專利名稱：用于超聲波焊接端子的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將電池組端子組與互連構(gòu)件超聲波焊接在一起的方法和裝置。
背景技術(shù)：
汽車用可再充能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)是通過將多個(gè)獨(dú)立的電池組電池電氣連接在一起來組裝的。例如，鋰離子電池通常包括軟的容納袋狀腔，該容納袋狀腔具有從袋狀腔向外延伸 的負(fù)極端子和正極端子。這些電池組電池被并排放置在電池盒里，以將正極端子和負(fù)極端 子分別集合在一起，從而形成端子組，以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立電池之間的并聯(lián)電連接。這些端子組需要 被附接到互連構(gòu)件，該互連構(gòu)件又連接到電池組電池的其它的這類子裝配。希望使用超聲波焊接把端子組附接到互連構(gòu)件。然而，這種超聲波焊接操作要求 在對(duì)端子接頭和互連板之間超聲波焊接前把端子接頭相對(duì)于彼此以及端子接頭相對(duì)于互 連板精確對(duì)齊并定位。此外，存在著如下問題，即如果在超聲波焊接期間產(chǎn)生的焊屑落入 各袋狀腔之間，則可能對(duì)這些袋狀腔造成損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于將堆疊的電池組端子焊接到互連構(gòu)件的方法和設(shè)備，并且包 含將兩個(gè)或更多電池組電池端子大體上彼此并置以形成包括最內(nèi)端子和最外端子的端子 組?；ミB構(gòu)件與端子組的最內(nèi)端子并置并且砧定位成抵靠互連構(gòu)件?？諝饬鲗?dǎo)向組的最外 端子以便空氣流壓擠端子組并且促使最內(nèi)端子與互連構(gòu)件接觸。然后超聲波焊接機(jī)的超聲 焊頭定位成接觸最外端子并且被激勵(lì)以使端子組振動(dòng)并從而在端子組的堆疊的端子與互 連構(gòu)件之間形成超聲波焊接。此外，在超聲焊頭垂直下方的接觸線將空氣流引導(dǎo)向端子組， 以便空氣流提供氣簾以捕獲在超聲波焊接期間產(chǎn)生的焊屑并防止這些焊屑向下落入電池 袋狀腔之間。此外，吸氣裝置設(shè)置成靠近超聲焊頭以將由氣簾所捕獲的焊屑吸走。在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于將電池組端子焊接到互連件的方法，包括將 兩個(gè)或更多的電池組電池端子彼此并置以形成包括最內(nèi)端子和最外端子的端子組；將電池 組電池互連件與端子組的最內(nèi)端子并置；將砧定位成接觸所述互連件；將空氣流吹向最外 端子，以便所述空氣流壓擠端子組并且促使所述最內(nèi)端子接觸所述互聯(lián)件；將超聲焊頭定 位成接觸最外端子；以及，激勵(lì)所述超聲焊頭以使端子組振動(dòng)并從而在端子組的堆疊端子 與互連件之間進(jìn)行超聲波焊接。根據(jù)上述的方法還包括在超聲焊頭垂直下方的接觸線將空氣流引導(dǎo)向端子組，以 便空氣流提供氣簾以捕獲在超聲波焊接期間產(chǎn)生的任何焊屑并防止其向下落。根據(jù)上述的方法還包括空氣流由安裝在超聲焊頭下方的氣刀提供。根據(jù)上述的方法還包括在超聲焊頭與最外端子接合之前致動(dòng)空氣流，以便在超聲 焊頭與最外端子接觸之前完成端子的定位。根據(jù)上述的方法還包括靠近超聲焊頭設(shè)置吸氣裝置以吸走在超聲波焊接期間產(chǎn)生的任何焊屑。根據(jù)上述的方法還包括靠近超聲焊頭設(shè)置吸氣裝置以吸走在超聲波焊接期間產(chǎn) 生的任何焊屑，并且所述吸氣裝置由安裝在砧和超聲焊頭中任一個(gè)或兩者上的吸氣嘴來提{共。根據(jù)上述的方法還包括提供在超聲焊頭豎直下方的接觸線向端子組引導(dǎo)的空氣 流，以便空氣流提供氣簾以捕獲在超聲波焊接期間產(chǎn)生的任何焊屑并防止其向下落，以及 提供吸氣裝置，所述吸氣裝置靠近超聲焊頭以吸走在超聲波焊接期間產(chǎn)生的任何焊屑。根據(jù)上述的方法還包括每一個(gè)端子在其中都具有側(cè)向彎部，通過所述側(cè)向彎部吸 收在超聲波焊接期間弓I起的超聲波振動(dòng)。在本發(fā)明的另一方面，提供一種用于將電池組端子焊接到互連件的方法，包括將 兩個(gè)或更多的電池組電池端子彼此并置以形成包括最內(nèi)端子和最外端子的端子組；將電池 組電池互連件與端子組的最內(nèi)端子并置；將砧定位成接觸所述互連件；將空氣流吹向最外 端子，以便所述空氣流壓擠端子組并且促使所述最內(nèi)端子與所述互聯(lián)件接觸；將超聲焊頭 定位成接觸最外端子；激勵(lì)所述超聲焊頭以使端子組振動(dòng)并從而在端子組的堆疊端子與互 連件之間進(jìn)行超聲波焊接；以及建立吸氣裝置以吸走在超聲波焊接期間產(chǎn)生的任何焊屑。根據(jù)上述的方法還包括在超聲焊頭垂直下方的接觸線將空氣流引導(dǎo)向端子組，以 便空氣流提供氣簾以捕獲在超聲波焊接期間產(chǎn)生的任何焊屑并防止其向下落。根據(jù)上述的方法還包括空氣流由安裝在超聲焊頭下方的氣刀提供。根據(jù)上述的方法還包括所述吸氣裝置由安裝在砧和超聲焊頭中任一個(gè)或兩者上 的吸氣嘴來提供。根據(jù)上述的方法還包括在超聲焊頭與最外端子接合之前致動(dòng)空氣流，以便在超聲 焊頭與最外端子接觸之前完成端子的定位。在本發(fā)明的又一方面，提供一種用于將多個(gè)堆疊的電池組端子超聲波焊接到互連 件的裝置，包括支撐互連件的砧；氣刀，所述氣刀使氣流吹向所述堆疊的電池組端子并將 堆疊端子壓在互連件上；以及超聲焊頭，所述超聲焊頭與堆疊的電池組端子接合以在堆疊 的端子和互連件之間形成超聲波焊接。根據(jù)上述的裝置，還包括所述氣刀將空氣流引導(dǎo)到位于超聲焊頭垂直下方的接觸 線，以便空氣流提供氣簾以捕獲在超聲波焊接期間產(chǎn)生的任何焊屑并防止其向下落。根據(jù)上述的裝置，還包括氣刀安裝在超聲焊頭上。根據(jù)上述的裝置還包括吸氣裝置以吸走在超聲波焊接期間產(chǎn)生的任何焊屑。根據(jù)上述的裝置還包括安裝在砧和超聲焊頭中任一個(gè)或兩者上的吸氣嘴，以吸走在超聲波焊接期間產(chǎn)生的任何焊屑。本發(fā)明的另外的適用領(lǐng)域?qū)⑼ㄟ^后面的詳細(xì)說明變得顯見。應(yīng)當(dāng)理解詳細(xì)的描述 和具體實(shí)例在展示本發(fā)明的示范性實(shí)施例的同時(shí)，僅用于說明的目的并且不意圖限制本發(fā) 明的范圍。


通過詳細(xì)的介紹和附圖可以更全面的理解本發(fā)明。圖1是示出依據(jù)本發(fā)明的電池組電池和超聲波焊接設(shè)備的透視圖。
圖2是示出依據(jù)本發(fā)明的電池組電池和超聲波焊接設(shè)備的端視圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)示范性實(shí)施例的描述本質(zhì)上是示范性的并且不意圖限制本發(fā)明、其應(yīng)用或 使用。參照?qǐng)D2，可看出總的以標(biāo)號(hào)8示出的電池組或模塊具有多個(gè)獨(dú)立電池袋狀腔10、 12、14、16、18、20，所述袋狀腔并列布置在具有蓋28的電池盒26內(nèi)。這些電池袋狀腔中的每 一個(gè)都是鋰離子或其他能量存儲(chǔ)介質(zhì)的柔性袋狀容器。袋狀腔由相對(duì)柔性的材料例如箔制 成。袋狀腔被支承框架22以及絕緣器、熱交換器和未在附圖中示出的其他結(jié)構(gòu)支撐并且分 開位于其圖2的并列位置中。電池袋狀腔16是典型的并且包括從袋狀腔16伸出的正極端 子38A。如在圖1中所示，負(fù)極端子40A也從袋狀腔16中伸出。正極端子38A典型為具有 鎳涂層的銅并且具有0. 2mm的厚度。負(fù)極端子40A典型的由鋁制成并且厚度大約為0. 2mm。如圖2所示，獨(dú)立的電池袋狀腔16、18和20穿過蓋28中的開口 46，并且通過并 置三個(gè)電池的正極端子38A、38B、38C電氣連接在一起以形成端子組44并且將端子組44焊 接到互連構(gòu)件或板50。互連構(gòu)件50大體上是U形的，具有基部52和直立的支腳54和56。 基部52具有從其向下穿透的柱60和62，柱60和62被嵌入在電池組的盒中以便互連構(gòu)件固定在盒上。鑒于端子38A最接近于互連構(gòu)件50的支腳54，可以將端子38A視為端子組44的 最內(nèi)側(cè)的端子。端子38A具有側(cè)向彎部38AA，通過該側(cè)向彎部38AA端子38A延伸越過以接 觸端子38B。鑒于端子38C離互連構(gòu)件50的支腳54最遠(yuǎn)，可以將端子38C視為端子組44 的最外側(cè)的端子。端子38C具有側(cè)向彎部38CC，通過該側(cè)向彎部38CC端子38C延伸越過以 接觸端子38B。端子38B具有曲回型的側(cè)向彎部38BB。因此，如圖2所示，端子38A、38B和38C松散地堆疊在一起，其中端子38A是端子組 44的最內(nèi)的端子并最接近互連構(gòu)件50，端子38C是距互連構(gòu)件最遠(yuǎn)的最外端子，端子38B 是端子組44的中間端子并夾在端子38A和38C之間。如圖1所示，超聲波焊接通過包括砧80和超聲焊頭82的超聲波焊接裝置實(shí)施。砧 80和焊頭82安裝在多軸線操縱裝置(未示出)上，通過該操縱裝置可以將砧80和焊頭82 降到如圖1和2所示的位置，在此處砧80的砧表面84定位成靠近互連板垂直支腳54，而焊 頭82定位成靠近端子組44的最外端子38C并與端子38C間隔開。砧80在沿箭頭100的 方向向右移動(dòng)到支承接觸垂直支腳54，以便砧80支承互連構(gòu)件50而防止其移動(dòng)。焊頭82 在沿箭頭102的方向向左移動(dòng)以將焊頭82的鋸齒狀?yuàn)A持指狀物108帶至接觸端子組44的 最外端子38C。如圖1和2所示，氣刀裝置112安裝在焊頭82的下側(cè)并且包括(一個(gè)或多個(gè))水 平空氣出口槽114。氣刀裝置112經(jīng)端口 118連接到壓縮空氣源116，在焊頭82向左移動(dòng) 以接觸端子組44時(shí)，壓縮空氣流通過端口 118吹向端子組44。這種氣流或氣簾將用作促使 端子組44向左接觸互連板50的垂直支腳54，以便通過設(shè)置在焊頭82上的鋸齒形指狀物 108使端子組44處于被壓擠在一起的狀態(tài)并且處于用于接觸的適當(dāng)定位。在焊頭82向左移動(dòng)到與端子組44接觸之后，超聲焊頭82以每秒10000次的循環(huán) 以振動(dòng)鋸齒形指狀物108，鋸齒形指狀物108繼而使端子組44抵靠互連板垂直支腳54振動(dòng)。這種振動(dòng)在一定壓力下維持一定時(shí)間，直到端子組44的獨(dú)立端子38A、38B和38C被彼 此超聲波焊接并且最內(nèi)的端子38A被焊接到互連板垂直支腳54。如圖所示，由恰位于鋸齒 形指狀物108下方的氣刀112提供氣流。在該超聲波焊接期間操作期間維持氣流流動(dòng)，以 便形成在超聲波焊接位置下的氣簾，使得在進(jìn)行超聲波焊接期間可能形成的任何焊屑被氣 簾捕獲并且防止其向下落入電池袋狀腔之間。此外，如圖2所示，吸氣裝置120定位成恰在鋸齒形指狀物108上方并且具有連接 到吸氣裝置124且連接到定位恰好高于端子組44的管嘴126的端口 122，使得吸氣裝置120 用作吸走由氣簾所捕獲的焊屑。吸氣裝置120示出為安裝在砧80上，但應(yīng)被理解成吸氣裝 置120也可以安裝在焊頭80或者砧82上?；蛘呶鼩庋b置120可安裝在焊頭80和砧82兩 者上?？梢岳斫?，在端子組44被超聲焊頭82高速振動(dòng)期間，端子的側(cè)向部38AA、38BB和 38CC將輕微彎曲，使得振動(dòng)能量被吸收在端子接頭內(nèi)而不被向下傳遞到獨(dú)立電池單元中。在端子接頭38A、38B和38C和互連板50之間形成超聲波焊接后，焊頭82和砧80 將相互分離，并且多向操縱裝置將砧80和焊頭82重新定位到下一個(gè)需要焊接在一起的端 子組和互連板的位置。因此，可看出本發(fā)明提供了一種用于將電池組電池端子超聲波焊接到互連板的新的改進(jìn)的方法和裝置。對(duì)本發(fā)明的描述本質(zhì)上僅是示范性的，因此其變型落入本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種用于將電池組端子焊接到互連件的方法，包括將兩個(gè)或更多的電池組電池端子彼此并置以形成包括最內(nèi)端子和最外端子的端子組；將電池組電池互連件與端子組的最內(nèi)端子并置；將砧定位成接觸所述互連件；將空氣流吹向最外端子，以便所述空氣流壓擠端子組并且促使所述最內(nèi)端子接觸所述互聯(lián)件；將超聲焊頭定位成接觸最外端子；以及，激勵(lì)所述超聲焊頭以使端子組振動(dòng)并從而在端子組的堆疊端子與互連件之間進(jìn)行超聲波焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在超聲焊頭垂直下方的接觸線將空氣流引導(dǎo)向 端子組，以便空氣流提供氣簾以捕獲在超聲波焊接期間產(chǎn)生的任何焊屑并防止其向下落。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括空氣流由安裝在超聲焊頭下方的氣刀提供。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在超聲焊頭與最外端子接合之前致動(dòng)空氣流， 以便在超聲焊頭與最外端子接觸之前完成端子的定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括靠近超聲焊頭設(shè)置吸氣裝置以吸走在超聲波焊 接期間產(chǎn)生的任何焊屑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括靠近超聲焊頭設(shè)置吸氣裝置以吸走在超聲波焊 接期間產(chǎn)生的任何焊屑，并且所述吸氣裝置由安裝在砧和超聲焊頭中任一個(gè)或兩者上的吸 氣嘴來提供。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括提供在超聲焊頭豎直下方的接觸線向端子組引 導(dǎo)的空氣流，以便空氣流提供氣簾以捕獲在超聲波焊接期間產(chǎn)生的任何焊屑并防止其向下 落，以及提供吸氣裝置，所述吸氣裝置靠近超聲焊頭以吸走在超聲波焊接期間產(chǎn)生的任何 焊屑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括每一個(gè)端子在其中都具有側(cè)向彎部，通過所述 側(cè)向彎部吸收在超聲波焊接期間弓I起的超聲波振動(dòng)。
9.一種用于將電池組端子焊接到互連件的方法，包括將兩個(gè)或更多的電池組電池端子彼此并置以形成包括最內(nèi)端子和最外端子的端子組；將電池組電池互連件與端子組的最內(nèi)端子并置； 將砧定位成接觸所述互連件；將空氣流吹向最外端子，以便所述空氣流壓擠端子組并且促使所述最內(nèi)端子與所述互 聯(lián)件接觸；將超聲焊頭定位成接觸最外端子；激勵(lì)所述超聲焊頭以使端子組振動(dòng)并從而在端子組的堆疊端子與互連件之間進(jìn)行超 聲波焊接；以及建立吸氣裝置以吸走在超聲波焊接期間產(chǎn)生的任何焊屑。
10.用于將多個(gè)堆疊的電池組端子超聲波焊接到互連件的裝置，包括 支撐互連件的砧；氣刀，所述氣刀使氣流吹向所述堆疊的電池組端 子并將堆疊端子壓在互連件上；以及 超聲焊頭，所述超聲焊頭與堆疊的電池組端子接合以在堆疊的端子和互連件之間形成 超聲波焊接。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于超聲波焊接端子的方法和裝置。一種用于將電池組端子焊接到互連件的方法和裝置，包括將兩個(gè)或更多的電池組電池端子彼此并置以形成包括最內(nèi)端子和最外端子的端子組；將電池組電池互連件與所述組的最內(nèi)端子并置；將砧定位成接觸所述互連件；將空氣流吹向最外端子，以便所述空氣流壓擠端子組并且促使所述最內(nèi)端子接觸所述互聯(lián)件；將超聲焊頭定位成接觸最外端子；以及激勵(lì)所述超聲焊頭以使端子組振動(dòng)并從而在端子組的堆疊端子與互連件之間進(jìn)行超聲波焊接。在超聲焊頭下方將空氣流引導(dǎo)向端子以捕獲焊屑并且吸氣裝置去除所述焊屑。
文檔編號(hào)B23K20/10GK101841015SQ20101012840
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者R·F·魯克, R·J·朔伊爾曼 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司