JP6382441B2

JP6382441B2 - バッテリシステム

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Publication number: JP6382441B2
Application number: JP2017508804A
Authority: JP
Inventors: 岡田　渉; 渉岡田; 吉洋塩津; 知実田中; 熊澤　誠二; 誠二熊澤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2018-08-29
Anticipated expiration: 2035-12-09
Also published as: JPWO2016157268A1; US20170365827A1; WO2016157268A1

Description

本発明は、複数の電池セルをバスバーで直列又は並列に接続しているバッテリシステムに関し、とくに電池セルの電極端子にレーザー溶接してバスバーを接続しているバッテリシステムに関する。

バッテリシステムは、複数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高く、また並列に接続して充放電の電流を大きくできる。たとえば、自動車を走行させるモータの電源に使用される大電流、大出力用のバッテリシステムは、複数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高くしている。この用途に使用されるバッテリシステムは、複数の電池セルを金属板のバスバーで接続している。バスバーは、バッテリシステムを構成する電池セルの電極端子に溶接して、あるいはネジ止めして接続される。バスバーを溶接して電極端子に接続する接続構造は、電極端子に無理な回転トルクを作用させることなく、長期間にわたって安定してバスバーを電極端子に接続できる特徴がある。とくに、バスバーにレーザービームを照射して溶着する接続構造は安定して接続できる特徴がある。この接続構造のバッテリシステムは、バスバーにレーザービームを照射して電極端子に溶着している。（特許文献１参照）

特開２０１１−６０６２３号公報

複数の電池セルをバスバーで接続しているバッテリシステムは、隣接するバスバー間に電位差が発生する。バッテリシステムは、電位差のあるバスバー間の絶縁特性を改善するために、隣接するバスバーの間に十分な沿面距離を確保することが大切である。絶縁距離を確保するためには、具体的には、沿面距離や空間距離を考慮する。空間距離とは、絶縁された導体間の直線距離に相当する。沿面距離とは、導体を隔てる絶縁物の表面に沿って計測される距離に相当する。バスバー間の絶縁距離は、バスバーの間に絶縁壁を設けることで確保できる。

ところで、バスバーを電極端子にレーザー溶接しているバッテリシステムは、製造工程において、バスバーに照射されるレーザービームがバスバーを溶融して周囲にスパッターを飛散させる。スパッターが周辺に飛散する弊害は、バスバーの間に設けている絶縁壁で防止できる。しかしながら、プラスチック製の絶縁壁は、バスバーにレーザービームを照射する工程で周囲からの熱エネルギーを吸収して加熱され、溶融し、さらに気化されて多量のガスを発生する。この工程で発生するガスは、バスバーの溶着を阻害する。気化されたプラスチックガスがバスバーと電極端子との溶着部分に侵入して確実な溶着を阻止するからである。

絶縁壁がガスを発生してレーザー溶接を阻害する弊害は、絶縁壁をセラミックなどの耐熱性に優れた素材として解消できる。しかしながら、セラミック製の絶縁壁は部品コストが高く、また焼成して製造するので高い精度で理想的な形状とすることが難しく、さらに重くて製造コストが高くなる等、種々の欠点がある。

本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、安価に多量生産できる絶縁プラスチックの絶縁壁で沿面距離を確保しながら、バスバーを安定して電極端子にレーザー溶接できるバッテリシステムを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のバッテリシステムは、複数の電池セル１と、隣接する電池セル１の電極端子２にレーザー溶接されて電池セル１を電気接続してなるバスバー３と、隣接する電極端子２の間に配置してなるプラスチック製の絶縁壁１９とを備える。絶縁壁１９は、その表面色を、遠赤外線の反射率を５０％以上とする熱線反射色としている。

以上のバッテリシステムは、安価に多量生産できる絶縁プラスチックの絶縁壁でもって、電位差のある電極端子の間の沿面距離を確保して絶縁特性を確保しながら、バスバーを安定して電極端子にレーザー溶接できる特徴がある。バスバーを電極端子にレーザー溶接する従来のバッテリシステムは、バスバーを電極端子にレーザー溶接する工程で、バスバーにレーザービームを照射して加熱するので、絶縁壁が熱線を吸収して溶融され、さらに表面が気化されて多量のガスを発生する。発生するガスはバスバーと電極端子との溶融部分に侵入してレーザー溶接を阻害する欠点があった。

本発明のバッテリシステムは、絶縁壁の表面を熱線反射色とするので、レーザービームがバスバーを加熱する工程で、絶縁壁は表面で熱線を効率よく反射する。このため、レーザービームがバスバーを加熱して溶着しながら、プラスチック製の絶縁壁が加熱されてガスが発生するのを防止できる。このため、加熱された絶縁壁が発生するガスに起因するバスバーの溶着不良を防止して、バスバーを確実に安定して電極端子に溶着できる。とくに、以上のバッテリシステムは、絶縁壁の熱吸収を防止してガスの発生を阻止するので、絶縁壁をセラミックなどの耐熱性に優れた材料とする必要がなく、安価で多量生産でき、しかも高い寸法精度で理想的な形状に加工できるプラスチック製の絶縁壁を使用しながら、バスバーを確実に安定して電極端子にレーザー溶接できる特徴を実現する。

本発明のバッテリシステムは、絶縁壁１９を、熱線反射色の樹脂で形成することができる。
このバッテリシステムは、絶縁壁を熱線反射色の樹脂で形成するので、絶縁壁を成形した後、塗装する等の表面処理を必要とせず、絶縁壁を安価に多量生産できる特徴がある。

本発明のバッテリシステムは、絶縁壁１９が、熱線反射色のフィラーを含むことができる。
このバッテリシステムは、絶縁壁を成形するプラスチックの材質やボディーカラーに影響を受けることなく、表面を熱線反射色として熱エネルギーの吸収を少なくできる特徴がある。

本発明のバッテリシステムは、絶縁壁１９が、可視光線または赤外線のうち少なくとも一方を反射する塗料を表面に塗布することができる。

本発明のバッテリシステムは、電池セル１を角形電池として、角形電池の間に積層してなるプラスチック製の絶縁セパレータ１８と絶縁壁１９とを一体構造とすることができる。
このバッテリシステムは、角形電池の間に挟着される絶縁セパレータに絶縁壁を一体構造とするので、絶縁壁を理想的な位置に配置して、隣接するバスバーの沿面距離を確保できる。また、絶縁壁を、定位置に配置するための構造を必要とせず、絶縁壁の取付構造を簡単にできる。

本発明のバッテリシステムは、絶縁壁１９を、バスバー３を定位置に配置するプラスチック製のバスバーホルダー２０と一体構造とすることができる。
このバッテリシステムは、バスバーを定位置に配置するバスバーホルダーに絶縁壁を一体構造とするので、絶縁壁とバスバーとの相対位置を理想的な状態として、隣接するバスバーを絶縁できる。また、絶縁壁を、定位置に配置するための構造を必要とせず、絶縁壁の取付構造を簡単にできる。

本発明の一実施例にかかるバッテリシステムの斜視図である。図１に示すバッテリシステムの垂直縦断面図である。図１に示すバッテリシステムの電池セルとバスバーの連結構造を示す概略斜視図である。図３に示す電池セルとバスバーの連結構造を示す分解斜視図である。電池セルの電極端子とバスバーの連結構造を示す概略拡大断面図である。バスバーの他の一例を示す拡大平面図である。バスバーの他の一例を示す拡大平面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのバッテリシステムを例示するものであって、本発明はバッテリシステムを以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

本発明のバッテリシステムは、ハイブリッドカーや電気自動車などの電動車両に搭載されて走行モータに電力を供給する電源、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの発電電力を蓄電する電源、あるいは深夜電力を蓄電する電源など、種々の用途に使用され、とくに大電力、大電流の用途に好適な電源として使用される。

図１と図２に示すバッテリシステムは、複数の電池セル１を絶縁セパレータ１８を挟んで互いに絶縁して積層状態に固定している。電池セル１は角形電池である。さらに、電池セル１は、リチウムイオン電池からなる角形電池である。ただし、本発明のバッテリシステムは、電池セル１を角形電池には特定せず、またリチウムイオン二次電池にも特定しない。電池セル１には、充電できる全ての電池、たとえばリチウムイオン二次電池以外の非水系電解液二次電池やニッケル水電池セルなども使用できる。

角形電池は、図３と図４に示すように、絶縁材１１を介して封口板１２に正負の電極端子２を固定している。なお、図３及び図４は、電池セル１とバスバー３の接続状態をわかりやすくするために、複数のバスバー３を定位置に配置するバスバーホルダー２０（詳細には後述する）を省略した図を示している。正負の電極端子２は、突出部２Ａの周囲に溶接面２Ｂを設けている。溶接面２Ｂは、封口板１２の表面と平行な平面状で、この溶接面２Ｂの中央部に突出部２Ａを設けている。図の電極端子２は、突出部２Ａを円柱状としている。ただ、突出部は、必ずしも円柱状とする必要はなく、図示しないが、多角柱状又は楕円柱状とすることもできる。

積層される複数の電池セル１は、固定部品１３で定位置に固定されて直方体の電池ブロック１６としている。固定部品１３は、積層している電池セル１の両端面に配置される一対のエンドプレート１４と、このエンドプレート１４に、端部を連結して積層状態の電池セル１を加圧状態に固定している締結部材１５とからなる。

電池ブロック１６は、電池セル１の電極端子２を設けている面、図にあっては封口板１２を同一平面となるように積層している。図１と図２のバッテリシステムは、電池ブロック１６の上面に正負の電極端子２を配設している。電池ブロック１６は、封口板１２の両端部にある正負の電極端子２が左右逆となる状態で電池セル１を積層している。電池ブロック１６は、図３と図４に示すように、電池ブロック１６の両側において、隣接する電極端子２を金属板のバスバー３で連結して、電池セル１を直列に接続している。

電池ブロック１６は、電池セル１の間に絶縁セパレータ１８を挟んで、隣の電池セル１を絶縁状態で積層している。さらに、電池ブロック１６は、電位差のある隣の電極端子２の間に絶縁壁１９を設けて、電位差のある電極端子２間の沿面距離を長くしている。図２の断面図に示す電池ブロック１６は、絶縁壁１９をプラスチック製の絶縁セパレータ１８に一体的に成形して、絶縁セパレータ１８と一体構造としている。この絶縁壁１９は、絶縁セパレータ１８を電池セル１の間に挟んで、定位置に配置される。

絶縁壁１９は、図２の断面図と図３の斜視図に示すように、電位差のある電極端子２の間にあって、電極端子２よりも高く、好ましくは電極端子２の上端よりも突出する高さとしている。絶縁壁１９は高く隣接して配置されて、電位差のある電極端子２の沿面距離を長くできる。このことから、絶縁壁１９は、電極端子２の上端面から突出する高さ（ｈ）を、たとえば５ｍｍ以上、好ましくは８ｍｍ以上として、電位差のある電極端子２の沿面距離を確保する。

ただ、絶縁壁は、バスバー３を定位置に配置するプラスチック製のバスバーホルダー２０（図１参照）と一体構造とすることもできる。このバスバーホルダー２０は、例えば、複数のバスバー３が配置されるホルダー本体２０Ａの内側を複数に区画して、各バスバー３を定位置に配置する区画室を形成すると共に、各区画室の境界となる区画壁を絶縁壁とすることができる。この絶縁壁は、互いに隣接するバスバー３の間に配置されて、電位差のある電極端子２間を絶縁する。この構造は、バスバー３を定位置に配置するバスバーホルダー２０に絶縁壁を一体構造とするので、絶縁壁とバスバーとの相対位置を理想的な状態にできる。

絶縁壁１９は、バスバー３をレーザー溶接する電極端子２に接近するので、レーザービームを照射する状態で加熱される。プラスチック製の絶縁壁１９は、加熱されると溶融し、さらに表面が気化してガスを発生する。発生するガスは、バスバー３と電極端子２の溶接部に侵入して、溶接の強度を低下させる原因となる。バスバー３を電極端子２にレーザー溶接する工程で、レーザービームでバスバー３と電極端子２は溶融温度まで加熱される。バスバー３と電極端子２の加熱部は、可視光線および赤外線を含む光（電磁波）を放射する。放射される光は、近くに配置している絶縁壁１９の表面に照射される。多くの物質が遠赤外線の波長領域の光を吸収する性質を有しているため、遠赤外線を照射することで物体が発熱する。また、物体は可視光線の吸収によっても発熱する。絶縁壁１９は、吸収する熱エネルギーを小さくするために、表面を、可視光線および赤外線を含む光の反射率を５０％以上とするように構成している。

一般的には、赤外線は、波長が０．７８〜１０００μｍの光であり、そのうち、波長が４〜１０００μｍの光を遠赤外線という。また、可視光線は、波長が３８０〜７８０ｎｍの光である。赤外線の波長領域と、可視光線の波長領域は隣接している。可視光線（波長が３８０〜７８０ｎｍの範囲の光）の反射率が高い物質は、赤外線の反射率も高い傾向がある。そのため、絶縁壁１９は、可視光線の反射率を５０％以上とする熱線反射色としている。このような物質としては、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＡ（ポリアミド／ナイロン(登録商標)）などのポリエステル系プラスチック材料を用いて形成することができる。または、それらの樹脂とガラス繊維・ガラスビーズ等の複合材を用いることも可能である。この構成の絶縁壁１９は、上述の通り、光の吸収に伴う熱エネルギーの発生を小さくすることができる。なお、赤外線を反射する性質を有する赤外線反射塗料を絶縁壁１９に塗布することで、絶縁壁１９の光の吸収に起因する発熱をさらに抑制することもできる。

上述の通り、レーザー溶接の際に、光（電磁波）が放射されるが、レーザー溶接の際に用いられるレーザーは、ファイバーレーザー（波長：１０６０〜１０７０ｎｍ等）、ディスクレーザー（波長：１０３０ｎｍ等）、半導体レーザー（波長：８０８、８２５、８８０、９７５ｎｍ等）、ＹＡＧレーザー（波長：１０６４ｎｍ等）などが知られている。これらのレーザーを用いてレーザー溶接を行う場合、主に、可視光線および赤外線が放射されるため、絶縁壁１９は、可視光線および赤外線の反射率を高めることで、光の吸収に伴う絶縁壁１９の発熱を抑制することが期待できる。特に、放射される光のうち、遠赤外線は、物体に熱を与える効果が著しく高く、絶縁壁１９の遠赤外線の反射率を５０％以上とすることが好ましい。この絶縁壁１９は、照射される遠赤外線の半分以上を反射して熱線の吸収量を小さくできる。また、絶縁壁１９は、好ましくは表面色を、可視光線や赤外線の反射率を６０％以上とし、さらに好ましくは７０％以上として、さらに熱線の吸収量を減少して、ガスの発生を効果的に阻止できる。

絶縁壁１９は、ボディーカラーを熱線反射色とするプラスチックを成形して、表面を熱線反射色にできる。また、絶縁壁１９は、プラスチックに粉末状のフィラーを充填してボディーカラーを熱線反射色とすることができる。この絶縁壁１９は、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ等、ボディーカラーを白色とする無機粉末をフィラーとしてプラスチックに添加し、混合して、ボディーカラーを熱線反射色として成形することができる。ボディーカラーを熱線反射色とするプラスチックを成形して製作される絶縁壁１９は、安価に多量生産できる。ただ、絶縁壁１９は、絶縁性のプラスチックで成形した後、熱線反射色の塗料を塗布して表面を熱線反射色とすることもできる。

バスバー３は、その両端部を正負の電極端子２に溶接して、電池セル１を直列に接続している。バッテリシステムは、電池セル１を直列に接続して出力電圧を高くしている。バスバー３は、電池セル１を直列と並列に接続することもできる。このバッテリシステムは、出力電圧と出力電流を大きくできる。

バスバー３は、電極端子２の突出部２Ａを案内する切欠部３０を設けている。図３と図４のバスバー３は、両端部に切欠部３０を設けて、各々の切欠部３０に、隣接して配設している電池セル１の電極端子２の突出部２Ａを案内している。図３と図４のバスバー３は、切欠部３０を貫通孔として内側に突出部２Ａを挿入している。切欠部３０は、電極端子２の突出部２Ａを案内できる内形としている。さらに切欠部３０は、突出部２Ａを案内する状態で、内側縁と突出部２Ａとの間に露出隙間４を設けている。切欠部３０に突出部２Ａを案内する状態で、電極端子２の溶接面２Ｂを露出するためである。

露出隙間４のある切欠部３０は、内側に突出部２Ａが密着せず、切欠部３０の内側縁にレーザービームを照射して内側縁を溶融して電極端子２の溶接面２Ｂに確実に溶接できる。このため、切欠部３０の内側縁を隅肉溶接部３１として確実に溶接面２Ｂに溶接できる。また、バスバー３を電極端子２にレーザー溶接する工程において、露出隙間４にレーザー光線や位置検出センサを挿入して溶接面２Ｂの位置を検出できる。溶接面２Ｂの位置が検出できると、バスバー３の表面の位置をレーザー光線や位置検出センサで検出して、バスバー３が溶接面２Ｂに密着しているかどうかを判定できる。バスバー３を電極端子２にレーザー溶接する工程で、バスバー３と溶接面２Ｂとの間に隙間があると確実なレーザー溶接は保障されない。溶接面２Ｂの位置を検出し、さらにバスバー３の位置を検出して、バスバー３と溶接面２Ｂとの間隔を検出できる。レーザー溶接工程において、バスバー３が溶接面２Ｂに密着することを検出してレーザー溶接することで、バスバー３は確実に溶接面２Ｂにレーザー溶接できる。バスバー３と溶接面２Ｂとの間に隙間があるときは、レーザー溶接を中止して、バスバー３を溶接面２Ｂに押し付けて密着し、あるいはバスバー３を交換して溶接面２Ｂに密着してレーザー溶接してバスバー３は確実に電極端子２に溶接される。

露出隙間４は、好ましくは１ｍｍよりも大きく、さらに好ましくは２ｍｍ以上とする。この間隔の露出隙間４は、溶接面２Ｂにレーザー光線を照射し、あるいは位置検出センサを挿入して溶接面２Ｂの位置を確実に検出できる。また、切欠部３０の内側縁にレーザービームを照射して、隅肉溶接部３１を確実に溶接面２Ｂにレーザー溶接できる。

図３と図４のバスバー３は、切欠部３０を貫通孔としている。さらに貫通孔を円形として、内形を突出部２Ａの外形よりも大きくして、突出部２Ａとの間に露出隙間４を設けている。円形貫通孔の切欠部３０に、円柱状の突出部２Ａを挿入して、貫通孔の内側縁を隅肉溶接部３１で溶接面２Ｂに溶接する連結構造は、図５に示すように、集束されたレーザービームを、円形軌跡に照射してバスバー３を隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで溶接面２Ｂに確実に溶接できる。

バスバー３は、図５に示すように、切欠部３０の内側縁を溶接面２Ｂに溶接している隅肉溶接部３１と、電極端子２の溶接面２Ｂとの境界を溶接している貫通溶接部３２とで溶接面２Ｂに溶接され、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで所定の溶接幅（Ｈ）で溶接面２Ｂに溶接される。バスバー３を充分な強度で電極端子２に溶接するために、溶接幅（Ｈ）は、例えば０．８ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上、さらに好ましくは１．２ｍｍ以上とする。溶接幅（Ｈ）は、広くして溶接強度を強くできるが、溶接に時間がかかるのでｋ例えば５ｍｍ以下、好ましくは４ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以下とする。

バスバー３は、所定の半径に集束したレーザービームを所定のピッチ（ｔ）で複数列に照射して、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで電極端子２の溶接面２Ｂに所定の溶接幅（Ｈ）で溶接される。複数列に照射されるレーザービームは、切欠部３０の内側縁に沿って照射されてバスバー３を隅肉溶接部３１で溶接面２Ｂに溶接し、その後、レーザービームの照射位置を所定のピッチ（ｔ）でずらせて複数列に照射して、貫通溶接部３２で溶接面２Ｂに溶接する。複数列に照射して、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２でバスバー３を溶接面２Ｂに溶接するレーザービームは、狭い面積に集束されてバスバー３に照射される。集束されたレーザービームは、複数列に照射されるピッチ（ｔ）にほぼ等しい面積に集束して照射され、あるいは複数列に照射されるピッチ（ｔ）よりも大きな面積に集束して照射される。照射されるピッチ（ｔ）よりも大きな面積に集束して照射されるレーザービームは、複数列に照射されて、所定の溶接幅（Ｈ）で均一にバスバー３を溶接面２Ｂに溶接できる。

所定のピッチ（ｔ）で複数列に照射されるレーザービームは、たとえば、３列以上、好ましくは５列以上、さらに好ましくは１０列以上に照射されて、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とでバスバー３を溶接面２Ｂに確実に溶接できる。レーザービームを所定のピッチ（ｔ）で複数列に照射して、バスバー３を隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで溶接する溶接構造は、バスバー３を確実に溶接面２Ｂに溶接できる。ただ、レーザービームの収束する面積を大きくして、バスバー３を隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２の両方で溶接面２Ｂに溶接することもできる。このレーザービームは、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで確実にバスバー３を溶接面２Ｂに溶接できるエネルギーに調整される。

図６のバスバー３は、切欠部３０の貫通孔を星形として、その内側縁を隅肉溶接部３１で溶接面２Ｂに溶接して、その外側を貫通溶接部３２として溶接面２Ｂに溶接している。この溶接構造は、バスバー３を強固に溶接面２Ｂに固定できる。さらに、図７のバスバー３は、切欠部３０を凹部として、凹部の内側縁を隅肉溶接部３１で溶接面２Ｂに溶接して、その隅肉溶接部３１の外側を貫通溶接部３２として溶接面２Ｂに溶接している。

バスバー３は、図１に示すバスバーホルダー２０で定位置に配置されて、電極端子２の突出部２Ａを切欠部３０に案内する。バスバーホルダー２０は、プラスチック等の絶縁材で成形されて、バスバー３を嵌合構造で定位置に配置する。バスバーホルダー２０は、電池ブロック１６に連結されて、バスバー３を定位置に配置する。バスバーホルダー２０は、角形電池の間に積層している絶縁セパレータ１８に連結されて定位置に配置され、あるいは角形電池に連結されて、電池ブロック１６の定位置に連結される。図１に示すバスバーホルダー２０は、複数のバスバー３を定位置に配置する枠形状のホルダー本体２０Ａとホルダー本体２０Ａの上方開口部を閉塞するカバープレート２０Ｂとを備えている。ホルダー本体２０Ａは、複数のバスバー３が定位置に配置された状態で電池ブロック１６の上面に配置されて、各バスバー３の切欠部３０が電極端子２の突出部２Ａに配置される。さらに、この状態で、ホルダー本体２０Ａの上方開口部からレーザービームが照射されて、バスバー３が電極端子２に溶着される。全てのバスバー３が電極端子２に溶着された後、ホルダー本体２０Ａの上方開口部をカバープレート２０Ｂで閉塞する。

図３と図４のバスバー３は、電極端子２に溶接して連結される一対の溶接プレート部３３と、一対の溶接プレート部３３を連結している連結部３４とを有し、連結部３４を溶接プレート部３３よりも厚くしている。図５のバスバー３は、切欠部３０の近傍であって、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで溶接面２Ｂにレーザー溶接される部分に溶接プレート部３３を設けている。図４のバスバー３は、切欠部３０を円形の貫通孔とするので、貫通孔の周囲に円形の溶接プレート部３３を設けている。溶接プレート部３３は、溶接面２Ｂにレーザー溶接されるので、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで溶接面２Ｂに溶接される溶接幅（Ｈ）よりも広くしている。

溶接プレート部３３は、電極端子２の溶接面２Ｂに確実にレーザー溶接できる厚さとしている。溶接プレート部３３の厚さは、図５の断面図に示すように、溶接プレート部３３の表面に照射されるレーザービームで、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２の両方を溶接面２Ｂに確実に溶接できる寸法に設定される。溶接プレート部３３の厚さは、例えば０．３ｍｍ以上、好ましくは０．４ｍｍ以上とする。厚すぎると、貫通溶接部３２を溶接面２Ｂにレーザー溶接するエネルギーを大きくする必要があるので、溶接プレート部３３の厚さは例えば２ｍｍ以下、好ましくは１．６ｍｍ以下とする。

図３と図４のバスバー３の連結部３４は、両端部に設けている第１の接続部３５及び第２の接続部３６と、第１の接続部３５と第２の接続部３６に折曲部を介して連結している第１の立ち上がり部３７及び第２の立ち上がり部３８と、第１の立ち上がり部３７及び第２の立ち上がり部３８に折曲部を介して連結している中間連結部３９を有する。第１の接続部３５と第２の接続部３６は、内側に溶接プレート部３３を設けている。第１の立ち上がり部３７と第２の立ち上がり部３８は、所定の曲率半径で直角に折曲している折曲部を介して第１の接続部３５と第２の接続部３６に連結されて垂直姿勢に配置される。中間連結部３９は、所定の曲率半径で直角に折曲している折曲部を介して第１の立ち上がり部３７と第２の立ち上がり部３８とに連結されて水平姿勢に配置される。中間連結部３９は、中間部にＵ曲部４０を設けている。中間連結部３９は、Ｕ曲部４０の幅を第１の接続部３５と第２の接続部３６よりも狭くして変形しやすくしている。図４のバスバー３は、第１の立ち上がり部３７と中間連結部３９とを連結している折曲部の近傍に切り欠き凹部４１を設けて、Ｕ曲部４０の幅を狭くしている。このバスバー３は、電気抵抗が異なる２種の金属を連結して、電気抵抗が小さい金属の折曲部に切り欠き凹部４１を設けて、切り欠き凹部４１による電気抵抗の増加を防止する。たとえば、第１の接続部３５と第１の立ち上がり部３７と中間連結部３９の一端を銅板として、第２の接続部３６と第２の立ち上がり部３８と中間連結部３９の他端をアルミニウム板とするバスバー３は、銅板である折曲部の近傍に切り欠き凹部を設けて、バスバー３の電気抵抗の増加を少なくしながら、Ｕ曲部４０の幅を狭くして変形しやすくできる。なお、上述のバスバーは、アルミニウム板と銅板とで構成されているが、アルミニウム板のみ、あるいは、銅板のみで形成することもできる。

以上のバッテリシステムは、以下の工程で電極端子２をバスバー３に接続する。
（１）複数のバスバー３が定位置に配置されたバスバーホルダー２０を電池ブロック１６の定位置に配置して、バスバー３の切欠部３０に、電極端子２の突出部２Ａを案内する。（２）露出隙間４から溶接面２Ｂにレーザー光線を照射して溶接面２Ｂの位置を検出し、さらにバスバー３の表面にレーザー光線を照射してバスバー３の位置を検出し、バスバー３が溶接面２Ｂに接触するかどうかを確認する。バスバー３が溶接面２Ｂに接触していることを確認して次の工程に進む。
バスバー３が溶接面２Ｂから設定値よりも離れていると、エラーメッセージを表示する。エラーメッセージが表面されると、バスバー３を交換し、あるいはバスバー３の位置を調整して、バスバー３を溶接面２Ｂに接触される。
（３）バスバー３を溶接面２Ｂに接触させる状態で、バスバー３の切欠部３０の内側縁の位置をパターン認識して、切欠部３０の内側縁に沿ってレーザービームを照射して、切欠部３０の内側縁を隅肉溶接部３１としてレーザー溶接し、隅肉溶接部３１に沿って、隅肉溶接部３１から所定のピッチ離れた位置に複数列にレーザービームを照射し、所定の幅でバスバー３を溶接面２Ｂに溶接して、貫通溶接部３２として溶接する。図４に示すように、切欠部３０を円形の貫通孔とするバスバー３は、図５に示すように、貫通孔の内径に沿ってレーザービームを照射して、貫通孔の内側縁を隅肉溶接部３１として溶接面２Ｂに溶接し、その後、所定のピッチでレーザービームを照射する半径を大きくしながら、複数列にレーザービームを照射して貫通溶接部３２として溶接面２Ｂに溶接する。隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２は互いに溶接部を連続する状態として、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２とで所定の幅でバスバー３の溶接プレート部３３を溶接面２Ｂに溶接する。

レーザービームは、バスバー３と溶接面２Ｂとを加熱、溶融する。この状態で、レーザービームの照射領域は、金属製のバスバー３と溶接面２Ｂが溶融する温度まで高温に加熱される。高温に加熱された照射領域は、周囲に遠赤外線を放射する。放射される遠赤外線は、絶縁壁１９を照射して加熱する。絶縁壁１９は、遠赤外線の反射率を５０％以上として、照射される遠赤外線の半分以上を反射する。表面で遠赤外線を反射する絶縁壁１９は、照射される遠赤外線を吸収して加熱される温度が低く、表面が照射される遠赤外線の熱エネルギーで気化されることがない。

表面の遠赤外線の反射率を１０％とする絶縁壁は、バスバーをレーザー溶接する工程で、プラスチック製の絶縁壁が加熱され、気化されて、溶接部分を確認できないほど多量のガスが発生し、バスバーと電極端子との溶接部にガスが混入して溶着強度が低下する。これに対して、プラスチックに白色の無機粉末を混合して、表面色を、遠赤外線の反射率を７０％とする熱線反射色とする絶縁壁１９は、バスバー３の溶接工程で加熱によるガスの発生がなく、溶接部にガスが混入して溶着強度が低下することはない。また、表面を可視光線および赤外線を含む光の反射率を５０％とする乳白色の赤外線反射塗料でコーティングする絶縁壁１９も、バスバー３の溶接工程で加熱によるガスの発生が極めて少なく、溶接部にガスが混入して溶着強度が低下することはない。

図４のバスバー３は、切欠部３０を円形の貫通孔とするので、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２の両方をリング状とするが、図７に示すように、切欠部３０を半円形とするバスバー３は、隅肉溶接部３１と貫通溶接部３２を半円形として、所定の幅でバスバー３の溶接プレート部３３を溶接面２Ｂに溶接する。

本発明のバッテリシステムは、電池セルの電極端子とバスバーとを確実に安定して電気接続することで、電動車両の電源や、自然エネルギーを蓄電し、あるいは深夜電力を蓄電する電源として好適に使用できる。

１…電池セル、２…電極端子、２Ａ…突出部、２Ｂ…溶接面、３…バスバー、４…露出隙間、１１…絶縁材、１２…封口板、１３…固定部品、１４…エンドプレート、１５…締結部材、１６…電池ブロック、１８…絶縁セパレータ、１９…絶縁壁、２０…バスバーホルダー、２０Ａ…ホルダー本体、２０Ｂ…カバープレート、３０…切欠部、３１…隅肉溶接部、３２…貫通溶接部、３３…溶接プレート部、３４…連結部、３５…第１の接続部、３６…第２の接続部、３７…第１の立ち上がり部、３８…第２の立ち上がり部、３９…中間連結部、４０…Ｕ曲部、４１…切り欠き凹部。

Claims

複数の電池セルと、隣接する前記電池セルの電極端子にレーザー溶接されて前記電池セルを電気接続してなるバスバーと、隣接する前記電極端子の間に配置してなるプラスチック製の絶縁壁とを備えるバッテリシステムであって、
前記絶縁壁は、ポリブチレンテレフタレートで形成され、かつ、前記絶縁壁の表面色が、少なくとも可視光線の反射率を５０％以上とする熱線反射色であることを特徴とするバッテリシステム。
複数の電池セルと、隣接する前記電池セルの電極端子にレーザー溶接されて前記電池セルを電気接続してなるバスバーと、隣接する前記電極端子の間に配置してなるプラスチック製の絶縁壁とを備えるバッテリシステムであって、
前記絶縁壁は、少なくとも可視光線の反射率を５０％以上とする熱線反射色のフィラーが添加されたプラスチックで形成され、該フィラーが添加されることで、前記絶縁壁の表面色が、少なくとも可視光線の反射率を５０％以上とする熱線反射色となることを特徴とするバッテリシステム。
請求項１または２に記載されるバッテリシステムであって、
前記絶縁壁は、さらに、赤外線の反射率を５０％以上とすることを特徴とするバッテリシステム。
請求項３に記載されるバッテリステムであって、
前記絶縁壁は、可視光線または赤外線のうち少なくとも一方を反射する塗料が表面に塗布されていることを特徴とするバッテリシステム。
請求項１ないし４のいずれかに記載されるバッテリシステムであって、
前記電池セルが角形電池で、該角形電池の間に積層してなるプラスチック製の絶縁セパレータと前記絶縁壁とを一体構造としてなることを特徴とするバッテリシステム。
請求項１ないし４のいずれかに記載されるバッテリシステムであって、
前記絶縁壁が、前記バスバーを定位置に配置するプラスチック製のバスバーホルダーと
一体構造であることを特徴とするバッテリシステム。