用于超声波焊接端子的方法和装置 【技术领域】
本发明涉及一种用于将电池组端子组与互连构件超声波焊接在一起的方法和装置。 背景技术 汽车用可再充能量储存系统是通过将多个独立的电池组电池电气连接在一起来 组装的。 例如， 锂离子电池通常包括软的容纳袋状腔， 该容纳袋状腔具有从袋状腔向外延伸 的负极端子和正极端子。这些电池组电池被并排放置在电池盒里， 以将正极端子和负极端 子分别集合在一起， 从而形成端子组， 以实现独立电池之间的并联电连接。 这些端子组需要 被附接到互连构件， 该互连构件又连接到电池组电池的其它的这类子装配。
希望使用超声波焊接把端子组附接到互连构件。然而， 这种超声波焊接操作要求 在对端子接头和互连板之间超声波焊接前把端子接头相对于彼此以及端子接头相对于互 连板精确对齐并定位。此外， 存在着如下问题， 即： 如果在超声波焊接期间产生的焊屑落入 各袋状腔之间， 则可能对这些袋状腔造成损害。
发明内容 本发明提供一种用于将堆叠的电池组端子焊接到互连构件的方法和设备， 并且包 含将两个或更多电池组电池端子大体上彼此并置以形成包括最内端子和最外端子的端子 组。互连构件与端子组的最内端子并置并且砧定位成抵靠互连构件。空气流导向组的最外 端子以便空气流压挤端子组并且促使最内端子与互连构件接触。 然后超声波焊接机的超声 焊头定位成接触最外端子并且被激励以使端子组振动并从而在端子组的堆叠的端子与互 连构件之间形成超声波焊接。 此外， 在超声焊头垂直下方的接触线将空气流引导向端子组， 以便空气流提供气帘以捕获在超声波焊接期间产生的焊屑并防止这些焊屑向下落入电池 袋状腔之间。此外， 吸气装置设置成靠近超声焊头以将由气帘所捕获的焊屑吸走。
在本发明的一个方面， 提供一种用于将电池组端子焊接到互连件的方法， 包括 ： 将 两个或更多的电池组电池端子彼此并置以形成包括最内端子和最外端子的端子组 ； 将电池 组电池互连件与端子组的最内端子并置 ； 将砧定位成接触所述互连件 ； 将空气流吹向最外 端子， 以便所述空气流压挤端子组并且促使所述最内端子接触所述互联件 ； 将超声焊头定 位成接触最外端子 ； 以及， 激励所述超声焊头以使端子组振动并从而在端子组的堆叠端子 与互连件之间进行超声波焊接。
根据上述的方法还包括在超声焊头垂直下方的接触线将空气流引导向端子组， 以 便空气流提供气帘以捕获在超声波焊接期间产生的任何焊屑并防止其向下落。
根据上述的方法还包括空气流由安装在超声焊头下方的气刀提供。
根据上述的方法还包括在超声焊头与最外端子接合之前致动空气流， 以便在超声 焊头与最外端子接触之前完成端子的定位。
根据上述的方法还包括靠近超声焊头设置吸气装置以吸走在超声波焊接期间产
生的任何焊屑。
根据上述的方法还包括靠近超声焊头设置吸气装置以吸走在超声波焊接期间产 生的任何焊屑， 并且所述吸气装置由安装在砧和超声焊头中任一个或两者上的吸气嘴来提 供。
根据上述的方法还包括提供在超声焊头竖直下方的接触线向端子组引导的空气 流， 以便空气流提供气帘以捕获在超声波焊接期间产生的任何焊屑并防止其向下落， 以及 提供吸气装置， 所述吸气装置靠近超声焊头以吸走在超声波焊接期间产生的任何焊屑。
根据上述的方法还包括每一个端子在其中都具有侧向弯部， 通过所述侧向弯部吸 收在超声波焊接期间引起的超声波振动。
在本发明的另一方面， 提供一种用于将电池组端子焊接到互连件的方法， 包括 ： 将 两个或更多的电池组电池端子彼此并置以形成包括最内端子和最外端子的端子组 ； 将电池 组电池互连件与端子组的最内端子并置 ； 将砧定位成接触所述互连件 ； 将空气流吹向最外 端子， 以便所述空气流压挤端子组并且促使所述最内端子与所述互联件接触 ； 将超声焊头 定位成接触最外端子 ； 激励所述超声焊头以使端子组振动并从而在端子组的堆叠端子与互 连件之间进行超声波焊接 ； 以及建立吸气装置以吸走在超声波焊接期间产生的任何焊屑。
根据上述的方法还包括在超声焊头垂直下方的接触线将空气流引导向端子组， 以 便空气流提供气帘以捕获在超声波焊接期间产生的任何焊屑并防止其向下落。
根据上述的方法还包括空气流由安装在超声焊头下方的气刀提供。
根据上述的方法还包括所述吸气装置由安装在砧和超声焊头中任一个或两者上 的吸气嘴来提供。
根据上述的方法还包括在超声焊头与最外端子接合之前致动空气流， 以便在超声 焊头与最外端子接触之前完成端子的定位。
在本发明的又一方面， 提供一种用于将多个堆叠的电池组端子超声波焊接到互连 件的装置， 包括 ： 支撑互连件的砧 ； 气刀， 所述气刀使气流吹向所述堆叠的电池组端子并将 堆叠端子压在互连件上 ； 以及超声焊头， 所述超声焊头与堆叠的电池组端子接合以在堆叠 的端子和互连件之间形成超声波焊接。
根据上述的装置， 还包括所述气刀将空气流引导到位于超声焊头垂直下方的接触 线， 以便空气流提供气帘以捕获在超声波焊接期间产生的任何焊屑并防止其向下落。
根据上述的装置， 还包括气刀安装在超声焊头上。
根据上述的装置还包括吸气装置以吸走在超声波焊接期间产生的任何焊屑。
根据上述的装置还包括安装在砧和超声焊头中任一个或两者上的吸气嘴， 以吸走 在超声波焊接期间产生的任何焊屑。
本发明的另外的适用领域将通过后面的详细说明变得显见。 应当理解详细的描述 和具体实例在展示本发明的示范性实施例的同时， 仅用于说明的目的并且不意图限制本发 明的范围。 附图说明
通过详细的介绍和附图可以更全面的理解本发明。 图 1 是示出依据本发明的电池组电池和超声波焊接设备的透视图。图 2 是示出依据本发明的电池组电池和超声波焊接设备的端视图。具体实施方式
下面对示范性实施例的描述本质上是示范性的并且不意图限制本发明、 其应用或 使用。
参照图 2， 可看出总的以标号 8 示出的电池组或模块具有多个独立电池袋状腔 10、 12、 14、 16、 18、 20， 所述袋状腔并列布置在具有盖 28 的电池盒 26 内。 这些电池袋状腔中的每 一个都是锂离子或其他能量存储介质的柔性袋状容器。 袋状腔由相对柔性的材料例如箔制 成。袋状腔被支承框架 22 以及绝缘器、 热交换器和未在附图中示出的其他结构支撑并且分 开位于其图 2 的并列位置中。电池袋状腔 16 是典型的并且包括从袋状腔 16 伸出的正极端 子 38A。如在图 1 中所示， 负极端子 40A 也从袋状腔 16 中伸出。正极端子 38A 典型为具有 镍涂层的铜并且具有 0.2mm 的厚度。 负极端子 40A 典型的由铝制成并且厚度大约为 0.2mm。
如图 2 所示， 独立的电池袋状腔 16、 18 和 20 穿过盖 28 中的开口 46， 并且通过并 置三个电池的正极端子 38A、 38B、 38C 电气连接在一起以形成端子组 44 并且将端子组 44 焊 接到互连构件或板 50。互连构件 50 大体上是 U 形的， 具有基部 52 和直立的支脚 54 和 56。 基部 52 具有从其向下穿透的柱 60 和 62， 柱 60 和 62 被嵌入在电池组的盒中以便互连构件 固定在盒上。 鉴于端子 38A 最接近于互连构件 50 的支脚 54， 可以将端子 38A 视为端子组 44 的 最内侧的端子。端子 38A 具有侧向弯部 38AA， 通过该侧向弯部 38AA 端子 38A 延伸越过以接 触端子 38B。鉴于端子 38C 离互连构件 50 的支脚 54 最远， 可以将端子 38C 视为端子组 44 的最外侧的端子。端子 38C 具有侧向弯部 38CC， 通过该侧向弯部 38CC 端子 38C 延伸越过以 接触端子 38B。端子 38B 具有曲回型的侧向弯部 38BB。
因此， 如图 2 所示， 端子 38A、 38B 和 38C 松散地堆叠在一起， 其中端子 38A 是端子组 44 的最内的端子并最接近互连构件 50， 端子 38C 是距互连构件最远的最外端子， 端子 38B 是端子组 44 的中间端子并夹在端子 38A 和 38C 之间。
如图 1 所示， 超声波焊接通过包括砧 80 和超声焊头 82 的超声波焊接装置实施。 砧 80 和焊头 82 安装在多轴线操纵装置 ( 未示出 ) 上， 通过该操纵装置可以将砧 80 和焊头 82 降到如图 1 和 2 所示的位置， 在此处砧 80 的砧表面 84 定位成靠近互连板垂直支脚 54， 而焊 头 82 定位成靠近端子组 44 的最外端子 38C 并与端子 38C 间隔开。砧 80 在沿箭头 100 的 方向向右移动到支承接触垂直支脚 54， 以便砧 80 支承互连构件 50 而防止其移动。焊头 82 在沿箭头 102 的方向向左移动以将焊头 82 的锯齿状夹持指状物 108 带至接触端子组 44 的 最外端子 38C。
如图 1 和 2 所示， 气刀装置 112 安装在焊头 82 的下侧并且包括 ( 一个或多个 ) 水 平空气出口槽 114。气刀装置 112 经端口 118 连接到压缩空气源 116， 在焊头 82 向左移动 以接触端子组 44 时， 压缩空气流通过端口 118 吹向端子组 44。 这种气流或气帘将用作促使 端子组 44 向左接触互连板 50 的垂直支脚 54， 以便通过设置在焊头 82 上的锯齿形指状物 108 使端子组 44 处于被压挤在一起的状态并且处于用于接触的适当定位。
在焊头 82 向左移动到与端子组 44 接触之后， 超声焊头 82 以每秒 10000 次的循环 以振动锯齿形指状物 108， 锯齿形指状物 108 继而使端子组 44 抵靠互连板垂直支脚 54 振
动。这种振动在一定压力下维持一定时间， 直到端子组 44 的独立端子 38A、 38B 和 38C 被彼 此超声波焊接并且最内的端子 38A 被焊接到互连板垂直支脚 54。如图所示， 由恰位于锯齿 形指状物 108 下方的气刀 112 提供气流。在该超声波焊接期间操作期间维持气流流动， 以 便形成在超声波焊接位置下的气帘， 使得在进行超声波焊接期间可能形成的任何焊屑被气 帘捕获并且防止其向下落入电池袋状腔之间。
此外， 如图 2 所示， 吸气装置 120 定位成恰在锯齿形指状物 108 上方并且具有连接 到吸气装置 124 且连接到定位恰好高于端子组 44 的管嘴 126 的端口 122， 使得吸气装置 120 用作吸走由气帘所捕获的焊屑。吸气装置 120 示出为安装在砧 80 上， 但应被理解成吸气装 置 120 也可以安装在焊头 80 或者砧 82 上。或者吸气装置 120 可安装在焊头 80 和砧 82 两 者上。
可以理解， 在端子组 44 被超声焊头 82 高速振动期间， 端子的侧向部 38AA、 38BB 和 38CC 将轻微弯曲， 使得振动能量被吸收在端子接头内而不被向下传递到独立电池单元中。
在端子接头 38A、 38B 和 38C 和互连板 50 之间形成超声波焊接后， 焊头 82 和砧 80 将相互分离， 并且多向操纵装置将砧 80 和焊头 82 重新定位到下一个需要焊接在一起的端 子组和互连板的位置。 因此， 可看出本发明提供了一种用于将电池组电池端子超声波焊接到互连板的新 的改进的方法和装置。对本发明的描述本质上仅是示范性的， 因此其变型落入本发明的范 围。