JP6392447B2

JP6392447B2 - バッテリシステム

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Publication number: JP6392447B2
Application number: JP2017508799A
Authority: JP
Inventors: 岡田　渉; 渉岡田; 吉洋塩津; 知実田中; 熊澤　誠二; 誠二熊澤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2018-09-19
Anticipated expiration: 2035-11-06
Also published as: US20170365838A1; JPWO2016157262A1; CN112713364A; WO2016157262A1; CN107251270B; CN112713364B; US10601014B2; CN107251270A

Description

本発明は、複数の電池セルをバスバーを介して直列や並列に接続しているバッテリシステムに関し、とくに電池セルの電極端子にレーザー溶接でバスバーを接続しているバッテリシステムに関する。

バッテリシステムは、複数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高く、また並列に接続して充放電の電流を大きくできる。たとえば、自動車を走行させるモータの電源に使用される大電流、大出力用のバッテリシステムは、複数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高くしている。この用途に使用されるバッテリシステムは、複数の電池セルを金属板のバスバーで接続している。バスバーは、バッテリシステムを構成する電池セルの電極端子にレーザー溶接して接続される。この接続構造は、バスバーに切欠部を設けて、ここに電池セルの電極端子を挿入し、挿入された電極端子とバスバーとの境界にレーザービームを照射し、電極端子とバスバーの両方を境界で溶融して接続している。この接続構造は、レーザー溶接されるバスバーと電極端子の間に隙間があると、確実に安定して溶接できない欠点がある。それは、照射されるレーザービームで、バスバーと電極端子の両方の金属に溶融できなくなるからである。レーザー溶接は、バスバーと電極端子とを互いに密着する状態として、その境界にレーザービームを照射し、両方の金属を溶融して溶着する。しかしながら、複数の電池セルからなるバッテリシステムにおいて、バスバーの切欠部と電極端子の隙間を皆無にするのは極めて難しい。それは、電池セルやバスバーに寸法誤差があるからである。バスバーの切欠部は隣接する電池セルの電極端子を挿通して、電池セルを直列又は並列に接続するので、ひとつのバスバーには少なくとも２つの電池セルの電極端子が接続される。隣接する電池セルの電極端子の間隔は、電池セルの寸法誤差で変化して、一定の寸法とはならない。間隔が一定でない電極端子をひとつのバスバーで電気接続するために、バスバーは、円柱状の電極端子を挿入する切欠部を長孔として、電池セルの寸法誤差を吸収している。

円柱状の電極端子を長孔に挿入する構造は、電極端子の外周全体を長孔の内側縁に接近できず、一部に隙間ができる。この隙間は、安定なレーザー溶接を阻害する。この弊害を防止するために、バスバーに溶接リングを積層して、溶接リングを電極端子とバスバーにレーザー溶接するバッテリシステムは開発されている。（特許文献１参照）

特開２０１１−６０６２３号公報

溶接リングを介して電池セルの電極端子をバスバーにレーザー溶接するバッテリシステムは、溶接リングの内形を電極端子の外形にほぼ等しくして、電極端子の全周と溶接リングの内側縁との隙間をなくすることができる。さらに、溶接リングはバスバーに積層されて、バスバーとの隙間を少なくする状態で、バスバーにレーザー溶接される。この構造は、溶接リングの内側縁が電極端子にレーザー溶接され、外周縁がバスバーの表面にレーザー溶接されて、溶接リングでもって電極端子をバスバーに電気接続する。

以上の接続構造は、溶接リングを電極端子とバスバーとにレーザー溶接して、電池セルの電極端子にバスバーを接続できる。この溶接構造は、溶接リングの内形を電極端子の外形として、電極端子の表面に接触できる。しかしながら、この溶接構造は、溶接リングの内側縁を電極端子に接触させる状態で、その外周縁をバスバーの表面に密着させるのが難しい。溶接リングの内側縁は、内形を電極端子の外形に等しくしてバスバーに接触できるが、溶接リングの内形と電極端子の外形との差を小さくするにしたがって、溶接リングを電極端子にスムーズに挿入できなくなって、バスバーの表面に密着させるのが難しくなる。溶接リングの内形が小さくなると、内側縁と電極端子との間の摩擦抵抗が大きくなって、自重で落下してバスバーに密着しなくなるからである。溶接リングをバスバーに密着させるために、溶接リングの内形を大きくすると、溶接リングのバスバーとの間に隙間ができ、この隙間がレーザー溶接時の安定した電気接続を阻害する欠点がある。

本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、寸法誤差のある電池やバスバーを使用しながら、バスバーを安定して確実に電極端子にレーザー溶接して、電池セルを低抵抗な状態で電気接続できるバッテリシステムを提供することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明のバッテリシステムは、複数の電池セル１を、電池セル１の電極端子２にレーザー溶接してなるバスバー３で電気接続している。バッテリシステムは、電池セル１が、表面から突出する突出部２Ａの周囲に溶接面２Ｂを設けてなる電極端子２を備え、バスバー３が、電極端子２の溶接面２Ｂに面接触する溶接プレート部３３を有し、溶接プレート部３３には突出部２Ａを内側に案内する切欠部３０を設けて、切欠部３０の内側と突出部２Ａとの間に、溶接面２Ｂを露出させる露出隙間４を設けている。バッテリシステムは、バスバー３が、切欠部３０の内側縁を電極端子２の溶接面２Ｂに溶接してなる隅肉溶接部３１と、電極端子２の溶接面２Ｂとの境界を溶接してなる貫通溶接部３２とで溶接されて、バスバー３が隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２の両方でもって、所定の溶接幅（Ｈ）で電極端子２に溶接されている。

以上のバッテリシステムは、寸法誤差のある電池やバスバーを使用しながら、バスバーを安定して確実に電極端子にレーザー溶接して、電池セルを低抵抗な状態で電気接続できる特徴がある。それは、以上のバッテリシステムが、バスバーに電極端子の突出部を案内する切欠部を設けて、この切欠部と突出部との間に電極端子の溶接面を露出させる露出隙間を設け、バスバーは切欠部の内側縁を隅肉溶接部で溶接面に溶接して、電極端子の溶接面との対向面を貫通溶接部で溶接面に溶接して、隅肉溶接部と貫通溶接部の両方でもって所定の溶接幅で電極端子に溶接しているからである。とくに、以上のバッテリシステムは、バスバーと溶接面との対向面を貫通溶接部でレーザー溶接することに加えて、バスバーの切欠部の内側縁を隅肉溶接部で溶接面に溶接して、貫通溶接部と隅肉溶接部とで所定の幅でバスバーを溶接面にレーザー溶接するので、バスバーを外れないように電極端子に確実に安定して溶接できる特徴がある。さらに、以上のバッテリシステムは、切欠部と突出部との間に露出隙間を設けて、切欠部の内側縁を隅肉溶接部で電極端子の溶接面にレーザー溶接しているので、切欠部の内側に沿ってレーザービームを照射して、切欠部の内側縁を隅肉溶接部として確実に電極端子の溶接面にレーザー溶接して固定できる特徴がある。

さらにまた、以上のバッテリシステムは、バスバーの切欠部の内側と電極端子の突出部との間に、溶接面を露出させる露出隙間を設けているので、バスバーを溶接面にレーザー溶接する工程で、溶接面とバスバーの表面の位置を検出して、バスバーを確実に電極端子の溶接面にレーザー溶接できる特徴も実現する。それは、露出隙間に電極端子の露出面の位置を検出するレーザー光線や位置検出センサを挿入して、露出面の位置を検出してレーザー溶接できるからである。バスバーを電極端子の露出面に積層して、バスバーを電極端子にレーザー溶接する工程は、バスバーと露出面との間に隙間ができると、確実に安定して溶着できない。この弊害は、電極端子の露出面とバスバーの位置を検出し、バスバーと露出面との間に隙間がある状態ではレーザー溶接を中止し、バスバーを露出面に密着する状態でレーザー溶接して解消できる。以上のバッテリシステムは、露出隙間を設けてバスバーを積層する状態で、露出面の位置を検出できるので、露出面とバスバーとの位置を検出して、バスバーを露出面に確実に安定してレーザー溶接できる。

本発明のバッテリシステムは、切欠部３０をバスバー３に設けた貫通孔とすることができる。

本発明のバッテリシステムは、バスバー３を、所定のピッチ（ｔ）で複数列にレーザー溶接して、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで電極端子２の溶接面２Ｂに所定の幅で溶接することができる。
以上のバッテリシステムは、レーザービームを狭い領域に集束してバスバーと電極端子をレーザー溶接して、所定の幅でバスバーを電極端子に溶着できる。このため、レーザービームでバスバーと露出面とを確実に溶融して強固に溶着できる特徴がある。

本発明のバッテリシステムは、バスバー３を、所定の大きさのスポットに集束してなるレーザーを走査して、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで電極端子２の溶接面２Ｂに溶接することができる。

本発明のバッテリシステムは、露出隙間４を１ｍｍよりも大きくすることができる。
以上のバッテリシステムは、露出隙間を１ｍｍよりも広くするので、露出面の位置を確実に検出でき、また隅肉溶接部でバスバーを露出面に確実に安定してレーザー溶接できる。

本発明のバッテリシステムは、バスバー３が、電極端子２に溶接してなる一対の溶接プレート部３３と、一対の溶接プレート部３３を連結してなる連結部３４とを有し、連結部３４を溶接プレート部３３よりも厚くすることができる。

以上のバッテリシステムは、溶接プレート部を確実に安定して電極端子の露出面に溶着しながら、バスバーの電気抵抗を小さくできる特徴がある。それは、溶接プレート部をレーザー溶接に最適な厚さとしながら、電気接続部を厚くして電気抵抗を小さくできるからである。

本発明のバッテリシステムは、バスバー３が、電極端子２に溶接してなる一対の溶接プレート部３３と、一対の溶接プレート部３３を連結してなる連結部３４とを有し、連結部３４が中間をＵ曲してなるＵ曲部４０を有することができる。

以上のバッテリシステムは、連結部にＵ曲部を設けているので、一対の溶接プレート部を連結している一対の電極端子の相対位置のずれをＵ曲部で吸収して、電極端子や溶接部に無理な応力が作用するのを少なくできる。

本発明のバッテリシステムは、連結部３４が、バスバー３の両端部にあって溶接プレート部３３を設けてなる第１の接続部３５及び第２の接続部３６と、第１の接続部３５と第２の接続部３６に折曲部を介して連結してなる第１の立ち上がり部３７及び第２の立ち上がり部３８と、第１の立ち上がり部３７と第２の立ち上がり部３８とに折曲部を介して両端を連結してなる中間連結部３９を有し、中間連結部３９にＵ曲部４０を設けることができる。

以上のバッテリシステムは、電池セルの立体的な相対位置のずれを、Ｕ曲部と、立ち上がり部や折曲部で吸収して、電極端子や溶融部に無理な応力が作用するのをより確実に防止できる。このため、バスバーの溶接プレート部を連結している電池セルが、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向と立体的に位置ずれしても、電池セルの電極端子や溶接部に無理な応力が作用するのを相当に少なくできる。

本発明のバッテリシステムは、Ｕ曲部４０の幅を第１の接続部３５又は第２の接続部３６よりも狭くすることができる。以上のバッテリシステムは、Ｕ曲部が変形しやすく、電池セルの位置ずれをより効果的に吸収して、電池セルの電極端子や溶接部に無理な応力が作用するのをより少なくできる。

本発明の一実施例にかかるバッテリシステムの斜視図である。図１に示すバッテリシステムの電池セルとバスバーの連結構造を示す概略斜視図である。図２に示す電池セルとバスバーの連結構造を示す分解斜視図である。電池セルの電極端子とバスバーの連結構造を示す概略拡大断面図である。バスバーの他の一例を示す拡大平面図である。バスバーの他の一例を示す拡大平面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのバッテリシステムを例示するものであって、本発明はバッテリシステムを以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

本発明のバッテリシステムは、ハイブリッドカーや電気自動車などの電動車両に搭載されて走行モータに電力を供給する電源、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの発電電力を蓄電する電源、あるいは深夜電力を蓄電する電源など、種々の用途に使用され、とくに大電力、大電流の用途に好適な電源として使用される。

図１に示すバッテリシステムは、複数の電池セル１を絶縁セパレータ１８を挟んで互いに絶縁して積層状態に固定している。電池セル１は角形電池である。さらに、電池セル１は、リチウムイオン電池からなる角形電池である。ただし、本発明のバッテリシステムは、電池セル１を角形電池には特定せず、またリチウムイオン二次電池にも特定しない。電池セル１には、充電できる全ての電池、たとえばリチウムイオン二次電池以外の非水系電解液二次電池やニッケル水電池セルなども使用できる。

角形電池は、図２と図３に示すように、絶縁材１１を介して封口板１２に正負の電極端子２を固定している。なお、図２及び図３は、電池セル１とバスバー３の接続状態をわかりやすくするために、複数の電池セル１の間に積層される絶縁セパレータ１８と複数のバスバー３を定位置に配置するバスバーホルダー２０（詳細には後述する）を省略した図を示している。正負の電極端子２は、突出部２Ａの周囲に溶接面２Ｂを設けている。溶接面２Ｂは、封口板１２の表面と平行な平面状で、この溶接面２Ｂの中央部に突出部２Ａを設けている。図の電極端子２は、突出部２Ａを円柱状としている。ただ、突出部は、必ずしも円柱状とする必要はなく、図示しないが、多角柱状又は楕円柱状とすることもできる。

積層される複数の電池セル１は、固定部品１３で定位置に固定されて直方体の電池ブロック１６としている。固定部品１３は、積層している電池セル１の両端面に配置される一対のエンドプレート１４と、このエンドプレート１４に、端部を連結して積層状態の電池セル１を加圧状態に固定する締結部材１５とからなる。

電池ブロック１６は、電池セル１の電極端子２を設けている面、図にあっては封口板１２を同一平面となるように積層している。図１と図２のバッテリシステムは、電池ブロック１６の上面に正負の電極端子２を配設している。電池ブロック１６は、封口板１２の両端部にある正負の電極端子２が左右逆となる状態で電池セル１を積層している。電池ブロック１６は、図に示すように、電池ブロック１６の両側において、隣接する電極端子２を金属板のバスバー３で連結して、電池セル１を直列に接続している。

バスバー３は、その両端部を正負の電極端子２に接続して、電池セル１を直列に、あるいは並列に接続する。バッテリシステムは、電池セル１を直列に接続して出力電圧を高くし、電池セル１を直列と並列に接続して、出力電圧と出力電流を大きくできる。

バスバー３は、電極端子２の突出部２Ａを挿入する切欠部３０を設けている。図２と図３のバスバー３は、両端部に切欠部３０を設けて、各々の切欠部３０に、隣接して配設している電池セル１の電極端子２の突出部２Ａを案内している。図２と図３のバスバー３は、切欠部３０を貫通孔として内側に突出部２Ａを挿入している。切欠部３０は、電極端子２の突出部２Ａを案内できる内形としている。さらに切欠部３０は、突出部２Ａを案内する状態で、内側縁と突出部２Ａとの間に露出隙間４を設けている。切欠部３０に突出部２Ａを案内する状態で、電極端子２の溶接面２Ｂを露出するためである。

露出隙間４のある切欠部３０は、内側に突出部２Ａが密着せず、切欠部３０の内側縁にレーザービームを照射して内側縁を溶融して電極端子２の溶接面２Ｂに確実に溶接できる。このため、切欠部３０の内側縁を隅肉溶接部３１として確実に溶接面２Ｂに溶接できる。また、バスバー３を電極端子２にレーザー溶接する工程において、露出隙間４にレーザー光線や位置検出センサを挿入して溶接面２Ｂの位置を検出できる。溶接面２Ｂの位置が検出できると、バスバー３の表面の位置をレーザー光線や位置検出センサで検出して、バスバー３が溶接面２Ｂに密着しているかどうかを判定できる。バスバー３を電極端子２にレーザー溶接する工程で、バスバー３と溶接面２Ｂとの間に隙間があると確実なレーザー溶接は保障されない。溶接面２Ｂの位置を検出し、さらにバスバー３の位置を検出して、バスバー３と溶接面２Ｂとの間隔を検出できる。レーザー溶接工程において、バスバー３が溶接面２Ｂに密着することを検出してレーザー溶接することで、バスバー３は確実に溶接面２Ｂにレーザー溶接できる。バスバー３と溶接面２Ｂとの間に隙間があるときは、レーザー溶接を中止して、バスバー３を溶接面２Ｂに押し付けて密着し、あるいはバスバー３を交換して溶接面２Ｂに密着してレーザー溶接してバスバー３は確実に電極端子２に溶接される。

露出隙間４は、好ましくは１ｍｍよりも大きく、さらに好ましくは２ｍｍ以上とする。この間隔の露出隙間４は、溶接面２Ｂにレーザー光線を照射し、あるいは位置検出センサを挿入して溶接面２Ｂの位置を確実に検出できる。また、切欠部３０の内側縁にレーザービームを照射して、隅肉溶接部３１を確実に溶接面２Ｂにレーザー溶接できる。

図２と図３のバスバー３は、切欠部３０を貫通孔としている。さらに貫通孔を円形として、内形を突出部２Ａの外形よりも大きくして、突出部２Ａとの間に露出隙間４を設けている。円形貫通孔の切欠部３０に、円柱状の突出部２Ａを挿入して、貫通孔の内側縁を隅肉溶接部３１で溶接面２Ｂに溶接する連結構造は、図４に示すように、集束されたレーザービームを、円形軌跡に照射してバスバー３を隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで溶接面２Ｂに確実に溶接できる。

バスバー３は、図４に示すように、切欠部３０の内側縁を溶接面２Ｂに溶接している隅肉溶接部３１と、電極端子２の溶接面２Ｂとの境界を溶接している貫通溶接部３２とで溶接面２Ｂに溶接され、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで所定の溶接幅（Ｈ）で溶接面２Ｂに溶接される。バスバー３を充分な強度で電極端子２に溶接するために、溶接幅（Ｈ）は、例えば０．８ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上、さらに好ましくは１．２ｍｍ以上とする。溶接幅（Ｈ）は、広くして溶接強度を強くできるが、溶接に時間がかかるので、例えば５ｍｍ以下、好ましくは４ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以下とする。

バスバー３は、所定の半径に集束したレーザービームを所定のピッチ（ｔ）で複数列に照射して、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで電極端子２の溶接面２Ｂに所定の溶接幅（Ｈ）で溶接される。複数列に照射されるレーザービームは、切欠部３０の内側縁に沿って照射されてバスバー３を隅肉溶接部３１で溶接面２Ｂに溶接し、その後、レーザービームの照射位置を所定のピッチ（ｔ）でずらせて複数列に照射して、貫通溶接部３２で溶接面２Ｂに溶接する。複数列に照射して、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２でバスバー３を溶接面２Ｂに溶接するレーザービームは、狭い面積に集束されてバスバー３に照射される。集束されたレーザービームは、複数列に照射されるピッチ（ｔ）にほぼ等しい面積に集束して照射され、あるいは複数列に照射されるピッチ（ｔ）よりも大きな面積に集束して照射される。照射されるピッチ（ｔ）よりも大きな面積に集束して照射されるレーザービームは、複数列に照射されて、所定の溶接幅（Ｈ）で均一にバスバー３を溶接面２Ｂに溶接できる。

所定のピッチ（ｔ）で複数列に照射されるレーザービームは、たとえば、３列以上、好ましくは５列以上、さらに好ましくは１０列以上に照射されて、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とでバスバー３を溶接面２Ｂに確実に溶接できる。レーザービームを所定のピッチ（ｔ）で複数列に照射して、バスバー３を隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで溶接する溶接構造は、バスバー３を確実に溶接面２Ｂに溶接できる。ただ、レーザービームの収束する面積を大きくして、バスバー３を隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２の両方で溶接面２Ｂに溶接することもできる。このレーザービームは、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで確実にバスバー３を溶接面２Ｂに溶接できるエネルギーに調整される。

図５のバスバー３は、切欠部３０の貫通孔を星形として、その内側縁を隅肉溶接部３１で溶接面２Ｂに溶接して、その外側を貫通溶接部３２として溶接面２Ｂに溶接している。この溶接構造は、バスバー３を強固に溶接面２Ｂに固定できる。さらに、図６のバスバー３は、切欠部３０を凹部として、凹部の内側縁を隅肉溶接部３１で溶接面２Ｂに溶接して、その隅肉溶接部３１の外側を貫通溶接部３２として溶接面２Ｂに溶接している。

バスバー３は、図１に示すバスバーホルダー２０で定位置に配置されて、電極端子２の突出部２Ａを切欠部３０に案内する。バスバーホルダー２０は、プラスチック等の絶縁材で成形されて、バスバー３を嵌合構造で定位置に配置する。バスバーホルダー２０は、電池ブロック１６に連結されて、バスバー３を定位置に配置する。バスバーホルダー２０は、角形電池の間に積層している絶縁セパレータ１８に連結されて定位置に配置され、あるいは角形電池に連結されて、電池ブロック１６の定位置に連結される。図１に示すバスバーホルダー２０は、複数のバスバー３を定位置に配置する枠形状のホルダー本体２０Ａとホルダー本体２０Ａの上方開口部を閉塞するカバープレート２０Ｂとを備えている。ホルダー本体２０Ａは、複数のバスバー３が定位置に配置された状態で電池ブロック１６の上面に配置されて、各バスバー３の切欠部３０が電極端子２の突出部２Ａに配置される。さらに、この状態で、ホルダー本体２０Ａの上方開口部からレーザービームが照射されて、バスバー３が電極端子２に溶着される。全てのバスバー３が電極端子２に溶着された後、ホルダー本体２０Ａの上方開口部をカバープレート２０Ｂで閉塞する。

図２と図３のバスバー３は、電極端子２に溶接して連結される一対の溶接プレート部３３と、一対の溶接プレート部３３を連結している連結部３４とを有し、連結部３４を溶接プレート部３３よりも厚くしている。図４のバスバー３は、切欠部３０の近傍であって、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで溶接面２Ｂにレーザー溶接される部分に溶接プレート部３３を設けている。図３のバスバー３は、切欠部３０を円形の貫通孔とするので、貫通孔の周囲に円形の溶接プレート部３３を設けている。溶接プレート部３３は、溶接面２Ｂにレーザー溶接されるので、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで溶接面２Ｂに溶接される溶接幅（Ｈ）よりも広くしている。

溶接プレート部３３は、電極端子２の溶接面２Ｂに確実にレーザー溶接できる厚さとしている。溶接プレート部３３の厚さは、図４の断面図に示すように、溶接プレート部３３の表面に照射されるレーザービームで、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２の両方を溶接面２Ｂに確実に溶接できる寸法に設定される。溶接プレート部３３の厚さは、例えば０．３ｍｍ以上、好ましくは０．４ｍｍ以上とする。厚すぎると、貫通溶接部３２を溶接面２Ｂにレーザー溶接するエネルギーを大きくする必要があるので、溶接プレート部３３の厚さは、例えば２ｍｍ以下、好ましくは１．６ｍｍ以下とする。

図２と図３のバスバー３の連結部３４は、両端部に設けている第１の接続部３５及び第２の接続部３６と、第１の接続部３５と第２の接続部３６に折曲部を介して連結している第１の立ち上がり部３７及び第２の立ち上がり部３８と、第１の立ち上がり部３７及び第２の立ち上がり部３８に折曲部を介して連結している中間連結部３９を有する。第１の接続部３５と第２の接続部３６は、内側に溶接プレート部３３を設けている。第１の立ち上がり部３７と第２の立ち上がり部３８は、所定の曲率半径で直角に折曲している折曲部を介して第１の接続部３５と第２の接続部３６に連結されて垂直姿勢に配置される。中間連結部３９は、所定の曲率半径で直角に折曲している折曲部を介して第１の立ち上がり部３７と第２の立ち上がり部３８とに連結されて水平姿勢に配置される。中間連結部３９は、中間部にＵ曲部４０を設けている。中間連結部３９は、Ｕ曲部４０の幅を第１の接続部３５や第２の接続部３６よりも狭くして変形しやすくしている。図３のバスバー３は、第１の立ち上がり部３７と中間連結部３９とを連結している折曲部の近傍に切り欠き凹部４１を設けて、Ｕ曲部４０の幅を狭くしている。このバスバー３は、電気抵抗が異なる２種の金属を連結して、電気抵抗が小さい金属の折曲部に切り欠き凹部４１を設けて、切り欠き凹部４１による電気抵抗の増加を防止する。たとえば、第１の接続部３５と第１の立ち上がり部３７と中間連結部３９の一端を銅板として、第２の接続部３６と第２の立ち上がり部３８と中間連結部３９の他端をアルミニウム板とするバスバー３は、銅板である折曲部の近傍に切り欠き凹部を設けて、バスバー３の電気抵抗の増加を少なくしながら、Ｕ曲部４０の幅を狭くして変形しやすくできる。

以上のバッテリシステムは、以下の工程で電極端子２をバスバー３に接続する。
（１）複数のバスバー３が定位置に配置されたバスバーホルダー２０を電池ブロック１６の定位置に配置して、バスバー３の切欠部３０に、電極端子２の突出部２Ａを案内する。
（２）露出隙間４から溶接面２Ｂにレーザー光線を照射して溶接面２Ｂの位置を検出し、さらにバスバー３の表面にレーザー光線を照射してバスバー３の位置を検出し、バスバー３が溶接面２Ｂに接触するかどうかを確認する。バスバー３が溶接面２Ｂに接触していることを確認して次の工程に進む。
バスバー３が溶接面２Ｂから設定値よりも離れていると、エラーメッセージを表示する。エラーメッセージが表面されると、バスバー３を交換し、あるいはバスバー３の位置を調整して、バスバー３を溶接面２Ｂに接触される。
（３）バスバー３を溶接面２Ｂに接触させる状態で、バスバー３の切欠部３０の内側縁の位置をパターン認識して、切欠部３０の内側縁に沿ってレーザービームを照射して、切欠部３０の内側縁を隅肉溶接部３１としてレーザー溶接し、隅肉溶接部３１に沿って、隅肉溶接部３１から所定のピッチ離れた位置に複数列にレーザービームを照射し、所定の幅でバスバー３を溶接面２Ｂに溶接して、貫通溶接部３２として溶接する。図３に示すように、切欠部３０を円形の貫通孔とするバスバー３は、図４に示すように、貫通孔の内径に沿ってレーザービームを照射して、貫通孔の内側縁を隅肉溶接部３１として溶接面２Ｂに溶接し、その後、所定のピッチでレーザービームを照射する半径を大きくしながら、複数列にレーザービームを照射して貫通溶接部３２として溶接面２Ｂに溶接する。隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２は互いに溶接部を連続する状態として、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで所定の幅でバスバー３の溶接プレート部３３を溶接面２Ｂに溶接する。

図３のバスバー３は、切欠部３０を円形の貫通孔とするので、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２の両方をリング状とするが、図６に示すように、切欠部３０を半円形とするバスバー３は、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２を半円形として、所定の幅でバスバー３の溶接プレート部３３を溶接面２Ｂに溶接する。

本発明のバッテリシステムは、電池セルの電極端子とバスバーとを確実に安定して電気接続することで、電動車両の電源や、自然エネルギーを蓄電し、あるいは深夜電力を蓄電する電源として好適に使用できる。

１…電池セル、２…電極端子、２Ａ…突出部、２Ｂ…溶接面、３…バスバー、４…露出隙間、１１…絶縁材、１２…封口板、１３…固定部品、１４…エンドプレート、１５…締結部材、１６…電池ブロック、１８…絶縁セパレータ、２０…バスバーホルダー、２０Ａ…ホルダー本体、２０Ｂ…カバープレート、３０…切欠部、３１…隅肉溶接部、３２…貫通溶接部、３３…溶接プレート部、３４…連結部、３５…第１の接続部、３６…第２の接続部、３７…第１の立ち上がり部、３８…第２の立ち上がり部、３９…中間連結部、４０…Ｕ曲部、４１…切り欠き凹部

Claims

複数の電池セルが、電池セルの電極端子にレーザー溶接してなるバスバーで電気接続されてなるバッテリシステムであって、
前記電池セルが、表面から突出する突出部の周囲に溶接面を設けてなる電極端子を備え、
前記バスバーが、前記電極端子の溶接面に面接触する溶接プレート部を有し、前記溶接プレート部には前記突出部を内側に案内する切欠部を設けて、
前記切欠部の内側と前記突出部との間に、前記溶接面を露出させる露出隙間を設けており、
前記バスバーが、前記切欠部の内側縁を前記電極端子の溶接面に溶接してなる隅肉溶接部と、前記電極端子の溶接面との境界を溶接してなる貫通溶接部とで溶接されて、
前記バスバーが前記隅肉溶接部と前記貫通溶接部の両方でもって、所定の溶接幅で前記電極端子に溶接されてなることを特徴とするバッテリシステム。
請求項１に記載されるバッテリシステムであって、
前記切欠部をバスバーに設けた貫通孔としてなることを特徴とするバッテリシステム。
請求項１又は２に記載されるバッテリシステムであって、
前記バスバーが、所定のピッチで複数列にレーザー溶接されて、前記隅肉溶接部と前記貫通溶接部とで前記電極端子の前記溶接面に所定の幅で溶接してなることを特徴とするバッテリシステム。
請求項１又は２に記載されるバッテリシステムであって、
前記バスバーが、所定の大きさのスポットに集束してなるレーザーを走査して、前記隅肉溶接部と貫通溶接部とで前記電極端子の前記溶接面に溶接してなることを特徴とするバッテリシステム。
請求項１ないし４のいずれかに記載されるバッテリシステムであって、
前記露出隙間が１ｍｍよりも大きいことを特徴とするバッテリシステム。
請求項１ないし５のいずれかに記載されるバッテリシステムであって、
前記バスバーが、前記電極端子に溶接してなる一対の溶接プレート部と、一対の溶接プレート部を連結してなる連結部とを有し、前記連結部が前記溶接プレート部よりも厚くしてなることを特徴とするバッテリシステム。
請求項１ないし６のいずれかに記載されるバッテリシステムであって、
前記バスバーが、前記電極端子に溶接してなる一対の溶接プレート部と、一対の溶接プレート部を連結してなる連結部とを有し、前記連結部が中間をＵ曲してなるＵ曲部を有することを特徴とするバッテリシステム。
請求項７に記載されるバッテリシステムであって、
前記連結部が、前記バスバーの両端部にあって前記溶接プレート部を設けてなる第１の接続部及び第２の接続部と、前記第１の接続部と前記第２の接続部に折曲部を介して連結してなる第１の立ち上がり部及び第２の立ち上がり部と、前記第１の立ち上がり部と前記第２の立ち上がり部とに折曲部を介して両端を連結してなる中間連結部を有し、
前記中間連結部に前記Ｕ曲部を設けてなることを特徴とするバッテリシステム。
請求項８に記載されるバッテリシステムであって、
前記Ｕ曲部の幅を前記第１の接続部又は前記第２の接続部よりも狭くしてなることを特徴とするバッテリシステム。