特許 7390324 配線モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-22

(45)【発行日】2023-12-01

(54)【発明の名称】配線モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/507 20210101AFI20231124BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20231124BHJP

   H01M 50/298 20210101ALI20231124BHJP

   H01M 50/591 20210101ALI20231124BHJP

【ＦＩ】

H01M50/507

H01M50/284

H01M50/298

H01M50/591

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021008622

(22)【出願日】2021-01-22

(65)【公開番号】P2022112716

(43)【公開日】2022-08-03

【審査請求日】2023-05-23

(73)【特許権者】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507357232

【氏名又は名称】株式会社ＡＥＳＣジャパン

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】弁理士法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】池田 修哉

(72)【発明者】

【氏名】中山 治

(72)【発明者】

【氏名】宮▲崎▼ 克司

(72)【発明者】

【氏名】森田 光俊

【審査官】山本 雄一

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５１７１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５３０１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５２００６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／２４６１１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２４０８９３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８

Ｈ０１Ｍ ５０／５０－５０／５９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の蓄電素子に取り付けられる配線モジュールであって、
前記複数の蓄電素子の電極端子に接続されるバスバーと、
前記バスバーと半田により接続された回路基板と、
前記バスバーと前記回路基板とを保持するプロテクタと、を備え、
前記プロテクタは、前記バスバーが配置されるバスバー配置面と、前記回路基板が配置される基板配置面と、を有し、
前記基板配置面と前記バスバー配置面とは、垂直な配置とされている、配線モジュール。

【請求項2】

前記バスバー配置面に直交する方向は、第１方向とされ、
前記基板配置面に直交する方向は、第２方向とされ、
前記基板配置面は、前記プロテクタの前記第２方向における一方の端部に設けられ、
前記プロテクタの前記第１方向における寸法は、前記プロテクタの前記第２方向における寸法より小さく設定されている、請求項１に記載の配線モジュール。

【請求項3】

前記回路基板は、フレキシブルプリント基板であり、
前記回路基板には、前記バスバーと電気的に接続されるバスバーランドが設けられ、
前記回路基板における前記バスバーランドの近傍には、切り欠き部が設けられている、請求項１または請求項２に記載の配線モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、配線モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車やハイブリッド自動車等に用いられる高圧のバッテリーパックは、通常、多数の二次電池が積層され、配線モジュールによって直列あるいは並列に電気接続されている。このような配線モジュールとして、従来、特表２０２０－５２００６７号公報（下記特許文献１）に記載のバスバーアセンブリーが知られている。特許文献１に記載のバスバーアセンブリーは、互いに反対方向に一対の電極リードが突出し、相互積層される複数の二次電池に取り付けられるものであって、電極リードに接続されるバスバーと、センシング回路基板と、バスバーを保持するバスバーフレームと、を備えて構成されている。センシング回路基板は、接続ホールを有し、接続ホールに挿通されるバスバーの接続突起と接続されるようになっている。また、センシング回路基板は、バスバーが取り付けられるバスバーフレームの外側面と平行に配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０２０－５２００６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の構成において、バスバーアセンブリーを小型化しようとした場合には、センシング回路基板を取り付け可能なスペースが小さくなり、センシング回路基板とバスバーとの電気的な接続、例えば半田付け等を行いにくくなるおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の配線モジュールは、複数の蓄電素子に取り付けられる配線モジュールであって、前記複数の蓄電素子の電極端子に接続されるバスバーと、前記バスバーと半田により接続された回路基板と、前記バスバーと前記回路基板とを保持するプロテクタと、を備え、前記プロテクタは、前記バスバーが配置されるバスバー配置面と、前記回路基板が配置される基板配置面と、を有し、前記基板配置面と前記バスバー配置面とは、垂直な配置とされている、配線モジュールである。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、小型化されても、バスバーと回路基板との電気的接続を行うスペースを確保することができる配線モジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態１にかかる蓄電モジュールの斜視図である。

【図2】図２は、蓄電モジュールの前部を示す拡大斜視図である。

【図3】図３は、蓄電モジュールの回路基板周辺を示す拡大平面図である。

【図4】図４は、図３のＡ－Ａ断面における配線モジュールの断面図である。

【図5】図５は、バスバーと回路基板との半田付けについて示す蓄電モジュールの拡大斜視図である。

【図6】図６は、プロテクタの上部を示す拡大斜視図である。

【図7】図７は、蓄電素子の斜視図である。

【図8】図８は、実施形態２にかかる回路基板の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。

【0009】

（１）本開示の配線モジュールは、複数の蓄電素子に取り付けられる配線モジュールであって、前記複数の蓄電素子の電極端子に接続されるバスバーと、前記バスバーと半田により接続された回路基板と、前記バスバーと前記回路基板とを保持するプロテクタと、を備え、前記プロテクタは、前記バスバーが配置されるバスバー配置面と、前記回路基板が配置される基板配置面と、を有し、前記基板配置面と前記バスバー配置面とは、垂直な配置とされている、配線モジュールである。

【0010】

このような構成によると、基板配置面とバスバー配置面が垂直な配置とされているから、配線モジュールを小型化した場合でも、バスバーと回路基板との半田付けに必要なスペースを確保することができる。

【0011】

（２）前記バスバー配置面に直交する方向は、第１方向とされ、前記基板配置面に直交する方向は、第２方向とされ、前記基板配置面は、前記プロテクタの前記第２方向における一方の端部に設けられ、前記プロテクタの前記第１方向における寸法は、前記プロテクタの前記第２方向における寸法より小さく設定されていることが好ましい。

【0012】

通常、バスバーと回路基板の半田付けを行う際、プロテクタは、基板配置面に直交する方向が上下方向となるように、作業レーンに配置され、プロテクタの上方に配される機械等によって、半田付け作業がなされる。このような構成によると、プロテクタの第１方向における寸法は、プロテクタの第２方向における寸法より小さく設定されているから、第１方向を上下方向とした場合よりも第２方向を上下方向とした場合の方がプロテクタを作業レーンにより多く配置することができる。よって、バスバーと回路基板との半田付け作業を効率化でき、配線モジュールの生産効率を向上させることができる。

【0013】

（３）前記回路基板は、フレキシブルプリント基板であり、前記回路基板には、前記バスバーと電気的に接続されるバスバーランドが設けられ、前記回路基板における前記バスバーランドの近傍には、切り欠き部が設けられていることが好ましい。

【0014】

このような構成によると、プロテクタの膨張、収縮により生じる、プロテクタに固定されたバスバーと回路基板との間の公差を吸収することができる。したがって、バスバーと回路基板とを接続している半田の損傷を抑制することができる。

【0015】

［本開示の実施形態の詳細］
以下に、本開示の実施形態について説明する。本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【0016】

＜実施形態１＞
本開示の実施形態１について、図１から図７を参照しつつ説明する。本実施形態の配線モジュール１０を備えた蓄電モジュール１は、例えば、電気自動車またはハイブリッド自動車などの車両を駆動するための電源として車両に搭載されるものである。以下の説明においては、矢線Ｚの示す方向を上方、矢線Ｘの示す方向を前方、矢線Ｙの示す方向を左方として説明する。本実施形態において、第１方向は前後方向であり、第２方向は上下方向である。なお、複数の同一部材については、一部の部材にのみ符号を付し、他の部材の符号を省略する場合がある。

【0017】

蓄電モジュール１は、図１に示すように、左右方向に並べられた複数の蓄電素子２と、複数の蓄電素子２の前側および後側に取り付けられる配線モジュール１０と、を備える。図７に示すように、蓄電素子２は、前後方向に長く、左右方向に扁平な形状をなしている。蓄電素子２の内部には、蓄電要素（図示せず）が収容されている。蓄電素子２の前後方向の両側には、一対の電極端子３が配置され、互いに反対方向を向くようにして突出している。一対の電極端子３は、板状をなし、互いに反対の極性を有している。

【0018】

［配線モジュール］
図１に示すように、本実施形態の配線モジュール１０は、電極端子３に接続されるバスバー２０と、バスバー２０に接続される回路基板３０と、バスバー２０と回路基板３０とを保持するプロテクタ５０と、を備えている。配線モジュール１０は、複数の蓄電素子２の前側および後側に取り付けられる。以下では、複数の蓄電素子２の前側に配される配線モジュール１０の構成について詳細に説明し、複数の蓄電素子２の後側に配される配線モジュール１０の構成については、前側のものと同様の構成を有するため、説明を省略する。

【0019】

［回路基板］
図３に示すように、回路基板３０は、左右方向に長い形状をなし、基板厚み方向が上下方向となるように配線モジュール１０に組み付けられるようになっている。回路基板３０は、左右方向における両端部及び中央部に、上下方向に貫通する接続孔３３を有している。回路基板３０は、プロテクタ５０の基板配置面５４の上に配され、接着剤や熱かしめ等により基板配置面５４に貼り付けられる。

【0020】

図３に示すように、配線モジュール１０において、回路基板３０は、複数の蓄電素子２の積層方向である左右方向に長く、積層方向と直交する前後方向に短い構成とされている。これにより、配線モジュール１０における回路基板３０とバスバー２０との電気的接続を確保しつつ、回路基板３０の使用量を削減し、配線モジュール１０の前後方向における寸法を小さくすることができる。また、図２に示すように、回路基板３０は、プロテクタ５０の上端部に配されているため、回路基板３０のプロテクタ５０への組み付け、回路基板３０における半田付け等の作業性を向上させることができる。

【0021】

［導電路］
回路基板３０は、図３に示すように、ベースフィルム３１と、ベースフィルム３１の前側の表面に配索された導電路３２と、さらに前側から導電路３２を被覆するカバーレイフィルム（図示しない）と、を備えている。ベースフィルム３１及びカバーレイフィルムは、絶縁性と柔軟性を有するポリイミド等の合成樹脂からなる。導電路３２は、銅や銅合金等の金属箔により構成されている。

【0022】

［バスバーランド］
図３に示すように、導電路３２は、バスバーランド３４と、コネクタ接続部３５と、を備えている。カバーレイフィルムには一部開口が設けられており、この開口を通じてバスバーランド３４及びコネクタ接続部３５は上方に露出している。バスバーランド３４は、接続孔３３の周囲に形成され、導電路３２の一端に配されている。コネクタ接続部３５は、回路基板３０の中央部よりやや右側（図示左側）に、左右方向に並列して形成され、導電路３２の他端に配されている。

【0023】

［バスバー］
バスバー２０は、板状の形状をなし、導電性の金属板を加工することにより形成されている。図２に示すように、バスバー２０は、板厚方向が左右方向となるように、プロテクタ５０の上側及び下側に設けられたバスバー保持部５２に保持される。バスバー２０の中央部分は、電極端子３が接続されるバスバー本体部２１となっている。図４に示すように、バスバー本体部２１の背面には、プロテクタ５０に前方から接触する当接面２３が設けられている。図５に示すように、バスバー２０の上部には上方に突出する突出部２２が設けられている。突出部２２は、プロテクタ５０の凹部５５に受け入れられ、基板配置面５４より上方に突出して配される。突出部２２は、回路基板３０の接続孔３３に挿通され、半田Ｓ１によりバスバーランド３４と接続されるようになっている。

【0024】

図２に示すように、配線モジュール１０を複数の蓄電素子２の前側および後側に取り付ける際、電極端子３は、プロテクタ５０の電極受け部５１に挿通され、バスバー本体部２１に当接するように適宜折り曲げられた後、レーザー溶接により電極端子３とバスバー本体部２１とが接続される。

【0025】

図３に示すように、回路基板３０には、コネクタ４０が設けられている。コネクタ４０は、左右方向に長い直方体の箱状をなすハウジング４１と、複数の端子４２と、を備えている。図２に示すように、ハウジング４１は、前方に開口する開口部４３を有している。開口部４３は、図示しない相手側コネクタと嵌合可能に設けられている。

【0026】

図３に示すように、ハウジング４１の左側面及び右側面には、金属製の固定部４４が設けられている。固定部４４が回路基板３０の固定用ランド３６と半田付けされることで、コネクタ４０は回路基板３０に固定される。端子４２の後端部は、導電路３２のコネクタ接続部３５と半田付けにより電気的に接続されている。

【0027】

［プロテクタ、バスバー配置面］
プロテクタ５０は、絶縁性の合成樹脂からなり、前後方向を板厚方向とする板状をなしている。図２及び図６に示すように、プロテクタ５０の上下方向の中央部には、左右方向に並列して、電極受け部５１が設けられている。電極受け部５１は、前後方向に貫通形成され、上下に長い矩形状をなしている。図４に示すように、プロテクタ５０の上側及び下側には、バスバー２０を保持するバスバー保持部５２が設けられている。上下のバスバー保持部５２の間には、バスバー配置面５３が設けられている。バスバー配置面５３は、バスバー２０をプロテクタ５０に配置するときに基準となる配置面のことを指す。本実施形態のプロテクタ５０が有するバスバー配置面５３は、バスバー２０の当接面２３に後方から接触する。バスバー配置面５３に直交する方向である第１方向は、本実施形態では、前後方向とされている。

【0028】

［基板配置面］
図２及び図６に示すように、本実施形態のプロテクタ５０は、上側のバスバー保持部５２より上方に、回路基板３０が配置される基板配置面５４を有している。基板配置面５４に直交する方向である第２方向は、本実施形態では、上下方向とされている。図５及び図６に示すように、基板配置面５４には、バスバー２０の突出部２２を受け入れる凹部５５が設けられている。

【0029】

図４に示すように、基板配置面５４とバスバー配置面５３とは、垂直な配置とされているため、プロテクタ５０において、回路基板３０を配置するスペースとバスバー２０を配置するスペースを分けることが容易となっている。具体的には、本実施形態のように、バスバー２０の突出部２２以外の構成（バスバー本体部２１等）が回路基板３０上のスペースを占有しないように配することができる。このため、配線モジュール１０が小型化され、回路基板３０が縮小されている場合や、コネクタ４０が設けられ、回路基板３０上のスペースが狭くなっている場合でも、バスバー２０の突出部２２と回路基板３０のバスバーランド３４との半田付けに必要なスペースを十分にとることができる（図３参照）。

【0030】

通常、バスバーと回路基板の半田付けは、プロテクタの上方に配される機械等により行われるため、プロテクタは、回路基板（または基板配置面）に直交する方向が上下方向となるように、作業レーンに配置される。ここで、半田付けの作業レーンに対して配置可能なプロテクタの数を考えると、プロテクタの前後方向及び左右方向における寸法ができる限り小さい構成の方が、生産効率上、好ましい。

【0031】

従来の構成では、バスバー配置面と基板配置面とが平行に配されるため、バスバー配置面に直交する方向（本実施形態で考えると図４の図示左右方向）を上下方向としてプロテクタを作業レーンに配置することとなる。しかし、バスバー配置面に平行な方向におけるプロテクタの寸法は、複数の蓄電素子の寸法等を反映して大きくなりやすいため（図２及び図６参照）、作業レーンに対して多くのプロテクタを配置することが困難であった。

【0032】

一方、本実施形態では、図４に示すように、バスバー配置面５３に垂直な基板配置面５４が設けられるとともに、プロテクタ５０の第１方向（バスバー配置面５３に直交する方向、図４の図示左右方向）における寸法は、プロテクタ５０の第２方向（基板配置面５４に直交する方向、図４の図示上下方向）における寸法より小さく設定されている。このため、本実施形態にかかる、第２方向が上下方向とされる構成では、従来の構成に比べて、半田付け作業の際のプロテクタ５０の前後方向及び左右方向における寸法が小さくなる。よって、作業レーンに従来の構成よりも多くのプロテクタ５０を配置し、バスバー２０と回路基板３０との半田付けを行うことができる。したがって、配線モジュール１０の生産効率を向上させることができる。

【0033】

［実施形態１の作用効果］
実施形態１によれば、以下の作用、効果を奏する。
実施形態１にかかる配線モジュール１０は、複数の蓄電素子２に取り付けられる配線モジュール１０であって、複数の蓄電素子２の電極端子３に接続されるバスバー２０と、バスバー２０と半田Ｓ１により接続された回路基板３０と、バスバー２０と回路基板３０とを保持するプロテクタ５０と、を備え、プロテクタ５０は、バスバー２０が配置されるバスバー配置面５３と、回路基板３０が配置される基板配置面５４と、を有し、基板配置面５４とバスバー配置面５３とは、垂直な配置とされている。

【0034】

上記の構成によれば、基板配置面５４とバスバー配置面５３が垂直な配置とされているから、配線モジュール１０を小型化した場合でも、バスバー２０と回路基板３０との半田付けに必要なスペースを確保することができる。

【0035】

実施形態１では、バスバー配置面５３に直交する方向は、第１方向とされ、基板配置面５４に直交する方向は、第２方向とされ、基板配置面５４は、プロテクタ５０の第２方向における一方の端部に設けられ、プロテクタ５０の第１方向における寸法は、プロテクタ５０の第２方向における寸法より小さく設定されている。

【0036】

バスバー２０と回路基板３０の半田付けを行う際、プロテクタ５０は、第２方向が上下方向となるように、作業レーンに配置され、プロテクタ５０の上方に配される機械等によって、半田付け作業がなされる。このとき、プロテクタ５０は、固定台等の他の部材によって、作業レーンに固定されるようにしてもよい。上記の構成によれば、プロテクタ５０の第１方向における寸法は、プロテクタ５０の第２方向における寸法より小さく設定されているから、第１方向を上下方向とした場合よりも第２方向を上下方向とした場合の方がプロテクタ５０を作業レーンにより多く配置することができる。よって、バスバー２０と回路基板３０との半田付け作業を効率化でき、配線モジュール１０の生産効率を向上させることができる。

【0037】

＜実施形態２＞
本開示の実施形態２について、図８を参照しつつ説明する。実施形態２の構成は、回路基板１３０の切り欠き部１３７を除いて、実施形態１の構成と同一とされている。以下、実施形態１と同一の部材には実施形態１で用いた符号を付し、実施形態１と同一の構成、作用効果については説明を省略する。

【0038】

本実施形態の回路基板１３０は、柔軟性を有するフレキシブルプリント基板とされている。図８に示すように、回路基板１３０のバスバーランド３４の近傍には、前後方向に複数の切り欠き部１３７が形成されている。柔軟な回路基板１３０に切り欠き部１３７が設けられることにより、回路基板１３０は、前後方向、上下方向、及び左右方向に伸縮可能とされている。よって、プロテクタ５０が膨張、収縮しても、回路基板１３０は追従して伸縮し、プロテクタ５０と回路基板１３０との間の公差、及びプロテクタ５０に固定されたバスバー２０と回路基板１３０との間の公差を吸収することができる。

【0039】

また、切り欠き部１３７は、バスバーランド３４の近傍に形成されているため、特にバスバーランド３４の近傍におけるバスバー２０と回路基板１３０との間の公差が吸収されやすくなっている。したがって、プロテクタ５０が膨張、収縮しても、バスバー２０の突出部２２とバスバーランド３４とを接続する半田Ｓ１に力がかかりにくいため、半田割れを抑制することができる。

【0040】

［実施形態２の作用効果］
実施形態２によれば、以下の作用、効果を奏する。
実施形態２では、回路基板１３０は、フレキシブルプリント基板であり、回路基板１３０には、バスバー２０と電気的に接続されるバスバーランド３４が設けられ、回路基板３０におけるバスバーランド３４の近傍には、切り欠き部１３７が設けられている。

【0041】

上記の構成によれば、プロテクタ５０の膨張、収縮により生じる、プロテクタ５０に固定されたバスバー２０と回路基板１３０との間の公差を吸収することができる。したがって、バスバー２０と回路基板１３０とを接続している半田Ｓ１の損傷を抑制することができる。

【0042】

＜他の実施形態＞
（１）上記実施形態では、回路基板３０，１３０には接続孔３３が設けられ、プロテクタ５０には凹部５５が設けられる構成としたが、これに限られることはなく、接続孔、凹部は設けられなくてもよい。
（２）上記実施形態では、蓄電素子２はラミネート型電池であったが、これに限られることはなく、本開示の配線モジュールは、円筒型電池、角型電池等、種々の蓄電素子に適用可能である。
（３）上記実施形態では、回路基板３０，１３０にはコネクタ４０が接続されている構成としたが、これに限られることはなく、回路基板にコネクタが接続されていない構成としてもよい。

【符号の説明】

【0043】

１： 蓄電モジュール
２： 蓄電素子
３： 電極端子
１０： 配線モジュール
２０： バスバー
２１： バスバー本体部
２２： 突出部
２３： 当接面
３０，１３０： 回路基板
３１： ベースフィルム
３２： 導電路
３３： 接続孔
３４： バスバーランド
３５： コネクタ接続部
３６： 固定用ランド
４０： コネクタ
４１： ハウジング
４２： 端子
４３： 開口部
４４： 固定部
５０： プロテクタ
５１： 電極受け部
５２： バスバー保持部
５３： バスバー配置面
５４： 基板配置面
５５： 凹部
１３７： 切り欠き部
Ｓ１： 半田

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】