电池模组堆叠装置及方法与流程

本发明涉及电池模组堆叠，尤其是涉及一种电池模组堆叠装置及方法。

背景技术：

1、电池模组一般由多个电芯堆叠而成，而在电池模组设计时，为防止电池模组内电芯热失控的扩散，电池模组内电芯间往往会设计有一定厚度的热阻隔材料。热阻隔材料根据受到挤压力的大小不同会产生不同压缩量，在现有电池模组堆叠方式中，电池模组堆叠挤压时电芯不仅需要承受夹紧装置（采用手动、气动、电动等驱动形式）的堆叠挤压力，在电芯的底面还存在与承托板表面的摩擦力，堆叠挤压力首先需要克服沿其方向上排列的第一支电芯与承托板的摩擦力，才会使第一支电芯移动并挤压第二支电芯，然后需克服第二支电芯与承托板的摩擦力，才会使第二支电芯移动并挤压第三支电芯，并依次传导，最终导致不同电芯承受的挤压力存在差异，从而导致电池模组内不同电芯间由于热阻隔材料压缩量差异而产生距离差异。

2、由于电池在充、放电过程中具有潜在的膨胀效应，因而电池模组内电芯间距的差异会对电池的性能（如充、放电性能及安全性能等）造成不良影响。具体地，相同电池模组内电芯承受压力差异会影响到电芯性能的一致性，严重时会出现电芯在寿命末期因内部压力过大而开阀损坏的情况。同时电池模组内电芯间距差异也会造成电芯间连接极片的焊接定位不准，长期充放电过程中电极也容易受到连接极片的应力拉扯，造成安全隐患。钠离子或锂离子电池在多次充、放电循环后具有膨胀效应，在将多个电芯堆叠成电池模组后，电池模组内电芯间距差异对电池性能造成的不良影响相对于锂离子电池会更加明显。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电池模组堆叠装置及方法，以缓解现有电池模组堆叠方式中存在电芯受力不均的问题，从而利于保证电池性能。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种电池模组堆叠装置，所述电池模组堆叠装置包括夹紧推杆、夹紧挡板、均衡挤压承托机构和固定挡板；所述夹紧挡板和所述固定挡板沿x轴方向设置，所述夹紧挡板和所述固定挡板相互平行且均垂直于所述均衡挤压承托机构，所述均衡挤压承托机构沿x轴方向设置于所述夹紧挡板和所述固定挡板之间；所述固定挡板固定设置，所述夹紧推杆一端与所述夹紧挡板连接，所述夹紧推杆用于沿x轴方向平移所述夹紧挡板；所述均衡挤压承托机构用于放置包含若干电芯的电池模组组件；所述均衡挤压承托机构包括承托组件和若干电芯托盘；所述承托组件包括第一底座，所述第一底座上沿x轴方向依次排列可转动设置有若干滚筒；所述电芯托盘沿x轴方向依次排列放置在所述滚筒上，所述电芯托盘用于放置所述电池模组组件；所述电芯托盘上沿x轴方向固定安装有限距挂钩，所述限距挂钩弯折端沿z轴方向设置；所述电芯托盘上安装有区间挡块，所述区间挡块上开设有第一定位槽；每相邻两电芯托盘的其中一个电芯托盘上的限距挂钩弯折端位于另一个电芯托盘上的第一定位槽内；所述第一底座远离所述夹紧挡板且靠近所述固定挡板的一端设置有第二定位槽，沿x轴方向与所述第二定位槽之间距离最小的第一电芯托盘的限距挂钩弯折端位于所述第二定位槽内。

3、第二方面，本发明实施例还提供一种电池模组堆叠方法，所述电池模组堆叠方法应用于上述第一方面所述的电池模组堆叠装置，所述电池模组堆叠方法包括：控制所述夹紧推杆沿x轴方向平移所述夹紧挡板，以使所述夹紧挡板与所述固定挡板之间的距离不小于预设第一距离阈值，并控制所述限位调节推杆沿x轴方向平移以调节所述限位拉伸弹簧的长度，从而使相邻电芯托盘之间的距离达到预设第二距离阈值；其中，所述预设第二距离阈值为每个限距挂钩弯折端均与相应定位槽远离所述固定挡板且靠近所述夹紧挡板的一侧内壁接触时相邻电芯托盘之间的距离，所述定位槽对应于所述第一电芯托盘以外的每个电芯托盘为相应第一定位槽，所述定位槽对应于所述第一电芯托盘为所述第二定位槽；沿x轴方向将所述电池模组组件所包含的全部电芯依次放置在所述电芯托盘上；所述电池模组组件在相邻电芯之间设置有隔热垫，且所述电池模组组件在其x轴两侧分别设置有模组端板；控制所述夹紧推杆沿x轴正方向平移所述夹紧挡板，以使所述夹紧挡板与所述电池模组组件接触，并控制所述限位调节推杆沿x轴正方向平移以调节所述限位拉伸弹簧的长度为所述限位拉伸弹簧的原始长度；控制所述夹紧推杆沿x轴正方向平移所述夹紧挡板，同时控制所述限位调节推杆沿x轴正方向平移以减小所述限位拉伸弹簧的长度，直至电池模组组件满足电池模组堆叠完成条件时停止对所述夹紧推杆和所述限位调节推杆的控制。

4、本发明实施例提供的一种电池模组堆叠装置及方法，夹紧挡板和固定挡板沿x轴方向设置，夹紧挡板和固定挡板相互平行且均垂直于均衡挤压承托机构，均衡挤压承托机构沿x轴方向设置于夹紧挡板和固定挡板之间；固定挡板固定设置，夹紧推杆一端与夹紧挡板连接，夹紧推杆用于沿x轴方向平移夹紧挡板；均衡挤压承托机构用于放置包含若干电芯的电池模组组件；均衡挤压承托机构包括承托组件和若干电芯托盘；承托组件包括第一底座，第一底座上沿x轴方向依次排列可转动设置有若干滚筒；电芯托盘沿x轴方向依次排列放置在滚筒上，电芯托盘用于放置电池模组组件；电芯托盘上沿x轴方向固定安装有限距挂钩，限距挂钩弯折端沿z轴方向设置；所述电芯托盘上安装有区间挡块，区间挡块上开设有第一定位槽；每相邻两电芯托盘的其中一个电芯托盘上的限距挂钩弯折端位于另一个电芯托盘上的第一定位槽内；第一底座远离夹紧挡板且靠近固定挡板的一端设置有第二定位槽，沿x轴方向与第二定位槽之间距离最小的第一电芯托盘的限距挂钩弯折端位于第二定位槽内。采用上述技术，可利用均衡挤压承托机构将现有电池模组堆叠方式中电芯底面与承托板表面的滑动摩擦变为电芯托盘与滚筒之间的滚动摩擦，能够显著降低电芯在堆叠挤压过程中的摩擦力，进而减小电池模组内不同电芯间的挤压力差和距离差，从而缓解电池模组堆叠挤压过程中电芯受力不均的问题。

5、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

6、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种电池模组堆叠装置，其特征在于，所述电池模组堆叠装置包括夹紧推杆、夹紧挡板、均衡挤压承托机构和固定挡板；所述夹紧挡板和所述固定挡板沿x轴方向设置，所述夹紧挡板和所述固定挡板相互平行且均垂直于所述均衡挤压承托机构，所述均衡挤压承托机构沿x轴方向设置于所述夹紧挡板和所述固定挡板之间；所述固定挡板固定设置，所述夹紧推杆一端与所述夹紧挡板连接，所述夹紧推杆用于沿x轴方向平移所述夹紧挡板；所述均衡挤压承托机构用于放置包含若干电芯的电池模组组件；

2.根据权利要求1所述的电池模组堆叠装置，其特征在于，所述均衡挤压承托机构还包括限位调节组件，所述限位调节组件包括限位调节推杆和限位拉伸弹簧；所述限位调节推杆设置在所述第一底座远离所述固定挡板且靠近所述夹紧挡板的一端，所述限位拉伸弹簧沿x轴方向设置，所述限位调节推杆一端与所述限位拉伸弹簧一端连接，沿x轴方向与所述夹紧挡板之间距离最小的第二电芯托盘与所述限位拉伸弹簧另一端连接，所述限位调节推杆用于沿x轴方向调节所述限位拉伸弹簧的长度。

3.根据权利要求2所述的电池模组堆叠装置，其特征在于，所述电池模组堆叠装置还包括夹紧电机，用于驱动所述夹紧推杆沿x轴方向平移所述夹紧挡板；所述限位调节组件还包括限位调节电机，用于驱动所述限位调节推杆沿x轴方向平移以调节所述限位拉伸弹簧的长度。

4.根据权利要求3所述的电池模组堆叠装置，其特征在于，所述限位调节组件还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述第一底座底部；所述电池模组堆叠装置还包括控制器，分别与所述压力传感器、所述夹紧电机和所述限位调节电机连接，用于：基于所述压力传感器采集的压力数据，判断是否发生所述电池模组组件所包含全部电芯已被放置在所述电芯托盘上的触发事件；若未发生所述触发事件，则控制所述夹紧电机驱动所述夹紧推杆沿x轴方向平移所述夹紧挡板至第一工位，并控制所述限位调节电机驱动所述限位调节推杆沿x轴方向平移以调节所述限位拉伸弹簧的长度为第一长度；若发生所述触发事件，则控制所述夹紧电机驱动所述夹紧推杆沿x轴方向平移所述夹紧挡板至第二工位，并控制所述限位调节电机驱动所述限位调节推杆沿x轴方向平移以调节所述限位拉伸弹簧的长度为第二长度；若所述夹紧挡板位于所述第一工位且所述限位拉伸弹簧的长度为第二长度，则控制所述夹紧电机驱动所述夹紧推杆沿x轴正方向平移所述夹紧挡板，同时控制所述限位调节电机驱动所述限位调节推杆沿x轴正方向平移以减小所述限位拉伸弹簧的长度，直至电池模组组件满足电池模组堆叠完成条件时停止对所述夹紧电机和所述限位调节电机的控制；

5.根据权利要求2所述的电池模组堆叠装置，其特征在于，所述电芯托盘y轴方向的两侧各自沿x轴方向固定安装有一个限距挂钩，同一电芯托盘上的两个限距挂钩关于电芯托盘x轴方向的中轴线对称；每个电芯托盘y轴方向的两侧各自安装有一个区间挡块，同一电芯托盘上的两个区间挡块关于电芯托盘x轴方向的中轴线对称。

6.根据权利要求5所述的电池模组堆叠装置，其特征在于，每个电芯托盘y轴方向两侧各自沿x轴方向依次排列设置有若干调节孔；所述限距挂钩通过固定件固定安装在至少一个调节孔处。

7.根据权利要求2所述的电池模组堆叠装置，其特征在于，所述第一底座上固定设置有滚筒轴承架，所述滚筒可转动设置在所述滚筒轴承架上。

8.根据权利要求2所述的电池模组堆叠装置，其特征在于，所述电池模组堆叠装置还包括沿x轴方向设置的第二底座，所述均衡挤压承托机构和所述固定挡板均固定安装在所述第二底座上。

9.根据权利要求8所述的电池模组堆叠装置，其特征在于，所述第二底座上还固定设置有支撑座，所述固定挡板固定安装在所述支撑座上。

10.一种电池模组堆叠方法，其特征在于，所述电池模组堆叠方法应用于权利要求2至9任一项所述的电池模组堆叠装置，所述电池模组堆叠方法包括：

技术总结
本发明提供了一种电池模组堆叠装置及方法，固定挡板固定设置，通过夹紧推杆沿X轴方向平移夹紧挡板；均衡挤压承托机构包括承托组件和若干电芯托盘；承托组件包括第一底座，第一底座上可转动设置有若干滚筒；用于放置电池模组组件的电芯托盘放置在滚筒上，电芯托盘上沿X轴方向固定安装有限距挂钩，电芯托盘上安装有带第一定位槽的区间挡块，每相邻两电芯托盘的其中一个电芯托盘上的限距挂钩弯折端位于另一个电芯托盘上的第一定位槽内，第一电芯托盘的限距挂钩弯折端位于第一底座上的第二定位槽内。采用本发明可以缓解电池模组堆叠挤压过程中电芯受力不均的问题。

技术研发人员：薄涛,王丽锋,余学芳,邹辉兰,马泽华
受保护的技术使用者：杭州煦达新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/4