电池单元制造的系统和方法技术方案

提供了用于焊接多个电池单元的触点的方法和系统。该方法包括使用检测器执行对该多个电池单元中的每个电池单元的单元电极接触区域的扫描。基于每个单元电极接触区域的扫描，确定每个电极接触区域的一个或多个可能的焊接位点用于焊接是否可行。响应于确定一个或多个焊接位点是可行的，选择该可行焊接位点中的一个或多个可行焊接位点，并且使用焊机焊接该所选择的焊接位点中的至少一个焊接位点。所选择的焊接位点中的至少一个焊接位点。所选择的焊接位点中的至少一个焊接位点。

【技术实现步骤摘要】
电池单元制造的系统和方法


[0001]本公开涉及制造和组装电池单元阵列的系统和方法。

技术介绍

[0002]随着基于燃烧的功率源的使用转变成可再生资源和污染较少的其它资源(例如风、太阳、核)，存储和利用显著水平的电能变得更加重要。为长时间段内存在高电流/电压需求的应用(例如，用于为大型/重型机动车辆供电)存储能量可使用其内存储能量的大量电池单元(例如，数千个)和用于将高水平的功率输送到其目的地的基础设施。
[0003]随着对能量传输系统的效率和功率的需求增加，电池模块的尺寸也增加，并且电池单元所需的电连接点的复杂性和数量也增加。重要的是，大量电池单元之间的连接允许高功率浪涌并且被一致地制造。较差的连接点可导致故障，包括例如电力传输不足和短路。连接之间缺乏一致性还可导致并联连接的多个单元内的过度可变阻抗和不平衡，从而导致由阻抗产生的所得热的能量损失以及总体电池组能量容量的减小。
[0004]此类故障和能量容量降低将直接影响电池供电的装置的性能。在高能量效率和功率对于动力式装置(例如，电池动力式车辆)的控制和长期耐久性和可靠性很重要的情况下，这种影响可能是显著不利的。因此，保持连接点的稳健性和一致性可以是制造大电池单元阵列的关键因素。同时，随着电池单元的数量增加，在阵列的多个电接触点和端子之间保持一致的对准和电连接变得更加困难和复杂。
[0005]一种类型的制造工艺包括将“可堆叠”部件与特定对准特征(例如，凹入、接片、物理锁定特征)组装在一起。随着部件阵列的增加，控制部件的对准变化并将它们电连接可能变得更加困难。用于连接电接触点(例如，电极触点和端子)的一些方法包括电阻点焊(即，通过引导电流通过存在电阻的接触区域来加热焊接位置)和摩擦引线结合(例如，利用超声能量以产生热并将材料结合在一起)。然而，可能难以准确地识别此类焊接技术并将其适配于未对准的连接点。例如，点焊可在未对准的连接点之间产生足够的热以完成焊接，但可能难以评估焊接是否已充分焊接连接点(例如，用于处理高功率负载)。
[0006]另一种焊接技术是激光焊接，其可在操作费用(OPEX)和资本支出(CAPEX)两方面均比上述连接方法中的任一种在大批量制造操作中实现显著更高的生产量以及显著更低的成本。然而，激光焊接对基板与其所焊接的散热器的未对准更加敏感，特别是在两者之间的空间中。为此，将激光焊接应用到未对准的接触区域可由于激光束的偏转而损坏周围结构或导致将在使用早期失效的不良焊接。因此，本文所述的实施方案提供了用于制造和组装大尺寸电池单元阵列的改进的系统和方法。

技术实现思路

[0007]在本文所述的一些实施方案的一方面，检测器用于扫描电池单元阵列的每个单元的电极接触区域的可能的焊接位点。基于每个单元的扫描，确定每个可能的焊接位点是否可行。可基于所确定的连接器和单元电极接触区域之间的对准以及基于该对准在每个对应
的可能接触区域中应用焊接是否将产生充分电结合电极接触区域和连接器的焊接来确定可行性。
[0008]基于确定该可能的焊接位点中的至少一个可能的焊接位点是可行的，选择并焊接该可行焊接位点中的至少一个可行焊接位点。在一些实施方案中，确定可行焊接位点的焊接是否成功。利用基于确定可行焊接位点的焊接计划，可响应于检测到焊接失败而选择和焊接附加的替代可行焊接位点。在一些实施方案中，电池阵列可响应于多个焊接失败和/或缺乏多个可用的可行焊接位点而重新对准或丢弃。
[0009]可行焊接位点的检测可通过检测由在低功率模式下操作的焊接激光器或标准可见光谱光产生的光来确定，该标准可见光谱光以与单元顶部的平面成大约10至45度的角度照射在一个或多个电池单元的顶部上。在确定可行焊接位点之后，可使用在焊接期间由激光器产生和反射的光来分析焊接的成功。如果检测到较差的焊接，则可选择并焊接替代可行焊接位点。
附图说明
[0010]通过结合附图考虑以下具体实施方式，本公开的上述和其他目的和优点将显而易见，其中类似的参考字符始终指代类似的部分，并且其中：
[0011]图1是根据本公开的一些实施方案的用于选择和焊接电池单元阵列的电极接触区域的过程的例示性流程图；
[0012]图2是根据本公开的一些实施方案的用于选择和焊接电池单元阵列的电极接触区域的过程的例示性流程图；
[0013]图3是根据本公开的一些实施方案的电池单元阵列和潜在焊接位点的例示图；
[0014]图4A是根据本公开的一些实施方案的具有确定的可行焊接位点的对准的电池单元接触区域的例示图；
[0015]图4B、图4C和图4D是根据本公开的一些实施方案的具有确定的可行焊接位点的未对准的电池单元接触区域的例示图；
[0016]图5A是根据一些实施方案的在焊接系统中使用的计算装置的示意图；
[0017]图5B是根据一些实施方案的激光焊接系统的例示图；
[0018]图5C示出了根据本公开的一些实施方案的焊接系统中的处理、视觉和焊接电路的例示性框图；
[0019]图6示出了根据本公开的一些实施方案的用于选择和激光焊接电池单元阵列的电极接触区域的过程的例示性流程图；并且
[0020]图7示出了根据本公开的一些实施方案的用于选择和激光焊接电池单元阵列的电极接触区域的过程的例示性流程图。
具体实施方式
[0021]在本公开的一方面，系统和方法扫描电池单元阵列的每个单元的电极接触区域的可能的焊接位点。基于每个单元的扫描，确定每个可能的焊接位点是否可行。可行性可基于连接器和单元电极接触区域之间的对准来确定。基于该对准，确定在每个对应的可能接触区域中应用焊接是否将导致在电极接触区域和连接器之间建立足够电连接的结合。在所述
多个可能的焊接位点中确定和选择可行焊接位点允许组装大电池单元阵列的稳健、有效的方法和系统。
[0022]图1是根据本公开的一些实施方案的用于选择和焊接电池单元阵列的电极接触区域的过程的例示性流程图。在框110处，执行对电池单元阵列的每个单元的电极接触区域的扫描。可使用光学检测器执行扫描。在如本文所述的一些实施方案中，光学检测器用于接收从电极接触区域的不同部分反射的光。可响应于接触区域的激光照明而产生反射光。在一些实施方案中，激光照明由在低功率模式下操作的焊接激光器生成，该低功率模式被配置为避免损坏接触区域。
[0023]在框120处，基于在框110处执行的扫描，确定电极接触区域和它们可焊接到的连接器之间的对准。在一些实施方案中，通过分析来自电极接触区域的不同部分的反射光来确定对准。不同部分可包括接触区域的部分和连接器的表示焊接连接点之间的对准的部分。不同部分可由不同的材料或物理特性表示，这些材料或物理特性导致不同强度和/或波长的光被检测器反射和接收。
[0024]在框130处，基于所确定的对准，确定每个电极接触区域的多个可能的焊接位点中的一个或多个可能的焊接位点用于焊接是否可行。可能的焊接位点的可行性可基于将所确定的对准与和最佳对准的偏离进行比较来确定。例如，接触区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于焊接多个电池单元的触点的方法，所述方法包括：使用检测器来执行对所述多个电池单元中的每个电池单元的单元电极接触区域的扫描；基于对每个单元电极接触区域的所述扫描，确定每个单元电极接触区域的多个可能的焊接位点中的一个或多个焊接位点是否可行；以及对于每个单元电极接触区域，响应于确定一个或多个焊接位点是可行的，选择并焊接可行焊接位点中的至少一个可行焊接位点。2.根据权利要求1所述的方法，其中基于确定所述单元电极接触区域内的连接器与单元电极触点之间的对准来确定一个或多个焊接位点是否可行。3.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述对准是基于检测从所述连接器和周围材料接收的光的差异。4.根据权利要求3所述的方法，其中接收的光响应于激光器的照明而被反射。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述焊接由所述激光器执行，其中所述激光器被配置为以比用于确定所述对准更高的用于焊接的功率发射光。6.根据权利要求3所述的方法，其中所述连接器包括铝箔接片，并且所述周围材料包括其上定位有所述铝箔接片的涂覆的钢单元电极触点，并且其中所述光的差异是基于从所述箔接片和所述涂覆的钢接收的光的差异。7.根据权利要求3所述的方法，其中所述连接器包括具有第一部分和第二部分的集电器组件，所述第一部分被布置用于焊接到所述电极触点的纽扣形部分，并且所述第二部分被布置用于焊接到所述电极触点的边缘部分，并且其中至少一个可能的焊接位点定位在所述第一部分处，并且至少一个可能的焊接位点定位在所述第二部分处。8.根据权利要求7所述的方法，其中确定定位在所述第一部分和所述第二部分上的所述至少一个可能的焊接位点的可行性是基于所述至少一个可能的焊接位点分别与所述电极触点的所述纽扣形部分或边缘部分的中线的接近度。9.根据权利要求2所述的方法，其中所述连接器是共用连接器的一部分，利用所述共用连接器确定每个单元电极触点之间的所述对准。10.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在所述选择和焊接所述可行焊接位点中的至少一个可行焊接位点之后：执行所述单元电极接触区域的重新对准；使用检测器来执行对所述多个电池单元中的至少一个电池单元的单元电极接触区域的第二扫描；基于所述第二扫描，确定所述多个电池单元中的所述至少一个电池单元的每个单元电极接触区域中的一个或多个是否可行；以及对于所述第二扫描的每个单元电极接触区域，响应于确定一个或多个焊接位点是可行的，选择并焊接所述可行焊接位点中的至少一个可行焊接位点。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述检测器具有第一检测器和第二检测器，所述方法还包括：对于每个焊接，使用所述第二检测器确定所述焊接是否可通过；以及响应于确定特定单元电极接触区域的焊接不可通过，进一步选择并焊接所述特定单元
电极接触区域的另一个可行焊接位点。12.根据权利要求11所述的方法，其中确定焊接是否可通过包括响应于用所述激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：瑞伟安知识产权控股有限公司，
类型：发明
国别省市：