CN115055777B - 一种非接触电池片互联条焊接压紧装置、焊接装置及焊接装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触电池片互联条焊接压紧装置，互联条用于串联第一电池片和第二电池片，互联条包括下连接部和上连接部，压紧装置包括磁场发生装置、供电装置以及分别连接于供电装置两极的若干第一电接触端和若干第二电接触端，第一电接触端用于与互联条的下连接部进行电连接，第二电接触端用于与第二电池片主栅线进行电连接，磁场发生装置用于产生覆盖互联条上连接部的磁场，当互联条的上连接部有电流通过时，互联条的上连接部受到安培力贴紧第二电池片主栅线。使互联条在磁场中受到安培力，而实现不接触互联条的情况下向互联条提供贴紧电池片的压力，互联条焊接过程中采用非接触方式压紧，电池片内无接触应力，降低焊接碎片率。

Description

一种非接触电池片互联条焊接压紧装置、焊接装置及焊接装 置的控制方法

技术领域

本发明涉及易碎品焊接加工，具体是涉及一种非接触电池片互联条焊接压紧装置、焊接装置及焊接装置的控制方法。

背景技术

在太阳能电池片串焊组装过程中，上互联条1a（涂锡铜带）、电池片1b、下互联条1c形成三明治结构如图1所示，在高温环境中互联条上的焊锡熔化，进而完成互联条和电池片主栅线、互联条和电池片背极的焊接。

互联条通过带辊包装形式供料，展开后必然存在一定的弯曲度，即使通过校直装置，也无法保证焊接时与电池片的主栅线完全贴合（即互联条隆起或翘曲，如图2所示），因此焊接过程中必须要有压紧机构辅助。

常见压紧机构包括：

（1）依靠片状或轮状焊头的自重或弹性压力把互联条压在主栅线上，如图3所示；焊头压紧模式下焊头沿主栅线长度方向移动，同步完成压紧和焊接，由于温差和压力导致电池片内存在实时局部应力；部分方案的焊头结构与主栅线同尺寸，可一次性完成互联条和主栅线的焊接，但由于电池片的热翘曲和焊头的热变形，在压紧过程中常存在局部应力过大导致电池片碎片或压紧不足导致虚焊的现象。

（2）依靠弹性压针或弹性压片的压力把互联条压在主栅线上，如图4所示；压紧接触点间存在一定的间隔，进而互联条长度方向上各处的受压不一致，存在局部应力且焊接后互联条各处的横截面尺寸必然存在一定的差异。

综上可见：无论是焊头压紧还是弹性压紧结构都无法保证互联条均匀受力，局部受力不均会导致电池片内应力、溢锡和互联条焊接后的横截面不均匀等问题（局部阻抗变化）。

发明内容

发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种保证互联条焊接时均匀受力，且不影响电池片的非接触电池片互联条焊接压紧装置。

本发明还提供应用上述压紧装置的电池片互联条焊接装置及焊接装置的控制方法。

技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种非接触电池片互联条焊接压紧装置，互联条用于串联两个电池片，两个电池片分别为第一电池片和第二电池片，互联条包括用于连接第一电池片背极的下连接部和用于连接第二电池片主栅线的上连接部，压紧装置包括磁场发生装置、供电装置以及分别连接于供电装置两极的若干第一电接触端和若干第二电接触端，所述第一电接触端用于与互联条的下连接部进行电连接，所述第二电接触端用于与第二电池片主栅线进行电连接，所述磁场发生装置用于产生覆盖互联条上连接部的磁场，当互联条的上连接部有电流通过时，互联条的上连接部受到安培力贴紧第二电池片主栅线。

进一步的，该压紧装置还包括升降装置，升降装置用于控制第二电接触端接触或脱离第二电池片主栅线。所述升降装置包括气缸、与气缸输出端固定连接的绝缘骨架，所述气缸带动绝缘骨架沿竖直方向往复移动，所述第二电接触端采用导电橡胶，导电橡胶固定于绝缘骨架下端。该压紧装置还包括电阻检测仪，所述第一电接触端和第二电接触端接入电阻检测仪。

本发明还采用一种电池片互联条焊接装置，包括运送电池片的传送导轨、加热焊接装置，所述传送导轨包括准备部和焊接部，传送导轨用于将电池片从准备部运送至焊接部，所述加热焊接装置和磁场发生装置均设置于传送导轨的焊接部，所述第一电池片位于准备部时，第二电池片位于焊接部。

进一步的，所述第一电接触端为平面导体，且延伸方向平行于传送导轨的延伸方向，第一电接触端设置于传送导轨的准备部，且第一电接触端上端面与传送导轨上端面位于同一平面内，所述第一电接触端与传送导轨之间没有电接触。

本发明还采用一种电池片互联条焊接装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：将互联条与电池片进行叠放后，置于传送导轨上，且第一电池片位于传送导轨的准备部，第二电池片位于传送导轨的焊接部；互联条的下连接部位于第一电池片背面，并与第一电池片的背极焊接线重合，且互联条的下连接部与第一电接触端形成电连接，互联条的上连接部位于第二电池片上面，并与第二电池片主栅线重合；

步骤2：控制升降装置调节第二电接触端的位置，使第二电接触端与第二电池片的主栅线形成电接触；

步骤3：控制加热焊接装置对互联条上连接部进行加热焊接，互联条上连接部的焊锡融化与第二电池片的主栅线之间形成欧姆接触；

步骤4：控制供电装置向第一电接触端和第二电接触端供电，互联条上产生电流；

步骤5：控制磁场发生装置产生垂直于互联条电流方向的水平方向磁场；

步骤6：互联条上连接部与第二电池片主栅线焊接完成后，控制加热焊接装置和供电装置停止工作；

步骤7：控制升降装置，使第二电接触端脱离与第二电池片的接触；

步骤8：传送导轨传送电池片，进行下一个电池片与互联条的焊接。

进一步的，所述控制加热焊接装置和供电装置停止工作后，通过电阻检测仪测量第一电接触端和第二电接触端之间的阻抗，判断焊接质量；然后再控制升降装置工作，使第二电接触端脱离与第二电池片的接触。

有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是通过向互联条中通入电流，使互联条在磁场中受到安培力，而实现不接触互联条的情况下向互联条提供贴紧电池片的压力，互联条焊接过程中采用非接触方式压紧，电池片内无接触应力，降低焊接碎片率。焊接后实时测试导通电阻判定焊接质量，提升焊接质量。

附图说明

图1所示为现有技术中互联条与电池片的位置关系图；

图2所示为现有技术中互联条与电池片焊接时互联条隆起的结构示意图；

图3所示为本发明中焊接压紧装置的结构示意图；

图4所示为本发明中升降装置的结构示意图；

图5所示为本发明中焊接装置的控制电路示意图。

实施方式

互联条用于串联两个电池片，两个电池片分别为第一电池片51和第二电池片52，互联条包括用于连接第一电池片51背极的下连接部42和用于连接第二电池片主栅线的上连接部41，第二电池片52背极与前一个互联条的下连接部43连接，一个互联条的上连接部41和前一个互联条的下连接部43与电池片形成三明治结构。

实施例1

如图3所示，本实施例中的一种非接触电池片互联条焊接压紧装置，压紧装置包括磁场发生装置3、升降装置6、供电装置以及分别连接于供电装置两极的若干第一电接触端1和若干第二电接触端2（电路接点1和电路接点2），第一电接触端1用于与互联条的下连接部42进行电连接，第二电接触端2用于与第二电池片主栅线进行电连接，升降装置6用于控制第二电接触端2接触或远离第二电池片主栅线，如图4所示，升降装置6包括气缸61、与气缸61输出端固定连接的绝缘骨架62，气缸61带动绝缘骨架62沿竖直方向往复移动，绝缘骨架62上可以设置多个第二电接触端2，第二电接触端2采用导电橡胶，导电橡胶固定于绝缘骨架62下端，磁场发生装置3用于产生覆盖互联条上连接部41的磁场，当互联条的上连接部41有电流通过时，互联条的上连接部41受到安培力靠近第二电池片主栅线。该压紧装置还包括电阻检测仪，第一电接触端1和第二电接触端2接入电阻检测仪，电阻检测仪检测第一电接触端1和第二电接触端2之间的阻抗。

实施例2

如图3所示，本实施例中一种电池片互联条焊接装置，包括实施例1中的压紧装置、传送电池片的传送导轨7和加热焊接装置，在电池片传送导轨7上依次设置前序工位和焊接工位，前序工位为准备部，准备进入焊接，焊接工位为焊接部。在焊接部，电池片的背极和主栅线与互联条进行焊接，电池片传送过程中通过定位机构保证各电池片在导轨上的定位，互联条（涂锡铜带）经校直机构、折弯机构、定位机构和裁切机构的配合控制，完成各互联条和电池片的叠放，完成叠放过程为现有技术中常用技术，在此不再赘述。本实施例中以125mm*125mm双主栅线电池片为例。

完成叠放后，第一电池片51位于前序工位，第二电池片52位于焊接工位，一根互联条包括下连接部42、上连接部41；互联条的下连接部42位于第一电池片51的背面并与其背极焊接线重合，互联条的上连接部41位于第二电池片52的上面并与其主栅线重合，在前序工位设置第一电接触端1，第一电接触端1为平面导体形态，且延伸方向平行于传送导轨7的延伸方向，该平面导体的上端面与传送导轨7上端面共面，且第一电接触端1与传送导轨7之间完全绝缘没有电接触，在第一电池片51重力作用下互联条的下连接部42与第一电接触端1形成电接触，且第一电接触端1完全覆盖互联条的下连接部42，在本实施例中，第一电接触端1的尺寸为128mm*80mm*2mm。

互联条的上连接部41不完全覆盖第二电池片52的主栅线，即第二电池片52的主栅线末端留空位置，第二电接触端2与主栅线末端留空位置接触，第二电接触端2通过升降装置6控制高度，实现接触第二电池片52或脱离第二电池片52，从而不影响电池片的传送。如图4所示，升降装置6包括气缸61、与气缸61输出端固定连接的绝缘骨架62，气缸61带动绝缘骨架62沿竖直方向往复移动，绝缘骨架62长度方向垂直于电池片的主栅线，第二电接触端2采用导电橡胶，多个导电橡胶固定于绝缘骨架62下端，各导电橡胶分别引线，多个导电橡胶与多个电池片主栅线进行电接触。当待焊电池片进入焊接工位后，通过气缸61将导电橡胶下降至电池片表面，各导电橡胶与待焊电池片各主栅线分别形成欧姆接触；焊接完成后由升降装置6解除第二电接触端2的电接触，所构成的电气回路为断路状态。在本实施例中，第二电接触端2为相互绝缘的铜镀银导电橡胶，横截面4mm*4mm，通过绝缘骨架62（尼龙骨架）粘接后与气缸61轴相连。气缸61为行程10mm直线气缸61，初始状态下导电橡胶下端面距电池片上表面9.8mm，主栅线上互联条重合长度118mm。

焊接工位设置磁场发生装置3，在本实施例中，在焊接工位的传送导轨7两侧设置亥姆霍兹线圈，在焊接工位段的传送导轨7横截面方向上形成均匀的静态磁场，磁场方向和磁场强度受磁场控制器控制；磁场范围覆盖待焊接互联条的上连接部41，当互联条的上连接部41有电流通过时，互联条的上连接部41受到安培力靠近第二电池片主栅线，在本实施例中，跑道形亥姆霍兹线圈直边长95mm，两端半圆半径15mm；线圈中心与焊接工位电池片的侧面中心重合。

本实施例中，如图5所示，通过测控计算机控制电路和接收反馈的参数，第一电接触端1和第二电接触端2分别与二选一程控开关连接，均可以选择接入多通道直流电源或多通道电阻测试仪，第一电接触端1和第二电接触端2均接入直流电源时，直流电源用于在形成回路的互联条中通入直流电流。第一电接触端1和第二电接触端2均接入电阻测试仪，电阻测试仪用于测试互联条的导通电阻。测控计算机用于回路控制、电流控制、磁场控制、第二电接触端2升降控制和加热控制；读取多通道直流电源参数、读取多通道电阻测量仪测量结果、读取磁场控制器参数。在本实施例中，测控计算机控制程控开关（3组单刀双掷型继电器，其中第一电接触端1使用1组触点，第二电接触端2的2条引线使用剩余2组触点）将IT6332A型直流电源的正极接入第一电接触端1、负极分别接入第二电接触端2的各段。

实施例3

本实施例中一种电池片互联条焊接装置的控制方法，包括以下步骤：

（1）将互联条与电池片进行叠放后，置于传送导轨7上，且第一电池片51位于传送导轨7的准备部，第二电池片52位于传送导轨7的焊接部；互联条的下连接部42位于第一电池片51背面，并与第一电池片51的背极焊接线重合，且互联条的下连接部42与第一电接触端1形成电连接，互联条的上连接部41位于第二电池片52上面，并与第二电池片主栅线重合；

（2）当叠放好的电池片和互联条进入焊接工位后，测控计算机收到触发信号，控制升降装置6调节第二电接触端2的位置，使第二电接触端2与第二电池片52的主栅线形成电接触；

（3）测控计算机控制加热焊接装置切换至焊接模式，控制加热焊接装置对第二电池片52进行加热焊接，互联条上连接部41的焊锡融化，在锡张力的作用下使互联条与第二电池片52的主栅线之间形成欧姆接触；对加热焊接装置设置延时，确保互联条涂层焊锡熔化；

（4）控制二选一程控开关在第一电接触端1和第二电接触端2间接入可调多通道直流电源，各主栅线上的互联条内通入可控直流电流；互联条中通入的电流值小于互联条和导电胶条的推荐工作条件；对电池片单端通电，电池片内无电流回路，对电池片无损；测控通过互联条电流5.4A；

（5）控制磁场发生装置3产生垂直于互联条电流方向的水平方向磁场，各主栅线上的互联条上连接部41将受到安培力的作用，靠近电池片主栅线；控制电流的大小及方向、磁场强度大小及方向，使得各主栅线上的互联条上连接段受到大小合适且均匀的安培力，进而使各互联条和电池片主栅线可靠贴合，完成主栅线与互联条的焊接；焊接工位第二电池片52背板电极上的互联条内部无电流，不会形成安培力，互联条上连接部41的安培力传导和电池片的自重，对第二电池片52背板的互联条下连接部43焊接提供可靠的压力控制。测控计算机控制磁场发生器，磁场强度设定为3000高斯，互联条上连接部41收到约0.19N的压力；

（6）互联条上连接部41与第二电池片主栅线焊接完成后，延时3秒后，关闭磁场发生器，关闭直流电源；控制加热焊接装置和供电装置停止工作；

（7）控制二选一程控开关在第一电接触端1和第二电接触端2间接入多通道阻抗测试仪，测试各互联条两个电路接点间的阻抗，判定焊接质量；测控计算机控制程控开关（单刀双掷继电器）将HPS5102型双通道精密电阻测量仪探头1内各测量线接入第一电接触端1、探头2内各测量线分别接入第二电接触端2的各段；

测控计算机依次测量和读取HPS5102通道1的电阻值和通道2的电阻值；测控计算机将电阻测量值与电阻参考值进行比较，对测量阻值偏大的互联条给出提示告警信息。在互联条焊接后同步进行焊接质量在线检测。

（8）控制升降装置6，使第二电接触端2脱离与第二电池片52的接触；

（9）测控计算机输出传送导轨7控制信号，传送导轨7传送已焊接的电池片，进行下一个电池片与互联条的焊接。

Claims (8)

1.一种非接触电池片互联条焊接压紧装置，互联条用于串联两个电池片，两个电池片分别为第一电池片（51）和第二电池片（52），互联条包括用于连接第一电池片（51）背极的下连接部（42）和用于连接第二电池片主栅线的上连接部（41），其特征在于，压紧装置包括磁场发生装置（3）、供电装置以及分别连接于供电装置两极的若干第一电接触端（1）和若干第二电接触端（2），所述第一电接触端（1）用于与互联条的下连接部（42）进行电连接，所述第二电接触端（2）用于与第二电池片主栅线进行电连接，所述磁场发生装置（3）用于产生覆盖互联条上连接部（41）的磁场，当互联条的上连接部（41）有电流通过时，互联条的上连接部（41）受到安培力贴紧第二电池片主栅线。

2.根据权利要求1所述的非接触电池片互联条焊接压紧装置，其特征在于，还包括升降装置，升降装置用于控制第二电接触端（2）接触或脱离第二电池片主栅线。

3.根据权利要求2所述的非接触电池片互联条焊接压紧装置，其特征在于，所述升降装置包括气缸（61）、与气缸输出端固定连接的绝缘骨架（62），所述气缸（61）带动绝缘骨架（62）沿竖直方向往复移动，所述第二电接触端（2）采用导电橡胶，导电橡胶固定于绝缘骨架（62）下端。

4.根据权利要求3所述的非接触电池片互联条焊接压紧装置，其特征在于，还包括电阻检测仪，所述第一电接触端（1）和第二电接触端（2）接入电阻检测仪。

5.一种应用权利要求1至4任意一项所述压紧装置的电池片互联条焊接装置，其特征在于，包括运送电池片的传送导轨（7）、加热焊接装置，所述传送导轨（7）包括准备部和焊接部，传送导轨（7）用于将电池片从准备部运送至焊接部，所述加热焊接装置和磁场发生装置（3）均设置于传送导轨（7）的焊接部，所述第一电池片（51）位于准备部时，第二电池片（52）位于焊接部。

6.根据权利要求5所述的电池片互联条焊接装置，其特征在于，所述第一电接触端（1）为平面导体，且延伸方向平行于传送导轨（7）的延伸方向，第一电接触端（1）设置于传送导轨（7）的准备部，且第一电接触端（1）上端面与传送导轨（7）上端面位于同一平面内，所述第一电接触端（1）与传送导轨（7）之间没有电接触。

7.一种权利要求6所述电池片互联条焊接装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将互联条与电池片进行叠放后，置于传送导轨（7）上，且第一电池片（51）位于传送导轨（7）的准备部，第二电池片（52）位于传送导轨（7）的焊接部；互联条的下连接部（42）位于第一电池片（51）背面，并与第一电池片（51）的背极焊接线重合，且互联条的下连接部（42）与第一电接触端（1）形成电连接，互联条的上连接部（41）位于第二电池片（52）上面，并与第二电池片主栅线重合；

步骤2：控制升降装置调节第二电接触端（2）的位置，使第二电接触端（2）与第二电池片（52）的主栅线形成电接触；

步骤3：控制加热焊接装置对互联条上连接部（41）进行加热焊接，互联条上连接部（41）的焊锡融化与第二电池片（52）的主栅线之间形成欧姆接触；

步骤4：控制供电装置向第一电接触端（1）和第二电接触端（2）供电，互联条上产生电流；

步骤5：控制磁场发生装置（3）产生垂直于互联条电流方向的水平方向磁场；

步骤6：互联条上连接部（41）与第二电池片主栅线焊接完成后，控制加热焊接装置和供电装置停止工作；

步骤7：控制升降装置，使第二电接触端（2）脱离与第二电池片（52）的接触；

步骤8：传送导轨（7）传送电池片，进行下一个电池片与互联条的焊接。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，控制加热焊接装置和供电装置停止工作后，通过电阻检测仪测量第一电接触端（1）和第二电接触端（2）之间的阻抗，判断焊接质量；然后再控制升降装置工作，使第二电接触端（2）脱离与第二电池片（52）的接触。