(57)【要約】【課題】バスバのバスバ接続部を電池の電極端子部に抵抗溶接する際に、電極端子部が破損する溶接不良が生じるのを防止できる電池モジュールの製造方法を提供すること。【解決手段】電池モジュール１の製造方法は、電極棒ＤＢ１の電極先端部ＤＢ１ｓをバスバ２０のバスバ接続部２５に押し付け、バスバ接続部２５を電池１０の電極端子部１５に当接させ、電流経路ＥＦに溶接電流ＡＹを流して、バスバ接続部２５を電極端子部１５に抵抗溶接する溶接工程を備える。この溶接工程では、電極先端部ＤＢ１ｓ及びこれに接するバスバ接続部２５に直流磁界ＭＪを印加すると共に溶接電流ＡＹを流し、バスバ接続部２５内において、溶接電流ＡＹを直流磁界ＭＪによって偏らせ集中させて流す。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極端子部を有する電池と、
上記電極端子部に溶接されたバスバ接続部を有するバスバと、を備える
電池モジュールの製造方法であって、
電極棒の電極先端部を上記バスバ接続部に押し付け、上記バスバ接続部を上記電極端子部に当接させ、上記電極棒、上記バスバ接続部及び上記電極端子部を含む電流経路に溶接電流を流して、上記バスバ接続部を上記電極端子部に抵抗溶接する溶接工程を備え、
上記溶接工程は、
上記電極先端部及びこれに接する上記バスバ接続部に直流磁界を印加すると共に上記溶接電流を流し、上記バスバ接続部内において、上記溶接電流を上記直流磁界によって偏らせ集中させて流す工程である
電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極端子部を有する電池と、上記電極端子部に溶接されたバスバ接続部を有するバスバとを備える電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池の正または負の電極端子部に、バスバが溶接されてなる電池モジュールが知られている。例えば特許文献１には、隣り合う円筒型電池同士をバスバを介してそれぞれ接続した電池モジュールが開示されている（特許文献１の図１参照）。この特許文献１では、円筒型電池の１つの電極端子部に、矩形板状の２枚のバスバが間隔を空けてそれぞれ溶接されている。
【０００３】
円筒型電池の電極端子部と２枚のバスバとの溶接は、以下の手法により行われている（特許文献１の図２参照）。即ち、一対の電極棒のうち、正極棒を一方のバスバに押し付けて、このバスバを電極端子部に当接させると共に、負極棒を他方のバスバに押し付けて、このバスバを電極端子部に当接させる。そして、この状態で正極棒から一方のバスバ、電極端子部、他方のバスバ、負極棒の順に溶接電流を流して、２枚のバスバのそれぞれ一部（以下、この部位を「バスバ接続部」ともいう）を同時に１つの電極端子部に抵抗溶接している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２２５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、通電してバスバ（バスバ接続部）を電極端子部に溶接する際に、バスバ接続部と電極端子部との当接部分が溶融するのではなく、電極端子部が溶融して電極端子部に穴が開くなど電極端子部が破損することがある。正極棒からこれに接するバスバ接続部を通じて電極端子部内に流入した溶接電流は、電極端子部内で進む方向を９０°曲げて、負極棒側に向かって電極端子部内を進むから、電極端子部の、バスバ接続部が当接している部分のうち、負極棒側の部分で溶接電流が集中し、この部分で大きく発熱する。このため、電極端子部のうち、この部分が溶融して電極端子部が破損すると考えられる。同様に、電極端子部から他方のバスバ接続部を通じてこれに接する負極棒へ流入する溶接電流は、電極端子部内で進む方向を９０°曲げて、バスバ接続部及びこれに接する負極棒側に向かうから、電極端子部の、バスバ接続部が当接している部分のうち、正極棒側の部分で溶接電流が集中し、この部分で大きく発熱する。このため、電極端子部のうち、この部分が溶融して電極端子部が破損すると考えられる。
【０００６】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、バスバのバスバ接続部を電池の電極端子部に抵抗溶接する際に、電極端子部が破損する溶接不良が生じるのを防止できる電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の一態様は、電極端子部を有する電池と、上記電極端子部に溶接されたバスバ接続部を有するバスバと、を備える電池モジュールの製造方法であって、電極棒の電極先端部を上記バスバ接続部に押し付け、上記バスバ接続部を上記電極端子部に当接させ、上記電極棒、上記バスバ接続部及び上記電極端子部を含む電流経路に溶接電流を流して、上記バスバ接続部を上記電極端子部に抵抗溶接する溶接工程を備え、上記溶接工程は、上記電極先端部及びこれに接する上記バスバ接続部に直流磁界を印加すると共に上記溶接電流を流し、上記バスバ接続部内において、上記溶接電流を上記直流磁界によって偏らせ集中させて流す工程である電池モジュールの製造方法である。
【０００８】
上述の電池モジュールの製造方法では、溶接工程において、上述のように、電極先端部及びこれに接するバスバ接続部に直流磁界を印加すると共に溶接電流を流し、バスバ接続部内において、溶接電流を直流磁界によって偏らせ集中させて流す。これにより、バスバ接続部と電極端子部との当接部分のうち、溶接電流が集中した部分で大きく発熱し、溶融し易くなるので、バスバ接続部と電極端子部との当接部分よりも電極端子部自身が溶融してしまうのを抑制できる。よって、上述の電池モジュールの製造方法によれば、電極端子部が破損する溶接不良が生じるのを防止し、バスバ接続部と電極端子部との当接部分を適切に溶接できる。
【０００９】
なお、電極端子部としては、例えば、炭素鋼、純鉄、ケイ素鋼など鉄系材料からなる電極端子部が挙げられる。また、バスバとしては、例えば、無酸素銅、タフピッチ銅などの銅系材料からなるバスバが挙げられる。
【００１０】
更に、上記の電池モジュールの製造方法であって、前記溶接工程は、前記直流磁界により、前記バスバ接続部のうち、前記電極棒とは反対極性の反対極部材が位置する側に、前記溶接電流を偏らせ集中させて流す工程である電池モジュールの製造方法とするのが好ましい。
【００１１】
上述の電池モジュールの製造方法によれば、直流磁界により、バスバ接続部のうち、反対極部材が位置する側に、溶接電流を偏らせ集中させて流す。これにより、バスバ接続部と電極端子部との当接部分を、より適切に溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る電池モジュールの部分上面図である。
【図２】実施形態に係り、図１におけるＡ−Ａ部分断面図である。
【図３】実施形態に係り、円筒型電池の負極端子部に負極バスバのバスバ接続部を抵抗溶接する様子を示す部分上面図である。
【図４】実施形態に係り、図３におけるＢ−Ｂ部分断面図である。
【図５】実施形態に係り、溶接工程で電流経路に溶接電流を流す様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１及び図２に、本実施形態に係る電池モジュール１の部分上面図及び部分断面図を示す。なお、図２及び後述する図４の円筒型電池１０では、電池内部の図示を省略し、電池ケース１１の断面のみを示してある。また、以下では、図１及び図２における左右方向を電池モジュール１の横方向ＣＨ、図１における上下方向を電池モジュール１の縦方向ＤＨ、図２における上下方向を電池モジュール１の高さ方向ＧＨとし、更に、高さ方向ＧＨの上方ＧＳを電池モジュール１の上側、高さ方向ＧＨの下方ＧＫを電池モジュール１の下側として説明する。
【００１４】
この電池モジュール１は、ハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、電気自動車などの車両に搭載される車載用の電池モジュールである。電池モジュール１は、複数の円筒型電池（以下、単に「電池」ともいう）１０を並列に接続したものであり、これらの電池１０のほか、電池１０の負極端子部（電極端子部）１５同士を接続する負極バスバ（バスバ）２０、電池１０の正極端子部（不図示）同士を接続する正極バスバ（不図示）、複数の電池１０を保持する電池保持部材（不図示）等から構成される。
【００１５】
このうち各々の電池１０は、円筒型（円柱状）で密閉型のリチウムイオン二次電池（具体的には１８６５０型のリチウムイオン二次電池）である。この電池１０は、円筒状で鉄系材料（本実施形態では、炭素鋼）からなる電池ケース１１の内部に、帯状の正極板と帯状の負極板とを一対の帯状のセパレータを介して互いに重ねて円筒状に捲回した電極体（不図示）が非水電解液（不図示）と共に収容されてなる。電池１０の軸線方向（図２中、上下方向）の一方端（図２中、下方）には、電池内部で電極体の正極板と導通する凸状の正極端子部（不図示）が設けられている。各々の正極端子部は、正極バスバ（不図示）に接続しており、これにより、正極端子部同士が正極バスバを介して互いに導通している。
【００１６】
一方、電池１０の軸線方向の他方端（図２中、上方）に位置する電池ケース１１の底面部は、電池内部で電極体の負極板と導通する円板状の負極端子部（電極端子部）１５である。各々の負極端子部１５は、後述する負極バスバ２０に接続しており、これにより、負極端子部１５同士が負極バスバ２０を介して互いに導通している。また、各々の電池１０は、いずれも、負極端子部１５を上方ＧＳに、正極端子部を下方ＧＫに向け、互いに平行にかつ高さを揃えた状態で配置されている。
【００１７】
次に、負極バスバ２０について説明する。この負極バスバ２０は、銅系材料（本実施形態では、無酸素銅）からなり、それぞれバスバ接続部２５及び腕部２７が付設された複数の枠部２１と、この枠部２１同士を連結する連結部２３とを有する。
このうち枠部２１は、円環状をなし、隣り合う枠部２１同士は、連結部２３を介して繋がっている。これら枠部２１及び連結部２３は、電池１０の負極端子部１５の上方ＧＳに配置されており、負極バスバ２０を上方ＧＳから平面視したとき（図１参照）、各々の枠部２１の径方向内側に各々の電池１０の負極端子部１５が位置している。
【００１８】
腕部２７は、この枠部２１から枠部２１の径方向内側に斜め下方に延出しており、腕部２７の先端にはバスバ接続部２５が設けられている。
バスバ接続部２５は、平面視円形状で、その中央部２５ｃが下方ＧＫに突出した形状を有する。このバスバ接続部２５は、電池１０の負極端子部１５に抵抗溶接されている。具体的には、バスバ接続部２５の中央部２５ｃと負極端子部１５との当接部分のうち、図２中、左寄りの部分に、バスバ接続部２５の中央部２５ｃと負極端子部１５との溶接部（溶接ナゲット）３０が形成されている。
【００１９】
次いで、上記電池モジュール１の製造方法について説明する（図３〜図５参照）。まず、複数の電池１０及び電池保持部材（不図示）を用意し、保持工程において、各々の電池１０について、負極端子部１５を上方ＧＳに、正極端子部を下方ＧＫにそれぞれ向け、互いに平行にかつ高さを揃えた状態で、電池保持部材に保持させる。
【００２０】
次に、負極バスバ２０を用意し、溶接工程において、この負極バスバ２０の各バスバ接続部２５を、各電池１０の負極端子部１５にそれぞれ溶接する。まず、電池１０の上方ＧＳから見て、各枠部２１の径方向内側に各電池１０の負極端子部１５が位置するように、各電池１０の上方ＧＳに負極バスバ２０を配置する。
また、溶接を行う電池１０の近傍に、丸棒状の第１磁石ＭＧ１及び第２磁石ＭＧ２を配置する。具体的には、第１磁石ＭＧ１は、電池１０よりも縦方向ＤＨの一方側ＤＨ１（図３中、上方、図４及び図５中、紙面奥側）に配置する。その際、第１磁石ＭＧ１のＳ極を縦方向ＤＨの一方側ＤＨ１に向け、Ｎ極を縦方向ＤＨの他方側ＤＨ２（図３中、下方、図４及び図５中、紙面手前側）に向ける。また、第１磁石ＭＧ１の横方向ＣＨ及び高さ方向ＧＨの位置が、バスバ接続部２５及び後述する正極棒（電極棒）ＤＢ１の正極先端部（電極先端部）ＤＢ１ｓの位置と一致するように、図４中に破線で示す位置に第１磁石ＭＧ１を配置する。
【００２１】
一方、第２磁石ＭＧ２は、電池１０よりも縦方向ＤＨの他方側ＤＨ２に配置する。その際、第２磁石ＭＧ２のＳ極を縦方向ＤＨの一方側ＤＨ１に向け、Ｎ極を縦方向ＤＨの他方側ＤＨ２に向ける。また、第２磁石ＭＧ２の横方向ＣＨ及び高さ方向ＧＨの位置が、バスバ接続部２５及び正極棒ＤＢ１の正極先端部ＤＢ１ｓの位置に一致すると共に、これらバスバ接続部２５及び正極先端部ＤＢ１ｓを間に挟んで、第２磁石ＭＧ２のＳ極が第１磁石ＭＧ１のＮ極と対向するように、図４中に破線で示す位置に第２磁石ＭＧ２を配置する。これにより、バスバ接続部２５及び正極棒ＤＢ１の正極先端部ＤＢ１ｓの近傍において、第１磁石ＭＧ１のＮ極から第２磁石ＭＧ２のＳ極に向けて、即ち、縦方向ＤＨの他方側ＤＨ２に向けて（以下、「磁界方向ＭＨ」ともいう）、直流磁界ＭＪが発生する。
【００２２】
その後、丸棒状の正極棒ＤＢ１を、負極バスバ２０の枠部２１内に、上方ＧＳから下方ＧＫに高さ方向ＧＨと平行に挿入し、正極棒ＤＢ１の正極先端部ＤＢ１ｓをバスバ接続部２５の中央部２５ｃに押し付ける。そして、バスバ接続部２５の中央部２５ｃを電池１０の負極端子部１５に当接させる。また、正極棒ＤＢ１と同様な丸棒状の負極棒（反対極部材）ＤＢ２を、負極バスバ２０の枠部２１内に、上方ＧＳから下方ＧＫに高さ方向ＧＨと平行に挿入し、負極棒ＤＢ２の負極先端部ＤＢ２ｓを負極端子部１５に当接させる。なお、本実施形態では、正極棒ＤＢ１と負極棒ＤＢ２とは、横方向ＣＨに並び、かつ、負極棒ＤＢ２が横方向ＣＨの一方側ＣＨ１（図３〜図５中、左方）に位置するように配置する。
【００２３】
その後、正極棒ＤＢ１と負極棒ＤＢ２との間に溶接電流ＡＹを流して（図５参照）、即ち、正極棒ＤＢ１、バスバ接続部２５、負極端子部１５、負極棒ＤＢ２を含む電流経路ＥＦに溶接電流ＡＹを流して、バスバ接続部２５を負極端子部１５に抵抗溶接する。
その際、この溶接工程では、前述のように第１磁石ＭＧ１及び第２磁石ＭＧ２を配置したことで、正極棒ＤＢ１の正極先端部ＤＢ１ｓ及びバスバ接続部２５の近傍において、縦方向ＤＨの他方側ＤＨ２（磁界方向ＭＨ）に向けて（図５中、紙面手前側に）、直流磁界ＭＪが印加されている。このため、この直流磁界ＭＪで生じるローレンツ力により、正極先端部ＤＢ１ｓ内を下方ＧＫに向かって流れる溶接電流ＡＹは、高さ方向ＧＨ及び磁界方向ＭＨ（縦方向ＤＨの他方側ＤＨ２）にそれぞれ直交する横方向ＣＨの一方側ＣＨ１に偏って集中する。また、この正極先端部ＤＢ１ｓと接するバスバ接続部２５内を流れる溶接電流ＡＹは、図５中、斜め左上方に偏って集中する。
【００２４】
これにより、バスバ接続部２５の中央部２５ｃのうち負極端子部１５に当接した当接部２５ｂ、及び、負極端子部１５のうちバスバ接続部２５の中央部２５ｃに当接した当接部１５ｂのうち、横方向ＣＨの一方側ＣＨ１の部分で、溶接電流ＡＹが集中して大きく発熱し、溶融する。そして、図５中に破線で示す位置に、バスバ接続部２５の中央部２５ｃと負極端子部１５との溶接部３０が形成される（図２も参照）。
このような溶接を、各々のバスバ接続部２５及び負極端子部１５について順次行って、すべての電池１０の負極端子部１５を負極バスバ２０に接続する。
次に、正極バスバ（不図示）を用意し、各電池１０の正極端子部を正極バスバにそれぞれ溶接する。かくして、電池１０が互いに並列に接続された電池モジュール１が完成する。
【００２５】
以上で説明したように、電池モジュール１の製造方法では、溶接工程において、正極棒ＤＢ１の正極先端部ＤＢ１ｓ及びこれに接するバスバ接続部２５に直流磁界ＭＪを印加すると共に溶接電流ＡＹを流し、バスバ接続部２５内において、溶接電流ＡＹを直流磁界ＭＪによって偏らせ集中させて流す。これにより、バスバ接続部２５の当接部２５ｂ及び負極端子部１５の当接部１５ｂのうち、溶接電流ＡＹが集中した横方向ＣＨの一方側ＣＨ１の部分で大きく発熱し、溶融し易くなるので、これらの当接部２５ｂ，１５ｂよりも負極端子部１５自身が溶融してしまうのを抑制できる。よって、電池モジュール１の製造方法によれば、負極端子部１５が破損する溶接不良が生じるのを防止し、バスバ接続部２５の当接部２５ｂと負極端子部１５の当接部１５ｂとを適切に溶接できる。
特に、本実施形態では、直流磁界ＭＪにより、バスバ接続部２５を流れる溶接電流ＡＹを負極棒ＤＢ２側（横方向ＣＨの一方側ＣＨ１）に偏らせて集中させている。このため、バスバ接続部２５の当接部２５ｂと負極端子部１５の当接部１５ｂとを、より適切に溶接できる。
【００２６】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態では、負極バスバ２０のバスバ接続部２５を電池１０の負極端子部１５に溶接する溶接工程において、本発明を適用することを例示したが、これに限られない。正極バスバのバスバ接続部を電池１０の正極端子部に溶接する溶接工程において、本発明を適用することもできる。
【００２７】
また、実施形態では、正極棒ＤＢ１をバスバ接続部２５に押し付けバスバ接続部２５を負極端子部１５に当接させると共に、負極棒ＤＢ２を負極端子部１５に当接させて、溶接工程を行っているが、これに限られない。例えば、正極棒ＤＢ１と負極棒ＤＢ２とを入れ替えて、負極棒ＤＢ２をバスバ接続部２５に押し付けバスバ接続部２５を負極端子部１５に当接させると共に、正極棒ＤＢ１を負極端子部１５に当接させて、溶接工程を行ってもよい。この場合でも、実施形態と同様に、負極端子部１５が破損する溶接不良が生じるのを防止できる。
【００２８】
また、実施形態では、反対極部材である負極棒ＤＢ２を、電池ケース１１のうち、底面部の負極端子部１５に当接させて通電し、抵抗溶接を行っているが、これに限られない。例えば、反対極部材である負極棒ＤＢ２を、電池ケース１１のうち、側面部に当接させて通電し、抵抗溶接を行うこともできる。
【符号の説明】
【００２９】
１  電池モジュール
１０  円筒型電池（電池）
１１  電池ケース
１５  負極端子部（電極端子部）
１５ｂ  （負極端子部の）当接部
２０  負極バスバ（バスバ）
２５  バスバ接続部
２５ｂ  （バスバ接続部の）当接部
３０  溶接部
ＤＢ１  正極棒（電極棒）
ＤＢ１ｓ  正極先端部（電極先端部）
ＤＢ２  負極棒（反対極部材）
ＤＢ２ｓ  負極先端部
ＭＧ１  第１磁石
ＭＧ２  第２磁石
ＭＪ  直流磁界
ＭＨ  磁界方向
ＡＹ  溶接電流
ＥＦ  電流経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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