JP2013143281A - 電池用配線モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】寸法公差の大きな電池パックに組み付け可能で組立作業性に優れ、かつ、小型軽量化が可能な電池用配線モジュールを提供する。
【解決手段】正極及び負極の電極端子１２，１３を備えた単電池１１を複数個並べてなる単電池群に取り付けられる電池用配線モジュール２０であって、単電池群の情報を得るための導電路と電子部品６０を実装するための部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄとを備えたＦＰＣ４０と、ＦＰＣ４０の部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄに実装された電子部品６０と、を備え、ＦＰＣ４０は、単電池１１の並び方向において伸縮を許容する撓み部４４Ｂを部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄとは別に備える。
【選択図】図１７

Description

本発明は、電池用配線モジュールに関する。

電気自動車やハイブリット車用の電池モジュールは、内部に発電要素を有する扁平な形状の本体部と、正極及び負極の電極とを備える複数の単電池を重ねてなる電池パックを備えている。電池パック内の単電池は、隣り合う電極端子間を接続することにより、直列又は並列に接続されている。そして、電池モジュールは、電池パックの他に、当該電池パック内の電極端子に接続され、電池ＥＣＵに連なる電池用配線モジュールを備えている。

下記特許文献１には、電池ＥＣＵ及び電池用配線モジュールを一体化した電池システムが記載されている。この電池システムは、電池パック上に基板を搭載しており、この基板には、各単電池の端子電圧を検出する電池電圧検出回路が設けられ、電池電圧検出回路は、ケーブルを介して電極端子に接続されている。この回路内に設けられた電圧検出ＩＣにより、端子間電圧が検出され、検出された電圧情報は、絶縁デバイスを介して制御回路に送信され、また制御回路から電圧検出ＩＣへは制御情報等が送信される。

特開２０１１−１６４０６６号公報

ところで、多数の単電池を集積させて構成されている電池パックは、各単電池の製造上の寸法誤差や組立誤差等に起因して寸法公差が大きいという事情がある。更には、各単電池は充放電に併せて寸法が変動する場合もある。これらの事情から、従来は、硬質の基板に電池電圧検出回路を形成し、その基板の電池電圧検出回路と各単電池の電極端子とを柔軟なケーブルを介して接続するようにしていた。このため、一本一本のケーブルを接続する作業に手間がかかり、電池パックに対して電池システムを搭載する作業性が悪いという問題があった。多数本のケーブルに代えてフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を利用し、ここに電池電圧検出回路を実装することも考えられないではないが、前述のように電池パックの寸法公差が大きく、かつ、充放電時の寸法変動が予想されるため、柔軟なＦＰＣには電池電圧検出回路の電子部品を実装することができず、硬質の回路基板を利用せざるを得なかったのである。このため、電池システムの組立作業性が悪いばかりか、小型軽量化の観点からも改良の余地があった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、寸法公差の大きな電池パックに組み付け可能で組立作業性に優れ、かつ、小型軽量化が可能な電池用配線モジュールを提供することを目的とする。

本発明は、正極及び負極の電極端子を備えた単電池を複数個並べてなる単電池群に取り付けられる電池用配線モジュールであって、前記単電池群の情報を得るための導電路と電子部品を実装するための部品実装領域とを備えたフレキシブルプリント基板と、前記フレキシブルプリント基板の前記部品実装領域に実装された前記電子部品と、を備え、前記フレキシブルプリント基板は、前記単電池の並び方向において伸縮を許容する撓み部を前記部品実装領域とは別に備えることに特徴を有する。

このような構成によれば、電池用配線モジュールとは別に電池ＥＣＵを設ける場合と比較して、小型軽量化が可能である。即ち、単電池群へと連なる導電路を電線からフレキシブルプリント基板に置き換えることによる小型軽量化だけでなく、導電路が形成されたフレキシブルプリント基板上に電池ＥＣＵを構成する電子部品の少なくとも一部を実装すれば、それに連なる上位ＥＣＵまで含めた小型化が実現できる。また、フレキシブルプリント基板において、単電池の並び方向において伸縮を許容する撓み部を、あえて部品実装領域とは別に設けることで、電子部品及びその接続部分に応力が集中するのを緩和しつつ、単電池群側の公差及び組付誤差等の余長吸収が可能である。また、フレキシブルプリント基板の撓み部は撓みによって形状が変化することがあるとしても、それ故に、撓み部とは異なる部品実装領域では同領域の形状を一定に保持させることができるから、部品実装領域には電子部品を実装して安定的に動作する電子回路を構成することができる。このように、撓み部を設けることでフレキシブルプリント基板に電子部品を実装することを実用化できる。そして、硬質の回路基板を用いる場合と比較して、寸法公差の大きな電池パックに対する組立作業性を向上させることができる。

前記撓み部は、前記単電池の並び方向において、少なくとも前記部品実装領域の両端のいずれか一方に設けられていてもよい。単電池の並び方向における単電池群の製造上の寸法誤差や組付誤差に起因した寸法公差、及び充放電に伴う変動に対して、フレキシブルプリント基板における部品実装領域の同じく単電池の並び方向における前後の少なくとも一方に撓み部を設ければ、当該撓み部による余長吸収により部品実装領域の形状を一定に保つのに、より効果的である。

前記部品実装領域は、前記フレキシブルプリント基板上に複数設けられており、前記撓み部は、前記複数の部品実装領域間に設けられていてもよい。部品実装領域が複数設けられている場合には、部品実装領域間に撓み部を設けることで、各部品実装領域に応力がかからないよう、偏りなく余長吸収することができる。

前記フレキシブルプリント基板の前記部品実装領域の厚さは、前記電子部品が実装される実装部よりも前記電子部品が実装されない非実装部の方が厚いことが望ましい。部品実装領域においてその厚さが実装部よりも非実装部の方が厚い構成とされることで、電子部品及びその接続部分である実装部にかかる応力集中を緩和することができる。

前記フレキシブルプリント基板には、前記部品実装領域毎に補強板が裏張りされていてもよい。このような構成によっても、電子部品が実装される部品実装領域を補強することができ、電子部品とその接続部分への応力集中を緩和することができる。

前記補強板は、前記電極端子間を電気的に接続する接続部材に一体に形成されており、前記フレキシブルプリント基板の前記導電路は、前記接続部材を介して前記電極端子に電気的に接続されていてもよい。このような構成とすれば、フレキシブルプリント基板の導電路と電極端子への接続及び部品実装領域における補強を接続部材により一括して行えるから、部品点数が少なくなり、組付作業効率の向上、及びコスト低減が期待できる。

前記導電路は、前記単電池の端子間電圧を検出するための電圧検知導電路であって、前記フレキシブルプリント基板には、前記部品実装領域に実装した前記電子部品によって、前記電圧検知導電路を介して前記端子間電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路に連なり複数の前記単電池群の制御のための制御装置と通信線を介してシリアル通信するための通信回路と、前記通信線に介在されて前記単電池の前記電極端子側と前記制御装置側とを絶縁する絶縁回路と、が構成されていてもよい。

このような構成によれば、フレキシブルプリント基板上の通信回路に電極端子側と制御装置側とを絶縁する絶縁回路を設けることで、高圧が印加される電圧検知導電路の配線長を短くすることができ、また、上位ＥＣＵにおいて電極端子側と絶縁する絶縁回路を設定する必要もなくなる。このように、必須構成である導電路が形成されたフレキシブルプリント基板上に従来、電池ＥＣＵにより構成されていた回路の一部を分散して構成することで、電池システム全体としての小型軽量化が可能となる。また高圧系の電圧検知導電路を短くすることで、本発明の電池用配線モジュールが搭載された電池システムが、例えば車両に搭載されている場合には、その外部からの衝撃に起因する事故の可能性が低減されるため、より安全性を考慮した製品としての信頼性を高めることができる。

前記フレキシブルプリント基板には、前記部品実装領域に実装した前記電子部品によって、さらに前記単電池間の蓄電量のアンバランスを補正するためのセルバランス回路が構成されていてもよい。電圧検出回路だけでなく、セルバランス回路もフレキシブルプリント基板に搭載する構成とすれば、更なる小型化が期待できる。

前記フレキシブルプリント基板は絶縁プロテクタに収容されていてもよい。予め、絶縁プロテクタにフレキシブルプリント基板を収容しておけば、電池用配線モジュールとして単電池群への装着が容易となり、作業性を向上させることができる。

本発明によれば、寸法公差の大きな電池パックに組み付け可能で組立作業性に優れ、かつ、小型軽量化が可能な電池用配線モジュールを提供することができる。

本発明の実施形態１に係る電池モジュールの分解斜視図 同平面図 ２穴バスバーを示す斜視図 同平面図 １穴バスバーを示す斜視図 同平面図 絶縁プロテクタを構成する第１収容ユニットを示す斜視図 同平面図 同側面図 電池用配線モジュールを構成するＦＰＣの斜視図 同平面図 ＦＰＣ上に形成された配線パターンを示した概略図 バスバー及び電子部品が装着されたＦＰＣの斜視図 同平面図 同側面図 カバーを開けた状態の電池用配線モジュールの斜視図 同平面図 カバーを閉じた状態の電池用配線モジュールの斜視図 同平面図 同側面図 電池用配線モジュールの基本構成を示した概略回路図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図２１によって説明する。
本実施形態の電池用配線モジュール２０は、図１に示すように、単電池１１が複数個並べられた単電池群に取り付けられて電池モジュール１０を構成するものであって、この電池モジュール１０は、例えば、電気自動車やハイブリット自動車等の車両の駆動源として使用される。以下、図１の上下方向及び左右方向（接続方向）を上下左右方向、及び図２の上方を後方、下方を前方として、下記構成を説明する。

（電池モジュール）
電池モジュール１０は、図１に示すように、例えば横並びに配列された複数個の単電池１１（単電池群に相当する）と、複数個の単電池１１に取り付けられる電池用配線モジュール２０とを備えて構成されている。

（単電池）
単電池１１は、内部に図示しない発電要素が収容された直方体状の本体部を有し、その所定の面（上面）の前後両端には、一対の電極端子１２，１３が突設されている。この電極端子１２，１３の一方は正極端子であって、他方は負極端子であり、それぞれの周面にはネジ山が形成されている。各単電池１１は、隣り合う単電池１１の前後方向の向きが互いに逆向きとなるように横並びに配置されることで、隣り合う電極端子１２，１３の極性が異なる（正極と負極が横並び方向に交互となる）構成とされている。これら複数個の単電池１１は、横並び状態となった単電池群を構成するように図示しない保持具によって固定されている。

（電池用配線モジュール）
電池用配線モジュール２０は、単電池群の前後両端（図２の上下両端）において横並びとなっている二列の電極端子１２，１３群に沿うように取り付けられ、それぞれの右端は後述する接続用フレキシブルプリント基板部５０（以下、接続用ＦＰＣ部とする）によって接続されている。

この電池用配線モジュール２０は、図１及び図２に示すように、合成樹脂製の絶縁プロテクタ３０内に左右に隣り合う電極端子１２，１３間を接続する複数のバスバー２１（接続部材に相当する）と、各バスバー２１に連なるフレキシブルプリント基板４０（以下、ＦＰＣとする）とを収容してなる。

（バスバー）
バスバー２１は、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等の金属板をプレス加工してなり、図３ないし図６に示すように、単電池１１の電極端子１２，１３に接続される本体部２２と、ＦＰＣ４０を受けて、その裏面に形成された電圧検知導電路４１Ａ，４２Ａに接続される電圧検知部２３とから構成されている。このバスバー２１は、図３及び図４に示す２穴バスバー２１Ａと、図５及び図６に示す１穴バスバー２１Ｂの２種類からなる。

２穴バスバー２１Ａは、図３及び図４に示すように、平面視長方形状の本体部２２Ａを備え、隣り合う単電池１１の電極端子１２，１３を挿通可能な通し孔２４Ａが一対形成されている。本体部２２Ａの前後方向の一側縁には、本体部２２Ａに対して略直角をなして立ち上がり再び屈曲して前後方向に延びる、段差を介した電圧検知部２３Ａ（補強板に相当する）が一体形成されている。

この電圧検知部２３Ａは、収容ユニット３１，３２単位毎に当該電圧検知部２３Ａと電気的に接続される電圧検知導電路４６，４７を有するＦＰＣ４０が載置される。具体的には、本体部２２Ａよりも前後方向にやや長い平面視長方形状をなす電圧検知部２３Ａの四隅には、対応するＦＰＣ４０と共に、収容ユニット３１，３２のＦＰＣ収容部３４に位置決めするための貫通孔２５Ａが形成されている。そして、この貫通孔２５Ａ同士の間部には、電圧検知部２３Ａに対応するＦＰＣ４０を貼り合わせるために、接着剤の注入を許容したり、余分な接着剤を逃がす接着孔２６Ａが適宜形成されている。

１穴バスバー２１Ｂは、図５及び図６に示すように、平面視方形状の本体部２２Ｂを備え、単電池１１の電極端子１２，１３のいずれか一方を挿通可能な通し孔２４Ｂが一つ形成されている。そして、本体部２２Ｂの前後方向の一側縁には、本体部２２Ｂに対して略直角をなして立ち上がり再び屈曲して前後方向に延びる、段差を介した電圧検知部２３Ｂ（補強板に相当する）が一体形成されている。この電圧検知部２３Ｂには、２穴バスバー２１Ａの電圧検知部２３Ａと同様に、対応するＦＰＣ４０を位置決めするための貫通孔２５Ｂと、互いに張り合わせるための接着剤の注入を許容したり、余分な接着剤を逃がす接着孔２６Ｂとが形成されている。

（絶縁プロテクタ）
続いて、バスバー２１及びＦＰＣ４０を収容する絶縁プロテクタ３０について説明する。
絶縁プロテクタ３０は、図１及び図２に示すように、単電池群の前後両端において横並びとなっている二列の電極端子１２，１３群に沿うように並列し、そのうち後側に位置するものは第１絶縁プロテクタ３０Ａとされ、前側に位置するものは第２絶縁プロテクタ３０Ｂとされている。第１絶縁プロテクタ３０Ａは、左右方向に連結された複数（本実施形態では７つ）の第１収容ユニット３１からなる。第２絶縁プロテクタ３０Ａは、同様に左右方向に連結された複数（本実施形態では４つ）の第１収容ユニット３１とその左右両端に１つずつ連結された第２収容ユニット３２からなる。第２収容ユニット３２は、第１収容ユニット３１を左右方向の略中央で切断した形状が、同じく第１収容ユニットの右側、又は左側に連結したような構成をなすため、ここでは、第１収容ユニット３１の構成について詳しく説明し、第２収容ユニット３２の同構造については同符号を付して説明を省略する。

（第１収容ユニット）
第１収容ユニット３１は、合成樹脂製であって、図７ないし図９に示すように、２穴バスバー２１Ａの本体部２２Ａが収容される本体部収容部３３と、電圧検知部２３Ａが載置され、その上方からＦＰＣ４０が重ね合わされた状態で収容されるＦＰＣ収容部３４とが前後方向に並列して形成されている。更に、ＦＰＣ収容部３４の上側側縁には、当該ＦＰＣ収容部３４の上面を覆うカバー３５がヒンジを介して回動可能に一体形成されている。

本体部収容部３３は、２穴バスバー２１Ａを上方から挿入可能な箱形に形成されており、同本体部収容部３３の底面には、本体部２２Ａに形成された一対の通し孔２４Ａを外部に露出すべく対応する位置に２つの窓孔３３Ａが形成されている。そして、本体部収容部３３において、ＦＰＣ収容部３４が連なる後側とは反対側の前側となる側壁の略中央部には、収容された２穴バスバー２１Ａの本体部２２Ａを係止して抜け止めを図る係止爪３３Ｂが形成されている。

ＦＰＣ収容部３４は本体部収容部３３を囲う側壁の上下方向略中央位置から後方に向かって張り出す板状をなしている。ＦＰＣ収容部３４の四隅には、それぞれ同形状のピン３４Ａが突設されている。ＦＰＣ収容部３４には、その上方から２穴バスバー２１Ａの電圧検知部２３Ａ、ＦＰＣ４０の順に載置されるが、これらに形成された貫通孔２５Ａ，４０Ｄを上述したピン３４Ａに貫通させることで、位置決めがなされる。そして、ＦＰＣ収容部３４の左端縁からは、左右方向（接続方向）に突出する連結用係合爪３４Ｂが設けられている。同右端には、相手側となる収容ユニット３１，３２の連結用係合爪３４Ｂを摺動可能に受け入れる連結用被係合部３４Ｃが形成されている。

カバー３５は、ＦＰＣ収容部３４の上部全面を覆うことが可能な大きさの板状をなし、第１絶縁プロテクタ３０Ａを構成するものと第２絶縁プロテクタ３０Ｂを構成するものとでやや構成が異なる。第１絶縁プロテクタ３０Ａを構成するカバー３５には、開いた状態において、上側に配されるカバー３５の裏面（ＦＰＣ収容部３４への対向面）に、方形状の深さの浅い逃がし凹部３５Ａが形成されている。この逃がし凹部３５Ａは、対向するＦＰＣ４０上に後述する電子部品６０が実装されている場合においても、カバー３５を閉状態とすることが可能なように、電子部品６０のＦＰＣ４０からの突出部分をカバー３５内に逃がす機能を有する。そして、この逃がし凹部３５Ａの周りには、ＦＰＣ４０及び２穴バスバー２１Ａの電圧検知部２３Ａを押さえる押さえリブ３５Ｂが突設されている。

一方、第２絶縁プロテクタ３０Ｂを構成するカバー３５は、ＦＰＣ収容部３４に載置されたＦＰＣ４０上に電子部品６０が実装されないため、逃がし凹部３５Ａを形成する必要がなく、中央部分を除いた左右両側に、同形状の押さえリブ３５Ｂが適宜形成されている。

さて、いずれのカバー３５にも、その開状態において前端となる自由端には、裏面（開状態においては上面）から一対のロック片３５Ｃが突設されている一方、本体部収容部３３とＦＰＣ収容部３４との間には、このロック片３５Ｃを係り受けるロック受け部３３Ｃが対応する位置に設けられている。また、押さえリブ３５Ｂの合間には、ＦＰＣ収容部３４の四隅に突設されたピン３４Ａが嵌る嵌合孔３５Ｄが形成されている。

（第２収容ユニット）
第２収容ユニット３２は、図２に示すように、第２絶縁プロテクタ３０Ｂの左右両端（自由端）に位置し、２穴バスバー２１Ａの本体部２２Ａが収容される本体部収容部３３とは隔絶して１穴バスバー２１Ｂの本体部２２Ｂを収容可能な１穴用本体部収容部３６が設けられている。ＦＰＣ収容部３７は、図１６及び図１７に示すように、第１収容ユニット３１のＦＰＣ収容部３４よりも１穴バスバー２１Ｂの電圧検知部２３Ｂ及び後述する第２ＦＰＣ４０Ｂの分だけ、左右方向に長く設けられており、２穴バスバー２１Ａ及び１穴バスバー２１Ｂの電圧検知部２３Ａ，２３Ｂ、及びその上からＦＰＣ４０のうち第２絶縁プロテクタ３０Ｂに収容される第２ＦＰＣ４０Ｂが重ね合わされた状態で収容される。詳しくは後述するが、第２ＦＰＣ４０Ｂの右端には、接続用ＦＰＣ部５０の接合部５１が接合される被接合部４３Ｅが設けられており、また、反対側の左端には、外部ＥＣＵ７０と接続される外部接続コネクタ５５を取り付けるためのコネクタ接続部４３Ｆが設けられている。このため、第２収容ユニット３２のＦＰＣ収容部３７は、接合部５１又は外部接続コネクタ５５が載置可能に延設されている。

この第２収容ユニット３２のＦＰＣ収容部３７の上部全面を覆うことが可能なカバー３８は、第１収容ユニット３１のカバー３５構造の１．５個分に加えて、右端には接合部５１を覆う接合部用カバー３８Ａ、左端には外部接続コネクタ５５をその上方から覆うコネクタ用カバー３８Ｂがそれぞれ延設されている。接合部用カバー３８Ａにはその裏面（接合部５１への対向面）全面に接合部５１を押さえる押さえリブ３８Ｃが突設されている（図１６及び図１７参照）。

第１収容ユニット３１の本体部収容部３３、及び第２収容ユニット３２の１穴用本体部収容部３６の互いに向き合う中央部側の外側壁には、図２及び図１６、図１７に示すように、ＦＰＣ４０のうち、主に第２ＦＰＣ４０Ｂから延出された延出片４０Ｃを周面に這わせて保持する保持部３３Ｄ，３６Ａが突設されている。保持部３３Ｄ，３６Ａは、単電池１１側（下側）に向かって凸をなすＵ字状のリブにより形成されており、そのリブ周りに延出片４０Ｃを這わせ、当該延出片４０Ｃに実装されたサーミスタ５２を単電池１１に向かって押圧する機能を有する。

（ＦＰＣ）
続いて、ＦＰＣ４０及び接続用ＦＰＣ部５０について、図１０ないし図１５を用いて説明する。ＦＰＣ４０は、第１絶縁プロテクタ３０Ａに収容される第１ＦＰＣ４０Ａと、第２絶縁プロテクタ３０Ｂに収容される第２ＦＰＣ４０Ｂとからなる。共に、ポリイミドフィルムや液晶状フィルム等の絶縁フィルムからなる支持基板を有し、第１ＦＰＣ４０Ａは、その一面に、第２ＦＰＣ４０Ｂはその両面に銅製の導体箔によって導電路を形成し、保護フィルムで覆った周知の片面基板又は両面基板からなる。また、接続用ＦＰＣ部５０は、第１ＦＰＣ４０Ａを折り返すことにより一体に形成され、その端部は接合部５１とされている。この接合部５１は、各第１導電路の端部にスルーホールを形成する等して詳しくは後述する第２ＦＰＣ４０Ｂの被接合部４３Ｅにおいて、その表面に形成された表側導電路へと接合される。よって、第１ＦＰＣ４０Ａから接続用ＦＰＣ部５０を接合部５１において第２ＦＰＣ４０Ｂに接合した状態では、全体としてＵ字状をなしている。

後側に位置する第１ＦＰＣ４０Ａ（及び接続用ＦＰＣ部５０）は上述した通り、片面基板であって、その裏面（接続用ＦＰＣ部５０にあっては折り返すため表面）のみに第１電圧検知導電路４６を含む第１導電路が形成されている。第１ＦＰＣ４０Ａは、長さ方向に沿って７つの単位領域４３Ａに等分されている。各単位領域４３Ａはその長辺が２穴バスバー２１Ａよりやや長い方形状の平板をなしており、その四隅には、第１収容ユニット３１のＦＰＣ収容部３４に設けられたピン３４Ａを貫通する貫通孔４０Ｄが形成されている。そして、隣り合う単位領域４３Ａ間は、基板を下方に弛ませた撓み部４４Ａとされている。撓み部４４Ａは、各収容ユニット３１，３２間の間隙長を調整する機能を有するから、電池用配線モジュール２０を単電池群に取り付ける際に、主に電極端子１２，１３間の公差吸収、及び単電池群への取付誤差の吸収を行うことができる。

前側に位置する第２ＦＰＣ４０Ｂは、上述した通り両面基板であって、第２導電路が表裏両面に形成されている。第２ＦＰＣ４０Ｂの表面は、電子部品６０が実装される実装面４５であって、この実装面４５には、接続用ＦＰＣ部５０を介して第１導電路に電気的に接続される表側導電路が形成されている。一方、第２ＦＰＣ４０Ｂの裏面は、第２電圧検知導電路４７を含む第２導電路が形成されている。第２ＦＰＣ４０Ｂは、長さ方向に沿って第１ＦＰＣ４０Ａの単位領域４３Ａと同様の６つの部品実装領域に分割されており、中程の４つの部品実装領域４３Ｂは、第１ＦＰＣ４０Ａの単位領域４３Ａと略同じ態様をなす。その左右両端の部品実装領域４３Ｃ，４３Ｄは中程の部品実装領域４３Ｂの１．５倍（横並びする単電池１１の約３つ分）の長さに加えて、右端の部品実装領域４３Ｃにおいては、接続用ＦＰＣ部５０の接合部５１が接合される被接合部４３Ｅ分長くなっている。同様にして、左端の部品実装領域４３Ｄにおいては、外部接続コネクタ５５が装着されるコネクタ接続部４３Ｆ分長くなっている。加えて、第２ＦＰＣ４０Ｂにおいても、第１ＦＰＣ４０Ａの単位領域４３Ａ同様、隣り合う部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ間は基板を下方に弛ませた撓み部４４Ｂとされている。各部品実装領域４３Ｂの四隅、及び部品実装領域４３Ｂ寄りの被接合部４３Ｅの角部及びコネクタ接続部４３Ｆの角部には、収容ユニット３１，３２のＦＰＣ収容部３４に設けられたピン３４Ａを貫通可能な貫通孔４０Ｄが形成されている。

第２ＦＰＣ４０Ｂのうち、後側端縁であって、左右両端に位置する部品実装領域４３Ｃ，４３Ｄの略中央位置、及び中程の４つの部品実装領域４３Ｂの略中央位置からは、後方に向かって延びたのち、下方に向かってＵ字状に湾曲した延出片４０Ｃが延設されている。この延出片４０Ｃの下端面には、サーミスタ５２が取り付けられている（図１５参照）。このサーミスタ５２は、対応する単電池１１に直接接触して、当該単電池１１の表面温度を検出する。

各導電路のうち、電圧検知導電路４６，４７の形成パターンの概略が、図１２に示されている。電圧検知導電路４６，４７は単位領域４３Ａ又は部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄごとに設けられたランド４８に接続されている。そして、ランド４８及び各導電路４６，４７周りには補強を目的とする複数本の補強部４９が銅箔によって形成されている。各ＦＰＣ４０は、単位領域４３Ａ、及び部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄごとに設けられたランド４８が、バスバー２１の電圧検知部２３に重ね合わされることで、単電池群の電極端子１２，１３へと電気的に接続される。ランド４８に接続された電圧検知導電路４６，４７は、後述する各種電子部品６０へと連なっており、単電池１１の両極間の電位差を検出することが可能となる。なお、電圧検知導電路４６，４７の他にも、サーミスタ５２に連なる温度検知導電路５３が形成されており、その他複数の導電路が形成されている場合もある。

なお、第１ＦＰＣ４０Ａと第２ＦＰＣ４０Ｂを比較した場合、第１ＦＰＣ４０Ａの単位領域４３Ａと第２ＦＰＣ４０Ｂの右端に位置する部品実装領域４３Ｃとの長さが異なるために、第２ＦＰＣ４０Ｂ側の部品実装領域４３Ｂ，４３Ｄが単電池１１の１個分、ピッチがずれて配されている。これは、２穴バスバー２１Ａにおいても同様の位置関係にあって、つまりは隣り合う単電池１１同士が直列に接続されていることを意味する。

（外部接続コネクタ）
外部接続コネクタ５５は、図１３及び図１４に示すように、第２ＦＰＣ４０Ｂのコネクタ接続部４３Ｆに装着されている。コネクタ接続部４３Ｆには、電子部品６０に接続される導電路が接合用ランド等を設けるなどして露出しており、この露出した導電路と、図１５に示す外部接続コネクタ５５に収容された端子金具５５Ａ（外部接続端子に相当する）とが接合されている。この端子金具５５Ａが、外部接続コネクタ５５の相手側コネクタへの嵌合によって、外部ＥＣＵ７０（制御装置に相当する）に接続されると、詳しくは次述するが、単電池１１の電圧情報や温度情報といった信号を送信したり、又は外部ＥＣＵ７０からの単電池１１への制御情報を受信することが可能となる。

（電子部品）
第２ＦＰＣ４０Ｂの実装面４５には、図１３及び図１４に示すように電子部品６０が表面実装されている。この電子部品６０は、実装面４５に形成された接続用ＦＰＣ部５０を介して第１電圧検知導電路４６を含む第１導電路に電気的に接続される表側導電路、又は第２電圧検知導電路４７を含む第２導電路に接続されている。電子部品６０は、図２１に示すように、監視ＩＣ６１（電圧検出回路を含む）と、セルバランス回路６２と、これらと外部ＥＣＵ７０とを絶縁する絶縁回路６３等から構成される。

監視ＩＣ６１には、電圧検知導電路４６，４７によって検出された各単電池１１の電圧情報や、サーミスタ５２及びそれに連なる温度検知導電路５３により検出された単電池１１表面の温度情報が入力される。そして、得た電圧情報を基に、電池１１の蓄電量をバランスさせる（アンバランスを補正する）セルバランス回路６２に各種制御情報を出力する。

一方で、監視ＩＣ６１に入力された電圧情報や、温度情報、セルバランス回路６２の制御情報等は、通信線５４を通じて、絶縁回路６３を介した上で、外部ＥＣＵ７０（制御装置に相当する）にシリアル通信により送信され、その逆に外部ＥＣＵ７０からの制御情報を監視ＩＣは受信する。絶縁回路６３は、一般的なアイソレータよりなり、光を媒体としたフォトカプラや磁気を媒体とした磁気カプラ等から構成される。

次に、電池用配線モジュール２０の組立手順の一例について説明する。
まず、裏面又は表裏両面に配線パターンにより電圧検知導電路４６，４７を含む各種導電路及びランド４８等を形成されたＦＰＣ４０及び接続用ＦＰＣ部５０は、図１０及び図１１に示すように、第１ＦＰＣ４０Ａの先端を折り返して形成された接続用ＦＰＣ部５０の接合部５１を第２ＦＰＣ４０Ｂの被接合部４３Ｅへとリフロー半田付け等により接合する。そして、図１３ないし図１５に示すように、第２ＦＰＣ４０Ｂの実装面４５に電子部品６０、サーミスタ５２、外部接続コネクタ５５を表面実装したのち、切り出された延出片４０Ｃが曲げ形成されて、所定形状へと成形される。

続いて、このＦＰＣ４０にバスバー２１を貼着する。各単位領域４３Ａ、又は各部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄの裏面に導電性接着剤を塗布し、対応するバスバー２１の電圧検知部２３を貼着する。この際、第１ＦＰＣ４０Ａに貼着されるバスバー２１は、その本体部２２が第１ＦＰＣ４０Ａに対して前方に位置し、第２ＦＰＣ４０Ｂに貼着されるバスバー２１は、その本体部２２が第２ＦＰＣ４０Ｂに対して後方に位置する。各部品実装領域４３においては、ＦＰＣ４０の貫通孔４０Ｄが、バスバー２１の貫通孔２５に整合するように、貼着する。

さて、図７ないし図９に示す、第１収容ユニット３１は、その連結用係合爪３４Ｂを相手側となる連結用被係合部３４Ｃに挿入して、係合させることで、第１絶縁プロテクタ３０Ａ及び第２絶縁プロテクタ３０Ｂが形成される。そして、図１６及び図１７に示すように、第１絶縁プロテクタ３０Ａの本体部収容部３３には、２穴バスバー２１Ａの本体部２２Ａを、同ＦＰＣ収容部３４には、その上面に第１ＦＰＣ４０Ａが貼着された２穴バスバー２１Ａの電圧検知部２３Ａを収容する。具体的には、本体部２２Ａは、本体部収容部３３の底部まで押し込まれると係止爪３３Ｂによって係止され、抜け止めがなされる。第１ＦＰＣ４０Ａが貼着された電圧検知部２３Ａは、ＦＰＣ収容部３４に突設されたピン３４Ａに、対応する貫通孔２５，４０Ｄを貫通させることで、ＦＰＣ収容部３４上へと載置される。

同様に、第２絶縁プロテクタ３０Ｂの本体部収容部３３，３６に対応する２穴バスバー２１Ａの本体部２２Ａ又は１穴バスバー２１Ｂの本体部２２Ｂを収容し、ＦＰＣ収容部３４，３７には、その上面に第２ＦＰＣ４０Ｂが貼着された２穴バスバー２１Ａ及び１穴バスバー２１Ｂの電圧検知部２３Ａ，２３Ｂを収容する。この際、第２ＦＰＣ４０Ｂの延出片４０Ｃを、ＦＰＣ収容部３４，３７から導出して保持部３３Ｄ，３６Ａの外周に這わせるように設置することで、延出片４０Ｃに実装されたサーミスタ５２が、下端に配される（図２０参照）。最後に、図１８ないし図２０に示すように、各カバー３５，３８を回動させ、ロック片３５Ｃをロック受け部３３Ｃに係止させることで、閉状態が維持される。

以上のようにして組立てられた電池用配線モジュール２０は、図１に示すように、単電池群の上面の所定位置へと装着される。具体的には、２穴バスバー２１Ａ及び１穴バスバー２１Ｂの通し孔２４Ａ，２４Ｂを対応する電極端子１２，１３に挿通し、その上から電極端子１２，１３に図示しないナットを螺合させて締め付けることにより、電極端子１２，１３とバスバー２１とが接続される。これにより、電極端子１２，１３から、バスバー２１、バスバー２１に重畳するＦＰＣ４０のランド４８を介して各種導電路へと電気的に接続される。

以上説明したように、本実施形態によれば、電池用配線モジュール２０に例えば監視ＩＣ６１等の一切の制御回路を設けずに、外部ＥＣＵにまとめて制御回路を設ける場合と比較して、小型軽量化が可能である。即ち、単電池群へと連なる各種導電路を電線からＦＰＣ４０に置き換えることによる小型軽量化だけでなく、導電路が形成されたＦＰＣ４０上に電池ＥＣＵを構成する電子部品６０の少なくとも監視ＩＣ６１、絶縁回路６３を実装すれば、それに連なる外部ＥＣＵ７０まで含めた小型化が実現できる。また、ＦＰＣ４０において、単電池１１の並び方向において伸縮を許容する撓み部４４Ａ，４４Ｂを、あえて当該部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄとは別に設けることで、電子部品６０及びその接続部分に応力が集中するのを緩和しつつ、単電池群側の公差及び組付誤差等の余長吸収が可能である。

また、撓み部４４Ａ，４４Ｂは撓みによって形状が変化することがあるとしても、それ故に撓み部４４Ａ，４４Ｂとは異なる部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄでは同領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄの形状を一定に保持させることができるから、部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄには電子部品６０を実装して安定的に動作する電子回路を構成することができる。このように、撓み部４４Ａ，４４Ｂを設けることでＦＰＣ４０に電子部品６０を実装することを実用化できる。そして、硬質の回路基板を用いる場合と比較して、寸法公差の大きな単電池群に対する組立作業性を向上させることができる。

また、単電池１１の並び方向における単電池群の製造上の寸法誤差や組付誤差に起因した寸法公差、及び充放電に伴う変動に対して、ＦＰＣ４０における部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄの同じく単電池１１の並び方向における両端の少なくとも一方に撓み部４４Ｂを設ければ、当該撓み部４４Ｂによる余長吸収により部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄの形状を一定に保つのに、より効果的である。

また、本実施形態のように、ＦＰＣ４０上に部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄが複数設けられている場合には、部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ間に撓み部４４Ｂを設けることで、各部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄに応力がかからないよう、偏りなく余長吸収することができる。

また、ＦＰＣ４０には、単位領域４３Ａ，部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ毎に補強板に相当するバスバー２１の電圧検知部２３が裏張りされているから、特に電子部品６０が実装される部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄを補強することができ、電子部品６０とその接続部分への応力集中を更に緩和することができる。

また、補強板は、電圧検知部２３としてバスバー２１に一体に形成されているから、ＦＰＣ４０の導電路と電極端子１２，１３への電気的接続及び単位領域４３Ａ及び部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄにおける補強をバスバー２１により一括して行えるから、部品点数が少なくなり、組付作業効率の向上、及びコスト低減が期待できる。

また、図２１に示すように、第２ＦＰＣ４０Ｂ上の通信線５４に電極端子１２，１３側と外部ＥＣＵ７０側とを絶縁する絶縁回路６３を設けることで、高圧となる電圧検知導電路４６，４７の配線長を短くすることができ、また、例えば外部ＥＣＵ７０において電極端子１２，１３側と絶縁する絶縁回路を設定する必要もなくなる。このように、必須構成である導電路が形成されたＦＰＣ上に従来、電池ＥＣＵにより構成されていた回路の一部、例えば監視ＩＣ６１、絶縁回路６３を分散して構成することで、電池システム全体としての小型軽量化が可能となる。また高圧系の電圧検知導電路４６，４７を短くすることで、電池用配線モジュール２０が搭載された電池モジュール１０を含む電池システムが、例えば車両に搭載されている場合には、その外部からの衝撃によって断線した際に発火する等の危険性が低減されるため、より安全性を考慮した製品としての信頼性を高めることができる。

また、電圧検出回路を含む監視ＩＣ６１だけでなく、セルバランス回路６２もＦＰＣ４０に搭載する構成とすれば、更なる小型化が期待できる。

また、ＦＰＣ４０を予め絶縁プロテクタ３０に収容した本実施形態によれば、電池用配線モジュール２０として単電池群への装着が容易となり、作業性を向上させることができる。

以上本発明の実施形態１を示したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば以下のような変形例を含むこともできる。なお、以下の変形例において、上記実施形態と同様の部材には、上記実施形態と同符号を付して説明を省略するものもある。

［実施形態１の変形例１］
実施形態１の変形例１について説明する。本変形例は、実施形態１とは、部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄにおいて、電子部品６０が実装される実装部の厚さよりも、非実装部の厚さの方が厚いところが相違する。

図示はしないが、図１３に示す部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄに電子部品６０を実装するためには、その表面の保護フィルムを部分的に剥ぎ取る。この際、保護フィルムを剥ぎ取る領域を実装部、剥ぎ取らない領域を非実装部とすると、実装部から剥ぎ取ったフィルムを非実装部上に貼り付けることで、部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄにおける非実装部の厚さを実装部よりも厚くすることができる。この際、完全に剥ぎ取らずに位一端が非実装部に連なった状態で折り返して、貼り付ける態様であってもよい。

このように、部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄにおいて、その厚さが実装部よりも非実装部の方が厚い構成とされることで、非実装部により、外部からの異物が電子部品６０及びその接続部分に接触しにくくなるのに加えて、電子部品６０及び実装部にかかる応力集中を更に緩和することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記した実施形態では、撓み部４４Ａ，４４Ｂが各部品実装領域４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ間、又は各単位領域４３Ａ間に設けられていたが、これに限定されない。例えば、部品実装領域をＦＰＣ上のいずれかの位置に集めて一箇所にまとめた場合、撓み部は少なくともその単電池の並び方向に沿う方向の両端のいずれかに形成されていればよいものとする。また、部品実装領域から電極端子側に向かって延びる部分に撓み部が形成されていても、余長吸収するのに効果的である。

（２）上記した実施形態では、撓み部４４Ａ，４４Ｂは、基板を下方に弛ませることで断面Ｕ字状をなしていたが、これに限られず、撓み部はＵ字状でなくともよく、例えばＶ字状や複数回屈曲するような形状であってもよいし、上方に弛ませる態様をなしていてもよい。また、図１０ないし図１２に示す予め弛ませた撓み部４４Ａ，４４Ｂに限られず、帯状の平坦なＦＰＣに撓ませる部分を予め確保しておき、補強板に貼着する際や単電池群に取り付ける際に、その撓ませる部分を弛ませた状態に維持して撓み部としてもよい。

（３）上記した実施形態では、第１ＦＰＣ４０Ａに接続用ＦＰＣ部５０が一体に設けられていたが、これに限られず、例えば第２ＦＰＣに接続用ＦＰＣ部が一体に設けられていてもよいし、第１ＦＰＣ及び第２ＦＰＣとは別体の接続用ＦＰＣ部がそれぞれに接合される構成であってもよい。また、接続用ＦＰＣ部は設けられていなくともよく、第１ＦＰＣと第２ＦＰＣのそれぞれに外部接続端子が設けられていてもよい。

（４）上記した実施形態では、第２ＦＰＣ４０Ｂの実装面４５に電子部品６０が実装されていたが、これに限られず、第１ＦＰＣ及び第２ＦＰＣのいずれも両面基板とし、両ＦＰＣの上面に電子部品が実装されているものも本発明に含むものとする。

（５）上記した実施形態では、端子間接続導電路は、バスバー２１により構成されていたが、これに限られず、ＦＰＣや絶縁被覆電線により構成されていてもよいし、端子間接続導電路がないものであってもよい。

（６）上記した実施形態では、各単電池１１毎の端子間電圧を検出していたが、これに限定されない。複数直列に繋いだその両端の電位差を検出するものであってもよいし、所定間隔おきに選出した単電池の端子間電圧を検出するものであってもよい。

（７）上記した実施形態では、電子部品６０として、監視ＩＣ６１、セルバランス回路６２、絶縁回路６３を例示したが、この他の例えば外部ＥＣＵ７０の一部又は全部がＦＰＣ上に実装されていてもよい。

（８）上記した実施形態では、絶縁プロテクタ３０にＦＰＣ４０が収容されていたが、これに限られず、収容されていなくてもよい。

（９）上記した実施形態では、単電池１１の電極端子１２，１３がその周面にネジ山が形成された棒状の軸部を有する構成とされていたが、これに限られず、各電極端子がナット形で、別部材のボルトを用いて締結する構成であってもよい。

（１０）上記した実施形態では、複数の単電池１１を直列に接続する場合について説明したが、これに限られず、複数の単電池を並列に接続する場合について適用してもよい。

（１１）電池モジュール１０を構成する単電池１１の数については、上記実施形態の数に限られない。また、単電池１１の数に応じて電池用配線モジュール２０の形状も任意に設定することができる。

（１２）上記した実施形態１の変形例１では、実装部から剥ぎ取った保護フィルムを非実装部に貼り付けて、非実装部の厚さが実装部よりも厚くなるように調整していたが、これに限られず、剥ぎ取ったフィルムを使わずに別途ＦＰＣを宛がってもよいし、フィルム以外の絶縁部材を貼り付ける構成であってもよい。

１０…電池モジュール
１１…単電池
１２，１３…電極端子
２０…電池用配線モジュール
２１…バスバー（接続部材）
２２…本体部
２３…電圧検知部（補強板）
２４…通し孔
２５，４０Ｄ…貫通孔
３０Ａ…第１絶縁プロテクタ
３０Ｂ…第２絶縁プロテクタ
３１…第１収容ユニット
３２…第２収容ユニット
３３…本体部収容部
３４，３７…ＦＰＣ収容部
３４Ａ…ピン
３５，３８…カバー
３６…１穴用本体部収容部
４０…フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
４３Ａ…単位領域
４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ…部品実装領域
４４…撓み部
４６…第１電圧検知導電路
４７…第２電圧検知導電路
４８…ランド
４９…補強部
５０…接続用フレキシブルプリント基板部
５１…接合部
５５…外部接続コネクタ
５５Ａ…外部接続端子
６０…電子部品

Claims (9)

1. 正極及び負極の電極端子を備えた単電池を複数個並べてなる単電池群に取り付けられる電池用配線モジュールであって、
   前記単電池群の情報を得るための導電路と電子部品を実装するための部品実装領域とを備えたフレキシブルプリント基板と、
   前記フレキシブルプリント基板の前記部品実装領域に実装された前記電子部品と、を備え、
   前記フレキシブルプリント基板は、前記単電池の並び方向において伸縮を許容する撓み部を前記部品実装領域とは別に備えることを特徴とする電池用配線モジュール。
2. 前記撓み部は、前記単電池の並び方向において、少なくとも前記部品実装領域の両端のいずれか一方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電池用配線モジュール。
3. 前記部品実装領域は、前記フレキシブルプリント基板上に複数設けられており、
   前記撓み部は、前記複数の部品実装領域間に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電池用配線モジュール。
4. 前記フレキシブルプリント基板の前記部品実装領域の厚さは、前記電子部品が実装される実装部よりも前記電子部品が実装されない非実装部の方が厚いことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電池用配線モジュール。
5. 前記フレキシブルプリント基板には、前記部品実装領域毎に補強板が裏張りされていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の電池用配線モジュール。
6. 前記補強板は、前記電極端子間を電気的に接続する接続部材に一体に形成されており、前記フレキシブルプリント基板の前記導電路は、前記接続部材を介して前記電極端子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の電池用配線モジュール。
7. 前記導電路は、前記単電池の端子間電圧を検出するための電圧検知導電路であって、
   前記フレキシブルプリント基板には、前記部品実装領域に実装した前記電子部品によって、前記電圧検知導電路を介して前記端子間電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路に連なり複数の前記単電池群の制御のための制御装置と通信線を介してシリアル通信するための通信回路と、前記通信線に介在されて前記単電池の前記電極端子側と前記制御装置側とを絶縁する絶縁回路と、が構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の電池用配線モジュール。
8. 前記フレキシブルプリント基板には、前記部品実装領域に実装した前記電子部品によって、さらに前記単電池間の蓄電量のアンバランスを補正するためのセルバランス回路が構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の電池用配線モジュール。
9. 前記フレキシブルプリント基板は絶縁プロテクタに収容されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の電池用配線モジュール。

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