(57)【要約】【課題】電池セルの電極端子と回路部材との電気的な接続を簡便に実施できる電池モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】この電池モジュールの製造方法では、電極端子２０に嵌合する孔部３５ａが形成された複数の接続端子３５を有する可撓性基板３２を、各電池セル１１の電極端子２０が上方を向くように配置した電池モジュール１の上方に配置し、接続端子３５が電極端子２０の先端よりも下方となる下降位置まで可撓性基板３２を電池モジュール１に対して下降させた後、下降位置において、可撓性基板３２を電池モジュール１に対して水平面内で相対的に変位させ、電極端子２０に対する接続端子３５の位置を調整する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを配列してなる電池モジュールの製造方法であって、
前記各電池セルの電極端子に回路部材を電気的に接続する接続工程を備え、
前記接続工程は、
前記電極端子に嵌合する孔部が形成された複数の接続端子を有する可撓性基板を、前記各電池セルの電極端子が上方を向くように配置した前記電池モジュールの上方に配置する配置工程と、
前記接続端子が前記電極端子の先端よりも下方となる下降位置まで前記可撓性基板を前記電池モジュールに対して下降させる下降工程と、
前記下降位置において、前記可撓性基板を前記電池モジュールに対して水平面内で相対的に変位させ、前記電極端子に対する前記接続端子の位置を調整する調整工程と、を有する電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記調整工程において、前記電池モジュールにおける前記電極端子の位置の最大公差を半径とする円形領域内で前記可撓性基板を前記電池モジュールに対して変位させる請求項１記載の電池モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記調整工程において、前記可撓性基板を前記電池モジュールに対して直線状に変位させる請求項１又は２記載の電池モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記調整工程において、前記可撓性基板を前記電池モジュールに対して円状又は渦状に変位させる請求項１又は２記載の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、電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばリチウムイオン二次電池等の電池セルを複数配列してなる電池モジュールが知られている。かかる電池モジュールには、各電池セルの状態を監視する目的で、電池セル毎の電圧等の状態量を検出する回路部材が接続される場合がある。電池セルの電極端子と回路部材との電気的な接続には、例えばワイヤーハーネスが用いられている。しかしながら、各電池セルの電極端子のそれぞれにワイヤーハーネスを接続する作業は煩雑であり、電池モジュールの製造効率を向上させる技術が求められている。
【０００３】
このような課題に対し、回路部材としてフレキシブルプリント基板などの可撓性基板を用いることが検討されている。例えば特許文献１に記載の電池モジュールでは、電池セルの正極端子又は負極端子と電圧検出回路とを電気的に接続するための電圧検出線を、フレキシブルプリント基板に一体的に形成し、配線の簡単化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１１３４５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、ワイヤーハーネスに代えて可撓性基板を用いることで、ハンドリングの難易度を格段に下げることが可能となる。このため、可撓性基板を用いて電池セルの電極端子と回路部材との接続を自動化することで、電池モジュールの製造効率の向上が見込まれる。一方、接続の自動化を行う際には、各電池セルの電極端子と可撓性基板の接続端子との位置合わせが課題となる。電池モジュールの各電池セルにおける電極端子の位置は、電池セルの寸法公差や配列時の組付精度によってばらつくことがある。カメラ等を用いて電極端子に対する接続端子の位置を確認し、精度の高い位置調整を行うことは可能であるが、設備が複雑化し、コスト高を招くおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、電池セルの電極端子と回路部材との電気的な接続を簡便に実施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】
上記課題の解決のため、本発明の一側面に係る電池モジュールの製造方法は、複数の電池セルを配列してなる電池モジュールの製造方法であって、各電池セルの電極端子に回路部材を電気的に接続する接続工程を備え、接続工程は、電極端子に嵌合する孔部が形成された複数の接続端子を有する可撓性基板を、各電池セルの電極端子が上方を向くように配置した電池モジュールの上方に配置する配置工程と、接続端子が電極端子の先端よりも下方となる下降位置まで可撓性基板を電池モジュールに対して下降させる下降工程と、下降位置において、可撓性基板を電池モジュールに対して水平面内で相対的に変位させ、電極端子に対する接続端子の位置を調整する調整工程と、を有する。
【０００８】
この電池モジュールの製造方法では、可撓性基板を電池モジュールに対して水平面内で相対的に変位させることで、電極端子に対する接続端子の位置を調整する。これにより、電極端子の位置が電池セルの寸法公差や配列時の組付精度によってばらついたとしても、接続端子の孔部の位置を電極端子の位置に合わせることができる。接続端子の孔部の位置が電極端子の位置に合うと、接続端子が自重で孔部に嵌合するので、電極端子と回路部材との電気的な接続を簡便に実施できる。
【０００９】
また、調整工程において、電池モジュールにおける電極端子の位置の最大公差を半径とする円形領域内で可撓性基板を電池モジュールに対して変位させてもよい。こうすると、電池モジュールに対する可撓性基板の変位量を抑えつつ、接続端子の孔部の位置を電極端子の位置に合わせることができる。
【００１０】
また、調整工程において、可撓性基板を電池モジュールに対して直線状に変位させてもよい。この場合、単純な変位動作で接続端子の孔部の位置を電極端子の位置に合わせることができる。
【００１１】
また、調整工程において、可撓性基板を電池モジュールに対して円状又は渦状に変位させてもよい。この場合、単純な変位動作で接続端子の孔部の位置を電極端子の位置に合わせることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電池セルの電極端子と回路部材との電気的な接続を簡便に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電池モジュールの一例を示す概略図である。
【図２】回路部材の一例を示す概略図である。
【図３】電池モジュールと回路部材との接続工程に含まれる配置工程を示す図である。
【図４】配置工程に後続する下降工程を示す図である。
【図５】下降工程で生じる接続の不具合の様子を示す図である。
【図６】下降工程に後続する調整工程を示す図である。
【図７】調整工程における可撓性基板の変位の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の一側面に係る電池モジュールの製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
この電池モジュールの製造方法は、複数の電池セルを配列してなる電池モジュールの製造方法であって、各電池セルの電極端子に回路部材を電気的に接続する接続工程を備えている。まず、電池モジュール及び回路部材の構成について説明する。
【００１６】
図１に示すように、電池モジュール１は、複数の電池セル１１を配列してなる配列体２と、配列体２に対して電池セル１１の配列方向に拘束荷重を付加する拘束部材３と、配列体２と拘束部材３との間に介在する弾性体４とを備えている。
【００１７】
配列体２では、例えば伝熱プレート５を介し、複数の電池セル１１が配列されている。伝熱プレート５は、金属製の平板部材であるが、冷却空気などの温度制御媒体の流路溝を備えたものであってもよい。電池セル１１は、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。弾性体４は、図１に示すように、例えばウレタン製のゴムスポンジによって矩形の板状に形成されている。弾性体４の面積は、例えば電池セル１１のケース１２における配列方向の側面の面積よりも僅かに小さくなっており、配列体２における電池セル１１の配列方向の一端に配置されている。
【００１８】
弾性体４の形成材料としては、例えばエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム、シリコンゴムなどが挙げられる。また、弾性体４は、ゴムに限られず、バネ材などであってもよい。弾性体４は、拘束荷重による電池セル１１の破損を防止する目的で用いられる部材であり、電池セル１１の配列方向の両端に配置されていてもよく、電池セル１１，１１間に配置されていてもよい。
【００１９】
拘束部材３は、例えば一対のエンドプレート２１と、エンドプレート２１同士を締結する締結部材２２とを備えている。エンドプレート２１は、例えば電池セル１１を配列方向から見た場合の面積よりも大きい面積を有する略矩形の板状をなしており、エンドプレート２１の外縁部分が電池セル１１の外縁部分よりも外側に張り出した状態で、配列体２及び弾性体４の配列方向の両端にそれぞれ配置されている。
【００２０】
締結部材２２は、例えば長尺のボルト２３と、ボルト２３に螺合されるナット２４とによって構成されている。ボルト２３は、例えばエンドプレート２１の外縁部分において、配列体２の四隅に対応する位置でエンドプレート２１に挿通されている。各ボルト２３の一端にエンドプレート２１の外側からナット２４が螺合されることで、電池セル１１、弾性体４、及び伝熱プレート５が挟持されてユニット化されると共に拘束荷重が付加される。
【００２１】
電池セル１１は、図１に示すように、例えば略直方体形状をなす中空のケース１２と、ケース１２内に収容された電極組立体（不図示）とを備えている。ケース１２は、例えばアルミニウム等の金属によって形成され、ケース１２の内部には、例えば有機溶媒系又は非水系の電解液が注入されている。ケース１２の頂面には、一対の電極端子２０，２０が互いに離間して配置されている。一方の電極端子２０は、正極端子であり、電極組立体の正極と電気的に接続されている。他方の電極端子２０は、負極端子であり、電極組立体の負極と電気的に接続されている。電極端子２０は、例えばスタッドボルトによって構成されている。
【００２２】
図２に示すように、電池モジュール１に取り付けられる回路部材３１は、例えばフレキシブルプリント基板であり、矩形状の可撓性基板３２と、可撓性基板３２の側面に設けられた複数の端子部３３とを備えている。可撓性基板３２は、例えばポリイミド等の絶縁性を有するフィルムに導電性材料を貼り合わせることによって構成されている。可撓性基板３２には、例えば電池モジュール１における電池セル１１の電圧を検出する電圧検出回路が形成されている。
【００２３】
端子部３３は、可撓性基板３２の側面において、電池モジュール１における電極端子２０の設置数に応じて設けられている。隣り合う端子部３３，３３の間隔は、隣り合う電池セル１１，１１の電極端子２０，２０の間隔に合わせて設定されている。端子部３３は、可撓性基板３２と同様に一定の可撓性を有する配線部３４と、配線部３４の先端に設けられた接続端子３５とを有している。接続端子３５の略中央には、電池セル１１の電極端子２０に嵌合する孔部３５ａが設けられている。孔部３５ａの直径は、電極端子２０の直径よりも僅かに大径となっている。
【００２４】
接続工程では、まず、図３に示すように、電池モジュール１に対して回路部材３１を配置する（配置工程）。より具体的には、配置工程では、各電池セル１１の電極端子２０が上方を向くように電池モジュール１をステージ等に配置する。また、可撓性基板３２の平面部分３２ａをロボットアーム等によって吸着支持し、接続端子３５の孔部３５ａの位置が電池セル１１の電極端子２０の位置に対応するように回路部材３１を電池モジュール１の上方に配置する。配置工程では、回路部材３１は、電極端子２０の先端よりも上方の位置であれば任意の高さ位置であってよい。
【００２５】
次に、図４に示すように、回路部材３１を電池モジュール１に対して下降させる（下降工程）。下降工程では、可撓性基板３２の平面部分３２ａを吸着支持しているロボットアーム等を駆動し、所定の下降位置まで可撓性基板３２を下降させる。下降位置は、例えば接続端子３５が電極端子２０の先端よりも下方となる位置、すなわち、接続端子３５の下側面が電極端子２０の先端面よりも下方となる位置に設定される。
【００２６】
接続端子３５が電極端子２０の先端よりも下方となる位置まで可撓性基板３２を下降させることにより、電極端子２０の少なくとも先端が接続端子３５の孔部３５ａ内に位置する。したがって、ロボットアーム等による可撓性基板３２の吸着支持を解除しても、回路部材３１が自重で落下することで、接続端子３５の孔部３５ａに電極端子２０を嵌合させることができる。下降位置は、接続端子３５が電極端子２０の下端に到達する位置に設定されていてもよい。ここでの電極端子２０の下端とは、ケース１２の頂面から突出しているスタッドボルトのネジ部の基端を指す。接続端子３５の孔部３５ａに電極端子２０を嵌合させた後、電極端子２０のそれぞれにナットを締結することで、電池モジュール１への回路部材３１の取り付けが完了する。
【００２７】
ところで、上述した下降工程においては、各電池セル１１の電極端子２０と可撓性基板３２の接続端子３５との位置合わせが課題となっている。一般に、可撓性基板３２における接続端子３５の位置の公差は、電池セル１１の寸法公差や電池セル１１の配列時の組付精度に対して十分に小さい。しかしながら、電池モジュール１の各電池セル１１における電極端子２０の位置は、電池セル１１の寸法公差（ケース１２の寸法公差）や電池セル１１の配列時の組付精度によってばらつくことがある。
【００２８】
電極端子２０の位置の公差は、電池セル１１の配列数に応じて増加する。例えば１セル当たりの電極端子の位置の公差を０．１ｍｍと仮定した場合、配列数が１０セルの電池モジュールでは、電極端子の位置の最大公差は、１．０ｍｍと見積もられる。したがって、接続端子３５の孔部３５ａの位置を電池セル１１の電極端子２０の位置に対応させた状態で可撓性基板３２を下降させたとしても、公差によって電極端子２０の位置が接続端子３５の孔部３５ａの位置から外れている場合には、例えば図５に示すように、電極端子２０の先端に接続端子３５が引っ掛かり、或いは、電極端子２０の先端に接続端子３５が乗り上げてしまうことで、接続端子３５の孔部３５ａに電極端子２０が正常に嵌合しなくなることが考えられる。カメラ等を用いて電極端子２０に対する接続端子３５の位置を確認し、精度の高い位置調整を行うことは可能であるが、設備が複雑化し、コスト高を招くおそれがある。
【００２９】
このような課題に対し、この電池モジュールの製造方法では、下降工程において所定の下降位置まで可撓性基板３２を下降させた後、下降位置において、可撓性基板３２を電池モジュール１に対して水平面内で相対的に変位させ、電極端子２０に対する接続端子３５の位置を調整する（調整工程）。より具体的には、調整工程では、下降位置で可撓性基板３２を一旦停止させ、図６に示すように、平面部分３２ａをロボットアーム等によって吸着支持した状態で、電池モジュール１に対して可撓性基板３２を水平面内に相対的に変位させる。
【００３０】
電池モジュール１に対して可撓性基板３２を水平面内に相対的に変位させることで、接続端子３５の孔部３５ａの位置を電極端子２０の位置に合わせることができる。これにより、接続端子３５の孔部３５ａに電極端子２０が嵌合し、可撓性基板３２を下降位置に下降させた時点で電極端子２０の先端に引っ掛かったり、或いは電極端子２０の先端に乗り上げてしまっていた接続端子３５が電極端子２０に正常に接続される。
【００３１】
電池モジュール１に対する可撓性基板３２の変位は、例えば図７に示すように、電池モジュール１における電極端子２０の位置の最大公差を半径とする円形領域Ｒ内で実施される。電極端子２０の位置の最大公差が１．０ｍｍである場合、円形領域Ｒの半径は１．０ｍｍとなる。変位の手法は、図７（ａ）に示すように、可撓性基板３２を円形領域Ｒ内で直線状に変位させてもよく、図７（ｂ）に示すように、可撓性基板３２を円形領域Ｒ内で円状に変位させてもよい。また、図７（ｃ）に示すように、可撓性基板３２を円形領域Ｒ内で渦状に変位させてもよい。
【００３２】
可撓性基板３２を直線状に変位させる場合、図７（ａ）に示すように、例えば円形領域Ｒの中心点（電極端子２０の公差が０である点）Ｏを通るように、径方向に変位させる。中心点Ｏ周りに所定の角度（例えば４５°）で変位の方向を回転させ、可撓性基板３２を異なる方向に複数回変位させてもよい。また、可撓性基板３２を小刻みに振動させるように変位させるようにしてもよい。
【００３３】
可撓性基板３２を円状に変位させる場合、図７（ｂ）に示すように、例えば円形領域Ｒの中心点Ｏ周りに周方向に変位させる。可撓性基板３２を同心円状に異なる径で複数回変位させてもよい。また、真円状に限られず、楕円状に変位させてもよい。可撓性基板３２を渦状に変位させる場合、例えば円形領域の中心点Ｏから円形領域Ｒの外縁に向かって中心点Ｏ周りに徐々に回転径を拡大させながら変位させる。変位の向きは、時計回り及び反時計回りのいずれであってもよい。
【００３４】
以上説明したように、この電池モジュールの製造方法では、可撓性基板３２を電池モジュール１に対して水平面内で相対的に変位させることで、電極端子２０に対する接続端子３５の位置を調整する。これにより、電極端子２０の位置が電池セル１１の寸法公差や配列時の組付精度によってばらついたとしても、接続端子３５の孔部３５ａの位置を電極端子２０の位置に合わせることができる。接続端子３５の孔部３５ａの位置が電極端子２０の位置に合うと、接続端子３５が自重で孔部３５ａに嵌合するので、電極端子２０と回路部材３１との電気的な接続を簡便に実施できる。
【００３５】
この方法では、電池モジュール１に対して回路部材３１を配置する配置工程において、電極端子２０に対する接続端子３５の位置をカメラ等を用いて精度良く検出する必要がなくなるため、設備が複雑化することも回避できる。また、電池モジュール１に対する回路部材３１の接続をロボットアームなどによって自動化することが可能となる。したがって、電池モジュール１の製造コストの低減化も図られる。
【００３６】
また、本実施形態では、調整工程において、電池モジュール１における電極端子２０の位置の最大公差を半径とする円形領域Ｒ内で可撓性基板３２を電池モジュール１に対して変位させている。こうすると、電池モジュール１に対する可撓性基板３２の変位量を抑えつつ、接続端子３５の孔部３５ａの位置を電極端子２０に合わせることができる。また、本実施形態では、調整工程において、可撓性基板３２を電池モジュール１に対して直線状、円状、渦状に変位させている。これにより、単純な変位動作で接続端子３５の孔部３５ａの位置を電極端子２０に合わせることができる。
【００３７】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、調整工程において、電池モジュール１に対して可撓性基板３２を水平面内に相対的に変位させているが、本発明の作用効果を逸脱しない範囲で可撓性基板３２を傾斜面内に相対的に変位させてもよい。上記実施形態では、ロボットアーム等で吸着支持した可撓性基板３２を電池モジュール１に対して変位させているが、電池モジュール１を載置しているステージ等を可撓性基板３２に対して変位させてもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、電池モジュール１における電極端子２０の位置の最大公差を半径とする円形領域Ｒ内で、電池モジュール１に対する可撓性基板３２の変位を実施しているが、電極端子２０を構成するスタッドボルトの外径と、接続端子３５の孔部３５ａの内径との差を考慮して円形領域Ｒの半径を設定してもよい。この場合、電極端子２０の位置の最大公差から、スタッドボルトの外径と接続端子の孔部３５ａの内径との差を減算した値を円形領域Ｒの半径として設定すればよい。例えば電極端子２０の位置の最大公差が５．０ｍｍであり、スタッドボルトの外径がφ６．０ｍｍであり、接続端子３５の孔部３５ａの内径がφ８．０ｍｍである場合、円形領域Ｒの半径は３．０ｍｍとなる。
【符号の説明】
【００３９】
１…電池モジュール、１１…電池セル、２０…電極端子、３１…回路部材、３２…可撓性基板、３５…接続端子、３５ａ…孔部、Ｒ…円形領域。
【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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