(57)【要約】【課題】電源装置における端子ユニットのカシメ接続箇所の接続強度を維持しつつ、その溶接性を向上させることのできる技術を提供する。【解決手段】内部に発電要素を収容するとともに、外部から内部に連通する孔部９３ｈが形成されたケース９２と、ケース９２外部における孔部９３ｈ近傍に設けられた外部電極端子９４と、一端がケース９２内に収容された電池素子９１と電気的に接続され、孔部９３ｈを介して該ケース９２外に突出させてカシメ加工が施された他端により外部電極端子９４をケース９２に対して固定する内部端子９ａとを有し、カシメ加工が施された内部端子９ａの他端は、孔部９３ｈの縁部に当接する位置よりも、孔部９３ｈの中心軸方向と平行な方向における厚さが薄い領域を有する。【選択図】図１
2009283256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に発電要素を収容するとともに、外部から内部に連通する孔部が形成されたケースと、
前記ケース外部における前記孔部近傍に設けられた電極端子と、
一端が前記ケース内に収容された発電要素と電気的に接続され、前記孔部を介して該ケース外に突出させてカシメ加工が施された他端により前記電極端子を前記ケースに対して固定する電極部材とを備え、
前記カシメ加工が施された前記電極部材の他端は、該孔部の縁部に当接する位置よりも、前記孔部の中心軸方向と平行な方向における厚さが薄い領域を有する電源装置。
【請求項２】
前記電極部材の他端は、前記電極端子に対して溶接されるものであり、
前記電極部材の他端における厚さが薄い領域は、溶接処理を施される領域である請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記電極部材の他端は、前記孔部の中心軸方向と平行な方向における厚さが、該孔部の縁部に当接する位置から、該位置よりも前記孔部の縁部から遠い位置へ向けて減少する斜面形状に形成されている請求項１または請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記電極部材の他端は、前記孔部の中心軸方向と平行な方向における厚さが、該孔部の縁部に当接する位置から、該位置よりも前記孔部の縁部から遠い位置へ向けて段階的に減少するように設定されている請求項１または請求項２に記載の電源装置。
【請求項５】
内部に発電要素を収容するとともに、外部から内部に連通する孔部が形成されたケースと、前記ケース外部における前記孔部近傍に設けられた電極端子と、前記発電要素と前記電極端子とを前記孔部を介して電気的に接続する電極部材とを備える電源装置の製造方法であって、
前記電極部材の一端を前記ケース内に収容された発電要素と電気的に接続し、
前記孔部を介して該ケース外に突出させてカシメ加工が施された他端により前記電極端子を前記ケースに対して固定し、
前記カシメ加工が施された前記電極部材の他端を前記電極端子に対して溶接するものであり、
前記カシメ加工が施された前記電極部材の他端は、該孔部の縁部に当接する位置よりも、前記電極端子に対して溶接される領域の方が、前記孔部の中心軸方向と平行な方向における厚さが薄い電源装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次電池等の電源装置に関し、特に、電池端子のリベット接合に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、従来の電源装置における電極端子付近の構成を示す断面図である。
【０００３】
従来、電気自動車やハイブリット車等に用いられる電源装置において、電池素子を収容するケーシングの一部を構成する蓋体９３を介して、導電性部材からなる内部端子９ａの一端を上記電池素子に電気的に接続し、筒状に形成された他端を絶縁体９８、蓋体９３、絶縁体９５および電極板部９４１等を介して外部に突出させ、当該他端にカシメ加工を施すことにより、これら絶縁体９８、絶縁体９５および電極板部９４１を蓋体９３に対してリベット留めする構成が知られる。ここで、電極板部９４１は、外部電極端子の一部を構成している。
【０００４】
電極板部９４１と内部端子９ａは、蓋体３等を介したリベット留め等のカシメ加工と、溶接加工を施されて、電気的に接続される。
【０００５】
内部端子９ａの端部（他端）には、円筒状のリベット９ａ１が突出するように設けられている。蓋体９３および電極板部９４１の各々には、内部端子９ａのリベット９ａ１を挿通させるためのリベット孔９３ｈおよび９４ｈが各々設けられている。また、電極板部９４１と蓋体９３との間には、絶縁体９５が配置される。また、内部端子９ａと蓋体９３との間には、絶縁体９８および絶縁ガスケット９ｍが配置される。これら絶縁体９５および９８には、リベット９ａ１を挿通させるためのリベット孔（例えば、リベット孔９５ｈなど）が形成されている。このようにして、電極板部９４１と内部端子９ａは、蓋体９３に対して電気的に絶縁される。
【０００６】
内部端子９ａに設けられたリベット９ａ１は、その端部に円筒状に形成されたリベット傘Ｋを備えている。リベット傘Ｋは、カシメ加工を施されることにより、電極板部９４１に圧接される。このカシメ加工によって、電極板部９４１とリベット９ａ１の鍔部Ｇとが狭窄されることで、蓋体９３に対して電極板部９４１と内部端子９ａとがカシメ接続される。
【０００７】
上述のような構成において、カシメ接続の強度を向上させるとともに、電極板部９４１と内部端子９ａ１との間の電気抵抗を低くするために、リベット傘Ｋと電極板部９４１とをリベット傘Ｋの上面方向からレーザ等により溶接する。図１０は、カシメ加工および溶接処理が施された後のリベット傘Ｋを上面視した状態を示す図である（溶接部位Ｆを参照）。図９および図１０から、リベット傘Ｋの外縁部付近が溶接されていることがわかる。
【０００８】
このようにリベット傘を電極板部と溶接する技術は、特許文献１に記載のように、電気的な抵抗の低減と、リベット接続の強度を向上させる目的で使用される。
【特許文献１】特開２００４−１４１７３号公報（段落００２０、図２等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術は、外部電極端子とリベット傘を互いに溶融させて接合する手法ではなく、電気抵抗の低減や接合強度の向上という観点では十分ではない。このため、図９に示すように、電極板部９４１とリベット傘Ｋとを溶融させた溶接が必要となる。
【００１０】
しかしながら、このように電極板部９４１とリベット傘Ｋを互いに溶融させて行う溶接は、溶接箇所が比較的高温になる。また、リベット傘Ｋの厚みによって、溶接に要する熱量は異なるため、当該厚みに応じて溶接箇所の溶接時における温度も異なってくる。ここで、溶接を容易にするために、リベット傘Ｋの厚さを薄くすると、リベット接続の強度を十分なものとすることができない。一方、リベット接続の強度を向上させるためにリベット傘Ｋの厚みを厚くすると、溶接の溶け込み量が小さくなってしまい、溶け込み量及び溶接面積の安定性が低下するという問題がある。また、溶接の溶け込み量を維持するために溶接時の熱量を増加させると、溶接箇所周辺の他の部材の熱変形等を引き起こすおそれがある。
【００１１】
そこで、本発明は、電源装置における端子ユニットのカシメ接続箇所の接続強度を維持しつつ、その溶接性を向上させることのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するため、本発明の一態様に係る電源装置は、内部に発電要素を収容するとともに、外部から内部に連通する孔部が形成されたケースと、前記ケース外部における前記孔部近傍に設けられた電極端子と、一端が前記ケース内に収容された発電要素と電気的に接続され、前記孔部を介して該ケース外に突出させてカシメ加工が施された他端により前記電極端子を前記ケースに対して固定する電極部材とを備え、前記カシメ加工が施された前記電極部材の他端は、該孔部の縁部に当接する位置よりも、前記孔部の中心軸方向と平行な方向における厚さが薄い領域を有することを特徴とすることができる。
【００１３】
また、上述のような構成の電源装置において、前記電極部材の他端は、前記電極端子に対して溶接されるものであり、前記電極部材の他端における厚さが薄い領域は、溶接処理を施される領域であることを特徴とすることができる。
【００１４】
また、上述のような構成の電源装置において、前記電極部材の他端は、前記孔部の中心軸方向と平行な方向における厚さが、該孔部の縁部に当接する位置から、該位置よりも前記孔部の縁部から遠い位置へ向けて減少する斜面形状に形成されていることを特徴とすることができる。
【００１５】
また、上述のような構成の電源装置において、前記電極部材の他端は、前記孔部の中心軸方向と平行な方向における厚さが、該孔部の縁部に当接する位置から、該位置よりも前記孔部の縁部から遠い位置へ向けて段階的に減少するように設定されていることを特徴とすることができる。
【００１６】
また、本発明の一態様に係る電源装置の製造方法は、内部に発電要素を収容するとともに、外部から内部に連通する孔部が形成されたケースと、前記ケース外部における前記孔部近傍に設けられた電極端子と、前記発電要素と前記電極端子とを前記孔部を介して電気的に接続する電極部材とを備える電源装置の製造方法であって、前記電極部材の一端を前記ケース内に収容された発電要素と電気的に接続し、前記孔部を介して該ケース外に突出させてカシメ加工が施された他端により前記電極端子を前記ケースに対して固定し、前記カシメ加工が施された前記電極部材の他端を前記電極端子に対して溶接するものであり、前記カシメ加工が施された前記電極部材の他端は、該孔部の縁部に当接する位置よりも、前記電極端子に対して溶接される領域の方が、前記孔部の中心軸方向と平行な方向における厚さが薄いことを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電源装置における端子ユニットのカシメ接続箇所の接続強度を維持しつつ、その溶接性を向上させることのできる技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態による電源装置およびその製造方法について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態による電池セル（電源装置）９００を示す外観斜視図であり、該電池セル９００を複数組み合わせて組電池を構成し、電気自動車やハイブリット車の電源装置として搭載される。
【００２１】
電池セル９００は、リチウムイオン電池の電池セルを示す一例であり、電池素子（発電要素）９１を収容する内部空間が形成されたケース９２と、外部電極端子９４（正極）及び外部電極端子９６（負極）が設けられた蓋体９３とを備える。外部電極端子９４及び外部電極端子９６は、蓋体９３における互いに離れた位置に配置されている。
【００２２】
図２は、蓋体９３に設けられる外部電極端子９４および９６を含む電池端子ユニットの分解斜視図である。図２に示すように、電池端子ユニットは、外部電極端子９４と、外部電極端子９６と、蓋体９３と、内部端子（電極部材）１と、内部端子（電極部材）２とを備えている。ここでの内部端子（電極部材）１は、その一端１２がケース９２内部の電池素子９１の正極側と電気的に接続され、他端が蓋体９３を介して外部電極端子９４に接続される。また、内部端子（電極部材）２は、その一端２２がケース９２内部の電池素子９１の負極側と電気的に接続され、他端が蓋体９３を介して外部電極端子９６に接続される。外部電極端子と内部端子は、蓋体３を介したリベット留め等のカシメ加工と、溶接加工を施されて、電気的に接続される。
【００２３】
なお、ここでのカシメ加工としては、たとえば、パンチングプレスによるカシメ加工や、ロータリかしめ加工などが挙げられるが、結果として上記リベット留めを実現できる方法であれば、これらに限らず採用可能である。
【００２４】
内部端子１および２の端部（他端）には、円筒状のリベット１１および２１が突出するように設けられている。蓋体９３、電極板部９４１および電極板部９６１の各々には、内部端子のリベットを挿通させるためのリベット孔９３ｈ（ケース外部から電池素子が収容されている内部に連通する孔部に相当）、９４ｈおよび９６ｈが各々設けられている。また、電極板部９４１および９６１と、蓋体９３との間には、絶縁体９５および９７が配置される。また、内部端子１および２と、蓋体９３との間には、絶縁ガスケット９ｍ、絶縁体９８および９９が配置される。これら絶縁ガスケット９ｍ、絶縁体９５、９７、９８および９９には、リベットを貫通させるためのリベット孔（例えば、リベット孔９５ｈなど）が形成されている。電極板部９４１および電極板部９６１は、ケース９２の外部における、孔部９３ｈ近傍に設けられている。
【００２５】
このようにして、外部電極端子９４および９６と、内部端子１および２は、蓋体９３に対して電気的に絶縁される。
【００２６】
以下、説明の便宜上、代表として正極端子側について説明する。本実施の形態では、負極端子側についても、正極端子側と同様の構成が採用されている。
【００２７】
図３は、カシメ加工を施す前の内部端子１のリベット１１付近の断面構造を示す図であり、図４は、カシメ加工および溶接加工を施した状態における内部端子１のリベット１１付近の断面構造を示す図であり、図５は、カシメ加工および溶接加工を施した状態における内部端子１のリベット１１付近を、図４におけるＡ方向に見た様子を示す図である。
【００２８】
内部端子１の他端に設けられたリベット１１は、その先端位置に円筒状に形成されたリベット傘１１Ｋを備えている。外部電極端子９４は、電極板部９４１と端子突起部９４２とから構成される。リベット傘１１Ｋは、カシメ加工を施されることにより、電極板部９４１に圧接される。このカシメ加工によって、蓋体９３に対して電極板部９４１と内部端子１とがカシメ接続される。
【００２９】
図３および図４に示すように、本実施の形態における内部端子１の他端に設けられているリベット１１のリベット傘１１Ｋは、カシメ加工が施された状態において（図４を参照）、リベット孔９４ｈ（孔部）の縁部に当接する位置（図４に示す、中心軸Ｐから距離Ｒだけ離れた位置）よりも、リベット孔９４ｈの中心軸Ｐ方向と平行な方向における厚さが薄い領域を有している。ここでの、リベット傘１１Ｋの、カシメ加工が施された状態においてリベット孔９４ｈの縁部に当接する位置とは、カシメ加工が施された状態におけるリベット傘１１Ｋに対して働くせん断応力が最も大きくなる可能性の高い位置に相当する。
【００３０】
具体的に、リベット孔９４ｈ（孔部）の縁部に当接する位置におけるリベット傘１１Ｋの厚さはｔ１であり、溶接処理を施される溶接部位Ｆ近傍におけるリベット傘１１Ｋの厚さはｔ１よりも薄いｔ２となっている。
【００３１】
なお、本実施の形態では、内部端子１のリベット１１のリベット傘１１Ｋは、リベット孔９４ｈの中心軸Ｐ方向と平行な方向における厚さが、リベット孔９４ｈの縁部に当接する位置から、該位置よりも孔部の縁部から遠い位置へ向けて減少する斜面形状に形成されている。
【００３２】
このように、内部端子１のリベット１１によるリベット留めが施された状態で、負荷によってせん断破壊が起こる可能性の高い部位はリベット傘の厚みを十分な厚さ（ｔ１）とし、溶接処理を施す対象となる溶接部位Ｆのリベット傘の厚みは厚さｔ１よりも薄い厚さｔ２とすることにより、内部端子他端のリベットによるカシメ接続箇所の接続強度を維持しつつ、リベット傘と電極板部との間での溶接性を向上させることができる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
続いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００３４】
本発明の第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態の変形例である。以下、すでに第１の実施の形態にて説明した部分と同様な機能を有する構成部分については、同一符号を付し、説明は割愛する。本実施の形態と、第１の実施の形態とは、内部端子の他端に設けられるリベットのリベット傘の形状が異なっている。
【００３５】
図６は、カシメ加工を施す前の内部端子１’のリベット１１’付近の断面構造を示す図であり、図７は、カシメ加工および溶接加工を施した状態における内部端子１’のリベット１１’付近の断面構造を示す図であり、図８は、カシメ加工および溶接加工を施した状態における内部端子１’のリベット１１’付近を、図６におけるＡ方向に見た様子を示す図である。
【００３６】
図７および図８に示すように、本実施の形態における内部端子１’の他端に設けられているリベット１１’のリベット傘１１Ｋ’は、カシメ加工が施された状態において（図４を参照）、リベット孔９４ｈ（孔部）の縁部に当接する位置（図７に示す、中心軸Ｐから距離Ｒだけ離れた位置）よりも、リベット孔９４ｈの中心軸Ｐ方向と平行な方向における厚さが薄い領域を有している。ここでの、リベット傘１１Ｋ’の、カシメ加工が施された状態においてリベット孔９４ｈの縁部に当接する位置とは、カシメ加工が施された状態におけるリベット傘１１Ｋ’に対して働くせん断応力が最も大きくなる可能性の高い位置に相当する。
【００３７】
具体的に、リベット孔９４ｈ（孔部）の縁部に当接する位置におけるリベット傘１１Ｋ’の厚さはｔ３であり、溶接処理を施される溶接部位Ｆ近傍におけるリベット傘１１Ｋ’の厚さはｔ３よりも薄いｔ４となっている。
【００３８】
なお、本実施の形態では、内部端子１’のリベット１１’のリベット傘１１Ｋ’は、リベット孔９４ｈの中心軸Ｐ方向と平行な方向における厚さが、リベット孔９４ｈ（孔部）の縁部に当接する位置から、該当接位置よりもリベット孔９４ｈの縁部から遠い位置へ向けて段階的に（階段状に）減少するように形成されている。
【００３９】
このように、内部端子１’のリベット１１’によるリベット留めが施された状態で、負荷によってせん断破壊が起こる可能性の高い部位はリベット傘の厚みを十分な厚さ（ｔ３）とし、溶接処理を施す対象となる溶接部位Ｆのリベット傘の厚みは厚さｔ３よりも薄い厚さｔ４とすることにより、内部端子他端のリベットによるカシメ接続箇所の接続強度を維持しつつ、リベット傘と電極板部との間での溶接性を向上させることができる。
【００４０】
このように、上述の各実施の形態によれば、内部に発電要素を収容するとともに、外部から内部に連通する孔部が形成されたケースと、ケース外部における孔部近傍に設けられた電極端子と、発電要素と電極端子とを孔部を介して電気的に接続する電極部材とを備える電源装置の製造方法であって、電極部材の一端をケース内に収容された発電要素と電気的に接続し、孔部を介して該ケース外に突出させてカシメ加工が施された他端により電極端子をケースに対して固定し、カシメ加工が施された電極部材の他端を電極端子に対して溶接するものであり、カシメ加工が施された電極部材の他端は、該孔部の縁部に当接する位置よりも、電極端子に対して溶接される領域の方が、孔部の中心軸方向と平行な方向における厚さが薄い電源装置の製造方法を提供することができる。
【００４１】
なお、電極部材の他端における、孔部の縁部に当接する位置については、例えば孔部の縁部に面取り等の加工が施されているような場合には、当該面取り加工が施されている部位に当接する位置の少なくとも一部を含むようにしてもよい。
【００４２】
また、上述の各実施の形態では、電極部材におけるカシメ加工が施される端部が円筒形状に形成されており、カシメ加工によって傘状に押し広げられる構成を例に挙げたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、電極部材の他端を板状とし、カシメ加工によって当該他端を折り曲げて電極端子をケースに対して固定するような構成とすることもできる。この場合、この板状に形成された電極部材の他端は、折り曲げられる基部の厚さよりも、電極端子への溶接処理が施される部位の厚さの方が薄くなるように形成される。
【００４３】
また、上述の各実施の形態では、電極部材の一端と発電要素とが直接接続される構成を例に挙げたが、電極部材の一端と発電要素とは、結果として電気的に接続されればよく、例えば、電極部材の一端と発電要素との間に他の導電性部材を介在させるような構成とすることもできることは言うまでもない。
【００４４】
また、上述の各実施の形態では、リベット傘と電極板部との溶接を行う箇所が２箇所である場合を例に挙げたが、必ずしもこれに限られるものではなく、必要に応じて、１箇所、あるいは３箇所以上とすることもできることは言うまでもない。
【００４５】
また、上述の各実施の形態では、リベット傘と電極板部との溶接を行う箇所が、リベット傘の先端よりも基部側に位置している例を挙げたが、例えば、リベット傘の先端位置が溶接領域の中央となるように（溶接領域がリベット傘先端から電極板部を跨るように）、溶接を行うこともできる。
【００４６】
また、上述の各実施の形態では、リベット傘の形状が、あらかじめ形成されている場合を例に挙げたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、厚さが均一なリベット傘のリベットによりカシメ接続を行った後に、追加で加工を行うことにより、結果として上述の実施の形態で示したような厚みの分布を有するリベット傘となるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態による電池セル（電源装置）９００を示す外観斜視図である。
【図２】蓋体９３に設けられる外部電極端子９４および９６を含む電池端子ユニットの分解斜視図である。
【図３】カシメ加工を施す前の内部端子１のリベット１１付近の断面構造を示す図である。
【図４】カシメ加工および溶接加工を施した状態における内部端子１のリベット１１付近の断面構造を示す図である。
【図５】カシメ加工および溶接加工を施した状態における内部端子１のリベット１１付近を、図４におけるＡ方向に見た様子を示す図である。
【図６】カシメ加工を施す前の内部端子１’のリベット１１’付近の断面構造を示す図である。
【図７】カシメ加工および溶接加工を施した状態における内部端子１’のリベット１１’付近の断面構造を示す図である。
【図８】カシメ加工および溶接加工を施した状態における内部端子１’のリベット１１’付近を、図６におけるＡ方向に見た様子を示す図である。
【図９】従来の電源装置における電極端子付近の構成を示す断面図である。
【図１０】カシメ加工および溶接処理が施された後のリベット傘Ｋを上面視した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
９００：電池セル（電源装置）
９１：電池素子
９２：ケース
９３：蓋体
９４：外部電極端子
９５，９７，９８，９９：絶縁体
９６：外部電極端子
９ｍ：絶縁ガスケット
１，２，１’：内部端子
１１，１１’：リベット
１１Ｋ，１１Ｋ’：リベット傘
【図１】
2009283256.tif 000003
【図２】
2009283256.tif 000004
【図３】
2009283256.tif 000005
【図４】
2009283256.tif 000006
【図５】
2009283256.tif 000007
【図６】
2009283256.tif 000008
【図７】
2009283256.tif 000009
【図８】
2009283256.tif 000010
【図９】
2009283256.tif 000011
【図１０】
2009283256.tif 000012