(57)【要約】【課題】リボンの繰り出し量を安定させることができ、結果的に電池モジュールの性能を向上させることができる電池モジュールの製造方法を提供することにある。【解決手段】一端に正極端子、他端に負極端子が配置された円筒形状の単電池と、前記単電池同士を電気的に接続するためのバスバーとをリボンボンディング方法を用いて接続するようにした電池モジュールの製造方法であって、バスバーをバスバー押圧部材によって押圧する押圧工程と、単電池もしくは前記バスバーのいずれか一方に、リボンボンディング方法を用いてリボンを接合する第１の接合工程と、その後、バスバーがバスバー押圧部材により押圧されている状態でリボンを繰り出す繰り出し工程と、繰り出したリボンの一部を、単電池もしくはバスバーのいずれか他方にリボンボンディング方法を用いて接続する第２の接続工程と、から成ることを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に正極端子、他端に負極端子が配置された円筒形状の単電池と、前記単電池同士を電気的に接続するためのバスバーとをリボンボンディング方法を用いて接続するようにした電池モジュールの製造方法であって、
前記バスバーをバスバー押圧部材によって押圧する押圧工程と、
前記単電池もしくは前記バスバーのいずれか一方に、リボンボンディング方法を用いてリボンを接合する第１の接合工程と、
その後、前記バスバーが前記バスバー押圧部材により押圧されている状態で前記リボンを繰り出す繰り出し工程と、
前記繰り出したリボンの一部を、前記単電池もしくは前記バスバーのいずれか他方にリボンボンディング方法を用いて接続する第２の接続工程と、
から成ることを特徴とす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、複数の電池を相互に接続して構成された電池モジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護、省エネルギーの観点から、エンジンとモータを動力源として併用したハイブリッド自動車やモータを動力源とした電気自動車が開発、製品化されている。このハイブリッド自動車や電気自動車のエネルギー源として、電気を繰り返し充電放電可能な二次電池は必須の技術である。
一般的にこの二次電池としては、リチウム二次電池、ニッケル二次電池などの二次電池が用いられるが、なかでも、リチウム二次電池は、その動作電圧が高く、高い出力を得やすいので有力な電池であり、ハイブリッド自動車や電気自動車の電源としてますます重要性が増してきている電池である。
また従来から、複数のリチウム二次電池やその他の二次電池を相互に接続した組電池がハイブリッド自動車や電気自動車のエネルギー源として使用されている。
【０００３】
このような組電池の先行技術として、特許文献１に記載されている組電池及び車両が挙げられる。同文献の技術では、一端に正極端子１１、他端に負極端子１２が配置された円筒形状の単電池１０を、該単電池１０の径方向に複数配置した電池ブロックと、複数の単電池１０を保持する保持部材５と、隣接する単電池１０を互いに接続するためのバスバー６０と、を有し、ヒューズ（導線）６４を介して単電池１０の負極端子１２をバスバー６０の負極タブ６１に接続することにより複数の単電池１０が電気的に接続されるようになっている（特に、同文献の［００３９］、図３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１１０１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら前記特許文献１には具体的な記載はないが、単電池１０の負極端子１２とバスバー６０との接続にワイヤボンディング方法を用いて接続した場合には、前記した従来の技術には、次のような問題点があった。
すなわち、ワイヤボンディング方法では、ボンディングウエッジ６５によってバスバー６０にヒューズ（導線）６４を溶着した後に、次の溶着点までの距離に応じた長さ分だけヒューズ（導線）６４を繰り出すためにボンディングウエッジ６５を上方に移動させ、その後、ボンディングウエッジ６５を次の溶着点まで移動させた後に降下させてヒューズ（導線）６４を単電池１０の負極端子１２に溶着する。
ところで、ボンディングウエッジ６５を上方に移動させてヒューズ（導線）６４を繰り出す際、図８に示すように、ヒューズ（導線）６４に引っ張られてバスバー６０が上方に湾曲変形するため、ヒューズ（導線）６４の繰り出し量にばらつきが生じた。その結果、バスバー６０と単電池１０の負極端子１２との間に形成されるヒューズ（導線）６４のループの大きさにばらつきが生じ、ループが大きいと他の部品との絶縁距離が確保できずに短絡の恐れがあり、また、ループが小さいと車両などの振動でヒューズ（導線）６４が破断する恐れがあるなどの問題が発生した。
【０００６】
本発明は、前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、リボンの繰り出し量を安定させることができ、結果的に電池モジュールの性能を向上させることができる電池モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の問題点を解決するために、本発明の電池モジュールの製造方法は、次の構成を有している。
（１）一端に正極端子、他端に負極端子が配置された円筒形状の単電池と、前記単電池同士を電気的に接続するためのバスバーとをリボンボンディング方法を用いて接続するようにした電池モジュールの製造方法であって、前記バスバーをバスバー押圧部材によって押圧する押圧工程と、前記単電池もしくは前記バスバーのいずれか一方に、リボンボンディング方法を用いてリボンを接合する第１の接合工程と、その後、前記バスバーが前記バスバー押圧部材により押圧されている状態で前記リボンを繰り出す繰り出し工程と、前記繰り出したリボンの一部を、前記単電池もしくは前記バスバーのいずれか他方にリボンボンディング方法を用いて接続する第２の接続工程と、から成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成を有する本発明の電池モジュールの製造方法の作用・効果について説明する。
（１）前記バスバーをバスバー押圧部材によって押圧する押圧工程と、前記単電池もしくは前記バスバーのいずれか一方に、リボンボンディング方法を用いてリボンを接合する第１の接合工程と、その後、前記バスバーが前記バスバー押圧部材により押圧されている状態で前記リボンを繰り出す繰り出し工程と、前記繰り出したリボンの一部を、前記単電池もしくは前記バスバーのいずれか他方にリボンボンディング方法を用いて接続する第２の接続工程と、から成るため、リボン繰り出し時にはバスバーがバスバー押圧部材によって押圧されて変形し難く、したがって、リボンの繰り出し量が安定し、結果的に電池モジュールの性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の電池モジュールの製造方法によって製造された電池モジュールを概略的に示す斜視図である。
【図２】リボンを接合する前の電池モジュールを概略的に示す斜視図である。
【図３】リボンを接合する前の電池モジュールを分解して示す斜視図である。
【図４】本発明の電池モジュールの製造方法を実施する製造工程の一部を示し、バスバーがバスバー押圧部材によって押圧された状態を示す斜視図である。
【図５】バスバーがバスバー押圧部材によって押圧された状態を示す平面図である。
【図６】図５におけるＡ部分を拡大して示す説明図である。
【図７】リボンを繰り出す際の状態を説明するための説明図である。
【図８】従来の組電池におけるヒューズの繰り出し状態を説明するための説明図である。
【図９】従来の組電池におけるヒューズを単電池に接合した後の状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施形態１）
以下、本発明に係る電池モジュールの製造方法によって製造された電池モジュールについて、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において図は、適宜簡略化或いは変形誇張されて描画されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも実施例と同一ではない。
図１は、本発明の電池モジュールの製造方法によって製造された電池モジュールを概略的に示す斜視図である。
図において、電池モジュール２０は、保持部材２１と、前記保持部材２１内に保持された複数の単電池２２と、バスバー２３と、前記単電池２２と前記バスバー２３とを電気的に接続するための複数のリボン２４とから構成されている。
前記リボン２４は、導電性金属材料によって構成され、具体的には、金、銅、アルミニウム等の導電性金属材料が用いられ、周知のリボンボンディング方法によって前記単電池２２と前記バスバー２３との間に配置される。
【００１１】
前記保持部材２１は、前記単電池２２を収容可能な空間２１１を複数有し（図３参照のこと）、該空間２１１の形状は前記単電池２２の外形と同じ形状、すなわち、具体的には本実施形態では上下面が解放された円筒状をなしている。また、前記空間２１１の数は、前記単電池２２と同数かそれ以上の数となっている。
また、前記保持部材２１を、例えば、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた材料で形成すれば、充放電などによって前記単電池２２で発生した熱を前記保持部材２１に伝達しやすくなる。前記単電池２２の熱を前記保持部材２１に逃がすことにより、各単電池２２の温度の上昇を抑えることができ、また、各単電池２２の温度バラツキを抑制することができる。
【００１２】
前記単電池２２は、いわゆる円筒型電池であり、円筒状に形成された電池ケースの内部に発電要素が収容されている。単電池２２としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることができる。
前記単電池２２の一端（下面）には正極端子（図示せず）を備え、また、他端（上面）には負極端子２２ａを備えており、したがって、各単電池２２は、その半径方向に複数個配置されるとともに、前記保持部材２１の各空間２１１内に、前記正極端子が下側で、負極端子２２ａが上側に位置するようにそれぞれ収納されている。なお、図３においては、前記単電池２２を１個のみ示し、その他の複数の前記単電池２２の描画を省略している。
なお、単電池２２の形状は、円筒状に限定されず、例えば三〜八角形などの角柱状や断面楕円形をなす筒状形状であってもよく、その場合、前記空間２１１の形状もその単電池２２の外形形状に一致した（単電池２２を収容可能な）空間形状とする必要がある。
【００１３】
前記保持部材２１に収容された複数の前記単電池２２は、本実施形態の場合、８個のグループに分けられて並列に接続されるが、グループ数は、複数であれば何グループでも良いし、また、グループ化せずに前記保持部材２１に収容された複数の前記単電池２２全体を並列接続するようにしてもよい。
前記バスバー２３は、導電板２３１と保持部２３２とから構成されている。前記導電板２３１は、８個にグループ化される前記単電池２２に対応して８枚に分割されており、グループ化された複数の前記単電池２２の負極端子２２ａ同士を電気的に接続するためのものである。なお、前記電池モジュール２０には、前記単電池２２の正極端子を電気的に接続するためのバスバーも備えるが、ここでは説明を省略する。
前記保持部２３２は、分割された各導電板２３１の外周部を保持することにより、８枚の導電板２３１が１枚の板形状となるように一体化している。また、前記導電板２３１には、複数の前記単電池２２に対応して複数の穴２３３が形成されている。
【００１４】
前記導電板２３１は、導電性金属材料によって構成され、具体的には、銅、アルミニウム等の金属材料が用いられ、また、前記保持部２３２は、射出成型可能な絶縁材料、例えば、ゴムや合成樹脂材料により形成されており、８枚の前記導電板２３１は、射出成型金型内に配置された状態でその周縁部に前記保持部２３２が射出成型されることにより、一体化される。
したがって、前記保持部２３２は、特に図３において符号を付して説明すると、前記導電板２３１の長辺に沿って延びる長辺部２３２１と、前記導電板２３１の短辺に沿って延びる短辺部２３２２と、各短辺部２３２２間を結ぶ中央辺部２３２３と、中央辺部２３２３と長辺部２３２１との間を結ぶ６個の枝辺部２３２４とから構成される。
【００１５】
前記保持部材２１の上面の四隅には、突起２１２が形成されており、前記保持部材２１の上面に前記バスバー２３が配置される際には、前記バスバー２３は前記突起２１２によって案内位置決めされるようになっている。
また、前記バスバー２３の前記保持部２３２の長辺部２３２１には、係止部２３４が一体に形成されており、前記保持部材２１の側面に形成された係止爪２１３と係合することにより前記バスバー２３は、前記保持部材２１の上面上に固定される。
【００１６】
図４は、本発明の電池モジュールの製造方法を実施する製造工程の一部を示し、バスバーがバスバー押圧部材によって押圧された状態を示す斜視図である。
すなわち、図４に示すように、電池モジュール２０の製造工程では、前記バスバー２３が前記保持部材２１の上面に固定された状態において、前記バスバー２３の上面がバスバー押圧部材２５によって押圧される。
前記バスバー押圧部材２５は、金属製材料によって形成され、前記バスバー２３とほぼ同じ形状の、平面形状長方形の平板状を成す。そして、前記バスバー押圧部材２５には、その長手方向に延びる２個の透孔２５１が形成されている。したがって、前記バスバー２３が前記バスバー押圧部材２５により押圧された際には、前記バスバー２３は、前記保持部２３２の各前記長辺部２３２１、各前記短辺部２３２２、および前記中央辺部２３２３において押圧される。
また、前記バスバー押圧部材２５の２個の前記透孔２５１は、電池モジュール２０の製造工程において、前記単電池２２と前記バスバー２３とを電気的に接続するためのリボンボンディング作業のために利用される。
さらに、前記バスバー押圧部材２５は、リボンボンディング装置に、図示しない、電動式もしくは油圧式の駆動装置によって上下方向に移動可能に配置されている。
【００１７】
次に、上記の電池モジュール２０の製造方法について説明する。
すなわち、第１工程では、保持部材２１の複数の空間２１１内に、正極端子が下側で負極端子２２ａが上側に位置するようにして単電池２２をそれぞれ収容する。この状態では、複数の単電池２２が保持部材２１によって保持された状態となる。
つぎに、第２工程では、保持部材２１の上面上に、バスバー２３が突起２１２によってガイドされながら載置され、その後、バスバー２３の係止部２３４を保持部材２１の側面に形成された係止爪２１３と係合させることによりバスバー２３は、保持部材２１の上面上に固定され、図２に示す状態となる。
【００１８】
つぎに、第３工程では、バスバー２３が固定された保持部材２１は、周知のリボンボンディング装置にセットされる。
つぎに、第４工程では、バスバー押圧部材２５が下方に移動され、バスバー２３が、その保持部２３２の各前記長辺部２３２１、各前記短辺部２３２２、および前記中央辺部２３２３において押圧され、図４に示す状態となる。なお、この第４工程が、本願発明の押圧工程に相当する。
この状態では、図４に示すように、バスバー押圧部材２５の２個の透孔２５１を介して単電池２２の負極端子２２ａおよびバスバー２３の導電板２３１が上方に露出しており、透孔２５１を介してリボンボンディング作業を行うことが可能である。
【００１９】
つぎに、第５工程では、リボンボンディング装置のボンディングウエッジ６５を降下させてリボン２４の一部（端部）をバスバー２３の導電板２３１上に押し当てた状態で加熱および超音波エネルギーを加えることによってリボン２４の一部（端部）がバスバー２３の導電板２３１上に溶着される。なお、この第５工程が本願発明の第１の接合工程に相当する。
つぎに、第６工程では、次の溶着点までの距離に応じた長さ分だけリボン２４を繰り出すために、ボンディングウエッジ６５を前記長さに応じた所定量だけ上方向に移動させる。
この際、図７に示すように、バスバー２３はバスバー押圧部材２５によって押圧されているため、ボンディングウエッジ６５の上方向への移動に伴って浮きあがって湾曲変形することがなく、したがって、ボンディングウエッジ６５の上方向への移動に伴って既定長さ分のリボン２４を安定して繰り出すことができる。なお、この第６工程が、本願発明の繰り出し工程に相当する。
【００２０】
つきに、第７工程では、リボンボンディング装置のボンディングウエッジ６５を水平方向に移動させるとともに降下させてリボン２４をループ状に湾曲させ、その後、単電池２２の負極端子２２ａとの間でリボン２４を挟んだ状態で加熱および超音波エネルギーを加えることによって、リボン２４は単電池２２の負極端子２２ａに溶着される。
この際、ボンディングウエッジ６５の上方への移動に伴って既定長さ分のリボン２４が繰り出されているため、バスバー２３と単電池２２の負極端子２２ａとの間に形成されるループは既定の大きさとなり、したがって、ループが大きくなって他の部品との絶縁距離が確保できずに短絡したり、また、ループが小さくなって電池モジュール２０を搭載する車両などの振動によってリボン２４が破断するなどの問題が発生し難い。なお、この第７工程が、本願発明の第２の接続工程に相当する。
【００２１】
第５工程〜第７工程は、保持部材２１に保持された複数の全ての単電池２２に対して実施される。これにより、複数の単電池２２は、バスバー２３の８枚の導電板２３１およびリボン２４を介して８個のグループに分けて電気的に並列接続される。
具体的には、本実施形態の場合、図５および図６に示すように、１枚の導電板２３１に対して７個の単電池２２が並列接続される領域と、８個の単電池２２が並列接続される領域とが存在するが、図６に示すような方向でリボンボンディング作業を行うことによって、全ての領域の単電池２２についてリボン２４を介して導電板２３１に電気的に接続することができ、また、この際、バスバー押圧部材２５がリボンボンディング作業を邪魔することもない。
【００２２】
なお、図６に記載の矢印は、ボンディングウエッジ６５の水平移動方向を示すものである。上記説明では、第５工程において、リボン２４をバスバー２３の導電板２３１上に溶着させ、第７工程おいて、リボン２４を単電池２２の負極端子２２ａに溶着させたが、電池モジュール２０の製造工程では、第５工程において、先にリボン２４を単電池２２の負極端子２２ａに溶着させ、第７工程おいて、リボン２４をバスバー２３の導電板２３１上に溶着させる場合も存在し、いずれの場合にも同様の効果を期待することができる。
【００２３】
つぎに、第８工程では、バスバー押圧部材２５が上方に移動された後、リボンボンディング装置から電池モジュール２０を取り出せば、電池モジュール２０が完成し、図１に示す状態となる。
完成した電池モジュール２０は、複数個組み合わされて車両などに搭載され、そのエネルギー源として利用される。
【００２４】
なお、上述した本実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。例えば、本実施形態では、第５工程〜第７工程よりも前に第４工程を実行するようにしたが、しかしこれに限定されることはなく、例えば第６工程の前、つまり第５工程と第６工程の間で、第６工程が実行される前に第４工程が実行されるようにしても差し支えない。また、バスバー押圧部材２５は、バスバー２３の保持部２３２の各長辺部２３２１、各短辺部２３２２、および中央辺部２３２３において押圧するようにしたが、バスバー２３の保持部２３２の各長辺部２３２１のみ、各短辺部２３２２のみ、保持部２３２の各長辺部２３２１および各短辺部２３２２、或いは、保持部２３２の各長辺部２３２１、各短辺部２３２２、中央辺部２３２３および枝辺部２３２４において押圧するように構成しても差し支えない。
【符号の説明】
【００２５】
２０      電池モジュール
２１      保持部材
２１１    空間
２２      単電池
２３      バスバー
２３１    導電板
２３２    保持部
２４      リボン
２５      バスバー押圧部材
６５      ボンディング装置のボンディングウエッジ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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