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(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】2025-04-07
(45)【発行日】2025-04-15
(54)【発明の名称】バスバモジュール
(51)【国際特許分類】
   H01M 50/507 20210101AFI20250408BHJP
   H01M 50/519 20210101ALI20250408BHJP
   H01M 50/516 20210101ALI20250408BHJP
   H01M 50/284 20210101ALI20250408BHJP
   H01M 50/569 20210101ALI20250408BHJP
【FI】
H01M50/507
H01M50/519
H01M50/516
H01M50/284
H01M50/569
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2022069605
(22)【出願日】2022-04-20
(65)【公開番号】P2023159718
(43)【公開日】2023-11-01
【審査請求日】2023-08-09
(73)【特許権者】
【識別番号】000006895
【氏名又は名称】矢崎総業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】向笠 博貴
(72)【発明者】
【氏名】雄鹿 達也
(72)【発明者】
【氏名】小池 弘訓
(72)【発明者】
【氏名】青嶋 良樹
(72)【発明者】
【氏名】牧野 公利
【審査官】山下 裕久
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第114175388(CN,A)
【文献】特開2020-013765(JP,A)
【文献】特開2020-205175(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01M 50/50-598
H01M 50/20-298
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の単電池が積層された電池集合体に取り付けられるバスバモジュールであって、
第1配線パターンを有するフレキシブル基板から構成され、前記複数の単電池の積層方向に沿って延びるように配置されることになる本線回路体と、
第2配線パターンを有するフレキシブル基板から構成され、前記本線回路体とは別体であって、前記第1配線パターンに前記第2配線パターンが電気的に接続されるとともに前記本線回路体から分岐するように延びる支線回路体と、
前記複数の単電池の各々の電極に接続されることになるバスバと、
前記第2配線パターンと前記バスバとを繋ぐように、前記支線回路体が有する実装面に取り付けられる電子部品と、
前記バスバを保持するとともに前記積層方向に沿って伸縮可能なホルダと、を備え
前記本線回路体における前記支線回路体を接続するための接続部には、前記第1配線パターンが露出する一対の第1開口部が、前記積層方向に間隔を空けて並ぶように設けられ、
前記支線回路体における前記本線回路体の前記接続部に接続される箇所である回路体側接続部には、前記一対の第1開口部に対応して、前記第2配線パターンが露出する一対の第2開口部が、前記積層方向に間隔を空けて並ぶように設けられ、
前記一対の第1開口部から露出する前記第1配線パターンと、前記一対の第2開口部から露出する前記第2配線パターンとがハンダ付けされて、前記第1配線パターンと前記第2配線パターンとが電気的に接続されている、
バスバモジュール。
【請求項2】
請求項1に記載のバスバモジュールにおいて、
前記支線回路体は、
当該支線回路体の少なくとも一部において、前記積層方向に沿って延びる一対の帯状部と、一方の前記帯状部の一端と他方の前記帯状部の一端とを繋ぐ連結部と、から構成される湾曲形状を有する、
バスバモジュール。
【請求項3】
複数の単電池が積層された電池集合体に取り付けられるバスバモジュールであって、
第1配線パターンを有するフレキシブル基板から構成され、前記複数の単電池の積層方向に沿って延びるように配置されることになる本線回路体と、
第2配線パターンを有するフレキシブル基板から構成され、前記第1配線パターンに前記第2配線パターンが電気的に接続されるとともに前記本線回路体から分岐するように延びる支線回路体と、
前記複数の単電池の各々の電極に接続されることになるバスバと、
前記第2配線パターンと前記バスバとを繋ぐように、前記支線回路体が有する実装面に取り付けられる電子部品と、
前記バスバを保持するとともに前記積層方向に沿って伸縮可能なホルダと、を備え、
前記本線回路体は、当該本線回路体を厚さ方向に貫通する第1孔部を有し、
前記支線回路体は、当該支線回路体を厚さ方向に貫通する第2孔部を有し、
前記第1孔部と前記第2孔部とが重なり合うように位置合わせされた状態にて、前記第1配線パターンと前記第2配線パターンとが電気的に接続される、
バスバモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バスバモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、バスバモジュールは、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載される駆動用電源としての電池集合体(複数の電池セルが積層配置された電池モジュール)に組み付けられるように用いられる(例えば、特許文献1を参照)。
【0003】
特許文献1に記載のバスバモジュールは、積層されて隣接する電池セル間の正極と負極との間を接続する複数のバスバと、複数のバスバの各々に接続されて各電池セルを監視するための電圧検出線と、を備えている。この電圧検出線は、芯線が絶縁被覆に覆われた一般的な構造の複数の電線を束ねるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2014-220128号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、一般に、電池集合体を構成する電池セルは、充放電に伴う作動熱や外部環境の温度などに起因して積層方向に膨張および収縮する。その結果、電池集合体(電池モジュール)も、電池セルの積層方向に膨張および収縮するように変形する。また、複数の電池セルを積層配置する際の組み付け公差に起因し、一般に、電池集合体の積層方向における大きさは、製造した電池集合体ごとに相違し得る(製造ばらつきが生じ得る)ことになる。そこで、一般に、バスバモジュールは、このような電池集合体の変形や製造ばらつきに対応するべく、電圧検出線の長さにある程度の余裕を持たせるように設計される。
【0006】
しかしながら、上述した従来のバスバモジュールにおいて、例えば、電池集合体の容量を高める等の目的から電池セルの積層数を増大させた場合、電圧検出線を構成する電線の本数も増大する。その結果、それら多数の電線を束ねて電圧検出線を構成すると、電圧検出線全体としての剛性(ひいてはバスバモジュールの剛性)が高まり、電池集合体にバスバモジュールを組み付ける作業性(組み付け性)を向上させ難くなる可能性がある。同様の理由により、電池集合体の変形や製造ばらつきに十分に対応できるようにバスバモジュールが伸縮し難くなる可能性もある。
【0007】
本発明の目的の一つは、電池集合体への組み付け性および電池集合体の変形や製造ばらつきへの追従性に優れたバスバ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】
【0008】
前述した目的を達成するために、本発明に係るバスバモジュールは、以下を特徴としている。
【0009】
複数の単電池が積層された電池集合体に取り付けられるバスバモジュールであって、
第1配線パターンを有するフレキシブル基板から構成され、前記複数の単電池の積層方向に沿って延びるように配置されることになる本線回路体と、
第2配線パターンを有するフレキシブル基板から構成され、前記第1配線パターンに前記第2配線パターンが電気的に接続されるとともに前記本線回路体から分岐するように延びる支線回路体と、
前記複数の単電池の各々の電極に接続されることになるバスバと、
前記第2配線パターンと前記バスバとを繋ぐように、前記支線回路体が有する実装面に取り付けられる電子部品と、
前記バスバを保持するとともに前記積層方向に沿って伸縮可能なホルダと、を備え
前記本線回路体における前記支線回路体を接続するための接続部には、前記第1配線パターンが露出する一対の第1開口部が、前記積層方向に間隔を空けて並ぶように設けられ、
前記支線回路体における前記本線回路体の前記接続部に接続される箇所である回路体側接続部には、前記一対の第1開口部に対応して、前記第2配線パターンが露出する一対の第2開口部が、前記積層方向に間隔を空けて並ぶように設けられ、
前記一対の第1開口部から露出する前記第1配線パターンと、前記一対の第2開口部から露出する前記第2配線パターンとがハンダ付けされて、前記第1配線パターンと前記第2配線パターンとが電気的に接続されている、
バスバモジュールであること。
【発明の効果】
【0010】
本発明のバスバモジュールによれば、フレキシブル基板から構成された本線回路体(以下、幹線ともいう。)にフレキシブル基板から構成された支線回路体(以下、枝線ともいう。)が電気的に接続され、本線回路体から支線回路体が分岐するように延びる。このため、各単電池の熱変形に起因して電池集合体が積層方向に伸縮した際、支線回路体が屈曲等することで、各バスバが単電池の積層方向に移動可能となる。同様に、支線回路体が屈曲等することで、単電池の組み付け公差に起因する電池集合体の積層方向における大きさのばらつきを吸収できる。換言すると、本構成のバスバモジュールは、支線回路体が変形することで、電池集合体の伸縮や製造ばらつきに容易に対応できる。ここで、フレキシブル基板は、一般に、多数の回路構造を内包した場合であっても、上述した従来のバスバモジュールに用いられる電線に比べ、遥かに小さな力で柔軟に変形し易い。そのため、電池集合体への組み付け性が向上する。したがって、本構成のバスバモジュールは、上述した従来のバスバモジュールに比べ、電池集合体への組み付け性および電池集合体の変形や製造ばらつきへの追従性に優れる。
【0011】
更に、上記構成のバスバモジュールによれば、本線回路体と支線回路体とが別体として準備された上で電気的に接続される。そのため、本線回路体と支線回路体とを一体の一繋がりのフレキシブル基板で構成する場合に比べ、本線回路体から支線回路体が分岐した形状にフレキシブル基板を加工すること(例えば、フレキシブル基板の原板を打ち抜いて、本線回路体から支線回路体が分岐する形状に加工すること)が不要になる。そのため、そのような加工によって生じるスクラップ片の廃棄量を低減でき、生産性(即ち、歩留まり)を向上できる。特に、積層方向において隣り合う支線回路体同士の間に挟まれる位置にある原板を廃棄することがなくなる点で、生産性を向上できる。加えて、本線回路体とは別体として準備される支線回路体に電子部品が取り付けられる(即ち、実装される)ため、本線回路体と支線回路体とを一体のフレキシブル基板で構成する場合に比べ、電子部品の実装のために大型の実装装置を必要としない。換言すると、本線回路体の長さや大きさにかかわらず、一般的な実装装置を用いて支線回路体に電子部品を適正に実装することができ、バスバモジュールの製造コストを低減することができる。
【0012】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1図1は、本実施形態に係るバスバモジュールを示す斜視図である。
図2図2は、図1に示すバスバモジュールが組み付けられる電池集合体を示す斜視図である。
図3図3は、本線回路体に接続された複数の支線回路体の各々にバスバが接続された状態を示す斜視図である。
図4図4は、本線回路体に接続された1つの支線回路体を示す斜視図である。
図5図5は、本線回路体に接続された1つの支線回路体にバスバが接続された状態を示す斜視図である。
図6図6は、図1に示すホルダ及びカバーを示す斜視図である。
図7図7は、支線回路体とバスバとの接続箇所を示す上面図である。
図8図8は、治具を用いて本線回路体に支線回路体を接続する際の作業を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
<実施形態>
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るバスバモジュール10について説明する。本実施形態に係るバスバモジュール10は、例えば、電気自動車に搭載される駆動用電源としての長尺の電池集合体1(図2参照。複数の単電池が積層配置された電池モジュール)に組み付けられるように用いられる。
【0015】
以下、説明の便宜上、図1等に示すように、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」及び「下」を定義する。「前後方向」、「左右方向」及び「上下方向」は、互いに直交している。前後方向は、電池集合体1を構成する複数の単電池2の積層方向(図1及び図2参照)と一致している。なお、これら方向は、説明の便宜上定義されているものであり、バスバモジュール10の車両搭載時における車両の前後方向、左右方向及び上下方向に必ずしも対応する必要はない。
【0016】
まず、バスバモジュール10を説明する準備として、図2を参照しながら、バスバモジュール10が取り付けられる電池集合体1について説明する。図2に示すように、電池集合体1は、上下方向及び左右方向に延びる矩形平板状の複数の単電池2を前後方向に積層して構成される。複数の単電池2の各々は、矩形平板状の電池本体3と、電池本体3の上面6の左右方向両端部から上方に突出する正極4及び負極5と、で構成されている。
【0017】
電池集合体1では、前後方向に隣り合う単電池2の正極4及び負極5の左右方向の位置を互いに逆とすることで、電池集合体1の上面の左端部及び右端部の各々にて正極4及び負極5が前後方向に交互に並ぶように、複数の単電池2が積層されている。
【0018】
以下、バスバモジュール10について説明する。バスバモジュール10は、図1図3及び図6等に示すように、前後方向に延びる本線回路体20(図3参照)と、本線回路体20に接続される複数の支線回路体30と、複数の支線回路体30にそれぞれ接続される複数のバスバ40と、複数の支線回路体30にそれぞれ実装される複数の電子部品50と、本線回路体20、支線回路体30及びバスバ40を保持するホルダ60と、本線回路体20及び支線回路体30を覆うカバー70と、を備える。なお、本線回路体20は幹線とも呼ばれ、支線回路体30は枝線とも呼ばれる。以下、バスバモジュール10を構成する各部材について順に説明する。
【0019】
まず、本線回路体20について説明する。本線回路体20は、容易に屈曲可能なフレキシブル基板(FPC)から構成されており、図3に示すように、左右方向に間隔を空けて前後方向に延びる左右一対の帯状の本体部21と、一対の本体部21の前後方向略中央位置にて一対の本体部21を左右方向に連結する連結部22(図1も参照)と、を一体に備える。連結部22の下面には、外部の電圧検出装置(図示省略)等に電気的に接続されるコネクタ27が実装される。
【0020】
本線回路体20は、その表面全体が、後述する開口部25(図8参照)を除いて樹脂層で構成されており、且つ、後述する配線パターン26(図8参照)を内包している。配線パターン26は、典型的には、帯状に延びる銅製の導体パターンである。
【0021】
左右一対の本体部21の各々の前後方向複数箇所の左右方向外側端部には、それぞれ、支線回路体30を接続するための接続部23が配置されている(図3図5及び図8参照)。図8に示すように、各接続部23には、厚さ方向(上下方向)に貫通する一対の貫通孔24が、前後方向に間隔を空けて並ぶように設けられている。一対の貫通孔24を設けたことによる作用については後述する。
【0022】
更に、図8に示すように、各接続部23の下面には、表面の樹脂層が除去されて配線パターン26が露出する一対の開口部25が、一対の貫通孔24とは異なる箇所にて前後方向に間隔を空けて並ぶように設けられている。支線回路体30の本線回路体20への接続時、一対の開口部25に露出する配線パターン26と、支線回路体30の後述する一対の開口部31bから露出する配線パターン37(図8参照)とが、電気的に接続(本例では、ハンダ付け)されることになる。各接続部23の開口部25に露出する配線パターン26はそれぞれ、個別に、本体部21及び連結部22のそれぞれの内部をこの順に経て、連結部22に実装されるコネクタ27に電気的に接続されている。これにより、各接続部23に位置する配線パターン26が、個別に、連結部22に実装されるコネクタ27を介して外部の電圧検出装置に導通接続される。
【0023】
次いで、支線回路体30について説明する。支線回路体30は、本線回路体20と同様、容易に屈曲可能なフレキシブル基板(FPC)から構成されている。支線回路体30は、図3等に示すように、本線回路体20の左右一対の本体部21の各々に設けられた各接続部23から左右方向外側に分岐するように、本線回路体20に接続される。
【0024】
支線回路体30は、図8に示すように、前後方向に延びる回路体側接続部31と、回路体側接続部31の前後方向所定箇所から左右方向外側に延びる第1部分32と、第1部分32の延出端部から前方に帯状に延びる第2部分33と、第2部分33の延出端部から左右方向外側に延びる第3部分34と、第3部分34の延出端部から後方に帯状に延びる第4部分35と、第4部分35の延出端部に設けられたバスバ側接続部36と、を一体に備える。支線回路体30がこのようなU字状の湾曲形状を有することで、支線回路体30の前後・左右・上下方向への柔軟性が高められている(図5の白矢印を参照)。なお、本線回路体20の複数の接続部23のうちの一部には、図8に示す支線回路体30の全体形状を前後逆向きにして得られる全体形状を有する支線回路体30が接続される。以下、説明の便宜上、支線回路体30が図8に示す全体形状を有するものとして説明を続ける。
【0025】
支線回路体30は、本線回路体20と同様、その表面全体が、後述する開口部31b,36a、36b(図8参照)を除いて樹脂層で構成されており、且つ、後述する配線パターン37,38(図7及び図8参照)を内包している。配線パターン37,38は、典型的には、帯状に延びる銅製の導体パターンである。
【0026】
回路体側接続部31は、本線回路体20の接続部23(配線パターン26)に接続される箇所である。回路体側接続部31には、本線回路体20の接続部23の一対の貫通孔24に対応して、厚さ方向(上下方向)に貫通する一対の貫通孔31aが、前後方向に間隔を空けて並ぶように設けられている(図8参照)。更に、回路体側接続部31の上面には、本線回路体20の接続部23の一対の開口部25に対応して、表面の樹脂層が除去されて配線パターン37が露出する一対の開口部31bが、一対の貫通孔31aとは異なる箇所にて前後方向に間隔を空けて並ぶように設けられている(図8参照)。一対の開口部31bに露出する配線パターン37は、第1部分32、第2部分33、第3部分34、第4部分35及びバスバ側接続部36の内部をこの順に経て、バスバ側接続部36に設けられた開口部36aまで延びている(図7及び図8参照)。
【0027】
バスバ側接続部36は、バスバ40が接続される箇所である(図5等参照)。図7及び図8に示すように、バスバ側接続部36の上面において、左右方向中央部には、表面の樹脂層が除去された開口部36aが設けられ、開口部36aを左右方向に挟む左右一対の位置には、表面の樹脂層が除去された開口部36bがそれぞれ形成されている。開口部36aの前側領域には、配線パターン37の端部が露出しており、開口部36aの後側領域には、配線パターン37と離間してバスバ側接続部36に内包されている配線パターン38の一部が露出している。一対の開口部36bの各々には、配線パターン38の他部が露出している。
【0028】
バスバ40の支線回路体30への接続時、一対の開口部36bに露出する配線パターン38と、バスバ40の後述する延出部42(図3図5及び図7参照)とが、電気的に接続(本例では、ハンダ付け)されることになる。
【0029】
支線回路体30の開口部36aには、電子部品50が実装される(図8等参照)。電子部品50は、典型的にはチップヒューズである。電子部品50は、開口部36aに露出する配線パターン38及び配線パターン37を跨ぐように、配線パターン38及び配線パターン37にハンダH(図7参照)を用いてハンダ付けされる。これにより、配線パターン38(即ち、バスバ40)と、配線パターン37(即ち、本線回路体20の配線パターン26)とが、電子部品50を介して電気的に接続される。
【0030】
このような電子部品50の支線回路体30への実装は、支線回路体30が前後方向に長い長尺の本線回路体20に接続される前の状態(支線回路体30単独の状態)にて、行われる。よって、本線回路体20と支線回路体30とを共通のフレキシブル基板で構成する場合に比べ、大型の実装装置を要しない。換言すると、本線回路体20と支線回路体30とが別体であることで、本線回路体20の長さや大きさにかかわらず、支線回路体30に電子部品50を適正に実装することができ、バスバモジュール10の製造コストを低減することができる。
【0031】
更に、本線回路体20と支線回路体30とが別体であるため、本線回路体20と支線回路体30とを共通のフレキシブル基板で構成する場合に比べ、本線回路体20から支線回路体30が分岐した形状にフレキシブル基板を加工すること(例えば、フレキシブル基板の原板を打ち抜いて、本線回路体20から支線回路体30が分岐する形状に加工すること)が不要になる。そのため、そのような加工によって生じるスクラップ片の廃棄量を低減でき、生産性(即ち、歩留まり)を向上できる。特に、積層方向において隣り合う支線回路体30同士の間に挟まれる原板部分を廃棄することがなくなる点で、生産性を向上できる。
【0032】
本線回路体20に支線回路体30を接続する際の作業は、図8に示すように、棒状の位置決め用の治具80を用いて行われる。即ち、図8に示すように、まず、本線回路体20の対応する接続部23の下方に支線回路体30の回路体側接続部31を配置させた状態で、棒状の一対の治具80が、下方から、支線回路体30の一対の貫通孔31a及び本線回路体20の一対の貫通孔24にこの順に挿通される。これにより、支線回路体30の一対の貫通孔31aと本線回路体20の一対の貫通孔24とが上下方向に重なり合うように位置合わせされた状態が得られる。
【0033】
次いで、本線回路体20一対の開口部25から露出する配線パターン26と、支線回路体30の一対の開口部31bから露出する配線パターン37とが、ハンダ付けされる。このハンダ付けは、典型的には、ペースト状のハンダを配線パターン26と配線パターン37とで挟んだ後、ハンダを溶融可能な温度に加熱可能なヒータチップをハンダ付け箇所に押し当てるとともにヒータチップを加熱し、ハンダ付けを行う方式(いわゆるパルスヒート方式)により行われ得る。なお、ハンダ付けは、加熱炉を用いたリフロー方式によって行うこともできる。更に、本線回路体20の配線パターン26と支線回路体30の配線パターン37との電気的な接続は、上述したハンダ付けに代えて、導電性の接着剤を用いて行われてもよい。
【0034】
これにより、本線回路体20の配線パターン26と支線回路体30の配線パターン37とが電気的に接続された状態で、支線回路体30が本線回路体20に接続される。このように、支線回路体30の貫通孔31a及び本線回路体20の貫通孔24と、棒状の治具80とを用いることで、配線パターン26と配線パターン37とのハンダ付けの際の位置ズレ等を抑制できる。よって、本線回路体20と支線回路体30との電気的接続の信頼性を向上できる。
【0035】
次いで、バスバ40について説明する。バスバ40は、1枚の金属板に対してプレス加工(打ち抜き加工)及び曲げ加工等を施すことで形成される。バスバ40は、図3に示すように、略矩形平板状のバスバ本体41と、バスバ本体41の前後方向に延びる左右方向内側縁部の後端部から左右方向内側に延びる延出部42と、を備える。延出部42の延出端部には、厚さ方向(上下方向)に開口する貫通孔43(図5及び図7参照)が形成されている。貫通孔43は、バスバ40の支線回路体30への接続時にて、バスバ40の延出部42の延出端部と電子部品50との干渉を避けるための逃げ部として機能する。
【0036】
次いで、ホルダ60について説明する。ホルダ60は、樹脂成形品であり、図6に示すように、左右方向に間隔を空けて前後方向に延びる左右一対の帯状の回路体保持部61と、左右一対の回路体保持部61を前後方向の複数箇所にて左右方向に連結する複数の連結部62と、を一体に備える。左右一対の回路体保持部61には、本線回路体20の左右一対の本体部21及び本体部21から分岐する複数の支線回路体30が載置されることになる。
【0037】
前後方向に延びる一対の回路体保持部61の各々は、具体的には、前後方向に並ぶように配置された複数の分割体61aと、前後方向に隣接する分割体61a同士を前後方向に連結する伸縮部63と、で構成されている。各伸縮部63は、弾性変形により前後方向に伸縮容易な形状を有している。このため、一対の回路体保持部61は、前後方向に沿って伸縮可能に構成されている。
【0038】
左右一対の回路体保持部61の各々について、前後方向に並ぶ複数の分割体61aの各々には、バスバ保持部64が左右方向外側に隣接するように一体で設けられている。即ち、左右一対の回路体保持部61の各々の左右方向外側にて、複数のバスバ保持部64が前後方向に並ぶように配置されている。各バスバ保持部64が対応する分割体61aに設けられているため、前後方向に隣り合うバスバ保持部64同士の前後方向の間隔が、伸縮部63の機能により変動可能となっている。
【0039】
バスバ保持部64には、バスバ40のバスバ本体41が収容されることになる。このため、バスバ保持部64は、バスバ本体41の外形状に対応して、上方に開口する略矩形箱状の形状を有している。バスバ保持部64の矩形枠状の側壁部のうちバスバ40の延出部42が横断する箇所には、延出部42との干渉を避けるため、切欠き65が形成されている。バスバ保持部64の底壁部には、前後方向に延びる開口66が形成されている。ホルダ60の電池集合体1への取り付け時、各バスバ保持部64の開口66には、前後方向に隣り合う対応する正極4及び負極5が配置されることになる。
【0040】
次いで、カバー70について説明する。樹脂成形品であるカバー70は、ホルダ60の前後方向に長尺の左右一対の回路体保持部61に載置された、前後方向に長尺の本線回路体20の左右一対の本体部21、及び、本体部21から分岐する複数の支線回路体30を覆う機能を果たす(図1参照)。このため、カバー70は、図6に示すように、前後方向に長尺に延びる帯状の形状を有している。以上、バスバモジュール10を構成する各部材について説明した。
【0041】
バスバモジュール10が電池集合体1に取り付けされた取付完了状態では、電池集合体1において、積層された複数の単電池2が複数のバスバ40を介して電気的に直列に接続される。更に、各バスバ40が、対応する支線回路体30の配線パターン38、電子部品50、対応する支線回路体30の配線パターン37、本線回路体20の対応する接続部23に位置する配線パターン26、本線回路体20の連結部22に実装されるコネクタ27をこの順に介して、外部の電圧検出装置に導通接続される。これにより、各バスバ40の電圧(電位)が、個別に、外部の電圧検出装置によって検出可能となる。なお、何らかの理由により、電子部品50にて定格電流以上の過大電流が流れた場合には、電子部品50のヒューズ機能の発揮により、電子部品50により配線パターン37,38間の電気的接続が遮断される。これにより、電圧検出装置への過大電流の流入が防止されるので、電圧検出装置が保護され得る。
【0042】
バスバモジュール10が取り付けられた電池集合体1の使用状態では、電池集合体1を構成する各単電池2は、充放電に伴う作動熱や外部環境の温度などに起因して積層方向(前後方向)に膨張および収縮する。その結果、電池集合体1も、積層方向(前後方向)に膨張および収縮するように変形する。また、複数の単電池2を積層配置する際の組み付け公差に起因し、一般に、電池集合体1の積層方向(前後方向)における大きさは、製造した電池集合体1ごとに相違し得る(製造ばらつきが生じ得る)ことになる。
【0043】
この点、バスバモジュール10では、各単電池2の熱変形に起因する電池集合体1の積層方向(前後方向)への伸縮や電池集合体1の製造ばらつきが発生しても、ホルダ60が有する複数の伸縮部63の各々が前後方向に伸縮すること、並びに、各支線回路体30が容易に屈曲することで、電池集合体1の熱変形に起因する伸縮や製造ばらつきが容易に吸収され得る。
【0044】
<作用・効果>
以上、本実施形態に係るバスバモジュール10によれば、フレキシブル基板から構成された本線回路体20にフレキシブル基板から構成された支線回路体30が電気的に接続され、本線回路体20から支線回路体30が分岐するように延びる。このため、各単電池2の熱変形に起因して電池集合体1が積層方向に伸縮した際、支線回路体30が屈曲等することで、各バスバ40が単電池2の積層方向に移動可能となる。同様に、支線回路体30が屈曲等することで、単電池2の組み付け公差に起因する電池集合体1の積層方向における大きさのばらつきを吸収できる。換言すると、本実施形態に係るバスバモジュール10は、支線回路体30が変形することで、電池集合体1の伸縮や製造ばらつきに容易に対応できる。ここで、フレキシブル基板は、一般に、多数の回路構造を内包した場合であっても、上述した従来のバスバモジュールに用いられる電線に比べ、遥かに小さな力で柔軟に変形し易い。そのため、電池集合体1への組み付け性が向上する。したがって、本実施形態に係るバスバモジュール10は、上述した従来のバスバモジュールに比べ、電池集合体1への組み付け性および電池集合体1の変形や製造ばらつきへの追従性に優れる。
【0045】
更に、他の効果として、本線回路体20と支線回路体30とが別体であるため、本線回路体20と支線回路体30とを共通のフレキシブル基板で構成する場合に比べ、本線回路体20から支線回路体30が分岐した形状にフレキシブル基板を加工すること(例えば、上述した打ち抜き加工)が不要になる。そのため、そのような加工によって生じるスクラップ片の廃棄量を低減でき、生産性(即ち、歩留まり)を向上できる。加えて、本線回路体20とは別体の支線回路体30に電子部品50が取り付けられる(即ち、実装される)ため、本線回路体20と支線回路体30とを共通のフレキシブル基板で構成する場合に比べ、大型の実装装置を要しない。換言すると、本線回路体20の長さや大きさにかかわらず、支線回路体30に電子部品50を適正に実装することができる。
【0046】
更に、支線回路体30が、積層方向(前後方向)に沿って延びる一対の帯状部(第2部分33及び第4部分35)と、一方の帯状部の一端と他方の帯状部の一端とを繋ぐ連結部(第3部分34)と、から構成される湾曲形状を有する。このような湾曲形状により、支線回路体30の柔軟性が高まるため、電池集合体1への組み付け性および電池集合体1の変形や製造ばらつきへの追従性を更に向上できる。
【0047】
更に、本線回路体20の第1孔部(貫通孔24)と支線回路体30の第2孔部(貫通孔31a)とを重ね合わせるように位置合わせする(例えば、棒状の治具80を、第1孔部24及び第2孔部31aに挿通させる)ことで、第1配線パターン(配線パターン26)と第2配線パターン(配線パターン37)とのハンダ付けの際の位置ズレ等を抑制できる。よって、本線回路体20と支線回路体30との電気的接続の信頼性を向上できる。
【0048】
<他の態様>
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用できる。例えば、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【0049】
上記実施形態では、支線回路体30が、積層方向(前後方向)に沿って延びる一対の帯状部(第2部分33及び第4部分35)と、一方の帯状部の一端と他方の帯状部の一端とを繋ぐ連結部(第3部分34)と、から構成される湾曲形状を有する。これに対し、支線回路体30が、このような湾曲形状を有さなくてもよい。
【0050】
更に、上記実施形態では、本線回路体20が第1孔部(貫通孔24)を有し、且つ、支線回路体30が第2孔部(貫通孔31a)を有している。これに対し、本線回路体20及び支線回路体30がそれぞれ、第1孔部及び第2孔部を有さなくてもよい。
【0051】
ここで、上述した本発明に係るバスバモジュール10の実施形態の特徴をそれぞれ以下[1]~[3]に簡潔に纏めて列記する。
【0052】
[1]
複数の単電池(2)が積層された電池集合体(1)に取り付けられるバスバモジュール(10)であって、
第1配線パターン(26)を有するフレキシブル基板から構成され、前記複数の単電池(2)の積層方向に沿って延びるように配置されることになる本線回路体(20)と、
第2配線パターン(37,38)を有するフレキシブル基板から構成され、前記第1配線パターン(26)に前記第2配線パターン(37)が電気的に接続されるとともに前記本線回路体(20)から分岐するように延びる支線回路体(30)と、
前記複数の単電池(2)の各々の電極(4,5)に接続されることになるバスバ(40)と、
前記第2配線パターン(38)と前記バスバ(40)とを繋ぐように、前記支線回路体(30)が有する実装面に取り付けられる電子部品(50)と、
前記バスバ(40)を保持するとともに前記積層方向に沿って伸縮可能なホルダ(60)と、を備える、
バスバモジュール(10)。
【0053】
上記[1]の構成のバスバモジュールによれば、フレキシブル基板から構成された本線回路体(以下、幹線ともいう。)にフレキシブル基板から構成された支線回路体(以下、枝線ともいう。)が電気的に接続され、本線回路体から支線回路体が分岐するように延びる。このため、各単電池の熱変形に起因して電池集合体が積層方向に伸縮した際、支線回路体が屈曲等することで、各バスバが単電池の積層方向に移動可能となる。同様に、支線回路体が屈曲等することで、単電池の組み付け公差に起因する電池集合体の積層方向における大きさのばらつきを吸収できる。換言すると、本構成のバスバモジュールは、支線回路体が変形することで、電池集合体の伸縮や製造ばらつきに容易に対応できる。ここで、フレキシブル基板は、一般に、多数の回路構造を内包した場合であっても、上述した従来のバスバモジュールに用いられる電線に比べ、遥かに小さな力で柔軟に変形し易い。そのため、電池集合体への組み付け性が向上する。したがって、本構成のバスバモジュールは、上述した従来のバスバモジュールに比べ、電池集合体への組み付け性および電池集合体の変形や製造ばらつきへの追従性に優れる。
【0054】
更に、上記構成のバスバモジュールによれば、本線回路体と支線回路体とが別体として準備された上で電気的に接続される。そのため、本線回路体と支線回路体とを一体の一繋がりのフレキシブル基板で構成する場合に比べ、本線回路体から支線回路体が分岐した形状にフレキシブル基板を加工すること(例えば、フレキシブル基板の原板を打ち抜いて、本線回路体から支線回路体が分岐する形状に加工すること)が不要になる。そのため、そのような加工によって生じるスクラップ片の廃棄量を低減でき、生産性(即ち、歩留まり)を向上できる。特に、積層方向において隣り合う支線回路体同士の間に挟まれる原板部分を廃棄することがなくなる点で、生産性を向上できる。加えて、本線回路体とは別体として準備される支線回路体に電子部品が取り付けられる(即ち、実装される)ため、本線回路体と支線回路体とを一体のフレキシブル基板で構成する場合に比べ、電子部品の実装のために大型の実装装置を必要としない。換言すると、本線回路体の長さや大きさにかかわらず、一般的な実装装置を用いて支線回路体に電子部品を適正に実装することができ、バスバモジュールの製造コストを低減することができる。
【0055】
[2]
上記[1]に記載のバスバモジュール(10)において、
前記支線回路体(30)は、
当該支線回路体(30)の少なくとも一部において、前記積層方向に沿って延びる一対の帯状部(33,35)と、一方の前記帯状部(33)の一端と他方の前記帯状部(35)の一端とを繋ぐ連結部(34)と、から構成される湾曲形状を有する、
バスバモジュール(10)。
【0056】
上記[2]の構成のバスバモジュールによれば、支線回路体が、積層方向に沿って延びる一対の帯状部と、一方の帯状部の一端と他方の帯状部の一端とを繋ぐ連結部と、から構成される湾曲形状(例えば、U字状の形状の湾曲形状)を有する。このような湾曲形状により、支線回路体の柔軟性が更に高まるため、電池集合体への組み付け性および電池集合体の変形や製造ばらつきへの追従性を更に向上できる。
【0057】
[3]
上記[1]に記載のバスバモジュール(10)において、
前記本線回路体(20)は、当該本線回路体(20)を厚さ方向に貫通する第1孔部(24)を有し、
前記支線回路体(30)は、当該支線回路体(30)を厚さ方向に貫通する第2孔部(31a)を有し、
前記第1孔部(24)と前記第2孔部(31a)とが重なり合うように位置合わせされた状態にて、前記第1配線パターン(26)と前記第2配線パターン(37)とが電気的に接続される、
バスバモジュール(10)。
【0058】
上記[3]の構成のバスバモジュールによれば、本線回路体の第1孔部と支線回路体の第2孔部とを重ね合わせるように位置合わせする(例えば、棒状の治具を、第1孔部及び第2孔部に挿し込む)ことで、第1配線パターンと第2配線パターンとの電気的接続(例えば、ハンダ付け)の際に、双方の配線パターン間の位置ズレ等を抑制できる。よって、本線回路体と支線回路体との電気的接続の信頼性を向上できる。
【符号の説明】
【0059】
1 電池集合体
2 単電池
4 正極(電極)
5 負極(電極)
10 バスバモジュール
20 本線回路体
24 貫通孔(第1孔部)
26 配線パターン(第1配線パターン)
30 支線回路体
31a 貫通孔(第2孔部)
33 第2部分(一方の帯状部)
34 第3部分(連結部)
35 第4部分(他方の帯状部)
37 配線パターン(第2配線パターン)
38 配線パターン(第2配線パターン)
40 バスバ
50 電子部品
60 ホルダ
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8