹陷部为电池单体电极焊接凹陷部25。
总电源引出端焊接凹陷部的底部还具有1个电源引出端插孔，电源引出端插孔上插装有主导电端子。(电源引出端插孔用于插入导电端子(导电端子可以是圆柱形或方板形，电源引出端插孔为圆孔或方孔)或电源引出线的端部。)
主导电端子从凹陷部的底部的上下两侧向外伸出。
主导电端子连接有主电源线27。
主电源线与供电主插接端28连接，供电主插接端为插头或插座，用于为外部电路供电，比如用于启动电源的放电端子。
供电主插接端通过辅电源线与供电辅插接端连接。
导电端子可以是圆柱形或方板形，电源引出端插孔为圆孔或方孔；
实施例2：如图6-8；在实施例1的基础上，座体上侧(即与凹陷部在同一侧)设有一个用于容纳电池组或电池组端部的电池组插口32。
实施例3：如图9-13，在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，总电源引出端焊接凹陷部的底部还插接有1个插针33。插针通过导线接有供电辅插接端30，一般用作主板供电端子，供电辅助插接端可以是插座，或插头，为插座时，可以直接固定在连接座的外壁，比如可以采用一体成型的方式制造。
实施例4：如图14-17，在实施例2的基础上，延长电池组插口侧壁，使得电池整体位于插口中，电池组插口的外端部设有盖体36，盖体上设有与盖体垂直的隔板37，隔板可以是独立的，也可以是与盖体相连的。
更进一步，隔板设有多个通孔，通孔优选为在xyz三个方向上均设置通孔，且通孔连通在一起，其每一个方向均设置有多个平行的通孔，如图15和16。另一种方式，在隔板中部具有一个通孔，如图17所示。
插针有可以从凹陷部侧壁伸入凹陷部中，插针可以是折形插针(即L形)。
一种基于倘口式连接座的电池模组的封装方法，所述的电池模组为前述的基于倘口式连接座的电池模组；封装方法包括以下步骤：
步骤1：将连接座的凹陷部朝上放置；
步骤2：在凹陷部内注入熔化的焊锡；
步骤3：将电池组的极片朝下插装到凹陷部中，极耳浸入到熔化的焊锡中；
步骤4：熔化的焊锡冷却，相邻电池的2个极耳通过焊锡焊接在一起，或者电池的极耳与主导电端子通过焊锡焊接在一起；从而完成电池组的串联以及电池模组总电源的引出。
自动化焊接方法：
在流水线的传送带上至少设置2个工位，一个为焊接工位(此工位具有辅助加热装置，保障焊锡处于熔化状态)，一个为冷却工位，
在焊接工位，通过自动上料机构(可以是机械手)将连接座至于传送带上；通过注液机构将熔化的焊锡注入凹陷部；再通过人工或机械手将电池的极耳插入到凹陷部中；
传送带向前运行，原来位于焊接工位的焊连为一体的连接座与电池组随传送带移动到冷却工位；在冷却工位，焊连为一体的连接座与电池组自然冷却，冷却同时，在焊接工位对下一个连接座与电池组进行焊接操作。
如图19～20，焊接装置采用储液式焊枪，包括主体1和与主体前端对接的焊嘴7；主体上设有手柄2和作为控制开关的触发器3；
主体内设有储液箱5、加热器4和控制电路；
加热器设置在储液箱内部或外部；加热器用于熔化焊锡；储液箱用于存放液态焊锡9；
储液箱底部设有导管8，导管的前段设置在焊嘴内；导管上设有控制流道的电磁阀6；底部可以是侧面的底端，也可以指底面；
电磁阀由控制电路驱动，触发器与控制电路连接。
控制电路为模拟电路或数字控制电路；
拨动触发器后，电磁阀打开，松开触发器时，电磁阀关闭；
加热器受控于控制电路。
储液箱内设有温度传感器；温度传感器与控制电路连接。
主体顶部设有吊环12。吊环用于连接吊绳11，吊绳通过吊环吊住枪体，操作人员使用焊枪时更为省力。
储液箱顶部设有盖板10。打开盖板后，可以加入固态的焊锡。
加热器为多个。
控制电路包括MCU。
MCU通过驱动电路控制电磁阀。
所述的驱动电路为基于继电器的驱动电路。也可以是基于IGBT或晶闸管等电子器件的驱动电路。
主体上设有显示屏13；MCU连接显示屏。显示屏位于主体的顶部或侧部。
如图21-22，电池组封装治具，其包括凸台形的治具本体47；治具本体上设有竖直的导向孔52；导向孔的侧壁设有至少2个限位部件51。
限位部件为限位块或限位板。
导向孔为方形孔。
治具本体为圆柱形或方柱形。
治具本体内设有避空区，避空区与导向孔连通，避空区位于导向孔下方。
治具本体底部设有向侧方延伸的底板50。
底板的底部设有粘胶层。
底板上设有用于穿入螺钉49的安装孔。
治具本体内设有加热器42。
加热器为多个。
加热器为2～8个，围绕导向孔布置，如方形导向孔的每一侧壁布置1-2个等；加热器位于导向孔侧壁的底部，专门用于为连接座内的焊锡加热，而不能对电池加热，否则容易造成电池损坏或爆炸。
治具上设有用于控制加热器启动和关闭的开关，治具上还设有温控器，用于控制加热器的温度，治具上还设有温度传感器，用于检测加热器的实时温度用于温度信号反馈，治具内设有无线通信模块，遥控器通过发送无线指令给加热器以控制加热器，布线简单。
使用时，将连接座23置于导向孔中，在连接座的凹陷内注入熔化的焊锡，开启加热装置使得焊锡维持熔化状态，再将电池21极耳朝下放入导向孔中，极耳浸入到焊锡中，再关闭加热器，使得焊锡自然冷却，完成电池组的焊接。
工作过程说明：在焊接工位，上料机构抓取连接座置于导向孔中，在连接座的凹陷内注入熔化的焊锡，开启加热装置使得焊锡维持熔化状态，再将电池极耳朝下放入导向孔中，极耳浸入到焊锡中，再关闭加热器，使得焊锡自然冷却，完成电池组的焊接。
焊接完成后，启动传送带，使得封装治具平移到冷却工位，在冷却位自然冷却后通过人工或机械手取出焊接好的连接座和电池组，完成电池组的封装。
Claims (10)
1.一种电池组焊接封装系统，其特征在于，包括传送带、物料存放机构、上料机构和焊液注入机构；
电池组焊接封装系统中包含2个工位，分别为焊接工位和冷却工位；
传送带上固定有多个封装治具；封装治具用于容纳连接座和电池组；
物料存放机构用于存放连接座和电池组；
上料机构用于将连接座以及电池组放入所述的封装治具中；
焊液注入机构用于将焊液注入到连接座的凹陷部中。
2.根据权利要求1所述的电池组焊接封装系统，其特征在于，所述的封装治具包括凸台形的治具本体(47)；治具本体上设有竖直的导向孔(52)；导向孔的侧壁设有至少2个限位部件(51)。
3.根据权利要求2所述的电池组焊接封装系统，其特征在于，治具本体底部设有向侧方延伸的底板(50)，底板上设有用于穿入螺钉(49)的安装孔，封装治具通过所述的螺钉固定在传送带上。
4.根据权利要求1所述的电池组焊接封装系统，其特征在于，电池组由至少2个电池(21)叠置而成。
5.根据权利要求4所述的电池组焊接封装系统，其特征在于，连接座包括座体；在座体(25)的顶部设有至少3个焊接凹陷部(26)；凹陷部的位置与电池组的极耳位置对应；凹陷部用于容纳焊锡以及电池组的极耳。
6.根据权利要求1所述的电池组焊接封装系统，其特征在于，电池组焊接封装系统还包括加热装置；所述的加热装置位于焊接工位处的封装治具的侧部，或加热装置位于封装治具内部。
7.根据权利要求1所述的电池组焊接封装系统，其特征在于，上料机构为机械手。
8.根据权利要求7所述的电池组焊接封装系统，其特征在于，机械手包括第一机械手(39)和第二机械手(41)，第一机械手和第二机械手分别用于抓取连接座和电池组。
9.根据权利要求1所述的电池组焊接封装系统，其特征在于，电池组焊接封装系统还包括第三机械手(40)，焊液注入机构为焊接装置(38)；第三机械手与焊接装置相连，第三机械手控制焊接装置向位于封装治具中的连接座的凹陷部中注入焊液。
10.根据权利要求1-9任一项所述的电池组焊接封装系统，其特征在于，传送带由电机驱动；所述的电池组焊接封装系统还包括控制器，电机、上料机构和焊液注入机构均受控于控制器。
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2017
- 2017-05-23 CN CN201710371698.1A patent/CN107195948A/zh active Pending
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