用于密封焊接电芯顶盖的激光焊接系统和相应的方法技术方案

本发明专利技术涉及电芯顶盖的焊接领域，具体涉及一种用于密封焊接电芯顶盖(2)的激光焊接系统(1)，所述激光焊接系统(1)包括：用于产生照射到电芯顶盖(2)的待焊接部位的扫描焊接激光束的激光发射装置(11)；和至少用于控制激光发射装置(11)以对电芯顶盖(2)进行连续扫描密封焊接的控制装置(12)，其中，所述激光焊接系统(1)被配置成仅在一个工位完成对电芯顶盖(2)的密封焊接。本发明专利技术还公开了一种密封焊接电芯顶盖(2)的方法，其中，所述方法使用所述激光焊接系统(1)对电芯顶盖(2)进行连续扫描密封焊接。根据本发明专利技术的某些实施例，可以提高电芯顶盖的焊接速度、焊接质量和自动化水平。焊接质量和自动化水平。焊接质量和自动化水平。

Laser welding system and corresponding method for sealing and welding top cover of electric core

【技术实现步骤摘要】
用于密封焊接电芯顶盖的激光焊接系统和相应的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于密封焊接电芯顶盖的激光焊接系统以及一种用于密封焊接电芯顶盖的方法。

技术介绍

[0002]随着技术的进步和日益严格的环保要求，越来越多的设备开始采用电池作为动力源。例如，电动汽车近年来得到长足发展，有逐渐替代传统汽车的趋势。
[0003]作为动力电池的最小组成单元的电芯可组成模组，模组又可组成电池包。电芯是电能存储单元，必须具有较高的能量密度，以尽可能多地存储电能。电芯的寿命也是最为关键的因素，任何一颗电芯的损坏，都有可能导致整个电池包的损坏。
[0004]电芯采用何种制造方法不仅关系到电芯本身的质量，而且也决定了制造的效率。电池包通常包括众多电芯，因此，选择高效的制造方法显得尤为重要。
[0005]在电芯的制造过程中，非常重要的一步是对电芯顶盖进行密封焊接。现有的电芯顶盖密封焊接的连续密封焊接步骤(也即主焊接步骤)主要采用固态焊接头(也可称为准直焊接头或准直出射头)，其搭载在直线电机上，绕着电芯顶盖进行一个封闭形状(通常为封闭矩形)的焊接。当为封闭矩形时，一般具有4个小的圆角。
[0006]这种焊接的主要缺点是焊接速度受限于电机的加减速。具体地讲，电机在接近拐角位置时需要减速，而在离开拐角又需要加速，这种反复的加减速会影响焊接速度。采用这种焊接方式的焊接速度一般不会超过250mm/s。另一方面，这种加减速使得焊接区域、尤其是减速区域(特别是拐角区域)的焊接熔深不一致。
[0007]而且，现有技术中对电芯顶盖的焊接没有焊前视觉定位，焊中也没有熔深监测，焊后也没有表面质量监测，所有这些也都会影响焊接质量和成品率。
[0008]此外，在现有的焊接技术中，密封焊接除了上述的连续密封焊接步骤之外还包括激光预焊步骤、特别是点焊，预焊步骤需要在连续密封焊接之前的工位执行，然后将预焊后的电芯顶盖传输到连续密封焊接工位进行连续密封焊接。这样，不仅增加了设备投入，而且也增加了占地面积，同时使得焊接系统较为复杂。
[0009]为此，需要进行相应的改进。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供一种改进的用于密封焊接电芯顶盖的激光焊接系统以及一种相应的密封焊接方法，以至少克服上述缺点之一。
[0011]根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于密封焊接电芯顶盖的激光焊接系统，所述激光焊接系统包括：用于产生照射到电芯顶盖的待焊接部位的扫描焊接激光束的激光发射装置；和至少用于控制激光发射装置以对电芯顶盖进行连续扫描密封焊接的控制装置，其中，所述激光焊接系统被配置成仅在一个工位完成对电芯顶盖的密封焊接。
[0012]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述激光发射装置被配置成基于环芯可调焊接
(BrightLine Weld，BLW)技术操作。该环芯可调焊接技术具体可参看中国专利公开文献CN 109982807 A中公开的内容，在此通过引用整体并入本文。
[0013]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述激光焊接系统被配置成用于连续地对电芯顶盖执行一圈焊接；和/或所述激光焊接系统被配置成最高能以10000mm/s的扫描焊接速度进行焊接。
[0014]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述激光焊接系统还包括以下中的一个或多个：至少用于焊前预定位的定位装置；用于在连续扫描密封焊接过程中对熔池深度进行监测的焊中熔深监测装置；和用于监测焊接后的表面的质量的焊后表面质量监测装置。
[0015]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述定位装置被配置为第一视觉装置；和/或所述定位装置被配置为适于基于样品尺寸构造进行定制化编程；和/或所述定位装置与控制装置通信连接；和/或所述定位装置与激光发射装置通信连接。
[0016]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述定位装置被配置成适于获取电芯顶盖的与随后的连续扫描密封焊接操作相关的特征数据并将所述特征数据传送给所述控制装置，所述控制装置被配置成适于基于所获取的特征数据控制激光发射装置和/或用于固定电芯顶盖的工作台。
[0017]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述特征数据包括电芯顶盖的几何特征、电芯顶盖的位置特征、待焊接部位的缝隙特征中的至少一种；和/或所述激光焊接系统被配置成：在所述特征数据满足预定条件的情况下执行后续连续扫描密封焊接，在所述特征数据不满足预定条件的情况下终止连续扫描密封焊接或通过调整电芯顶盖使其满足预定条件而继续执行后续连续扫描密封焊接。
[0018]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述激光焊接系统被配置成适于基于所述待焊接部位的缝隙宽度特征和/或缝隙位置特征调节激光发射装置发射的激光束的特性；和/或所述激光发射装置具有控制器或所述控制装置集成于所述激光发射装置；和/或所述激光发射装置被配置为扫描振镜。
[0019]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述焊中熔深监测装置被配置成基于光学相干断层扫描技术操作；和/或所述焊中熔深监测装置与所述控制装置通信连接；和/或所述焊后表面质量监测装置被配置成基于与预定的表面质量的比对结果确定相应的电芯顶盖是否为合格品；和/或所述焊后表面质量监测装置被配置为第二视觉装置；和/或所述焊后表面质量监测装置与所述控制装置通信连接。
[0020]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述定位装置与所述焊后表面质量监测装置被配置为同一视觉装置。
[0021]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种密封焊接电芯顶盖的方法，所述方法使用所述激光焊接系统对电芯顶盖进行连续扫描密封焊接。
[0022]根据本专利技术的某些实施例，可以提高电芯顶盖的焊接速度、焊接质量和自动化水平，减少占地面积，简化激光焊接系统。
附图说明
[0023]下面，通过参看附图更详细地描述本专利技术，可以更好地理解本专利技术的原理、特点和优点。附图包括：
[0024]图1示出了根据本专利技术的一个示例性实施例的用于连续扫描密封焊接电芯顶盖的激光焊接系统的示意性原理框图。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，而不是用于限制本专利技术的保护范围。
[0026]图1示出了根据本专利技术的一个示例性实施例的用于连续扫描密封焊接电芯顶盖的激光焊接系统的示意性原理框图。
[0027]如图1所示，激光焊接系统1可以包括：用于产生扫描焊接激光束的激光发射装置11和至少用于控制激光发射装置11以对电芯顶盖2进行连续扫描密封焊接的控制装置12。在焊接过程中，电芯顶盖2可以固定在工作台3上。电芯顶盖2通常由铝、铝合金、不锈钢等制成，适合于激光焊接。工作台3可以为夹具。
[0028]本领域技术人员可以理解，工作台3也可接受控制装置12的控制，以便例如调整电芯顶盖2的位置和/或方位、特别是其相对于激光发射装置11的位置和/或方位。
[0029]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于密封焊接电芯顶盖(2)的激光焊接系统(1)，所述激光焊接系统(1)包括：用于产生照射到电芯顶盖(2)的待焊接部位的扫描焊接激光束的激光发射装置(11)；和至少用于控制激光发射装置(11)以对电芯顶盖(2)进行连续扫描密封焊接的控制装置(12)，其中，所述激光焊接系统(1)被配置成仅在一个工位完成对电芯顶盖(2)的密封焊接。2.根据权利要求1所述的激光焊接系统(1)，其中，所述激光发射装置(11)被配置成基于环芯可调焊接技术操作。3.根据权利要求1或2所述的激光焊接系统(1)，其中，所述激光焊接系统(1)被配置成用于连续地对电芯顶盖(2)执行一圈焊接；和/或所述激光焊接系统(1)被配置成最高能以10000mm/s的扫描焊接速度进行焊接。4.根据权利要求1
‑
3中任一所述的激光焊接系统(1)，其中，所述激光焊接系统(1)还包括以下中的一个或多个：至少用于焊前预定位的定位装置(13)；用于在连续扫描密封焊接过程中对熔池深度进行监测的焊中熔深监测装置(14)；和用于监测焊接后的表面的质量的焊后表面质量监测装置(15)。5.根据权利要求4所述的激光焊接系统(1)，其中，所述定位装置(13)被配置为第一视觉装置；和/或所述定位装置(13)被配置为适于基于样品尺寸构造进行定制化编程；和/或所述定位装置(13)与控制装置(12)通信连接；和/或所述定位装置(13)与激光发射装置(11)通信连接。6.根据权利要求5所述的激光焊接系统(1)，其中，所述定位装置(13)被配置成适于获取电芯顶盖(2)的与随后的连续扫描密封焊接操作相关的特征数据并将所述特征数据传送给所述控制装置(12)，所述控制装置(12)被配置成适于基于所获取的特征数据控制激光发射装置(11)和/或用于固定电芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：通快中国有限公司，
类型：发明
国别省市：