CN109807466A - 一种电池成组焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池成组焊接装置，包括底座、设置在底座上的电池组定位组件、设置在电池组定位组件上方的汇流板托架以及可升降设置在汇流板托架上方的汇流板压紧件，汇流板压紧件上设置有上下贯通的焊接通孔。该电池成组焊接装置包含电池组定位组件、汇流板托架和可升降的汇流板压紧件，电池夹紧组件定位电池组，汇流板托架定位汇流板，汇流板压紧件下行使得翻折的极耳与汇流板紧密贴合，确保汇流板平面与激光焊接轨迹平行，提高极耳与汇流板的焊接质量和可靠性。

Description

一种电池成组焊接装置

技术领域

本发明涉及锂离子电池生产用工装设备技术领域，具体涉及一种电池成组焊接装置。

背景技术

锂电池模块中电池与长/短汇流板之间使用焊接或一体式的成组连接形式可大大降低连接阻抗，从而降低锂电池模块内的温升和温差。电池组和汇流板之间的焊接操作过程中，需要保证物件完全夹紧压平。激光焊机配合的焊接工件固定夹具的精度和自动化程度，对焊接的效果以及生产效率有很大的影响。

电池模块中的软包电芯的成组一竖放的模式固定，电池成组的极耳与汇流板的焊接存在以下技术缺陷：正负极汇流板受压不一，导致正负极汇流板不在同一平面内，汇流板平面与激光焊接轨迹也容易出现平行度偏差，基于激光本身稳定的特性，电池组和汇流板之间的焊接质量和可靠性有待改善。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种电池成组焊接装置，通过汇流板托架和汇流板压紧件压紧定位汇流板，确保汇流板平面与激光焊接轨迹平行，提高焊接质量和可靠性。

实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种电池成组焊接装置，其特征在于，包括底座、设置在底座上的电池组定位组件、设置在所述电池组定位组件上方的汇流板托架以及可升降设置在所述汇流板托架上方的汇流板压紧件，所述汇流板压紧件上设置有上下贯通的焊接通孔。

优选的技术方案为，电池组定位组件包括依次设置的固定夹持部、活动夹持部和夹持部横移驱动件，所述固定夹持部和夹持部横移驱动件与底座固定连接，所述固定夹持部和活动夹持部的夹持面相对，所述活动夹持件与夹持部横移驱动件连接。

优选的技术方案为，所述底座上设置有两固定座，所述汇流板托架和/或汇流板压紧件通过固定座与底座连接。

优选的技术方案为，所述汇流板压紧件包括正极汇流板压紧件和负极汇流板压紧件，所述正极汇流板压紧件和负极汇流板压紧件的同侧端部与压块连接，所述压块通过压紧件升降驱动件与固定座连接。

优选的技术方案为，汇流板压紧件包括由上至下依次层叠连接的顶压基板、绝缘板和汇流板压块，汇流板压块与汇流板托架上下对应。

优选的技术方案为，汇流板托架包括对称设置的托架单元，所述托架单元通过托架单元升降驱动件与固定座连接。

优选的技术方案为，所述托架单元的升降方向为倾斜状，两托架单元顶端的间距小于底端的间距，两托架单元的顶面为水平面。

优选的技术方案为，底座上还设置有竖向的电池组限位板，电池组限位板与所述固定夹持部和活动夹持部围合成竖向U形的电池组夹持槽。

优选的技术方案为，所述压块位于汇流板压紧件的端部下方，压块和汇流板压紧件的端部设置有一一对应的销孔，压块和汇流板压紧件的销孔中穿设有销钉，所述销钉外套设有压簧，所述压簧的两端分别与销钉帽部以及所述压块相顶压。

本发明的目的之二在于提供一种电池成组焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将电池组夹持在电池组定位组件中；

S2：将正极和/或负极的汇流板置于汇流板托架上，电池组的极耳穿过汇流板上的通孔，翻折极耳，极耳的翻折面与汇流板相贴合或者相接近；

S3：驱动汇流板压紧件压紧极耳的翻折面，通过焊接通孔焊接极耳和汇流板。

本发明的优点和有益效果在于：

该电池成组焊接装置包含电池组定位组件、汇流板托架和可升降的汇流板压紧件，电池夹紧组件定位电池组，汇流板托架定位汇流板，汇流板压紧件下行使得翻折的极耳与汇流板紧密贴合，确保汇流板平面与激光焊接轨迹平行，提高极耳与汇流板的焊接质量和可靠性。

附图说明

图1是本发明电池成组焊接装置实施例1的主视结构示意图；

图2是实施例1中汇流板压紧件的立体结构示意图；

图3是实施例1的使用状态图；

图4是本发明电池成组焊接装置实施例2的立体结构示意图；

图5是实施例2的使用状态图；

图6是实施例3中压块和汇流板压紧件的连接结构示意图；

图中：1、底座；2、电池组定位组件；21、固定夹持部；22、活动夹持部；23、夹持部横移驱动件；3、汇流板托架；31、托架单元；32、托架单元升降驱动件；4、汇流板压紧件；41、正极汇流板压紧件；42、负极汇流板压紧件； 4a、顶压基板；4b、绝缘板；4c、汇流板压块；5、焊接通孔；6、固定座；7、电池组限位板；8、销钉；9、压簧；10、压块；11、压紧件升降驱动件；a、电池组；b、汇流板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

[电池组定位组件]

焊接状态下需要保证电池组以及汇流板的位置固定，电池组定位组件的作用就在于定位电池组，包括但不限于由固定夹持部、活动夹持部和夹持部横移驱动件组成的夹持组件。夹持部横移驱动件的可选范围包括但不限于直线气缸或者直线油缸，由于夹持部的自重较小，且横移行程短，优选的夹持部横移驱动件为直线气缸。

[汇流板托架]

汇流板托架的作用之一是承托汇流板，使正极汇流板和负极汇流板位于同一平面内，便于后续翻折极耳的操作；汇流板托架的作用之二是并与汇流板压紧件组合成汇流板的上下夹持件，使翻折的极耳与汇流板相贴合。

汇流板托架包括对称设置的两托架单元，进一步的，托架单元与固定夹持部和活动夹持部上下对应。

[汇流板压紧件]

汇流板压紧件的作用在于向翻折的极耳施加下压的作用力，与汇流板托架组合使用，汇流板压紧件的底面与汇流板的形状一致。汇流板压紧件的位置满足位于汇流板托架的上方即可。

[焊接通孔]

极耳和汇流板的待焊接位置暴露于焊接通孔中，激光焊接设备高能量密度的激光束经由焊接通孔辐射加热待焊接位置出的极耳和汇流板并使之融化，实现焊接。

[电池组定位组件与固定座的位置关系]

电池组定位组件位于两固定座之间，或者电池组定位组件的固定夹持部和活动夹持部位于两固定座之间。为了使电池成组焊接装置的结构更趋紧凑，优选的，电池组定位组件的固定夹持部和活动夹持部位于两固定座之间，一固定座上设置有横向的通孔，直线气缸穿过上述的横向通孔与活动夹持部连接。

[汇流板托架与固定座的位置关系]

汇流板托架与固定座固定连接，即汇流板托架距电池极耳的距离一定，或者汇流板托架可升降设置在固定座上。由于汇流板的尺寸与电池组的尺寸相适应，实际生产中沿胶框并排方向汇流板的宽度略小于电池组宽度，优选的，托架单元的升降方向为倾斜状，两托架单元顶端的间距小于底端的间距，两托架单元的顶面为水平面。

汇流板托架可升降的作用在于适用于不同胶框高度电池组的成组焊接。托架单元倾斜升降的作用在于避免与电池组的进料形成运动干涉。

进一步的，固定座和/或固定夹持件上设置有长孔，长孔的长边方向与固定夹持件夹持面相垂直，固定座和/或固定夹持件通过穿设在长孔中的螺栓固定连接。上述结构便于操作者根据电池组的并排宽度调节固定座和/或固定夹持件的位置。

[电池组限位板]

通常的，固定夹持部和活动夹持部之间的间隔为电池组胶框的并排方向，电池组限位板与所述固定夹持部和活动夹持部围合成竖向U形的电池组夹持槽。

进一步的，电池组夹持槽的槽口外设置有电池组导向槽，电池组导向槽有设置在底座上的两凸条和底座围合而成，电池组导向槽的槽底为底座表面。使用时，电池组经由电池组导向槽被推入固定夹持部和活动夹持部之间，电池组的侧面与电池组限位板相顶压。

作为替换方案，电池组限位板固定设置在固定夹持部和/或活动夹持部的夹持面上。

[压块与汇流板压紧件的连接结构]

正极和负极的汇流板为平面状，极耳翻折面的平面度较差，压块与汇流板压紧件的连接结构中设置压簧，通过压簧的弹性形变自适应调节压力以及汇流板压紧件的位置，使汇流板压紧件、翻折极耳以及汇流板充分接触。

实施例1

如图1-3所示，实施例1电池成组焊接装置，包括底座1、设置在底座1上的电池组定位组件2、设置在电池组定位组件2上方的汇流板托架3以及可升降设置在汇流板托架3上方的汇流板压紧件4，汇流板压紧件4上设置有上下贯通的焊接通孔5。

底座1上设置有两固定座6，汇流板托架3和汇流板压紧件4通过固定座6与底座1连接。

电池组定位组件2包括固定夹持部21、活动夹持部22和夹持部横移驱动件23，固定夹持部21与底座1固定连接，固定夹持部21和活动夹持部22的夹持面呈竖向相对状，活动夹持件22与夹持部横移驱动件23连接。实施例1中的横移驱动件为气缸，横移驱动件23穿设在与活动夹持部22相邻的固定座6的横向通孔中。

汇流板托架3包括对称设置的托架单元31，实施例1中汇流板托架3与固定座固定连接。

汇流板压紧件4包括正极汇流板压紧件41和负极汇流板压紧件42，正极汇流板压紧件41和负极汇流板压紧件42的同侧端部分别与压块10连接，压块10通过压紧件升降驱动件11与固定座6连接。

实施例1中，压紧件升降驱动件11同样为直线气缸。

汇流板压紧件4包括由上至下依次层叠连接的顶压基板4a、绝缘板4b和汇流板压块4c，汇流板压块4c与汇流板托架3上下对应。绝缘板的材料为环氧树脂板，具有良好的绝缘和隔热性能；焊接压块的材质为铜合金。

以电池组焊接汇流板b为例，实施例1电池成组焊接装置的工作过程为：

S1：观察所有气缸是否在原始状态，横移驱动件23气缸为缩回状态，压紧件升降驱动件11气缸为伸出状态；

S2： 将电池组a推入固定夹持部21与活动夹持部22之间的焊接工位；

S3：控制横移驱动件23气缸伸出夹紧电池组a；

S4：将正极和负极的汇流板b置于两托架单元31上，保证正负极汇流板b平行于焊头，电池组a的极耳穿过汇流板上的通孔，翻折极耳，极耳的翻折面与汇流板相贴合或者相接近；

S5：压紧件升降驱动件11气缸缩回，使汇流板压块4c与翻折极耳以及正负极汇流板b紧紧接触；

S6：开始焊接；

S7：控制压紧件升降驱动件11气缸伸出，汇流板压紧件4上升；

S8：控制横移驱动件23气缸缩回，取出焊接后的电池组a。

实施例2

如图4-5所示，实施例2基于实施例1，区别在于，托架单元31通过托架单元升降驱动件32与固定座6连接。

托架单元31的升降方向为倾斜状，两托架单元31的顶端间距小于底端间距，两托架单元31的顶面为水平面。

底座2上还设置有竖向的电池组限位板7，电池组限位板7与固定夹持部21和活动夹持部22围合成竖向U形的电池组夹持槽a。

实施例2中压块10与正极汇流板压紧件41和负极汇流板压紧件42的两端均固定连接。

实施例2电池成组焊接装置的工作过程为：

S1：观察所有气缸是否在原始状态，横移驱动件23气缸为缩回状态，托架单元升降驱动件32气缸为缩回状态，压紧件升降驱动件11气缸为伸出状态；

S2： 将电池组a推入固定夹持部21与活动夹持部22之间的焊接工位；

S3：控制横移驱动件23气缸伸出夹紧电池组a；

S4：控制托架单元升降驱动件32气缸伸出，将正极和负极的汇流板b置于两托架单元31上，保证正负极汇流板b平行于焊头，电池组a的极耳穿过汇流板上的通孔，翻折极耳，极耳的翻折面与汇流板相贴合或者相接近；

S5：压紧件升降驱动件11气缸缩回，使汇流板压块4c与翻折极耳以及正负极汇流板b紧紧接触；

S6：开始焊接；

S7：控制压紧件升降驱动件11气缸伸出，汇流板压紧件4上升；

S8：控制托架单元升降驱动件32气缸缩回；

S9：控制横移驱动件23气缸缩回，取出焊接后的电池组a。

上述的气缸伸出具体为活塞杆伸出，气缸处于伸长状态，气缸缩回是指活塞杆缩回，气缸处于缩短状态。

实施例3

如图6所示，实施例3基于实施例2，区别在于，压块10位于汇流板压紧件4的端部下方，压块10和汇流板压紧件4的端部设置有一一对应的销孔，压块10和汇流板压紧件4的销孔中穿设有销钉8，销钉8外套设有压簧9，压簧9的两端分别与销钉8帽部以及压块10相顶压，压块10上设置有容纳压簧9和销钉8帽部的沉孔。

实施例3的使用过程与实施例2相似，区别在于，压紧件升降驱动件11带动压块10下降，正极汇流板压紧件41和负极汇流板压紧件42受汇流板b和翻折极耳向上的反作用力，压簧9受力形变，翻折极耳与汇流板平面出现偏差时，压簧调节正极汇流板压紧件41和/或负极汇流板压紧件42适当倾斜，最终使翻折极耳与汇流板充分接触。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池成组焊接装置，其特征在于，包括底座、设置在底座上的电池组定位组件、设置在所述电池组定位组件上方的汇流板托架以及可升降设置在所述汇流板托架上方的汇流板压紧件，所述汇流板压紧件上设置有上下贯通的焊接通孔。

2.根据权利要求1所述的电池成组焊接装置，其特征在于，电池组定位组件包括依次设置的固定夹持部、活动夹持部和夹持部横移驱动件，所述固定夹持部和夹持部横移驱动件与底座固定连接，所述固定夹持部和活动夹持部的夹持面相对，所述活动夹持件与夹持部横移驱动件连接。

3.根据权利要求2所述的电池成组焊接装置，其特征在于，所述底座上设置有两固定座，所述汇流板托架和/或汇流板压紧件通过固定座与底座连接。

4.根据权利要求3所述的电池成组焊接装置，其特征在于，所述汇流板压紧件包括正极汇流板压紧件和负极汇流板压紧件，所述正极汇流板压紧件和负极汇流板压紧件的同侧端部与压块连接，所述压块通过压紧件升降驱动件与固定座连接。

5.根据权利要求1所述的电池成组焊接装置，其特征在于，所属汇流板压紧件包括由上至下依次层叠连接的顶压基板、绝缘板和汇流板压块，汇流板压块与汇流板托架上下对应。

6.根据权利要求3所述的电池成组焊接装置，其特征在于，汇流板托架包括对称设置的托架单元，所述托架单元通过托架单元升降驱动件与固定座连接。

7.根据权利要求6所述的电池成组焊接装置，其特征在于，所述托架单元的升降方向为倾斜状，两托架单元顶端的间距小于底端的间距，两托架单元的顶面为水平面。

8.根据权利要求2所述的电池成组焊接装置，其特征在于，底座上还设置有竖向的电池组限位板，电池组限位板与所述固定夹持部和活动夹持部围合成竖向U形的电池组夹持槽。

9.根据权利要求4所述的电池成组焊接装置，其特征在于，所述压块位于汇流板压紧件的端部下方，压块和汇流板压紧件的端部设置有一一对应的销孔，压块和汇流板压紧件的销孔中穿设有销钉，所述销钉外套设有压簧，所述压簧的两端分别与销钉帽部以及所述压块相顶压。

10.一种电池成组焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将电池组夹持在电池组定位组件中；

S2：将正极和/或负极的汇流板置于汇流板托架上，电池组的极耳穿过汇流板上的通孔，翻折极耳，极耳的翻折面与汇流板相贴合或者相接近；

S3：驱动汇流板压紧件压紧极耳的翻折面，通过焊接通孔焊接极耳和汇流板。