CN116598624A - 一体化紧凑式化成分容设备的针板机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一体化紧凑式化成分容设备的针板机构，包括针板，针板包括针板框架、数字电路板和探针组件，针板框架做垂直方向的直线运动以便使探针组件上的探针接触或脱离被化成的锂电池，针板框架呈长条形，针板框架内设有数字电路板，针板框架底部沿纵向间隔设有若干套探针组件，探针组件与数字电路板上的接线端子电连接，针板框架的一个纵向的端部设有正、负极端子；数字电路板分别连接正、负极端子；逆变器可滑动地安装在纵向导轨上，可选择地呈现与针板电连接的第一状态，以及逆变器与针板电绝缘的第二状态，在第一状态，逆变器上的连接端子与针板的正、负极端子相插接。本发明的有益效果是：提高逆变器能量利用率，减少设备体积，散热快速。

Description

一体化紧凑式化成分容设备的针板机构

技术领域

本发明涉及一种一体化紧凑式化成分容设备的针板机构，属于电池制造领域。

背景技术

目前，锂电池的应用已经越来越广泛，与传统电池相比，锂电池具有能量密度高、环境污染小、功率密度大、使用寿命长、适应范围广、自放电系数小等突出的优点，是现今世界上应用最为广泛的电池之一，也是新能源发展的重要组成部分。锂电池在制造完成后需要对电池进行化成，以便激活电池，并稳定电池的性能指标，如内阻、输出电压、电流、功率等。化成分容过程中一般需要对锂电池进行反复的充电、放电、静置，同时对电池的性能指标进行检测。

化成分容过程中，锂电池被置于电池托盘中或电池夹板中，外部电源连接锂电池的电极被设置在针板上，形似针状。通过控制针板的移动，针板上的电极可以与锂电池导通或断开。

传统的化成分容设备通常设置在独立的库位内，化成分容设备内的运动机构上安装的针板需要与外置的大功率逆变器电连接，才能对置于化成分容设备内的锂电池进行化成分容操作。但是在实际安装过程中，化成分容设备会根据库位的情况以及待处理电池选择不同的安装位置，但是无论哪种安装方式，逆变器与化成分容设备都是采用导线电连接；当电池需要化成分容操作时，运动机构会驱动针板向电池方向运动，针板上的电极与锂电池导通，待化成分容操作结束之后，运动机构又会带着针板恢复至初始位置，在针板的整个运动过程中，针板与导线要保持连接，若针板和逆变器之间的铜线太短，针板的运动会受到铜线的牵拉，导致针板无法正常工作，因此，无论是从充放电设备的安装考虑还是充放电设备的正常运行考虑，都需要很长的铜线才能实现针板组件(运动部件)与逆变器(静止部件)之间的连接，铜线的长度为数米，如果铜线需要穿墙使用，那铜线的长度会更长；但是这种连接方式存在以下问题：(一)过长的铜线在使用过程中会产生大量的能量损耗，使逆变器能量利用率变低；(二)针板的频繁的运动导致铜线的连接端容易发生松脱，从而导致针板与逆变器之间的电连接的可靠性降低，影响电池的充放电；(三)化成分容设备通常会对批量电池进行检测，也就意味着一个运动机构上会集成安装多套针板，需要的电流通常较大，那铜线的数量也会相应较多，不仅会额外占用空间，也不利于散热，增加了设备本身以及设备的安装体积，造成空间浪费，不利于设备的使用，因此亟需一种能够提高能量利用率，同时减少设备体积的设备。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种能提高能量利用率、结构紧凑、拆装方便、接电快速的一体化紧凑式化成分容设备的针板机构。

本发明采用的技术方案是：

一体化紧凑式化成分容设备的针板机构，包括针板，针板包括针板框架、数字电路板和探针组件，针板框架做垂直方向的直线运动以便使探针组件上的探针接触或脱离被化成的锂电池，水平设置的针板框架呈长条形，定义针板框架的长度方向为纵向，针板框架内设有数字电路板，针板框架的底部沿纵向间隔地设有若干套探针组件，探针组件与数字电路板上的接线端子电连接，其特征在于：

针板框架的一个纵向的端部设有正极端子、负极端子；数字电路板的正、负极接线端分别连接正极端子、负极端子；

逆变器可滑动地安装在纵向导轨上，可选择地呈现与针板电连接的第一状态，以及逆变器与针板电绝缘的第二状态，在第一状态，逆变器上的连接端子与针板的正极端子、负极端子相插接。

进一步，所述的针板框架包括相互平行的针板安装板、连接底板，针板安装板位于连接底板的上方；针板安装板的底部间隔悬挂多块彼此平行的针板立板，针板框架上设有托盘加强筋避让槽，连接底板的侧面安装有探针安装侧板，探针组件固定在探针安装侧板上；连接底板上沿纵向间隔地设置若干个探针定位插孔，探针组件的探针穿过探针定位插孔，探针的下端部形成与锂电池电连接的导电端子。

更进一步，所述的探针组件为圆柱电池组合探针，包括探针底座、电池接触式温度针、负极探针和正极探针，所述的探针底座设置在连接底板上，并通过螺钉与所述的探针安装板连接；所述电池接触式温度针、负极探针和正极探针均穿设于所述探针底座中，所述电池接触式温度针、负极探针和正极探针通过电缆与数字电路板电连接。

进一步，所述的针板框架安装在化成分容设备的运动机构的框架顶部的滑槽上，并且针板框架上设有把手。

进一步，针板安装板上设有散热孔、定位销和定位块，所述的针板安装板通过定位销、定位块及定位螺钉安装在运动机构上。

进一步，正极端子、负极端子都是铜条。

在将电池进行分容化成的测试时，锂电池被置于电池托盘中或电池夹板中，外部电源连接锂电池的电极被设置在针板上，针板上的电极形似针状，也称为探针。通过控制针板的移动，针板上的电极可以与锂电池导通或断开。本申请中的逆变器直接安装在充放电设备的运动机构上，逆变器的连接端子直接以插接方式与针板的正极端子、负极端子连接，既可以省略连接的铜线，节约安装空间，并避免铜线使用过程中的能量损耗，提高能量利用效率，又可以使得针板与逆变器之间相对固定，针板与逆变器的连接不会因为针板的频繁运动而产生松脱，从而提高针板与逆变器之间的连接可靠性，节约了经济成本，减少了逆变器的能力损坏。同时，由于更换了逆变器的位置，使得原本用于放置逆变器的空间可以解放出来，减少设备所占用的空间。

更有利的是，在针板安装板上设置散热孔，整体设计中满足自上而下的空气流通性能，使整个托盘内的电池可以均匀受冷风散热，在不影响板材强度的情况下，使得风机冷风可以畅通无阻的穿过针板，为电池散热，实现了电池生产时温度的均匀性，提高了生产良率。

探针组件脱卸地设置在连接底板，然后通过螺钉与探针安装侧板连接，当针板上的探针组件发生故障需要更换时，直接将固定的螺钉拆下，将探针组件取出即可，更换方便快捷，大大减少了更换时间，节省了时间成本。

本发明的有益效果是：

(1)逆变器与针板通过插接的直接，省略了连接铜线，可以避免铜线使用过程中的能量损耗，提高逆变器的能量利用率；

(3)针板上的探针组件相互独立，可以独立拆卸，方便前期安装和后期维护更换，提高了生产质量和生产效率；

(4)整体设计中满足自上而下的空气流通性能，使整个托盘内的锂电池可以均匀受冷风散热，实现锂电池生产时温度的均匀性，降低了生产不良率。

附图说明

图1是本发明的立体结构图。

图2是本发明的主视图。

图3是本发明的俯视图。

图4是本发明的左视图。

图5是本发明的逆变器与针板脱开状态的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本发明。

本发明所述的一体化紧凑式化成分容设备的针板机构，包括针板100，针板100包括针板框架110、数字电路板120和探针组件130，针板框架110做垂直方向的直线运动以便使探针组件130上的探针接触或脱离被化成的锂电池，水平设置的针板框架110呈长条形，定义针板框架110的长度方向为纵向，针板框架110内设有数字电路板120，针板框架110的底部沿纵向间隔设有若干套探针组件130，探针组件130与数字电路板120上的接线端子电连接，其特征在于：

针板框架110的一个纵向的端部设有正极端子111、负极端子112；数字电路板120的正、负极接线端分别连接正极端子111、负极端子112；

逆变器142可滑动地安装在纵向导轨141上，可选择地呈现与针板100电连接的第一状态，以及逆变器142与针板100电绝缘的第二状态，在第一状态，逆变器142上的连接端子与针板100的正极端子111、负极端子112相插接。

在本发明的一些实施例中，所述的针板框架110包括相互平行的针板安装板113、连接底板114，针板安装板位于连接底板的上方；针板安装板113的底部间隔悬挂多块彼此平行的针板立板115，针板框架上设有托盘加强筋避让槽118，连接底板114的侧面安装有探针安装侧板116，探针组件固定在探针安装侧板上；连接底板114上沿纵向间隔地设置若干个探针定位插孔，探针组件130的探针穿过探针定位插孔，探针的下端部形成与锂电池电连接的导电端子。

托盘加强筋避让槽118为开口朝下的U型通槽，大圆柱电池的尺寸及重量使得承载电池的托盘尺寸极大，为了保证电池托盘的强度，需要在电池托盘上加装加强筋，为了避让掉这块电池托盘的加强筋，则需要在针板框架110相对应的位置上设置托盘加强筋避让槽118，避让掉托盘加强筋的位置。通常，托盘加强筋避让槽118设置在针板框架110的中间位置，在避让掉电池托盘的加强筋的同时，将16个探针组件130等分为两组，每组8个，提升了高压针板的通风性能，使得风机能够更好的为电池散热，提高电池生产效率，降低生产不良率。

在本发明的一些实施例中，所述的探针组件130为圆柱电池组合探针，包括探针底座131、电池接触式温度针132、负极探针133和正极探针134，所述的探针底座131设置在连接底板114上，并通过螺钉与所述的探针安装侧板116连接；所述电池接触式温度针132、负极探针133和正极探针134均穿设于所述探针底座131中，所述电池接触式温度针132、负极探针133和正极探针134通过电缆与数字电路板120电连接。

探针组件130与探针安装侧板116使用螺钉连接，探针组件130与数字电路板120电连接，实现了单个探针组件130的便捷安装，拆卸，更换。

在本发明的另一些实施例中，所述的探针组件130可以通过电缆与数字电路板120上的端子电连接，也可以以插接的方式与数字电路板120上的端子电连接。

在本发明的一些实施例中，除紧邻托盘加强筋避让槽118的两组探针组件130外，其余相邻两组探针组件130之间的间距为60mm，可以满足了几种不同尺寸的大圆柱电池的生产需求，提高了生产效率，又提高了设备通用性，适用于几种不同尺寸的大圆柱电池，节约了设备的研发成本。

在本发明的一些实施例中，所述的针板框架110安装在化成分容设备的运动机构的框架顶部的滑槽上，并且针板框架110上设有把手117。

在本发明的一些实施例中，针板安装板113上设有散热孔1131。散热孔1131为大尺寸的圆孔，所述的探针安装侧板116上间隔设有多个大尺寸的腰型孔。整体设计中满足自上而下的空气流通性能，使整个托盘内的电池可以均匀受冷风散热，在不影响板材强度的情况下，使得风机冷风可以畅通无阻的穿过针板100，为电池散热，实现了电池生产时温度的均匀性，提高了生产良率。

在本发明的一些实施例中，针板安装板113上设有定位销1132和定位块1133，针板安装板5通过定位销1132、定位块1133及定位螺钉安装在运动机构上，可以实现整个针板的快速安装与拆卸。整个针板仅重9kg，单人单手即可完成安装与拆卸，实现便捷维修、更换的功能，这种设计同时避免了人员进入堆垛机巷道维修，导致堆垛机需要停机，影响产线产能的问题。

在本发明的一些实施例中，所述的针板框架110上设有把手117，方便针板的安装与拆卸，实现便捷维修、更换的功能。

在本发明的一些实施例中，整个针板110的高度很低，所述的针板框架110的高度为140mm，极大的降低了针板100所占用的设备内部空间，减小设备体积。

在本发明的一些实施例中，所述的逆变器142的顶部与所述的纵向导轨141以滑动方式连接，并且纵向导轨141与所述的针板安装板113基本平齐，纵向导轨141通过一L型的逆变器导轨固定板143以及螺钉安装在运动机构上。逆变器142通过纵向推拉移动实现与针板100的插接，方便快捷，而且可以避免使用很长的铜线，避免铜线在使用过程中产生的能量损耗，使逆变器能量利用率提高，从而满足大圆柱电池的生产需求。逆变器142上设有可与纵向导轨141滑动配合的滑槽、滑块或滑轨，实现逆变器142在纵向的抽拉移动，可以使得逆变器的安装及后续维修更加方便快捷。

本发明将逆变器142与针板100的结合，不仅节省了逆变器142所需要的额外空间，节约了逆变器142与针板100连接所使用的电缆线，降低了设备的制造成本，又可以提高逆变器的能量回收效率，减少了电缆线的发热所带来的能量损耗，同时，由于更换了逆变器的位置，使得原本用于放置逆变器的空间可以解放出来，减少设备所占用的空间。

本发明的正极端子111、负极端子112都是铜条。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一体化紧凑式化成分容设备的针板机构，包括针板(100)，针板(100)包括针板框架(110)、数字电路板(120)和探针组件(130)，针板框架(110)做垂直方向的直线运动以便使探针组件(130)上的探针接触或脱离被化成的锂电池，水平设置的针板框架(110)呈长条形，定义针板框架(110)的长度方向为纵向，针板框架(110)内设有数字电路板(120)，针板框架(110)的底部沿纵向间隔设有若干套探针组件(130)，探针组件(130)与数字电路板(120)上的接线端子电连接，其特征在于：

针板框架(110)的一个纵向的端部设有正极端子(111)、负极端子(112)；数字电路板(120)的正、负极接线端分别连接正极端子(111)、负极端子(112)；

逆变器(142)可滑动地安装在纵向导轨(141)上，可选择地呈现与与针板(100)电连接的第一状态，以及逆变器(142)与针板(100)电绝缘的第二状态，在第一状态，逆变器(142)上的连接端子与针板(100)的正极端子(111)、负极端子(112)相插接。

2.如权利要求1所述的一体化紧凑式化成分容设备的针板机构，其特征在于：所述的针板框架(110)包括相互平行的针板安装板(113)、连接底板(114)，针板安装板位于连接底板的上方；针板安装板(113)的底部间隔悬挂多块彼此平行的针板立板(115)，针板框架上设有托盘加强筋避让槽(118)，连接底板(114)的侧面安装有探针安装侧板(116)，探针组件(130)固定在探针安装侧板(116)上；连接底板(114)上沿纵向间隔地设置若干个探针定位插孔，探针组件(130)的探针穿过探针定位插孔，探针的下端部形成与锂电池电连接的导电端子。

3.如权利要求1或2所述的一体化紧凑式化成分容设备的针板机构，其特征在于：所述的探针组件(130)为圆柱电池组合探针，包括探针底座(131)、电池接触式温度针(132)、负极探针(133)和正极探针(134)，所述的探针底座(131)可脱卸地设置在连接底板(114)，并与所述的探针安装侧板(116)连接；所述电池接触式温度针(132)、负极探针(133)和正极探针(134)均穿设于所述探针底座(131)中，所述电池接触式温度针(132)、负极探针(133)和正极探针(134)通过电缆与数字电路板(120)电连接。

4.如权利要求2所述的一体化紧凑式化成分容设备的针板机构，其特征在于：所述的针板框架(110)安装在化成分容设备的运动机构的框架顶部的滑槽上，并且针板框架(110)上设有把手(117)。

5.如权利要求3所述的一体化紧凑式化成分容设备的针板机构，其特征在于：针板安装板(113)上设有散热孔(1131)。

6.如权利要求3所述的一体化紧凑式化成分容设备的针板机构，其特征在于：针板安装板(113)上设有定位销(1132)和定位块(1133)，所述的针板安装板(113)通过定位销(1132)、定位块(1133)及定位螺钉安装在运动机构上。

7.如权利要求3所述的一体化紧凑式化成分容设备的针板机构，其特征在于：正极端子(111)、负极端子(112)都是铜条。