用于形成电池电芯接片的多阶段模冲系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了用于形成电池电芯接片的多阶段模冲系统和方法。一种金属加工系统，包括分组工具和整形工具，两者均与工件支撑结构相邻对准，工件支撑结构例如支持电池袋电芯堆叠的电池模块外壳的底板。分组工具可以包括第一往复式模冲或模冲头，将金属工件压在一起，从而形成具有第一弯曲轮廓和第一长度的工件集。整形工具可包括安装在模冲头上的第二往复式模冲或一对模冲指状件，该整形工具附连到分组工具，并将工件集弯曲成不同于第一弯曲轮廓的第二弯曲轮廓和比第一设定长度更短的第二设定长度。定长度。定长度。

【技术实现步骤摘要】
用于形成电池电芯接片的多阶段模冲系统和方法


[0001]本公开总体上涉及用于使金属工件成形的金属加工技术。更具体地，本公开的方面涉及用于弯曲电池电芯接片的自动化制造系统。

技术介绍

[0002]目前生产的机动车辆，例如现代汽车，最初配备有动力系，动力系操作以推进车辆并为车辆的车载电子设备提供功率。例如，在汽车应用中，车辆动力系通常以原动机为代表，该原动机通过自动或手动换档的功率变速器将驱动扭矩递送给车辆的最终驱动系统(例如，差速器、车轴、车轮等)。由于往复活塞式内燃机（ICE）组件易于获得、成本相对低廉、重量轻且整体高效，汽车在历史上一直由往复活塞式内燃机组件提供动力。作为一些非限制性示例，这种发动机包括压燃式(CI)柴油发动机、火花点火式(SI)汽油发动机、二冲程、四冲程和六冲程架构以及旋转式发动机。另一方面，混合电动和全电动(“电驱动”)车辆利用替代功率源来推进车辆，并且从而最小化或消除牵引功率对基于化石燃料的发动机的依赖。
[0003]全电动车辆(FEV)——通俗地称为“电动汽车”——是一种电驱动车辆配置，其从动力传动系统中完全移除了内燃机和附带的周围部件，仅依靠电牵引马达来推进车辆。在FEV中，基于ICE的车辆的发动机组件、燃料供应系统和排气系统被单个或多个牵引马达、牵引电池组以及电池冷却和充电硬件所替换。相比之下，混合动力电动车辆(HEV)动力系采用多个牵引功率源来推进车辆，最常见的是结合电池供电或燃料电芯供电的牵引马达来操作内燃机组件。由于混合动力型电驱动车辆能够从发动机以外的来源获得其功率，所以HEV发动机可以全部或部分关闭，而车辆由（多个）电动马达推进。
[0004]大多数市售混合动力电动和全电动车辆采用可再充电牵引电池组来储存和供应动力系的（多个）牵引马达操作所需的功率。为了产生具有足够的车辆行驶里程和速度的牵引功率，牵引电池组比标准的12伏起动、照明和点火(SLI)电池更大、功率更强以及容量更高(安培小时)。当代牵引电池组(也称为“电动车辆电池”或“EVB”)将电池电芯堆叠分组成个别电池模块，这些电池模块例如经由电池外壳和/或支撑托盘安装到车辆底盘上。堆叠的电化学电池电芯可以通过使用电互连板(ICB)串联或并联连接。从模块外壳突出的个别电池电芯的电接片被弯曲抵靠并焊接到共用母线板上。专用电池组控制模块(BPCM)通过与动力系控制模块(PCM)的协同操作，调节电池组接触器的打开和关闭，以管控电池组的操作从而为（多个）车辆牵引马达供电。

技术实现思路

[0005]本文提供的是具有用于使金属工件成形的附带控制逻辑的金属加工系统、制造方法和操作这种系统的方法，以及牵引电池组，牵引电池组具有由多阶段聚集和弯曲设备形成的离散组的电池电芯接片。作为例证，提供了电池电芯接片成形压力机用于模块接片集弯曲操作。例如，在电池电动车辆(BEV)牵引电池组的构造过程中，一组锂离子软聚合物袋
电芯以面对面的关系堆叠，并安置在电池模块外壳的底板上。如下所描述的，从电池电芯袋的相对端突出的电接片被压在一起并弯曲，例如，成为三个离散的集。电池袋电芯随后被承载集成互连板(ICB)组件的模块护套覆盖。这些电芯接片集从电池模块外壳的相对端向外突出，延伸穿过模块护套中的个别开口。一旦组装好电池模块，就使堆叠的电芯接片弯曲，例如弯曲到90
±
5度（
°
）的角度，与ICB外部安装的电母线板接触；此后，电芯接片被焊接、钎焊或夹到母线板上。
[0006]为了提供如上所提到的必需的加护套前压制和弯曲，多阶段电池电芯接片成形压力机一起顺序地分组，并且然后将模块接片集整形为期望的最终形状和长度。在第一成形阶段期间，成形压力机的电芯接片梳被降低成与电池模块的一端接合，以将电芯接片保持在预定位置，并操作性地将工具头与电池袋电芯对准。电芯接片梳有助于防止电芯接片过早折叠，隔离电芯接片的正确弯曲点，并为接片
‑
整形工具提供前挡块。对于第二成形阶段，将接片
‑
分组工具朝向电池电芯塞入，以伴随地将个别电芯接片分隔并聚集成不同的集。接片
‑
分组工具同时将模块的给定端的所有电芯接片定位到它们适当的组中，并在每个组中产生初始弯曲几何形状。当接片
‑
分组工具在原位压靠电芯接片时，在第三成形阶段期间，接片
‑
整形工具抵靠已分组的电芯接片塞入或扫过已分组的电芯接片，以对每个接片组整形和调整每个接片组的尺寸。接片
‑
整形工具同时在接片组中产生最终的堆叠前弯曲几何形状，并设定每个组的期望长度以适应ICB的封装设计。分组和整形工具可以是两个不同的模冲(外弯曲压板和内弯曲压板)，它们在两阶段塞入操作中相互协作操作，或者可以是单个工具头(可塞入的弯曲单元)，具有多对压接指状件，它们在两阶段塞入和扫掠操作中同时使接片分组和弯曲。
[0007]所公开的概念中至少一些的附带益处包括电池电芯接片成形系统和方法，其提供模块接片集的同时分组和弯曲，这可以在电池电芯堆叠之后(而不是之前)进行。这继而消除了对个别接片弯曲工序的需要，并因此允许减少制造时间和成本。其他附带的益处可以包括提供单个工具来同时形成模块的电芯接片集，这有助于消除多个弯曲工位和弯曲模具，减少基础工程内容(BEC)，最大限度地减少集与集之间的变化，并消除请求测序和轨迹&迹线（call sequencing and track & trace）组装工序。所公开的系统、方法和装置还可以有助于补偿堆叠中变化的电芯位置，并抵消由泡沫压缩间距差异引起的“棉花糖效应”。
[0008]本文提供的是用于使工件成形的制造工具和系统。在一个示例中，呈现了一种用于使金属工件(例如，两个或更多个电池电芯接片)成形的自动或手动操作的金属加工系统。该金属加工系统包括分组工具和整形工具，这两个工具都与工件支撑结构相邻对准，工件支撑结构例如是电池模块外壳的底板，该底板在其上支持电池袋电芯堆叠。分组工具，其可以是往复式模冲或往复式模冲头的形式，分组工具将金属工件堆叠压在一起，从而形成具有初始(第一)弯曲轮廓和初始(第一)设定长度的工件集。整形工具，其可以是安装在模冲头上的另一个往复式模冲或一对模冲指状件的形式，该整形工具与分组工具联接、一体地形成或以其他方式附连到分组工具。整形工具选择性地将工件集弯曲成最终(第二)弯曲轮廓和最终(第二)设定长度，最终(第二)弯曲轮廓和最终(第二)设定长度分别不同于初始弯曲轮廓和设定长度。
[0009]本文还提供了制造所公开的电池模块中的任一个的过程和操作所公开的制造系统中的任一个的方法。在一个示例中，提出了一种用于使一个或多个金属工件集成形的方
法。这种代表性方法包括，以上面和下面公开的选项和特征的任意次序和与其中的任一个的任意组合:与工件支撑结构相邻对准分组工具与附连于其上的整形工具；将分组工具朝向支撑结构塞入，以将两个或更多个金属工件的堆叠压在一起，从而形成具有初始(第一)弯曲轮廓和长度的工件集；以及启用整形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于形成堆叠在支撑结构上的第一金属工件和第二金属工件的金属加工系统，所述金属加工系统包括:分组工具，其被配置成与所述支撑结构相邻对准，并将堆叠的第一金属工件和第二金属工件压在一起，从而形成具有第一弯曲轮廓和第一设定长度的工件集；和整形工具，其附接到所述分组工具，并被配置成将所述工件集弯曲成不同于所述第一弯曲轮廓的第二弯曲轮廓和比所述第一设定长度更短的第二设定长度。2.根据权利要求1所述的金属加工系统，其中所述分组工具包括具有第一模冲体的第一模冲，所述第一模冲体具有凹入所述第一模冲体的第一接触面内的第一模腔，所述第一接触面被配置为同时接触所述第一金属工件和所述第二金属工件。3.根据权利要求2所述的金属加工系统，其中所述第一模腔包括第一腔表面和第二腔表面，所述第一腔表面和所述第二腔表面被配置成同时分别压靠所述第一金属工件和所述第二金属工件并使所述第一金属工件和所述第二金属工件朝向彼此弯曲，从而形成所述工件集。4.根据权利要求3所述的金属加工系统，其中所述第一模腔还包括第一细长狭槽，所述第一细长狭槽分隔所述第一腔表面和所述第二腔表面，并且被配置成能在其中滑动地接收所述第一金属工件和所述第二金属工件的远端。5.根据权利要求3所述的金属加工系统，其中所述整形工具包括能移动地联接到所述第一模冲的第二模冲，所述第二模冲包括第二模冲体，所述第二模冲体具有凹入所述第二模冲体的第二接触面内的第二模腔，所述第二接触面被配置为同时接触所述工件集的第一金属工件和第二金属工件。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
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：