CN115249875A - 电池组和电池组的制造方法 - Google Patents

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CN115249875A CN202210428352.1A CN202210428352A CN115249875A CN 115249875 A CN115249875 A CN 115249875A CN 202210428352 A CN202210428352 A CN 202210428352A CN 115249875 A CN115249875 A CN 115249875A
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山崎信之
柴田义范
樱本诚一
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Toyota Motor Corp
Prime Planet Energy and Solutions Inc
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Abstract

本发明涉及电池组和电池组的制造方法。本公开的一技术方案的电池组的制造方法包括：层叠多个电池单体；将层叠多个所述电池单体设置的电池单体组在层叠方向上加压；测量被加压的电池单体组所包含的多个所述电池单体的多个单体端子的位置；求出通过所述多个单体端子的位置分布的中心的中心直线；以所述中心直线为基准，对焊接夹具进行定位，该焊接夹具被构成为决定将汇流条向所述多个单体端子中的至少1个按压的位置；以及利用所述焊接夹具，将被朝向所述多个单体端子中的至少1个单体端子按压的所述汇流条焊接于所述多个单体端子中的至少1个单体端子。

Description

电池组和电池组的制造方法
技术领域
在本说明书中公开电池组和电池组的制造方法。
背景技术
在日本特开2020-87704和国际公开WO2012/133711A1中公开了利用汇流条连接多个电池单体(在以下称为“单体”)的电池组。
发明内容
在电池组的组装工序中，需要修正作业的频度较高。在本说明书中公开一种降低需要修正作业的频度、提高电池组的生产率的技术。
在本说明书的技术中，改善将汇流条按压并焊接于单体端子的工序。在该工序中，多个单体端子不限于沿着直线分布，可以沿着非直线例如曲线分布。已判明由于多个单体端子非直线状分布而需要修正作业。因此，本说明书所公开的一技术方案的电池组的制造方法包括：层叠多个电池单体；将层叠多个所述电池单体而设置的电池单体组在层叠方向上加压；测量被加压的电池单体组所包含的多个所述电池单体的多个单体端子的位置；求出通过所述多个单体端子的位置分布的中心的中心直线；以所述中心直线为基准，对焊接夹具进行定位，该焊接夹具被构成为决定将汇流条按压到所述多个单体端子中的至少1个单体端子的位置；以及利用所述焊接夹具，将被朝向所述多个单体端子中的至少1个单体端子按压的所述汇流条焊接于所述多个单体端子中的至少1个单体端子。根据该制造方法，即使所述多个单体端子非直线状分布，也能够抑制所述汇流条的按压位置相对于所述单体端子的位置较大程度地远离，从而降低需要修正作业的频度。
另外，本说明书所公开的一技术方案的电池组包括汇流条和包括多个单体端子的电池单体组，残存于所述汇流条的按压痕沿着通过所述多个单体端子的位置分布的中心的中心直线延伸。
本说明书所公开的一技术方案的电池组包括汇流条和包括多个单体端子的电池单体组，所述汇流条与所述多个单体端子的焊接位置沿着通过所述多个单体端子的位置分布的中心的中心直线延伸。
在以下的“具体实施方式”中说明本说明书所公开的技术的详细情况和进一步的改良。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相同的附图标记显示相同的元件，其中：
图1A说明电池组的制造工序。
图1B说明电池组的制造工序。
图1C说明电池组的制造工序。
图1D说明电池组的制造工序。
图1E说明电池组的制造工序。
图2说明产生课题的理由。
图3说明利用改良后的制造工序解决课题的理由。
图4表示汇流条与按压位置的关系。
图5表示确定通过分布的中心的中心直线的第1阶段。
图6表示确定通过分布的中心的中心直线的第2阶段。
具体实施方式
在本说明书所公开的一实施方式中，在所述电池组的制造方法中，被加压的所述电池单体组所包含的所述多个电池单体也可以包括：第1电池单体，位于被加压的所述电池单体组的第1端部，具有单体端子；以及第2电池单体，位于被加压的所述电池单体组的第2端部，具有单体端子，所述中心直线也可以与通过所述第1电池单体的所述单体端子和所述第2电池单体的所述单体端子的直线平行。
根据这样的结构，不进行复杂的计算就能够求出所述中心直线。
在本说明书所公开的一实施方式中，在所述电池组的制造方法中，也可以以如下方式求出所述中心直线：在所述多个单体端子的位置分布中，在第1方向上的与所述中心直线的间隔最大的第1单体端子位置和第2方向上的与所述中心直线的间隔最大的第2单体端子位置，到所述中心直线的间隔相等，所述第1方向垂直于被加压的所述电池单体组的层叠方向，所述第2方向垂直于被加压的所述电池单体组的层叠方向。
根据这样的结构，不进行复杂的计算就能够求出所述中心直线。
在本说明书所公开的一实施方式中，在所述电池组中，所述电池单体组也可以是在层叠方向上被加压的电池单体组，所述汇流条也可以被朝向所述多个单体端子中的至少1个单体端子按压而焊接于所述单体端子。
在本说明书所公开的一实施方式中，在所述电池组中，所述电池单体组也可以是在层叠方向上被加压的电池单体组。
(电池组的组装工序)
图1A表示单体2的俯视图。单体2为大致扁平长方体状，正极端子3和负极端子4在上表面露出。将正极端子3和负极端子4统称为单体端子5。与单体端子5相关的记载对于正极端子3和负极端子4是通用的。单体端子5相对于单体2的外表面形成构件绝缘。
图1B表示将多个单体2层叠后的状态。以相邻的单体2的扁平面彼此间相对的方式层叠。在将单体组串联连接的情况下，以正极端子3与相邻的单体2的负极端子4相邻、负极端子4与相邻的单体2的正极端子3相邻的方式层叠。在此，将层叠方向称为x方向，将单体2上表面的长度方向称为y方向，将单体2的高度方向称为z方向。在图中，省略配置于中间范围的单体组的图示。层叠的单体数量没有特别限定，层叠数n例如为28～34。附图标记2的后缀数字表示x方向的位置，即单体2的层叠顺序。
图1C表示将层叠的单体组在层叠方向上加压而压缩后的状态。沿x方向延伸的箭头8表示加压力。需要说明的是，加压通过未图示的加压夹具来进行。将被压缩的层叠单体组称为电池堆。以下，对从单体2上表面的y方向的中心观察y方向正侧的单体端子标注附图标记6，对从单体2上表面的y方向的中心观察y方向负侧的单体端子标注附图标记7。在以后的记载中，关于单体端子6，将从单体2上表面的y方向的中心观察是y方向正侧表现为是y方向正侧。同样地，关于单体端子7，将从单体2上表面的y方向的中心观察是y方向负侧表现为是y方向负侧。需要说明的是，与附图标记2同样地，对附图标记6和附图标记7也附加有后缀数字。
图1D表示在电池堆的上表面配置有汇流条10的状态。在图中，根据x方向的位置而附加附图标记10的后缀数字。从单体2上表面的y方向的中心观察，汇流条10-1、10-3、…配置于y方向负侧，从单体2上表面的y方向的中心观察，汇流条10-2、10-4、…配置于y方向正侧。在以后的记载中，关于汇流条10-1、10-3、…，将从单体2上表面的y方向的中心观察配置于y方向负侧表现为配置于y方向负侧。同样地，在以后的记载中，关于汇流条10-2、10-4、…，将从单体2上表面的y方向的中心观察配置于y方向正侧表现为配置于y方向正侧。汇流条10-1、10-2、…全部相同，对于共同的事项，省略后缀数字进行说明。汇流条10遍布于相邻的正极端子3和负极端子4。
图1E放大表示1个汇流条10的上表面。示出如下状态：利用未图示的焊接夹具从z方向上方按压汇流条10的上表面而将其按压于单体端子5，在该状态下将汇流条10与单体端子5焊接。在图1E中示出按压位置12、13、焊接位置16。汇流条10分别焊接于相邻的正极端子3和负极端子4，使相邻的正极端子3与负极端子4导通。图1E例示按压焊接位置16的y方向两侧的情况。
如图1D所示，汇流条10存在配置于y方向负侧的汇流条10-1、10-3、…和配置于y方向正侧的汇流条10-2、10-4、…。以下，如图4所示，将配置于y方向正侧的汇流条10-2、10-4、…的按压位置设为12、13，将配置于y方向负侧的汇流条10-1、10-3、…的按压位置设为14、15。后缀数字表示单体2的层叠顺序。
将汇流条10的上表面按压于单体端子5的按压构件利用未图示的焊接夹具定位，如图4所示，对于各汇流条按压4处。例如，对于配置于y方向负侧的汇流条10-1，在从汇流条10-1的y方向中心观察y方向正侧的位置14-1、14-2和从汇流条10-1的y方向中心观察y方向负侧的位置15-1、15-2处进行按压。对于配置于y方向正侧的汇流条10-2，在从汇流条10-2的y方向中心观察y方向正侧的位置12-2、12-3和从汇流条10-2的y方向中心观察y方向负侧的位置13-2、13-3处进行按压。后缀数字表示层叠顺序。在以后的记载中，关于按压位置14-1、14-2…，将从配置于y方向负侧的汇流条10的y方向中心观察为y方向正侧的按压位置表现为y方向正侧的按压位置。另外，关于按压位置15-1、15-2…，将从配置于y方向负侧的汇流条10的y方向中心观察为y方向负侧的按压位置表现为y方向负侧的按压位置。同样地，关于按压位置12-2、12-3…，将从配置于y方向正侧的汇流条10的y方向中心观察为y方向正侧的按压位置表现为y方向正侧的按压位置，关于按压位置13-2、13-3…，将从配置于y方向正侧的汇流条10的y方向中心观察为y方向负侧的按压位置表现为y方向负侧的按压位置。
需要说明的是，将上述汇流条10的上表面按压于单体端子5的按压构件既可以与焊接夹具一体，也可以与焊接夹具分体。
焊接夹具例如通过激光焊接进行焊接，具有照射激光的部位。另外，按压构件例如位于焊接夹具的下方，相对于1个汇流条具有4个按压部位。需要说明的是，按压构件不限于该例。
配置于y方向负侧的汇流条10-1、10-3、…的y方向负侧的按压位置15-1、15-2、15-3、15-4、…利用焊接夹具被定位在直线28上，y方向正侧的按压位置14-1、14-2、14-3、14-4、…利用焊接夹具被定位在直线26上。配置于y方向正侧的汇流条10-2、10-4、…的y方向负侧的按压位置13-2、13-3、13-4、13-5、…利用焊接夹具被定位在直线24上，y方向正侧的按压位置12-2、12-3、12-4、12-5、…利用焊接夹具被定位在直线22上。
(课题)
已判明：通过图1C的压缩工序，如图2的分布图所示，单体端子5的位置沿y方向位移，由此，需要修正作业的频度上升。在图2的分布图中示出单体端子5的中心位置5C。附图标记5C的后缀数字表示层叠顺序。图2的分布图例示了中心位置5C不沿着直线分布，而沿着曲线分布的情况。
在以往的技术中，计算通过左端的单体端子5的中心位置5C-1和右端的单体端子5的中心位置5C-n的直线18，以该直线18为基准决定焊接夹具的位置。即，以直线18的位置为基准，决定图4的直线22、24、26、28的位置。其结果，在与单体端子的中心位置5C-1相对应的左端的单体2-1中，如图2所示，单体端子5的形成范围和按压位置12、13呈预定的位置关系，单体端子5和汇流条10能够如预定那样焊接。相对于此，在层叠方向(x方向)的中央附近的单体2中，如图2所示，在单体端子5的位置在y方向上较大程度地偏移的情况下，产生按压位置12、13从单体端子5的形成范围偏移出的现象，由此产生单体端子5和汇流条10无法按照预定那样焊接的结果。在图2的情况下，在层叠方向(x方向)的中间范围，单体2和单体端子5的位置在y方向上从预定位置较大程度地位移，在该中间范围容易产生焊接不良，需要修正作业的频度增大。在图2中示出了在配置于y方向正侧的汇流条组中产生的现象，在配置于y方向负侧的汇流条组中也产生同样的现象。
(解决方案)
图3的分布图与图2的分布图相同，表示单体端子5的中心位置5C不是呈直线状分布而是沿着曲线分布的情况。
在本说明书所记载的技术中，例如，测量所有的各个单体端子5的中心位置5C，确定其分布，计算通过该分布的中心的中心直线20，以该中心直线20为基准，对焊接夹具进行定位。作为用于测量位置的部件的一例，可列举出激光传感器，但测量位置的部件不限于激光传感器。
在图3中示出以中心直线20为基准决定焊接夹具的位置的情况下的、与单体端子的中心位置5C-1相对应的左端的单体端子5与按压位置12、13的关系。在左端示出单体端子5的位置相对于按压位置12、13与预定相比向y方向负侧位移，按压单体端子5的偏y方向正侧的位置。在该情况下，即使按压位置12、13偏向单体端子5的y方向正侧，也不会影响在按压位置12、13按压汇流条10的上表面而按压到单体端子5的现象，不易导致焊接不良。
在图3中还示出以中心直线20为基准决定焊接夹具的位置的情况下的、层叠方向的中央附近的单体端子5与按压位置12、13的关系。示出在中央附近，单体端子5的位置相对于按压位置12、13与预定相比向y方向正侧位移，按压单体端子5的偏y方向负侧的位置。在该情况下，即使按压位置12、13偏向单体端子5的y方向负侧，也不会影响在按压位置12、13按压汇流条10的上表面而按压到单体端子5的现象，不易导致焊接不良。
如上所述，若测量所有的各个单体端子5的中心位置5C而确定其分布，计算通过其分布中心的中心直线20，并以该中心直线20为基准决定按压位置12、13，则单体端子5和按压位置12、13的Y方向的位置偏移取正负值，能够使位置偏移量的绝对值减半。由此，能够抑制焊接不良的产生，降低需要修正作业的频度。在图3中示出了在配置于y方向正侧的汇流条组中产生的现象，在配置于y方向负侧的汇流条组中也产生同样的现象。
在此，通过分布的中心的中心直线既可以是一次回归直线，也可以是通过更简单的计算式求出的直线。例如，在图3中，求出与通过左端的单体端子5的中心位置5C-1和右端的单体端子5的中心位置5C-n的直线18平行的、距离中心直线20的y方向正侧的最大偏移量Y+MAX的绝对值与y方向负侧的最大偏移量Y-MAX的绝对值相等的中心直线20，将其作为通过分布的中心的中心直线。需要说明的是，距离中心直线20的y方向的偏移量的绝对值能够视为垂直于单体组的层叠方向的方向上的与中心直线20的间隔。
也可以求出距离中心直线20的y方向正侧的偏移量的绝对值的平均值与y方向负侧的偏移量的绝对值的平均值相等的中心直线20。只要是单体端子中心位置5C分布在中心直线的两侧的中心直线即可。
(2条中心直线)
上述中心直线20既能够根据图1C的y方向正侧的单体端子6的分布来计算，也能够根据y方向负侧的单体端子7的分布来计算。在图1C的加压工序后，单体2的y方向正侧的单体端子6与y方向负侧的单体端子7的距离也大致相同，根据y方向正侧的单体端子6的分布计算出的中心直线20与根据y方向负侧的单体端子7的分布计算出的中心直线20大致平行，两中心直线之间的距离与单体2的y方向正侧的单体端子6与y方向负侧的单体端子7的距离相等，这些是已知的。其结果，在实施本技术时，既可以以根据y方向正侧的单体端子6的分布计算出的中心直线为基准调整焊接夹具的位置，也可以以根据y方向负侧的单体端子7的分布计算出的中心直线为基准调整焊接夹具的位置。因此，既可以仅测量y方向正侧的单体端子6的位置，也可以仅测量y方向负侧的单体端子7的位置。或者，也可以利用根据y方向正侧的单体端子6的分布计算出的中心直线和根据y方向负侧的单体端子7的分布计算出的中心直线这两者，以根据其平均值计算出的直线为基准来调整焊接夹具的位置。
(汇流条位置的调整)
如图4所示，按压位置12、13、14、15各自的位置利用焊接夹具被定位在直线上。
汇流条10通过相邻的2个的单体端子5的位置来定位。即，配置于y方向负侧的汇流条10-1以图1C的y方向负侧的单体端子7-1、7-2的位置为基准进行定位，配置于y方向正侧的汇流条10-2以y方向正侧的单体端子6-2、6-3的位置为基准进行定位，配置于y方向负侧的汇流条10-3以y方向负侧的单体端子7-3、7-4的位置为基准进行定位，配置于y方向正侧的汇流条10-4以y方向正侧的单体端子6-4、6-5的位置为基准进行定位。在该情况下，单体端子5和与其焊接的汇流条10的相对的位置关系恒定。单体端子5的中心位置的分布和汇流条10的中心位置的分布相等。在单体端子5的中心位置沿着曲线分布的情况下，汇流条10的中心位置也沿着相同的曲线分布。在图2和图3中，单体端子5和汇流条10的相对的位置关系恒定。
相对于此，利用汇流条配置夹具，能够将配置于y方向负侧的汇流条10-1、10-3、…配置在直线上，将配置于y方向正侧的汇流条10-2、10-4、…配置在直线上，将该汇流条配置夹具相对于图1C的电池堆定位。在该情况下，确定图3所示的中心直线20，基于该中心直线对汇流条配置夹具进行定位。由此，在单体端子5沿着曲线分布的情况下，距离配置有汇流条的中心直线20的单体端子5的y方向的偏移呈正负分布，y方向正侧的最大偏移量Y+MAX的绝对值与y方向负侧的最大偏移量Y-MAX的绝对值相等，最大偏移量的绝对值减半。
在上述情况下，以如上所述定位的汇流条配置夹具为基准而定位焊接夹具即可。若在定位汇流条配置夹具时利用本技术，并以此为基准定位焊接夹具，则本技术被用于焊接夹具的定位。
以下，说明实施例的特征。
(绝缘板)
在图1B中，在本实施例中，在相邻的单体2、2之间配置未图示的绝缘板。在绝缘板的上表面形成有对汇流条10进行定位的形状。由此，配置于y方向负侧的汇流条10-1以图1C的y方向负侧的单体端子7-1、7-2的位置为基准被定位，配置于y方向正侧的汇流条10-2以y方向正侧的单体端子6-2、6-3的位置被基准定位，配置于y方向负侧的汇流条10-3以y方向负侧的单体端子7-3、7-4的位置为基准被定位，配置于y方向正侧的汇流条10-4以y方向正侧的单体端子6-4、6-5的位置为基准被定位。
(电池堆收纳体)
图1C所示的电池堆被插入未图示的壳体并被保持为压缩状态。需要说明的是，保持压缩的构件不限于壳体。壳体的上表面开放，从壳体外执行汇流条的配置工序、焊接夹具的按压工序、焊接夹具的焊接工序。
根据将电池堆收纳于壳体内的构造，从左端的单体端子5的中心位置5C-1通过右端的单体端子5的中心位置5C-n的直线有时沿着壳体的长度方向延伸。图2和图3表示该情况，以壳体的长度方向为x轴。
相对于此，通过左端的单体端子5的中心位置5C-1和右端的单体端子5的中心位置5C-n的直线有时相对于壳体的长度方向倾斜。在该情况下，在将壳体的长度方向设为x轴时，图3中的直线18相对于x轴倾斜。在该情况下，通过分布的中心的中心直线20也相对于x轴倾斜。
在图5中，横轴取x方向位置(与单体的层叠顺序相对应)，纵轴取单体端子5的中心位置5C的y方向位置。示出单体端子5的中心位置5C的分布。直线30表示通过左端的单体端子5的中心位置5C-1和右端的单体端子5的中心位置5C-n的直线，求出该直线30的倾斜角θ。由此判明在将焊接夹具相对于电池堆收纳壳体定位时所需的两者的相对旋转角度。
图6是以纵轴表示距离直线30的y方向的偏移量的图表。单体端子5的中心位置5C沿着曲线分布。中心直线32是使距离中心直线32的y正方向的最大偏移量Y+MAX的绝对值与y负方向的最大偏移量Y-MAX的绝对值为大致相同的值的直线。
若以该中心直线32为基准使焊接夹具平行移动，则焊接夹具相对于电池堆收纳壳体的定位结束。若如上所述地对焊接夹具进行定位，则按压位置与单体端子的Y方向的最大偏移量的绝对值减少，抑制了焊接不良的产生，需要修正作业的频度减少。
在本实施例中，以焊接夹具为基准决定焊接位置。
在本实施例中，在焊接部位的Y方向两侧进行按压，但既可以仅在焊接位置的y方向正侧进行按压，也可以仅在y方向负侧进行按压。如上所述，由于以焊接夹具为基准决定焊接位置，因此管理按压位置与焊接位置的距离。根据该距离，产生需要在两侧按压的情况和在单侧按压即可的情况。
在本实施例中，利用通过从汇流条的上表面侧的处理将汇流条的背面焊接于单体端子的焊接技术。在实施例中，利用激光焊接技术。不限定于激光焊接。另外，此处所说的焊接包括利用钎料的钎焊。
根据本技术，能够得到在俯视电池堆的情况下，虽然多个单体端子呈非直线状分布、但在按压处理中产生的按压痕沿着通过多个单体端子的位置分布的中心的中心直线延伸的电池组。另外，得到虽然多个单体端子呈非直线状分布，但焊接位置沿着通过多个单体端子的位置分布的中心的中心直线延伸的电池组。
以上，详细地说明了本发明的具体例，但这些只不过是例示，并不限定权利要求书。在权利要求书所记载的技术中包括对以上例示的具体例进行各种变形、变更的技术。本说明书或者附图中说明的技术要素单独或者通过各种组合而发挥技术的有用性，并不限定于在申请时权利要求记载的组合。另外，本说明书或者附图中例示的技术能够同时实现多个目的，实现其中的一个目的本身就具有技术的有用性。

Claims (7)

1.一种电池组的制造方法，其特征在于，包括：
层叠多个电池单体；
将层叠多个所述电池单体而设置的电池单体组在层叠方向上加压；
测量被加压的电池单体组所包含的多个所述电池单体的多个单体端子的位置；
求出通过所述多个单体端子的位置分布的中心的中心直线；
以所述中心直线为基准，对焊接夹具进行定位，该焊接夹具被构成为决定将汇流条按压到所述多个单体端子中的至少1个单体端子的位置；以及
利用所述焊接夹具，将被朝向所述多个单体端子中的至少1个单体端子按压的所述汇流条焊接于所述多个单体端子中的至少1个单体端子。
2.根据权利要求1所述的电池组的制造方法，其特征在于，
被加压的所述电池单体组所包含的所述多个电池单体包括：第1电池单体，位于被加压的所述电池单体组的第1端部，具有单体端子；以及第2电池单体，位于被加压的所述电池单体组的第2端部，具有单体端子，
所述中心直线与通过所述第1电池单体的所述单体端子与所述第2电池单体的所述单体端子的直线平行。
3.根据权利要求1或2所述的电池组的制造方法，其特征在于，
以如下方式求出所述中心直线：在所述多个单体端子的位置分布中，在第1方向上的与所述中心直线的间隔最大的第1单体端子位置和第2方向上的与所述中心直线的间隔最大的第2单体端子位置，到所述中心直线的间隔相等，所述第1方向与被加压的所述电池单体组的层叠方向垂直，所述第2方向与被加压的所述电池单体组的层叠方向垂直。
4.一种电池组，其特征在于，包括：
汇流条；以及
电池单体组，包括多个单体端子，
其中，
残存于所述汇流条的按压痕沿着通过所述多个单体端子的位置分布的中心的中心直线延伸。
5.根据权利要求4所述的电池组，其特征在于，
所述电池单体组是在层叠方向被加压的电池单体组，
所述汇流条被朝向所述多个单体端子中的至少1个单体端子按压而焊接于所述单体端子。
6.一种电池组，其特征在于，包括：
汇流条；以及
电池单体组，包括多个单体端子，
其中，
所述汇流条与所述多个单体端子的焊接位置沿着通过所述多个单体端子的位置分布的中心的中心直线延伸。
7.根据权利要求6所述的电池组，其特征在于，
所述电池单体组是在层叠方向上被加压的电池单体组。
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