特許 7536461 フレキシブルプリント配線板及びバッテリモジュール

(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】2024-08-09

(45)【発行日】2024-08-20

(54)【発明の名称】フレキシブルプリント配線板及びバッテリモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/284 20210101AFI20240813BHJP

   H01M 50/569 20210101ALI20240813BHJP

   H01M 50/507 20210101ALI20240813BHJP

   H01M 50/55 20210101ALN20240813BHJP

   H01M 50/209 20210101ALN20240813BHJP

【ＦＩ】

H01M50/284

H01M50/569

H01M50/507

H01M50/55 101

H01M50/209

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020019076

(22)【出願日】2020-02-06

(65)【公開番号】P2021125402

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2022-12-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000230249

【氏名又は名称】メクテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】冨田 俊輔

(72)【発明者】

【氏名】金山 知樹

(72)【発明者】

【氏名】山田 周三

【審査官】前田 寛之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０１３６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２６９６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ５０／５０－５０／５９８

Ｈ０１Ｍ５０／２０－５０／２９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のセルが配列されることで構成されるバッテリに取り付けられるフレキシブルプリント配線板であって、
幹部と、
前記幹部から２つに枝分かれして、いずれも前記バッテリ上に配される一対の枝部と、を備え、
前記一対の枝部には、いずれも前記幹部から遠ざかるにしたがって他方の枝部から離れる一対の平行な折り曲げ線により折り曲げ加工が施されており、かつ、前記一対の平行な折り曲げ線のうちの一方の折り曲げ線の折り曲げ方向と他方の折り曲げ方向が逆方向となるように折り曲げられていることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。

【請求項2】

複数のセルが配列されることで構成されるバッテリに取り付けられるフレキシブルプリント配線板と、
前記フレキシブルプリント配線板に備えられる複数の配線にそれぞれ電気的に接続され、かつ、前記複数のセルに設けられた各電極にそれぞれ電気的に接続される複数のバスバと、
前記フレキシブルプリント配線板の端部に固定されるコネクタと、
を備えるバッテリモジュールであって、
前記フレキシブルプリント配線板は、
幹部と、
前記幹部から２つに枝分かれして、いずれも前記バッテリ上に配される一対の枝部と、を備え、
前記一対の枝部には、いずれも前記幹部から遠ざかるにしたがって他方の枝部から離れる一対の平行な折り曲げ線により折り曲げ加工が施されており、かつ、前記一対の平行な折り曲げ線のうちの一方の折り曲げ線の折り曲げ方向と他方の折り曲げ方向が逆方向となるように折り曲げられていることを特徴とするバッテリモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリに取り付けられるフレキシブルプリント配線板及びバッテリモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車などに搭載されるバッテリには、例えば、バッテリの電圧を監視するために電圧監視装置が設けられている。この電圧監視装置は、フレキシブルプリント配線板（以下、ＦＰＣと称する）を有するバッテリモジュールを備えている。図８及び図９を参照して、従来例に係る電圧監視装置について説明する。図８は従来例に係るバッテリモジュールをバッテリに取り付けた状態を示す平面図である。図９は従来例に係るＦＰＣの平面図である。

【0003】

図８に示すように、バッテリ２００の上部に、電圧を監視するためのバッテリモジュール５００が取り付けられる。このバッテリモジュール５００は、ＦＰＣ５１０と、ＦＰＣ５１０の端部に固定され、かつ不図示の電圧監視装置本体に接続されるコネクタ５３０と、バッテリ２００の電極に電気的に接続される複数のバスバ５４０とを備えている。

【0004】

そして、ＦＰＣ５１０は、コネクタ５３０に固定される側の幹部５１０Ｘと、この幹部５１０Ｘから２つに枝分かれして、いずれもバッテリ２００上に配される一対の枝部５１０Ｙ，５１０Ｚとを備えている。なお、一対の枝部５１０Ｙ，５１０Ｚに、それぞれ複数のバスバ５４０が設けられる。ここで、幹部５１０Ｘの幅Ｃは、コネクタ５３０の幅により定められ、一対の枝部５１０Ｙ，５１０Ｚの最大幅Ｂは、バッテリ２００の幅により定められる。従って、コネクタ５３０の幅が狭かったとしても、従来構成においては、上記の最大幅Ｂを広くせざるを得ないことがあった。

【0005】

一般的に、ＦＰＣの製造工程においては、ベースフィルムに最終的に回路となる銅箔が設けられている母材に対して切断加工を施すことで、所望の形状のＦＰＣとする工程が含まれる。そのため、図９に示すような形状のＦＰＣ５１０を製造する場合、幹部５１０Ｘの幅Ｃに対して、最大幅Ｂが広ければ広いほど、母材からＦＰＣ５１０となる部分を切断した後に廃棄する材料が多くなってしまう。言い換えれば、一つの母材から得られるＦＰＣ５１０の数が少なくなってしまう。

【0006】

なお、ＦＰＣ５１０の長手方向の長さＬについては、バッテリ２００と電圧監視装置本体との配置に依存する。理想的には、バッテリ２００にＦＰＣ５１０を取り付け、かつ、電圧監視装置本体にコネクタ５３０を接続した状態で、バッテリ２００と電圧監視装置本体との間の空間部において、ＦＰＣ５１０が弛まないようにするのが望ましい。しかしながら、取付作業性を考慮すると、上記の長さＬには余長を設けるのが一般的である。従って、ＦＰＣ５１０には弛みが生じてしまうため、外部からの振動などによって、ＦＰＣ５１０が上下に振動してしまい、各部に悪影響が生じてしまう恐れもある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１０－５６０３５号公報

【文献】特開２０１４－８６２４６号公報

【文献】特開２０１６－８５９３０号公報

【文献】特開２０１７－１９９８０４号公報

【文献】特開２０１８－１４２５０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、廃棄材料を少なくすることができるフレキシブルプリント配線板及びバッテリモジュールを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

【0010】

すなわち、本発明のフレキシブルプリント配線板は、
複数のセルが配列されることで構成されるバッテリに取り付けられるフレキシブルプリント配線板であって、
幹部と、
前記幹部から２つに枝分かれして、いずれも前記バッテリ上に配される一対の枝部と、を備え、
前記一対の枝部には、いずれも前記幹部から遠ざかるにしたがって他方の枝部から離れる一対の平行な折り曲げ線により折り曲げ加工が施されており、かつ、前記一対の平行な折り曲げ線のうちの一方の折り曲げ線の折り曲げ方向と他方の折り曲げ方向が逆方向となるように折り曲げられていることを特徴とする。

【0011】

また、本発明のバッテリモジュールは、
複数のセルが配列されることで構成されるバッテリに取り付けられるフレキシブルプリント配線板と、
前記フレキシブルプリント配線板に備えられる複数の配線にそれぞれ電気的に接続され、かつ、前記複数のセルに設けられた各電極にそれぞれ電気的に接続される複数のバスバと、
前記フレキシブルプリント配線板の端部に固定されるコネクタと、
を備えるバッテリモジュールであって、
前記フレキシブルプリント配線板は、
幹部と、
前記幹部から２つに枝分かれして、いずれも前記バッテリ上に配される一対の枝部と、を備え、
前記一対の枝部には、いずれも前記幹部から遠ざかるにしたがって他方の枝部から離れる一対の平行な折り曲げ線により折り曲げ加工が施されており、かつ、前記一対の平行な折り曲げ線のうちの一方の折り曲げ線の折り曲げ方向と他方の折り曲げ方向が逆方向となるように折り曲げられていることを特徴とする。

【0012】

これらの発明によれば、フレキシブルプリント配線板において、一対の枝部に折り曲げ加工が設けられることで、一対の枝部の最大幅が、折り曲げ加工前に比べて折り曲げ加工後の方が広くなる。従って、折り曲げ加工後の一対の枝部の最大幅を所望の幅とするために、折り曲げ加工前の一対の枝部の最大幅は、所望の幅よりも狭くすることができる。これにより、廃棄材料を少なくすることができる。

【発明の効果】

【0013】

以上説明したように、本発明によれば、廃棄材料を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１はバッテリの平面図である。

【図2】図２はバッテリの側面図である。

【図3】図３はバッテリに本実施例に係るバッテリモジュールを取り付けた状態を示す側面図である。

【図4】図４はバッテリに本実施例に係るバッテリモジュールを取り付けた状態を示す平面図である。

【図5】図５は本発明の実施例に係るフレキシブルプリント配線板の平面図である。

【図6】図６は本発明の実施例に係るフレキシブルプリント配線板の輸送時の形態の一例を示す概略図である。

【図7】図７は本発明の変形例に係るフレキシブルプリント配線板の平面図である。

【図8】図８は従来例に係るバッテリモジュールをバッテリに取り付けた状態を示す平面図である。

【図9】図９は従来例に係るフレキシブルプリント配線板の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0016】

（実施例）
図１～図６を参照して、本発明の実施例に係るフレキシブルプリント配線板及びバッテリモジュールについて説明する。図１はバッテリの平面図であり、図２はバッテリの側面図である。図３はバッテリに本実施例に係るバッテリモジュールを取り付けた状態を示す側面図であり、図４はバッテリに本実施例に係るバッテリモジュールを取り付けた状態を示す平面図である。図５は本発明の実施例に係るフレキシブルプリント配線板の平面図であり、同図（ａ）は折り曲げ加工前の状態を示し、同図（ｂ）は折り曲げ加工後の状態を示している。図６は本発明の実施例に係るフレキシブルプリント配線板の輸送時の形態の一例を示す概略図である。

【0017】

＜バッテリ＞
図１及び図２を参照して、本実施例に係るフレキシブルプリント配線板及びバッテリモジュールが取り付けられるバッテリ２００について説明する。バッテリ２００は、複数のセル２１０により構成される。セル２１０にはそれぞれ電極（正極２１１と負極２１２）が設けられている。そして、これら複数のセル２１０は、正極２１１と負極２１２が隣り合うように配列されている。また、これら複数のセル２１０は、隣り合う正極２１１と負極２１２が、バッテリモジュールに設けられたバスバによって電気的に接続されることで直列に接続されるように構成される。図１中、点線で囲まれたＰはバスバが接続される部位を示している。なお、図示の例では、説明の便宜上、６個のセル２１０からなるバッテリ２００を示している。しかしながら、電気自動車などに搭載されるバッテリの場合、より多くのセルにより構成されるのが一般的である。

【0018】

＜バッテリモジュール＞
特に、図３及び図４を参照して、本実施例に係るバッテリモジュール１００の全体構成について説明する。バッテリモジュール１００は、フレキシブルプリント配線板（以下、「ＦＰＣ１１０」と称する）と、ＦＰＣ１１０を支持する支持部材１２０と、支持部材１２０に支持される複数のバスバ１４１，１４２と、ＦＰＣ１１０の端部に固定されるコネクタ１３０とを備えている。バスバ１４１は、直列接続されるセル２１０における両端となる正極２１１と負極２１２にそれぞれ接続される。また、バスバ１４２は、隣り合う正極２１１と負極２１２を電気的に接続するために用いられる。コネクタ１３０は、例えば、図３に示すように、電圧監視装置本体３００に接続される。

【0019】

＜フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）＞
図４及び図５を参照して、本実施例に係るＦＰＣ１１０について、より詳細に説明する。一般的に、ＦＰＣは、ベースフィルムと、回路となる銅箔と、カバーフィルムなどにより構成されるが、これらの構造等については、公知技術であるので、その説明は省略する。図４においては、銅箔がエッチングされることにより形成された配線（回路）１１８について、点線にて示しているが、図５では配線１１８については省略している。

【0020】

本実施例に係るＦＰＣ１１０は、幹部１１０Ｘと、この幹部１１０Ｘから２つに枝分かれした一対の枝部（以下、便宜上、第１枝部１１０Ｙ，第２枝部１１０Ｚと称する）とを備えている。幹部１１０Ｘの端部に、上記のコネクタ１３０が固定される。また、第１枝部１１０Ｙ及び第２枝部１１０Ｚは、いずれもバッテリ２００上に配される。更に、第１枝部１１０Ｙには複数の小枝部１１０Ｙ１，１１０Ｙ２，１１０Ｙ３，１１０Ｙ４が設けられており、第２枝部１１０Ｚにも複数の小枝部１１０Ｚ１，１１０Ｚ２，１１０Ｚ３が設けられている。

【0021】

本実施例においては、７本の配線１１８が設けられており、幹部１１０Ｘにおいては、全ての配線１１８が配されている。そして、７本の配線１１８のうち４本の配線１１８が第１枝部１１０Ｙに配されて、残りの３本の配線１１８が第２枝部１１０Ｚに配されている。また、第１枝部１１０Ｙに配された４本の配線１１８の端部は、それぞれ小枝部１１０Ｙ１，１１０Ｙ２，１１０Ｙ３，１１０Ｙ４に配されている。そして、各々の小枝部１１０Ｙ１，１１０Ｙ２，１１０Ｙ３，１１０Ｙ４にそれぞれ設けられるバスバ１４１またはバスバ１４２に対して、各配線１１８の端部が電気的に接続されている。同様に、第２枝部１１０Ｚに配された３本の配線１１８の端部は、それぞれ小枝部１１０Ｚ１，１１０Ｚ２，１１０Ｚ３に配されている。そして、各々の小枝部１１０Ｚ１，１１０Ｚ２，１１０Ｚ３にそれぞれ設けられるバスバ１４２に対して、各配線１１８の端部が電気的に接続されている。

【0022】

そして、第１枝部１１０Ｙには、幹部１１０Ｘから遠ざかるにしたがって第２枝部１１０Ｚから離れる一対の平行な折り曲げ線１１１ａ，１１１ｂ（図５（ａ）参照）により折り曲げ加工が施されている。これら折り曲げ線１１１ａ，１１１ｂにより折り曲げ加工が施される部位を第１折り曲げ部１１１と称する。この第１折り曲げ部１１１においては、一対の平行な折り曲げ線１１１ａ，１１１ｂのうちの一方の折り曲げ線１１１ａの折り曲げ方向と他方の折り曲げ線１１１ｂの折り曲げ方向が逆方向となるように折り曲げられている。図示の例では、折り曲げ線１１１ａにおいては、第１枝部１１０Ｙの先端側が図５の紙面手前から奥方向に約１８０°折り曲げられて、折り曲げ線１１１ｂにおいては、第１枝部１１０Ｙの先端側が図５の紙面奥側から手前方向に約１８０°折り曲げられている（図５（ｂ）参照）。なお、折り曲げ線１１１ａにおいて、第１枝部１１０Ｙの先端側が図５の紙面奥側から手前方向に約１８０°折り曲げられ、折り曲げ線１１１ｂにおいて、第１枝部１１０Ｙの先端側が図５の紙面手前から奥方向に約１８０°折り曲げられる構成を採用してもよい。

【0023】

同様に、第２枝部１１０Ｚには、幹部１１０Ｘから遠ざかるにしたがって第１枝部１１０Ｙから離れる一対の平行な折り曲げ線１１２ａ，１１２ｂ（図５（ａ）参照）により折り曲げ加工が施されている。これら折り曲げ線１１２ａ，１１２ｂにより折り曲げ加工が施される部位を第２折り曲げ部１１２と称する。この第２折り曲げ部１１２においては、一対の平行な折り曲げ線１１２ａ，１１２ｂのうちの一方の折り曲げ線１１２ａの折り曲げ方向と他方の折り曲げ線１１２ｂの折り曲げ方向が逆方向となるように折り曲げられている。図示の例では、折り曲げ線１１２ａにおいては、第２枝部１１０Ｚの先端側が図５の紙面手前から奥方向に約１８０°折り曲げられて、折り曲げ線１１２ｂにおいては、第２枝部１１０Ｚの先端側が図５の紙面奥側から手前方向に約１８０°折り曲げられている。なお、折り曲げ線１１２ａにおいて、第２枝部１１０Ｚの先端側が図５の紙面奥側から
手前方向に約１８０°折り曲げられ、折り曲げ線１１２ｂにおいて、第２枝部１１０Ｚの先端側が図５の紙面手前から奥方向に約１８０°折り曲げられる構成を採用してもよい。

【0024】

ここで、コネクタ１３０の幅により定められる幹部１１０Ｘの幅Ｃについては、折り曲げ加工前と加工後で変化しないことは言うまでもない。これに対して、一対の枝部（第１枝部１１０Ｙと第２枝部１１０Ｚ）の最大幅については、折り曲げ加工前の最大幅をＢ１、折り曲げ加工後の最大幅をＢとすると、Ｂ＞Ｂ１を満たす。なお、バッテリ２００の幅によって、折り曲げ加工後の最大幅Ｂが定められる。

【0025】

また、ＦＰＣ１１０の長手方向の長さについて、折り曲げ加工前の長さをＬ、折り曲げ加工後の長さをＬ１とすると、Ｌ１＜Ｌを満たす。なお、折り曲げ加工後の長さＬ１は、ＦＰＣ１１０がバッテリ２００に取り付けられ、かつコネクタ１３０が電圧監視装置本体３００に接続された状態において、ＦＰＣ１１０に弛みが生じないように設定されるのが望ましい。そして、折り曲げ加工前の長さＬは、取付作業性を考慮した余長分を含んだ長さに設定されるのが望ましい。

【0026】

＜本実施例に係るＦＰＣ及びバッテリモジュールの優れた点＞
本実施例に係るＦＰＣ１１０及びバッテリモジュール１００によれば、ＦＰＣ１１０において、第１枝部１１０Ｙと第２枝部１１０Ｚには、それぞれ第１折り曲げ部１１１，第２折り曲げ部１１２が設けられている。これにより、一対の枝部（第１枝部１１０Ｙと第２枝部１１０Ｚ）の最大幅が、折り曲げ加工前に比べて折り曲げ加工後の方が広くなる。つまり、上記の通り、Ｂ＞Ｂ１を満たす。従って、折り曲げ加工後の一対の枝部の最大幅Ｂを所望の幅とするために、折り曲げ加工前の一対の枝部の最大幅Ｂ１は、所望の幅よりも狭くすることができる。これにより、廃棄材料を少なくすることができる。言い換えれば、一つの母材から得られるＦＰＣ１１０の数を多くすることができる。

【0027】

また、本実施例においては、折り曲げ加工後のＦＰＣ１１０の長手方向の長さＬ１を、ＦＰＣ１１０をバッテリ２００に取り付けた際に弛みが生じないように設定しても、第１折り曲げ部１１１及び第２折り曲げ部１１２でＦＰＣ１１０を伸縮させることができる（図３中、矢印Ｓ参照）。これにより、取付作業性に支障が出ることはない。つまり、折り曲げ加工前の長さＬを、取付作業性を考慮した余長分が含まれるように設定することで、取付作業性を向上させることができる。そして、長さＬ１を上記のように設定することで、ＦＰＣ１１０が上下に振動してしまうことを抑制することができ、他の部品等との干渉を避けることができる。また、上下の振動によるＦＰＣ１１０の損傷等も抑制することができる。また、第１折り曲げ部１１１及び第２折り曲げ部１１２により振動を吸収する効果も発揮されるため、共振が発生してしまうことも抑制することができる。更に、バッテリモジュール１００を輸送等する際に、図６に示すように、第１折り曲げ部１１１及び第２折り曲げ部１１２によりＦＰＣ１１０を折り返す状態とすることで、バッテリモジュール１００全体をコンパクトにすることもできる。従って、輸送などの際におけるバッテリモジュール１００の形態の自由度が高くなり、バッテリモジュール１００の取り扱い性を高めることができる。

【0028】

（その他）
上記実施例においては、一対の枝部のうち両方の枝部（第１枝部１１０Ｙと第２枝部１１０Ｚ）に、それぞれ折り曲げ部（第１折り曲げ部１１１，第２折り曲げ部１１２）を設ける場合の構成について示した。

【0029】

しかしながら、本発明はこのような構成に限定されることはなく、一方の枝部にのみ折り曲げ部を設ける構成も含まれる。例えば、図７（ａ）に示す変形例１に係るＦＰＣ１１０Ａのように、第１枝部１１０Ｙにのみ折り曲げ部（第１折り曲げ部１１１）を設け、第
２枝部１１０Ｚには折り曲げ加工を施さない構成を採用することもできる。この場合でも、一対の枝部（第１枝部１１０Ｙと第２枝部１１０Ｚ）の最大幅が、折り曲げ加工前に比べて折り曲げ加工後の方が広くなる。従って、折り曲げ加工後の一対の枝部の最大幅Ｂ２を所望の幅とするために、折り曲げ加工前の一対の枝部の最大幅は、所望の幅よりも狭くすることができる。これにより、廃棄材料を少なくすることができる。

【0030】

また、上記実施例においては、第１枝部１１０Ｙと第２枝部１１０Ｚに、それぞれ折り曲げ部（第１折り曲げ部１１１，第２折り曲げ部１１２）を１か所ずつ設ける場合の構成について示した。

【0031】

しかしながら、本発明はこのような構成に限定されることはなく、各枝部に一対の平行な折り曲げ線からなる折り曲げ部を複数個所に設ける構成も含まれる。例えば、図７（ｂ）に示す変形例２に係るＦＰＣ１１０Ｂのように、第１枝部１１０Ｙに、２か所の折り曲げ部（第１折り曲げ部１１１と第３折り曲げ部１１３）を設け、第２枝部１１０Ｚに、２か所の折り曲げ部（第２折り曲げ部１１２と第４折り曲げ部１１４）を設ける構成を採用することもできる。なお、第３折り曲げ部１１３及び第４折り曲げ部１１４の構成や折り曲げ方については、第１折り曲げ部１１１及び第２折り曲げ部１１２の構成や折り曲げ方と同様であるので、その説明は省略する。この変形例２に係るＦＰＣ１１０Ｂについても、上記実施例に係るＦＰＣ１１０と同様の効果が得られることは言うまでもない。この変形例２の場合には、折り曲げ加工後の一対の枝部の最大幅Ｂ３を、折り曲げ加工前の一対の枝部の最大幅に対して、上記実施例の構成よりも広くし易い利点がある。

【0032】

なお、折り曲げ部は一つの枝部に対して３か所以上に設けることができる。また、第１枝部１１０Ｙと第２枝部１１０Ｚに設ける折り曲げ部の数は異なっていてもよい。

【符号の説明】

【0033】

１００ バッテリモジュール
１１０Ｘ 幹部
１１０Ｙ 第１枝部
１１０Ｙ１，１１０Ｙ２，１１０Ｙ３，１１０Ｙ４ 小枝部
１１０Ｚ 第２枝部
１１０Ｚ１，１１０Ｚ２，１１０Ｚ３ 小枝部
１１１ 第１折り曲げ部
１１１ａ，１１１ｂ 折り曲げ線
１１２ 第２折り曲げ部
１１２ａ，１１２ｂ 折り曲げ線
１１３ 第３折り曲げ部
１１４ 第４折り曲げ部
１１８ 配線
１２０ 支持部材
１３０ コネクタ
１４１，１４２ バスバ
２００ バッテリ
２１０ セル
２１１ 正極
２１２ 負極
３００ 電圧監視装置本体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】