特開 2024-171795 電池モジュールの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024171795

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】電池モジュールの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/05 20140101AFI20241205BHJP

   H01M 50/516 20210101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 570

H01M50/516

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089009

(22)【出願日】2023-05-30

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】高瀬 孝平

【テーマコード（参考）】

5F251

5H043

【Ｆターム（参考）】

5F251EA19

5H043AA19

5H043FA04

5H043HA11F

(57)【要約】

【課題】電池セルとバスバーの位置ずれの判断を容易にするとともに、溶接不良の発生を抑制する。
【解決手段】溶接を行う際に、バスバー２０に設けられた四角形状の窓２２を通して、セル端子１０に形成された円形状、または窓２２の四角形状とは異なる角度で配されたひし形形状、のいずれかの目印１１を確認するステップと、バスバー２０の窓２２を通して確認されたセル端子１０の目印１１の辺のいずれかの位置と、窓２２を形成している縁部との間の最大長さが、所定の基準以上の長さである場合に、溶接可能であるものとして判断するステップと、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バスバーと、セル端子とを溶接する工程における位置決めの際に、前記バスバーに設けられた四角形状の窓を通して、前記セル端子に形成された円形状、または前記窓の前記四角形状とは異なる角度で配されたひし形形状、のいずれかの目印を確認するステップと、
前記バスバーの窓を通して確認された前記セル端子の前記目印の辺のいずれかの位置と、前記窓を形成している縁部との間の最大長さが、所定の基準以上の長さである場合に、溶接可能であるものとして判断するステップと、を含む、
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】

本開示は、電池モジュールの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

複数のセルにより構成される電池において、セル間の接続にバスバーが用いられている。このセル間接続のバスバーの溶接時には、レーザがセル端子の位置から外れて照射されることを回避するために、バスバーがセル端子上にセットされた状態で、セル端子の位置検出をすることが必要となる。

【0003】

具体的には、セル端子上中央の凹部をレーザ変位計で検出するために、その間にあるバスバー溶接面の中央部には、端子凹部を上方から確認できるように貫通穴を設けている。

【0004】

特許文献１には、バスバーに設けられた四角形状の窓から、端子側に形成された四角形状の目印の最大長さが基準以下か否かに基づいて、位置ずれを確認する方法について記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０２１／１９９４８８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、目印が四角形状の窓の四隅の角部に移動したときに、バスバーに設けられた窓の四角形状と、端子側の目印の四角形状の関係から、本来OKとなるはずのものであっても、位置ずれが発生しているものとしてNG判断をしてしまう可能性がある。

【0007】

ここで、セルを積層してバスバーを配置する際には、部品及び組付け公差によって、セル端子とバスバーの相対位置のばらつきが発生することがある。ここでセル端子は小さく、セル端子の検出のために、バスバーの窓の大きさを大きくすることが考えられる。このように窓を大きくことをはかる場合であっても、窓の寸法制約があることから、限られたスペースで位置ずれの判定を行うことと、バスバーに設けた窓の大きさを大きくすることで、溶接部がセル端子から外れてしまうおそれがある。

【0008】

本開示は、セル端子の形状とバスバーに設ける窓の形状の工夫により、電池セルとバスバーの位置ずれの判断の容易にするとともに、溶接不良の発生を抑制する電池モジュールの製造方法を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示にかかる電池モジュールの製造方法は、バスバーと、セル端子とを溶接する工程における位置決めの際に、前記バスバーに設けられた四角形状の窓を通して、前記セル端子に形成された円形状、または前記窓の前記四角形状とは異なる角度で配されたひし形形状、のいずれかの目印を確認するステップと、前記バスバーの窓を通して確認された前記セル端子の前記目印の辺のいずれかの位置と、前記窓を形成している縁部との間の最大長さが、所定の基準以上の長さである場合に、溶接可能であるものとして判断するステップと、を含む。
これにより、窓を介して確認できる目印の長さを長くするとともに、窓より外側に設けられる溶接部とセル端子の目印の位置を重なりにくくすることができる。

【発明の効果】

【0010】

本開示よれば、電池セルとバスバーの位置ずれの判断を容易にするとともに、溶接不良の発生を抑制する電池モジュールの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】電池モジュールを構成するセルのセル端子とバスバーの配置の一例を示した側面図である。

【図2】セル端子とバスバーの上面及び下面を示した図である。

【図3】セル端子に設けた目印とバスバーの窓の状態の例を示したバスバー上面の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

実施の形態１
以下、図面を参照して本実施の形態に係る電池モジュールの製造方法について説明する。図１は、電池モジュール１を構成するセルのセル端子１０と、複数のセル端子１０の間を電気的に接続するバスバー２０の配置の一例を正面視で示した図である。以下では、図１に示すように、セルの上方にバスバー２０が配されているものとして説明するが、この上下方向をＺ方向として説明することがある。

【0013】

なお、電池モジュール製造部によりこの製造方法が実行されるものとし、特に、後述する溶接にかかる判定を行うものとして説明する。以下、詳述はしないが、電池モジュール製造部には、後述するバスバー２０の窓２２の縁部とセル端子１０の目印１１との距離を測定する測定手段や、測定手段により取得された測定結果に応じて溶接を行うか否かの判定を行う判定手段、溶接を行う溶接手段などを具備することができる。

【0014】

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、セル端子１０とバスバー２０の配置を示す正面図であって、図２（ａ）はバスバー２０側からの視点で示した図であり、図２（ｂ）はセル端子１０側からの視点で示した図である。ここでは、図２（ａ）及び図２（ｂ）における左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向として説明することがある。なお、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直角である。

【0015】

セル端子１０は、セルの表面に設けられた端子である。ここでは、セルの上面にセル端子１０が形成されているものとして説明する。また、セル端子１０には、目印１１が形成されている。図１に示すように、電池モジュール１では、複数のセル端子１０のそれぞれの上面がバスバー２０の下面に当接した状態で配される。

【0016】

図３（ａ）は、セル端子１０に設けられた目印１１の一例を示す平面図であって、バスバー２０側である上面からの視点で示した図である。なお図３（ａ）は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示した点線部分の拡大図である。また、図３（ａ）に示すように、以下では、平面視においてＸ方向及びＹ方向のそれぞれに対して、４５°傾いた方向の一方向をＡ方向、Ａ方向とは直角の方向をＢ方向として説明する。

【0017】

ここでは、セル端子１０に設けられた目印１１の形状は、平面視において四角形状であるものとして説明する。なお以下では、この目印１１の形状のことを、ひし形形状として説明することがある。後に詳述するが、目印１１は、バスバー２０に設けられる窓２２を通して位置の確認が可能である目印であり、この窓２２内の目印１１の位置に応じて、セル端子１０の位置とバスバー２０の位置が合っているかを確認することができる。

【0018】

なお図３（ａ）に示すように、目印１１は、Ａ方向及びＢ方向に辺が延びる四角形状であり、Ｘ方向及びＹ方向に対角線を有するように配された四角形状である。また、目印１１は、Ｚ方向に突出する凹凸形状として、セル端子１０に形成されている。なお、図３（ａ）の破線で示したＡ方向及びＢ方向に辺が延びる四角形状の目印１１は、位置ずれが無い場合に配された状態を示している。

【0019】

バスバー２０は、複数のセル端子１０に、それぞれ接続されている。典型的には、バスバー２０は、図１に示すように、セル端子１０に近い位置ではＺ方向においてセルに近接して配されており、複数のセル端子１０の間の箇所ではセルから遠い位置となるように、屈曲した形状とすることができる。ここで、バスバー２０においてセル端子１０に当接する箇所を当接部２１とする。

【0020】

当接部２１は、セル端子１０の下面と当接する部分である。ここでは、当接部２１はＺ方向に薄く形成されており、当接部２１の下面は略水平面であって、複数のセル端子１０の夫々の略水平面として設けられた上面と対向して配され、当接するものとする。

【0021】

当接部２１には、四角形状の窓２２が形成されている。窓２２は、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、Ｘ方向及びＹ方向に延びる辺を有する四角形状である。セル端子１０とバスバー２０の位置合わせを行う際には、バスバー２０側である上面から、窓２２を介して目印１１の位置の確認を行う。

【0022】

なお、平面視において四角形状である窓２２は、セル端子１０に設けられた四角形状の目印１１に比べて大きく形成されている。一例として、窓２２の辺の長さは、目印１１の辺の長さの２～３倍の長さとすることができるが、この長さに限られない。なお、窓２２を形成している角部２２ａ及び辺を、縁部として説明する。

【0023】

なお、セル端子１０とバスバー２０の位置合わせに問題が無い場合には、セルとバスバー２０とを溶接することができる。このとき、図３（ａ）に示すように、溶接が行われる溶接部２３は平面視において窓２２にかからないように、窓２２の対角線より広い直径を有する円形状に設ける。

【0024】

ここで、セル端子１０とバスバー２０の位置の確認や位置合わせを行い、位置合わせに問題が無い場合に溶接を行う手順の一例について説明する。

【0025】

電池モジュール製造部では、セルとバスバー２０の溶接を行う工程において、セルの上方にバスバー２０を配置する。このとき、セルのセル端子１０には、Ｚ方向において凹凸形状、かつ上面視でひし型形状の目印１１が設けられており、バスバー２０には四角形状の窓２２が設けられており、窓２２と目印１１のＸＹ方向における位置がほぼ一致するように配置されている。すなわち、バスバー２０側である上方から、窓２２を通して、セル端子１０の目印１１が確認できる位置となるように、セル端子１０とバスバー２０が配置される。

【0026】

ここで、窓２２はＸ方向及びＹ方向に辺を有する四角形状であり、セル端子１０に設けられた目印１１はＡ方向及びＢ方向に辺を有し、窓２２より小さいひし形形状である。

【0027】

ここでは図３（ａ）の実線で示すように、目印１１が、窓２２の角部２２ａにかかるように位置ずれした状態で配された状態を確認したものとして説明する。

【0028】

次に、窓２２を通して確認された目印１１を形成している辺の一部と、窓２２の縁部との距離が最長となる箇所の長さの測定を行う。ここで図３（ａ）に示すように、距離が最長になる位置とは、窓２２の角部２２ａから、Ａ方向に目印１１の辺まで延ばした距離Ｌである。

【0029】

すなわち、電池モジュール製造部は、距離Ｌが所定の基準以上の長さである場合には、セル端子１０とバスバー２０の位置ずれが小さいものとして判定し、溶接可能であるものとして判断することができる。

【0030】

なお、電池モジュール製造部は、距離Ｌが所定の基準に満たない長さである場合には、セル端子１０とバスバー２０の位置ずれが大きいものとして判定し、溶接を実行しないように判断することができる。

【0031】

なお、図３（ａ）に示すように、ずれの判定のために検出される距離Ｌは、目印１１が角部２２ａの方に向けてずれた場合には、角部２２ａから目印１１の辺までのＡ方向の距離であり、Ｂ方向のずれにはほぼ影響されない値とすることができる。ここで、溶接の可否の判断は、Ａ方向のずれの大きさで決定できると考えられるので、電池モジュール製造部では、距離Ｌの検出により、容易に溶接可否の判断を行うことができる。

【0032】

その後、電池モジュール製造部は、溶接が可能であるという判断をした場合に、セルとバスバー２０の溶接を実行する。

【0033】

このとき、図３（ａ）に示すように、セル端子１０の目印１１の辺の方向をＡ方向、及びＢ方向となるように配置していることにより、平面視で円形状に溶接部２３を設けた場合に、溶接部２３の円周と、この円周に近接する目印１１の辺がほぼ平行に配される。これにより、溶接部２３が目印１１にかかることを抑制することができる。

【0034】

言い換えると、溶接を行う際に、バスバー２０に設けられた下方への凹みである目印１１に対して、Ｚ方向において溶接部２３が重なった場合に発生するセル端子１０とバスバー２０の溶接不良を、防止することができる。

【0035】

なお、目印１１の形状が、ひし形形状であるものとして説明したが、必ずしも平面視において４辺の長さが同一の四角形状でなくてもよく、適宜変更することができる。また、傾きも４５°に限定されない。

【0036】

目印１１の形状の別の例として、図３（ｂ）に示すように、平面視において円形状とすることができる。この場合であっても、目印１１の形状がひし形形状である場合と同様に、バスバー２０の窓２２の角部２２ａに、円形状の目印１１がかかった状態において、最大長さＬは、角部２２ａからＡ方向又はＢ方向における目印１１の円周までの長さとなる。

【0037】

そのため電池モジュール製造部では、最大長さＬが基準以上の長さである場合に、セルとバスバー２０の位置ずれが十分に小さいと判断することができる。そして電池モジュール製造部では、位置ずれが十分小さいことから、溶接可能であると判断することができる。

【0038】

なお、このように目印１１を円形状とした場合、四角形状の目印１１の辺の方向をＡ方向及びＢ方向に設けた場合と同様に、平面視で円形状に溶接部２３を設けた際に、溶接部２３の円周とこの円周に近接する円形状の目印１１の円周がＺ方向において重なりにくいという利点もある。

【0039】

より具体的な例として、図３（ｃ）は比較のために、セル端子１０の目印１１の辺の方向をＸ方向、及びＹ方向となるように配置した図である。このように図３（ｃ）のように目印１１を配置した場合、セル端子１０とバスバー２０の位置ずれが発生すると、目印１１の一部が溶接部２３に重なりやすいことがわかる。

【0040】

したがって、図３（ｃ）のような形状の目印１１を設けることに比べて、図３（ａ）及び図３（ｂ）のような形状の目印１１を設けることで、目印１１と溶接部２３が重なりにくくなり、溶接不良を防止できる。

【0041】

以上のことから、電池モジュール製造部では、溶接を行う際に、バスバー２０に設けられた四角形状の窓２２を通して、セル端子１０に形成された円形状、または窓２２の四角形状とは異なる角度で配されたひし形形状、のいずれかの目印１１を確認することができる。

【0042】

さらに、電池モジュール製造部では、バスバー２０の窓２２を通して確認されたセル端子１０の目印１１の辺のいずれかの位置と、窓２２を形成している縁部との間の最大長さが、所定の基準以上の長さである場合に、溶接可能であるものとして判断することができる。

【0043】

本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。すなわち上記の記載は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされており、当業者であれば、実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。

【符号の説明】

【0044】

１ 電池モジュール
１０ セル端子
１１ 目印
２０ バスバー
２１ 当接部
２２ 窓
２２ａ 角部
２３ 溶接部

【図1】

【図2】

【図3】