(57)【要約】【課題】組電池の電極と接続のための金属板が小さな隙間で接合出来る接合方法と、接合部で強度低下の無い接合部品を提供すること。【解決手段】２つ以上の電池の電極１の上に電気的に接続するための金属板２が配置されており、この金属板２はそれぞれの電極１の上面に対して一定の傾きを持っており、端面で電極１の上面に接している。金属板２を予備レーザ照射Ｌ１を行った照射部で曲げ変形させた後、溶接用のレーザ照射Ｌ２を行って、電極１と金属板２を接続する。このような工程を経ることで、金属板２を貫通しない溶融部４と溶接部５を有する形状が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と第２の電極とを金属板によって電気的に接続するレーザ溶接部品において、
一定角度で屈曲する前記金属板の一方の面に第１の電極が配置され、前記金属板の他方の面に第２の電極が配置され、前記金属板の一方の面および前記金属板の他方の面のそれぞれに溶接ビードが形成されており、
前記それぞれの溶接ビードの外側に各々、前記第１の電極および第２の電極を貫通しないレーザ照射痕が前記金属板の一方の面及び前記金属板の他方の面のそれぞれに設けられてなること、
を特徴とするレーザ溶接部品。
【請求項２】
第１の電極と第２の電極とを金属板によって電気的に接続するレーザ溶接部品の製造方法において、
前記金属板の一方の面と他方の面をそれぞれ前記第１の電極と前記第２の電極に配置し、
前記金属板の一方の面および前記金属板の他方の面のそれぞれに第１のレーザ照射を行うことで、前記金属板の一方の面及び前記金属板の他方の面の各々に、溶接ビードを形成した後、
前記それぞれの溶接ビードの外側に各々、第２のレーザ照射を行うことで、前記金属板の一方の面及び前記金属板の他方の面のそれぞれに電極を貫通しないレーザ照射痕を形成してなること、
を特徴とするレーザ溶接部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池を組み合わせた組電池において、電池間を電気的に接続するための金属板と電池の端子とを接合して構成されるレーザ接合部品及びレーザ接合部品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の接合物間の隙間を抑える接合方法としては、接合素材のそれぞれの厚み傾きを調整しながら接合素材間の隙間を一定値に管理し、レーザ光を照射するものがある。その一例として、接合素材間に別部材を挟み、その部材の位置と厚みを管理することで接合素材の傾きを管理する。その後、素材間の隙間距離を一定量にしてレーザ光を照射して接合しているものが知られる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、上記特許文献１におけるレーザ接合方法である。
【０００４】
同図において、２枚の金属板１０４，１０５の接合面間に平板状のスペーサ１０７を挿入し、上側の金属板１０４の端部をプッシャ１０３で押圧することで金属板１０４，１０５の間に断面三角形状の隙間が形成される。
【０００５】
この隙間１０６の離間距離ｇが適正値なる位置に溶接線Ｌｗを設定する。スペーサ１０７とプッシャ１０３の圧接とで形成された隙間１０６の適正な離間距離ｇを、重ねレーザ溶接することで、溶接品質を確保した溶接が可能となるとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２７６９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の方法では、平板状のスペーサ１０７が薄くなると、電池間の高さの差を吸収できなくなる。逆に、厚くすれば金属板と電極間の隙間を一定に保つことができるが、隙間は大きくなってしまう。また、電池間の高さを吸収できずに隙間がばらついてしまった場合には、隙間量を一定にするという目的が満たされなくなる。その結果、隙間が大きい状態でレーザ接合することになってしまい、溶接ビードがレーザの照射パワーに比較して浅くなり、接合強度が低くなるという問題を有する。
【０００８】
また、隙間が生じている状態でレーザ溶接した場合には、金属板に生じた力が「くぎ抜き」の如く、「てこの原理」で溶接ビードに掛かることになり、より一層強度低下を招くことになる。
【０００９】
一般のレーザ溶接の場合には、レーザの照射パワーを大きくして、溶接ビードを広く深くして強度を上げることが出来ることもあるが、組電池の場合は、電池の温度上昇を抑えないと電池性能の低下を招くため、この手段を適用することができない。その結果、一定の強度バラつきを許容するか、接合強度が低下するという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、複数の電池を組み合わせた組電池において、電池間を電気的に接続する金属板と電池の端子とを強度を高く、かつ、強度ばらつきを抑え、接合部の信頼性を向上させたレーザ接合部品、及び、レーザ接合部品を低コストで製造できるレーザ接合部品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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の組電池の電池間を電気的に接続するための金属板と電池の電極を接合したレーザ接合部品は、電池間を電気的に接続するための金属板に接合のために形成する溶接ビード以外に、貫通しないレーザ照射痕とその部分での曲げ形状を有して、曲げ部分から先は電池の電極表面との傾きの違い即ち隙間が小さくなる構造を有している。このような構成を取った場合、金属板の曲げ部分の厚みは曲げやすくするためにその他の部分に比べて薄くする必要はない。また、このレーザ接合部品の製造方法は、組電池の電池間を電気的に接続するための金属板と電池の電極を溶接する前に、曲げ部分に第一のレーザ照射を行い、金属板を柔らかくしてから電極の上面に沿うように金属板を曲げるように力をかける。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明のレーザ接合部品及びレーザ接合部品の製造方法によって、電池間を電気的に接続する金属板と電池の端子とを強度を高く、かつ、強度ばらつきを抑え、接合部の信頼性を向上させたレーザ接合部品を提供できる。また、レーザ接合部品を低コストで製造できるレーザ接合部品の製造方法を提供することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るレーザ接合部品およびその製造方法の模式的断面図
【図２】本発明の実施の形態１に係るレーザ接合部品周辺の簡易投影図
【図３】本発明の実施の形態１に係るレーザ接合部品の簡易投影図
【図４】本発明の実施の形態２に係るレーザ接合部品周辺の簡易投影図
【図５】従来のレーザ接合部品を示す模式的断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における、複数の電池を組み合わせた組電池において、電池間を電気的に接続するための金属板と電池の端子とを接合したレーザ接合部品およびその製造方法を説明するための模式的断面図である。
【００１６】
まず、図１（ａ）に示すように、２つ以上の電池の電極１の上に電池間を電気的に接続するための金属板２が配置されており、この金属板２はそれぞれの電極１の上面に対して一定の傾きを持っており、端面で電極１の上面に接している。
【００１７】
金属板２上のそれぞれの電極１と接する端面から一定距離の位置に貫通しない予備レーザ照射Ｌ１を行うことで、照射部を軟化させて、照射時に金属板２を電極１に対してプッシャ３を用いて押付ける方向で力を付与すると、予備レーザ照射Ｌ１を行った照射部で曲げ変形が生じ、金属板２の電極１と接する端面から予備レーザ照射Ｌ１を行った照射部までの部分が電極１に対して接近する形で変形する。
【００１８】
金属板２を予備レーザ照射Ｌ１を行った照射部で曲げ変形させたところで、図１（ｂ）のようにレーザ照射Ｌ２を照射して、電極１と金属板２を物理的、電気的に接続する。
【００１９】
このような工程を経ることによって、図１（ｃ）に示したように、金属板２を貫通しない溶融部４と電極１と金属板２を物理的、電気的に接続する溶接部５を有する形状となる。
【００２０】
図２は、本実施例のレーザ接合を複数の角型蓄電池を組み合わせた組電池に適用した場合におけるレーザ接合部品の簡易投影図である。図２において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２１】
複数の角型蓄電池６を組み合わせて組電池を作るときに、必要な組電池の電圧と出力から、蓄電池の個数と並列、直列の構成が変わるが、隣同士の電池の電極を電気的に接続することが必要となる。本実施の形態では、それぞれ２個の電極１をつなぐ金属板２に、予備レーザ照射Ｌ１を行った照射部で曲げ変形させて、電極１上面との傾きを少なくして、金属板２と電極１上面の距離を小さくし、隙間が生じないようにしている。なお、図２は組電池の全体図ではなく、一部を抜き出した投影図である。
【００２２】
図３は、本実施の形態のレーザ接合を複数の角型蓄電池を組み合わせた組電池に適用した場合におけるレーザ接合部品の簡易投影図であり、さらに図２の投影図から角型電池の電極１と電極間を接続する金属板２を抜き出した拡大図である。
【００２３】
図３において、図１、図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２４】
予備レーザ照射Ｌ１による溶融部４は金属板２の全幅にわたっていない。溶融部４は、プッシャ３による押圧力により金属板２が変形する深さと幅を確保すれば良いが、全幅に対して端面から０．２ｍｍ以上残すようにしている。この溶融部４を起点に金属板２を曲げるために、少なくとも溶融部４の長さは少なくとも１ｍｍ以上になるようにレーザ照射している。
【００２５】
また、全幅に渡って照射していないのは、金属板２の端が溶けると溶融引けによって形が崩れることがあり、溶融引けで全幅が減った分だけ金属板２の溶融部４の強度が弱くなる。この場合、金属板２を溶融引け後でも十分な強度があるように設計することで、製品としては成り立つが、電池にかかる応力が溶融部４に集中してしまうので、耐久性が劣ることになる。
【００２６】
なお、この溶融部４は、連続の直線である必要は無く、図３のように点線でも良い。また、本実施例では溶融部４は一本であるが、２本以上で構成しても構わない。
【００２７】
また、本実施の形態では、板材を変形させるための溶接前の予備レーザ照射Ｌ１は、溶接のためのレーザ照射Ｌ２と同じ光学系を用いて、出力、または走査速度を変化させて照射する。これによって溶融部４では、予備レーザ照射Ｌ１が金属板２を貫通して蓄電池６を傷めることがない。
【００２８】
なお、電池の電極１と金属板２は正極負極で材質が違う場合も有り、レーザ照射Ｌ２の照射条件は、金属の材質によって変化させている。また、金属板２が電池同士をつなぐ場合と、電池の電極と組電池からの出力のための端子をつなぐ場合など、厳密には金属板２の形状が複数あるので、レーザ照射Ｌ２の照射条件は１つではないが、例として本実施例では、レーザ照射Ｌ２の出力が１ｋＷで、走査速度が２００ｍｍ／ｓの時、予備レーザ照射Ｌ１の出力を１ｋＷのままで、走査速度を４００ｍｍ／ｓに上昇させて弱く打っている。
【００２９】
これを予備レーザ照射Ｌ１の出力を半分の５００Ｗにして、走査速度が２００ｍｍ／ｓのままにしても良い。
【００３０】
また万一、予備レーザ照射Ｌ１が金属板２を貫通した場合に備えて、本実施例では、溶融部４を電極１の上部に配置している。
【００３１】
結果的に金属板２は、金属板２を貫通しない溶融部４と電極１と金属板２を物理的、電気的に接続する溶接部５を有する形状となる。この結果、角型蓄電池６を複数並べた場合に、それぞれの外形寸法のばらつきやセットするときの位置精度のばらつきによって生じる電極１上面の高さばらつきを吸収して、隙間が一定かつ小さい状態で電気的に接合した組み電池を得ることが出来る。
【００３２】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における複数の丸型蓄電池を組み合わせた組電池におけるレーザ接合部品の簡易投影図である。図４において、図１、図２、図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３３】
まず、複数の丸型蓄電池７を組み合わせて組電池を作るときに、必要な組電池の電圧と出力から、蓄電池の個数と並列、直列の構成が変わる。隣同士の電池の電極を電気的に接続することが必要であるが、本実施例では３個の丸型蓄電池７の電極１をつなぐ金属板２に、予備レーザ照射Ｌ１を行った照射部で曲げ変形させて電極１上面との傾きを少なくして、金属板２と電極１上面の距離を小さくし、隙間が生じないようにしている。結果的に金属板２は、金属板２を貫通しない溶融部４と電極１と金属板２を物理的、電気的に接続する溶接部５を有する形状となる。
【００３４】
この結果、丸型蓄電池７を複数並べた場合に、実施例１のように２つの電極１上面高さのばらつきを吸収できるのと同様に、電極１上面の高さばらつきを吸収して、隙間が一定かつ小さい状態で電気的に接合した組み電池を得ることが出来る。なお、図４は組電池の全体図ではなく、一部を抜き出した投影図である。
【００３５】
なお、予備レーザ照射Ｌ１を行う時間的間隔は、金属板２によって電気的に接続される電極１が、金属板２が１つ当たり２個もしくは３個の場合には特に短くする必要は無い。
【００３６】
これは、予備レーザ照射Ｌ１を行った金属板２の照射部がプッシャ３による押付力によって無理なく変形していくためである。金属板２によって電気的に接続される電極１が、金属板２が１つ当たり４個以上の場合、あるいは金属板２が１つ当たり３個であってもプッシャ３による押付力が３箇所の予備レーザ照射Ｌ１を行った照射部に均等にかからない場合には、２箇所以上の予備レーザ照射Ｌ１を同時に行わないと金属板２の電極１と接する端面から予備レーザ照射Ｌ１を行った照射部までの部分が電極１に対して接近する形で変形出来なくなる。そのため、金属板２の予備レーザ照射Ｌ１を行った複数の照射部が、同時に溶融状態である程度の時間的間隔しか許されない。
【００３７】
このようにして、プッシャ３による押付力を印加しながら、金属板２を貫通しない溶融部４への予備レーザ照射Ｌ１を同時、もしくはそれぞれの変形を邪魔しないレベルでの時間差で予備レーザ照射Ｌ１を行うことで、金属板２が１つに対して、金属板２によって電気的に接続される電極１が４個以上有る場合でも、本発明のレーザ接合部品を製作することが出来る。
【００３８】
なお、本実施例では隣あった蓄電池の電極間を接続しているが、これは離れた位置にある蓄電池の電極間の接合に使用しても同じ効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の電池間を電気的に接続するための金属板と電池の端子を接合したレーザ接合部品およびその製造方法は、複数の蓄電池を組み合わせた組み電池に適用できる。また、組電池と同様に複数の金属端子の間に金属板を接合して電気的に接続するキャパシタ等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１  電極
２，１０４  金属板
３，１０３  プッシャ
４  溶融部
５  溶接部
Ｌ１  予備レーザ照射
Ｌ２  レーザ照射
【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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