CN110828762A - 一种圆柱形电池模组的检测焊接装置及检测焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种圆柱形电池模组的检测焊接装置，包括相对设置的第一夹体和第二夹体，第一夹体的夹持面上设置有顶柱，顶柱用于顶压模组中的第一电极汇流片和电芯的一端电极；第二夹体的夹持面上设置有若干个探针，探针用于与模组中电芯另一端的电极一一对应电接触；还包括与探针以及第一电极汇流片电连接的检测组件，检测组件包括电压检测单元。与现有技术中的电芯正负极检测设备相比，探针数量减少一半，有助于减少设备维护工作量和成本；通过比较电压检测单元的实测值正负是否一致，得出模组中有无电芯装反的判断。本发明还公开了一种圆柱形电池模组的检测焊接方法。

Description

一种圆柱形电池模组的检测焊接装置及检测焊接方法
技术领域
本发明涉及锂电池生产技术领域，具体涉及一种圆柱形电池模组的检测焊接装置。
背景技术
动力电池的封装种类包括圆柱形、方形以及软包三种，其中圆柱形具有体积小、一致性较高、电池组散热面积大的特点，组装得到的电池组具有能量密度高、散热面积大等特点。圆柱形电池模组的成组装配中不可避免的存在正负极装反、电芯一致性的问题。
针对正负极装反的问题，传统的检测方法为视觉检测，但视觉系统对于检测环境的光照有一定要求，存在一定的误判率。改进的技术方案如CN109799422 A所述的，包括测试夹具和控制箱，测试夹具上设置有与电芯一一对应的探针，单质电芯的正负极通过探针与电信号检测装置连接，组合成一个封闭的检测电路，通过检测电路的电信号进行电芯正负极是否装反的识别和判断。
改进方案的缺陷在于：测试夹具中探针相对设置，夹持模组的状态下两侧探针中的弹性件循环加载，弹性件的疲劳寿命不一，探针的数量是模组中电芯数量的两倍，因此出现更换探针的设备维护操作几率高，且维护成本高；设置有二极管的检测电路通常只能判断模组中电芯正负极是否装反，不能获得实测值，即不能用于判断模组中电芯的一致性。
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，提供一种圆柱形电池模组的检测焊接装置，探针使用量减少，降低设备维护工作量和成本。
为了实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种圆柱形电池模组的检测焊接装置，包括相对设置的第一夹体和第二夹体，其特征在于，
所述第一夹体的夹持面上设置有顶柱，所述顶柱用于顶压模组中的第一电极汇流片和电芯的一端电极；
所述第二夹体的夹持面上设置有若干个探针，所述探针用于与模组中电芯另一端的电极一一对应电接触；
还包括与所述探针以及第一电极汇流片电连接的检测组件，所述检测组件包括电压检测单元和/或内阻检测单元。
优选的技术方案为，还包括夹持驱动件，所述夹持驱动件用于调节第二夹体和第一夹体的夹持面间距。
优选的技术方案为，所述第一夹体和第二夹体的夹持面上设置有模组限位槽，所述第一夹体和第二夹体上还设置有相配合的锁扣件。
优选的技术方案为，所述第一夹体和/或第二夹体上设置有焊接通孔，所述焊接通孔与模组中电芯的电极分布一致；
还包括焊接组件，所述焊接组件的焊接头伸缩穿设于所述焊接通孔中。
优选的技术方案为，所述第二夹体上还设置有穿孔，所述真空管穿设于所述穿孔中，位于所述第二夹体和第一夹体之间的真空管端部设置有吸盘，所述吸盘、真空管与真空组件连接。
优选的技术方案为，还包括驱动所述真空管朝向或背离第一夹体夹持面运动的微动组件。
优选的技术方案为，所述焊接组件包括第一焊接单元和第二焊接单元，所述第一夹体和第二夹体设置于第一焊接单元和第二焊接单元之间，所述第一焊接单元的焊接头伸缩穿设于所述第一焊接通孔中，所述第二焊接单元的焊接头伸缩穿设于所述第二焊接通孔中。
本发明的目的之二在于提供一种圆柱形电池模组的检测焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将第一电极汇流片与模组端面可拆卸固定连接；
S2，将模组置于第一夹体和第二夹体之间；
S3，第一夹体和第二夹体夹持模组，第二夹体夹持面的探针与模组中电芯一端的电极电接触，第一电极汇流片顶紧设置在第一夹体夹持面的顶柱以及电芯另一端电极之间；
S4，检测组件电连接第一电极汇流片和探针，比较模组中电芯电压和/或内阻的实测值。
优选的技术方案为，还包括：将第二电极汇流片可拆卸连接于第二夹体的夹持面上，第二夹体的探针穿设于第二电池汇流片的通孔中，所述第二电池汇流片与所述探针以及电芯另一端的电极均存在间隔。
优选的技术方案为，还包括：
S5，断开检测组件与第一电极汇流片和探针的电连接，焊接组件的焊接头伸入第一夹体和/或第二夹体的焊接通孔中，焊接第一电极汇流片和/或第二电池汇流片。
本发明的优点和有益效果在于：
该圆柱形电池模组的检测焊接装置中设置有探针和顶柱，探针与模组中若干电芯的一电极一一对应电接触，顶柱顶紧模组中若干电芯的另一电极和电极汇流片，使得电极汇流片与电极电接触，检测组件与探针和电极汇流片电连接；
与现有技术中的电芯正负极检测设备相比，探针数量减少一半，有助于减少设备维护工作量和成本；
通过比较电压检测单元的实测值正负是否一致，得出模组中有无电芯装反的判断；
电压和/或内阻检测单元能够获得电压和/或内阻的实测值，有助于模组中电芯一致性的判断。
附图说明
图1是实施例1圆柱形电池模组的检测焊接装置的结构示意图；
图2是实施例1中第一夹体夹持面的结构示意图；
图3是实施例1中第二夹体夹持面的结构示意图；
图4是实施例1的使用状态图；
图5是实施例2圆柱形电池模组的检测焊接装置的结构示意图；
图6是实施例2中第一夹体夹持面的结构示意图；
图7是实施例2中第二夹体夹持面的结构示意图；；
图8是实施例2中第二夹体夹持面的FPC结构示意图；
图9是实施例2的使用状态图；
图10是实施例3中第二夹体、吸盘、焊接组件以及第二电极汇流片的使用状态结构示意图；
图11是实施例3中A的局部放大图；
图12是实施例4圆柱形电池模组的检测焊接装置的结构示意图；
图13是实施例4中B的局部放大图；
图中：1、第一夹体；11、顶柱；12、第二探针；13、第一焊接通孔；2、第二夹体；21、第一探针；22、第二焊接通孔；3、第一直线油缸；4、第二直线油缸；5、电压检测单元；6、第一焊接单元；7、第二焊接单元；8、真空管；9、吸盘；10、直线气缸；14、模组限位槽；15、锁扣件；
a、模组；a1、第一电极汇流片；a2、第二电极汇流片。
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。
探针和顶柱
探针的作用在于电连接电极和检测组件，顶柱的作用是确保第一电极汇流片与相应的电极充分接触，电芯、探针、顶柱、检测组件形成一个闭合的检测电路。
实际生产中，电极汇流片由模组端面连接部和模组间连接部一体连接而成，模组间连接部呈弯折状设置于模组的侧面，模组端面连接部上设置有与电芯一一对应的电极连接部。使用检测焊接装置对圆柱形电池模组检测前，将一片电极汇流片与模组可拆卸式连接，包括但不限于以下两种连接方式：电极汇流片的模组端面连接部与模组端面粘接连接，模组间连接部与模组支架侧面的预定位置粘接、螺栓连接或者铆接，为了应对电芯装反的拆卸操作，上述的粘接可为易剥离的粘接结构，例如采用无痕胶带进行粘接。
由于上述两种连接方式不能确保电极连接部与电极的电接触，第一夹体的夹持面上设置有顶柱，顶柱的作用在于传递第一夹体的顶压作用力，顶柱的顶压端面满足以下要求：与电极汇流片的电极连接部充分接触。
探针和顶柱的数量及分布：探针的数量与电芯的数量一致，或者大于电芯的数量，探针的分布与电芯的电极一一对应；顶柱的数量为至少一根。
检测组件
检测组件中的电压检测单元能满足电芯正负极装反的检出要求：并联（电芯电极方向一致）的电芯电压实测值均为正值或者负值，因此电芯电压的实测值出现正值和负值并存时，说明模组中有电芯装反。
进一步的，电压检测单元包括数据采集模块，用于采集电芯的电压信号；显示模块，用于显示电压实测值；更进一步的，还包括比较模块，用于比较电芯的电压值；还包括告警模块，当并联电芯模组中同时出现正值和负值时，告警模块发出告警，以提醒操作人员重新检查模组。
进一步的，为了满足电芯一致性的检测要求，上述的检测组件中还可以包括电流检测单元等，配合充放电得出电芯荷电量、容量、衰退率、内阻及其随时间变化率、寿命、温度影响、自放电率及其随时间变化率等评价电池模组一致性的参数。
进一步的，第一夹体的夹持面或者夹体内设置有连接探针的电连接线，电连接线的另一端位于第一夹体外并与检测组件电连接。上述电连接线为已知技术，包括但不限于FPC软排线。
第一电极汇流片与检测组件的电连接位置不限，可为第一电极汇流片的任意位置。进一步的，检测组件与位于模组侧面的第一电极汇流片模组间连接部连接。更进一步的，与模组间连接部连接的探针或者电接头间距可调地设置在模组间连接部的侧面。
内组检测单元用于采集电芯交流或直流内阻，与电压实测值相同，模组并联的电芯中某一个或者几个电芯正负极放反，电阻的实测值也会有正负之分。
第一夹体和第二夹体
第一夹体和第二夹体的相对夹持面的设置方向不限，包括但不限于水平方向或者竖向。第一夹体和第二夹体的夹持动作也可以手动完成，或者采用夹持驱动件实现。
为了实现自动化操作，减少人工手动作业带来的误差，当第一夹体和第二夹体的相对夹持面竖向设置时，第一夹体和第二夹体之间的夹持工位下方还设置有模组传送组件，例如模组输送带，或者夹持工位的侧方设置有将模组推入夹持工位的推料组件。
夹持驱动件可单独驱动第一夹体或者第二夹体，或者同时驱动第一夹体和第二夹体。优选的，第一夹体和第二夹体上均设置有夹持驱动件，以驱动第一夹体和第二夹体同时相对运动或者相背运动。
进一步的，第一夹体和第二夹体上设置有相配合的锁扣件，电池模组设置与第一夹体和第二夹体中组合成流水线作业的工件，第一夹体和第二夹体外设置有与检测组件电连接的端子。基于第一夹体和第二夹体的焊接通孔，模组的两端电极汇流片均设置与第一夹体和第二夹体之间，其中电芯与第二夹体之间的电极汇流片不与电芯电接触。
焊接组件
焊接组件为已知设备，包括焊接头以及驱动所述焊接头在若干个电芯电极之间切换的驱动组件，焊接组件的焊接方式包括但不限于激光焊接、电阻焊接、超声波焊接。
将焊接组件与检测组件整合，便于经检测的合格模组直接进行焊接，与现有的检测—安装电极汇流片—焊接的工艺路线相比，减少模组工位切换，有助于提高生产效率。
吸盘、真空管和真空组件
为了确保单个电芯的电压实测值精度，电芯的电压检测过程中，第二电极汇流片不能与电极以及探针电接触。吸盘、真空管和真空组件的作用在于吸附第二电极汇流片，使第二电极汇流片与电极之间存在间隔。
作为等效替代，使第二电极汇流片与电极之间存在间隔的方法还包括但不限于：将第二电极汇流片粘接于第二夹体的夹持面上，由于第二电极汇流片与电芯电极的间距很小，因此焊接头可破坏上述的粘接结构，将第二电极汇流片顶压至与电极贴紧，然后完成第二电极汇流片的焊接。
夹持驱动件和微动组件
与加持驱动件相连的第一夹体和/或第二夹体、与微动组件相连的真空管的运动轨迹均为直线，因此夹持驱动件和微动组件的选择范围包括但不限于已知的气缸、液压油缸或者丝杠滑台等直线运动驱动件。
实施例1
如图1-4所示，实施例1圆柱形电池模组的检测焊接装置，包括相对设置的第一夹体1和第二夹体2；
第一夹体1的夹持面上设置有三个顶柱11，顶柱11用于与模组a中电芯一端的第一电极汇流片a1相顶压；
第二夹体2的夹持面上设置有若干个第一探针21，第一探针21用于与模组a中电芯另一端的电极一一对应电接触；
还包括与第一探针21以及第一电极汇流片a1电连接的电压检测单元5。
实施例1中第一夹体1的夹持面上设置有第二探针12，第二探针12与顶柱11平行设置，第二探针12通过FPC软排线与第一夹体1外的电压检测单元5电连接。
实施例1中第一夹体1和第二夹体2的夹持面竖向设置，还包括与第一夹体1连接的第一直线油缸3以及与第二夹体2连接的第二直线油缸4，第一直线油缸3和第二直线油缸4作为夹持驱动件，第一夹体和第二夹体相对运动，使三个顶柱11与模组a中第一电极汇流片a1的三个电极连接部相顶压，第一探针21与若干个电芯的另一端电极一一对应电接触。
实施例1的焊接装置设置在第一夹体和第二夹体的出料一侧。
实施例2
如图5-9所示，实施例2基于实施例1，区别在于，第一夹体1上设置有第一焊接通孔13，第一焊接通孔13与模组a中电芯的电极分布一致；
第二夹体2上设置有第二焊接通孔22，第二焊接通孔22也与模组a中电芯的电极分布一致；第一焊接通孔13和第二焊接通孔22均为直孔状。
实施例2中还包括第一焊接单元6和第二焊接单元7，第一夹体1和第二夹体2设置于第一焊接单元6和第二焊接单元7之间，第一焊接单元6的焊接头伸缩穿设于第一焊接通孔13中，第二焊接单元7的焊接头伸缩穿设于第二焊接通孔22中。
实施例2中，第二探针12升降设置在第一夹体1和第二夹体2之间的夹持工位上方，第二探针12与位于模组a侧面的第一电极汇流片a1的模组间连接部上下对应。
实施例2中第二电极汇流片a2与第二夹体可剥离的粘接连接。
实施例3
如图10-11所示，实施例3基于实施例2，区别在于，第二夹体2上还设置有穿孔，穿孔与第二焊接通孔的轴向一致，真空管8穿设于穿孔中，位于第二夹体2和第一夹体1之间的真空管8端部设置有吸盘9，吸盘9、真空管8与真空组件连接；
实施例3还包括驱动真空管8朝向或背离第一夹体1夹持面运动的微动组件直线气缸10。
吸盘9用于吸附第二电极汇流片a2，在检测完成断开检测电路之后，直线气缸10带动第二电极汇流片a2横移，贴紧电芯的电极，配合焊接操作。吸盘9的吸附位置位于第二电极汇流片a2相邻的电极连接部之间。
实施例4
如图12-13所示，实施例4基于实施例1，区别在于，第一夹体1和第二夹体2均为敞口盒体，第一夹体1上设置有第一焊接通孔13，第二夹体2上设置有第二焊接通孔22，第一夹体1和第二夹体2的敞口相对，盒体的周向侧壁上设置有模组限位槽14，第一夹体1和第二夹体2上还设置有相配合的锁扣件15。
基于实施例1的圆柱形电池模组的检测焊接方法包括以下步骤：
1、第一电极汇流片a1与模组通过螺栓连接；
2、将模组置于第一夹体1和第二夹体2之间；
3、工人手动或者第一直线油缸3、第二直线油缸4驱动第一夹体1和第二夹体2夹持模组a，第二夹体3夹持面的第一探针21与模组a中电芯一端的电极电接触，第一电极汇流片a1顶紧设置在第一夹体1夹持面的顶柱11以及电芯另一端电极之间，第一夹体1夹持面上的第二探针12与第一电极汇流片a1电接触；
S4，第一探针21和第二探针12通过导线引出至相应的夹体外，通过端子与电压检测单元5连接；
S5，当电压检测单元中并联电芯的电压实测值均为正值或者均为负值时，说明模组中的电芯没有装反，可转入后道的焊接工序；若电压检测单元中并联电芯的电压实测值同时存在正值和负值，说明模组中的电芯有装反，导出，拆开模组检查。
实施例2的检测焊接方法基于实施例1，区别在于：
1、装夹模组a前，将第二电极汇流片a2粘贴在第二夹体2的夹持面上，第二夹体2的第一探针21穿设于第二电池汇流片a2的通孔（分叉状的电极连接部处）中，第二电池汇流片a2与第一探针21以及电芯另一端的电极均不电接触；
2、模组a在第一夹体1和第二夹体2之间装夹完毕后，第二探针12下行，与翻折设置在模组a侧面的第一电极汇流片a1模组间连接部相顶压，实现与第一电极汇流片a1的电连接；第二探针12下行，可断开电连接；
3、断开检测组件与第一电极汇流片a2和第一探针21的电连接，第一焊接单元6的焊接头伸入第一焊接通孔13中，第二焊接单元7的焊接头穿过第二焊接通孔22平推第二电池汇流片a2，将第二电池汇流片a2与电极顶紧，焊接第一电极汇流片a1和第二电池汇流片a2。
与实施例1相比，第二探针12与第一探针21的伸缩方向相垂直，避免相互顶压，探针的使用寿命长。
实施例3的检测焊接方法基于实施例2，区别在于：
实施例2中采用粘接，实施例3是将第二电极汇流片a2吸附在吸盘9上，直线气缸10带动真空管8和吸盘9运动，检测电压前，第二电极汇流片a2背离电极，检测电压后需要焊接时，第二电极汇流片a2贴紧电极。
实施例4的检测焊接方法区别于实施例1、2和3，其工作过程为：
将模组嵌设在第一夹体1和第二夹体2的模组限位槽14中，第一电极汇流片a1与模组螺栓连接，第一电极汇流片a2与第二夹体2粘接，锁合第一夹体1和第二夹体2得组装件，夹体外设置有与第一电极汇流片a1和第一探针21相导通的端子，接通端子电压检测，流转组装件的传送组件两侧设置有实施例2中所述的焊接组件。
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)

1.一种圆柱形电池模组的检测焊接装置，包括相对设置的第一夹体和第二夹体，其特征在于，
所述第一夹体的夹持面上设置有顶柱，所述顶柱用于顶压模组中的第一电极汇流片和电芯的一端电极；
所述第二夹体的夹持面上设置有若干个探针，所述探针用于与模组中电芯另一端的电极一一对应电接触；
还包括与所述探针以及第一电极汇流片电连接的检测组件，所述检测组件包括电压检测单元和/或内阻检测单元。
2.根据权利要求1所述的圆柱形电池模组的检测焊接装置，其特征在于，还包括夹持驱动件，所述夹持驱动件用于调节第二夹体和第一夹体的夹持面间距。
3.根据权利要求1所述的圆柱形电池模组的检测焊接装置，其特征在于，所述第一夹体和第二夹体的夹持面上设置有模组限位槽，所述第一夹体和第二夹体上还设置有相配合的锁扣件。
4.根据权利要求1或2所述的圆柱形电池模组的检测焊接装置，其特征在于，所述第一夹体和/或第二夹体上设置有焊接通孔，所述焊接通孔与模组中电芯的电极分布一致；
还包括焊接组件，所述焊接组件的焊接头伸缩穿设于所述焊接通孔中。
5.根据权利要求4所述的圆柱形电池模组的检测焊接装置，其特征在于，所述第二夹体上还设置有穿孔，所述真空管穿设于所述穿孔中，位于所述第二夹体和第一夹体之间的真空管端部设置有吸盘，所述吸盘、真空管与真空组件连接。
6.根据权利要求5所述的圆柱形电池模组的检测焊接装置，其特征在于，还包括驱动所述真空管朝向或背离第一夹体夹持面运动的微动组件。
7.根据权利要求6所述的圆柱形电池模组的检测焊接装置，其特征在于，所述焊接组件包括第一焊接单元和第二焊接单元，所述第一夹体和第二夹体设置于第一焊接单元和第二焊接单元之间，所述第一焊接单元的焊接头伸缩穿设于所述第一焊接通孔中，所述第二焊接单元的焊接头伸缩穿设于所述第二焊接通孔中。
8.一种圆柱形电池模组的检测焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将第一电极汇流片与模组端面可拆卸固定连接；
S2，将模组置于第一夹体和第二夹体之间；
S3，第一夹体和第二夹体夹持模组，第二夹体夹持面的探针与模组中电芯一端的电极电接触，第一电极汇流片顶紧设置在第一夹体夹持面的顶柱以及电芯另一端电极之间；
S4，检测组件电连接第一电极汇流片和探针，比较模组中电芯电压和/或内阻的实测值。
9.根据权利要求8所述的圆柱形电池模组的检测焊接方法，其特征在于，还包括：将第二电极汇流片可拆卸连接于第二夹体的夹持面上，第二夹体的探针穿设于第二电池汇流片的通孔中，所述第二电池汇流片与所述探针以及电芯另一端的电极均存在间隔。
10.根据权利要求9所述的圆柱形电池模组的检测焊接方法，其特征在于，还包括：
S5，断开检测组件与第一电极汇流片和探针的电连接，焊接组件的焊接头伸入第一夹体和/或第二夹体的焊接通孔中，焊接第一电极汇流片和/或第二电池汇流片。
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