用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置及其方法与流程

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1.本发明涉及一种用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置及其方法。

背景技术：

2.新能源汽车发展的前几年，动力电池是由数个或数十个电芯组装成模组，再由数个模组组固定于pack壳体中，形成汽车动力电池包。但近年来为了提升电池包的体积/重量能量密度，各车厂开发了ctp结构，即动力电池包是由电芯(特别是方形电芯)直接组装到pack壳体中，取消了模组部件。在这种结构下，需要大量的结构胶将电芯固定在电池壳体中。
3.结构胶具有固化特性，即随着时间推移或加温等其它措施，其强度逐渐上升。为了尽可能短时间内达到高结合强度，可以采用加温固化的方法。传统的加温手段是采用电磁热板的加温方式，其加温区域大，无法做到选择性加工，容易对不需加热区域造成烧伤，且加热区域温度不均匀，升温速率低。

技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置及其方法。
5.本发明的目的通过以下技术方案来实现：
6.用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置，特点是：包含连续激光器、激光匀光系统、激光位移单元以及电池壳体承载平台，连续激光器通过光纤与激光匀光系统相连，激光匀光系统安装在激光位移单元上，激光匀光系统的一侧设有红外测温装置，激光位移单元的一侧布置电池壳体承载平台，电池壳体承载平台上固定电池壳体，激光匀光系统在激光位移单元的驱动下运动，使加热区域处于激光焦点处。
7.进一步地，上述的用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置，其中，所述连续激光器为波长800～1500nm、功率1000～30000w的光纤激光器。
8.进一步地，上述的用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置，其中，所述连续激光器呈水平设置。
9.进一步地，上述的用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置，其中，所述激光匀光系统采用幅面50
×
50mm2～3000
×
3000mm2的匀光系统。
10.进一步地，上述的用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置，其中，所述激光匀光系统包含沿光路依次设置的准直模块、匀光模块和投光模块。
11.进一步地，上述的用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置，其中，连续激光器、激光位移单元、红外测温装置均通过信号线与控制系统连接。
12.进一步地，上述的用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置，其中，所述激光位移单元为xyz三轴直线运动模组。
13.本发明用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的方法，连续激光器输出的激光通
过光纤传输至激光匀光系统，整形为均匀光斑，激光位移单元驱动激光匀光系统运动，使加热区域处于激光焦点处，红外测温装置进行温度的非接触式测量，根据实时温度调节激光功率，电池壳体温度控制在25～300℃，因热传导效应，电池壳体与电芯之间的结构胶迅速升温，保温5～10min后，结构胶加温固化完成，激光位移单元将激光匀光系统移动至下一加热区域并重复上述过程。
14.更进一步地，上述的用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的方法，其中，连续激光器输出波长800～1500nm、功率1000～30000w的高斯能量分布或平顶光能量分布的连续激光。
15.更进一步地，上述的用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的方法，其中，连续激光器、激光位移单元、红外测温装置均通过信号线与控制系统连接，红外测温装置进行温度的非接触式测量，并将实时温度数据传递给控制系统，控制系统根据实时温度调节激光功率。
16.本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
17.①
本发明采用激光对电池外壳进行加热,间接对结构胶进行加热，实现结构胶的加温固化；激光加热方式易于实现对加工位置选择性加热，对加热区域选择防止对不需加热位置造成损伤；
18.②
高能量的激光束加热，升温速率高，加热迅速，整体升温速度快；采用大幅面的激光匀光系统，将高斯光斑变成矩形匀光斑，被加工表面加热区域温度均匀；
19.③
同时采用红外测温装置对加热区域进行测温及闭环反馈控制调节，温度控制精准，实现加热区域温度恒定和加热均匀的效果。
20.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，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具体实施方式了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1：本发明装置的结构示意图；
23.图2：本发明方法的工艺示意图。
24.图中各附图标记的含义见下表：
25.具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，方位术语和次序术语等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.如图1所示，用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置，包含连续激光器1、激光匀光系统3、激光位移单元4以及电池壳体承载平台6，连续激光器1通过光纤2与激光匀光系统3相连，激光匀光系统3安装在激光位移单元4上，激光匀光系统3的一侧设有红外测温装置5，激光位移单元4的一侧布置电池壳体承载平台6，电池壳体承载平台6上固定电池壳体7，在激光位移单元4的驱动下运动，使加热区域处于激光焦点处。
29.其中，连续激光器1呈水平设置，连续激光器1采用波长800～1500nm、功率1000～30000w的光纤激光器。包括但不限于半导体激光器、气体激光器等其他激光器。向激光匀光系统3提供高斯光斑的激光束，激光匀光系统水平固定在激光位移单元4上，将激光束从高斯能量分布或平顶光能量分布整形为大幅面的矩形匀光斑并照射在电池壳体7的侧面上，电池壳体7迅速升温传导使电池壳体与方形电芯之间的的结构胶升温，实现结构胶的加温固化。
30.激光匀光系统3采用幅面50
×
50mm2～3000
×
3000mm2的匀光系统，具体包含沿光路依次设置的准直模块、匀光模块和投光模块。
31.连续激光器1、激光位移单元4、红外测温装置5均通过信号线与控制系统连接，控制系统一方面控制连续激光器的开关光与激光功率调节，另一方面控制激光位移单元4的运动。红外测温装置5可实现温度的非接触式测量，并将实时温度数据传递给控制系统，控制系统根据实时温度调节激光功率，达成负反馈调节，实现温度的精准控制。红外测温装置5既可以与激光匀光系统独立设置，进行异轴测温，也可以与激光匀光系统进行组合，进行同轴测温。
32.激光位移单元4为xyz三轴直线运动模组。激光位移单元4可以实现激光匀光系统3
在前后、上下及左右方向上的直线运动，其中激光匀光系统3的左右运动可以改变激光匀光系统与电池壳体的距离，实现激光的对焦，激光匀光系统上下及前后的运动可以改变激光的加热区域，实现对加热区域的精准选择。
33.具体应用加工时，如图2，连续激光器1输出波长800～1500nm、功率1000～30000w的高斯能量分布或平顶光能量分布的连续激光，通过光纤2传输至激光匀光系统3后，光斑整形为均匀光斑，激光位移单元4驱动激光匀光系统3运动，使加热区域处于激光焦点处，红外测温装置5进行温度的非接触式测量，并将实时温度数据传递给控制系统，控制系统根据实时温度调节激光功率，电池壳体7温度控制在25～300℃，因热传导效应，电池壳体7与电芯9之间的结构胶8迅速升温，保温5～10min后，结构胶8加温固化完成，激光位移单元4将激光匀光系统3移动至下一加热区域并重复上述过程。
34.综上所述，本发明采用激光对电池外壳进行加热,间接对结构胶进行加热，实现结构胶的加温固化；激光加热方式易于实现对加工位置选择性加热，对加热区域选择防止对不需加热位置造成损伤；高能量的激光束加热，升温速率高，加热迅速，整体升温速度快；采用大幅面的激光匀光系统，将光斑变成矩形均匀光斑，被加工表面加热区域温度均匀；同时采用红外测温装置对加热区域进行测温及闭环反馈控制调节，温度控制精准，实现加热区域温度恒定和加热均匀的效果。
35.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
36.上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
37.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

技术特征：

1.用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置，其特征在于：包含连续激光器(1)、激光匀光系统(3)、激光位移单元(4)以及电池壳体承载平台(6)，连续激光器(1)通过光纤(2)与激光匀光系统(3)相连，激光匀光系统(3)安装在激光位移单元(4)上，激光匀光系统(3)的一侧设有红外测温装置(5)，激光位移单元(4)的一侧布置电池壳体承载平台(6)，电池壳体承载平台(6)上固定电池壳体(7)，激光匀光系统在激光位移单元(4)的驱动下运动，使加热区域处于激光焦点处。2.根据权利要求1所述的用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置，其特征在于：所述连续激光器(1)为波长800～1500nm、功率1000～30000w的激光器。3.根据权利要求1或2所述的用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置，其特征在于：所述连续激光器(1)呈水平设置。4.根据权利要求1所述的用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置，其特征在于：所述激光匀光系统(3)采用幅面50
×
50mm2～3000
×
3000mm2的匀光系统。5.根据权利要求1或4所述的用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置，其特征在于：所述激光匀光系统(3)包含沿光路依次设置的准直模块、匀光模块和投光模块。6.根据权利要求1所述的用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置，其特征在于：连续激光器(1)、激光位移单元(4)、红外测温装置(5)均通过信号线与控制系统连接。7.根据权利要求1所述的用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置，其特征在于：所述激光位移单元(4)为xyz三轴直线运动模组。8.利用权利要求1所述的装置实现用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的方法，其特征在于：连续激光器(1)输出的激光通过光纤(2)传输至激光匀光系统(3)后，整形为均匀光斑，激光位移单元(4)驱动激光匀光系统(3)运动，使加热区域处于激光焦点处，红外测温装置(5)进行温度的非接触式测量，根据实时温度调节激光功率，电池壳体(7)温度控制在25～300℃，因热传导效应，电池壳体(7)与电芯(9)之间的结构胶(8)迅速升温，保温5～10min后，结构胶(8)加温固化完成，激光位移单元(4)将激光匀光系统(3)移动至下一加热区域并重复上述过程。9.根据权利要求8所述的用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的方法，其特征在于：连续激光器(1)输出波长800～1500nm、功率1000～30000w的高斯能量分布或平顶光能量分布的连续激光。10.根据权利要求8所述的用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的方法，其特征在于：连续激光器(1)、激光位移单元(4)、红外测温装置(5)均通过信号线与控制系统连接，红外测温装置(5)进行温度的非接触式测量，并将实时温度数据传递给控制系统，控制系统根据实时温度调节激光功率。

技术总结

本发明涉及用于电池壳体结构胶激光匀光加热固化的装置及方法，连续激光器通过光纤与激光匀光系统相连，激光匀光系统安装在激光位移单元上，激光匀光系统的一侧设有红外测温装置，激光位移单元的一侧布置电池壳体承载平台，电池壳体承载平台上固定电池壳体，激光匀光系统在激光位移单元的驱动下运动，使加热区域处于激光焦点处。连续激光器输出的激光通过光纤传输至激光匀光系统，整形为均匀光斑，激光位移单元驱动激光匀光系统运动，加热区域处于激光焦点处，红外测温装置进行温度非接触式测量，根据实时温度调节激光功率，电池壳体与电芯间的结构胶升温固化。易于实现对加工位置选择性加热。选择性加热。选择性加热。