CN110497130A - 一种电池模组焊接定位装置及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池模组焊接定位装置，包括底板，底板上方设置有压板，压板与升降组件连接，升降组件用于调节压板与底板的间距；压板上设置有若干个压块，压块位于压板和底板之间，压块用于与电池模组中同侧极柱上方的汇流排相顶压；压块间隔设置。该电池模组焊接定位装置中设置有压板和若干个相互之间呈绝缘状态的压块，一次下压即可完成若干个甚至模组上所有汇流排的压合，避免多次下压容易导致汇流排位置偏移的缺陷，焊接效率和精度高；相互之间呈绝缘状态的压块可适配不同串并联方式的电池模组，适用范围广。本发明还公开了一种电池模组焊接方法。

Description

一种电池模组焊接定位装置及焊接方法

技术领域

本发明涉及锂电池生产技术领域，具体涉及一种电池模组焊接定位装置及焊接方法。

背景技术

电池模组是由多个电池电芯串并联组合，加装单体电池监控与管理装置后形成的电芯与电池包的中间产品。电池模组的汇流排与极柱之间的焊接通常为激光焊接。现有技术中的焊接设备包括焊接组件和单个的压板，压板上设置有与汇流排上的焊接头相对应的通孔。焊接操作具体步骤如下：压板下行使汇流排贴合极柱后，依次进行以下操作：激光焊接设备拍照确认焊接位置、压合焊接、再次拍照进行焊接检测、压板上行，最后焊接设备转移至另一个汇流排焊接孔，然后重复压板下行、焊接和压板上行的焊接操作。

现有技术的缺陷在于：第一、汇流排的焊接中压板上行和下行动作重复多次，焊接效率低；第二，压板的多次下压容易导致汇流排位置偏移，最终影响焊接精度；第三，以铝壳电池模组的汇流排为例，汇流排厚度较大，需要对其施加较大的压力，同时汇流排对压板会施加相同的反作用力，由于压板随激光焊接组件运动，焊接设备的驱动机构以及支撑机构或者组件的使用寿命短，维护成本高；第四，模组的流转定位操作繁琐。

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，提供一种电池模组焊接定位装置，采用压板带动若干压块同时升降，提高焊接效率。

为了实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种电池模组焊接定位装置，其特征在于，包括底板，所述底板上方设置有压板，压板与升降组件连接，所述升降组件用于调节压板与底板的间距；所述压板上设置有若干个压块，所述压块位于所述压板和底板之间，所述压块用于与电池模组中同侧极柱上方的汇流排相顶压；所述压块间隔设置。

优选的技术方案为，所述压板包括间隔设置的第一压板和第二压板，所述第一压板的压块用于与电池模组中一侧极柱上方对应的汇流排顶面相顶压，所述第二压板的压块用于与电池模组中另一侧极柱上方对应的汇流排顶面相顶压；

所述第一压板的压块与所述第二压板的压块之间设置有绝缘件，所述绝缘件用于阻断第一压板的压块和第二压板的压块之间的电流通路。

优选的技术方案为，所述升降组件包括第一升降组件和第二升降组件，第一升降组件与所述第一压板连接，第二升降组件与所述第二压板连接。

优选的技术方案为，所述升降组件包括支架，所述升降驱动件设置与所述支架与夹板之间，所述支架与压板之间还设置有相配合的升降导轨和滑块，升降驱动件用于驱动所述压板沿所述升降导轨运动。

优选的技术方案为，所述压块表面设置有绝缘层，所述绝缘层设置于与压块间隔相邻的侧面上。

优选的技术方案为，所述绝缘件为绝缘杆，所述绝缘杆的两端与所述压板和压块可拆卸式固定连接。

优选的技术方案为，所述底板上设置有模组限位块和/或模组限位夹具。

优选的技术方案为，所述模组限位块包括端板限位块和/或侧板限位块，所述模组限位夹具与模组限位块相对设置；

所述模组限位夹具包括固定座，固定座上铰接设置有手柄，所述固定座上固定设置有导向套，所述导向套中穿设有顶杆，所述顶杆的一端设置有限位盘，所述顶杆的另一端与连杆的一端铰接连接，所述连杆的另一端与手柄中部铰接连接；所述限位盘的盘面用于顶压电池模组的端板和/或侧板。

优选的技术方案为，所述底板上设置有第一长孔，所述支架的底座或顶板上设置有第二长孔，所述第一长孔和第二长孔的长边方向相垂直，紧固螺栓设置于所述第一长孔和第二长孔的交叉孔中。

本发明的目的之二在于提供一种电池模组焊接定位方法，其特征在于，基于上述的电池模组焊接定位装置，包括以下步骤：

S1：将电池模组设置于电池模组焊接定位装置中；

S2：压板下降至若干个压块与电池模组的汇流排相顶压，具有电池模组的电池模组焊接定位装置流转至激光焊接工序；

S3：激光焊接。

本发明的优点和有益效果在于：

该电池模组焊接定位装置中设置有压板和若干个相互之间呈绝缘状态的压块，一次下压即可完成若干个甚至模组上所有汇流排的压合，避免多次下压容易导致汇流排位置偏移的缺陷，焊接效率和精度高；

相互之间呈绝缘状态的压块可适配不同串并联方式的电池模组，适用范围广；

该电池模组焊接定位装置与流水线相结合，可随流水线循环流转，无须随激光焊接设备动作，不影响焊接设备的驱动机构以及支撑机构得而使用寿命；

电池模组焊接定位方法采用电池模组焊接定位装置作为流转设备，定位装置的流转定位速度快。

附图说明

图1是实施例1电池模组焊接定位装置的主视图；

图2是图1的右视图；

图3是图2中A的局部放大图；

图4是实施例1电池模组焊接定位装置的立体结构示意图；

图5是实施例1的使用状态图；

图6是实施例2的左视图；

图7是实施例2的使用状态图

图8是底板与支架的连接结构示意图；

图中：1、底板；2、压板；21、第一压板；22、第二压板；3、升降气缸；31、第一升降气缸；32、第二升降气缸；4、支架；5、压块；6、升降导轨；7、滑块；8、端板限位块；9、模组限位夹具；91、固定座；92、手柄；93、导向套；94、顶杆；95、限位盘；96、连杆；10、侧板限位块；11、绝缘杆；12、螺母；13、第一长孔；14、第二长孔；15、紧固螺栓。

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。

升降驱动件

升降驱动件用于带动压板升降，包括但不限于升降驱动件通过支架与底板连接，或者升降驱动件与底板上方的固定块连接；压板的升降方向不限，为垂直升降或者倾斜升降，优选的为垂直升降；能够实现垂直升降的升降驱动件包括但不限于直线气缸、直线液压缸、直线滑台、手动的丝杠螺杆、调节螺栓等。进一步的，优选精度较高且能自动控制的直线气缸、直线液压缸、直线滑台。

同侧极柱

电池模组中包含N个电芯，电池模组中的2N个极柱呈两列排布，极柱列的延伸方向与N个电芯的侧面组合面相平行，一列N个极柱即为电池模组中电芯的同侧极柱或者一侧极柱。

压板

压板的作用在于为压块提供基座，压板的数量可为一个、两个或者两个以上。电池模组焊接定位装置中的压板数量为两个以上时，与电池模组中同侧极柱对应的汇流排顶面相顶压的压块分设于两个压板上。

压块

压块的作用在于与电池模组中同侧极柱上方的汇流排相顶压，即装配电池模组的焊接状态下，压块之间的间隔上下对应设置在相邻电芯的两同侧极柱之间。在确保顶压作用的前提下，进一步的，压块与汇流排的接触面趋大控制。由于激光焊接过程中放热量大，因此压块通常为铜等熔点较高的金属。

与同一压板连接的压块数量等于、大于或者小于电池模组中的电芯数量，或者压板与压块之间可拆卸式连接，压板上的压块装配位置数量等于、大于或者小于电池模组中的电芯数量。

同一压板连接的压块数量小于电池模组中的电芯数量，可设置多个压块与电池模组中电芯的同侧极柱相对应。压块装配位置数量大于电池模组中的电芯数量，通过拆装压块，根据模组的型号调节压板上的压块数量。

压块的数量趋多设置，有助于配套不同电芯数量的模组焊接。进一步的，与同一压板连接的压块数量等于电池模组中的电芯数量。

具体的，为了确保压块与压板连接稳定，压块的两端通过两个连接件与压板连接，焊接通孔设置于压块的中间位置，即位于两个连接件之间，压板上设置有与焊接通孔上下对应的焊接头穿孔。为了减小焊接头上升下降的行程，进一步提升焊接效率，焊接头穿孔为长孔状。

间隔和绝缘层

相邻两电芯串联，一侧的汇流排与极柱焊接完成后，进行另一侧汇流排的焊接，相邻压块间若无间隔，则会形成电流通路，相邻电芯正负极连接形成短路，加之上述的激光焊接放热量大，存在安全隐患。间隔或者绝缘层的作用在于阻断相邻压块与电芯之间形成电流通路。由于不同型号模组中的电芯串并联形式不一，间隔可杜绝电芯形成短路的技术问题使该电池模组焊接定位装置适配不同串并联方式的电池模组。

间隔可设置与特定的两相邻压块上，以配合特定串并联方式的电池模组焊接作业。优选的，所有压块上均设置有绝缘层，且压块之间均存在间隔。

绝缘层的设置基于压块之间的间隔。压块之间的间隔较小，焊接过程中的焊渣飞溅至间隔中会将两压块连通，绝缘层杜绝了上述焊渣连通压块技术缺陷。

绝缘件

第一压板的压块用于与电池模组中一侧极柱上方对应的汇流排顶面相顶压，第二压板的压块用于与电池模组中另一侧极柱上方对应的汇流排顶面相顶压，无绝缘件存在条件下，同一电芯的正极和负极通过第一压板的压块和第二压板的压块导通，则会导致电芯短路。

绝缘件的作用在于阻断第一压板的压块和第二压板的压块之间的电流通路。绝缘件可为任意一种可转用于电池模组焊接定位装置的绝缘部件或者绝缘结构，包括但不限于以下任意一种结构：压板与压块之间的绝缘连接件、绝缘压板、绝缘支架、绝缘底板以及底板与压板一一对应，底板固定连接与绝缘托板上。为了确保底板、支架以及压板的强度和精度，通常上述部件采用金属等导电材质，优选的绝缘方案为：压板与压块之间的绝缘连接件，即绝缘杆。

压板与升降组件

压板和升降组件组合成升降压板单元，第一压板和第二夹板存在间隔，升降组件相互独立，则升降压板单元也相互独立，上述结构的有益效果在于，保证两侧极柱与相应汇流排的压紧效果以及升降压板单元压块间的绝缘效果。

升降导轨和滑块

支架上设置有升降导轨，压板上设置有滑块，升降导轨和滑块的位置可互换设置。例如：升降驱动件直线气缸的轴向与升降导轨的轴向一致。

电池模组的限位

电池模组通过端板限位块、侧板限位块或者模组限位夹具定位于底板上。进一步的，电池模组的限位为以下并列方案或者以下并列方案中的端面侧面限位组合：端板限位块、侧板限位块单独设置，或者一体连接定位模组的端角；端板限位块和侧板限位块两两平行成对设置；侧板限位块与模组限位夹具相对设置；端板限位块与模组限位夹具相对设置。

进一步的，端板限位块顶面还可设置有校验孔，端板上设置有相应的通孔，电池模组定位于定位装置中后，可通过目测确定电池模组的位置是否准确。

第一长孔和第二长孔

第一长孔和第二长孔便于第一压板间距和第二压板间距、与同一压板连接的两支架间距的调节，便于模组根据型号尺寸调节，最终满足装配要求。支架和底板的连接还可采用现有技术中已知的可调间距机械结构等效替代。

电池模组

该电池模组焊接定位装置适用于现有的非圆柱状锂离子电池模组，进一步的，该电池模组为铝壳电池模组。

电池模组的焊接装置

电池模组的焊接装置包括电池模组焊接定位装置，还包括用于流转上述焊接定位装置的工位切换组件，工位切换组件的作用在于将电池模组焊接定位装置依次转移至焊接设备下方，例如轨道、输送带或者转盘等。

激光焊接设备通常运动方式为升降，因此待焊工件的焊接点位于工件顶部，即电池模组极柱上的焊孔开口向上，相应的，汇流排位于电池模组极柱的上方。因此本发明中提及的“升降”“上方”“底”“顶面”等均以上述的电池模组焊接状态作为参照。激光焊接设备的运动方向改变，则电池模组焊接定位装置中的相对位置关系也相应改变。

实施例1

如图1-5所示，实施例1电池模组焊接定位装置包括底板1，底板1上方设置有一块压板2，压板2的两端分别与升降气缸3的活塞杆连接，升降气缸3的缸体分别与支架4连接，两支架4均与底板1连接，压板2上设置有若干个压块5，压块5位于压板2和底板1之间，压块5用于与电池模组中同侧极柱上方对应的汇流排a顶面相顶压；压块5间隔设置，且全部的相邻压块5的相对侧面上均设置有绝缘层b。

实施例1中支架4上设置有升降导轨6，压板2上设置有与升降导轨6滑动配合的滑块7。

实施例1中，底板1上设置有两块端板限位块8、模组限位夹具9和与相对设置的侧板限位块10，模组限位夹具9包括固定座91，固定座91上铰接设置有手柄92，固定座91上固定设置有导向套93，导向套93中穿设有顶杆94，顶杆94的一端设置有限位盘95，顶杆94的另一端与连杆96的一端铰接连接，连杆96的另一端与手柄92中部铰接连接，激光焊接状态的限位盘95与电池模组的侧板面接触。其中一块端板限位块8的一端与底板1铰接，另一端与底板1可拆卸连接，便于电池模组置于底板1上后平推入端板限位块8、模组限位夹具9和侧板限位块10围成的电池模组焊接工位。

实施例1中支架与底板1固定连接例如焊接。使用时，实施例1的压板下压，压块5顶压汇流排a，该汇流排a与电池模组一侧的若干个极柱通过激光焊接。

实施例2

如图6-7所示，实施例2基于实施例1，区别在于，实施例2中设置有间隔的第一压板21和第二压板22，第一压板21的压块用于与电池模组中一侧极柱上方对应的汇流排a顶面相顶压，第二压板22的压块用于与电池模组中另一侧极柱上方对应的汇流排a顶面相顶压；

第一压板21的压块5与第二压板22的压块5之间设置有绝缘件，绝缘件为设置于压板和压块5之间的绝缘杆11，绝缘杆11的两端设置有螺杆段，螺杆段通过螺母12与压板2和压块5连接。

第一升降气缸31与第一压板21连接，第二升降气缸32与第二压板22连接。

实施例3

如图8所示，实施例3基于实施例2，区别在于，底板1上设置有第一长孔13，第一长孔13的长边与压块5的排列方向一致，支架4的底座上设置有第二长孔14，第一长孔13和第二长孔14的长边方向相垂直，紧固螺栓15设置于第一长孔13和第二长孔14的交叉孔中。

实施例1使用前，根据端板厚度、侧板厚度、电芯型号尺寸等确定端板限位块8、侧板限位块10和模组限位夹具9的位置，实施例1的焊接过程为：

S1：打开一端板限位块8，将电池模组推入端板限位块8、侧板限位块10和模组限位夹具9围合成的区域内，关闭上述端板限位块8，调节手柄92，使得模组的一侧板与侧板限位块10相贴合，另一侧板与限位盘95相贴合，完成定位电池模组的定位；

S2：升降气缸3带动压板下行，滑块7沿升降导轨6滑动，若干块压块5与电池模组中同一侧的极柱上下对应并与汇流排b顶面相顶压，压合汇流排b与极柱；

S3：激光焊接气嘴与装置气缸接头对接，通气，下压压合，拍照焊接，然后拍照检测，激光焊接气嘴位移至相邻焊接点，重复焊接操作，最终完成电池模组中同一侧的极柱与汇流排的焊接；

S4：调转电池模组焊接定位装置中电池模组的位置，使未焊接的另一侧极柱与压块5上下对应，重复S3的焊接操作，完成整个电池模组汇流排的焊接。

实施例2使用过程基于实施例1，区别在于，两块压板同时下行，与实施例1相比，减少调转电池模组焊接定位装置中电池模组的位置这一步骤，优化焊接效率，通过独立的气缸控制压板与汇流排之间的相互作用力。

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)

1.一种电池模组焊接定位装置，其特征在于，包括底板，所述底板上方设置有压板，压板与升降组件连接，所述升降组件用于调节压板与底板的间距；所述压板上设置有若干个压块，所述压块位于所述压板和底板之间，所述压块用于与电池模组中同侧极柱上方的汇流排相顶压；所述压块间隔设置。

2.根据权利要求1所述的电池模组焊接定位装置，其特征在于，所述压板包括间隔设置的第一压板和第二压板，所述第一压板的压块用于与电池模组中一侧极柱上方对应的汇流排顶面相顶压，所述第二压板的压块用于与电池模组中另一侧极柱上方对应的汇流排顶面相顶压；

所述第一压板的压块与所述第二压板的压块之间设置有绝缘件，所述绝缘件用于阻断第一压板的压块和第二压板的压块之间的电流通路。

3.根据权利要求2所述的电池模组焊接定位装置，其特征在于，所述升降组件包括第一升降组件和第二升降组件，第一升降组件与所述第一压板连接，第二升降组件与所述第二压板连接。

4.根据权利要求1所述的电池模组焊接定位装置，其特征在于，所述升降组件包括支架，所述升降驱动件设置与所述支架与夹板之间，所述支架与压板之间还设置有相配合的升降导轨和滑块，升降驱动件用于驱动所述压板沿所述升降导轨运动。

5.根据权利要求1所述的电池模组焊接定位装置，其特征在于，所述压块表面设置有绝缘层，所述绝缘层设置于与压块间隔相邻的侧面上。

6.根据权利要求2所述的电池模组焊接定位装置，其特征在于，所述绝缘件为绝缘杆，所述绝缘杆的两端与所述压板和压块可拆卸式固定连接。

7.根据权利要求1所述的电池模组焊接定位装置，其特征在于，所述底板上设置有模组限位块和/或模组限位夹具。

8.根据权利要求7所述的电池模组焊接定位装置，其特征在于，所述模组限位块包括端板限位块和/或侧板限位块，所述模组限位夹具与模组限位块相对设置；

所述模组限位夹具包括固定座，固定座上铰接设置有手柄，所述固定座上固定设置有导向套，所述导向套中穿设有顶杆，所述顶杆的一端设置有限位盘，所述顶杆的另一端与连杆的一端铰接连接，所述连杆的另一端与手柄中部铰接连接；所述限位盘的盘面用于顶压电池模组的端板和/或侧板。

9.根据权利要求4所述的电池模组焊接定位装置，其特征在于，所述底板上设置有第一长孔，所述支架的底座或顶板上设置有第二长孔，所述第一长孔和第二长孔的长边方向相垂直，紧固螺栓设置于所述第一长孔和第二长孔的交叉孔中。

10.一种电池模组焊接设备，其特征在于，基于权利要求1至9中任意一项所述的电池模组焊接定位装置，包括以下步骤：

S1：将电池模组设置于电池模组焊接定位装置中；

S2：压板下降至若干个压块与电池模组的汇流排相顶压，具有电池模组的电池模组焊接定位装置流转至激光焊接工序；

S3：激光焊接。