CN208991959U - 焊接装置 - Google Patents

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钱德宇
刘昊
徐作斌
胡勇
冯伟贤
李淼
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高云峰
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Abstract

本实用新型涉及一种焊接装置,包括底座、液压机构、下压组件和焊接模组,液压机构能够驱使下压组件相对底座升降运动,焊接模组包括电磁线圈、能量存储单元和放电开关;放电开关串联设置于电磁线圈和能量存储单元之间,放电开关断开时,能量储存单元能够存储电能,放电开关闭合时,能量存储单元向电磁线圈放电,使得电磁线圈形成磁场,电磁线圈设置于下压组件,以在电磁线圈随下压组件靠近动力电池模组时,电磁线圈形成的磁场使得连接片撞击电芯的极柱而焊接为一体。本实用新型实施例的焊接装置,自动化集成简单,无需视觉拍照、测距等定位辅助配件,焊接过程简单,有效提高焊接效率,降低成本。

Description

焊接装置
技术领域
本实用新型属于焊接技术领域,尤其涉及焊接装置。
背景技术
动力电池模组连接片的焊接目前主要采用激光焊接方式,而在异种金属间进行激光焊接时,容易产生大量脆性物质,导致焊缝强度较低,另外,激光器自动化集成焊接模组连接片时,还需配套测距仪、视觉拍照等辅助定位设备;采用激光焊接方式进行动力电池模组连接片,焊接效率低、成本高。
实用新型内容
基于此,有必要提供一种焊接装置,以解决现有动力电池模组连接片焊接效率低、成本高的问题。
一种焊接装置,适用于焊接动力电池模组,所述动力电池模组包括多个电芯以及线束板,所述线束板包括多个连接片,多个所述电芯之间通过所述连接片串联连接;所述焊接装置包括:
底座,能够用于承托所述动力电池模组;
液压机构,包括并排间隔设置的第一液压器和第二液压器,所述第一液压器包括第一主体部和第一驱动部;所述第二液压器包括第二主体部和第二驱动部;所述第一主体部和所述第二主体部安装于所述底座;
下压组件,包括连接架以及压模;所述压模与所述连接架相连接且位于所述连接架距离所述底座较近的一侧;所述连接架与所述第一驱动部、所述第二驱动部相连,以在所述液压机构工作时,所述第一驱动部和所述第二驱动部同步驱使所述连接架相对所述底座升降运动,使得所述压模能够靠近或远离位于所述底座上的动力电池模组;
焊接模组,包括电磁线圈、能量存储单元和放电开关;所述电磁线圈设于所述压模,所述放电开关串联设置于所述电磁线圈和所述能量存储单元之间,以形成放电回路,所述放电开关断开时,所述能量储存单元能够存储电能,所述放电开关闭合时,所述能量存储单元通过所述放电回路向所述电磁线圈放电,使得所述电磁线圈形成磁场,以在所述压模联动所述电磁线圈靠近所述动力电池模组时,所述电磁线圈形成的磁场使得所述连接片撞击所述电芯的极柱而焊接为一体。
在其中一个实施方式中,所述连接架包括两支撑杆和连接于两所述支撑杆之间的上横杆和下横杆,所述压模与所述下横杆相连接。
在其中一个实施方式中,所述底座上设有承接板,所述承接板上设有卡位件,所述卡位件能够卡持固定所述动力电池模组。
在其中一个实施方式中,还包括与所述能量存储单元相连接的电源单元,所述电源单元包括交流电源、升压变压器及高压整流器,所述升压变压器、所述高压整流器与所述能量存储单元串联连接,以形成充电回路对所述能量存储单元充电。
在其中一个实施方式中,所述高压整流器与所述能量存储单元之间设有脉冲发生器,所述脉冲发生器能够控制所述放电开关的通断。
在其中一个实施方式中,所述能量储存单元达到预设充电电压时,所述放电开关闭合,使得所述存储单元向所述电磁线圈放电,放电电流为350KA至400KA。
在其中一个实施方式中,所述能量存储单元的预设充电电压为16KV。
在其中一个实施方式中,还包括控制系统,所述控制系统能够控制所述液压机构工作,以使得液压机构驱动所述下压组件相对所述底座升降运动。
在其中一个实施方式中,所述第一液压器和所述第二液压器均为液压气缸。
在其中一个实施方式中,所述能量存储单元包括并联设置的多个电容元件。
本实用新型的焊接装置,包括液压机构、下压组件和焊接模组,焊接模组中,利用能量存储单元的充放电,实现在电磁线圈出的电磁转换,从而液压机构驱使下压模组将焊接模组的电磁线圈移至动力模组上方时,利用电磁线圈形成的磁场能够让连接片撞击电芯的极柱而焊接为一体,这种焊接装置自动化集成简单,无需视觉拍照、测距等定位辅助配件,焊接过程简单,有效提高焊接效率,降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
图1为一实施方式中焊接装置的结构示意图;
图2为一实施方式中动力电池模组的结构示意图;
图3为一实施方式中焊接装置的焊接模组的电路原理示意图;
图4为一实施方式中焊接装置所焊接的连接片与极柱的金相图;
图5为一实施方式中焊接装置所焊接的动力电池模组的负极引出端10nm长焊缝拉伸曲线图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型,下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是,本实用新型可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
结合图1和图2所示,一实施方式的一种焊接装置10,可以用来焊接动力电池模组20。动力电池模组20包括多个电芯1以及线束板2,线束板2包括多个连接片21,多个电芯1之间通过连接片21串联连接。继续参阅图1所示,焊接装置10包括底座11、液压机构、下压组件和焊接模组。
其中,底座11,能够用于承托动力电池模组20。
液压机构包括并排间隔设置的第一液压器12和第二液压器13,第一液压器12包括第一主体部121和第一驱动部122;第二液压器13包括第二主体部131和第二驱动部132;第一主体部121和第二主体部131安装于底座11。下压组件包括连接架14以及压模15。压模15与连接架14相连接且位于连接架14距离底座11较近的一侧。连接架14与第一驱动部122、第二驱动部132相连,以在液压机构工作时,第一驱动部122和第二驱动部132同步驱使连接架14相对底座11升降运动,使得压模15能够靠近或远离位于底座11上的动力电池模组20。
结合图3所示,焊接模组包括电磁线圈31、能量存储单元32和放电开关33;电磁线圈31设于压模15,放电开关33串联设置于电磁线圈31和能量存储单元32之间,以形成放电回路,放电开关33断开时,能量储存单元32能够存储电能,放电开关33闭合时,能量存储单元32通过放电回路向电磁线圈31放电,使得电磁线圈31形成磁场,以在压模15联动电磁线圈31靠近动力电池模组20时,电磁线圈31形成的磁场使得连接片21撞击电芯1的极柱1a而焊接为一体。
在连接片21串联电芯1后,动力电池模组20将从两端分别形成正极引出端A和负极引出端B,采用该实施方式的焊接装置10焊接动力电池模组20连接片21时,由于电磁线圈31产生的磁场能够在异性金属间实现良好的电磁感应,即,连接片21中的金属原子将在磁场中受到强大的洛伦兹力,从而迫使连接片21以很高的速度及动能猛烈撞击动力电池模组20的极柱1a,实现较好的焊接,通过这种方式,即便对于铜材质的连接片21,也能满足焊接的需要,因此,该实施方式中,负极引出端B可以之间采用铜材质的连接片21,正极引出端和连接电芯1之间的连接片21可以采用铝片,从而不需要经过“铝转铜”复合就能够在负极引出端B直接采用铜材质的连接片21,减少了工序,从而有效提高效率,节约成本。
需要说明的是,焊接模组进行焊接时,电芯1的极柱1a与连接片21之间的间隙为1.5mm,该间隙可以通过卡规来控制,利用该间隙确保电芯1的极柱1a与连接片21之间不要离得太近而导致焊缝不容易焊透,形成虚焊,同时,避免间隙过大而增加焊接难度。
在一些实施方式中,焊接装置10还包括控制系统,控制系统能够控制液压机构工作,以使得液压机构驱动下压组件相对底座11升降运动。第一液压器12和第二液压器13均为液压气缸,从而利用液压气缸良好稳定的伸缩性能,驱使连接架14相对底座11升降运动。
在一些实施方式中,能量存储单元32包括并联设置的多个电容元件;例如,如图3所示,能量存储单元32包括3个并联设置的电容元件32a。
再如图1所示,连接架14包括两支撑杆141和连接于两支撑杆141之间的上横杆142和下横杆143,压模15与下横杆143相连接。在两支撑杆141之间设置上横杆142和下横杆143,能够使得连接架14具有较高的结构强度,以在液压机构驱动下稳定的下压至动力电池模组20上方,进而使得压模15上的电磁线圈31靠近连接片21,能量存储单元32向电磁线圈31放电时,电磁线圈31产生的磁场能够驱使连接片21快速撞击电芯1的极柱1a而焊接在一起。
继续参阅图1所示,底座11上设有承接板16,承接板16上设有卡位件17,卡位件17能够卡持固定动力电池模组20,从而利用承接板16为动力电池模组20提供平稳的承载平台,具体的,多个电芯1可以并排设置在承接板16上,并利用卡位件17将电芯1卡持固定在承接板16上,以提高焊接时的稳定性,便于连接片21对准相应的电芯1上的极柱1a,确保较好的焊接效果。
在一些实施方式中,如图3所示,焊接装置10还包括与能量存储单元32相连接的电源单元,利用电源单元能够为能量存储单元32充电。具体地,电源单元包括交流电源34、升压变压器35及高压整流器36,升压变压器35、高压整流器36与能量存储单元32串联连接,以形成充电回路对能量存储单元32充电。该实施方式中,升压变压器35能够有效的将交流电源34的电压变成高压,在经过高压整流器36后为能量储存单元32提高较高的充电电压,使得能量存储单元32能够快速储能,并且在放电开关33闭合时,在短暂的几十微秒内将存储的电能通过电磁线圈31释放,而使得电磁线圈31瞬间产生强大的磁场,连接片21在该磁场的作用下快速撞击电芯1的极柱1a并焊接于一体,焊接效率快,且这种电磁焊接下的连接片21与电芯1的极柱1a之间不会出现虚焊。
进一步地,高压整流器36与能量存储单元32之间设有脉冲发生器37,脉冲发生器37能够控制放电开关33的通断。通过脉冲发生器37控制放电开关33的通断,更为高效。
能量储存单元32达到预设充电电压时,放电开关33闭合,使得存储单元向电磁线圈31放电,放电电流为350KA至400KA,由于放电时间极短,从而电磁线圈31在该放电电流下,将瞬间产生强大的磁场,以使得连接片21具有较高的动能撞击电芯1的极柱1a并焊接为一体。
在一些实施方式中,能量存储单元32的预设充电电压为16KV,也就是说,能量存储单元32的充电电压达到16KV时,放电开关33闭合,将能量存储单元32所存储的电能经电磁线圈31释放产生强大磁场,以便连接片21在该磁场下与电芯1的极柱1a焊接在一起。
再如图2所示,在一些实施方式中,连接片21的厚度均为2mm,焊缝形状为空心椭圆形状。如图4所示,焊缝结合面c呈波纹状,焊缝结合面的厚度,即波浪状的波峰和波谷的峰值差,约在30um左右,实现原子间结合。如图5所示,利用该焊接装置10焊接的动力电池模组20的负极引出端B处10mm长度的焊缝剪切强度接近3000N,也就是说,这种焊接方式下,连接片21余电芯1的极柱1a具有较好的焊接稳定性,进一步表明没有虚焊现象。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种焊接装置,适用于焊接动力电池模组,所述动力电池模组包括多个电芯以及线束板,所述线束板包括多个连接片,多个所述电芯之间通过所述连接片串联连接;其特征在于,所述焊接装置包括:
底座,能够用于承托所述动力电池模组;
液压机构,包括并排间隔设置的第一液压器和第二液压器,所述第一液压器包括第一主体部和第一驱动部;所述第二液压器包括第二主体部和第二驱动部;所述第一主体部和所述第二主体部安装于所述底座;
下压组件,包括连接架以及压模;所述压模与所述连接架相连接且位于所述连接架距离所述底座较近的一侧;所述连接架与所述第一驱动部、所述第二驱动部相连,以在所述液压机构工作时,所述第一驱动部和所述第二驱动部同步驱使所述连接架相对所述底座升降运动,使得所述压模能够靠近或远离位于所述底座上的动力电池模组;
焊接模组,包括电磁线圈、能量存储单元和放电开关;所述电磁线圈设于所述压模,所述放电开关串联设置于所述电磁线圈和所述能量存储单元之间,以形成放电回路,所述放电开关断开时,所述能量储存单元能够存储电能,所述放电开关闭合时,所述能量存储单元通过所述放电回路向所述电磁线圈放电,使得所述电磁线圈形成磁场,以在所述压模联动所述电磁线圈靠近所述动力电池模组时,所述电磁线圈形成的磁场使得所述连接片撞击所述电芯的极柱而焊接为一体。
2.根据权利要求1所述的焊接装置,其特征在于,所述连接架包括两支撑杆和连接于两所述支撑杆之间的上横杆和下横杆,所述压模与所述下横杆相连接。
3.根据权利要求1所述的焊接装置,其特征在于,所述底座上设有承接板,所述承接板上设有卡位件,所述卡位件能够卡持固定所述动力电池模组。
4.根据权利要求1-3任一项所述的焊接装置,其特征在于,还包括与所述能量存储单元相连接的电源单元,所述电源单元包括交流电源、升压变压器及高压整流器,所述升压变压器、所述高压整流器与所述能量存储单元串联连接,以形成充电回路对所述能量存储单元充电。
5.根据权利要求4所述的焊接装置,其特征在于,所述高压整流器与所述能量存储单元之间设有脉冲发生器,所述脉冲发生器能够控制所述放电开关的通断。
6.根据权利要求5所述的焊接装置,其特征在于,所述能量储存单元达到预设充电电压时,所述放电开关闭合,使得所述存储单元向所述电磁线圈放电,放电电流为350KA至400KA。
7.根据权利要求6所述的焊接装置,其特征在于,所述能量存储单元的预设充电电压为16KV。
8.根据权利要求1所述的焊接装置,其特征在于,还包括控制系统,所述控制系统能够控制所述液压机构工作,以使得液压机构驱动所述下压组件相对所述底座升降运动。
9.根据权利要求1所述的焊接装置,其特征在于,所述第一液压器和所述第二液压器均为液压气缸。
10.根据权利要求1所述的焊接装置,其特征在于,所述能量存储单元包括并联设置的多个电容元件。
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