CN114273769A - 一种新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置，所述焊接装置包括焊接台架、焊接头主体，所述焊接头主体安装在所述焊接台架上；所述焊接头主体包括焊接线圈、线圈底座、焊接压板、电源线、电源汇流排和磁脉冲电路；所述焊接线圈扣接在所述线圈底座上，所述线圈底座安装在所述焊接台架上；工件通过所述焊接压板压装在所述焊接线圈上；所述焊接线圈通过两个所述电源汇流排与两组所述电源线分别相连，两组所述电源线与所述磁脉冲电路两端分别相连，所述焊接线圈通过所述磁脉冲电路供电，产生磁场，以电磁力驱动所述工件中异种金属件高速碰撞实现焊接。本发明其利用磁脉冲焊接技术，解决异种金属板材的焊接。

Description

一种新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置

技术领域

本发明涉及一种焊接装置，尤其涉及一种新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置。

背景技术

新能源汽车动力电池一般都是以电池组的形式出现，电池组是将多个单个电池进行串联并联来满足电压和容量的要求，电池之间的常见的连接方式通常采用金属搭接片与两个电极端子分别激光焊接而成，两个电极端子采用异种金属，一边为铝材料制作的正极端子，一边为铜材料制作的负极端子，而铝搭接片和铜材料的异种金属间激光焊接效果很差，连接处易氧化，导致接触电阻增大，焊接强度较低，效率低，影响其连接效果等，因此激光焊接无法满足异种材料的焊接。

目前在动力电池焊接领域也有采用电磁脉冲焊接的，如CN112510327A一种动力电池及其封口方法，其采用电磁脉冲焊的方式使金属板坯与顶盖结合为一体，以封闭注液孔。由于采用电磁脉冲焊的方式，可使得金属板坯能够在电磁感应作用下以极大地速度冲撞顶盖，在金属板坯与顶盖高速碰撞接触后，将两者结合为一体，从而通过快速完成对金属板坯的焊接作业来实现对注液孔的封口处理，相较于激光焊接方式，由于封口焊接过程中不受热量影响，不会产生小孔或焊缝爆点，可获得高质量封口焊接的效果。因此目前亟需解决如何采用电磁脉冲焊接动力电池搭接片的问题。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置，其利用磁脉冲焊接技术，解决异种金属板材的焊接，如铜-铝材料焊接、铝-钢材料焊接、铜-钢材料焊接等异种材料焊接。

本发明具体地技术方案如下：

一种新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置，其特征在于，所述焊接装置包括焊接台架、焊接头主体，所述焊接头主体安装在所述焊接台架上；

所述焊接头主体包括焊接线圈、线圈底座、焊接压板、电源线、电源汇流排和磁脉冲电路；所述焊接线圈扣接在所述线圈底座上，所述线圈底座安装在所述焊接台架上；工件通过所述焊接压板压装在所述焊接线圈上；所述焊接线圈通过两个所述电源汇流排与两组所述电源线分别相连，两组所述电源线与所述磁脉冲电路两端分别相连，所述焊接线圈通过所述磁脉冲电路供电，产生磁场，以电磁力驱动所述工件中异种金属件高速碰撞实现焊接。

进一步地，所述焊接线圈中间为焊接臂，两侧为回路，所述焊接臂与所述回路之间通过半圆过渡结构连接形成折弯结构。

进一步地，所述焊接线圈的所述折弯结构由铝板材料制成。

进一步地，所述线圈底座为圆弧结构的绝缘底座，所述线圈底座与所述焊接线圈相接后，所述圆弧结构嵌入所述焊接线圈的所述折弯结构中。

进一步地，所述焊接台架为铝合金型材拼接而成的框架结构。

进一步地，所述焊接压板由上下设置的上压板、下压板连接组成，所述下压板尺寸与所述工件尺寸相匹配；所述上压板由45#钢制成，所述下压板由硬度较高的高强钢材料制成。

进一步地，所述电源汇流排采用铝合金材料制成。

进一步地，所述焊接头主体还包括第一连接支架、连接板；所述线圈底座两端分别通过所述第一连接支架与所述焊接台架、所述连接板相连，所述连接板搭接在所述焊接台架上；所述第一连接支架为铝合金支架。

进一步地，所述焊接头主体还包括第二连接支架，所述焊接线圈与所述线圈底座通过所述第二连接支架螺栓连接；所述第二连接支架为铝合金支架。

进一步地，所述焊接头主体还包括第三连接支架，两个所述电源汇流排分别通过所述第三连接支架螺栓固定在所述线圈底座下方；所述第三连接支架为铝合金支架。

本发明的有益效果：

本发明利用磁脉冲焊接技术，通过异形焊接线圈放电焊接搭接片的结构设计，实现异种金属板的电池搭接片批量生产焊接，与现有焊接方式相比，同时具备高速成型和固相连接双重优势，且焊接时间极短，在30-100μs即可完成焊接，焊接过程中不需任何助焊剂、气体、焊料等辅料，绿色无污染，对焊接环境要求低，焊接过程几乎无明显升温和热影响区，工件焊接区域强度接近甚至高于母材强度。本发明焊接能量可以精准控制，重复性好，可以同时焊接多个工件，能配合实现机械自动化产线。

本发明焊接线圈结构巧妙，利用折弯结构增大主流与回流的间隙，减小回路磁感应的能量流失，提高集磁能量利用率，达到更好的焊接质量。

本发明的焊接线圈、电源汇流排等导电材料使用铝合金材料，与现有的铜材料制成的导电材料相比，成本更低，轻量化效果好，有利于实现动力电池搭接片的批量焊接。

此外本发明焊接台架、连接支架等也采用全铝合金设计，使焊接装置轻量化效果更好、成本更低。

附图说明

图1为本发明磁脉冲焊接装置整体的示意图；

图2为本发明中焊接头主体示意图；

图3为本发明中焊接头主体结构爆炸示意图；

图4为本发明中焊接线圈结构示意图；

图5为本发明中磁脉冲压接线缆端子通电线圈原理示意图图。

其中：1-焊接台架、2-焊接头主体、201-焊接线圈、2011-焊接臂、2012-回路、202-线圈底座、203-上压板、204-下压板、205-第一连接支架、206-连接板、207-第二连接支架、208-电源线、209-电源汇流排、210-第三连接支架、211-工件。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

本发明中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例记载了一种新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置，该焊接装置利用磁脉冲焊接技术实现动力电池搭接片的焊接。

如图1所示，该焊接装置包括焊接台架1、焊接头主体2。焊接头主体2螺栓固定在焊接台架1中间预留的位置上，焊接台架1通过电源线连接磁脉冲电路，实现磁脉冲焊接，该焊接装置整体布局结构紧凑、安装方便、实用。

焊接台架1为简单的框架结构，由标准的铝合金型材螺栓拼接而成，安装拆卸简单，运输便捷，成本低。

焊接头主体2为磁脉冲焊接头，如图2和图3所示，焊接头主体2包括焊接线圈201、线圈底座202、焊接压板、第一连接支架205、连接板206、第二连接支架207、电源线208、电源汇流排209、第三连接支架210。

线圈底座202两端分别通过第一连接支架205与焊接台架1、连接板206螺栓固定，连接板206搭接在焊接台架1上，并通过第一连接支架205螺栓紧固。焊接线圈201扣接在线圈底座202上，并通过第二连接支架207螺栓连接。工件211通过焊接压板螺栓紧固压装在焊接线圈201上。焊接线圈201在靠近连接板206的一侧通过两组电源线208与磁脉冲电路两端分别相连，磁脉冲电路用于为焊接线圈201供电。具体地，磁脉冲电路通过一组电源线208为一个电源汇流排209输入电流，为焊接线圈201供电，焊接线圈201再通过另一个电源汇流排209与另一组电源线208相连，电源线208与磁脉冲电路相连，形成电流的回路。两个电源汇流排209分别通过第三连接支架210螺栓固定在线圈底座202下方。

本实施例中，焊接线圈201为铝板材料制成的折弯结构，如图4所示，焊接线圈201中间为焊接臂2011，两侧为回路2012，焊接臂2011与回路2012之间通过半圆过渡结构连接形成焊接线圈201的折弯结构，半圆过渡结构可增强焊接臂2011与回路2012连接段的结构强度，且能达到更好的汇流效果，且焊接臂2011与两边回路2012之间具有预设间距，以很好的减小感应能量的抵消损失，且有更好的轻量化效果。焊接线圈201采用折弯结构可增大回路2012和工件211感应的距离，能够减少不必要的能量损失，减小焊接时工件211两边的焊接翘边风险，提高焊接质量。

线圈底座202为绝缘防静电的环氧树脂材料通过机加工制作的与焊接线圈201相匹配的圆弧结构的绝缘底座，与焊接线圈201相接后，圆弧结构嵌入焊接线圈201的折弯结构中。此线圈底座202既能起到绝缘的作用，还为整个焊接头主体2的支撑底座，用于支撑焊接头主体2上的各个零部件以及工件211。

焊接压板由上下设置的上压板203、下压板204螺栓连接组成，上压板203由45#钢制成，下压板204由硬度较高的高强钢材料制成，以保证结构强度。上压板203和下压板204的中间及四周均通过螺栓紧固，以保证上压板203和下压板204的紧密相接。下压板204的尺寸与工件211尺寸相匹配，焊接不同尺寸的工件211时，相应更换下压板204即可实现不同尺寸工件211的焊接，兼容性强，因只需更换下压板204，大大降低了焊接成本。

第一连接支架205为U型支架，有利于提高线圈底座202、连接板206与焊接台架1连接稳定性。第一连接支架205、第二连接支架207、第三连接支架210均为全铝合金支架，有利于焊接装置的轻量化设计。

电源汇流排209采用铝合金材料制成，与现有技术中采用铜材料制成的汇流排不同，在保证导电性效果下成本更低，轻量化效果更好。

本实施例可实现多组动力电池搭接片的焊接连接，工件211为动力电池的一组或多组铜板电池极片、铝板电池搭接片。焊接多组铜板电池极片、铝板电池搭接片时，电源线208的数量与电池搭接片数量相匹配，以保证能产生足够的电磁力，驱动工件211实现焊接。

本实施例焊接装置的磁脉冲焊接原理如图4所示，先通过电源为电容充电，待焊接时，电容通过电源线208向焊接线圈201放电，强大的电流在焊接线圈201中产生磁场，以电磁力为驱动，实现工件211的焊接。

在使用该焊接装置焊接时，先拆开焊接压板的上压板203和下压板204，在焊接线圈201表面放置需要焊接的工件211，选用合适的下压板204后，焊接压板将工件211压装在焊接线圈201表面。电源为电容充电后，电容向焊接线圈201放电，铝板电池搭接片向铜板电池极片快速移动，实现与铜板电池极片的高速碰撞，从而完成动力电池搭接片的焊接。

本实施例的焊接装置还适用于铝-钢材料焊接、铜-钢材料焊接等异种材料的焊接。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置，其特征在于，所述焊接装置包括焊接台架(1)、焊接头主体(2)，所述焊接头主体(2)安装在所述焊接台架(1)上；

所述焊接头主体(2)包括焊接线圈(201)、线圈底座(202)、焊接压板、电源线(208)、电源汇流排(209)和磁脉冲电路；所述焊接线圈(201)扣接在所述线圈底座(202)上，所述线圈底座(202)安装在所述焊接台架(1)上；工件(211)通过所述焊接压板压装在所述焊接线圈(201)上；所述焊接线圈(201)通过两个所述电源汇流排(209)与两组所述电源线(208)分别相连，两组所述电源线(208)与所述磁脉冲电路两端分别相连，所述焊接线圈(201)通过所述磁脉冲电路供电，产生磁场，以电磁力驱动所述工件(211)中异种金属件高速碰撞实现焊接。

2.根据权利要求1所述的新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置，其特征在于，所述焊接线圈(201)中间为焊接臂(2011)，两侧为回路(2012)，所述焊接臂(2011)与所述回路(2012)之间通过半圆过渡结构连接形成折弯结构。

3.根据权利要求2所述的新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置，其特征在于，所述焊接线圈(201)的所述折弯结构由铝板材料制成。

4.根据权利要求2所述的新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置，其特征在于，所述线圈底座(202)为圆弧结构的绝缘底座，所述线圈底座(202)与所述焊接线圈(201)相接后，所述圆弧结构嵌入所述焊接线圈(201)的所述折弯结构中。

5.根据权利要求1所述的新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置，其特征在于，所述焊接台架(1)为铝合金型材拼接而成的框架结构。

6.根据权利要求1所述的新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置，其特征在于，所述焊接压板由上下设置的上压板(203)、下压板(204)连接组成，所述下压板(204)尺寸与所述工件(211)尺寸相匹配；所述上压板(203)由45#钢制成，所述下压板(204)由硬度较高的高强钢材料制成。

7.根据权利要求1所述的新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置，其特征在于，所述电源汇流排(209)采用铝合金材料制成。

8.根据权利要求1所述的新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置，其特征在于，所述焊接头主体(2)还包括第一连接支架(205)、连接板(206)；所述线圈底座(202)两端分别通过所述第一连接支架(205)与所述焊接台架(1)、所述连接板(206)相连，所述连接板(206)搭接在所述焊接台架(1)上；所述第一连接支架(205)为铝合金支架。

9.根据权利要求1所述的新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置，其特征在于，所述焊接头主体(2)还包括第二连接支架(207)，所述焊接线圈(201)与所述线圈底座(202)通过所述第二连接支架(207)螺栓连接；所述第二连接支架(207)为铝合金支架。

10.根据权利要求1所述的新型的新能源汽车动力电池搭接片焊接装置，其特征在于，所述焊接头主体(2)还包括第三连接支架(210)，两个所述电源汇流排(209)分别通过所述第三连接支架(210)螺栓固定在所述线圈底座(202)下方；所述第三连接支架(210)为铝合金支架。

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