CN110649214B - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

一种电池模块，包括：排列的电池单元；电池监控单元，该电池监控单元被配置为监控电池模块的各个电池单元；电池单元侧的电路板，该电池单元侧的电路板电连接于电池单元；和电池监控单元侧的电路板，该电池监控单元侧的电路板电连接于电池监控单元和电池单元侧的电路板。电池单元侧的电路板与电池监控单元侧的电路板互相连接，并且电池单元侧的电路板上的电压检测线与电池监控单元侧的电路板上的电压检测线电连接。电池单元侧的电路板上的电压检测线的电路以它们的电位顺序排列，并且电池监控单元侧的电路板上的电压检测线的电路以它们的电位顺序排列。

Description

电池模块
技术领域
本发明涉及一种电池模块，该电池模块具有监控多个电池单元的状态的电池监控单元。
背景技术
JP 2010-283918 A公开了一种用于电动车辆的电池模块。该用于电动车辆的电池模块包括串联排列的多个电池单元、用于监控多个电池单元的电压等的状态的电池监控单元和通信线。
正极端子与负极端子在各个电池单元中间隔布置，在包括串联连接的多个这样的电池单元的电池模块中，包括固定和电连接相邻的电极端子的连接部的汇流条交替地布置在分开的位置处。在多个电池单元串联连接的电池模块中，汇流条的电压从电路的一侧顺次增大。此外，需要在由电压检测线检测的各个汇流条的电位按顺序布置的状态下将电压检测线连接于电池监控单元的IC输入部。因此，当电压检测线从汇流条线性延伸到IC输入部的连接器时，电压检测线的布置不以与它们的电位顺序一致，并且不能原样地连接于IC输入部。
当将电线用作电压检测线时，能够三维地布设电线，并且能够将电线重新布置为与它们的电位顺序一致。然而，在该情况下，总重量巨大并且它们的尺寸是大的。
为了处理上述问题，在JP 2017-112066 A中公开了一种通过汇流条和扁平电缆连接电池模块的相邻电极端子的装置。然而，在该情况下，因为扁平电缆仅能够二维布置，所以通过设置用于将电压检测线以它们在电池监控单元侧的电位顺序重新布置的电路等而使电路变得复杂化。
发明内容
本发明涉及一种电池模块，该电池模块能够实现电池模块的薄化和轻量化，并且能够实现到电池监控单元的简单且可靠的布线。
一种电池模块，包括：排列的多个电池单元；电池监控单元，该电池监控单元电连接于多个所述电池单元，并且被配置为监控多个所述电池单元中的各个电池单元；所述电池单元侧的电路板，该电池单元侧的电路板作为布线部件电连接于多个所述电池单元；和所述电池监控单元侧的电路板，该电池监控单元侧的电路板作为布线部件电连接于所述电池监控单元和所述电池单元侧的电路板。所述电池单元侧的电路板与所述电池监控单元侧的电路板互相连接，并且所述电池单元侧的电路板上的多个电压检测线与所述电池监控单元侧的电路板上的多个电压检测线电连接。所述电池单元侧的电路板上的电压检测线的电路以电位的顺序排列(align)，并且所述电池监控单元侧的电路板上的电压检测线的电路以电位的顺序排列。
根据以上构造，能够提供一种电池模块，能够通过采用诸如柔性印刷布线板这样的电路板作为电池监控单元与多个电池单元之间的布线材料，该电池模块能够简单和可靠地布设于电池监控单元，并且能够实现整个电池模块的薄化和轻量化。
附图说明
图1是图示出第一实施例的电池模块的分解立体图；
图2是示意性地图示出在电池模块中采用的柔性印刷布线板的平面图；
图3是电池模块的主要部分的局部立体图；
图4是示意性地图示出柔性印刷布线板的变形例的平面图；并且
图5是示意性地图示出根据第二实施例的电池模块的侧视图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体细节，以便提供所公开的实施例的透彻理解。然而，明显地，可以在没有这些具体细节的情况下实施一个以上的实施例。在其它情况中，示意性地示出了公知的结构和装置，以简化附图。
在下文中将通过参考附图提供本发明的实施例的描述。需要注意的是：将利用相同或相似的参考标号来表示图中的相同或相似的部分或部件，并且将省略或简化对这样的部分和部件的描述。另外，需要注意的是：附图是示意性的，并且因此与实际不同。
图1是图示出第一实施例的电池模块的分解立体图，图2是示意性地图示出在电池模块中采用的柔性印刷布线板的平面图，并且图3是电池模块的主要部分的局部立体图。
如图1所示，电池模块10包括：多个电池单元11、电池监控单元(CMU)20、作为电池单元侧的电路板(布线部件)的柔性印刷布线板30和作为电池监控单元侧的电路板(布线部件)的柔性印刷布线板40。多个电池单元11均是可充电的，并且在电池模块10中串联排列。电池监控单元20与多个电池单元11的上表面侧相邻地设置，并且通过测量电压等而监控各个电池单元11的状态。柔性印刷布线板30布置在多个电池单元11的上表面侧。形成于柔性印刷布线板30上的多个布线图案31中包括的各个布线图案被布设为能够测量多个电池单元11中包括的各个电池单元11的正负电极端子12、12之间的电压。柔性印刷布线板40的一端经由连接器18电连接于柔性印刷布线板30的多个布线图案31，并且另一端经由连接器19电连接于电池监控单元20。电池模块10是安装在诸如电动车辆(EV)或混动动力车辆(HEV)这样的电动力车辆上的电池组。
在各个电池单元11中，正负电极端子12、12设置在上表面的两端处。在电池模块10中，在多个电池单元11串联排列的状态下，电极端子12在多个电池单元11的上表面侧布置成两列。各列的电极端子12被布置为使得相邻的电极端子12、12具有不同的极性，从而能够将相邻的电池单元11串联连接。如图2所示，作为电池单元侧的电路板的柔性印刷布线板30分割地形成为一对，从而适用于多个电池单元11的各列电极端子12、12。在柔性印刷布线板30的一个表面30a上，分别形成了对应于各个电池单元11的多个布线图案(电路)31A至31G。在图1和图3中，各个布线图案表示为参考标号31。即，通过在诸如聚酰亚胺这样的具有绝缘性和柔性的薄基膜的一侧用诸如铜箔等这样的导电金属形成电路，并且通过利用粘合剂将聚酰亚胺等的膜状覆盖物结合在薄基膜的一侧而制造柔性印刷布线板30。形成在柔性印刷布线板30的一侧30a上的布线图案31(31A至31G)被布设为能够利用电池监控单元20测量各个电池单元11的电压。
如图1和3所示，布置在电池单元侧的一对柔性印刷布线板30、30从各个电池单元11朝着电池监控单元20侧线性地布设。
如图2所示，在一对柔性印刷布线板30、30的各个柔性印刷布线板30的一端侧上，设置了与相应的连接器18连接的连接部32。
此外，如图1和3所示，一对柔性印刷布线板30、30中的各个柔性印刷布线板30设置有多个电池连接部33，该多个电池连接部33在能够与各列电极端子中的电极端子12、12连接的位置处从柔性印刷布线板30的宽度方向上的一侧作为一个部件突出。线性地布设在各个柔性印刷布线板30的一侧30a上的布线图案31中的各个布线图案31从各个连接部32延伸到各个电池连接部33的基端部，并且电连接于各个电池连接部33。各个电池连接部33的末端部焊接和电连接于矩形板状的汇流条50，其中，一对圆孔51、51配合到相邻电池单元11、11的具有不同极性的电极端子12、12。布置在一对柔性印刷布线板30、30中的各个柔性印刷布线板30的宽度方向上的一侧的多个汇流条50焊接于相应的电池连接部33并且交替地布置在一对柔性印刷布线板30、30的两侧，使得多个电池单元11能够串联连接。
如图2所示，多个布线图案41布设在柔性印刷布线板40上。布设在柔性印刷布线板40的一个表面40a上的多个布线图案41是与电池单元侧的一对柔性印刷布线板30、30中的一个柔性印刷布线板30的各个布线图案31连接的电路。布设在柔性印刷布线板40的另一个表面40b上的多个布线图案41是与一对柔性印刷布线板30、30中的另一个柔性印刷布线板30的各个布线图案31连接的电路。即，多个布线图案41A至41G分别形成在柔性印刷布线板40的正表面和背表面上。在图1中，多个布线图案41A至41G由参考标号41共同表示。通过在诸如聚酰亚胺这样的具有绝缘性和柔性的薄基膜的两个表面上用诸如铜箔这样的导电金属形成布线图案，并且利用粘合剂将聚酰亚胺等的膜状覆盖物粘合在薄基膜的各个表面上而制造柔性印刷布线板40。形成在柔性印刷布线板40的两个表面40a和40b上的布线图案41是利用电池监控单元20测量电池单元11的电压的线路。
在连接于电池监控单元20中的IC输入部(未示出)之前，布线图案41被布设为能够在不改变布置的情况下直接连接。电池单元侧的柔性印刷布线板30的电路与监控单元侧的柔性印刷布线板40的电路电连接。具体地，电池单元侧的柔性印刷布线板30的电压检测线的电路31A至31G分别连接于监控单元侧的柔性印刷布线板40的电压检测线的电路41A至41G。在电池单元侧的柔性印刷布线板30和监控单元侧的柔性印刷布线板40中，电压检测线的布线图案31A至31G、41A至41G在连接于电池单元11的状态下以电位顺序排列。
更具体地，布线图案31A、31C、31E和31G是用于由多个电池单元11的电极端子12分开形成的两列中的一列的电压检测线，并且布线图案31A、31C、31E和31G分别电连接于监控单元侧的柔性印刷布线板40的正表面40a上的布线图案41A、41C、41E和41G。
此外，布线图案31B、31D和31F是用于由多个电池单元11的电极端子12分开形成的两列中的另一列的电压检测线，并且布线图案31B、31D和31F分别电连接于监控单元侧的柔性印刷布线板40的背表面40b上的布线图案41B、41D和41F。如图2所示，布置在柔性印刷布线板40的背表面40b上的布线图案41B、41D和41F包括形成在布线图案41B与41D之间和布线图案41B与41F之间的交叉部B、B以及形成在布线图案41D与41F之间的交叉部D。交叉部B和D部分地形成在正表面40a上。
如图1和2所示，设置在电池监控单元侧的柔性印刷布线板40的一端侧的一对连接部42、42经由一对连接器19、19电连接于电池监控单元20。如图2和3所示，设置在柔性印刷布线板40的另一端侧的一对连接部43、43经由一对连接器18、18电连接于设置在一对柔性印刷布线板30、30的一端侧的一对连接部32、32。如图1至3所示，长、短的U狭形缝状切口44、45形成在柔性印刷布线板40的两端侧的中心处，使得易于连接于各个连接器18、18和19、19。
顺便提及，电池监控单元20设置在多个电池单元11的前侧(最靠近电池监控单元20的一侧)，并且包括能够测量各个电池单元11的电压的电压测量电路(未示出)和能够将高电压转换为适于CPU(处理单元)等的电压的电源电路(未示出)。此外，电池监控单元20连接于电池控制单元(MPU)(未示出)，并且基于监控结果控制电池模块10。
根据第一实施例的电池模块10，如图2所示，由于使用了具有以各自的电位顺序排列的布线图案31A至31G以及41A至41G的电池单元侧的柔性印刷布线板30和电池监控单元侧的柔性印刷布线板40，所以这些电压检测线能够直接连接于电池监控单元20的IC输入部。
由于作为各柔性印刷布线板30、40的电压检测线的布线图案31A至31G以及41A至41G的布置已经预先以它们的电位顺序排列，使得能够直接连接于电池监控单元20的IC输入部，所以能够通过省略单元20中的电压检测线的重新排列而减小电池监控单元20中的基板的厚度，并且结果，能够减小电池监控单元20自身的尺寸和简化电池监控单元20的制造。
此外，由于多个电池单元11和电池监控单元20经由连接器18、19电连接于各柔性印刷布线板30、40，所以能够减小整个电池模块10的厚度和重量。
而且，通过使用柔性印刷布线板40，在该柔性印刷布线板40中多个布线图案41A至41G形成在作为要布设于电池监控单元20侧的电路板的各个表面40a、40b上，即使当采用二维布线时，电池监控单元20与柔性印刷布线板40也能够容易和可靠地连接。因此，能够使得布置在电池监控单元20中的基板(未示出)薄且具有柔性。
图4是示意性地图示出柔性印刷布线板的变形例的平面图。
根据该变形例的电池单元侧的柔性印刷布线板130与第一实施例的电池单元侧的一对柔性印刷布线板30、30的不同之处在于：柔性印刷布线板130形成为横跨多个电池单元11的电极端子12分开布置的两列延伸，而不是像柔性印刷布线板30、30一样地分开形成为一对。短的U形狭缝状切口134形成在柔性印刷布线板130的一端侧的中心处，并且其它构造与第一实施例中的一对柔性印刷布线板30、30的构造相同，利用相同的参考标号表示相同的构成部分，并且将省略其详细描述。
在柔性印刷布线板130的变形例中，与第一实施例的一对柔性印刷布线板30、30相似地，由于多个电池单元11和电池监控单元20经由连接器18、19电连接于各个柔性印刷布线板130、40，所以能够减小整个电池模块10的厚度和重量。
图5是示意性地图示出根据本发明的第二实施例的电池模块的侧面图。
在第二实施例的电池模块210中，监控单元侧的柔性印刷布线板240布设在最靠近电池监控单元20的电池单元11之间从而以U状弯曲，并且电池监控单元20与U状弯曲的监控单元侧的柔性印刷布线板240电连接。
根据第二实施例的电池模块210，电池监控单元侧的柔性印刷布线板240的中心以U状弯曲并且连接于电池监控单元20，从而能够实现与第一实施例中相同的作用和效果，并且能够使整个本体比第一实施例进一步小型化。
根据以上各个实施例，将柔性印刷布线板(FPC)用作布设在多个电池单元上并且电连接于各个电池单元的布线部件，但是布线和/或连接部件不限于FPC。可选择地，可以使用柔性扁平电缆(FFC)、扁平电缆(FC)等作为布线和/或连接部件。
根据以上各个实施例，连接器用于连接在电池监控单元与柔性印刷布线板之间，或用于连接在柔性印刷布线板之间。然而，代替连接器连接，可以采用通过将金属插针插入到内表面镀金的通孔内的连接，或通过焊接的连接、热压接等。
此外，在第一实施例中，已经描述了布置在多个电池单元的前侧(最靠近电池监控单元的一侧)的电池监控单元。然而，可以通过将电池单元侧的柔性印刷布线板弯曲成U状而将电池监控单元布置在多个电池单元的上方(上表面侧)。
以上已经描述了本发明的实施例。然而，可以在不背离本发明的精神或主要特性的情况下以其它具体形态实施本发明。因此，认为这些实施例的所有方面是说明性的并且不是限制性的，本发明的范围由附加的权利要求而不是由前述描述表示，并且在本发明的等同的意义和范围内进行的所有改变包括在本发明的范围内。
而且，在本发明的实施例中描述的效果仅仅列出了由本发明实现的最优效果。因此，本发明的效果不限于在本发明的实施例中描述的效果。

Claims (3)

1.一种电池模块，包括：
排列的多个电池单元；
电池监控单元，该电池监控单元电连接于所述多个电池单元，并且被配置为监控所述多个电池单元中的各电池单元；
电池单元侧的电路板，该电池单元侧的电路板作为布线部件电连接于所述多个电池单元；和
电池监控单元侧的电路板，该电池监控单元侧的电路板作为布线部件电连接于所述电池监控单元和所述电池单元侧的电路板，其中，
所述电池单元侧的电路板与所述电池监控单元侧的电路板互相连接，并且所述电池单元侧的电路板上的多个电压检测线与所述电池监控单元侧的电路板上的多个电压检测线电连接，
所述电池单元侧的电路板上的所述电压检测线的电路以电位的顺序排列，并且所述电池监控单元侧的电路板上的所述电压检测线的电路以电位的顺序排列，
所述电池单元侧的电路板是在一个表面上包括多个电路的柔性印刷布线板，并且
所述电池监控单元侧的电路板是在两个表面上包括多个电路的柔性印刷布线板。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述电池单元侧的电路板上的用于第一列电极的所述电压检测线的电路电连接于所述电池监控单元侧的电路板的第一表面上的电路，其中所述第一列电极是由所述多个电池单元的在所述电池单元的各端侧处的电极分开形成的列中的一列电极，并且
所述电池单元侧的电路板上的用于第二列电极的所述电压检测线的电路电连接于所述电池监控单元侧的电路板的第二表面上的电路，其中所述第二列电极是由所述多个电池单元的在所述电池单元的各端侧处的电极分开形成的列中的另一列电极，并且
交叉部部分地形成在所述第一表面上，其中该交叉部是所述电路当被设置在所述第二表面中的同一平面上时交叉的部分。
3.根据权利要求1或2所述的电池模块，其中，
所述电池监控单元侧的电路板弯曲并且布设在所述电池单元与所述电池监控单元之间，并且弯曲的所述电池监控单元侧的电路板电连接于所述电池监控单元。
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