一种退役动力电池包智能拆解方法和设备技术

本发明专利技术公开了一种退役动力电池包智能拆解方法和设备。该退役动力电池包智能拆解设备包括XYZ三轴运动平台、悬挂式机械手、水射流喷头、第一工业相机、第二工业相机、电池包搭载平台和控制系统；本发明专利技术通过轴向进给机构对水射流喷头搭载机构位置的实时调整，达到水射流喷头在作业领域中任意一点的移动，从而实现退役动力电池包的智能拆解效果；本发明专利技术设备用于拆解新能源汽车退役动力电池包具有自动化程度高、操作简便、保养简单和拆解效率高等优点。保养简单和拆解效率高等优点。保养简单和拆解效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种退役动力电池包智能拆解方法和设备


[0001]本专利技术属于环保与资源
，尤其涉及一种退役动力电池包智能拆解方法和设备。

技术介绍

[0002]现阶段回收利用退役动力电池主要有两种方式：第一种方式是将容量不足原来70%~80%的电池进行梯次利用，这些电池已经不能满足汽车的使用要求，但是其剩余的容量还可以用在其他地方，比如家庭照明，能量储存等；第二种方式是将容量降低至50%或者无法使用的电池进行资源化处理。无论采用哪种方式，均需先将退役动力电池包进行拆解才能开展后续资源化回收和再利用。
[0003]新能源汽车动力电池退役时，通常是将整动力电池包拆解下来。由于新能源汽车的车型不同，动力电池包的内外部结构设计、模组连接和放置位置各不相同，意味着统一拆解面临较大困难。当前，国内外均无绿色高效的退役动力电池包自动化智能拆解技术。国内主要的专利技术是先通过人工或半自动化机械将电池包外壳拆除，再取出电池模组进行破碎并收集电解液，再将破碎后的电池模组中的单体进一步破碎，将电池单体中的组成物质进行分选得到最终产品，由此可见在现有的专利技术中并没有一种可自动化智能拆解电池包的设备。目前，为了实现高效拆解，现有技术中存在对废旧动力电池单体的连续化拆解，如中国CN10565662A公开了一种废旧电池的自动拆解装置，包括电池单体进料输送装置、电池缓冲料槽、旋转供料单元以及拆解固定部和切刀单元，电池单体进料装置位于电池缓冲料槽的两侧，电池缓冲料槽具有缝槽，旋转供料单元位于缝槽的正下方，旋转供料单元能够将从缝槽中落下的电池送入拆解固定部，切刀单元位于拆解固定部的侧面，切刀单元能够将电池上端封壳切除，该自动拆解装置避免了拆解操作人员的参与，能够实现废旧电池单体的自动拆解，提高了拆解效率。但是，现有技术并未有对一个动力电池包的自动化智能拆解。拆解退役动力电池包仍存在大量人工作业，由于动力电池包的平均重量均在500公斤以上、且为保证动力电池包在新能源汽车运行时安全，大多在连接处充满密封粘合剂，仅依靠人工拆解电池顶板需耗时2个小时以上、耗时且效率低。另外，动力电池包内结构复杂，含有电路板和冷却液等，如果操作不当，会发生短路、漏液等安全问题，进而可能造成起火或者爆炸，导致人员伤亡和财产损失。因此，开发自动化的退役动力电池包拆解设备，可以很好地解决上述的安全和环境问题，大大提高工作效率，极大地降低劳动强度。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种适用于退役动力电池包或电池模组的自动拆解方法和设备。该专利技术可实现各种类型的退役动力电池包的自动拆解，将人与拆解过程进行空间隔离，降低作业安全隐患、提高拆解效率。本专利技术的方法原理：采用机器视觉对电池包的特征信息进行提取，根据特征信息规划拆解路线，将设备进行机器学习训练得到一套拆解流程，根据拆解流程控制水射流对电池包外壳及连接部位进行精准
拆解，拆解完后控制悬挂式机械手将外壳及模组抓取放置在相应输料口。本专利技术的技术方案具体介绍如下。
[0005]一种退役动力电池包智能拆解设备，包括XYZ三轴运动平台、悬挂式机械手、水射流喷头、第一工业相机、第二工业相机、电池包搭载平台和控制系统；其中：XYZ三轴运动平台包括若干轴向进给机构，分别为X1轴向进给机构、X2轴向进给机构、X3轴向进给机构、X4轴向进给机构、Y1轴向进给机构、Y2轴向进给机构和Z轴向进给机构；X1轴向进给机构和X2轴向进给机构设置在一个水平面上，X1轴向进给机构和X2轴向进给机构上垂直架设Y1轴向进给机构，Z轴向进给机构安装在Y1轴向进给机构上；X3轴向进给机构和X4轴向进给机构设置在一个水平面上， X3轴向进给机构和X4轴向进给机构上垂直架设Y2轴向进给机构；水射流喷头通过水射流喷头搭载机构 安装在 Z轴向进给机构上，水射流喷头位于Y1轴向进给机构的下方；悬挂式机械手安装在Y2轴向进给机构上；水射流喷头搭载机构和悬挂式机械手上分别搭载第一工业相机和第二工业相机，第一工业摄像头用于采集电池包尺寸、位置、型号和外部特征信息为水射流喷头提供坐标信息；第二工业摄像头用于采集电池模组尺寸、位置、型号和外部特征信息为悬挂式机械手提供抓取数据信息；电池包搭载平台设置于水射流喷头和悬挂式机械手的下方，电池包搭载平台上放置电池包；控制系统，分别和XYZ三轴运动平台、悬挂式机械手、水射流喷头、第一工业相机、第二工业相机相连。
[0006]本专利技术中，轴向进给机构包括机架、电机、滚珠丝杆、丝杆副、联轴器和轴承；滚珠丝杆通过轴承安装在机架上，滚珠丝杆上套设丝杆副，滚珠丝杆通过联轴器和电机的轴相连；工作时，电机的转动使得丝杆副直线往复运动。
[0007]本专利技术中，还包括水循环装置和废水收集箱，废水收集箱的出水口和水循环装置的进水口相连，水循环装置的出水口和水射流喷头相连。
[0008]本专利技术中，悬挂机械手包括机架、气缸、机械手和夹板；机械手分别和气缸、电机相连，分别用于控制机械手的上下运动和旋转；机械手下方设置两块相对的夹板。
[0009]本专利技术还提供一种根据上述的退役动力电池包智能拆解设备的智能拆解方法，包括以下步骤：1）识别定位步骤：控制系统控制工业摄像头进行X、Y平面扫描识别电池包外形特征、确定电池包切割坐标；2）切割步骤：控制系统将识别到的信息处理后，规划切割路线，控制水射流喷头沿切割路线对电池包外壳精确切割；3）抓取放置步骤：每当一个外壳部分或者电池模组被切割出来以后，控制系统发送指令控制悬挂式机械手进行抓取外壳或模组送至指定的出料口进行放置；4）停止步骤：停止水射流供应和电机工作。
[0010]和现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的退役动力电池包自动拆解装置可用于拆解各种型号的动力电池包或模组等，可实现其处理处置过程中的人与拆解过程分离、高效拆解、节能环保和资源高效分离回收的目的。本专利技术通过工业相机识别定位，可对电池包外壳精准拆解并将外壳与电池模组分离；利用水射流拆解，提供低温拆解环境，避免因温度过热而损伤电池单体；使用水循环技
术，提高水资源利用率降低投入成本更加环保节能。实现了电池包拆解过程的全自动化拆解，完全将人与拆解过程分离，达到安全拆解的目的。水射流喷头可实现快速移动，水射流喷头喷出的射流根据电池的外形特征不同更换不同位置进行切割，可拆解各类电池包，对实现电池包全自动化拆解来说具有重大意义。
附图说明
[0011]图1为本专利技术的退役动力电池模组自动拆解装置的立体图。
[0012]图2为本专利技术的退役动力电池模组自动拆解装置的侧视图。
[0013]图3为本专利技术的水射流切割搭载机构图。
[0014]图4为本专利技术的悬挂式机械手结构图。
[0015]图5为本专利技术的进给机构的结构示意图。
[0016]图中标号：1-水射流喷头、2-水射流喷头搭载机构、3
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Z轴向进给机构、4
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Y1轴向进给机构、5
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X1轴向进给机构、6
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X2轴向进给机构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种退役动力电池包智能拆解设备，其特征在于，包括XYZ三轴运动平台、悬挂式机械手（7）、水射流喷头（1）、第一工业相机（11）、第二工业相机（12）、电池包搭载平台（13）和控制系统（16）；其中：XYZ三轴运动平台包括若干轴向进给机构，分别为X1轴向进给机构（5）、X2轴向进给机构（6）、X3轴向进给机构（9）、X4轴向进给机构（10）、Y1轴向进给机构（4）、Y2轴向进给机构（8）和Z轴向进给机构（3）；X1轴向进给机构（5）和X2轴向进给机构（6）设置在一个水平面上，X1轴向进给机构（5）和X2轴向进给机构（6）上垂直架设Y1轴向进给机构（4），Z轴向进给机构（3）安装在Y1轴向进给机构（4）上；X3轴向进给机构（9）和X4轴向进给机构（10）设置在一个水平面上， X3轴向进给机构（9）和X4轴向进给机构（10）上垂直架设Y2轴向进给机构（8）；水射流喷头（1）通过水射流喷头搭载机构（2）安装在 Z轴向进给机构（3）上，水射流喷头（1）位于Y1轴向进给机构（4）的下方；悬挂式机械手（7）安装在Y2轴向进给机构（8）上；水射流喷头搭载机构（2）和悬挂式机械手（7）上分别搭载第一工业相机（11）和第二工业相机（12），第一工业摄像头（11）用于采集电池包尺寸、位置、型号和外部特征信息为水射流喷头（1）提供坐标信息；第二工业摄像头（12）用于采集电池模组尺寸、位置、型号和外部特征信息为悬挂式机械手（7）提供抓取数据信息；电池包搭载平台（13）设置于水射流喷头（1）和悬挂式机械手（7）的下方，电池包搭载平台（13）上放置电池包；控制系统（16），分别和XYZ三轴运动平台、...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄庆，章金宇，张西华，姚沛帆，马恩，顾卫华，王景伟，
申请(专利权)人：上海第二工业大学，
类型：发明
国别省市：