JP2020166975A - Battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池モジュールに関するものである。 The present invention relates to a battery module.
充放電可能な二次電池においては、使用に伴って膨張等の変位が生じることがある。例えば、特許文献1には、歪ゲージが設けられた二次電池システムが開示されている。このような二次電池システムにおいては、セルケースに設けられた歪ゲージにより、セルの変位を検出している。 In a rechargeable secondary battery, displacement such as expansion may occur with use. For example, Patent Document 1 discloses a secondary battery system provided with a strain gauge. In such a secondary battery system, the displacement of the cell is detected by a strain gauge provided in the cell case.
特許文献1の構成においては、セルケースに歪ゲージが設けられている。しかしながら、セルケースは、セルの変位に伴った変形が少なく、セルの変位を素早く検出することが難しい。さらに、セルケース上において変形量が大きい箇所に歪ゲージを設けていることで、二次電池全体としての歪み量を正確に検出することができない。 In the configuration of Patent Document 1, a strain gauge is provided in the cell case. However, the cell case has little deformation due to the displacement of the cell, and it is difficult to quickly detect the displacement of the cell. Further, since the strain gauge is provided at the place where the deformation amount is large on the cell case, the strain amount of the secondary battery as a whole cannot be accurately detected.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、電池の変位を正確かつ素早く検出することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to accurately and quickly detect the displacement of a battery.
上記目的を達成するために、本発明では、第1の手段として、電池と、前記電池の歪みを検出する歪みセンサと、前記歪みセンサが実装されるフレキシブル基板とを備える電池モジュールであって、前記フレキシブル基板は、前記電池と接触して固定される2以上の固定領域を有し、前記歪みセンサは、前記フレキシブル基板において前記固定領域を含まない領域に実装される、という構成を採用する。 In order to achieve the above object, in the present invention, as a first means, a battery module including a battery, a strain sensor for detecting the strain of the battery, and a flexible substrate on which the strain sensor is mounted. The flexible substrate has two or more fixed regions that are fixed in contact with the battery, and the strain sensor is mounted in a region of the flexible substrate that does not include the fixed region.
第2の手段として、上記第1の手段において、前記歪みセンサは、2つの前記固定領域の間に配置される、という構成を採用する。 As the second means, in the first means, the strain sensor is arranged between the two fixed regions.
第3の手段として、上記第1または2の手段において、前記固定領域は、前記電池の端子と重なる位置に設けられる、という構成を採用する。 As a third means, in the first or second means, the fixed region is provided at a position overlapping the terminal of the battery.
第4の手段として、上記第1〜3のいずれかの手段において、前記固定領域上に配置されると共に、前記フレキシブル基板の温度を検出する温度センサを備える、という構成を採用する。 As the fourth means, any of the first to third means adopts a configuration in which the temperature sensor is provided on the fixed region and detects the temperature of the flexible substrate.
第5の手段として、上記第1〜4のいずれかの手段において、前記電池は、複数の電池セルを有し、前記歪みセンサは、各電池セルに対応して複数配置される、という構成を採用する。 As a fifth means, in any of the first to fourth means, the battery has a plurality of battery cells, and a plurality of strain sensors are arranged corresponding to each battery cell. adopt.
第6の手段として、上記第1〜5のいずれかの手段において、複数の前記歪みセンサは、千鳥状に配置される、という構成を採用する。 As the sixth means, in any of the first to fifth means, the plurality of strain sensors are arranged in a staggered pattern.
本発明によれば、フレキシブル基板において電池との固定領域を含まない領域に歪みセンサが設けられている。このような構造において、フレキシブル基板は、上記固定領域を含まない領域が電池の変位に伴って変形しやすい。したがって、上記領域に歪みセンサを設けることで、電池の変位を正確かつ素早く検出することが可能である。 According to the present invention, the strain sensor is provided in a region of the flexible substrate that does not include a fixed region with the battery. In such a structure, in the flexible substrate, the region not including the fixed region is easily deformed with the displacement of the battery. Therefore, by providing the strain sensor in the above region, it is possible to accurately and quickly detect the displacement of the battery.
以下、図面を参照して、本発明に係る電池モジュールの一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the battery module according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
本実施形態に係る電池モジュール1は、車両に搭載されてECU(Engine Control Unit)の制御の下でモータ等に電力の供給を行うものであり、図1に示すように、ケーシング2と、セルユニット3(電池)と、フレキシブル基板4(基板)と、複数の歪みセンサ5と、複数のサーミスタ6(温度センサ)とを備えている。
[First Embodiment]
The battery module 1 according to the present embodiment is mounted on a vehicle and supplies electric power to a motor or the like under the control of an ECU (Engine Control Unit). As shown in FIG. 1, a
ケーシング2は、セルユニット3、フレキシブル基板4、歪みセンサ5及びサーミスタ6が収容された容器である。
The
セルユニット3は、不図示の複数の電池セル3aが直列に接続されて設けられている。電池セル3aは、発電機で生成された電力を蓄電可能な二次電池であり、例えばニッケル水素蓄電池やリチウムイオン電池からなる。セルユニット3においては、複数の電池セル3aが、互いの表裏面を一定の隙間を空けて対向配置されるように配列されている。また、電池セル3aは、バスバ3bにより電極端子が隣接する電池セル3aの電極端子と電気的に接続されている。
The cell unit 3 is provided with a plurality of
フレキシブル基板4は、電圧検出回路等が形成された電子基板であり、不図示の配線パターンや素子が実装されている。また、フレキシブル基板4は、積層された電池セル3aの積層方向に沿って配置され、固定領域Aにおいて電池セル3aと接触した状態で接着されることにより固定される。固定領域Aは、フレキシブル基板4において両端(2カ所)に電池セル3aの積層方向に沿って帯状に設けられている。また、固定領域A上には、バスバ3bが電気的に接触している。バスバ3bにより、フレキシブル基板4とセルユニット3とが電気的に接続されている。
The flexible substrate 4 is an electronic substrate on which a voltage detection circuit or the like is formed, and a wiring pattern or element (not shown) is mounted on the flexible substrate 4. Further, the flexible substrate 4 is arranged along the stacking direction of the
歪みセンサ5は、フレキシブル基板4において、2つの固定領域Aの間であってセルユニット3から僅かに離間した領域に実装されると共に、実装された電子回路と電気的に接続されたセンサである。この歪みセンサ5は、電池セル3aの積層方向と直交する方向におけるフレキシブル基板4の歪みによって抵抗値が変化する。また、歪みセンサ5は、各電池セル3aに対応して設けられている。歪みセンサ5は、各電池セル3aと重なる位置において、フレキシブル基板4に千鳥状に配置されている。
The
サーミスタ6は、フレキシブル基板4の固定領域A上に複数(本実施形態においては3個)設けられている。このサーミスタ6は、フレキシブル基板4の温度変化により抵抗値が変化する。
A plurality of thermistors 6 (three in the present embodiment) are provided on the fixed region A of the flexible substrate 4. The resistance value of the
このような電池モジュール1において、電池セル3aが変位すると、電池セル3aからフレキシブル基板4へと荷重がかかる。このとき、フレキシブル基板4の両側に設けられた固定領域Aは、セルユニット3と固定されているため、変形が発生しにくい。これにより、フレキシブル基板4は、2つの固定領域Aに挟まれている領域に、電池セル3aの積層方向と直交する方向に膨らむ方向に歪みが発生する。歪みセンサ5は、このようなフレキシブル基板4の歪みを検出する。
In such a battery module 1, when the
また、セルユニット3の通電時にバスバ3bから発生した熱は、フレキシブル基板4へと伝わる。このような熱は、サーミスタ6により検出される。
Further, the heat generated from the
このような本実施形態に係る電池モジュール1は、フレキシブル基板4に2つの固定領域Aを有し、この固定領域Aを含まない領域に歪みセンサ5が設けられている。これにより、フレキシブル基板4において固定領域Aを含まない領域は、電池セル3aの変位に伴って変形が発生しやすくなる。したがって、セルユニット3における変位を、電池セル3aの変位に伴った変形の大きなフレキシブル基板4上の歪みセンサ5により検出することが可能である。したがって、セルユニット3の変位による変形を、歪みセンサ5により素早くかつ正確に検出することが可能である。
The battery module 1 according to the present embodiment has two fixed regions A on the flexible substrate 4, and the
また、本実施形態におけるフレキシブル基板4は、電池セル3aの電極端子と重なる位置に固定領域Aが形成されている。これにより、フレキシブル基板4と電池セル3aとを電気的に接続しつつ固定することが可能であり、フレキシブル基板4を小型化することが可能となる。
Further, in the flexible substrate 4 of the present embodiment, a fixed region A is formed at a position overlapping with the electrode terminals of the
また、本実施形態に係る電池モジュール1は、歪みセンサ5が各電池セル3aに対応して複数設けられている。これにより、フレキシブル基板4上において、各電池セル3aの変位を検出することが可能となる。
Further, in the battery module 1 according to the present embodiment, a plurality of
また、本実施形態に係る電池モジュール1は、歪みセンサ5がフレキシブル基板4において千鳥状に配置されている。これにより、歪みセンサ5を複数設ける場合においても、歪みセンサ5本体や各歪みセンサ5の配線が干渉することなく、フレキシブル基板4に配置することができる。
Further, in the battery module 1 according to the present embodiment, the
また、電池モジュール1は、サーミスタ6がバスバ3bから距離が近い固定領域Aに設けられている。これにより、バスバ3bにおいて発生した熱による温度変化をサーミスタ6により検出することが可能である。
Further, the battery module 1 is provided in a fixed region A where the
[第2実施形態]
上記第1実施形態の変形例を第2実施形態として、図2を参照して説明する。なお、上記第1実施形態と同一の構成は符号を同一とし、説明を省略する。
[Second Embodiment]
A modified example of the first embodiment will be described as a second embodiment with reference to FIG. In the same configuration as the first embodiment, the reference numerals are the same, and the description thereof will be omitted.
本実施形態に係る電池モジュール1Aは、フレキシブル基板4に、複数のリブ4aが立設されている。リブ4aは、歪みセンサ5の両端から、電池セル3aの積層方向と直交する方向に向けて延在し、互いに平行に設けられている。これにより、フレキシブル基板4において、歪みセンサ5の両端から固定領域Aまでの領域はリブ4aにより第1実施形態よりも剛性が増加した状態とされている。
In the
このようなフレキシブル基板4においては、電池セル3aが変位すると、電池セル3aからフレキシブル基板4へと荷重がかかる。このとき、フレキシブル基板4の両側に設けられた固定領域Aは、セルユニット3と固定されているため、変形が発生しにくい。さらに、リブ4aの周囲においては、剛性が増加しているため、変形が発生しにくい。これにより、フレキシブル基板4は、2つの固定領域Aに挟まれ、かつリブ4aが形成されていない領域に、電池セル3aの積層方向と直交する方向に膨らむ方向に歪みが発生する。歪みセンサ5は、このようなフレキシブル基板4の歪みを検出する。
In such a flexible substrate 4, when the
このような本実施形態に係る電池モジュール1Aによれば、リブ4aが形成されていることにより、フレキシブル基板4において、歪みセンサ5の周囲のみが変形しやすくなり、歪みセンサ5により歪みをより検出しやすくなる。
According to the
[第3実施形態]
上記第1実施形態の変形例を第3実施形態として、図3を参照して説明する。なお、上記第1実施形態と同一の構成は符号を同一とし、説明を省略する。
[Third Embodiment]
A modified example of the first embodiment will be described as a third embodiment with reference to FIG. In the same configuration as the first embodiment, the reference numerals are the same, and the description thereof will be omitted.
本実施形態に係る電池モジュール1Bは、複数の歪みセンサ5と、複数のサーミスタ6と、複数の積層されたラミネート電池7と、複数のフレキシブル基板8とを備えている。
ラミネート電池7は、発電機で生成された電力を蓄電可能な二次電池であり、例えばリチウムイオン電池からなる。このラミネート電池7は、平板状とされ、電極端子7aを有しており、隣接するラミネート電池7と電気的に接続されている。
The
The
フレキシブル基板8は、電圧検出回路等が形成された電子基板であり、不図示の配線パターンや素子が実装されている。また、フレキシブル基板8は、ラミネート電池7と並行に配置されており、両端に設けられた固定領域Aにおいてラミネート電池7と接触した状態で固定されている。フレキシブル基板8には、固定領域A上にサーミスタ6が設けられており、2つの固定領域Aの間であってラミネート電池7と僅かに離間した領域に歪みセンサ5が設けられている。また、このようなフレキシブル基板8は、各ラミネート電池7にそれぞれ設けられている。
The flexible substrate 8 is an electronic substrate on which a voltage detection circuit or the like is formed, and a wiring pattern or element (not shown) is mounted on the flexible substrate 8. Further, the flexible substrate 8 is arranged in parallel with the
このような本実施形態に係る電池モジュール1Bは、ラミネート基板7に2つの固定領域Aを有し、この固定領域Aを含まない領域に歪みセンサ5が設けられている。これにより、ラミネート基板7において固定領域Aを含まない領域は、ラミネート電池7の変位に伴って変形が発生しやすくなる。したがって、ラミネート電池7における変位を、ラミネート基板7上の歪みセンサ5により検出することが可能である。
The
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above embodiment. The various shapes and combinations of the constituent members shown in the above-described embodiment are examples, and can be variously changed based on design requirements and the like without departing from the spirit of the present invention.
上記実施形態においては、固定領域Aは、帯状に形成されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、固定領域Aは、フレキシブル基板4において、電池セル3aの積層方向に沿って複数設けられる円形のスポットとしてもよい。この場合についても、フレキシブル基板4の両端、すなわち電池セル3aの電極端子と重なる位置に固定領域Aが設けられることが好ましい。
In the above embodiment, the fixed region A is formed in a band shape, but the present invention is not limited to this. For example, the fixed region A may be a plurality of circular spots provided on the flexible substrate 4 along the stacking direction of the
また、上記第2実施形態において、リブ4aは、歪みセンサ5の両端から電池セル3aの積層方向と直交する方向に向けて延在するものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、リブ4aは、歪みセンサ5の周囲から電池セル3aの積層方向と直交する方向に向けて複数設けられる突起としてもよいし、配線パターン(ベタパターン)としてもよい。この場合にも、同様にフレキシブル基板4の剛性を増加させることが可能である。
Further, in the second embodiment, the
また、フレキシブル基板4は、隣接する2つの電池セル3aの間に相当する位置、すなわち、隣接する歪みセンサ5の間に、電池セル3aの積層方向と直交する方向に向けてスリットが形成されるものとしてもよい。この場合、スリットによりフレキシブル基板4が部分的に分離されるため、フレキシブル基板4におけるスリットの間の領域は、電池セル3aの変位に応じて個々に歪みが発生することとなる。したがって、各歪みセンサ5は、各電池セル3aの変位を、詳細かつ個別に検出することが可能となる。
Further, in the flexible substrate 4, a slit is formed between two
1……電池モジュール
1A……電池モジュール
1B……電池モジュール
3……セルユニット
3a……電池セル
3b……バスバ
4……フレキシブル基板
5……歪みセンサ
6……サーミスタ
7……ラミネート電池
7a……電極端子
8……フレキシブル基板
A……固定領域
1 ...
Claims (6)
前記フレキシブル基板は、前記電池と接触して固定される2以上の固定領域を有し、
前記歪みセンサは、前記フレキシブル基板において前記固定領域を含まない領域に実装される
ことを特徴とする電池モジュール。 A battery module including a battery, a strain sensor for detecting the strain of the battery, and a flexible substrate on which the strain sensor is fixedly mounted.
The flexible substrate has two or more fixing regions that are fixed in contact with the battery.
The battery module is characterized in that the strain sensor is mounted in a region of the flexible substrate that does not include the fixed region.
前記歪みセンサは、各電池セルに対応して複数配置されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電池モジュール。 The battery has a plurality of battery cells and has a plurality of battery cells.
The battery module according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the strain sensors are arranged corresponding to each battery cell.
Priority Applications (1)
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JP2019064548A JP2020166975A (en) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | Battery module |
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