CN112272888A - 用于制造车辆动力电池的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将至少一个电池模块(3)装配到车辆的动力电池的电池壳体(1)中的方法，其中，在递送工序中，以机器人控制的方式将电池模块(3)经由递送路径并借助递送力(F)送入到电池壳体(1)中，直到到达安装位置(A)，在该安装位置中，电池模块(3)在正确位置上被放置在电池壳体(1)的壳体底部(7)的接触轮廓(17)上；在固定工序中，将定位在正确位置上的电池模块(3)固定在电池壳体(1)中。根据本发明，通过监控装置(40)监控递送工序，该监控装置在递送工序中检测实际递送路径(zist)和实际递送力(Fist)，并在此基础上评估递送工序是否无误地执行。

Description

用于制造车辆动力电池的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于将至少一个电池模块装配到车辆的动力电池的电池壳体中的方法以及一种根据权利要求8所述的用于执行该方法的机器人设施。
背景技术
电动车辆的动力电池具有单电池，这些单电池作为电池组被组合在方形的电池模块中。在一个电池壳体中可以布置有多个这样的电池模块，该电池壳体可以被布置在车辆中。布置在电池壳体中的电池模块可以用冷却系统冷却，以便获得更好的运行性能。冷却系统例如可以是车辆的冷却剂回路，在电池壳体的壳体底部中的冷却剂通道接入到该冷却剂回路中。为实现电池模块与壳体底部之间的良好导热性，可以在电池模块与壳体底部之间的隔热的气隙中填充导热膏。
在机器人设施中自动执行本类型的用于制造这种动力电池的工序。为此，将尚未装配有电池模块的电池壳体运送到机器人设施的装配站。在装配站中，首先进行施加工序/涂覆工序，其中将导热膏施加/涂覆到电池壳体的壳体底部。随后进行递送工序，其中，递送装置将相应的电池模块经由递送路径并借助递送力送入电池壳体中，直到到达安装位置，在该安装位置中，电池模块在正确位置上放置在电池壳体的壳体底部的接触轮廓上。电池模块可以直接放置在壳体底部的接触轮廓上。替代地和/或附加地，电池模块也可以间接地在中间隔着导热膏层的情况下放置在壳体底部的接触轮廓上。在递送工序之后进行固定工序，在固定工序中通过螺栓将电池模块紧固在电池壳体的壳体底部上。
在现有技术中，在固定工序中借助于监控装置来监控螺纹连接过程、在螺纹连接过程中检测作用在螺栓上的实际拧紧力矩。当达到额定拧紧力矩时，结束该自动执行的螺纹连接过程。
在递送工序中，尚未装配电池模块的电池壳体中可能存在干扰轮廓。这会损害电池模块在电池壳体中的正确定位。这种干扰轮廓例如是错误地布置在电池壳体中的接合部件，例如螺栓等。这可能导致电池模块在电池壳体中的放置位置不正确，从而会损害电池模块的运行性能。
由DE 10 2014 203 765 A1已知一种用于由能量存储模块和冷却元件制造组件的方法。由DE 21 56 012 A1已知一种用于拧紧螺栓的方法和装置。从DE 29 18 845 A1中已知一种用于将半导体部件螺纹连接到冷却板上的方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于制造车辆的动力电池的方法和机器人设施，其中以简单且操作可靠的方式确保动力电池的无误的安装。
该目的通过权利要求1或8的特征来实现。在从属权利要求中公开了本发明的优选的改进方案。
根据权利要求1的特征部分，通过监控装置监控递送工序。监控装置配有路径测量系统，该路径测量系统检测递送过程期间的实际递送路径。此外，监控装置还配有测力系统，该测力系统检测递送过程期间的实际递送力。监控装置基于所检测到的实际递送路径和所检测到的实际递送力来评估：递送工序是否无误地执行。如果递送工序有错误，则可以将动力电池移送到后处理站，在该后处理站中例如不是自动化的、而是由工人手动地重复该递送工序。
在技术实施方案中，监控装置可以具有评估单元，该评估单元将实际递送力和实际递送路径与相对应的、在评估单元中可以以表格形式存储的、例如存储在数据库中的额定值相比较。评估单元可以根据额定值/实际值比较来确定递送工序是否无误。
在一种实施变型方案中，所述监控装置可以检测在实际递送路径上的实际递送力的实际力/路径变化曲线。可以将该实际力/路径变化曲线与存储在监控装置中的额定力/路径变化曲线相比较，并基于该比较来评估递送工序。
如果监控装置确定了递送工序无误，则可以实施在工艺技术方面随后进行的固定工序，在该固定工序中例如可以将递送的电池模块与电池壳体的壳体底部相紧固。为此，通过至少一个螺栓将电池模块螺纹连接至电池壳体的螺纹连接点。为了确保无误地固定电池模块，优选利用一个另外的第二监控装置监控上述的固定工序，该第二监控装置评估该固定步骤是否无误地执行。第二监控装置可以优选地在螺纹连接过程中检测作用在螺栓上的实际拧紧力矩。在监控装置中可以将实际的拧紧力矩与额定的拧紧力矩相比较。如果实际拧紧力矩达到了额定拧紧力矩，则结束该螺纹连接过程。
在电池壳体的壳体底部中可以设计有冷却剂通道或其他冷却元件，该冷却剂通道或其他冷却元件可以是车辆的冷却系统的一部分。为了提高在装入的电池模块与壳体底部之间的导热性能，可以在电池模块与壳体底部之间的隔热的气隙中填充导热膏。该导热膏可以在传递工序之前进行的施加工序中被施加。
可以在递送装置中存储安装位置的路径坐标。同样，也可以在监控装置中存储在到达安装位置时作用在电池模块上的额定递送力。
附图说明
下面参考附图描述本发明的示例性实施例。其中：
图1示出了在组装状态下被紧固在电池壳体中的电池模块。
图2至图6分别示出了用于实现图1所示的动力电池的组装状态的工艺顺序的示图。
具体实施方式
在图1中，以大致简化的侧剖图示出了电动车辆的动力电池。动力电池具有盆状或箱状的电池壳体1，在该电池壳体中放置有方形的电池模块3，该电池模块由未示出的单个的单电池构成。电池模块3借助于紧固单元5安装在电池壳体1的壳体底部7上。如图1还进一步所示，壳体底部7具有壳体底部基部9和冷却压制部11，该冷却压制部11向着壳体内部空间方向被从壳体底部基部拉高了一压制高度。冷却压制部11与下盖板部13一起界定了冷却剂通道15，该冷却剂通道是外部的车辆冷却系统的组成部分。冷却压制部11的上侧在图1中形成了接触轮廓17，电池模块3隔着导热膏绝缘层被放置在该接触轮廓上。
应当强调的是，附图中的壳体底部7的结构仅是示例，并且本发明绝不限于附图中所示的壳体底部7的结构。相反，替代于附图，壳体底部7可以被设计成在内侧具有平坦的表面，并且冷却通道15可以被布置在该具有平坦的表面的壳体底部的下方。
如上所述，电池模块3通过紧固单元5牢固地紧固在壳体底部7上。在图1中，每个紧固单元5由螺栓19构成，螺栓19被引导通过电池模块3的安装区段47，并且被螺纹连接在固定到壳体底部7的螺帽21中。在图1中，在侧向邻接冷却压制部11的气隙23被导热膏25完全填充，以增加电池模块3和被冷却剂流过的壳体底部7之间的导热性能。
电池壳体1还具有从壳体底部7侧向向上伸高的壳体侧壁27。在壳体侧壁的上部的固定凸缘上可以固定着未示出的电池盖。
参照图2至6说明用于实现图1所示的组装状态的工艺顺序。该工艺顺序在机器人设施中执行，在图中仅示出了该机器人设施的一个装配站29。装配站29仅在理解本发明所需要的范围内以粗略简化的方式在图中示出。因此，在图2中，尚未装配有电池模块3的电池壳体1已经被运送到装配站29中(图2)。装配站29具有放置面31，电池壳体1被放置在该放置面31上。另外，装配站29具有位置固定的对中框架33，该对中框架33确保电池模块3从上方被精确对中地递送到电池壳体1中。在图2中，借助于仅示意性示出的、机器人控制的递送装置35进行递送，借助该递送装置，可以将电池模块3经由递送路径z并利用递送力F送入电池壳体3中。
递送装置35配有测力系统37和路径测量系统39。测力系统37可以是测力计，在递送过程中借助于该测力计检测实际递送力Fist。
借助于路径测量系统39在递送过程中检测实际递送路径Zist。为了确保平行于表面的递送，优选的是，路径测量系统39具有多个、总共至少三个在周向上彼此间隔开的路径传感器41，在图2中示例性示出了其中两个路径传感器41。测力系统37和路径测量系统39均与监控装置40的评估单元43信号连接。
在工艺顺序的开始，执行施加工序，在施加工序中大略散布地施加导热膏25。接下来进行递送工序，在递送工序中，递送装置35将电池模块3送入电池壳体1中，直到到达安装位置A(图3)。在评估单元43中，检测在递送路径z上的递送力变化曲线，该递送路径z根据图2或图4沿高度方向z被限定在起始参考点R与最终安装位置A之间。在评估单元43中将实际力/路径变化曲线F(z)ist与额定力/路径变化曲线F(z)soll相比较，如图4所示。
在图2中，起始参考点R例如被限定为对中框架33的上侧12。从电池模块底部10(图2)在递送运动期间经过对中框架上侧12的时刻起，开始在测量技术方面检测递送路径z和相关的递送力F。
在上述递送运动开始之前，在测量技术方面检测在对中框架上侧12与螺帽顶侧14之间的作为偏差值的高度偏差。该偏差值等于在起始参考点R与安装位置A之间可经过的最大递送路径z。
图4中在力/路径图中以实线示出了如在评估单元43中存储的额定力/路径变化曲线F(z)soll。因此，在递送运动期间，额定递送力Fsoll在就要到达安装位置A之前被保持得很低。只在电池模块底部10与尚未散布的导热膏25(图2)接触时，要施加到电池模块3上的额定递送力Fsoll才会增加，直到到达安装位置A，此时额定递送力Fsoll的值为FA。
在图4中，还以虚线示出了实际力/路径变化曲线F(z)ist，在该变化曲线中，递送力Fist明显比预期的要早地增加。这可以意味着在电池壳体1中有错误地存在的干扰轮廓，例如接合部件等。通过将额定力/路径变化曲线F(z)soll与实际力/路径变化曲线F(z)ist相比较，评估单元43可以确定递送工序是否无误地执行。如果递送工序有误，则可以将电池壳体1与电池模块3一起送到后处理站，在该后处理站中，可以由工人手动地对动力电池进行后处理。
如果递送工序无误，则进行固定工序(图5)，在固定工序中，借助螺纹连接单元45将螺栓19穿过电池模块3的安装通道47并与底部的螺帽21螺纹连接。螺纹连接单元45配有第二监控装置49，该第二监控装置49在螺纹连接过程中检测实际拧紧力矩Mist，并将其与额定拧紧力矩Msoll相比较。如果实际拧紧力矩Mist达到了存储在第二监控装置49中的额定拧紧力矩Msoll，则结束该螺纹连接过程。

Claims (8)

1.一种用于将至少一个电池模块(3)装配到车辆的动力电池的电池壳体(1)中的方法，其中，在递送工序中，以机器人控制的方式将电池模块(3)经由递送路径(z)并借助递送力(F)送入到电池壳体(1)中，直到到达安装位置(A)，在该安装位置中，电池模块(3)在正确位置上以及直接或间接地被放置在电池壳体(1)的壳体底部(7)的接触轮廓(17)上；在固定工序中，将定位在正确位置上的电池模块(3)固定在电池壳体(1)中，其特征在于，通过监控装置(40)监控递送工序，该监控装置在递送工序中检测实际递送路径(zist)和实际递送力(Fist)，并在此基础上评估递送工序是否无误地执行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监控装置(40)具有评估单元(43)，所述评估单元将实际递送力(Fist)和实际递送路径(zist)与相对应的额定值相比较，所述评估单元(43)根据该比较来确定递送工序是否无误。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述监控装置(40)检测在实际递送路径(zist)上的实际递送力(Fist)的实际力/路径变化曲线(F(z)ist)，所述监控装置(40)将实际力/路径变化曲线(F(z)ist)与存储在所述监控装置(40)中的额定力/路径变化曲线(F(z)soll)相比较。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在固定工序中进行螺纹连接过程，在所述螺纹连接过程中，通过至少一个螺栓(19)将电池模块(3)螺纹连接至电池壳体(1)的螺纹连接点(21)。
5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，利用第二监控装置(49)监控固定工序，该第二监控装置评估该固定工序是否无误地执行。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二监控装置(49)在螺纹连接过程中检测作用在螺栓(19)上的实际拧紧力矩(Mist)，并且在达到额定拧紧力矩(Msoll)时结束所述螺纹连接过程。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在工艺技术方面在递送工序之前进行施加工序，在施加工序中，将导热膏(25)施加到电池壳体(1)的壳体底部(7)或接触轮廓(17)上，导热膏(25)在动力电池的组装状态下填充电池壳体底部(7)与电池模块(3)之间的隔热的气隙(23)。
8.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的机器人设施，该机器人设施具有装配站(29)，该装配站具有递送装置(35)，通过该递送装置能将电池模块(3)经由递送路径(z)并且借助于递送力(F)送入电池壳体(1)中，直到到达安装位置(A)，该递送装置(35)具有测力系统(37)，通过该测力系统能够在递送过程中检测实际递送力(Fist)，该递送装置(35)具有路径测量系统(39)，通过该路径测量系统能够在递送过程中检测实际递送路径(zist)，其特征在于，所述递送装置(35)具有监控装置(40)，该监控装置基于所检测到的实际递送路径(zist)和所检测到的实际递送力(Fist)来评估递送工序是否无误地执行。
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