CN115398690A - 堆叠型电池模块的组装线系统 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一种用于堆叠型电池模块的组装线系统，所述组装线系统包括：第一设备线，其用于组装电芯壳体且将电池电芯容纳于电芯壳体中；第二设备线，其用于组装电气连接部件及电压感测部件；以及第三设备线，其用于将电池电芯彼此串联及并联连接并检测是否出现功能异常，其中第一设备线、第二设备线及第三设备线基于预定起始点按顺序布置，使得当在一个循环中组装的第一层电芯模块组件倒置以经历第二循环时，将第二层电芯模块组件组装在第一层电芯模块组件的上部上。

Description

堆叠型电池模块的组装线系统
技术领域
本公开是有关于一种电池模块的组装线系统，且更确切而言是有关于一种堆叠有多个电芯模块组件的堆叠的电池模块的组装线系统。
本申请案主张2021年1月19日在韩国提出申请的韩国专利申请案第10-2021-0007561号的优先权，上述韩国专利申请案的公开内容并入本案供参考。
背景技术
与无法再次充电的一次电池不同，二次电池指代可充电及放电的电池，且二次电池正在用作能量存储系统(energy storage system，ESS)、电动车辆(electric vehicle，EV)或混合型电动车辆(hybrid electric vehicle，HEV)以及小型高科技电子装置(例如移动电话、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)及笔记本电脑)的电源。
目前，一个二次电池(电芯)无法给出足以驱动电动车辆的输出。为了将二次电池用作电动车辆的能量源(例如，应配置串联连接及/或并联连接有多个锂离子电池电芯的电池模块)，且通常，电池组被配置成包括用于串联连接电池模块且在功能上维持所述电池模块的电池管理系统(Battery Management System，BMS)、冷却系统、电池断开单元(BatteryDisconnection Unit，BDU)、电气配线线缆等。
与此同时，在用于电池模块量产的设备的传统布局中，所述传统布局被设计成其中物流在自基本部件的输入至最终电池模块的产出(discharge)的方向上流动的物流结构。
最近，申请人已开发出一种堆叠的电池模块作为新型电池模块，在所述堆叠的电池模块中，第一电芯模块组件被制造出来且倒置以改变所述第一电芯模块组件的顶部与底部且具有相同结构的第二电芯模块组件堆叠于所述第一电芯模块组件上。然而，由于电池模块的传统组装线设备具有物流在一个方向上流动的结构，因此为了应用传统组装线设备来制造新型堆叠的电池模块(如图1中所示)，与现有的组装线设备相比需要两个具有相同概念的设备。因此，需要开发更适合于制造新型堆叠的电池模块的新型电池模块组装线系统。
发明内容
技术问题
本公开被设计成解决相关技术的问题，且因此本公开旨在提供一种堆叠的电池模块的组装线系统，所述组装线系统可通过在建设堆叠的电池模块的组装线时减少冗余设备投入且减小装备布局的长度及面积来高效地运用空间。
本公开将解决的技术目标并不仅限于以上目标，且本领域技术人员依据以下公开将清楚地理解本文中未提及的其他目标。
技术方案
在本公开的一个方面中，提供了一种堆叠的电池模块的组装线系统，所述组装线系统包括：第一设备线，其被配置成组装电芯壳体且将电池电芯容纳于所述电芯壳体中；第二设备线，其被配置成组装电气连接部件及电压感测部件；以及第三设备线，其被配置成将所述电池电芯彼此串联及并联连接且检测所述电池电芯的功能异常，其中所述第一设备线、所述第二设备线及所述第三设备线被排列成基于预定起始点按顺序循环，且将在第一循环时组装的第一层电芯模块组件倒置以改变所述第一层电芯模块组件的顶部及底部，以使得在第二循环时将第二层电芯模块组件组装于所述第一层电芯模块组件上。
所述第一设备线、所述第二设备线及所述第三设备线可被排列成“□”形状的循环结构。
所述第一设备线可沿着第一方向排列，且第一设备线可包括：散热器预处理单元，其位于所述预定起始点处且被配置成容纳散热器以对所述散热器的表面执行等离子体加工；底部框架组装单元，其被配置成将底部框架附接至所述散热器的一个表面；电芯插入单元，其被配置成将电池电芯插入至设置于所述底部框架中的电芯插入孔中；以及顶部框架组装单元，其被配置成覆盖所述电池电芯且将顶部框架组装成与所述底部框架联接。
所述底部框架组装单元可包括用于在所述底部框架上标记条形码的条形码激光标记机器。
所述第一设备线可包括等离子体表面加工机器，所述等离子体表面加工机器用于利用等离子体来预处理所述散热器的表面、所述底部框架的表面、所述电池电芯的表面及所述顶部框架的表面。
所述第二设备线可连接至所述第一设备线，且第二设备线可包括：部件组装单元，其沿着所述第一方向排列且被配置成将多个汇流条及感测线缆附接至所述顶部框架；夹具紧固单元，其沿着所述第一方向与所述部件组装单元连续地排列且被配置成在临时组装的电芯模块组件通过所述部件组装单元之后立即将按压夹具安装至所述临时组装的电芯模块组件；载运单元，其被配置成在与所述第一方向相交的第二方向上载运所述按压夹具所安装至的所述临时组装的电芯模块组件；固化腔室单元，其沿着与所述第一方向相反的第三方向排列于在所述第二方向上与所述夹具紧固单元间隔开预定间隔的位置处，且被配置成固化涂覆至所述临时组装的电芯模块组件的粘合剂；夹具拆除单元，其被配置成从已通过所述固化腔室单元的所述临时组装的电芯模块组件拆除所述按压夹具；以及视觉检测单元，其被配置成检测拆除了所述按压夹具的所述临时组装的电芯模块组件的外观。
可设置多个所述固化腔室单元，且所述多个固化腔室单元可沿着所述第三方向并排排列。
可将红外线辐射至所述固化腔室单元中，以使得所述固化腔室单元维持45℃至65℃的内部温度。
所述第二设备线还可包括夹具回收线，所述夹具回收线相对于所述夹具拆除单元排列于与所述视觉检测单元不同的方向上且被配置成运走与所述夹具拆除单元分离的所述按压夹具。
所述第三设备线可连接至所述第二设备线，且第三设备线可包括：配线接合单元，其沿着所述第三方向排列且被配置成使用配线将所述电池电芯及所述多个汇流条以预定的图案接合至所述顶部框架上；开路电压(OCV)测试单元，其被配置成通过检测所述配线接合的外观且测量OCV来检测异常；顶盖组装单元，其被配置成将顶盖附接至配线接合的所述顶部框架上；以及互换单元，其被配置成选择性地将所述顶盖所附接至的所述电芯模块组件从所述顶盖组装单元载运至所述第一设备线的所述散热器预处理单元。
可设置多个所述配线接合单元，且所述多个配线接合单元可沿着所述第三方向并排排列。
所述互换单元可包括：翻转机器，其用于倒置所述第一层电芯模块组件以改变所述第一层电芯模块组件的所述顶部及所述底部；以及转移机器，其用于将所述第一层电芯模块组件转移至所述散热器预处理单元。
所述互换单元可包括条形码读取器，所述条形码读取器用于读取提前标记于所述底部框架上的条形码。
所述电池模块的组装线系统还可包括：第四设备线，其被设置成连接至所述第三设备线且不连接至所述第一设备线并且被配置成检测所述堆叠的电池模块的性能并封装所述堆叠的电池模块。
在所述第一设备线中，可将存储层数信息的唯一条形码提前标记于所述电芯壳体上，且所述第一设备线、所述第二设备线及所述第三设备线可被设置成通过读取所述条形码来识别所述第一层电芯模块组件及所述第二层电芯模块组件。
有益效果
根据本公开实施方式，可提供一种用于堆叠的电池模块的组装线系统，所述组装线系统可通过在建设堆叠的电池模块的组装线时减少冗余设备投入且减小装备布局的长度及面积来高效地运用空间。
确切而言，由于根据本公开的组装线系统包括排列成呈“□”形状的循环结构的设备线，因此当将具有相同结构的电芯模块组件实施成多层时组装过程的效率是出色的。
附图说明
图1是示意性地示出堆叠的电池模块的传统组装线系统的图。
图2是示意性地示出根据本公开实施方式的可使用组装线系统制造的堆叠的电池模块的分解立体图。
图3是示意性地示出根据本公开实施方式的组装线系统的图。
图4是示出图3的第一设备线的放大图。
图5是在图4的第一设备线中执行的电芯模块组装的过程图。
图6是示出图3的第二设备线的放大图。
图7是在图6的第二设备线中执行的电芯模块组装的过程图。
图8是示出图3的第三设备线的放大图。
图9是在图8的第三设备线中执行的电芯模块组装的过程图。
图10是示出图3的第四设备线的放大图。
图11是在图10的第四设备线中执行的电芯模块组装的过程图。
具体实施方式
在后文中，将参考附图详细阐述本公开的优选实施方式。在进行说明之前，应理解，本说明书及随附权利要求中所使用的术语不应被视为仅限于通用含义及字典含义，而是应基于容许发明人适当定义用语以达到最佳阐述的原则、基于与本公开的技术方面对应的含义及概念加以解释。
因此，本文中所提出的说明仅是出于说明目的的优选示例，而并非旨在限制本公开的范畴，因此应理解，可在不背离本公开的范畴的条件下对本公开作出其他等效替换及修改。另外，由于提供本公开的实施方式以向本领域技术人员更充分地阐述本公开，因此可夸大、省略或示意性地说明图式中的部件的形状及大小以更清楚地说明。因此，每一部件的大小或比例并未充分地反映实际大小或比例。
图2是示意性地示出根据本公开实施方式的可使用组装线系统制造的堆叠的电池模块的分解立体图，且图3是示意性地示出根据本公开实施方式的组装线系统的图。
根据本公开实施方式的组装线系统可用于制造堆叠的电池模块，即包括两个电芯模块组件的堆叠的电池模块，所述两个电芯模块组件彼此关于散热器20在垂直方向上对称，如图2中所示。
在阐述根据本公开的组装线系统之前，将简要阐述堆叠的电池模块的配置。堆叠的电池模块的每一电芯模块组件10A、10B包括：板形散热器20，其中形成有流动路径以使得冷却剂流过板形散热器20；底部框架40，其接合至散热器20的一个表面；电池电芯30，其插置于底部框架40的电芯插入孔41中；顶部框架50，其用于覆盖电池电芯30且与底部框架40联接；汇流条61、62，其用于电连接电池电芯30；感测线缆70，其用于进行电压或温度感测；以及顶盖80，其用于覆盖顶部框架50。
在堆叠的电池模块中，第一层电芯模块组件10A及第二层电芯模块组件10B共享一个散热器20且各自包括其他部件。另外，托架90是附接至堆叠的电池模块的两个侧表面的部件，且可用于将堆叠的电池模块固定至在电池组内部的结构。
根据本公开实施方式的组装线系统包括第一设备线100、第二设备线200及第三设备线300。
如图3中所示，第一设备线100、第二设备线200及第三设备线300被排列成基于预定起始点按顺序循环。
第一设备线100、第二设备线200及第三设备线300优选地被排列成在俯视时呈现近似“□”形状的循环结构。“□”形状的循环结构将设备构造的空间浪费最小化且使得容易保证工作人员的移动。然而，根据将建设组装线系统的环境的情况，可将“□”形状的循环结构改变成例如“△”、“○”或“◇”形状的循环结构。
稍后将详细地阐述，若按顺序操作第一设备线100、第二设备线200及第三设备线300一次，则可完成第一层电芯模块组件10A，且若操作第一设备线100、第二设备线200及第三设备线300两次，则可在第一层电芯模块组件10A上完成第二层电芯模块组件10B。换言之，沿着第一设备线100、第二设备线200及第三设备线300通过一次循环组装出第一层电芯模块组件10A，且然后，若在将第一层电芯模块组件10A倒置以使得散热器20位于顶部处的状态中执行第二循环，则可组装出具有相同结构的第二层电芯模块组件10B且第二层电芯模块组件10B堆叠在第一层电芯模块组件10A上。
在后文中，将参考图4至图9以及图3详细地阐述第一设备线100至第三设备线300。
首先，第一设备线100被配置成执行组装电芯壳体并将电池电芯30容纳于所述电芯壳体中的过程。在本文，电池电芯30指代柱形电池电芯30。柱形电池电芯30指代其中电解液及电极组件置于柱形电池罐中且电池罐的敞开顶端由顶盖密封的二次电池。柱形电池电芯30可由具有矩形平行六面体形状的矩形电池电芯30替代。
如图4中所示，第一设备线100可沿着第一方向(-X轴方向)排列且包括散热器预处理单元110、底部框架组装单元120、电芯插入单元130及顶部框架组装单元140。
第一设备线100的物流可通过传送机来移动。可在安装于托板P上的每一电芯模块组件沿着传送机移动的同时执行每一过程。
散热器预处理单元110对应于产品组装的起始点，且包括等离子体表面加工机器。
可将散热器20装载于平板车C1上并馈送至散热器预处理单元110。工作人员自平板车C1逐个取下散热器20，使用气枪执行泄漏测试，并将没有异常的散热器20放置于托板P上。
然后，散热器20在第一方向上移动以使得可在等离子体表面加工机器所在的地方利用等离子体对散热器20的表面进行预处理。若利用等离子体改良散热器20的表面，则可提高接合力。
由于散热器20是由具有高导热性的金属制成且底部框架40是由塑料树脂制成，因此当使用粘合剂来接合散热器20与底部框架40时长期接合稳定性可能会劣化。为了对此做出补偿，在利用等离子体执行表面预处理过程之后再将散热器20与底部框架40接合以加强接合力。例如，在不进行等离子体表面加工的情况下，各种材料(例如聚丙烯(polypropylene，PP)、聚醚醚酮(polyether ether ketone，PEEK)或聚甲醛(polyoxymethylene，POM))无法接合或接合不佳。因此，当将散热器20、底部框架40、顶部框架50等彼此接合时，推荐利用等离子体对接合表面进行预处理。
底部框架组装单元120可包括等离子体表面加工机器、条形码激光标记机器、胶涂覆器及工作台。
若散热器20移动至底部框架组装单元120，则将粘合剂涂覆至散热器20的表面，且将底部框架40放置于散热器20上，如图5的(a)中所示。可使用胶涂覆器(未示出)自动地将粘合剂涂覆至散热器20。
可如同上述散热器20一样将底部框架40以预制作状态装载于平板车C2上并置于底部框架组装单元120中。可利用等离子体对每一底部框架40进行表面加工，且可在底部框架40的侧表面上标记条形码。在所述条形码中，可存储关于生产历史的信息，所述信息包含包括对应的底部框架40的电芯模块组件的层数信息。此后，在每一过程中，可通过读取条形码来识别第一层电芯模块组件10A及第二层电芯模块组件10B以使得可调整处理设备的高度且可自动地执行操作。
工作人员将利用等离子体进行了表面加工且具有所标记的条形码的底部框架40放置于准备于工作台上的散热器20上并将底部框架40接合至散热器20。通过以此方式接合散热器20与底部框架40，完成电芯壳体的一部分。将电芯壳体的已完成部分移动至电芯插入单元130。在此实施方式中，工作人员组装散热器20与底部框架40，但自动机器人可替代工作人员。
电芯插入单元130可被配置成包括电芯供应/排出机器(cell supply/dischargemachine)131、电芯拾起装备132及等离子体表面加工机器133。
底部框架40具有电芯插入孔41，电池电芯30可插入至电芯插入孔41中。在图5的(b)中所示的电芯插入单元130中，执行将电池电芯30插入至底部框架40的电芯插入孔41中的过程。
经由电芯供应/排出机器131将电池电芯30供应至电芯插入单元130并自电芯插入单元130排出电池电芯30。在将电池电芯30组装至底部框架40之前，可先进行测量每一电池电芯30的开路电压并按照等级将每一电池电芯30分类的分级工作。在分级工作之后，可单独排出有缺陷电池电芯30，且可通过电芯拾起装备132将良好电池电芯30插入至底部框架40中。
电池电芯30的底表面穿过底部框架40的电芯插入孔41接合至散热器20的粘合表面。此时，为了加强电池电芯30的底表面与散热器20之间的接合力，可在将电池电芯30插入至电芯插入孔41中之前利用等离子体对电池电芯30的底表面进行加工。另外，亦可增加将粘合剂涂覆至电池电芯30的侧表面的上周边以将电池电芯30彼此接合的过程。
在此实施方式中，为了缩短单件工时(tact time)，将电芯供应/排出机器131、电芯拾起装备132及等离子体表面加工机器133设置成两组。例如，在100个电池电芯30当中，通过使用第一组设备对50个电池电芯执行电芯插入操作，且通过使用第二组设备对其余的50个电池电芯执行电芯插入操作。若电芯插入操作完成，则过程继续进行至用于附接顶部框架50的下一步骤。
顶部框架组装单元140可被配置成包括框架输入机器141、等离子体表面加工机器142及转移机器143。在顶部框架组装单元140中，可执行经由对顶部框架50进行组装及视觉检测来分离并排出有缺陷的组装产品的过程。
如同底部框架40一样，可预制作顶部框架50并将顶部框架50装载于平板车(未示出)上并且供应至框架输入机器141。顶部框架50在框架输入机器141中在第二方向(+Y轴方向)上移动，且在利用等离子体对顶部框架50的上表面及下表面进行加工后，可将粘合剂涂覆至顶部框架50的上表面及下表面，且可将顶部框架50附接至底部框架40的上部部分。
在目前的组装状态中，检测产品的外观，且通过使用转移机器143从组装线排出有缺陷产品，且仅将良好产品移动至第二设备线200。
参考图6，第二设备线200连接至第一设备线100，且包括部件组装单元210、夹具紧固单元220、载运单元230、固化腔室单元240、夹具拆除单元250、视觉检测单元270及夹具回收线260。在第二设备线200中，通过传送机及转移机器来移动物流。
部件组装单元210连接至第一设备线100的顶部框架组装单元140且排列于第一方向(-X轴方向)上。在图7的(a)及(b)中所示的部件组装单元210中，子汇流条61、主汇流条62及感测线缆70可附接至顶部框架50的上表面。
在此实施方式中，工作人员将装载于平板车(未示出)上的子汇流条61附接至顶部框架50，但部件组装工作亦可由自动机器人来替代。
作为参考，当使用柱形电池电芯30来配置电池模块时，将一排(平行捆束)柱形电池电芯30并排排列于一条直线，且将笔直的子汇流条61设置于一排与相邻的另一排之间。另外，属于一排的每一柱形电池电芯30的顶盖(对应于正极)配线接合至子汇流条61，且属于另一排的每一柱形电池的电池罐的顶端(对应于负极)配线接合至子汇流条61以将两排串联连接。存在两个主汇流条62，且两个主汇流条62逐个排列于根据子汇流条61的排列方向的两个最外侧处，且用作电芯模块组件的正极端子及负极端子。感测线缆70是用于感测每一排的电压并将所述电压传输至BMS的部件，且感测线缆70可被实施为柔性印刷电路板(flexible printed circuit board，FPCB)或线束线缆。
在后文中，为方便起见，通过例如子汇流条61等部件组装起来的产品将被称为临时组装的电芯模块组件。临时组装的电芯模块组件在通过部件组装单元210组装起来后即可被视为产品。
夹具紧固单元220在第一方向(-X轴方向)上与部件组装单元210连续地排列。在夹具紧固单元220中，如图7的(c)中所示，可将按压夹具J1安装至临时组装的电芯模块组件。按压夹具J1按压安装于托板P上的临时组装的电芯模块组件以防止接合区域抬升且使得部件能够紧密地接合且彼此固定。
通过平板车(未示出)将按压夹具J1供应至夹具紧固单元220，且工作人员将按压夹具J1安装至临时组装的电芯模块组件。当然，对应的工作亦可由自动机器人替代。
载运单元230排列于第二方向(+Y轴方向)上且包括至少一个转移机器231。在载运单元230中，可将按压夹具J1所安装至的临时组装的电芯模块组件转移至固化腔室单元240。
尽管为方便起见未在图中详细地示出，但固化腔室单元240可包括安置于传送机上的腔室及设置于所述腔室内部的固化机器(未示出)。固化腔室单元240可设置于在第二方向(+Y轴方向)上与夹具紧固单元220间隔开预定距离的位置处，且可沿着与第一方向相反的第三方向(+X轴方向)排列。
临时组装的电芯模块组件可被插入到固化腔室单元240的腔室中并沿着第三方向移动。设置于腔室内部的固化机器可被配置成将腔室内部的温度维持于45℃至65℃且辐射红外线。当临时组装的电芯模块组件通过固化腔室单元240时，可高质量地快速固化粘合界面的粘合组分。
在此实施方式中，存在两个固化腔室单元240，且所述两个固化腔室单元240沿着第三方向并排排列。然而，亦可考虑工作速度、产品收得率、设备投入成本等而设置三个或更多个固化腔室单元240。
夹具拆除单元250可被配置成包括转移机器251及夹具拆除机器252。可通过转移机器251将已通过固化腔室单元240的临时组装的电芯模块组件装载于夹具拆除工作台上并通过夹具拆除机器252将所述临时组装的电芯模块组件与按压夹具J1分离。
可将分离的按压夹具J1移动至夹具回收线260并排出至组装线的外部。夹具回收线260相对于夹具拆除单元250而排列于与视觉检测单元270不同的方向上。例如，如图6中所示，夹具回收线260可被实施为在第一方向(-X轴方向)上延伸且然后在第四方向(-Y轴方向)上延伸的传送机。在本文，夹具回收线260可设置于较第一设备线100的传送机更低的水平高度处以在第一设备线100下方通过而不干扰第一设备线100。
视觉检测单元270可在第三方向(+X轴方向)上与夹具拆除单元250连续地排列且可被配置成包括视觉检测机器271、转移机器272及激光清洁装备273。
视觉检测单元270可检测临时组装的电芯模块组件的外观以使用转移机器272排出有缺陷产品，且使用激光清洁装备273从正常产品的表面去除粘合剂及其他杂质。
可将在视觉检测单元270中清洁的临时组装的电芯模块组件移动至第三设备线300。
如图8中所示，第三设备线300可包括配线接合单元310、OCV测试单元320、顶盖组装单元330及互换单元340。通过传送机移动第三设备线300的主物流，且通过转移机器移动次级物流。
配线接合单元310连接至第二设备线200的视觉检测单元270且沿着第三方向(+X轴方向)排列。此实施方式的配线接合单元310配置成两条线，且配线接合单元310沿着第三方向是并排的，且分别具有两个配线焊接机器311a至311d。
即，如图8中所示，配线接合单元310包括第一配线接合单元310及第二配线接合单元310，所述第二配线接合单元310位于在第二方向上与第一配线接合单元310间隔开预定距离的位置处，且转移机器312、313使物流在第一配线接合单元310与第二配线接合单元310之间转移。
如上文所述，在根据此实施方式的电芯模块组件10A、10B中，例如，属于一排的每一柱形电池电芯30的顶盖(对应于正极)通过配线连接至预定的单股子汇流条61，且属于另一排的每一柱形电池的电池罐(对应于负极)的顶端通过配线连接至相同的子汇流条61，以使得两排串联连接。
在配线接合单元310中，配线(未示出)的一端熔接至电池电芯30的顶端以形成上述电连接结构，且配线的另一端熔接至子汇流条61或主汇流条62。
如图8中所示，第一配线接合单元310及第二配线接合单元310分别包括两个配线焊接机器311a至311d。例如，第一配线接合单元310的第一配线焊接机器311a对临时组装的电芯模块组件执行配线接合工作的一半，且第二配线焊接机器311b执行其余的配线接合工作。
开路电压(OCV)测试单元320可包括热成像相机(未示出)、能够测量电芯模块组件(未示出)的开路电压或绝缘电阻的测试装置、及转移机器321。
首先使用热成像相机检查配线接合区域的异常，且立即使用转移机器将有缺陷产品自组装线排出至外部。在通过热成像相机进行检测之后，测量绝缘电阻及开路电压，且从组装线排出在正常范围之外的产品。已通过OCV测试单元320的产品在第三方向上移动且定位于顶盖组装单元330处。
如图9的(b)中所示，顶盖组装单元330可将顶盖80组装于顶部框架50的顶部上以防止暴露出配线接合区域。可通过平板车(未示出)将顶盖80供应至顶盖组装单元330。在此实施方式中，工作人员将顶盖80安装至顶部框架50，但对应的工作亦可由自动机器人替代。
若如上所述地完全组装了顶盖80，则完成了一个电芯模块组件10A。将如上所述完成的电芯模块组件10A沿着第三方向(+X轴方向)移动至互换单元340，且可将互换单元340选择性地转移至第一设备线100及第四设备线400中的一者，稍后加以阐述。
互换单元340可被配置成包括条形码读取器(未示出)、翻转机器341及转移机器342。
条形码读取器读取提前标记于底部框架40上的条形码以识别电芯模块组件是第一层电芯模块组件10A还是第二层电芯模块组件10B。若仅识别到第一层电芯模块组件10A，则翻转机器341将电芯模块组件10A倒置(如图9的(c)中所示)且使用转移机器342将所述电芯模块组件10A转移至第一设备线100的散热器预处理单元110。此后，重复第一设备线100至第三设备线300的操作，且当第二层电芯模块组件10B亦到达互换单元340时(如图9的(d)中所示)，将第二层电芯模块组件10B堆叠于第一层电芯模块组件10A上以形成具有多层结构的堆叠的电池模块。
当互换单元340读取条形码时，若识别到具有多层结构的堆叠的电池模块，则翻转机器341及转移机器342不工作，且沿着第三方向将堆叠的电池模块移动至第四设备线400，所述第四设备线400在稍后加以阐述。
与此同时，根据此实施方式的堆叠的电池模块的组装线系统还包括第四设备线400，第四设备线400被配置成将侧托架90安装至被组装成多层结构的电芯模块组件10A、10B且在运送之前执行最终的检测。
参考图10以及图3，第四设备线400可包括侧托架组装单元410、固化单元420、最终检测单元430及封装单元440。
侧托架组装单元410连接至第三设备线300的互换单元340且排列于第三方向(+X轴方向)上。在图11中所示的侧托架组装单元410中，板形侧托架90附接至堆叠的两个电芯模块组件的两个侧表面。(在后文中，两个堆叠电芯模块组件将被称为堆叠的电池模块。)
侧托架组装单元410可包括等离子体表面加工机器411及粘合剂涂覆器412。在利用等离子体对侧托架90及堆叠的电池模块的两个侧表面执行表面加工之后，将它们接合。另外，如图11的(a)中所示，为了加强接合力，将托架固定夹具J2安装至堆叠的电池模块的侧表面，并将堆叠的电池模块移动至固化单元420。作为参考，使用平板车(未示出)供应侧托架90及托架固定夹具J2，且工作人员执行对应的工作。
固化单元420是用于固化粘合剂以使得可良好地接合侧托架90的设备。尽管为了便于绘制未详细地示出，但固化单元420可被实施成具有隧道结构的腔室形式。另外，在腔室内部，可设置可管理温度且辐射红外线的固化机器。
最终检测单元430连接至固化单元420。托架固定夹具J2可与最终检测单元430分离并被排出至外部。在拆下托架固定夹具J2之后，工作人员通过将空气注入至散热器20的入口或出口中并检查泄漏来进行泄漏检查测试，且此外，工作人员通过对堆叠的电池模块施加电力及负载来执行性能测试以检查每一电池电芯30的输入/输出及整个系统的操作是否满足要求。
例如，泄漏检查测试及模块性能测试可使用模块寿命结束(end of life，EOL)性能测试器及泄漏测试器来执行。在最终检测期间，将有缺陷产品自组装线排出，且仅将良好产品移动至封装单元440以进行封装及运送。
如上文所述，根据本公开实施方式，可提供一种堆叠的电池模块的组装线系统，所述组装线系统可通过在建设堆叠的电池模块的组装线时减少冗余设备投入且减小装备布局的长度及面积来高效地运用空间。确切而言，由于根据本公开的组装线系统包括排列成呈“□”形状的循环结构的第一设备线至第三设备线300，因此可容易将具有相同结构的电芯模块组件实施成多层。
已详细阐述了本公开。然而，应理解，详细说明及具体示例虽然指示本公开的优选实施方式，但仅以说明的方式给出，此乃因根据此详细说明，本公开范畴内的各种改变及修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
与此同时，当说明书中使用指示上、下、左、右、前及后方向的用语时，本领域技术人员应明了，这些仅表示相对位置以便于阐述且可基于观察者或所观察目标的位置而变化。

Claims (15)

1.一种电池模块的组装线系统，该组装线系统用于制造堆叠有两个或更多个电芯模块组件的堆叠的电池模块，所述组装线系统包括：
第一设备线，所述第一设备线被配置成组装电芯壳体且将电池电芯容纳在所述电芯壳体中；
第二设备线，所述第二设备线被配置成组装电气连接部件及电压感测部件；以及
第三设备线，所述第三设备线被配置成将所述电池电芯彼此串联及并联连接且检测所述电池电芯的功能异常，
其中，所述第一设备线、所述第二设备线及所述第三设备线被排列成基于预定起始点按顺序循环，并且
将在第一循环时组装的第一层电芯模块组件倒置以改变所述第一层电芯模块组件的顶部及底部，以使得在第二循环时将第二层电芯模块组件组装在所述第一层电芯模块组件上。
2.根据权利要求1所述的电池模块的组装线系统，
其中，所述第一设备线、所述第二设备线及所述第三设备线被排列成□形状的循环结构。
3.根据权利要求1所述的电池模块的组装线系统，
其中，所述第一设备线沿着第一方向排列，并且
其中，所述第一设备线包括：
散热器预处理单元，所述散热器预处理单元位于预定的起始点处且被配置成容纳散热器以对所述散热器的表面执行等离子体加工；
底部框架组装单元，所述底部框架组装单元被配置成将底部框架附接至所述散热器的一个表面；
电芯插入单元，所述电芯插入单元被配置成将电池电芯插入到设置在所述底部框架中的电芯插入孔中；以及
顶部框架组装单元，所述顶部框架组装单元被配置成覆盖所述电池电芯且将顶部框架组装成与所述底部框架联接。
4.根据权利要求3所述的电池模块的组装线系统，
其中，所述底部框架组装单元包括用于在所述底部框架上标记条形码的条形码激光标记机器。
5.根据权利要求3所述的电池模块的组装线系统，
其中，所述第一设备线包括等离子体表面加工机器，所述等离子体表面加工机器用于利用等离子体来预处理所述散热器的表面、所述底部框架的表面、所述电池电芯的表面及所述顶部框架的表面。
6.根据权利要求3所述的电池模块的组装线系统，
其中，所述第二设备线连接至所述第一设备线，并且
其中，所述第二设备线包括：
部件组装单元，所述部件组装单元沿着第一方向排列且被配置成将多个汇流条及感测线缆附接至所述顶部框架；
夹具紧固单元，所述夹具紧固单元沿着所述第一方向与所述部件组装单元连续地排列，且所述夹具紧固单元被配置成在通过所述部件组装单元后立即将按压夹具安装至临时组装的电芯模块组件；
载运单元，所述载运单元被配置成在与所述第一方向相交的第二方向上载运安装有所述按压夹具的所述临时组装的电芯模块组件；
固化腔室单元，所述固化腔室单元沿着与所述第一方向相反的第三方向排列于沿所述第二方向与所述夹具紧固单元间隔开预定间隔的位置处，且所述固化腔室单元被配置成使涂覆至所述临时组装的电芯模块组件的粘合剂固化；
夹具拆除单元，所述夹具拆除单元被配置成从已经通过所述固化腔室单元的所述临时组装的电芯模块组件拆除所述按压夹具；以及
视觉检测单元，所述视觉检测单元被配置成检测拆除了所述按压夹具的所述临时组装的电芯模块组件的外观。
7.根据权利要求6所述的电池模块的组装线系统，
其中，所述固化腔室单元设置为多个，且多个固化腔室单元沿着所述第三方向并排排列。
8.根据权利要求6所述的电池模块的组装线系统，
其中，将红外线辐射到所述固化腔室单元中，以使得所述固化腔室单元维持45℃至65℃的内部温度。
9.根据权利要求6所述的电池模块的组装线系统，
其中，所述第二设备线还包括夹具回收线，所述夹具回收线相对于所述夹具拆除单元排列于与所述视觉检测单元不同的方向上且被配置成运走与所述夹具拆除单元分离的所述按压夹具。
10.根据权利要求6所述的电池模块的组装线系统，
其中，所述第三设备线连接至所述第二设备线，并且
其中，所述第三设备线包括：
配线接合单元，所述配线接合单元沿着第三方向排列且被配置成使用配线将所述电池电芯及多个汇流条以预定的图案接合至顶部框架上；
开路电压(OCV)测试单元，所述开路电压测试单元被配置成通过检测配线接合的外观并测量开路电压来检测异常；
顶盖组装单元，所述顶盖组装单元被配置成将顶盖附接至配线接合的所述顶部框架上；以及
互换单元，所述互换单元被配置成选择性地将附接有所述顶盖的所述电芯模块组件从所述顶盖组装单元载运至所述第一设备线的所述散热器预处理单元。
11.根据权利要求10所述的电池模块的组装线系统，
其中，所述配线接合单元设置为多个，且多个所述配线接合单元沿着所述第三方向并排排列。
12.根据权利要求10所述的电池模块的组装线系统，
其中，所述互换单元包括：翻转机器，所述翻转机器用于倒置所述第一层电芯模块组件以改变所述第一层电芯模块组件的顶部及底部；以及转移机器，所述转移机器用于将所述第一层电芯模块组件转移至所述散热器预处理单元。
13.根据权利要求10所述的电池模块的组装线系统，
其中，所述互换单元包括条形码读取器，所述条形码读取器用于读取提前标记在底部框架上的条形码。
14.根据权利要求10所述的电池模块的组装线系统，该组装线系统还包括：
第四设备线，所述第四设备线被设置成连接至所述第三设备线且不连接至所述第一设备线，并且所述第四设备线被配置成检测所述堆叠的电池模块的性能并封装所述堆叠的电池模块。
15.根据权利要求1所述的电池模块的组装线系统，
其中，在所述第一设备线中，将存储层数信息的唯一条形码提前标记在所述电芯壳体上，并且
其中，所述第一设备线、所述第二设备线和所述第三设备线被设置成通过读取所述条形码来识别所述第一层电芯模块组件和所述第二层电芯模块组件。
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