WO2016157268A1 - バッテリシステム - Google Patents

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WO2016157268A1
WO2016157268A1 PCT/JP2015/006130 JP2015006130W WO2016157268A1 WO 2016157268 A1 WO2016157268 A1 WO 2016157268A1 JP 2015006130 W JP2015006130 W JP 2015006130W WO 2016157268 A1 WO2016157268 A1 WO 2016157268A1
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bus bar
insulating wall
battery system
battery
welded
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PCT/JP2015/006130
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岡田　渉
吉洋 塩津
知実 田中
熊澤　誠二
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三洋電機株式会社
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery system in which a plurality of battery cells are connected in series or in parallel with a bus bar, and more particularly to a battery system in which a bus bar is connected by laser welding to electrode terminals of the battery cells.
  • the battery system can increase the output voltage by connecting a plurality of battery cells in series, and can increase the charge / discharge current by connecting them in parallel.
  • a battery system for large current and large output used as a power source for a motor that drives an automobile has a plurality of battery cells connected in series to increase the output voltage.
  • a plurality of battery cells are connected by a metal bar.
  • the bus bar is connected to the electrode terminals of the battery cells constituting the battery system by welding or screwing.
  • the connection structure in which the bus bar is welded and connected to the electrode terminal is characterized in that the bus bar can be stably connected to the electrode terminal for a long period of time without applying excessive rotational torque to the electrode terminal.
  • connection structure in which a bus bar is welded by irradiating a laser beam has a feature that enables stable connection.
  • the bus bar is irradiated with a laser beam and welded to the electrode terminal.
  • a potential difference occurs between adjacent bus bars.
  • the creepage distance and the spatial distance are considered.
  • the spatial distance corresponds to a linear distance between insulated conductors.
  • the creepage distance corresponds to a distance measured along the surface of the insulator separating the conductors.
  • the insulation distance between the bus bars can be ensured by providing an insulating wall between the bus bars.
  • the laser beam applied to the bus bar melts the bus bar and scatters spatter around it.
  • the harmful effect of the spatter scattering around can be prevented by the insulating walls provided between the bus bars.
  • the plastic insulating wall absorbs heat energy from the surroundings in the process of irradiating the bus bar with the laser beam, is heated, melted, and vaporized to generate a large amount of gas.
  • the gas generated in this step inhibits the welding of the bus bar. This is because the vaporized plastic gas enters the welded portion between the bus bar and the electrode terminal and prevents reliable welding.
  • the adverse effect of the insulating wall generating gas and hindering laser welding can be solved with a material with excellent heat resistance such as ceramic.
  • the ceramic insulating wall has various disadvantages such as high component costs, and since it is manufactured by firing, it is difficult to obtain an ideal shape with high accuracy, and it is heavier and higher in manufacturing cost.
  • An important object of the present invention is to provide a battery system that can stably weld a bus bar to an electrode terminal while securing a creepage distance with an insulating plastic insulating wall that can be mass-produced inexpensively.
  • the battery system of the present invention is arranged between a plurality of battery cells 1, a bus bar 3 formed by laser welding to the electrode terminals 2 of the adjacent battery cells 1 and electrically connecting the battery cells 1, and the adjacent electrode terminals 2. And an insulating wall 19 made of plastic.
  • the insulating wall 19 has a heat ray reflective color with a surface color of 50% or more.
  • the above battery system has an insulating plastic insulating wall that can be mass-produced at low cost, and ensures stable insulation by ensuring the creepage distance between the electrode terminals with a potential difference, while stably welding the bus bar to the electrode terminals.
  • the conventional battery system in which the bus bar is laser welded to the electrode terminal is a process in which the bus bar is laser welded to the electrode terminal.
  • the bus bar is heated by irradiating the bus bar with a laser beam. Is vaporized to generate a large amount of gas. The generated gas penetrates into the melted portion between the bus bar and the electrode terminal and has a drawback of hindering laser welding.
  • the insulating wall efficiently reflects the heat ray on the surface when the laser beam heats the bus bar. For this reason, it is possible to prevent the gas from being generated by heating the plastic insulating wall while the laser beam heats and welds the bus bar. For this reason, the welding failure of the bus bar due to the gas generated by the heated insulating wall can be prevented, and the bus bar can be reliably and stably welded to the electrode terminal.
  • the above battery system prevents gas generation by preventing heat absorption of the insulating wall, so it is not necessary to make the insulating wall a material having excellent heat resistance such as ceramic, and it can be mass-produced at low cost.
  • a plastic insulating wall that can be processed into an ideal shape with high dimensional accuracy, it realizes the feature that the bus bar can be reliably and laser welded to the electrode terminal.
  • the insulating wall 19 can be formed of a heat ray reflective color resin.
  • This battery system is characterized in that since the insulating wall is formed of a heat ray reflective color resin, the insulating wall is molded and then requires no surface treatment such as painting, and the insulating wall can be mass-produced at low cost.
  • the insulating wall 19 can include a heat ray reflective colored filler.
  • This battery system has the feature that the surface can be heat-reflected and the absorption of heat energy can be reduced without being affected by the plastic material and body color forming the insulating wall.
  • the insulating wall 19 can apply to the surface a paint that reflects at least one of visible light and infrared light.
  • the battery cell 1 is a square battery, and a plastic insulating separator 18 and an insulating wall 19 that are stacked between the square batteries can be integrated.
  • the insulating wall is integrated with the insulating separator sandwiched between the rectangular batteries, the insulating wall is disposed at an ideal position, and a creepage distance between adjacent bus bars can be ensured.
  • a structure for disposing the insulating wall at a fixed position is not required, and the mounting structure of the insulating wall can be simplified.
  • the insulating wall 19 can be integrated with a plastic bus bar holder 20 that places the bus bar 3 in place.
  • the insulating wall is integrated with the bus bar holder in which the bus bar is arranged at a fixed position, the adjacent position between the insulating wall and the bus bar can be ideally insulated.
  • a structure for disposing the insulating wall at a fixed position is not required, and the mounting structure of the insulating wall can be simplified.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery system according to an embodiment of the present invention. It is a vertical longitudinal cross-sectional view of the battery system shown in FIG. It is a schematic perspective view which shows the connection structure of the battery cell and bus bar of the battery system shown in FIG. It is a disassembled perspective view which shows the connection structure of the battery cell and bus bar shown in FIG. It is a schematic expanded sectional view which shows the connection structure of the electrode terminal of a battery cell, and a bus bar. It is an enlarged plan view which shows another example of a bus bar. It is an enlarged plan view which shows another example of a bus bar.
  • the battery system of the present invention is a power source that is mounted on an electric vehicle such as a hybrid car or an electric vehicle and supplies electric power to a traveling motor, a power source that stores generated power of natural energy such as solar power generation or wind power generation, or midnight power It is used for various purposes such as a power source for storing electricity, and particularly as a power source suitable for high power and large current applications.
  • a plurality of battery cells 1 are insulated from each other with an insulating separator 18 interposed therebetween and fixed in a stacked state.
  • the battery cell 1 is a square battery. Further, the battery cell 1 is a rectangular battery made of a lithium ion battery. However, the battery system of the present invention does not specify the battery cell 1 as a square battery, nor does it specify a lithium ion secondary battery.
  • all batteries that can be charged for example, non-aqueous electrolyte secondary batteries other than lithium ion secondary batteries, nickel-water battery cells, and the like can be used.
  • FIGS. 3 and 4 are diagrams in which a bus bar holder 20 (which will be described later in detail) in which a plurality of bus bars 3 are arranged at a fixed position is omitted for easy understanding of the connection state between the battery cell 1 and the bus bar 3.
  • the positive and negative electrode terminals 2 are provided with a welding surface 2B around the protrusion 2A.
  • the welding surface 2B has a planar shape parallel to the surface of the sealing plate 12, and a protruding portion 2A is provided at the center of the welding surface 2B.
  • the protruding portion 2 ⁇ / b> A has a cylindrical shape.
  • the projecting portion is not necessarily a columnar shape, and can be a polygonal column shape or an elliptical column shape (not shown).
  • the plurality of battery cells 1 to be stacked are fixed at fixed positions by fixed parts 13 to form a rectangular battery block 16.
  • the fixed component 13 includes a pair of end plates 14 disposed on both end surfaces of the stacked battery cells 1, and ends connected to the end plates 14 to fix the stacked battery cells 1 in a pressurized state.
  • the fastening member 15 is made up of.
  • the battery block 16 has a surface on which the electrode terminals 2 of the battery cells 1 are provided, and in the figure, a sealing plate 12 is laminated so as to be in the same plane.
  • positive and negative electrode terminals 2 are arranged on the upper surface of the battery block 16.
  • the battery cells 1 are stacked in a state where the positive and negative electrode terminals 2 at both ends of the sealing plate 12 are reversed from side to side.
  • the battery block 16 connects the battery cells 1 in series by connecting the electrode terminals 2 adjacent to each other with a metal plate bus bar 3 on both sides of the battery block 16.
  • the battery block 16 has the adjacent battery cells 1 stacked in an insulating state with an insulating separator 18 sandwiched between the battery cells 1. Further, the battery block 16 is provided with an insulating wall 19 between adjacent electrode terminals 2 having a potential difference, thereby increasing a creepage distance between the electrode terminals 2 having a potential difference.
  • the battery block 16 shown in the cross-sectional view of FIG. 2 has an insulating wall 19 formed integrally with a plastic insulating separator 18 so as to be integrated with the insulating separator 18. The insulating wall 19 is disposed at a fixed position with the insulating separator 18 sandwiched between the battery cells 1.
  • the insulating wall 19 is located between the electrode terminals 2 having a potential difference and is higher than the electrode terminals 2 and preferably protrudes higher than the upper end of the electrode terminals 2. I am trying.
  • the insulating walls 19 are arranged adjacent to each other so that the creeping distance of the electrode terminal 2 having a potential difference can be increased. Therefore, the insulating wall 19 has a height (h) protruding from the upper end surface of the electrode terminal 2 of, for example, 5 mm or more, preferably 8 mm or more, and ensures a creeping distance of the electrode terminal 2 having a potential difference.
  • the insulating wall may be integrated with a plastic bus bar holder 20 (see FIG. 1) in which the bus bar 3 is disposed at a fixed position.
  • the bus bar holder 20 divides the inside of the holder main body 20A in which the plurality of bus bars 3 are arranged into a plurality of sections to form the compartments in which the respective bus bars 3 are arranged at fixed positions, and serves as a boundary between the compartments.
  • the partition wall can be an insulating wall. This insulating wall is arrange
  • the insulating wall is integrated with the bus bar holder 20 in which the bus bar 3 is disposed at a fixed position, the relative position between the insulating wall and the bus bar can be in an ideal state.
  • the insulating wall 19 approaches the electrode terminal 2 on which the bus bar 3 is laser-welded, it is heated while being irradiated with a laser beam.
  • the plastic insulating wall 19 is melted when heated, and the surface is further vaporized to generate gas.
  • the generated gas enters the welded portion between the bus bar 3 and the electrode terminal 2 and causes a decrease in the welding strength.
  • the bus bar 3 and the electrode terminal 2 are heated to the melting temperature with a laser beam.
  • the heating part of the bus bar 3 and the electrode terminal 2 emits light (electromagnetic wave) including visible light and infrared light. The emitted light is applied to the surface of the insulating wall 19 disposed nearby.
  • the object Since many substances have the property of absorbing light in the far-infrared wavelength region, the object generates heat when irradiated with far-infrared rays. The object also generates heat due to absorption of visible light.
  • the insulating wall 19 is configured so that the reflectance of light including visible light and infrared light is 50% or more in order to reduce the heat energy to be absorbed.
  • infrared light is light having a wavelength of 0.78 to 1000 ⁇ m
  • light having a wavelength of 4 to 1000 ⁇ m is called far infrared light
  • Visible light is light having a wavelength of 380 to 780 nm.
  • the infrared wavelength region and the visible light wavelength region are adjacent to each other.
  • a substance having a high visible light reflectance (light having a wavelength in the range of 380 to 780 nm) tends to have a high infrared reflectance.
  • the insulating wall 19 has a heat ray reflective color with a visible light reflectance of 50% or more.
  • Such a substance can be formed using a polyester plastic material such as PBT (polybutylene terephthalate), PP (polypropylene), PA (polyamide / nylon (registered trademark)).
  • a polyester plastic material such as PBT (polybutylene terephthalate), PP (polypropylene), PA (polyamide / nylon (registered trademark)).
  • composite materials such as those resins and glass fibers / glass beads can be used.
  • the insulating wall 19 having this configuration can reduce generation of thermal energy due to light absorption.
  • an infrared reflecting paint having a property of reflecting infrared rays to the insulating wall 19
  • heat generation due to light absorption of the insulating wall 19 can be further suppressed.
  • lasers used during laser welding are fiber lasers (wavelength: 1060 to 1070 nm, etc.), disk lasers (wavelength: 1030 nm, etc.), Semiconductor lasers (wavelengths: 808, 825, 880, 975 nm, etc.), YAG lasers (wavelength: 1064 nm, etc.) and the like are known.
  • fiber lasers wavelength: 1060 to 1070 nm, etc.
  • disk lasers wavelength: 1030 nm, etc.
  • Semiconductor lasers wavelengths: 808, 825, 880, 975 nm, etc.
  • YAG lasers wavelength: 1064 nm, etc.
  • far-infrared rays of the emitted light have a remarkably high effect of applying heat to the object
  • the far-infrared reflectance of the insulating wall 19 is preferably 50% or more.
  • the insulating wall 19 reflects more than half of the irradiated far infrared rays and can reduce the amount of heat rays absorbed.
  • the insulating wall 19 preferably has a surface color of visible light or infrared reflectance of 60% or more, more preferably 70% or more, and further reduces the amount of absorption of heat rays to effectively generate gas. Can be prevented.
  • the insulating wall 19 can be made of heat-reflective color by molding plastic whose body color is heat-reflective color.
  • the insulating wall 19 can be filled with a powdery filler in plastic to make the body color a heat ray reflective color.
  • the insulating wall 19 can be molded with a body color as a heat ray reflective color by adding an inorganic powder having a white body color such as silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, or alumina to a plastic as a filler and mixing them.
  • the insulating wall 19 manufactured by molding a plastic whose body color is a heat ray reflective color can be mass-produced at low cost.
  • the surface of the insulating wall 19 can be made a heat ray reflective color by applying a heat ray reflective color paint.
  • the bus bar 3 has its both ends welded to the positive and negative electrode terminals 2 to connect the battery cells 1 in series. In the battery system, the battery cells 1 are connected in series to increase the output voltage. The bus bar 3 can also connect the battery cells 1 in series and in parallel. This battery system can increase output voltage and output current.
  • the bus bar 3 is provided with a cutout portion 30 for guiding the protruding portion 2A of the electrode terminal 2.
  • the bus bar 3 in FIGS. 3 and 4 is provided with notches 30 at both ends, and guides the protruding portions 2A of the electrode terminals 2 of the battery cells 1 disposed adjacent to the notches 30 respectively. Yes.
  • the bus bar 3 of FIGS. 3 and 4 has a protruding portion 2A inserted inside with the notch 30 as a through hole.
  • the notch 30 has an inner shape that can guide the protruding portion 2 ⁇ / b> A of the electrode terminal 2.
  • the notch part 30 provides the exposed gap 4 between the inner edge and the protruding part 2A in a state of guiding the protruding part 2A. This is because the welding surface 2 ⁇ / b> B of the electrode terminal 2 is exposed in a state in which the protrusion 2 ⁇ / b> A is guided to the notch 30.
  • the notched portion 30 with the exposed gap 4 does not have the projecting portion 2A in close contact with the inside, and the inner edge of the notched portion 30 is irradiated with a laser beam to melt the inner edge to be surely welded to the welding surface 2B of the electrode terminal 2. it can. For this reason, the inner edge of the notch 30 can be reliably welded to the welding surface 2 ⁇ / b> B as the fillet weld 31. Further, in the step of laser welding the bus bar 3 to the electrode terminal 2, the position of the welding surface 2B can be detected by inserting a laser beam or a position detection sensor into the exposed gap 4.
  • the position of the surface of the bus bar 3 can be detected by a laser beam or a position detection sensor to determine whether the bus bar 3 is in close contact with the welding surface 2B. If there is a gap between the bus bar 3 and the welding surface 2B in the process of laser welding the bus bar 3 to the electrode terminal 2, reliable laser welding is not guaranteed.
  • the position of the welding surface 2B and further detecting the position of the bus bar 3 the distance between the bus bar 3 and the welding surface 2B can be detected.
  • the bus bar 3 can be reliably laser-welded to the welding surface 2B by detecting that the bus bar 3 is in close contact with the welding surface 2B and performing laser welding.
  • the exposed gap 4 is preferably larger than 1 mm, more preferably 2 mm or more.
  • the exposed gap 4 of this interval can reliably detect the position of the welding surface 2B by irradiating the welding surface 2B with a laser beam or inserting a position detection sensor.
  • the fillet weld 31 can be reliably laser welded to the weld surface 2B by irradiating the inner edge of the notch 30 with a laser beam.
  • the bus bar 3 and 4 have a notch 30 as a through hole.
  • the through hole is circular
  • the inner shape is larger than the outer shape of the protruding portion 2A
  • the exposed gap 4 is provided between the protruding portion 2A.
  • the connecting structure in which the cylindrical protrusion 2A is inserted into the cutout portion 30 of the circular through hole and the inner edge of the through hole is welded to the welding surface 2B by the fillet weld portion 31, as shown in FIG.
  • the bus bar 3 can be reliably welded to the welding surface 2B by the fillet welded portion 31 and the penetration welded portion 32.
  • the bus bar 3 is a through-weld welded at the boundary between the fillet weld 31 where the inner edge of the notch 30 is welded to the weld surface 2B and the weld surface 2B of the electrode terminal 2.
  • the welded portion 2 is welded to the welded surface 2B, and the fillet welded portion 31 and the penetration welded portion 32 are welded to the welded surface 2B with a predetermined weld width (H).
  • the welding width (H) is, for example, 0.8 mm or more, preferably 1 mm or more, and more preferably 1.2 mm or more.
  • the welding width (H) can be increased to increase the welding strength, but since it takes time to weld, k is 5 mm or less, preferably 4 mm or less, more preferably 3 mm or less.
  • the bus bar 3 irradiates a plurality of rows with a laser beam focused on a predetermined radius at a predetermined pitch (t), and performs predetermined welding on the welding surface 2B of the electrode terminal 2 with the fillet weld portion 31 and the penetration weld portion 32. Welded with width (H).
  • the laser beams irradiated to the plurality of rows are irradiated along the inner edge of the notch 30 to weld the bus bar 3 to the welding surface 2B at the fillet weld 31, and then the laser beam irradiation position is set to a predetermined pitch ( At t), irradiation is performed on a plurality of rows, and welding is performed on the welding surface 2 ⁇ / b> B by the penetration welding portion 32.
  • a laser beam that irradiates a plurality of rows and welds the bus bar 3 to the welding surface 2B by the fillet welded portion 31 and the through welded portion 32 is focused on a narrow area and irradiated to the bus bar 3.
  • the focused laser beam is focused and irradiated to an area substantially equal to the pitch (t) irradiated to the plurality of rows, or focused to an area larger than the pitch (t) irradiated to the plurality of rows. .
  • the laser beam focused and irradiated to an area larger than the irradiated pitch (t) is irradiated to a plurality of rows, and the bus bar 3 can be uniformly welded to the welding surface 2B with a predetermined welding width (H).
  • Laser beams irradiated to a plurality of rows at a predetermined pitch (t) are, for example, irradiated to 3 rows or more, preferably 5 rows or more, more preferably 10 rows or more, and the fillet weld portion 31 and the penetration weld portion 32.
  • the bus bar 3 can be reliably welded to the welding surface 2B.
  • a welding structure in which a plurality of rows are irradiated with laser beams at a predetermined pitch (t) and the bus bar 3 is welded by the fillet welded portion 31 and the through welded portion 32 can reliably weld the bus bar 3 to the welding surface 2B.
  • the area where the laser beam converges can be increased, and the bus bar 3 can be welded to the welding surface 2B by both the fillet welded portion 31 and the through welded portion 32.
  • This laser beam is adjusted to energy that can reliably weld the bus bar 3 to the welding surface 2B by the fillet weld 31 and the penetration weld 32.
  • the bus bar 3 in FIG. 6 has a through hole of the notch 30 as a star shape, and its inner edge is welded to the weld surface 2B by the fillet weld portion 31, and its outer edge is welded to the weld surface 2B as the through weld portion 32. ing. With this welded structure, the bus bar 3 can be firmly fixed to the welding surface 2B. Further, the bus bar 3 in FIG. 7 has the notch 30 as a recess, the inner edge of the recess is welded to the welding surface 2B by the fillet weld 31, and the outside of the fillet weld 31 is welded as the through weld 32. Welded to surface 2B.
  • the bus bar 3 is arranged at a fixed position by the bus bar holder 20 shown in FIG. 1, and guides the protruding portion 2 ⁇ / b> A of the electrode terminal 2 to the notch 30.
  • the bus bar holder 20 is formed of an insulating material such as plastic, and places the bus bar 3 in a fixed position with a fitting structure.
  • the bus bar holder 20 is connected to the battery block 16 to place the bus bar 3 at a fixed position.
  • the bus bar holder 20 is connected to the insulating separator 18 stacked between the square batteries and arranged at a fixed position, or connected to the square battery and connected to a fixed position of the battery block 16.
  • the holder main body 20 ⁇ / b> A is disposed on the upper surface of the battery block 16 with the plurality of bus bars 3 disposed at fixed positions, and the notch portions 30 of the respective bus bars 3 are disposed on the protruding portions 2 ⁇ / b> A of the electrode terminals 2. Further, in this state, a laser beam is irradiated from the upper opening of the holder main body 20 ⁇ / b> A, and the bus bar 3 is welded to the electrode terminal 2. After all the bus bars 3 are welded to the electrode terminals 2, the upper opening of the holder body 20A is closed with the cover plate 20B.
  • the bus bar 3 in FIG. 5 is provided with a weld plate portion 33 in the vicinity of the cutout portion 30 and where the fillet weld portion 31 and the penetration weld portion 32 are laser welded to the weld surface 2B. Since the bus bar 3 in FIG. 4 has the cutout portion 30 as a circular through hole, a circular weld plate portion 33 is provided around the through hole. Since the weld plate portion 33 is laser welded to the weld surface 2B, the weld width (H) welded to the weld surface 2B by the fillet weld portion 31 and the penetration weld portion 32 is made wider.
  • the welding plate portion 33 has a thickness that can be reliably laser-welded to the welding surface 2B of the electrode terminal 2. As shown in the cross-sectional view of FIG. 5, the thickness of the weld plate portion 33 is a laser beam applied to the surface of the weld plate portion 33 so that both the fillet weld portion 31 and the through weld portion 32 are welded to the weld surface 2B. The dimensions are set so that welding can be performed reliably.
  • the thickness of the weld plate portion 33 is, for example, 0.3 mm or more, preferably 0.4 mm or more. If it is too thick, it is necessary to increase the energy for laser welding the through-weld portion 32 to the weld surface 2B, so the thickness of the weld plate portion 33 is, for example, 2 mm or less, preferably 1.6 mm or less.
  • the connecting portion 34 of the bus bar 3 is folded into a first connecting portion 35 and a second connecting portion 36 provided at both ends, and a first connecting portion 35 and a second connecting portion 36.
  • the first rising portion 37 and the second rising portion 38 that are connected via the bent portion, and the intermediate connection that is connected to the first rising portion 37 and the second rising portion 38 via the bent portion.
  • the first connecting portion 35 and the second connecting portion 36 are provided with a welding plate portion 33 on the inner side.
  • the first rising portion 37 and the second rising portion 38 are connected to the first connecting portion 35 and the second connecting portion 36 via a bent portion that is bent at a right angle with a predetermined radius of curvature. Arranged in a vertical position.
  • the intermediate connecting portion 39 is connected to the first rising portion 37 and the second rising portion 38 through a bent portion that is bent at a right angle with a predetermined curvature radius, and is disposed in a horizontal posture.
  • the intermediate connecting portion 39 is provided with a U-curved portion 40 at the intermediate portion.
  • the intermediate connecting portion 39 is made easier to deform by making the U-curved portion 40 narrower than the first connecting portion 35 and the second connecting portion 36.
  • a notch recess 41 is provided in the vicinity of the bent portion connecting the first rising portion 37 and the intermediate connecting portion 39, and the width of the U bent portion 40 is narrowed.
  • This bus bar 3 connects two kinds of metals having different electric resistances, and provides a notch recess 41 in a bent portion of a metal having a low electric resistance, thereby preventing an increase in electric resistance due to the notch recess 41.
  • one end of the first connecting portion 35, the first rising portion 37, and the intermediate connecting portion 39 is a copper plate
  • the other end of the second connecting portion 36, the second rising portion 38, and the intermediate connecting portion 39 is an aluminum plate.
  • the bus bar 3 can be easily deformed by providing a notch recess in the vicinity of the bent portion, which is a copper plate, and reducing the width of the U-curved portion 40 while reducing the increase in electrical resistance of the bus bar 3.
  • the above-mentioned bus bar is comprised with the aluminum plate and the copper plate, it can also be formed only with an aluminum plate or only a copper plate.
  • the above battery system connects the electrode terminal 2 to the bus bar 3 in the following steps.
  • a bus bar holder 20 in which a plurality of bus bars 3 are arranged at fixed positions is arranged at a fixed position of the battery block 16, and the protruding portion 2 ⁇ / b> A of the electrode terminal 2 is guided to the notch 30 of the bus bar 3.
  • the welding surface 2B is irradiated with a laser beam from the exposed gap 4 to detect the position of the welding surface 2B, and further, the surface of the bus bar 3 is irradiated with the laser beam to detect the position of the bus bar 3, and the bus bar 3 is welded to the welding surface 2B. Check if it touches.
  • the process proceeds to the next step. If the bus bar 3 is farther than the set value from the welding surface 2B, an error message is displayed. When the error message is displayed, the bus bar 3 is exchanged or the position of the bus bar 3 is adjusted to bring the bus bar 3 into contact with the welding surface 2B.
  • the pattern of the position of the inner edge of the notch 30 of the bus bar 3 is recognized, and the laser beam is irradiated along the inner edge of the notch 30 to
  • the inner edge of 30 is laser welded as a fillet weld portion 31, and a plurality of rows are irradiated with laser beams along the fillet weld portion 31 at a predetermined pitch away from the fillet weld portion 31 with a predetermined width.
  • the bus bar 3 is welded to the welding surface 2 ⁇ / b> B and welded as a through weld portion 32. As shown in FIG.
  • the bus bar 3 having the notch 30 as a circular through-hole irradiates a laser beam along the inner diameter of the through-hole as shown in FIG.
  • the welded portion 31 is welded to the welded surface 2B, and then a plurality of rows are irradiated with the laser beam while increasing the radius of irradiation with the laser beam at a predetermined pitch, and the welded portion 32 is welded to the welded surface 2B.
  • the fillet welded portion 31 and the through welded portion 32 are welded to the welded surface 2B at a predetermined width between the fillet welded portion 31 and the through welded portion 32, with the welded portions being continuous with each other. .
  • the laser beam heats and melts the bus bar 3 and the welding surface 2B.
  • the irradiation region of the laser beam is heated to a high temperature up to a temperature at which the metal bus bar 3 and the welding surface 2B are melted.
  • the irradiation region heated to a high temperature emits far infrared rays to the surroundings.
  • the far infrared rays emitted irradiate and heat the insulating wall 19.
  • the insulation wall 19 reflects more than half of the irradiated far infrared rays with a far infrared reflectance of 50% or more.
  • the insulating wall 19 that reflects far infrared rays on the surface absorbs the far infrared rays that are irradiated and is heated at a low temperature, and is not vaporized by the thermal energy of the far infrared rays that irradiate the surface.
  • the insulation wall with 10% far-infrared reflectivity on the surface is a process of laser welding the bus bar, the plastic insulation wall is heated and vaporized, and a large amount of gas is generated so that the welded part cannot be confirmed, Gas is mixed into the welded portion between the bus bar and the electrode terminal, and the welding strength is lowered.
  • the insulating wall 19 in which white inorganic powder is mixed with plastic and the surface color is a heat ray reflective color with a far-infrared reflectance of 70% is obtained by heating gas in the welding process of the bus bar 3. There is no generation, and gas does not enter the welded portion, so that the welding strength does not decrease.
  • the insulating wall 19 whose surface is coated with a milky-white infrared reflective paint having a reflectance of 50% of light including visible light and infrared light is extremely less likely to generate gas due to heating in the welding process of the bus bar 3, and is also present in the welded portion. Gas does not mix and the welding strength does not decrease.
  • both the fillet welded portion 31 and the through welded portion 32 are ring-shaped.
  • the bus bar 3 having a circular shape welds the weld plate portion 33 of the bus bar 3 to the welding surface 2B with a predetermined width, with the fillet weld portion 31 and the penetration weld portion 32 being semicircular.
  • the battery system of the present invention is suitably used as a power source for an electric vehicle, a natural energy storage, or a power source for storing midnight power by reliably connecting the electrode terminals of the battery cells and the bus bar to each other in a stable and stable manner. it can.

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Abstract

　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ように、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）の間に配置しているプラスチック製の絶縁壁（１９）とを備え、絶縁壁（１９）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。

Description

バッテリシステム
　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 (7)

  1. 　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。
  2. 　請求項１に記載されるバッテリシステムであって、
    　前記絶縁壁は、前記熱線反射色の樹脂で形成されていることを特徴とするバッテリシステム。
  3. 　請求項１に記載されるバッテリシステムであって、
    　前記絶縁壁は、前記熱線反射色のフィラーを含んでいることを特徴とするバッテリシステム。
  4. 　請求項１ないし３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。
  5. 　請求項４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。
  6. 　請求項１ないし５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。
  7. 　請求項１ないし５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。
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