用于电池模块的正弦形搭接焊接工艺以及电池模块制造技术

本发明专利技术总体上涉及一种用于电池模块的焊接工艺。在一个实施例中，一种用于焊接电池模块中的两个部件的系统包括：激光源(50)，所述激光源配置成向具有第一电池模块部件和第二电池模块部件的工件(124)上发射激光束。所述系统还具有执行器(52)，所述执行器联接到所述激光源并且配置成沿第一轴线和第二轴线移动所述激光束；以及控制器(62)，所述控制器电联接到所述激光源和所述执行器。所述控制器(62)配置成向所述激光源(50)和所述执行器(52)发送信号，以在所述工件(124)的表面上形成正弦形搭接焊缝(60)，以使所述第一电池模块部件电联接到所述第二电池模块部件。

Sine lap welding process for battery module and battery module

The invention generally relates to a welding process for a battery module. In one embodiment, a system for welding two components in battery module includes a laser source (50), the laser source is configured to work with the first battery module components and second battery module components (124) on the laser beam. The system also has an actuator (52), the actuator is coupled to the laser source and configured to move along the first axis and the second axis of the laser beam; and a controller (62), the controller is electrically coupled to the laser source and the actuator. The controller (62) configured to the laser source (50) and the actuator (52) sends a signal to the workpiece at the (124) is formed on the surface of sinusoidal lap weld (60), in order to make the first battery module components electrically coupled to the battery module components second.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电池模块的正弦形搭接焊接工艺以及电池模块相关申请的交叉引用本申请主张2015年1月5日递交的标题为“用于电池模块的焊接工艺(WELDINGPROCESSFORABATTERYMODULE)”的第62/099947号美国临时专利申请的优先权和权益。
技术介绍
本专利技术总体上涉及电池和电池模块的领域。具体来说，本专利技术涉及一种用于电池模块的焊接工艺。本节旨在向读者介绍可能涉及下述的本专利技术的各个方面的该领域中的各个方面。据信，此论述有助于为读者提供背景信息，以便于更好地理解本专利技术的各个方面。因此，应理解，这些表述应当从这个角度来阅读，而不是作为对现有技术的承认。使用一个或多个电池系统来为车辆提供全部或一部分动力的车辆能够称为xEV，其中术语“xEV”在本文中被定义成包括所有以下车辆或者其任何变型或组合,其将电力用作其车辆动力的全部或一部分。例如，xEV包括使用电力作为全部动力的电动车辆(EV)。如本领域中的技术人员应了解，也被视作xEV的混合动力电动车辆(HEV)将内燃机推进系统与电池供能的电动推进系统，例如48伏(V)或130V系统相组合。术语HEV可以包括混合动力电动车辆的任何变型。例如，全混合动力系统(FHEV)可以使用一个或多个电动机、仅使用内燃机，或者使用这两者向车辆提供动力和其他电力。相比之下，轻度混合动力系统(HMEV)在车辆怠速时停用内燃机，并且使用电池系统来持续向空气调节单元、无线电或者其他电子设备供电，以及在需要推进时重新起动发动机。轻度混合动力系统还可以应用一定程度的动力辅助，例如在加速期间，以作为对内燃机的补充。轻度混合动力通常在96V到130V，并且通过皮带或曲柄集成式起动器发电机回收制动能量。此外，微型混合动力电动车辆(mHEV)还使用类似于轻度混合动力的“启-停”系统，但微型混合动力系统可以或者向内燃机提供或不提供动力辅助，并且在60V以下的的电压下操作。为了本论述的目的，应认识到，mHEV通常在技术上不使用直接提供到曲轴或变速器的电力作为车辆的任何部分的动力，但是mHEV仍然可以视作xEV，因为它在车辆怠速(其中内燃机停用)时的确使用电力来作为对车辆动力需求的补充，并且通过集成式起动器发电机来回收制动能量。此外，插电式电动车辆(PEV)是能够从外部电源，例如，壁式插座充电的任何车辆，并且储存在可再充电电池组中的能量驱动或者帮助驱动车轮。PEV是EV的一个子类，包括全电动或电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)以及混合动力电动车辆和传统内燃机车辆的改装型电动车辆。相对于仅使用内燃机和传统电动系统(通常是由铅酸电池模块供能的12V系统)的更传统的气体供能车辆而言，上述xEV可提供若干优势。例如，相对于传统内燃车辆，xEV可以产生更少的不良排放产物，并且可以呈现更高的燃料效率，并且在一些情况下，此类xEV可以完全消除汽油的使用，如同特定类型的EV或PEV一样。随着技术持续演进，需要为此类车辆和其他实施方式提供改进的电源，尤其是电池模块。例如，在传统配置中，电池模块可包括若干互连的电化学电池单元，这些电化学电池单元通过延伸在电化学电池单元的端子(例如，次要端子或者电池单元端子)之间的母线(例如，次要母线)联接在一起。此外，电池模块可以包括通过相应的电气路径与互连的电化学电池单元电联接的两个主要端子，每个电气路径具有主要母线，所述主要母线在一个电化学电池单元的主要端子与次要端子之间从主要端子延伸。这样使得所述两个主要端子能够联接到负载，以便通过由互连电化学电池单元提供的电力来向所述负载供能。在传统配置中，电池模块的每个主要母线和相应的主要端子可以焊接到一起，以建立所述主要端子与所述次要端子之间的电气路径的至少一部分，也就是说，所述主要母线和所述主要端子可以由相同的材料或者至少焊接相容的材料制成。现在可以认识到，一些焊接程序可以导致电池模块的成本高昂。此外，现在可以认识到，一些焊接技术可以将大量能量传递到焊接部件，该能量可以熔化或损坏电池模块的外壳中包括的电子设备或者外壳本身。因此，现在可认识到，需要一种用于电池模块的改进的焊接工艺。
技术实现思路
下文概述了本文中所公开的特定实施例。应了解，这些方面仅向读者提供关于这些特定实施例的概述，并且这些方面并不旨在限制本专利技术的范围。实际上，本专利技术可以包括下文未描述的多个方面。本专利技术涉及一种用于焊接电池模块中的两个部件的系统，所述系统包括：激光源，所述激光源配置成向包括第一电池模块部件和第二电池模块部件的工件上发射激光束。所述系统还具有执行器，所述执行器联接到所述激光源并且配置成沿第一轴线和第二轴线移动所述激光束；以及控制器，所述控制器电联接到所述激光源和所述执行器。所述控制器配置成向所述激光源和所述执行器发送信号，以在所述工件的表面上形成正弦形搭接焊缝，以使所述第一电池模块部件电联接到所述第二电池模块部件。本专利技术还涉及一种用于焊接电池模块中的两个部件的系统，所述系统包括：激光源，所述激光源配置成发射激光束。此外，所述系统具有：第一执行器，所述第一执行器联接到所述激光源并且配置成沿第一轴线、第二轴线或者沿所述第一轴线和所述第二轴线二者移动所述激光束；第二执行器，所述第二执行器配置成沿所述第一轴线、所述第二轴线或者沿所述第一轴线和所述第二轴线二者移动工件，其中所述工件包括第一电池模块部件和第二电池模块部件。最后，所述系统包括联接到所述激光源、所述第一执行器、所述第二执行器或者它们的任何组合的控制器，其中所述控制器配置成向所述激光源、所述第一执行器、所述第二执行器或者它们的任何组合发送信号，以在所述工件的表面上形成正弦形搭接焊缝，以使所述第一电池模块部件电联接所述第二电池模块部件。本专利技术进一步涉及一种用于焊接电池模块中的两个部件的方法，所述方法包括：将来自激光源的激光束指向所述电池模块的第一导电部件的第一表面，所述第一表面与所述第一导电部件的第二表面相对设置，其中所述第二表面抵靠所述电池模块的第二导电部件的第三表面设置。此外，所述方法包括沿所述第一导电部件的所述第一表面以振动图案经由执行器移动所述激光束，以将所述第一导电部件焊接到所述第二导电部件。本专利技术进一步涉及一种电池模块，所述电池模块包括外壳和设置在所述外壳内的锂离子电池单元。所述电池模块还具有电池模块端子，所述电池模块端子经由电气路径电联接到所述锂离子电池单元，并且所述电池模块端子配置成当联接到电气负载时，提供所述电池模块的电气输出，并且所述电气路径包括第一导电部件和第二导电部件。此外，所述电池模块包括搭接焊缝，所述搭接焊缝将所述第一导电部件和第二导电部件彼此电联接，其中所述搭接焊缝根据激光焊接工艺产生。所述激光焊接工艺包括将来自激光源的激光束指向所述第一导电部件的第一表面，所述第一表面与所述第一导电部件的第二表面相对设置，其中所述第二表面抵靠所述第二导电部件的第三表面设置；以及沿所述第一导电部件的所述第一表面，以振动图案移动所述激光束，以将所述第一导电部件焊接到所述第二导电部件。附图说明阅读以下详细说明以及参考附图之后，可以更好地理解本专利技术的各个方面，其中：图1是根据本专利技术的一个方面的具有电池系统的xEV的透视图，其中所述电池系统配置成向xEV的各个部件提供动力；图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于焊接电池模块中的两个部件的系统，所述系统包括：激光源，所述激光源配置成向包括第一电池模块部件和第二电池模块部件的工件上发射激光束；执行器，所述执行器联接到所述激光源并且配置成沿第一轴线和第二轴线移动所述激光束；以及电联接到所述激光源和所述执行器的控制器，其中所述控制器配置成向所述激光源和所述执行器发送信号，以在所述工件的表面上形成正弦形搭接焊缝，以使所述第一电池模块部件电联接到所述第二电池模块部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.05 US 62/099,947;2015.02.25 US 14/631,6641.一种用于焊接电池模块中的两个部件的系统，所述系统包括：激光源，所述激光源配置成向包括第一电池模块部件和第二电池模块部件的工件上发射激光束；执行器，所述执行器联接到所述激光源并且配置成沿第一轴线和第二轴线移动所述激光束；以及电联接到所述激光源和所述执行器的控制器，其中所述控制器配置成向所述激光源和所述执行器发送信号，以在所述工件的表面上形成正弦形搭接焊缝，以使所述第一电池模块部件电联接到所述第二电池模块部件。2.根据权利要求1所述的系统，其包括所述第一电池模块部件和所述第二电池模块部件是铜部件。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器配置成在所述激光束沿所述第一轴线、所述第二轴线或者这两者移动时调整所述激光束的功率。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述激光执行器包括镜子，并且配置成通过调整所述镜子的角度来沿所述第一轴线和所述第二轴线移动所述激光束。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述执行器配置成通过围绕所述第一轴线和所述第二轴线以摆动运动的方式旋转所述激光来沿所述第一轴线和所述第二轴线移动所述激光束。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述执行器配置成通过沿所述第一轴线和所述第二轴线移动所述激光源来沿所述第一轴线和所述第二轴线移动所述激光束。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述激光源配置成发射作为连续波的所述激光束。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述激光源配置成发射作为脉冲发射的所述激光束。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述激光源包括0.1到30兆瓦/平方厘米(“MW/cm2”)的功率密度以及0.01到20毫米(“mm”)的斑点尺寸。10.根据权利要求1所述的系统，其包括所述工件的所述表面是所述第一电池部件与所述第二电池部件之间的重叠区域。11.根据权利要求1所述的系统，包括所述第一电池部件和所述第二电池部件配置成建立所述电池模块与负载之间的电气连接。12.根据权利要求1所述的系统，其中所述激光束以50到150毫米/秒(mm/sec)的速度沿所述第一轴线移动。13.根据权利要求1所述的系统，其中所述正弦形搭接焊缝的波长在所述正弦形搭接焊缝的振幅的0.95到1.05倍内。14.根据权利要求1所述的系统，其包括所述正弦形搭接焊缝配置成承受3000牛顿(“N”)的力。15.根据权利要求1所述的系统，其包括所述正弦形搭接焊缝具有1000到2000微米(“μm”)的厚度。16.一种用于焊接电池模块中的两个部件的系统，所述系统包括：激光源，所述激光源配置成发射激光束；第一执行器，所述第一执行器联接到所述激光源并且配置成沿第一轴线、第二轴线，或者沿所述第一轴线和所述第二轴线二者移动所述激光束；第二执行器，所述第二执行器配置成沿所述第一轴线、所述第二轴线或者沿所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·P·丁克埃尔曼，
申请(专利权)人：江森自控科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US