用于评估超声波熔合线的方法和设备技术

本发明专利技术提供了一种用于评估由具有多个电极箔的单元主体、正端子以及负端子组成的蓄电池单元的方法和测试夹具，其中正端子和负端子各自在熔合线处连接至单元主体。这包括将蓄电池单元的单元主体保持在第一夹紧装置中。端子夹在端子夹持器中。联接至端子夹持器的动态应力末端执行器将振动激励负载施加至端子。静态应力末端执行器将静态负载施加至端子。熔合线的完整性基于所施加的静态负载进行评估。

Method and equipment for evaluating ultrasonic fusion line

The present invention provides a method for assessment of the battery unit is composed of a plurality of electrode foil unit main body, terminal and a negative terminal is composed of the test fixture, the positive terminal and a negative terminal in each fusion line is connected to the main unit. This includes keeping the unit body of the battery unit in the first clamping device. The terminals are clamped in the terminal holder. The dynamic stress terminal actuator connected to the terminal clamp applies the vibration excitation load to the terminal. The static stress end effector applies the static load to the terminal. The integrity of the fusion line is evaluated on the basis of the applied static load.

【技术实现步骤摘要】
用于评估超声波熔合线的方法和设备
本专利技术涉及电池组的单元及其熔合线。
技术介绍
电池组通常包括多个可再充电蓄电池单元，该多个可再充电蓄电池单元以串联或并联的方式连接以存储电力并将其供应至配电系统。各蓄电池单元包括多个电极箔，该多个电极箔具有交替放置的正电荷部分和负电荷部分。电极箔由隔膜材料分离，并被封装在填充有电解质溶液的密封外袋内。隔膜材料(例如，聚乙烯和/或聚丙烯薄膜)有助于防止发生短路，同时允许电荷在电极箔之间自由传递。正端子和负端子各自在各蓄电池单元的密封袋外面延伸一小段距离。电极箔的正电荷部分通过超声波焊接在一起，并焊接至正端子，且电极箔的负电荷部分通过超声波焊接在一起，并焊接至负端子。超声波焊缝位于密封外袋的内部，并容纳在该密封外袋内。形成内部焊缝的超声波焊接工艺的工艺能力可能会因超声波焊机的变化及其他因素而发生变化。
技术实现思路
提供了一种用于评估由具有多个电极箔的单元主体、正端子以及负端子组成的蓄电池单元的方法和测试夹具，其中正端子和负端子各自在熔合线处连接至单元主体。这包括将蓄电池单元的单元主体保持在第一夹紧装置中。端子夹在端子夹持器中。联接至端子夹持器的动态应力末端执行器将振动激励负载施加至端子。静态应力末端执行器将静态负载施加至端子。熔合线的完整性基于所施加的静态负载进行评估。从以下结合附图对执行所附权利要求书所限定的本教导的一些最佳方式和其他实施例进行的详细描述中，能够很容易了解到本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点。附图说明现将通过示例的方式参照附图对一个或多个实施例进行描述，其中：图1A和1B根据本专利技术分别示意性地示出了单个蓄电池单元的选择元件的前视图和相应侧视图；图2根据本专利技术示意性地示出了用于评估工件的测试夹具，其中该测试夹具包括第一夹紧装置、动态应力末端执行器、静态应力末端执行器以及控制器；图3根据本专利技术图示地示出了表示可能结果的负载/位移图，其中这些可能结果与对参照图1A和1B进行描述的蓄电池单元的实施例进行静态负载测试相关联；以及图4根据本专利技术示意性地示出了应力测试例程，其中该应力测试例程可在控制器中执行以采用测试夹具来非破坏性地评估以参照图1A和1B进行描述的蓄电池单元的形式存在的工件。具体实施方式现参照附图(附图的提供仅仅是为了说明某些示例性实施例，而非为了限制这些示例性实施例)，图1A和1B分别示意性地示出了单个蓄电池单元10的选择元件的前视图和相应侧视图。在所有几幅视图中，相同的参考标号表示相同或相应的组件。本领域的普通技术人员将理解的是，诸如“水平的”、“垂直的”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部”之类的术语描述性地用于附图，且其并不代表对所附权利要求书所限定的本专利技术的范围的限制。术语“末端执行器”被限定为装置，该装置可被控制来响应于控制命令而完成预定任务，而且其还可以以机械方式、机电方式以及气动方式进行致动或可采用另一致动系统。在一个实施例中，蓄电池单元10包括单元主体14，该单元主体包括多个板状电极箔16，该多个电极箔布置在垂直槽中，并容纳在填充有电解液的密封袋12内。多个电极箔16的负电荷部分通过超声波焊接在一起，并焊接至负端子22，上述焊接优选地采用超声波焊接方法来实现。类似地，电极箔16的正电荷部分通过超声波焊接在一起，并焊接至正端子20。熔合线18连接电极箔16和正端子20，并优选地形成为平行于横向轴线26，虽然本文所描述的概念并不限于此。电极箔16与正端子20之间的熔合线18可以以搭接熔合线的形式存在，虽然本文所描述的概念并不限于此。第二熔合线(未示出)连接电极箔16的负电荷部分以及负端子22。蓄电池单元10名义上可按照第一面部28、第二面部30、底部32以及顶部34来进行描述。如图所示，横向轴线26在第一面部28与第二面部30之间沿着水平方向延伸。如图所示，纵向轴线24在底部32与顶部34之间沿着垂直方向延伸，并延伸成与横向轴线26正交。其他与蓄电池单元10相关的细节是本领域的普通技术人员所熟知的。在一个实施例中，单个蓄电池单元10为可再充电的锂离子蓄电池单元，虽然本文所描述的概念可应用于其他以本文所描述的方式制造的蓄电池单元结构。可选地，蓄电池单元10可被配置为圆柱形装置，该圆柱形装置具有从其末端中的一个延伸出的端子。可选地，蓄电池单元10可被配置为砖形装置，该砖形装置具有从其末端中的一个延伸出的端子。本文所描述的概念适用于蓄电池单元10的任何结构。图2示意性地示出了用于评估工件的测试夹具200，其中该工件是参照图1A和1B进行描述的蓄电池单元10的实施例。如图所示，蓄电池单元10包括负端子22和单元主体14。测试夹具200包括框架210、第一夹紧装置220、动态应力末端执行器240、静态应力末端执行器260以及控制器280。测试夹具200被设置成将振动激励负载和静态负载施加至蓄电池单元10的实施例的正端子20和负端子22。在一个实施例中，第一夹紧装置220包括被配置成保持工件的夹持装置228，其包括蓄电池单元10的单元主体14。在一个实施例中，第一夹紧装置220和夹持装置228可被配置为力锁合夹紧装置，其将法向力施加在单元主体14上，以实现该单元主体的保持。可选地，第一夹紧装置220可被配置为形锁合夹紧装置，其适应蓄电池单元10的单元主体14的几何特征，以实现该单元主体的保持。可选地，第一夹紧装置220可为力锁合夹紧装置和形锁合夹紧装置的组合。在一个实施例中，如图所示，第一夹紧装置220和夹持装置228被配置为力锁合装置，该力锁合装置可包括被布置成与相对的第二板部分平行的第一板部分，其中第一和第二板部分可推动到一起，以将夹持力施加在蓄电池单元10的单元主体14上。第一夹紧装置220的相关尺寸被优选地选择成适应蓄电池单元10的单元主体14的特定实施例的尺寸。夹持装置228被设置成在蓄电池单元10插入至夹紧装置220中时，将夹紧力施加在单元主体14上。夹持装置228可为任何合适的力或压力致动装置，例如，具有用以施加和移除夹紧力的双向控制功能的气动气缸。如本文所描述的，所施加的夹紧力机械地保持住所插入的蓄电池单元10，以对蓄电池单元10进行动态和静态测试。夹紧力的移除促使第一板部分远离第二板部分，从而允许移除所插入的蓄电池单元10。与用于测试夹具的夹紧机构相关的细节是本领域的普通技术人员所熟知的，因此不再对其进行更详细的描述。动态应力末端执行器240包括端子夹持器230，其经由波导装置232和力联接器234机械地联接至动态应力机构250。端子夹持器230优选地位于第一夹紧装置220上方，并与其邻近(如图所示)，进而允许其在蓄电池单元10插入至第一夹紧装置220中时，与该蓄电池单元的正端子20和负端子22中的一个端子相互作用并机械地夹持该端子。动态应力机构250为产生振动激励负载的重复性应力施加装置，该振动激励负载通过波导232、力联接器234以及端子夹持器230传递至蓄电池单元10的正端子20和负端子22中被夹持的端子。动态应力机构250为能够产生高频振动的压电装置，该高频振动通过力联接器234和波导232传播至端子夹持器230。振动激励负载优选地沿着箭头245所示的方向进行施加，其中该方向平行于蓄电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于评估由具有多个电极箔的单元主体、正端子以及负端子组成的蓄电池单元的方法，其中所述正端子和所述负端子各自在熔合线处连接至所述单元主体，所述方法包括：将所述蓄电池单元的所述单元主体保持在第一夹紧装置中；将所述正端子和所述负端子中的一个端子夹紧在端子夹持器中；采用联接至所述端子夹持器的动态应力末端执行器来将振动激励负载施加至所述正端子和所述负端子中的所述被夹紧端子；将静态负载施加至所述正端子和所述负端子中的所述被夹紧端子；以及基于所述施加的静态负载评估所述正端子和所述负端子中的所述被夹紧端子的所述熔合线的完整性。

【技术特征摘要】
2016.04.29 US 15/1424081.一种用于评估由具有多个电极箔的单元主体、正端子以及负端子组成的蓄电池单元的方法，其中所述正端子和所述负端子各自在熔合线处连接至所述单元主体，所述方法包括：将所述蓄电池单元的所述单元主体保持在第一夹紧装置中；将所述正端子和所述负端子中的一个端子夹紧在端子夹持器中；采用联接至所述端子夹持器的动态应力末端执行器来将振动激励负载施加至所述正端子和所述负端子中的所述被夹紧端子；将静态负载施加至所述正端子和所述负端子中的所述被夹紧端子；以及基于所述施加的静态负载评估所述正端子和所述负端子中的所述被夹紧端子的所述熔合线的完整性。2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述振动激励负载施加至所述正端子和所述负端子中的所述被夹紧端子的操作包括将超声波振动负载施加至所述端子。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述超声波振动负载沿着平行于所述蓄电池单元的纵轴的方向施加至所述正端子和所述负端子中的所述被夹紧端子。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述超声波振动负载包括以10～100kHz范围内的频率施加的振荡运动。5.根据权利要求2所述的方法，其中所述超声波振动负载包括重复执行的线性振荡运动，其中所述重复执行的线性振荡运动以优选地在几微米至一百微米之间的范围内的振幅进行施加。6.根据权利要求2所述的方法，其中所述超声波振动负载包括在0.5～10秒的一段时间内施加的振荡运动。7.根据权利要求1所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·W·蔡，D·查克拉博蒂，Q·林，J·M·穆特，A·奥托曼诺，T·J·林克，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US