CN108604658B - 电源装置、车辆、汇流条以及电池单元的电连接方法 - Google Patents

Abstract

为了能够维持汇流条的小型化并且能够确保连接的强度，电源装置包括：电池单元层叠体，其层叠有多片在一面具有正负的电极端子的电池单元；以及多个汇流条(40)，其将相邻的电池单元的电极端子彼此连接，其中，各汇流条(40)在至少一部分设有使局部的壁厚比其他区域的壁厚薄而形成的薄壁区域(61)，并且在薄壁区域(61)形成有局部形成开口的开口窗(62)，将薄壁区域(61)形成为沿电池单元的层叠方向较长的椭圆形状，使开口窗(62)在沿着椭圆形状的长边的方向上延长。采用所述结构，能将设为椭圆形状的薄壁区域(61)的长边侧的上下的薄壁区域(61)确保为用于进行激光焊接等的接合区域，从而能够确保汇流条(40)与电极端子的接合强度。

Description

电源装置、车辆、汇流条以及电池单元的电连接方法

技术领域

本发明涉及电源装置、使用了该电源装置的车辆、汇流条以及使用了该汇流条的电池单元的电连接方法，例如涉及一种在经由汇流条串联、并联地连接多个电池单元时，通过激光焊接将汇流条连接于电极端子的电源装置等。

背景技术

电源装置能够串联地连接多个电池单元而提高输出电压，另外能够并联地连接多个电池单元而增大充放电的电流。例如，使汽车行驶的电动机的电源所使用的大电流、大输出用的电源装置串联地连接多个电池单元而提高输出电压。用于该用途的电源装置利用金属板的汇流条连接多个电池单元。汇流条通过激光焊接而连接于构成电源装置的电池单元的电极端子。该连接构造在汇流条设有通孔，将电池单元的电极端子插入该通孔，向插入后的电极端子与汇流条的分界照射激光，使电极端子和汇流条这两者在分界熔融而连接在一起。

作为这种结构的一个例子，公知下述的专利文献1记载的电源装置。专利文献1记载的电源装置包括电池单元和汇流条，上述电池单元具有形成有圆柱状的突起的电极端子，上述汇流条将相邻的电池单元电连接。汇流条具有供形成于电极端子的突起贯穿的开口窗，以围绕开口窗的方式形成有薄壁区域。通过朝向电极端子对汇流条施力，使汇流条与电极端子紧密接触。在该状态下，通过使激光沿圆柱状的突起扫描汇流条的薄壁区域，能使汇流条和电极端子这两者熔融，从而使汇流条与电极端子接合在一起。当电极端子与汇流条的密合性较差时，焊接强度明显下降，因此为了在焊接时朝向电极端子对汇流条施力，采用利用夹具按压汇流条的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-99759号公报

发明内容

发明要解决的问题和发明的效果

近年来，越来越多地在各种各样的用途中使用电源装置。特别是，在谋求高电压的输出的电源装置中，串联地连接许多个电池单元。在这样的情况下，为了确保绝缘距离，有时在相邻的汇流条间设置由绝缘性的树脂形成的壁。

但是，在专利文献1的电源装置中，当在相邻的汇流条间设有由绝缘性的树脂形成的壁的情况下，用于按压汇流条的夹具的大小也受到限制。因此，可能无法朝向电极端子对汇流条可靠地施力。另一方面，当为了确保夹具的空间而减小进行焊接的范围时，汇流条的焊接强度下降。

本发明是鉴于上述那样的背景而做成的，其目的之一在于，提供能够维持汇流条的小型化并且确保连接的强度的电源装置、使用了该电源装置的车辆、汇流条以及电源装置的制造方法。

用于解决问题的方案

本发明的一技术方案的电源装置包括：电池单元层叠体，其含有相邻地层叠在一起的一对电池单元；以及汇流条，其将一对电池单元电连接。一对电池单元分别在电池单元层叠体的一面具有电极端子。此外，该电源装置还包括使一电池单元的电极端子与汇流条接合的接合部。接合部含有使电极端子与汇流条呈椭圆形状接合的椭圆接合部。

采用所述结构，通过使电极端子与汇流条呈椭圆形状接合，能在椭圆的短径方向的上下确保用于配置对汇流条进行按压的夹具的空间。因此，能够可靠地朝向电极端子对汇流条施力，能够不影响电极端子与汇流条的密合性地确保汇流条与电极端子的接合强度。

本发明的另一技术方案的电源装置包括：电池单元层叠体，其含有相邻地层叠在一起的一对电池单元；以及汇流条，其将一对电池单元电连接。一对电池单元分别在电池单元层叠体的一面具有电极端子。电极端子含有端子台，所述端子台具有接合面。汇流条配置为与接合面重叠。另外，汇流条具有使端子台的接合面的一部分暴露的开口窗。该电源装置还包括使一对电池单元中的一电池单元的电极端子与汇流条接合的接合部。接合部含有使电极端子与汇流条呈直线形状接合的相互平行的多个直线接合部。开口窗位于多个直线接合部之间。

采用所述结构，能够利用多个直线接合部使汇流条与电极端子接合在一起，因此能够减小开口窗的与直线接合部垂直的方向的尺寸，从而能在与直线接合部垂直的方向的上下确保用于配置对汇流条进行按压的夹具的空间。因此，能够可靠地朝向电极端子对汇流条施力，能够不影响电极端子与汇流条的密合性地确保汇流条与电极端子的接合强度。

本发明的一技术方案的汇流条用于连接电池单元的电极端子，其中，在至少一部分设有使局部的壁厚比其他区域薄而形成的薄壁区域，并且，在薄壁区域形成有局部形成开口的开口窗，将薄壁区域形成为沿电池单元的层叠方向较长的椭圆形状，将开口窗设为在沿着椭圆形状的长边的方向上延长的形状。

采用所述结构，能将设为椭圆形状的薄壁区域的长边侧的上下的薄壁区域确保为用于进行激光焊接等的接合区域，从而能够确保汇流条与电极端子的接合强度。

本发明的一技术方案的电池单元的电连接方法将具有电极端子的一对电池单元电连接，其中，所述电连接方法含有如下工序：以使各个电极端子靠近的姿势将一对电池单元相邻地配置；准备具有薄壁区域和长孔形状的开口窗的汇流条，所述薄壁区域围绕开口窗，并且是通过使局部的壁厚比其他区域的壁厚薄而形成的；将电池单元的电极端子的一部分贯穿于开口窗，定位汇流条；以使薄壁区域与电极端子重叠的方式将汇流条载置于电极端子；使用对汇流条进行按压的夹具，朝向电极端子对汇流条施力；以及在薄壁区域呈椭圆状扫描激光，将汇流条与电极端子焊接接合在一起。

采用所述结构，通过使电极端子与汇流条呈椭圆形状接合，能在椭圆的短径方向的上下确保用于配置对汇流条进行按压的夹具的空间。因此，能够可靠地朝向电极端子对汇流条施力，能够不影响电极端子与汇流条的密合性地确保汇流条与电极端子的接合强度。

本发明的一技术方案的电池单元的电连接方法在层叠了多片在一面具有正负的电极端子的电池单元的状态下，利用汇流条连接相邻的所述电池单元的电极端子彼此，其中，电源装置的制造方法能够含有如下工序：在层叠了多片在一面具有正负的电极端子的电池单元的状态下，将汇流条放置于相邻的所述电池单元的电极端子彼此之上，并且在薄壁区域相对于所述电极端子定位配置汇流条，所述电极端子自在沿着所述椭圆形状的长边的方向上延长并且局部形成开口的开口窗暴露，所述薄壁区域使局部的壁厚比所述汇流条的其他区域的壁厚薄，并且形成为沿所述电池单元的层叠方向较长的椭圆形状；以及在所述薄壁区域，在至少椭圆形状的长边侧的上下的薄壁区域扫描激光，使所述汇流条与电极端子焊接接合在一起。

由此，能将设为椭圆形状的薄壁区域的长边侧的上下的薄壁区域确保为用于进行激光焊接等的接合区域，从而能够确保汇流条与电极端子的接合强度。

附图说明

图1是本发明的一实施例的电源装置的立体图。

图2是表示图1所示的电源装置的电池单元与汇流条的连结构造的概略立体图。

图3是表示图2所示的电池单元与汇流条的连结构造的分解立体图。

图4是表示图3的汇流条的立体图。

图5是表示比较例的汇流条与电极端子的连接状态的分解立体图。

图6是表示汇流条的第一连接部的一个例子的放大俯视图。

图7是表示比较例的电池单元层叠体的俯视图。

图8是表示利用夹具按压图7的汇流条的情形的立体图。

图9是表示利用图8的夹具按压汇流条的状态的剖视图。

图10是表示利用夹具按压图7的汇流条的区域的放大俯视图。

图11是表示利用夹具按压图6的汇流条的情形的立体图。

图12是表示变形例的汇流条的第一连接部的放大俯视图。

图13是表示另一变形例的汇流条的第一连接部的放大俯视图。

图14是表示对图6的汇流条的激光焊接图案的一个例子的放大俯视图。

图15是表示对图12的汇流条的激光焊接图案的一个例子的放大俯视图。

图16是表示激光焊接图案的另一例的放大俯视图。

图17是表示激光焊接图案的又一例的放大俯视图。

图18是表示将电源装置搭载于利用发动机和电动机行驶的混合动力车的例子的框图。

图19是表示将电源装置搭载于只利用电动机进行行驶的电动车的例子的框图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。但以下所示的实施方式是用于将本发明的技术构思具体化的例示，本发明不特定于以下的说明。另外，本说明书绝不将权利要求书所示的构件特定为实施方式的构件。此外，在以下的说明中，同一名称、附图标记表示相同或同一性质的构件，适当地省略详细说明。此外，构成本发明的各要素可以设为利用相同构件构成多个要素而利用一个构件兼用多个要素的形态，也能反之利用多个构件分担实现一个构件的功能。

本发明的电源装置用在搭载于混合动力车、电动车等电动车辆而向行驶电动机供给电力的电源、蓄积太阳光发电、风力发电等自然能源的发电电力的电源、或蓄积深夜电力的电源等各种用途中，特别是在大电力、大电流的用途中用作合适的电源。

图1所示的电源装置将多个电池单元1隔着绝缘隔膜18相互绝缘地固定为层叠状态。在图1中，作为电池单元1的一个例子，图示的是方形电池。另外，作为电池单元1，能够使用锂离子二次电池等电池。但本发明的电源装置不将电池单元特定为方形电池，另外也不将电池单元特定为锂离子二次电池。电池单元也能使用例如除锂离子二次电池以外的非水系电解液二次电池、镍氢电池单元等。

(方形电池)

如图2和图3所示，方形电池将正负的电极端子2隔着绝缘材料11固定于封口板12。另外，图2和图3为了使电池单元1与汇流条40的连接状态易于理解，表示的是省略了层叠在多个电池单元1间的绝缘隔膜18和将多个汇流条40配置在固定位置的汇流条保持件20(在图1中表示。详见后述。)的图。正负的电极端子2具有端子台和突出部2A，上述端子台具有接合面2B，上述突出部2A自接合面2B突出。接合面2B形成为与封口板12的表面平行的平面状。另外，在该接合面2B的中央部设有突出部2A。图3所示的电极端子2将突出部2A设为圆柱状。但突出部不必一定设为圆柱状，虽然未图示，但也能设为多棱柱状或椭圆柱状。

层叠在一起的多个电池单元1利用固定零件13固定在固定位置而形成为长方体的电池块体16。固定零件13由一对端板14和紧固构件15构成，上述一对端板14配置于层叠在一起的电池单元1的两端面，上述紧固构件15的端部连结于该端板14而将层叠状态的电池单元1固定为加压状态。

电池块体16以使设有电池单元1的电极端子2的面、在图2等中是封口板12处于同一平面的方式层叠。图1和图2的电源装置在电池块体16的上表面配置有正负的电极端子2。电池块体16以位于封口板12的两端部的正负的电极端子2左右相反的状态层叠电池单元1。如图3所示，电池块体16在电池块体16的两侧利用金属板的汇流条40连结相邻的电极端子2而使电池单元1串联连接。

使汇流条40的两端部与正负的电极端子2连接而将电池单元1串联或并联地连接。电源装置能够通过串联地连接电池单元1而提高输出电压，通过串联及并联地连接电池单元1而增大输出电压和输出电流。

汇流条40具有定位部，以能在电极端子2之上进行引导。图2和图3的汇流条40在两端部设有开口窗62来作为定位部的一个例子，向各个开口窗62引导相邻地配置的电池单元1的电极端子2的突出部2A。图2和图3的汇流条40将开口窗62设为通孔，将突出部2A插入该通孔。开口窗62设为能够引导电极端子2的突出部2A的内径。另外，汇流条的定位部未必一定是通孔，只要是能够利用电极端子2的突出部2A进行汇流条的定位的形状即可。虽然未图示，但例如也能将定位部设为通过将汇流条的一部分切削而形成的缺口部。

(汇流条保持件20)

汇流条40利用图1所示的汇流条保持件20配置在固定位置，将电极端子2的突出部2A向开口窗62引导。汇流条保持件20由塑料等绝缘材料成形，用于将汇流条40配置在固定位置。汇流条保持件20与电池块体16连结而将汇流条40配置在固定位置。汇流条保持件20与层叠在方形电池间的绝缘隔膜18连结而配置在固定位置，或者与方形电池连结而被连结于电池块体16的固定位置。图1所示的汇流条保持件20包括保持件主体20A和盖板20B，上述保持件主体20A为框形，用于将多个汇流条40配置在固定位置，上述盖板20B封闭保持件主体20A的上方开口部。保持件主体20A以将多个汇流条40配置在固定位置的状态配置在电池块体16的上表面，各汇流条40的开口窗62配置于电极端子2的突出部2A。此外，在该状态下，自保持件主体20A的上方开口部照射激光而将汇流条40熔接于电极端子2。在将所有的汇流条40熔接于电极端子2后，利用盖板20B封闭保持件主体20A的上方开口部。

(汇流条40)

在图4中表示汇流条40的立体图。该汇流条40包括第一连接部41、第二连接部51以及连结该第一连接部41和第二连接部51的连结部49。通过将金属板弯折等而一体地成形这些构件。另外，这些构件由导电性优异的构件构成。优选设为铝制、铜制等。

第一连接部41与一电池单元的电极端子2(在图3中是左侧)连接。另外，第二连接部51与另一电池单元的电极端子2(在图3中是该图的右侧)连接。第一连接部41和第二连接部51大致平行地相邻。由此，能将以封口板处于大致同一平面的方式层叠在一起的电池单元集合体的相邻的电极端子2彼此连接。另外，如图3、图4所图示的那样，能在第一连接部41和第二连接部51形成开口窗62。

(连结部49)

另外，第一连接部41和第二连接部51经由连结部49连接。连结部49包括第一弯折部43、第一中间部45、第二弯折部53、第二中间部55以及第三弯折部47。第一连接部41和第一中间部45经由第一弯折部43连接。另外，第二连接部51和第二中间部55经由第二弯折部53连接。此外，第一中间部45和第二中间部55经由第三弯折部47连接。

(第一弯折部43)

这里，第一弯折部43自第一连接部41在第一连接弯折区域42弯折，并且与第一中间部45之间也在第一中间弯折区域44弯折。优选是，第一弯折部43与第一连接部41的第一连接弯折区域42以及第一弯折部43与第一中间部45的第一中间弯折区域44均大致直角地弯折，从而将第一连接部41、第一弯折部43以及第一中间部45构成为阶梯状。将一张金属板弯折而构成上述的第一连接部41、第一弯折部43以及第一中间部45，并且只将第一连接部41固定于电池单元，而将第一中间部45设为不固定而相对于电池单元悬浮的状态，从而即使第一连接部41与第一中间部45的距离相对地变化，也能通过使第一弯折部43的第一连接弯折区域42和第一中间弯折区域44弯折变形，来吸收该距离的变化。

(第二弯折部53)

同样，第二弯折部53也自第二连接部51在第二连接弯折区域52弯折，并且与第二中间部55之间也在第二中间弯折区域54弯折。优选是，第二弯折部53与第二连接部51的第二连接弯折区域52以及第二弯折部53与第二中间部55的第二中间弯折区域54也均大致直角地弯折，从而将第二连接部51、第二弯折部53以及第二中间部55构成为阶梯状。上述的第二连接部51、第二弯折部53以及第二中间部55也由一张金属板构成，并且将第二连接部51侧固定于电池单元，不将第二中间部55固定于电池单元，从而能够利用第二弯折部53的第二连接弯折区域52和第二中间弯折区域54吸收第二连接部51与第二中间部55的相对距离的变化。

(第三弯折部47)

此外，第一中间部45与第二中间部55之间经由第三弯折部47连接。具体而言，第一中间部45与第三弯折部47经由第三中间弯折区域46连接，而且第二中间部55与第三弯折部47经由第四中间弯折区域56连接。优选的是也将与第一中间部45和第二中间部55相同的构件、例如金属板弯折而构成第三弯折部47。此外，第三弯折部47在纵剖情况下形成为U字形，即使第一中间部45与第二中间部55之间的距离相对地变化，也能通过使该部分变形来吸收该距离的变化。另外，第三弯折部的纵剖形状不限定于U字形，也可以构成为例如倒山形。

这里，分别大致并排地构成第一中间部45和第一连接部41以及第二中间部55和第二连接部51。另外，将第一中间部45和第二中间部55分别大致并排地、优选在大致同一平面上地构成。并且，将第一中间部45设为俯视大致矩形，将第一连接弯折区域42和第三中间弯折区域46以成为大致直角的方式设于相邻的边。同样，也将第二中间部55设为大致矩形，将第二连接弯折区域52和第四中间弯折区域56以成为大致直角的方式设于相邻的边。结果如图4所示，即使第一连接部41与第二连接部51的距离沿X轴方向相对地变化，也能通过使第三弯折部47变形来吸收该距离的变化。另外，也能通过使第一弯折部43和第二弯折部53变形来吸收沿Y轴方向的相对性的变化。此外，也能通过使上述第一弯折部43和第二弯折部53变形来吸收沿Z轴方向的相对性的变化。这样，即使第一连接部41与第二连接部51的相对距离沿XYZ方向的任一方向变化，由第一弯折部43、第一中间部45、第二弯折部53、第二中间部55和第三弯折部47构成的连结部49也能吸收上述变化。结果，与图5的分解立体图所示那样的利用平板状的汇流条540直接连接电极端子502彼此的结构相比，在图4的结构中，能够避免因第一连接部41与第二连接部51的相对位移使负荷施加于电极端子2与汇流条40的焊接部分而使焊接部位破损、断裂以及剥离这样的问题。

通过像以上那样使连结第一连接部41与第二连接部51的连结部49具有能沿XYZ方向变形的缓冲机构，能够吸收制造时、组装时的电池单元的公差。另外，即使在电源装置的使用时，由电池单元的充放电导致的膨胀、冲击、振动等外力使第一连接部41与第二连接部51的相对位置发生了偏离，通过以连结部49的缓冲机构吸收该偏离，也能避免将负荷直接外加于第一连接部41、第二连接部51而发生破损、断裂以及剥离的事态，从而能够提高电池单元彼此的连接的可靠性。

另外，也能将中间部利用为中间电位的检测端子。特别是，在使用锂离子二次电池作为电池单元的情况下等，为了准确地管理电池的状态，进行中间电位的检测，为此需要连接用于检测中间电位的中间电位检测用端子。因此，能将具有冲击吸收机构的中间部兼用为用于连接这样的中间电位检测用端子的构件。

(端子连接用的缺口)

在图4的例子中，在作为一中间部的第二中间部55形成有端子连接用的缺口。在本例中，将第二中间部55形成为面积比第一中间部45的面积大，从而易于在第二中间部55的一部分形成端子连接用的缺口。另外，端子连接用的缺口设为在第二中间部55形成开口的连接孔58。连接孔58在图4的例子中设为圆形。圆形的连接孔58具有易于通过螺纹固定等固定中间电位检测用端子、而且能够扩大与端子的接触面积而降低接触阻力等优点。但不限定于此结构，也可以将端子连接用的缺口设为矩形、长孔以及椭圆等。另外，端子连接用的缺口不限定于开口，也能设为凹部等。

(薄壁区域61)

另外，这种汇流条40设有用于与电池单元的电极端子2激光焊接在一起的焊接区域，即，接合区域。具体而言，作为接合区域的一形态，在第一连接部41和第二连接部51分别设有使局部壁厚比其他区域薄而形成的薄壁区域61。作为一个例子，图6是表示第一连接部41的薄壁区域61的汇流条的放大俯视图。

(开口窗62)

另外，在薄壁区域61的一部分形成有局部形成开口的开口窗62。在进行激光焊接时，对于以与电极端子2的接合面2B紧密接触的方式重叠配置在接合面2B之上的薄壁区域61，自上表面对薄壁区域61照射激光，使薄壁区域61贯通并与接合面2B一起熔化、焊接。此时，需要准确地定位汇流条40和电极端子2。于是，如图6的放大俯视图所示，使电极端子2的突出部2A自开口窗62露出而将其利用为汇流条40与电极端子2的相对性的定位用的引导件。另外，也能利用为用于控制被照射激光的焊接位置的定位部。例如，通过图像处理检测自开口窗62露出的电极端子2的突出部2A，将该位置作为基准控制激光的扫描位置。由此，在汇流条40与电极端子2的端子台之间形成有接合部。

开口窗62形成为沿电池单元的层叠方向延长的矩形。矩形的开口窗62也能形成为比电极端子2的突出部2A的外径大的宽度，优选是，使矩形的开口窗62的宽度比电极端子2的突出部2A窄，并且使开口窗62的长度方向的大致中央为宽幅而形成为能供突出部2A插入的大小。通过这样设置，能够防止将突出部2A误插入开口窗62的窄幅部分，并且能使端子台的接合面2B自突出部2A的两侧的开口窗62暴露。自开口窗62暴露的接合面2B利用于汇流条的高度检测。另外，能将开口窗62的面积抑制为较小，相应地能够确保能进行激光焊接的薄壁区域61的面积，提高连接强度。在图6的例子中，在横向较长的长方形的开口窗62的中央形成有沿着突出部2A的圆形的外形的圆弧状的宽幅区域63。

(薄壁区域61的形状)

薄壁区域61形成为沿电池单元的层叠方向较长的椭圆形状。由此，能够兼顾汇流条的小型化以及激光焊接的强度的确保。基于图7～图10所图示的比较例说明该情形。比较例的薄壁区域761形成为圆形。在使用该结构的汇流条740在图7的俯视图所示那样的层叠有多个电池单元701的电池单元层叠体上与电极端子702焊接时，如图8的立体图所示，在将各汇流条740配置于电池单元701的电极端子702之上的状态下，使用夹具JG从上表面按压汇流条740，进一步如图9的剖视图所示，扫描激光而将汇流条740与电极端子702焊接在一起。但是，在该结构中，如图10的放大俯视图所示，需要在圆形的激光焊接图案LP的周围设置用夹具JG按压的按压区域PA，相应地必须增大汇流条740的面积，妨碍小型化。若想要不增大汇流条的尺寸而进行上述的激光焊接，则在夹具、绝缘壁的配置空间的关系上，能够进行焊接的面积变窄，妨碍汇流条的焊接强度的提高。

于是，在本实施方式中，如图6的俯视图所示，不将薄壁区域61形成为圆形，而是将薄壁区域61形成为沿电池单元1的层叠方向、在图中是横向较长并且相反地沿纵向较短的椭圆形状。此外，在左右即电池单元1的层叠方向上去掉在焊接时按压汇流条40的夹具JG’的按压区域，只在夹着薄壁区域61的上下方向上设置上述按压区域(参照图11的立体图)。由此，能将配置有夹具的空间利用于焊接，相应地能够增加接合强度。另外，能够使用比较大的尺寸的夹具，从而能够可靠地朝向电极端子对汇流条施力。结果，不必将汇流条的左右方向确保为较宽，也能有助于汇流条的小型化。

(开口窗62的偏心配置)

通过在薄壁区域61设置开口窗62，将薄壁区域61在上下方向，即，椭圆形状的短边方向上大概分为两部分。这里，在图12的俯视图所示的例子中，在薄壁区域61设置开口窗62的位置设为椭圆形状的短边方向，换言之是与电池单元1的层叠方向交叉的方向(在图中是上下方向)上的薄壁区域61的大致中央。但优选是，如图6的变形例所示，使开口窗62在短边方向上沿远离第一连接弯折区域42的方向偏心地设置。通过这样设置，能在第一连接弯折区域42侧将激光扫描的激光焊接图案LP的面积确保为更大。如上所述，汇流条40以连结部49的变形吸收第一连接部41与第二连接部51的相对性的位置偏离。若着眼于第一连接部41，第一连接部41经由第一连接弯折区域42与第一弯折部43连续。这里，当在相邻的电池单元1间发生相对性的位置偏离而电极端子2的位置发生位移时，在第一连接弯折区域42想要通过弯折等吸收位移的量。换言之，在第一连接弯折区域42发生弯折。这种第一连接弯折区域42的弯折沿使第一连接部41自电极端子2的接合面2B剥离的方向进行作用。换言之，可以说作为第一连接部41的接合区域的薄壁区域61存在如下倾向：应力更多作用于靠近第一连接弯折区域42的那一侧。于是，为了更加牢固地焊接这种易于接受应力的作用的部位，并且为了在薄壁区域61中的靠近第一连接弯折区域42的那一侧以大面积进行焊接，使开口窗62沿远离第一连接弯折区域42的方向偏心。结果，薄壁区域的椭圆形状的长边侧的上下的薄壁区域的靠近第一连接弯折区域42的那一侧比远离第一连接弯折区域42的那一侧大，能以大面积连续地进行激光焊接，易于发挥更强的接合强度，从而能够避免在该部分发生的剥离、断裂等，能够有助于提高激光焊接的可靠性。

另外，出于所述的观点，优选是，薄壁区域61的椭圆形状在第一连接弯折区域42侧设有直线状的区域。在图10所示的比较例的圆形的薄壁区域761的情况下，应力像上述那样沿使第一连接部41剥离的方向进行作用。在该情况下，应力向最靠近第一连接弯折区域42的点CP集中。当应力向一点集中时，断裂等的可能性变大。于是，如图6和图12等所示，通过将靠近第一连接弯折区域42的那一侧设为直线状，能以线而不是以点来接受应力，能够提高耐性而有助于提高可靠性。出于这种观点，优选是，薄壁区域61的椭圆形状形成为将长边侧设为直线状的轨道形状。或者，如图13的变形例所示，也可以形成为只将靠近第一连接弯折区域42的那一侧设为直线状的椭圆形状。或者，如后述的图17等所示，也可以形成为倒圆角后的接近于长方形的形状等。在本说明书中，也以在椭圆形状中包含这种形状的意思使用这种形状。另外，在应力集中的观点上，不必一定将接合部限定为椭圆形状。在沿与剥离的方向正交的朝向形成直线状的接合部时，在较大的力施加于汇流条时，能够防止汇流条的断裂。因而，例如也可以像图13和图16等中图示的另一实施方式那样，以形成沿薄壁区域61的长径方向延伸的多个直线状接合部的方式扫描激光。另外，如上所述，由于应力向靠近第一连接弯折区域42的那一侧集中，因此优选是，靠近第一连接弯折区域42的那一侧的形成有直线状接合部的范围构成为比远离第一连接弯折区域42的那一侧的形成有直线状接合部的范围大。

如上所述，通过将椭圆接合部形成为连结部49侧(靠近第一连接弯折区域42的那一侧)成为短径方向的椭圆状，或者在连结部49侧形成直线状接合部，对于沿使第一连接部41剥离的方向进行作用的应力，能够提高接合强度。通过能够提高接合强度，从而能够利用便宜的金属板构成汇流条。出于接合强度的可靠性的观点，一直以来，用于激光焊接的汇流条使用复合材料。近年来，作为电池单元，高容量的锂离子二次电池得到普及，在这种锂离子二次电池中，通常在正极使用铝，在负极使用铜。在利用汇流条串联地连接这种锂离子二次电池彼此的情况下，需要在一锂离子二次电池连接铝制的正极，在另一锂离子二次电池连接铜制的负极，从而在正极侧和负极侧，金属材料不同。但是，在通过激光焊接使这样的不同种金属彼此接合时，生成金属间化合物，存在使连接部分的机械强度变得脆弱的问题。为了避免此问题，在汇流条使用通过特殊的轧制加工将铜板和铝板连接后得到的复合材料。通过将该复合材料用作汇流条，正极变为铝彼此，负极变为铜彼此，因此能够避免金属间化合物的生成，获得可靠性高的激光焊接。但是，存在复合材料的汇流条变得昂贵的问题。对此，如上所述地设计夹具JG’，并且如图11所示不沿电池单元的层叠方向配置夹具，从而相应地增加能够进行焊接的薄壁区域，增大激光焊接的面积，由此确保接合强度。结果，能在不使用复合材料的前提下利用只由一金属板构成的汇流条，能够大幅地削减成本。在本例中，将汇流条设为便宜的铝制，但也能设为铜制。

此外，也可以根据需要对电极端子的表面实施电镀。特别是，在想要使成为不同种金属间接合的负极侧的铜制的电极端子与铝制的汇流条接合时，因电位差而形成局部电池，发生电偶腐蚀(不同种金属接触腐蚀)，强度可能下降或者电阻可能劣化。于是，对铜制的负极侧电极端子的表面实施镀镍，从而能够提高防腐蚀效果。

此外，通过镀镍也能获得能够易于进行激光焊接的优点。铜制的电极端子由于存在光泽，因此当照射激光时，激光在表面发生反射，存在难以推进加热、熔融的问题。对此，通过对表面实施镀镍，能够利用镍与铜的熔点之差使镍先熔融，从而易于使铜熔融。结果，铜表面失去光泽，激光不被反射而被吸收的成分增多，熔融得到促进，结果能使激光焊接顺利地进展。

(电源装置的制造方法)

这里，作为电源装置的制造方法，说明将汇流条40激光焊接于电极端子2的方法。首先，准备将多片在一面具有正负的电极端子2的电池单元1层叠后得到的电池单元层叠体。然后，在相邻的电池单元1的电极端子2彼此之上，相对于电极端子2定位配置汇流条40。进一步使激光扫描薄壁区域而将汇流条40与电极端子2焊接接合在一起。

(激光焊接图案LP)

接着，在图14的俯视图中表示对图6所示的椭圆形状的薄壁区域61照射激光的扫描图案，即，激光焊接图案LP的例子。如在该图中用粗线表示的那样，在将开口窗62形成在薄壁区域61的大致中央的例子中，以在开口窗62的周围围绕几层的方式呈椭圆状扫描激光。由此，形成使电极端子2的端子台与汇流条40呈椭圆形状接合在一起的椭圆接合部。

另外，如图12的俯视图所示，在使开口窗62向下侧偏心以便将第一连接弯折区域42侧确保为较宽大的结构中，如图15的放大俯视图所示，能在开口窗62的周围使激光以旋转的方式呈圆弧状扫描，而且能在上侧的宽大的区域以沿横向往复的方式进行扫描，从而使激光高效地进行扫描。作为使激光进行扫描的顺序，最开始在开口窗62的周围从内侧朝向外侧呈漩涡状进行扫描，在以预定宽度的环状结束了扫描后，直接在开口窗62的上侧沿水平方向进行直线状的往复扫描，当达到往复移动的端缘时，使激光从下向上移动而反复进行往复扫描。或者也可以代替在端缘的移动而呈Z字形进行扫描。

在以上的例子中，也在开口窗62的左右，即，电池单元1的层叠方向上的开口窗62与薄壁区域61之间扫描激光，确保被激光焊接的接合面积。采用该结构，增加接合面积而提高接合强度。但本发明不限定于该结构，也能构成为不对开口窗的侧面进行激光焊接，只在开口窗的上下进行焊接。特别是，使汇流条进一步小型后的结果是，当在开口窗的侧面几乎不存在薄壁区域61那样的情况下、出于激光的扫描精度等的关系而难以进行准确的激光的扫描控制的情况下等，也能省略对上述这样的部位的激光扫描，简化作业工序，缩短生产节拍。将这样的例子作为变形例表示在图16和图17中。在图17的例子中，在开口窗62的上下使激光沿水平方向往复扫描而进行激光焊接。特别是，在与圆形相比、薄壁区域61为更接近于矩形那样的形状下，这种扫描图案也是有效的。或者如图17所示，也可以在开口窗62的上下使激光呈漩涡状进行扫描，以填埋这些区域的方式进行激光焊接。

另外，如上所述，薄壁区域是用于与电极端子进行激光焊接的区域，但不必对薄壁区域的全部进行焊接，也可以形成为不对薄壁区域的一部分进行焊接的状态。只要能够依据激光的扫描速度、扫描精度以及要求的连接强度等对薄壁区域的所需的面积进行激光焊接即可，这种形态也设在本发明的范围内。

能将以上的电源装置利用为车载用的电源。作为搭载电源装置的车辆，能够利用以发动机和电动机这两者进行行驶的混合动力车、插电式混合动力车、或者只以电动机进行行驶的电动车等电动车辆，以上的电源装置用作这些车辆的电源。

(混合动力车用电源装置)

在图18中表示将电源装置搭载于利用发动机和电动机这两者进行行驶的混合动力车的例子。该图所示的搭载有电源装置的车辆HV包括使车辆HV行驶的发动机96及行驶用的电动机93、向电动机93供给电力的电源装置100以及对电源装置100的电池进行充电的发电机94。电源装置100经由DC/AC逆变器95与电动机93和发电机94连接。车辆HV一边对电源装置100的电池进行充放电，一边利用电动机93和发动机96这两者进行行驶。电动机93在发动机效率差的区域、例如加速时、低速行驶时进行驱动而使车辆行驶。电动机93自电源装置100被供给电力而进行驱动。发电机94由发动机96驱动，或者由在对车辆施加制动时的再生制动驱动，从而对电源装置100的电池进行充电。

(电动车用电源装置)

另外，在图19中表示将电源装置搭载于只利用电动机进行行驶的电动车的例子。该图所示的搭载有电源装置的车辆EV包括使车辆EV行驶的行驶用的电动机93、向该电动机93供给电力的电源装置100以及对该电源装置100的电池进行充电的发电机94。电动机93自电源装置100供给电力而进行驱动。发电机94由对车辆EV进行再生制动时的能源驱动，对电源装置100的电池进行充电。

产业上的可利用性

本发明的电源装置、使用了该电源装置的车辆、汇流条以及电源装置的制造方法能够较佳地利用为能够切换EV行驶模式和HEV行驶模式的插电式混合动力电动车、混合动力式电动车以及电动车等的电源装置。另外，也能适当地利用于能够搭载于计算机服务器的架的备用电源装置、手机等无线基站用的备用电源装置、家庭用、工厂用的蓄电用电源、路灯的电源等、与太阳电池组合而成的蓄电装置、信号器等的备用电源用等的用途。

附图标记说明

1、电池单元；2、电极端子；2A、突出部；2B、接合面；11、绝缘材料；12、封口板；13、固定零件；14、端板；15、紧固构件；16、电池块体；18、绝缘隔膜；20、汇流条保持件；20A、保持件主体；20B、盖板；40、汇流条；41、第一连接部；42、第一连接弯折区域；43、第一弯折部；44、第一中间弯折区域；45、第一中间部；46、第三中间弯折区域；47、第三弯折部；48、缺口凹部；49、连结部；51、第二连接部；52、第二连接弯折区域；53、第二弯折部；54、第二中间弯折区域；55、第二中间部；56、第四中间弯折区域；58、连接孔；61、薄壁区域；62、开口窗；63、宽幅区域；93、电动机；94、发电机；95、DC/AC逆变器；96、发动机；100、电源装置；501、701、电池单元；502、702、电极端子；514、端板；515、绑定条；518、绝缘隔膜；720、汇流条保持件；540、740、汇流条；761、薄壁区域；599、电池层叠体；LP、激光焊接图案；PA、按压区域；JG、JG’、夹具；HV、混合动力车；EV、电动车。

Claims (10)

1.一种电源装置，其中，

所述电源装置包括：

电池单元层叠体，其含有相邻地层叠在一起的一对电池单元，各个电池单元在该电池单元层叠体的一面具有电极端子；

汇流条，其将所述一对电池单元电连接；以及

接合部，其使所述一对电池单元中的一电池单元的电极端子与所述汇流条接合在一起，并且含有使所述电极端子与所述汇流条呈椭圆形状接合的椭圆接合部，

与所述汇流条接合的电极端子含有端子台，所述端子台具有接合面，

所述汇流条配置为与所述接合面重叠，

所述接合部位于所述端子台与所述汇流条之间，

所述汇流条具有使所述端子台的接合面的一部分暴露的开口窗，

所述汇流条含有使局部的壁厚比其他区域的壁厚薄而形成的薄壁区域，所述薄壁区域形成为围绕所述开口窗的椭圆形状，

所述汇流条含有连接部和连结部，所述连接部具有利用所述接合部与所述电极端子接合的区域，所述连结部与所述连接部连结，

所述开口窗在椭圆形状的短径方向上沿远离所述连结部的方向偏心地设于所述薄壁区域。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其中，

所述椭圆接合部是所述连结部侧成为短径方向的椭圆形状。

3.根据权利要求2所述的电源装置，其中，

所述接合部还含有使所述电极端子与所述汇流条呈直线状接合的直线接合部，所述直线接合部相对于所述开口窗设置在连结部侧。

4.根据权利要求2或3所述的电源装置，其中，

所述连结部含有俯视形成为U字形的弯折部。

5.一种电源装置，其中，

所述电源装置包括：

电池单元层叠体，其含有相邻地层叠在一起的一对电池单元，各个电池单元在该电池单元层叠体的一面具有电极端子，并且所述电极端子含有端子台，所述端子台具有接合面；

汇流条，其将所述一对电池单元电连接，配置为与所述接合面重叠，并且具有使所述端子台的接合面的一部分暴露的开口窗；以及

接合部，其使所述一对电池单元中的一电池单元的电极端子与所述汇流条接合在一起，并且含有使所述电极端子与所述汇流条呈直线形状接合的多个直线接合部，所述开口窗位于所述多个直线接合部之间，

所述汇流条含有使局部的壁厚比其他区域的壁厚薄而形成的薄壁区域，所述薄壁区域形成为围绕所述开口窗的椭圆形状，

所述汇流条含有连接部和连结部，所述连接部具有利用所述接合部与所述电极端子接合的区域，所述连结部与所述连接部连结，

所述开口窗在椭圆形状的短径方向上沿远离所述连结部的方向偏心地设于所述薄壁区域。

6.根据权利要求5所述的电源装置，其中，

所述多个直线接合部含有相对于所述开口窗位于所述连结部侧的直线接合部以及相对于所述开口窗位于所述连结部的相反侧的直线接合部，

形成有位于所述连结部侧的直线接合部的范围比形成有位于所述相反侧的直线接合部的范围大。

7.根据权利要求6所述的电源装置，其中，

所述连结部含有俯视形成为U字形的弯折部。

8.一种车辆，其中，

所述车辆具有权利要求1～7中任一项所述的电源装置。

9.一种汇流条，所述汇流条用于连接电池单元的电极端子，其中，

所述汇流条在至少一部分设有使局部的壁厚比其他区域的壁厚薄而形成的薄壁区域，并且，

在所述薄壁区域形成有局部形成开口的开口窗，

将所述薄壁区域形成为沿所述电池单元的层叠方向较长的椭圆形状，

使所述开口窗在沿着所述椭圆形状的长边的方向上延长，

所述汇流条含有连接部和连结部，所述连接部具有利用使所述电池单元的所述电极端子与所述汇流条接合在一起的接合部与所述电极端子接合的区域，所述连结部与所述连接部连结，

所述开口窗在椭圆形状的短径方向上沿远离所述连结部的方向偏心地设于所述薄壁区域。

10.一种电池单元的电连接方法，所述电池单元的电连接方法将具有电极端子的一对电池单元电连接，其中，

所述电连接方法含有如下工序：

以使各个电极端子靠近的姿势将所述一对电池单元相邻地配置；

准备具有薄壁区域和长孔形状的开口窗的汇流条，所述薄壁区域围绕所述开口窗，并且是通过使局部的壁厚比其他区域的壁厚薄而形成的；

将所述电池单元的电极端子的一部分贯穿于所述开口窗，定位所述汇流条；

以使所述薄壁区域与所述电极端子重叠的方式将所述汇流条载置于所述电极端子；

使用对所述汇流条进行按压的夹具，朝向所述电极端子对所述汇流条施力；以及

在所述薄壁区域呈椭圆状扫描激光，将所述汇流条与所述电极端子在接合部焊接接合在一起，

所述汇流条含有连接部和连结部，所述连接部具有利用所述接合部与所述电极端子接合的区域，所述连结部与所述连接部连结，

所述开口窗在椭圆形状的短径方向上沿远离所述连结部的方向偏心地设于所述薄壁区域。

Images