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CN112335108A - 汇流条框架安装方法 - Google Patents

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CN112335108A CN201980043784.7A CN201980043784A CN112335108A CN 112335108 A CN112335108 A CN 112335108A CN 201980043784 A CN201980043784 A CN 201980043784A CN 112335108 A CN112335108 A CN 112335108A
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Abstract

本发明涉及汇流条框架安装方法。根据本发明的一个实施方式的汇流条框架安装方法包括以下步骤：交替地堆叠电芯引线块和至少一个电池电芯来形成包括多个电芯引线块和电池电芯的电池电芯堆叠体；设置顶盖，以便覆盖电池电芯堆叠体，在所述顶盖的两个端部上安装有汇流条框架；从电池电芯堆叠体和汇流条框架之间的空间去除多个电芯引线块；以及旋转汇流条框架以将汇流条框架安装在电池电芯堆叠体上，其中，在将电芯引线块和至少一个电池电芯交替堆叠的步骤中，在多个电芯引线块当中的彼此相邻的电芯引线块中的每一个之间插置电极引线，该电极引线通过从电池电芯突出的电极接头的延伸部分形成。

Description

汇流条框架安装方法
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年10月10日向韩国知识产权局提交的申请号为No.10-2018-0120748的韩国专利申请的优先权，其全部内容在此通过引用并入。
本发明涉及组装汇流条框架的方法，更具体地，涉及使用电芯引线形状的块来组装汇流条框架的方法。
背景技术
可再充电电池具有高应用特性并且具有根据它们的产品的诸如高能量密度的电气特性，可再充电电池被广泛应用于电池车辆、混合动力车辆和由电驱动源驱动的电力存储设备以及便携式设备。这些可再充电电池作为用于改善环境友好性和能源效率的新能源而受到关注，因为它们不会产生任何能源使用的副产品以及它们可以大大减少使用化石燃料的主要优点。
应用于电池车辆的电池组具有如下结构：包括多个单元电芯的多个电芯组件串联联接以获得高功率。单元电芯可以通过构成元件之间的电化学反应而重复地充电和放电，所述构成元件包括正负集流器、隔膜、活性材料和电解液。
另外，随着对包括使用储能源的大容量结构的需求增加，对具有多模块结构的电池组的需求也增加，在所述多模块结构中，通过组装彼此串联和/或并联联接的多个电池模块形成多个可再充电电池。
通常，当通过串联/并联联接多个电池电芯来形成电池组时，首先形成由至少一个电池电芯形成的电池模块，并且将其他构成元件添加到至少一个电池模块中，从而形成电池组。
常规电池模块被构造为包括互相堆叠的多个电池电芯以及用于电连接电池电芯的电极引线的汇流条组件。这里，汇流条组件包括：汇流条框架，其包括用于分别使相应电池电芯的电极引线通过的引线槽；以及汇流条槽，其被安装在汇流条框架上并与多个引线槽相对应地设置，并且所述汇流条组件被构造为包括汇流条，所述汇流条通过焊接连接到穿过汇流条槽的电极引线。
然而，关于电池模块，当电池电芯的数量增加时，电极引线的数量增加相同的数量，引线槽的数量根据电极引线的数量而增加，并且引线槽的宽度根据引线槽的数量的增加而在汇流条框架内相对减小，因此在相邻的电极引线之间可能产生短路。
图1示出了常规电池模块中的汇流条框架。
参照图1，可以通过附接另外的绝缘带60来防止电极引线40之间的上述短路。然而，在组装汇流条框架50之后，必须去除绝缘带60以便焊接电极引线40，并且由于电芯台30的形状的复杂性，所以必须将汇流条框架50手动地组装到电池电芯10，因此组装过程的效率降低，例如，误组装的概率增加。因此，需要一种用于在将汇流条框架组装到电池模块中的电池电芯时提高组装过程的效率的方法。在本背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，因此，其可能包含不构成该国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
技术问题
本发明致力于提供一种用于组装汇流条框架以在组装汇流条组件时提高组装过程的效率的方法。
然而，本发明的示例性实施方式要解决的任务可以不限于上述任务，并且可以在本发明所包括的技术范围内以各种方式扩展。
技术方案
本发明的示例性实施方式提供了一种汇流条框架的安装方法，所述方法包括以下步骤：通过交替地堆叠电芯引线块和至少一个电池电芯来形成多个电芯引线块和电池电芯堆叠体；布置顶盖(top cover)，以便覆盖电池电芯堆叠体，在所述顶盖的相应端部上安装汇流条框架；从电池电芯堆叠体和汇流条框架之间的空间去除引线块；以及通过旋转汇流条框架将要安装的汇流条框架安装在电池电芯堆叠体上，其中，将电芯引线块和至少一个电池电芯交替堆叠的步骤包括提供从引线块当中的彼此相邻的电芯引线块之间的电池电芯突出的电极引线。
电池电芯的相应电极引线可以形成电芯台，在电芯台中，电极引线之间的间隙沿电极引线突出的方向减小，并且电芯台的形状可以通过电芯引线块的形状来实现。
可以在电芯引线块的面向电芯台的一侧上形成注入结构(impregnationstructure)，并且电芯台可以被布置在该注入结构中。
所述安装方法还可以包括：在去除电芯引线块之前，在锐角范围内旋转汇流条框架。
在将汇流条框架安装在电池电芯堆叠体上时，可以将电极引线插入形成在汇流条框架中的引线槽中。
可以针对各个引线块形成电极引线，因此电极引线为多条，并且可以将相对于电芯引线块彼此相邻的电极引线堆叠为具有不同的极性布置。
电极引线可以在引线块当中的彼此相邻的电芯引线块之间延伸以形成电极引线组。
引线块和电池电芯堆叠体的形成包括将引线块安装在压缩垫的相应端部上，并且在压缩垫上形成电池电芯堆叠体。
该安装方法还可以包括：在包括在电池电芯堆叠体中的最上面的电池电芯上附加地形成压缩垫。
该安装方法还可以包括：在堆叠电池电芯的中途附加地形成压缩垫。
有益效果
根据示例性实施方式，通过使用电芯引线形状的块，当堆叠电池电芯时，防止了具有不同极性的电极引线之间的短路，并且可以实现用于组装汇流条框架的自动化方法。
附图说明
图1示出了常规电池模块中的汇流条框架。
图2示出了根据本发明的示例性实施方式的电池模块的立体图。
图3示出了包括在图2的电池模块中的多个电池电芯和汇流条框架的分解立体图。
图4示出了包括在图3的电池模块中的电池电芯的立体图。
图5至图14示出了根据本发明的示例性实施方式的用于组装汇流条框架的方法。
图15示出了根据本发明的示例性实施方式的汇流条框架的俯视平面图。
图16示出了图15的俯视平面图的部分的前视图。
具体实施方式
下面将参照附图更加全面地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施方式。正如本领域的技术人员将认识到的，所描述的实施方式可以以各种不同的方式来修改，所有这些都不脱离本发明的精神或范围。
除非明确地相反地描述，否则措辞“包括”和诸如“含有”或“包含”的变型将被理解为暗示包括陈述的要素，但是不排除任何其他要素。
短语“在平面上”是指从顶部观察对象部分，短语“在截面上”是指观察从侧面垂直切割对象部分的截面。
图2示出了根据本发明的示例性实施方式的电池模块的立体图。图3示出了包括在图2的电池模块中的汇流条框架和多个电池电芯的分解立体图。图4示出了包括在图3的电池模块中的电池电芯的立体图。
参照图2和图3，根据本示例性实施方式的电池模块1000包括多个电池电芯100和汇流条组件500。电池模块1000包括用于覆盖多个电池电芯堆叠体的顶盖400，并且汇流条框架500被安装在顶盖400的相应端部上。压缩垫200可以被设置在通过堆叠多个电池电芯100而形成的电池电芯堆叠体的外侧上。从多个电池电芯100突出的电极接头(未示出)延伸以连接至电极引线160，并且电极引线160可以穿过形成在汇流条框架500中的引线槽510。
现在将参照图4描述一个电池电芯100的构造。
电池电芯100可以被构造为袋型可再充电电池。电池电芯100可以是多个，并且可以堆叠多个电池电芯100以形成电池电芯堆叠体，使得它们可以彼此电连接。
电池电芯100可以包括电极组件110、电池壳体130、从电极组件110突出的电极引线160以及绝缘带170。
电极组件110可以用正极板、负极板和隔膜构造。电池壳体130封装电极组件110，并且电池壳体130可以由包括树脂层和金属层的层压片构造。电池壳体130可包括壳体主体132和电芯台135。
壳体主体132可以容纳电极组件110。为此，壳体主体132包括用于容纳电极组件110的空间。电芯台135可以从壳体主体132延伸，并且可以被密封以密封电极组件110。电极引线160的部分可以在电芯台135的一侧上突出，具体地，在电芯台135的前侧(+X轴方向)上突出。
电极引线160可以电连接到电极组件110。可以设置一对电极引线160。一对电极引线160可以分别在电池壳体130的前侧(+X轴方向)和后侧(-X轴方向)上突出到电芯台135的外部。
绝缘带170可以防止在电池壳体130与电极引线160之间产生短路，并且可以提高电芯台135的密封力。
可以将绝缘带170设置为对应于电极引线160的数量。因此，可以设置一对绝缘带170。一对绝缘带170可以分别在电池壳体130的前侧(+X轴方向)和后侧(-X轴方向)上突出到电芯台135的外部。
电池电芯100的上述构造是一个示例，并且可以以各种方式改变用于构造电池电芯堆叠体的电池电芯100的形状。
参照图2和图3，尽管未示出，但是汇流条框架500被包括在汇流条组件中，并且汇流条组件可以覆盖多个电池电芯100，以便电连接多个电池电芯100的电极引线160。汇流条组件可以在电极引线160的突出方向(X轴方向)上覆盖多个电池电芯100。
可以设置一对汇流条组件。一对汇流条组件可以覆盖多个电池电芯100，以便电连接在多个电池电芯100的前侧(+X轴方向)上突出的电极引线160和在多个电池电芯100的后侧(-X轴方向)上突出的电极引线160。
除了汇流条框架500之外，一对汇流条组件还可以包括汇流条(未示出)和电芯连接板(未示出)。
汇流条框架500可以覆盖多个电池电芯100的前侧(+X轴方向)或后侧(-X轴方向)。为此，汇流条框架500可以被设置为具有与多个电池电芯100的前侧(+X轴方向)或后侧(-X轴方向)相对应的区域。
引线槽510使多个电池电芯100的电极引线160通过，并且引线槽510可以被形成在汇流条框架500的左右方向(Y轴方向)上。
引线槽510可以使三个相邻的电池电芯100的电极引线160的延伸共同通过。也就是说，在本示例性实施方式中，彼此相邻的三个电池电芯100的电极引线160可以延伸以构成一个电极引线160组，并且电极引线160组中包括的电极引线160可以穿过引线槽510并且可以通过激光焊接电连接到汇流条。彼此相邻的引线槽510可以允许具有不同极性的电极引线160穿过。换句话说，彼此相邻的引线槽510中的一个可以允许正极引线160穿过，彼此相邻的引线槽510中的另一个可以允许负极引线160穿过。
可以存在多个引线槽510，并且可以将多个引线槽510布置成在汇流条框架500的上下方向(Z轴方向)上彼此分开预定距离。
现在将参照图5至图16详细描述根据本发明的示例性实施方式的用于组装汇流条框架的方法。
图5至图16示出了根据本发明的示例性实施方式的用于组装汇流条框架的方法。
参照图5，准备压缩垫200，并且将第一电芯引线块300安装在压缩垫200的相应端部上。可以通过使用基于聚氨酯的材料来形成压缩垫200。压缩垫200可以吸收由电池电芯100的膨胀引起的厚度变化和由外部冲击引起的电池电芯100的变化。
电芯引线块300可以由绝缘材料形成，以便防止彼此相邻的正极引线和负极引线之间的短路。例如，电芯引线块300可以使用PEEK材料。
参照图6，电池电芯100可以被顺序地堆叠在压缩垫200上。在这种情况下，通过延伸从图4所示的电池电芯100突出的电极引线160而形成的一对电极引线160的组可以在压缩垫200的相应端部上被设置在电芯引线块300上。这里，可以通过延伸从三个电池电芯100突出的电极引线160来形成一个电极引线160组。一对电极引线160的组可以以具有不同极性的电极引线160的形式布置在压缩垫200的相应端部上。在本示例性实施方式中已经描述了从三个电池电芯100突出的电极引线160延伸以形成一个电极引线160组，这是示例，并且可以根据连接到正极引线和负极引线的电池电芯100的布置以各种方式修改电池电芯100的连接关系。因此，构成一个电极引线160组的电极引线160从其延伸的电池电芯100的数量不受限制，并且可以以各种方式改变。
参照图7，将第二电芯引线块300安装在压缩垫200的相应端部上。第二电芯引线块300被安装为使得其可以被布置在电极引线160组上方。在这种情况下，电极引线160组可以被设置在彼此相邻的第一电芯引线块300和第二电芯引线块300之间。
参照图8，电池电芯100可以被顺序地堆叠在先前堆叠的电池电芯100上。在这种情况下，电池电芯100可以被堆叠为使得它们的极性布置可以不同于设置在参照图6和图7描述的第一电芯引线块300和第二电芯引线块300之间的一对电极引线160的一组的极性布置。换句话说，当设置在第一电芯引线块300和第二电芯引线块300之间的一对电极引线160的组的极性布置为正和负时，在当前阶段堆叠的电池电芯100所具有的一对电极引线160的组的极性布置可以是负和正。也就是说，正极引线160组和负极引线160组可以彼此交叠。
如上所述，电池电芯堆叠体105可以通过重复顺序地堆叠电芯引线块300和电池电芯100的过程来堆叠二十四个电池电芯100而形成，并且在这种情况下，可以使用九个电芯引线块300。电池电芯100的数量和电芯引线块300的数量对应于一个示例，并且可以考虑要制造的电池模块的性能和设计以各种方式改变它们。
在形成电池电芯堆叠体105之后，可以在最终堆叠的电池电芯100上附加地形成压缩垫200。此外，为了增加防止外部冲击的效果，压缩垫200可以进一步形成在电池电芯堆叠体105的中部部分上。可以通过使用基于聚氨酯的材料来形成压缩垫200。压缩垫200可以吸收由电池电芯100的膨胀引起的厚度变化和由外部冲击引起的电池电芯100的变化。
另一种方式，不使用压缩垫200，可以通过交替堆叠电芯引线块300和至少一个电池电芯100来形成多个电芯引线块和电池电芯堆叠体105。
现在将参照图9详细描述在电池电芯堆叠体105中安装了电芯引线块300的构造。在图9中，左上图表示在电池电芯堆叠体105中安装了电芯引线块300的构造的俯视平面图，左下图表示该构造的前视图，而右图表示前视图的放大部分。
参照图9，形成了电芯台135，在该电芯台135中，多个相应的电池电芯100的电极引线160的间隙在突出方向上减小。电芯台135可以是电池壳体主体132延伸的部分。在电芯引线块300的面向电芯台135的一侧上形成注入结构(DE)。电芯台135的形状可以由注入结构(DE)产生。也就是说，由于将电芯台135布置在注入结构(DE)上，所以可以通过电芯引线块300的形状来实现电芯台135的形状。
当电极引线160在突出方向上远离电池电芯100时，电芯台135的间隙减小，由此多条电极引线160彼此接触，从而形成电极引线160组。
参照图10，可以在电池电芯堆叠体105上布置顶盖400，顶盖400的相应端部上安装有汇流条框架500。当布置顶盖400时，通过使用笛卡尔机器人(Cartesian robot)和气动缸(pneumatic cylinder)将顶盖400附接到电池电芯堆叠体105，可以组合电池电芯100的堆叠过程和汇流条框架的安装。参照图15，在顶盖400上形成吸附垫420，并且在汇流条框架500上形成多个引线槽510和旋转杆520。旋转杆520可以被设置在汇流条框架500的相应角部上。吸附垫420是用于以气动方式将汇流条框架500和顶盖400移动到电池电芯堆叠体105的部件，并且多个吸附垫420可以被同时附接到汇流条框架500和顶盖400。旋转杆520旋转汇流条框架500，使得汇流条框架500可以被安装在电池电芯堆叠体105上。在这种情况下，为了旋转汇流条框架500，可以去除附接到汇流条框架500的吸附垫420的空气。
参照图11，汇流条框架500可以在锐角的范围内旋转，使得可以将该汇流条框架500设置在电芯引线块300附近。锐角的范围可以是30度至60度。在这种情况下，电极引线160的一端部可以被部分地插入汇流条框架500的在锐角范围内旋转的引线槽510内。
参照图12，可以在电池电芯堆叠体105和汇流条框架500之间的空间中去除图11的电芯引线块300。
参照图13，可以通过附加旋转汇流条框架500来将汇流条框架500安装在设置在压缩垫200之间的电池电芯堆叠体105中。在这种情况下，电极引线160的一端部可以被插入到形成在汇流条框架500中的引线槽510内。电极引线160的端部可以插入到引线槽510中并且可以突出到外部。
现在将参照图14详细描述在电池电芯堆叠体105上安装了汇流条框架500的构造。在图14中，左上图表示在电池电芯堆叠体105中安装了汇流条框架500的构造的俯视平面图，左下图表示该构造的前视图，而右图表示前视图的放大部分。
参照图14，形成电芯台135，在该电芯台315中，多个相应的电池电芯100的电极引线160的间隙在突出方向上减小。汇流条框架500包括路径引导件260。路径引导件260在形成电芯台135(三个电池电芯100的电极引线160在电芯台135中延伸)之前引导电极引线160穿过引线槽510，并且该路径引导件260可以形成在汇流条框架500的一侧上。详细地，汇流条框架500可以在汇流条框架500的与电池电芯100分开的后侧内部安装路径引导件260。
路径引导件260可以在汇流条框架500的后侧上形成预定的引导空间，使得三个电极引线160和包括它们的壳体主体132的延伸部在它们穿过引线槽510之前可以彼此靠近。为此，参照图3所示的XYZ坐标，引导空间的宽度可以随着方向从具有引线槽510的汇流条框架500的后侧(-X轴方向)到所述汇流条框架500的前侧(+X轴方向)而减小。
可以设置多个路径引导件260。在此，可以对应于引线槽510的数量设置多个路径引导件260。因此，多个电池电芯100当中的相邻的电极引线160被三三配对，并且电极引线160可以通过它们的路径引导件260穿过引线槽510，以形成电极引线160组。形成电极引线160组的电极引线160的数量不限于三个，并且可以根据电池电芯100的正极引线和负极引线的布置进行修改。
图15示出了根据本发明的示例性实施方式的汇流条框架的俯视平面图。图16示出了图15的俯视平面图的部分的前视图。
参照图15和图16，可以通过使用笛卡尔机器人将顶盖400安装在电池电芯堆叠体的一侧上。在这种情况下，可以去除汇流条框架500的右侧和左侧的气动空气，并且可以保持顶盖400的气动空气。移动旋转杆520以在锐角(60度)的范围内旋转汇流条框架500，并且电极引线160的端部可以被部分地插入到汇流条框架500的引线槽510中。电芯引线块300可以从电池电芯堆叠体105和汇流条框架500之间的空间移回。可以通过附加地旋转汇流条框架500来将汇流条框架500安装在电池电芯堆叠体105上。在这种情况下，旋转杆520可以沿倾斜方向移动。
根据本发明的示例性实施方式，汇流条框架与堆叠电池电芯的过程相结合地组装，并且使用笛卡尔机器人，因此可以实现组装自动化，而不需要附加的手动汇流条框架组装。
尽管已经结合被认为是实际的示例性实施方式描述了本发明，但是应理解的是本发明不限于所公开的实施方式，相反地本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
附图标记说明：
135：电芯台
160：电极引线
200：压缩垫
400：顶盖
500：汇流条框架
510：引线槽

Claims (10)

1.一种汇流条框架的安装方法，所述安装方法包括以下步骤：
通过交替地堆叠电芯引线块和至少一个电池电芯来形成多个电芯引线块和电池电芯堆叠体；
设置顶盖以便覆盖所述电池电芯堆叠体，在所述顶盖的相应端部上安装有汇流条框架；
从所述电池电芯堆叠体和所述汇流条框架之间的空间去除所述多个电芯引线块；以及
通过旋转所述汇流条框架来将所述汇流条框架安装在所述电池电芯堆叠体上，
其中，交替地堆叠电芯引线块和至少一个电池电芯的步骤包括：将从所述电池电芯突出的电极引线设置在所述多个电芯引线块当中的彼此相邻的电芯引线块之间。
2.根据权利要求1所述的安装方法，其中，
所述电池电芯的相应电极引线形成电芯台，在所述电芯台中，所述电极引线之间的间隙沿所述电极引线突出的方向减小，并且
所述电芯台的形状可以通过所述电芯引线块的形状来实现。
3.根据权利要求2所述的安装方法，其中，
在所述电芯引线块的面向所述电芯台的一侧上形成注入结构，并且所述电芯台被布置在所述注入结构中。
4.根据权利要求1所述的安装方法，所述安装方法还包括以下步骤：
在去除所述电芯引线块之前，在锐角范围内旋转所述汇流条框架。
5.根据权利要求4所述的安装方法，其中，
在将所述汇流条框架安装在所述电池电芯堆叠体上时，所述电极引线被插入到形成在所述汇流条框架中的引线槽中。
6.根据权利要求1所述的安装方法，其中，
针对各个引线块形成所述电极引线，因此所述电极引线为多条，并且将相对于所述电芯引线块彼此相邻的电极引线堆叠为具有不同的极性布置。
7.根据权利要求6所述的安装方法，其中，
所述电极引线在所述多个电芯引线块当中的彼此相邻的电芯引线块之间延伸以形成电极引线组。
8.根据权利要求1所述的安装方法，其中，
形成所述多个电芯引线块和所述电池电芯堆叠体的步骤包括将所述多个电芯引线块安装在压缩垫的相应端部上，并且在所述压缩垫上形成所述电池电芯堆叠体。
9.根据权利要求8所述的安装方法，所述安装方法还包括以下步骤：
在包括在所述电池电芯堆叠体中的最上面的电池电芯上附加地形成所述压缩垫。
10.根据权利要求9所述的安装方法，所述安装方法还包括以下步骤：
在堆叠所述电池电芯的中途附加地形成所述压缩垫。
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