CN109616694A - 电池模组的电芯堆叠方法及电芯堆叠系统 - Google Patents

电池模组的电芯堆叠方法及电芯堆叠系统 Download PDF

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李雪庆
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邢现卓
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Abstract

本发明公开了一种电池模组的电芯堆叠方法及电芯堆叠系统，所述方法包括：分别检测多个电芯的厚度；根据所述电芯的厚度，选取在电芯的厚度方向上进行堆叠后长度满足要求以用于组装所述电池模组的电芯。本发明提供的电芯堆叠方法及电芯堆叠系统，可以保证电芯在堆叠后的长度尺寸，达到一次堆叠组装电池模组成功的目的，提高了模组的合格率，无需使用例如泡棉或其它填充物或者拆解模组，从而降低模组制造成本并提高生产效率。

Description

电池模组的电芯堆叠方法及电芯堆叠系统
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池模组的电芯堆叠方法及电芯堆叠系统。
背景技术
电动汽车的能源来自电池包，电池包内含多个模组。而模组又由多个电芯组成，但是在生产实际中，囿于现行方形电芯生产技术限制，电芯厚度的公差尺寸偏大，导致堆叠成为模组时长度达不到要求。其造成的影响是无法继续进行生产，拆解模组，直接导致经济损失和产能保证。
针对这个问题行业内的解决方法是，在堆叠长度小于规定值时增加泡棉或者其他可压缩材质，在模组堆叠时补偿电芯公差。但这种方法的缺点是增加了零件数量，增加了生产复杂程度。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种电池模组的电芯堆叠方法及电芯堆叠系统，以解决现有技术中电芯堆叠后的长度尺寸公差大，导致模组不合格的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种电池模组的电芯堆叠方法，所述方法包括：
分别检测多个电芯的厚度；
根据所述电芯的厚度，选取在电芯的厚度方向上进行堆叠后长度满足要求以用于组装所述电池模组的电芯。
进一步的，所述电芯的厚度为所述电芯的初始厚度；
或者，所述方法还包括对所述电芯分别从厚度方向上进行挤压，所述电芯的厚度为所述电芯从厚度方向上被挤压后的厚度。
进一步的，所述方法还包括给每个所述电芯设置对应的编码，所检测的每个所述电芯的厚度与所述编码对应并记录在数据库，根据所述数据库中的厚度数据测算哪些电芯在堆叠后满足长度要求。
进一步的，测算哪些电芯在堆叠后满足长度要求，具体包括：
选取用于组成所述电池模组的部分电芯：选取电芯的厚度公差为负数且在第一公差范围内的A类电芯和公差为正数且在第二公差范围内的B类电芯进行配组；
选取用于组成所述电池模组的另一部分电芯：选取电芯的厚度公差位于第三公差范围内的C类电芯；
其中，所述第一公差范围和所述第二公差范围内的公差的绝对值均大于所述第三公差范围内的公差的绝对值。
进一步的，所述方法还包括在所述电芯在检测完厚度之后，按照厚度的公差值将所述电芯分类摆放在存储架上。
进一步的，所述方法还包括获取各电芯在所述存储架上的位置信息；
在确定堆叠后满足长度要求的电芯后，控制所述抓取装置根据所述电芯的位置信息抓取所述电芯。
本发明提供的电芯堆叠方法，通过分别测量多个电芯的厚度，然后根据厚度对电芯进行配组，可以保证电芯在堆叠后的长度尺寸，达到一次堆叠组装电池模组成功的目的，提高了模组的合格率，无需使用例如泡棉或其它填充物或者拆解模组，从而降低模组制造成本并提高生产效率。
根据本发明的另一方面，还提供一种电池模组的电芯堆叠系统，包括：
检测装置，用于分别检测多个电芯的厚度；
测算模块，根据所述电芯的厚度，测算哪些电芯在堆叠后满足长度要求；
抓取装置，抓取在堆叠后满足长度要求的所述电芯。
进一步的，所述系统还包括用于在所述电芯的厚度方向上进行挤压的挤压装置，所述检测装置检测单个电芯在挤压后的厚度。
进一步的，每个所述电芯对应设置有编码；
所述电芯堆叠系统包括数据存储装置及控制模块，所述检测装置在获取所述电芯的厚度值后，与所述电芯的编码对应的厚度值被发送至所述数据存储装置的数据库；所述测算模块根据所述数据库中的数据测算出哪些电芯满足长度要求后，所述控制模块获取所述电芯的位置信息并控制所述抓取装置根据所述位置信息抓取所述电芯。
进一步的，所述系统还包括存储架，所述电芯在通过检测装置检测完厚度后摆放在所述存储架上，所述控制模块获取所述电芯在所述存储架上的位置信息并控制所述抓取装置从所述存储架上抓取所述电芯。
所述电池模组的电芯堆叠系统与相对于现有技术上述电芯堆叠方法所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为根据本发明的一个实施方式中电芯从侧面看的结构示意图；
图2为电芯的俯视结构示意图；
图3为多个电芯按厚度方向堆叠后的结构示意图；
图4为多个电芯按厚度方向堆叠后的俯视结构示意图；
图5为多个电芯在存储架上按矩阵布置的示意图。
附图标记说明：
1-电芯；2-端板。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
本发明提供了一种电池模组的电芯堆叠方法，该方法包括：
分别检测多个电芯的厚度；
根据所述电芯的厚度，选取在电芯的厚度方向上进行堆叠后长度满足要求以用于组装所述电池模组的电芯。
其中，如图1和图2所示的电芯，电芯的厚度为W，电芯的公差值Y在0.25mm范围内，按电芯的厚度方向堆叠的结构如图3和图4所示，排除端板2的尺寸影响，电池模组的多个电芯1按厚度方向堆叠后的总长度L的公差值需在1.36mm范围内才能保证所制造的电池模组合格，否则需要增加泡棉或者其它填充物或者直接拆解模组。
本发明提供的技术方案，通过分别测量多个电芯的厚度，然后根据厚度对电芯进行配组，可以保证电芯在堆叠后的长度尺寸，达到一次堆叠组装电池模组成功的目的，提高了模组的合格率，无需使用例如泡棉或其它填充物或者拆解模组，从而降低模组制造成本并提高生产效率。
在本发明提供的方法中，所检测到的所述电芯的厚度可以为所述电芯的初始厚度，即电芯在生产后未在厚度方向上进行挤压的情况下测量得到的厚度，选取的多个电芯在堆叠后厚度总值在规定的范围内，则可保证该多个电芯制造的模组合格。
在另外的实施方式中，该电芯堆叠方法还包括对所述电芯分别从厚度方向上进行挤压，所述电芯的厚度为所述电芯从厚度方向上被挤压后的厚度。因电芯在堆叠后要从电芯的厚度方向上对堆叠的电芯进行挤压来装配模组，因此，将电芯在厚度方向上挤压后获得厚度，然后根据挤压后的厚度来选择符合堆叠长度要求的电芯为更加直接的并且更加准确的使得模组合格的堆叠方法。
在采用该电芯堆叠方法时可以采用自动化实现电芯堆叠过程。
具体的，给每个电芯设置对应的编码，所检测的每个电芯的厚度与所述编码对应并记录在数据库，根据所述数据库中的厚度数据测算哪些电芯在堆叠后满足长度要求。
进一步的，给每个电芯编码可以采用为每个电芯设置具有编码的条形码或二维码的方式，在检测装置为每个电芯检测厚度后，将该电芯与编码对应的厚度记录在数据库中，测算模块根据数据库中的数据自动测算哪些电芯堆叠后满足尺寸要求，然后根据这些电芯的编码及位置信息控制抓取装置(例如抓取机器人或机械手)自动将所选取的电芯抓取出来，然后将这些电芯进行堆叠组装成模组。
其中，测算哪些电芯在堆叠后满足长度要求，具体包括：
首先选取用于组成所述电池模组的部分电芯：选取电芯的厚度公差为负数且在第一公差范围内的A类电芯和公差为正数且在第二公差范围内的B类电芯配组；
然后选取用于组成所述电池模组的另一部分电芯：选取电芯的厚度公差位于第三公差范围内的C类电芯；
其中，所述第一公差范围和所述第二公差范围内的公差的绝对值均大于所述第三公差范围内的公差的绝对值。
例如，一个电池模组需要十二个电芯，可以选择两个在第一公差范围内的A类电芯，两个在第二公差范围内的B类电芯，根据该第一公差范围内的A类电芯和第二公差范围内的B类电芯堆叠配组后的尺寸，再选择在第三公差范围内的C类电芯。
首先选择负公差的A类电芯和正公差的B类电芯配组可以最大程度地减少堆叠配组后的公差，然后再选取公差绝对值较小的C类电芯，采用该方式可以更好地保证电芯堆叠后满足长度要求。而且首先选择厚度公差范围较大的电芯可以最大程度地保证各个电芯在满足堆叠后长度尺寸要求的基础上都可以使用，提高电芯的利用率，避免公差值较大的电芯因厚度原因被延迟使用，造成不同批次的电芯配组，储电能力降低的问题(为了保证模组的内阻销，开路电压满足电池包需求，电芯的选择要求为同批次电芯，才能保证模组的使用效果)。
当然，应该可以理解的是，并不限于通过如上方式来选择电芯，也可按其它规律来测算哪些电芯满足堆叠后的长度要求，例如，首先随机选择部分电芯，根据该部分电芯堆叠后的尺寸再根据需要选择公差范围大或公差范围小的电芯。
本实施方式中，为方便抓取装置，所述方法还包括每个所述电芯在检测完厚度之后，将所述电芯布置在存储架上，优选地，电芯可以按照厚度的公差值将电芯分类摆放在存储架上。
所述方法还包括获取各电芯在所述存储架上的位置信息，可以在存储架上设置传感器等来检测存储架上的电芯，将检测到的电芯的位置信息发送至数据库。
在确定堆叠后满足长度要求的电芯后，通过控制模块控制抓取装置根据所述电芯的位置信息来抓取所述电芯。
如图5所示，所述电芯在所述存储架上呈阵列布置，各个电芯根据厚度的公差值分多排布置，每排可以对应厚度在一定公差范围内的电芯，例如A排可以为在第一公差范围内的A类电芯，B排为在第二公差范围内的B类电芯，C排为在第三公差范围内的C类电芯。这样，各电芯在存储架上有规律地放置，在测算模块测算出哪些电芯满足堆叠后的长度要求时，按规律选取的电芯可以按规律从存储架上抓取电芯，从而利于电芯的再次更新存放。
下面再具体描述采用本发明提供的电芯堆叠方法组装电池模组的具体过程。
给每个电芯设置具有编码的条码或二维码；
采用检测装置检测每个电芯的厚度，然后与电芯的编码绑定的厚度尺寸值被传送至数据库，其中检测的电芯的厚度可以为电芯的初始厚度，或者采用压力装置在电芯的厚度方向上对电芯挤压后检测的电芯的挤压厚度；
根据电芯厚度的公差值将电芯分类摆放在存储架上；
通过传感器等装置获取电芯的位置信息，并与电芯编码对应的位置信息发送至数据库；
测算模块根据数据库中的厚度尺寸测算哪些电芯在堆叠后长度尺寸满足要求，并将该些电芯的编码及位置信息发送至控制模块；
所述控制模块控制机械手等抓取装置根据电芯的位置信息抓取存储架上的电芯；
将抓取的电芯按厚度方向堆叠，然后堆叠的电芯配合两端的端板被挤压组装成电池模组。如图3和图4所示，堆叠的多个电芯1两端分别设置端板2，通过端板2将多个电芯1固定组装在一起。
根据本发明的另一方面，还提供一种电池模组的电芯堆叠系统，该系统包括：
检测装置，用于分别检测多个电芯的厚度；
测算模块，根据所述电芯的厚度，测算哪些电芯在堆叠后满足长度要求；
抓取装置，抓取满足长度要求的所述电芯。
本发明提供的电芯堆叠系统采用如上所述的电芯堆叠方法，通过分别测量多个电芯的厚度，然后根据厚度对电芯进行配组，可以保证电芯在堆叠后的长度尺寸，达到一次堆叠组装电池模组成功的目的，提高了模组的合格率。
优选地，所述系统还包括用于在单个所述电芯的厚度方向上进行挤压的挤压装置，所述检测装置检测单个电芯在挤压后的厚度。
因电芯在堆叠后要从电芯的厚度方向上对堆叠的电芯进行挤压来装配模组，因此，根据挤压后的厚度来选择符合堆叠长度要求的电芯可以更加直接并且更加准确的保证模组合格。
当然，也可根据电芯的初始厚度来选择电芯，只要多个电芯在堆叠后各个初始厚度的总值在规定范围内，也可保证电芯组装后的模组合格。
本实施方式中，每个电芯对应设置有编码。
所述电芯堆叠系统还包括数据存储装置及控制模块，所述检测装置在在获取电芯的厚度值后，与所述电芯的编码对应的厚度值被发送至所述数据存储装置的数据库，所述测算模块根据所述数据库中的数据测算出哪些电芯满足长度要求后，控制模块获取所述电芯的位置信息并控制所述抓取装置根据电芯的位置信息抓取电芯。
本实施方式中，该系统还包括存储架，所述电芯在通过检测装置检测完厚度后摆放在所述存储架上，优选地，可以根据电芯厚度的公差值大小将电芯分类摆放在存储架上，与上述图3中的描述相同，分类布置电芯可以利于抓取装置按顺序从存储架上抓取电芯。
可以在存储架上设置传感器等方式来检测存储架上的电芯，从而确定各个电芯的位置信息，并可以将位置信息传送至数据存储装置，在确认需要哪些电芯来配组后，控制装置可以获取该些电芯的位置信息从而控制机械手或机器人来抓取对应的电芯。
本发明提供的电芯堆叠系统堆叠电芯来组装电池模组的具体过程与上述的采用电芯堆叠方法组装电池模组的具体过程相同，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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)

1.一种电池模组的电芯堆叠方法，其特征在于，所述方法包括：
分别检测多个电芯的厚度；
根据所述电芯的厚度，选取在电芯的厚度方向上进行堆叠后长度满足要求以用于组装所述电池模组的电芯。
2.根据权利要求1所述的电芯堆叠方法，其特征在于，所述电芯的厚度为所述电芯的初始厚度；
或者，所述方法还包括对所述电芯分别从厚度方向上进行挤压，所述电芯的厚度为所述电芯从厚度方向上被挤压后的厚度。
3.根据权利要求1所述的电芯堆叠方法，其特征在于，所述方法还包括给每个所述电芯设置对应的编码，所检测的每个所述电芯的厚度与所述编码对应并记录在数据库，根据所述数据库中的厚度数据测算哪些电芯在堆叠后满足长度要求。
4.根据权利要求3所述的电芯堆叠方法，其特征在于，测算哪些电芯在堆叠后满足长度要求，具体包括：
选取用于组成所述电池模组的部分电芯：选取电芯的厚度公差为负数且在第一公差范围内的A类电芯和公差为正数且在第二公差范围内的B类电芯进行配组；
选取用于组成所述电池模组的另一部分电芯：选取电芯的厚度公差位于第三公差范围内的C类电芯；
其中，所述第一公差范围和所述第二公差范围内的公差的绝对值均大于所述第三公差范围内的公差的绝对值。
5.根据权利要求3或4所述的电芯堆叠方法，其特征在于，所述方法还包括在所述电芯在检测完厚度之后，按照厚度的公差值将所述电芯分类摆放在存储架上。
6.根据权利要求5所述的电芯堆叠方法，其特征在于，所述方法还包括获取各电芯在所述存储架上的位置信息；
在确定堆叠后满足长度要求的电芯后，控制所述抓取装置根据所述电芯的位置信息抓取所述电芯。
7.一种电池模组的电芯堆叠系统，包括：
检测装置，用于分别检测多个电芯的厚度；
测算模块，根据所述电芯的厚度，测算哪些电芯在堆叠后满足长度要求；
抓取装置，抓取在堆叠后满足长度要求的所述电芯。
8.根据权利要求7所述的电芯堆叠系统，其特征在于，所述系统还包括用于在所述电芯的厚度方向上进行挤压的挤压装置，所述检测装置检测单个电芯在挤压后的厚度。
9.根据权利要求7所述的电芯堆叠系统，其特征在于，每个所述电芯对应设置有编码；
所述电芯堆叠系统包括数据存储装置及控制模块，所述检测装置在获取所述电芯的厚度值后，与所述电芯的编码对应的厚度值被发送至所述数据存储装置的数据库；所述测算模块根据所述数据库中的数据测算出哪些电芯满足长度要求后，所述控制模块获取所述电芯的位置信息并控制所述抓取装置根据所述位置信息抓取所述电芯。
10.根据权利要求9所述的电芯堆叠系统，其特征在于，所述系统还包括存储架，所述电芯在通过检测装置检测完厚度后摆放在所述存储架上，所述控制模块获取所述电芯在所述存储架上的位置信息并控制所述抓取装置从所述存储架上抓取所述电芯。
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