用于使电池的单池电接触的方法和装置与流程

1.本发明涉及一种用于使电池的单池电接触的方法和装置。


背景技术：

2.电动车辆中的移动式可再充电的储能器(其例如用于电动自行车或电动摩托车)通常由多个单个的锂离子单池组成，这些单池被壳体容纳和包围。将多个单池连接成这样的电池组作为并联和/或串联电路来实现，以便能够提供确定的电压或电容水平。为了在电池之间或者在各个单池和所谓的单池连接器之间建立电连接，例如使用如超声波引线接合等方法。
3.为了自动地识别各个单池的待连接的接触区域，在现有技术中尤其使用光学识别方法，所述光学识别方法的前提通常在于，对单池的表面的不同区域之间存在的对比度有最低要求。尤其是在单池彼此间单侧接触的情况下(也就是说，各个单池的用于接触的两个极在同一侧上是可达到的，例如在单池的一个端侧上)，各个接触区域的精确定位是非常重要的，因为各个极触点在电池的这种构型中大多具有小的可供用于接触的面积并且因此难以可靠地接触。
4.此外已知的是，在制造电池单池时，在单池的外表面上会出现污染物，所述污染物例如也涉及单池的各个电接触区域。


技术实现要素：

5.根据本发明的第一方面，提出一种用于使电池的单池电接触的方法。各个单池的外形、电容和所使用的电池技术对于本发明不受任何限制。下面的描述出于简化描述的原因(只要没有另外描述)代表性地基于构造为单侧可接触的(也就是说，电池的两个极在电池的一侧上可接触，例如在一个端侧上)圆形单池的单池。这种根据本发明制造的电池例如在运输工具中使用，如电动自行车、电动摩托车或电驱动的载客车或载重车。
6.在根据本发明的方法的第一步骤中，使用具有第一射束能量的激光射束，用于去除在电池的第一单池的能导电的外表面的至少一个设置为用于电接触的区域中的污染物。例如在电池的生产和/或存储和/或运输和/或前置处理期间可能出现的污染物的这种去除提供了特别的优点：电池的至少一个接触区域的后续接触可在基本上统一的边界条件下进行，由此可以改善这种接触的可靠性。应当指出，这里所述的基于激光射束的清洁方法可以通过基于与此不同的方法的前置和/或后续的附加清洁来支持(例如湿法化学清洁、等离子体清洁或机械清洁)。同样要指出的是，可以设想，设置为用于电接触的区域仅仅是潜在可用于电接触的较大区域的部分区域(例如环形或圆形构造的潜在可用区域的圆部段)。这提供的优点是，清洁过程被限制在这种部分区域上，由此可在更短的时间内和/或以更少的能量投入来进行清洁。
7.在根据本发明的方法的第二步骤中，使用具有比第一射束能量高的第二射束能量的激光射束，用于在第一单池的外表面中产生至少一个标记，其中，该标记与设置为用于电
接触的区域具有预限定的空间关系。原则上可能的是，该至少一个标记安置在第一单池的外表面的任意位置上，然而优选将该第一单池安置成使得能够以尽可能简单的方式和方法检测该至少一个标记与设置为用于电接触的区域的空间关系。例如，当该至少一个电接触区域设置在单池的端侧上并且该至少一个标记也相应地设置在单池的该端侧上时，则是这种情况。
8.在根据本发明的方法的第三步骤中，第一单池通过连接装置电接触，其中，所述标记由连接装置使用，用于定位第一单池的设置为用于电接触的区域，以便使该区域借助能导电的连接元件与电池组的第二单池的设置为用于电接触的区域连接。要指出的是，第一单池和第二单池的各个待电连接的接触区域在两个单池并联连接的情况下可以分别代表相同的电极(正极或负极)，而待连接的接触区域在两个单池串联连接的情况下可以相应地代表不同的电极。尤其要指出的是，根据本发明的方法的在此描述的步骤可用于各个单池的两个电极中的每个电极。此外，基于根据本发明的方法的在此描述的步骤可能的是，使其他单池与第一单池和第二单池准备好共同地电接触并且接触。
9.第一单池和/或第二单池的至少一个电接触区域的定位的必要性例如由如下得出：相应的待电接触的单池在标记过程之后运动(例如由于在不同的位置上执行各个方法步骤)，由此可能改变其相对彼此的布置和/或取向。此外，上述标记的根据本发明的使用允许在确定与至少一个电接触区域的预限定空间关系时考虑制造公差(例如单池的不同直径)。此外，根据本发明的方法在更快地识别待电接触的区域和/或在接触过程期间更可靠地定位能导电的连接元件方面提供了优点，由此在制造电池时实现了防止误接触或产生短路的更高可靠性。
10.在本发明的一种有利的构型中，能导电的连接元件是金属丝和/或金属带。同样优选地，能导电的连接元件与第一单池和第二单池的各个接触区域的连接借助接合方法进行，所述接合方法尤其优选地包括熔焊方法(例如超声波接合等)或钎焊方法。
11.优选地，第一射束能量根据第一单池的外表面的污染物的当前类型和/或强度来确定，使得基本上仅去除污染物。换言之，射束能量被确定成使得要借助清洁过程清洁的电接触区域的材料(通常是金属材料)优选不受清洁过程影响或仅非常微小地受影响。在此背景下，可以设想，根据当前污染物将第一能量射束自动地与每个单个单池或预限定的单池组(例如相同生产批次的单池等)相匹配。为此，例如可以借助光学传感器来检测各个存在的污染物的类型和/或强度。
12.同样优选地，根据在标记的区域中存在的材料确定第二射束能量，从而引起单池的外表面的产生对比度的回火和/或产生对比度的结构化。在此也可以设想，根据在标记的区域中分别使用的材料将第二射束能量自动地与各个单池或与预限定的单池组相匹配。
13.特别有利的是，所述至少一个标记构造为点和/或十字和/或环和/或矩形，但不会由此将根据本发明的标记限制为上述类型。
14.在本发明的一个有利的构型中，所述标记布置在第一单池的设置为用于接触的区域内部和/或外部。替代地或附加地，使用至少两个标记，以便识别接触区域。例如可以设想，两个点或两个十字安置在电接触区域附近，使得电接触区域位于两个点或两个十字之间的连接线的中点。
15.此外可能的是，将电池的各个待连接的单池在进行标记之前以机械方式连接成电
池组，从而基本上抑制所述单池的各个接触区域相对彼此的取向的改变。因为在这种情况下也可以设想，由于各个单池的制造公差和/或用于机械连接的本体(例如壳体本体)的制造公差而产生单个单池相对彼此的运动和/或旋转，所以电接触区域的根据本发明的定位也可以有利地在这种情况下使用。替代地可能的是，电池的各个待连接的单池在进行标记之后才以机械方式连接成电池组，其中，电池的各个单池的标记尤其被用于所述单池的各个接触区域在电池组内部的预限定的(优选机械式的)定向。
16.此外，根据本发明的方法适合于在一侧或两侧进行电池的单池的电连接。单侧连接如上所述意味着，各个单池的两个极在同一侧上为了接触可达到、例如在单池的一个端侧上，而双侧连接意味着，电池的两个极在单池的不同侧上(例如在单池的对置的端侧上)可达到。
17.在使用构造为圆形单池的单池的情况下，第一单池的至少一个接触区域优选是该单池的肩部的平坦区域。此外可能的是，单池的肩部的该区域代表单池的负极或正极。
18.根据本发明的第二方面，提出一种用于使电池的单池电接触的装置，所述装置具有激光装置和连接装置，其中，激光装置设置为用于发射具有第一射束能量的激光射束，用于去除在电池的第一单池的能导电的外表面的至少一个设置为用于电接触的区域中的污染物。激光装置还设置为用于发射具有比第一射束能量高的第二射束能量的激光射束，用于在第一单池的外表面中产生至少一个标记，其中，该标记与设置为用于电接触的区域具有预限定的空间关系。连接装置设置为用于使用标记，用于定位第一单池的设置为用于电接触的区域，以便使该区域电接触并且通过能导电的连接元件与电池的第二单池的设置为用于电接触的区域连接。特征、特征组合以及由此得到的优点明显相应于结合首先提到的发明方面所实施的内容，为了避免重复而参照上述实施方式。
附图说明
19.下面参照附图详细描述本发明的实施例。附图示出：
20.图1a至1c电池的单池的根据本发明的方法的制造步骤的示意图；
21.图2根据本发明的电池的单池的示意性俯视图；和
22.图3根据本发明的电池的示意性侧视图。
具体实施方式
23.图1a至1c示出电池20的单池10、15、16的根据本发明的方法的制造步骤的示意图，其中，单池在此构造为可单侧接触的圆形单池。
24.在根据本发明的方法的第一步骤中，如在图1a中所示，使用激光装置90的具有第一射束能量的激光射束22，以便去除第一单池10的正极100和负极110的区域中的污染物30，所述区域分别代表电接触区域40、45。为此，如图1中的箭头所示，激光射束22在第一单池10的待清洁区域上方被引导。应当指出，为了简化示出，在正极100和负极110之间所需的绝缘部在此未示出。
25.第一射束能量在此优选自动地与当前污染物50的相应强度和类型相匹配。
26.在根据本发明的方法的第二步骤中，如在图1b中所示，激光装置90的激光射束22用于在第一单池10的负极110的区域中产生十字形标记50，该激光射束具有比第一射束能
量高的第二射束能量，其中，标记50与设置为用于电接触的区域40具有预限定的空间关系。
27.第二射束能量优选自动地与在电接触区域40、45中使用的材料相匹配。
28.在根据本发明的方法的第三步骤中，如在图1c中所示，第一单池10通过接合装置60电接触，其中，标记50由接合装置60使用，用于定位第一单池10的设置为用于电接触的区域40，以便借助电接合丝70将该区域与电池20的第二单池15的设置为用于电接触的区域45连接。类似地，接合装置60用于将第二单池15与第三单池16电连接，其中，所有待连接的单池10、15、16事先分别经历了根据本发明的方法的第一步骤和第二步骤。
29.图2示出了根据本发明的电池20的单池10、15的示意性俯视图。这些单池在其外表面25中分别具有第一电接触区域40和第二电接触区域45，其中，第一电接触区域40能够实现与单池10、15的负极110的接触，并且第二电接触区域45能够实现与单池10、15的正极100的接触。第一接触区域40在此位于单池10、15的肩部130的平坦区域中。单池10、15的正极100和负极110分别通过绝缘部120彼此电隔离。在正极100的面中以与第二电接触区域45的预限定的空间关系分别设置有环形的标记50。在负极110的面中，以与第一电接触区域40的预限定的空间关系分别设置有十字形的标记50。基于这种配置，根据本发明的接合装置60能够通过接合带70使第一单池10与第二单池15特别精确且可靠地电接触。此外，示出了借助另一接合带70到电池20的其它单池的电连接。
30.图3示出了根据本发明的电池20的示意性侧视图。电池20包括单池10、15、16、17的组件，该组件基本上与在图2中示出的组件一致，因此为了避免重复，在此仅描述与图2的区别。在此，单池10、15、16、17附加地借助壳体本体85以机械方式连接成电池组80。通过在壳体本体85中在电接触区域40、45的区域中设置合适的开口(在此未示出)，还可能的是，基于根据本发明的方法在已经引入到壳体本体85中的状态下对单池10、15、16、17进行清洁、标记和电连接。