JP2020194765A - バッテリシステム用電圧検出回路、バッテリシステム用電圧検出回路の製造方法及びバッテリシステム - Google Patents

Abstract

【課題】電圧検出回路の部品点数を減らすとともに、取付作業負荷を軽減することが可能な電圧検出回路及びかかる電圧検出回路を取り付けたバッテリシステムを提供することを目的とする。【解決手段】前記バッテリシステムの両端に位置する前記バッテリセルの電極端子及び中間に位置する各バッテリセル間の電極端子に各々接続される電圧検出線と、前記電圧検出線に印加された電圧を得て、各バッテリセルの残容量を監視し、検出する電圧検出部と、を有し、薄膜絶縁体の可撓性ベースフィルム、接着層、導体箔より構成される前記電圧検出線および前記電圧検出部を順に積層したフレキシブル基板を備える電圧検出回路及びかかる電圧検出回路を装着したバッテリシステムを提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリシステム用電圧検出回路及びバッテリシステムに関するものである。

自動車の航続距離を伸ばすためには、バッテリの出力を大きくする必要がある。バッテリの出力を大きくするために、複数のバッテリセルを直列に連接したバッテリシステムが利用されている。かかるバッテリシステムを構成する複数のバッテリセルは、同一のものであっても、実質的には各々が特性を異にするため、充放電を繰り返すことにより、各々の残容量、さらには電圧が不均衡になる。電圧の不均衡は、一部のバッテリセルに過度な充放電を強いることになり、バッテリセル間の不均衡がさらに進行するため、バッテリシステム全体として本来の出力を得ることができなくなる。そこで、従来から、前記バッテリシステムは、電圧の制御部（サブコンピュータ）で充放電の電流を制御するために、各バッテリセルの電圧を監視、検出する電圧検出回路を備える。

電圧検出回路は、電圧検出部と、前記複数のバッテリセル及び前記電圧検出部を接続する電圧検出線（ハーネス）とから構成されている。この電圧検出線は、手作業により、バッテリシステムの周囲に簡易な結束具を用いて組付けられるが、電圧検出線のほとんどが外部に露出した状態である。

上記のような電圧検出線は、外観を損なうだけでなく、前記組み付けが手作業になるため、作業効率が悪くなるという問題もあった。さらに、前記電圧検出線の束が外部に露出しないように、束全体を遮蔽する結束具を使ったとしても、バッテリセルの数に対応する電圧検出線を遮蔽するため、結束した束の径が大きくなり、これをバッテリシステムの外部に組み付けると、依然として外観を損ねることになるとともに、収納性が悪くなり、最終的な車体内への取付けの障害になるおそれがあった。特に、今後、出力を上げるためにバッテリセルの数が増加するにしたがって、電圧検出線の数も増加するため、結束した束の径も大きくなるという問題があった。

そこで、従来、前記電圧検出線をフレキシブル基板上に実装し、複数のバッテリセルの電極端子側の面に配置するバッテリシステムが提案されていた（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１４／０２４４５２号

しかし、前記先行技術では、補正回路、メモリ、検出部から構成される電圧検出回路は、リジッド基板上に実装されているため、少なくとも、フレキシブル基板とリジッド基板の２部品を有し、両者を接続する作業負荷が生じるという問題があった。また、部品点数が多く、リジッド基板であるため、バッテリシステム全体の軽量化を損なうという問題もあった。

さらに、隣接するバッテリセルを接続するバスバも、前記フレキシブル基板と別配線になり、フレキシブル基板と接続しなければならず、さらなる部品点数の増加と作業負荷が生じていた。

この明細書における開示の目的としては、上記課題を解消させるためのものであり、電圧検出回路の部品点数を減らすとともに、取付作業負荷を軽減することが可能な電圧検出回路及びかかる電圧検出回路を取り付けたバッテリシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成させるために、本明細書で開示される電圧検出回路は、電圧検出回路を構成する電圧検出線と、各バッテリセルの残容量を監視し、電圧を検出する電圧検出部とをフレキシブル基板上に形成したことを最も主要な特徴とする。

すなわち、自動車用バッテリシステムを構成する複数のバッテリセルの電圧を検出するバッテリシステム用電圧検出回路であって、
少なくとも、前記バッテリシステムの両端に位置する前記バッテリセルの電極端子及び中間に位置する各バッテリセル間の電極端子に各々接続される電圧検出線と、
前記電圧検出線に印加された電圧を得て、前記各バッテリセルの残容量を検出して監視する電圧検出部と、を有し、
薄膜絶縁体の可撓性ベースフィルム、接着層、導体箔より構成され、前記電圧検出線および電圧検出部を順に積層したフレキシブル基板を備えることを特徴とする。

この構成によれば、電圧検出線のほか、電圧検出部を構成する各種電子部品をすべてフレキシブル基板に実装することができる。

前記フレキシブル基板は、前記複数のバッテリセルが直列接続された電極端子の配列側の面の形状に合わせた矩形状であればよい。また、前記フレキシブル基板は、前記矩形状の長手方向の対向する辺縁部に配列形成され、隣接する前記電極端子を電気的に直列接続するバスバと前記電圧検出線との間に介在し、前記電極端子と前記電圧検出線とを接続し、前記各バッテリセルに固定する固定部を有する構成としてもよい。なお、ここでいう矩形とは、各頂角が９０度の四角形に限定されず、角がＲ形状を有するものであっても、テーパーが形成されたものであっても、その他不定形状が角もしくは各辺に設けられたものであってもよい。また、前記フレキシブル基板は、前記固定部が配列形成された前記辺縁部に挟まれた中間部に前記電圧検出線と電圧検出部とを実装し、前記複数のバッテリセルの電極端子の配列側の面の形状に沿って装着可能に構成されたものであればよい。

この構成によれば、前記電圧検出線と前記バスバとを接続する固定部も前記フレキシブル基板上に設けてコンパクトに複数のバッテリセル上に搭載することができる。

さらに、前記バスバはアルミニウムにより構成されるとともに、前記固定部に接合して、前記フレキシブル基板と前記バスバとを一体化してもよい。

この構成によれば、バスバ自体も前記フレキシブル基板上に設けることができる。

本明細書で開示するバッテリシステム用電圧検出回路は、前記電圧検出線と前記電圧検出部とが実装された前記フレキシブル基板の前記電圧検出部及び前記バスバの通電部位を除いて外装材により防水被覆してもよい。前記外装材は、例えば、真空ラミネートによって貼り合わせた熱可塑性フィルムであればよい。さらに、本明細書で開示するバッテリシステム用電圧検出回路は、前記固定部に接合された前記バスバを絶縁保護するために、前記外装材の防水被覆により、前記バスバを各々個別に包囲するように配設固定された樹脂カバーを有する構成としてもよい。

この構成によれば、バッテリシステム用電圧検出回路の凹凸に応じて防水することができる。また、前記防水被覆によって、前記樹脂カバーの配設固定も可能になる。

上記目的を達成させるために、本明細書で開示される自動車用バッテリシステムは、複数のバッテリセルが相互に接続かつ配列して形成されたバッテリブロックから成る自動車用バッテリシステムであって、
前記バッテリブロックは、直方体に形成され、前記複数のバッテリセルの各電極端子の配列側の面の形状に沿って前記バッテリシステム用電圧検出回路を装着し、
前記バッテリシステム用電圧検出回路に、バスを介して接続された各バッテリセルの充放電を制御するサブコンピュータを有することを最も主要な特徴とする。

この構成によれば、前記バッテリセル上に前記バッテリシステム用電圧検出回路を実装したフレキシブル基板を装着し、前記バッテリシステムを構成する各バッテリセルと電圧検出回路とを接続する一方、前記サブコンピュータは、前記バッテリブロックから離れた位置に配置することが可能になる。

また、上記目的を達成させるために、本明細書で開示されるバッテリシステム用電圧検出回路の製造方法は、自動車用バッテリシステムを構成する複数のバッテリセルの電圧を検出するバッテリシステム用電圧検出回路の製造方法であって、
導体層と可撓性ベースフィルムをラミネートし、矩形状シートのフレキシブル基板を形成する工程と、
電圧検出回路形成面となる前記導体層側の表面にエッチングレジスト層を形成する工程と、
前記エッチングレジスト層が形成された表面をエッチングによって電圧検出回路パターンを構成する電圧検出線を形成するとともに、前記矩形状シートの長手方向の対向する辺縁部に、前記電圧検出線と前記バッテリセルの各電極端子を電気的に直列接続するバスバとを接続し、前記バスバを前記各バッテリセルに固定する固定部を形成し、レジスト層を除去する工程と、
前記電圧検出線を保護するために、前記固定部及び電圧検出部を構成する電子部品を接続するランド部を除き、ソルダーレジストを印刷する工程と、
前記バスバに接続するために所定の形状に外形打ち抜きする工程と、
前記外形打ち抜きされた固定部に前記バスバを電気的に接続可能に配設する工程と、
隣接する前記バスバを絶縁保護するために、前記バスバを各々個別に包囲する樹脂カバーを所定の位置に仮固定する工程と、
前記ランド部と前記樹脂カバーで包囲されたバスバをマスキングする工程と、
前記マスキングの工程後のフレキシブル基板を外装材により防水被覆し、前記樹脂カバーを前記フレキシブル基板に固定する工程と、
前記マスキングを除去する工程と、を有することを最も主要な特徴とする。

この構成によれば、前記電圧検出線、電圧検出部、バスバ及び樹脂カバーをバッテリシステムに搭載可能に一体的に製造することができる。

本明細書で開示されるバッテリシステム用電圧検出回路及びバッテリシステム用電圧検出回路の製造方法によれば、電圧検出回路の部品点数を減らすとともに、取付作業負荷を軽減することが可能になるという効果を奏する。また、本明細書で開示されるバッテリシステム用電圧検出回路を搭載したバッテリシステムは、バッテリブロックにバッテリシステム用電圧検出回路をコンパクトに搭載できるという効果を奏する。

図１は、本明細書で開示されるバッテリシステムを例示的に示す概略回路図である。 図２は、本明細書で開示されるバッテリシステムの斜視図である。 図３は、バッテリシステムにフレキシブル基板を装着した状態を示す模式的側面図である。 図４は、本明細書で開示される電圧検出部を実装したフレキシブル基板の上面図である。 図５は、バッテリシステムにフレキシブル基板を装着した状態を示す模式的側面図の変形例である。 図６は、バッテリセルの電極端子に、フレキシブル基板とバスバを取り付ける手順を示した部分分解図である。 図７は、バスバをフレキシブル基板に一体的に接合した実施形態を示す部分拡大図である。 図８は、バスバをフレキシブル基板に一体的に接合した実施形態の変形例を示す部分拡大図である。 図９は、本明細書で開示される真空ラミネートによる防水加工を説明した模式図であり、（Ａ）は、フレキシブル基板を真空ラミネート装置内に設置した図、（Ｂ）は、真空ラミネート装置内を真空引きし、加熱した図、（Ｃ）は、フィルムを圧空成形した図、（Ｄ）は、マスキングを除去した状態を示した図である。 図１０は、バスバに樹脂カバーが配設固定された状態を示した部分斜視図である。 図１１は、本明細書で開示されるバッテリシステム用電圧検出回路の製造方法の処理フロー図である。

以下、図面を参照しながら本開示を実施するための形態を説明する。先に説明した実施形態に対応する構成要素を後続の実施形態が有する場合には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、各実施形態において構成の一部のみを説明している場合、当該構成の他の部分については先行して説明した実施形態の参照符号を使用する場合がある。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示していない場合でも、特に当該組み合わせに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。

図１は、本明細書で開示される自動車用のバッテリシステム１の実施形態を例示的に示す概略回路図である。図１は、本実施形態の説明で必要な構成のみを記載したものであり、各種電子部品等の記載は省略している。

バッテリシステム１は、複数のバッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎから構成されるバッテリブロック２と、電圧検出回路とを有する。前記電圧検出回路は、少なくとも、電圧検出部４と、一方を前記各バッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎの電極端子に接続し、他方を前記電圧検出部４に接続する電圧検出線５とから構成される。前記各バッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎのうち、相互に隣接するバッテリセルは、異極の電極端子２１が相対する。すなわち、例示的に説明すると、バッテリセル２Ａのマイナス側の電極端子２１とバッテリセル２Ｂのプラス側の電極端子２１とが隣接する。そして、この隣接する異極の２つの電極端子２１は、バスバ３を介して接続される。バッテリセル２Ａ及びバッテリセル２Ｂ以外の相互に隣接するバッテリセルも同様に接続され、バッテリシステム全体として、各バッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎは、直列接続される。

電圧検出部４は、バス７を介してサブコンピュータ８に接続されている。電圧検出部４によって検出されたバッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎの電圧は、サブコンピュータ８によって各バッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎの充放電が制御され、各バッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎの電圧の不均衡を是正する。

バッテリシステム１の前記電圧検出回路は、サブコンピュータ８以外の電圧検出部４及び電圧検出線５をフレキシブル基板６上に実装している。

図２は、本明細書で開示されるバッテリシステム１の斜視図であり、図３は、バッテリシステム１の模式的側面図である。バッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎは、図１でも説明した通り、直列接続されているが、バッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎ全体で直方体のバッテリブロック２が形成されている。

バッテリブロック２の上面は、図３で示す通り、短手側の側面視で上辺部分の両端に切欠状の段差部２３が形成されており、両端の段差部２３の間は、凸状の上辺部２２が形成されている。段差部２３には、バッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎの各電極端子２１が配されている。すなわち、バッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎの各電極端子２１が、バッテリブロック２の長手方向の両辺に連続的に形成された段差部２３に沿って各々１列に配列されている。なお、バッテリブロック２を自動車内に設置した場合に、上辺部２２の長手方向の両辺と段差部２３とで空間領域が形成される。この空間領域は、走行時に通気空間となり、バッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎの稼働で発生する熱を冷却し、放熱させる効果が期待できる。

フレキシブル基板６は、バッテリブロック２の上辺部２２と段差部２３によって形成された上面の形状、すなわち、各電極端子２１の配列側の面の形状に沿って折り曲げられて装着されている。

フレキシブル基板６も、バッテリブロック２の前記上面の形状と略同じ長方形に形成されている。以下、図４を使って、フレキシブル基板６に実装されている電圧検出回路を説明する。

フレキシブル基板６の長手方向に対向する辺縁部６２は、前記の通り、折り曲げて装着した場合に、電極端子２１上に装着され、２つの辺縁部６２に挟まれた中間部６１は、上辺部２２に装着される。中間部６１には、電圧検出部４及び電圧検出線５が実装されている。すなわち、電圧検出部４及び電圧検出線５を実装する箇所を中間部６１のみとしている。辺縁部６２の前記折り曲げの箇所（Ｌ−Ｌ線）に電圧検出線５や電圧検出部４を設けると、折り曲げによって実装した電圧検出部４及び電圧検出線５が剥がれるおそれがある。そこで、実装された電圧検出部４及び電圧検出線５を安定的に保持するために、実装する領域を中間部６１としている。

辺縁部６２は、段差部２３の形状に沿ってＬ字状に折り曲げられる。辺縁部６２には、辺縁部６２の長手方向に直交して形成された複数の固定部５１が、所定間隔離間して配列形成されている。本実施の形態では、固定部５１は、矩形状の突出部の中央をリング状に開口した形状になっている。

なお、固定部５１は、前記所定間隔離間して配列形成されている。バッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎを長時間使用すると、熱膨張によって、バッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎと固定部５１との間で電極端子２１の配列方向にずれが生じる。固定部５１を１枚のフレキシブル基板のシートに前記のようなリング状の開口を設けると、前記ずれに伴って、撚れ、場合によって破断の原因になるおそれがある。そこで、前記ずれを吸収するために、隣接する固定部５１の間に所定の遊間部６３を設けている。

固定部５１の前記開口の周囲は、導体箔で構成されている。固定部５１の前記導体箔は、中間部６１の電圧検出線５に接続される固定部接続線５２に接続されている。したがって、電極端子２１から、バスバ３、固定部５１及び固定部接続線５２を介して、電圧検出線５までが電気的に接続されるため、バッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎの電圧を電圧検出部４に送り込むことができる。

フレキシブル基板６は、薄膜絶縁体の可撓性ベースフィルムであればよい。なお、電子部品の実装時に、高温ハンダを使用した場合、電子部品に対して悪影響を及ぼすおそれがある。したがって、低温ハンダでの実装が好ましい。前記可撓性ベースフィルムとして、低温ハンダによる実装に対応可能な素材であれば制限されないが、特にポリエチレンテレフタレートが好適である。

フレキシブル基板６は、前記薄膜絶縁体の可撓性ベースフィルム上に接着層を有し、この接着層上に導体箔を電圧検出線５として形成する。前記導体箔は、具体的には、銅箔、アルミニウム箔を使用する。ただし、軽量化を図る場合は、銅箔よりもアルミニウム箔が好ましい。

図５は、バッテリブロックの変形例であり、図３のバッテリブロック２に対応する変形例の模式的側面図である。バッテリシステム１１を構成するバッテリブロック２０１は、図３のバッテリブロック２同様、長手方向の両辺に電極端子２０１１を配し、バスバ３によって隣接する各電極端子２０１１は接続されている。バッテリブロック２０１は、図３のバッテリブロック２と異なり、段差部２３のような空間領域を有さず、上辺部２０１２は平坦になっている。したがって、フレキシブル基板６０１は、図３のように、折り曲げず、平坦なままでバッテリブロック２０１の上辺部２０１２に装着することができる。

例えば、バッテリシステムを構成するバッテリセルが全個体電池の場合、リチウムイオン電池に比べて、熱に強く小型化が可能になるため、段差部２３のような形状を要さず、上辺部２０１２のように平坦に形成することが可能になる。また、上辺部２０１２を平坦することにより、上記した通り、フレキシブル基板６０１を折り曲げ装着することが可能になり、電圧検出部及び電圧検出線の実装領域を図３のように中間部に限定しなくてもよくなる（図示せず）。

以下、図６を使用して、電極端子２１にフレキシブル基板６及びバスバ３を装着する手順について説明する。なお、図６は、バッテリセル２Ａの電極端子２１Ａ、バッテリセル２Ｂの電極端子２１Ｂを例として説明する。

たとえば、バッテリセル２Ａの電極端子２１Ａをマイナス電極とすると、バッテリセル２Ｂの電極端子２１Ｂは、プラス電極となる。隣接するバッテリセル２Ａの電極端子２１Ａとバッテリセル２Ｂの電極端子２１Ｂとは、バスバ３によって電気的に接続されている。すなわち、バッテリセル２Ａとバッテリセル２Ｂとは直列に接続されている。バスバ３は、電極端子２１Ａ及び電極端子２１Ｂにねじ２４によって螺設されている。このような接続が前記配列に従って連続して施され、すべてのバッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎが直列に接続されている。

固定部５１は、電極端子２１Ｂとバスバ３との間に介在させ、前記リング状の開口に合わせて、電極端子２１Ｂ、バスバ３とともにねじ２４によって螺設をする。この螺設をすべての電極端子２１、バスバ３に対して施すことにより、辺縁部６２は、バッテリブロック２に固定される。

図７は、前記実施形態にかかるフレキシブル基板６にバスバ３を一体的に接合した形態を示した図である。前記実施形態では、バスバ３とフレキシブル基板６とは別部品であり、フレキシブル基板６の辺縁部６２の装着は、フレキシブル基板６を折り曲げて、固定部５１、電極端子２１及びバスバ３の位置合わせをしたうえで、螺設するという工程を繰り返す。本実施形態では、バスバ３とフレキシブル基板６とを一体的に接合することにより、前記装着工程をより簡略化することが可能になる。

具体的には、バスバ３と固定部５１とを溶接、ハンダ等の接合手段により、接合し、一体化するほか、一体成形してもよい。本実施形態では、固定部５１の接合面を大きくとるために、延在部５１Ａを設けている。

なお、前記の通り、フレキシブル基板６の軽量化のためには、バスバ３もアルミニウムで形成することが好ましい。たとえば、銅製のバスバ３と比較すると、同体積であれば、アルミニウム製の方が、１／３程度、同一抵抗であれば、１／２程度の軽量化をはかることができる。しかし、ハンダで接合する場合、固定部５１が前記の通り、アルミニウム箔であるため、酸化被膜が形成されやすく、溶けたハンダが弾かれ、ハンダ濡れ性が低下する。したがって、アルミニウム箔の固定部５１にニッケル及び金又は錫などの被覆層を形成すればよい。

ハンダによる接合のほか、超音波溶着によって接合してもよい。超音波溶着であれば、溶着時間が短く、低コストで、高い強度の接合が可能になる。

図８は、図７のバスバ３を一体的に接合した形態の変形例を示した図である。図８は、固定部５１の下にバスバ３を配して固定部５１と接合した形態であるが、図７は、固定部５１１の上にバスバ３を配して接合する形態である。すなわち、辺縁部６２１に固定部接続線５２１を介して固定部５１１が形成され、その上にバスバ３を接合している。なお、図７では、隣接する固定部５１１の間の遊間部６３は、フレキシブル基板の基材によって形成されているが、図８の実施形態では、スリット状の遊間部６３１が形成されている。

ところで、バッテリブロック２の上に、フレキシブル基板６に実装された電圧検出部４、すなわち、電子部品等が露出した状態で装着されているため、フレキシブル基板６を外装材によって防水被覆することが好ましい。

従来のバッテリシステムは、電圧検出線と電圧検出部が一体化されていないため、両者をワイヤハーネス、又は、その代用となるフレキシブル基板を介して接続していた。そして、このような形態で接続する場合、差込型のコネクタが必要となっていた。しかし、差込型のコネクタは完全な防水加工が難しい。特に、線の集約が不可欠であるため、高い電圧で駆動する車載分野では、高い電位差を集約したコネクタからの水分の排除が非常に難しいという課題があった。このような場合、当業者が考え得る対応方法としては、例えば、ヒューズにより、電圧に限界値を設ける方法が考えられる。もっとも、高い電圧がきわめて短い時間に生じる場合、又は、ヒューズそのものが水分でショートした場合など、かかる対応方法では、十分な効果が得られないという課題があった。

本明細書で開示するフレキシブル基板１は、電圧検出線５及び電圧検出部４を一体化したものを搭載するものであるため、外装材によって防水被覆をしても、前記のような課題が発生しない。

なお、防水被覆は、電圧検出部４の外表面の凹凸があるため、形状に沿って被覆可能な外装材が好ましい。例えば、樹脂コーティングでも防水被覆は可能であるが、一定の防水効果を発揮させるためには、樹脂を厚塗りする必要がある。前記の通り、電圧検出部４は、フレキシブル基板６の中間部６１に集約して実装しなければならないが、樹脂を厚塗りすると、省スペース化による実装を阻害するおそれがある。さらに、樹脂コーティングの場合、樹脂の塗布後に硬化、養生などの作業工程を必要とし、作業効率の低下を招くおそれもある。

以上より、前記外装材として、真空ラミネートによって貼り合わせた熱可塑性フィルムが好適である。熱可塑性フィルムによる防水被覆は、たとえば、図９で示す手順で行えばよい。すなわち、真空ラミネート装置Ｖに、フレキシブル基板６を設置し、上部に熱可塑性フィルムＦの粘着面をフレキシブル基板６の防水被覆面（上面）と対向する位置で張架させる（図９（Ａ））。次いで、熱可塑性フィルムＦの前記粘着面と反対側の面から、ヒータＨで加熱するとともに、熱可塑性フィルムＦとフレキシブル基板６を設置した真空ラミネート装置Ｖ内を真空引きし、真空雰囲気に設定する（図９（Ｂ））。その後、圧縮空気によって外装フィルムＦの前記反対側の面から、フレキシブル基板６の前記上面に向けて圧力Ｐをかけて、フレキシブル基板６の前記上面全体を熱可塑性フィルムＦで被覆する（図９（Ｃ））。なお、防水被覆する前に、フレキシブル基板Ｆの通電部位など、防水被覆させない部分にはマスキングを施し、図９（Ｃ）の工程の後、前記マスキング箇所と真空ラミネート装置Ｖでフレキシブル基板６を設置した箇所の端部のフィルムを除去する（図９（Ｄ））。以上の手順によって、フレキシブル基板６の外表面の凹凸に合わせて防水被覆をすることができる。なお、真空ラミネートによる防水被覆は、電圧検出線５とバッテリの電極端子２１とを接続可能に、フレキシブル基板の一部が露出する様に形成することが好ましい。したがって、フレキシブル基板６に固定部５１、５１１を配列形成する場合は、固定部５１、５１１についても、前記マスキングして前記防水被覆すればよい。

さらに、図１０で示す通り、隣接するバスバ３の絶縁保護等を目的として、各バスバ３を個別に包囲する樹脂カバー９を配設する場合、固定部５１１上に固定設置した各バスバ３の周囲に樹脂カバー９を仮固定する。樹脂カバー９は、固定部５１１上に固定した状態のバスバ３の周囲を包囲する無底無蓋の直方体で形成されている。したがって、前記仮固定した状態で前記真空ラミネートによる防水被覆を施すと、樹脂カバー９の上面開放部分（無蓋の部分）を閉塞し、通電を阻害するおそれがある。そこで、前記上面開放部分をマスキングした状態で、前記防水被覆を施し、図９（Ｄ）の工程で、マスキングを除去すればよい。樹脂カバー９は、前記防水被覆後は、熱可塑性フィルムＦによって、フレキシブル基板６上に固定される。したがって、防水被覆と同時に樹脂カバー９の配設固定の作業も可能になる。なお、図１０は、図８で説明した変形例で樹脂カバー９を配設固定した図であるが、図７で説明した形態であっても、樹脂カバー９の配設固定方法は同様である（図示せず）。

真空ラミネートによる防水被覆によれば、防水効果を維持しつつも、前記樹脂コーティングに比べて、薄いフィルムで被覆が可能になり、前記省スペース化を阻害することはない。また、真空引きによって被覆作業は完了するため、前記樹脂の硬化、養生などの工程が不要であり、作業効率が向上する。さらに、真空引きすることにより、外装材（ラミネートフィルム）とフレキシブル基板６との間の空気（気泡）を排除することができるため、温度変化などによる結露が発生し、各種電子部品に悪影響を及ぼすような障害も発生しにくい。

以上で説明した通り、本明細書で開示するフレキシブル基板１は、電圧検出線５及び電圧検出部４を一体化して搭載した基板上に、真空成型による防水被覆を行うことができるため、きわめて信頼性の高い防水加工が可能となった。

以下、図１１を使ってバッテリシステム用電圧検出回路の製造方法を説明する。

フレキシブル基板の基材となる導体層、例えば、アルミニウム箔と可撓性ベースフィルム、例えば、ポリエチレンテレフタレートをラミネートし（Ｓ１）、フレキシブル基板をバッテリブロックの上面に搭載するために、前記ラミネートした基材を前記上面の形状、すなわち、矩形状に形成する（Ｓ２）。矩形状に形成された前記基材にエッチングレジスト層を形成する（Ｓ３）。エッチング（Ｓ１で説明した通り、アルミニウム箔を使用した場合は、アルミエッチング）及びレジスト層の除去により、電圧検出線及びバスバの固定部、すなわち、回路パターンを形成する（Ｓ４、Ｓ５）。回路パターンが形成されたフレキシブル基板の表面を保護する絶縁膜を形成するため、ソルダーレジストを印刷する（Ｓ６）。

前記アルミエッチングによって形成された固定部は、図４で説明した通り、矩形状の突出部の中央をリング状に開口した形状に外形打ち抜き加工する（Ｓ７）。この開口は、図６で説明した通り、バスバとバッテリセルの電極端子との間に固定部を介在させて、螺設する際に、固定部の位置決めとして使用することができる。なお、本実施の形態では、前記固定部は、ニッケル金メッキ加工したうえで、前記外形打ち抜き加工をするようにしている。

バスバを前記外形打ち抜きされた前記開口に合わせて固定部に接合し配設する（Ｓ８）。前記バスバの固定部への接合は、図７で説明した通り、ハンダ、超音波溶接などにより行えばよい。次いで、図１０で説明した通り、固定部に配設された各バスバを包囲する樹脂カバーをフレキシブル基板上で仮固定する（Ｓ９）。フレキシブル基板を前記バッテリブロック上面に搭載して通電させる部位、すなわち、仮固定された樹脂カバーに包囲されたバスの上面開放部分及び前記回路パターンのランド部をマスキングし（Ｓ１０）、図９で説明した通り、フレキシブル基板版を外装材で防水被覆する（Ｓ１１）。防水被覆が終了した後、前記マスキングを除去する（Ｓ１２）。以上の工程によって、バスバ、樹脂カバーを一体化したバッテリシステム用フレキシブル基板を製造することができる。

以上の通り、電圧検出部４及び電圧検出線５を実装したフレキシブル基板６をバッテリブロック２上に装着することにより、バッテリシステム１全体を小型化することが可能になる。また、電圧検出線５のパターンをアルミニウム箔で形成するとともに、バスバ３の素材もアルミニウムとすることで、バッテリシステム１全体の軽量化を図ることができる。

近年、電動自動車に対する航続距離の延長要請が高まっており、連接するバッテリセルの数をさらに増加することが予想される。バッテリセルの増加によって生じる放射熱が、バッテリシステム周辺の温度を上昇させ、各バッテリセルの充放電を制御するサブコンピュータの誤作動、機能停止を招来する。したがって、サブコンピュータ（さらには、サブコンピュータに接続されているＥＣＵ）は、複数のバッテリセルから構成されるバッテリブロックから極力離れた場所に設置する必要がある。

一方、一般に、電圧検出回路とサブコンピュータは、近接的に接続され、バッテリセルの充放電を制御しているが、前記した通り、サブコンピュータをバッテリブロックから離れた場所に設置した場合に、電圧検出回路の配線材料が物理的に増加することによって、組付け作業が煩雑化するとともに、バッテリシステムの外観を損ねる。また、バッテリセルの増加に伴い、バッテリブロックの全長が延伸し、両端から電圧検出部までの距離の差が顕著となり、回路の電気抵抗に相違が発生する。

したがって、電圧検出回路が、バッテリブロック上に装着可能になれば、上記のような問題が解消する。

本明細書で開示するバッテリシステム１は、電圧検出部４及び電圧検出線５を実装したフレキシブル基板６を複数のバッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎの各電極端子２１の配列側の面の形状に沿って装着し、前記実装したフレキシブル基板６から成る電圧検出回路と、複数のバッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎのうち、隣接するバッテリセルの各電極端子２１を電気的に接続するバスバ３と、を接続するとともに、複数のバッテリセル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…２Ｎから電圧検出部４によって検出された電圧に基づき、各バッテリセルの充放電を制御するサブコンピュータ８を、バス７を介して、バッテリブロック２から離間させた構成としている。したがって、前記電圧検出回路は、コンパクトにバッテリブロック２に装着することにより、バッテリセルが増加しても、配線材料の数量を抑制するとともに、外観を損なうこともなく、さらには、電圧検出部４を最短距離で配線することができる。また、サブコンピュータ８は、バッテリブロック２から離間しているため、バッテリセルの増加によって生じる放射熱の影響を抑制することもできる。

１、１１ バッテリシステム
２、２０１ バッテリブロック
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｎ バッテリセル
３ バスバ
４ 電圧検出部
５ 電圧検出線
６、６０１ フレキシブル基板
７ バス
８ サブコンピュータ
９ 樹脂カバー
２１、２０１１ 電極端子
２２ 上辺部
２３ 段差部
２４ ネジ
５１、５１１ 固定部
５２、５２１ 固定部接続線
６１ 中間部
６２、６２１ 辺縁部
６３、６３１ 遊間部

Claims (13)

1. 自動車用バッテリシステムを構成する複数のバッテリセルの電圧を検出するバッテリシステム用電圧検出回路であって、
   少なくとも、前記バッテリシステムの両端に位置する前記バッテリセルの電極端子及び中間に位置する前記バッテリセル間の電極端子に各々接続される電圧検出線と、
   前記電圧検出線に印加された電圧を得て、前記各バッテリセルの残容量を検出して監視する電圧検出部と、を有し、
   薄膜絶縁体の可撓性ベースフィルム、接着層、導体箔より構成され、前記電圧検出線および電圧検出部を順に積層したフレキシブル基板を備えることを特徴とする、バッテリシステム用電圧検出回路。
2. 前記フレキシブル基板は、前記複数のバッテリセルが直列接続された前記電極端子の配列側の面の形状に合わせた矩形状である請求項１記載のバッテリシステム用電圧検出回路。
3. 前記フレキシブル基板は、前記矩形状の長手方向の対向する辺縁部に配列形成され、隣接する前記電極端子を電気的に直列接続するバスバと前記電圧検出線との間に介在し、前記電極端子と前記電圧検出線とを接続し、前記各バッテリセルに固定する固定部を有する請求項２記載のバッテリシステム用電圧検出回路。
4. 前記フレキシブル基板は、前記固定部が配列形成された前記辺縁部に挟まれた中間部に前記電圧検出線と電圧検出部とを実装し、前記複数のバッテリセルの各電極端子の配列側の面の形状に沿って装着可能に構成されている請求項３記載のバッテリシステム用電圧検出回路。
5. 前記固定部は、隣り合う固定部との間に、所定間隔で離間した遊間部を有する請求項３又は請求項４記載のバッテリシステム用電圧検出回路。
6. 前記可撓性ベースフィルムは、ポリエチレンテレフタレートにより構成されている請求項３から請求項５までのいずれか１項記載のバッテリシステム用電圧検出回路。
7. 前記電圧検出線は、アルミニウム箔により構成され、前記固定部は、アルミニウム箔にニッケル及び金又は錫による被覆層を形成した請求項３から請求項６までのいずれか１項記載のバッテリシステム用電圧検出回路。
8. 前記バスバはアルミニウムにより構成されるとともに、前記固定部に接合して、前記フレキシブル基板と前記バスバとを一体化した請求項３から請求項７までのいずれか１項に記載のバッテリシステム用電圧検出回路。
9. 前記電圧検出線と前記電圧検出部とが実装された前記フレキシブル基板の前記電圧検出部及び前記バスバの通電部位を除いて外装材により防水被覆した請求項３から請求項８までのいずれか１項記載のバッテリシステム用電圧検出回路。
10. 前記外装材は、真空ラミネートによって貼り合わせた熱可塑性フィルムで構成されている請求項９記載のバッテリシステム用電圧検出回路。
11. 前記固定部に接合された前記バスバを絶縁保護するために、前記外装材の防水被覆により、前記バスバを各々個別に包囲するように配設固定された樹脂カバーを有する請求項９又は請求項１０記載のバッテリシステム用電圧検出回路。
12. 複数のバッテリセルが相互に接続かつ配列して形成されたバッテリブロックから成る自動車用のバッテリシステムであって、
    前記バッテリブロックは、直方体に形成され、前記複数のバッテリセルの各電極端子の配列面の形状に沿って、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載のバッテリシステム用電圧検出回路を装着し、
    前記バッテリシステム用電圧検出回路に、バスを介して接続された各バッテリセルの充放電を制御するサブコンピュータを有する自動車用のバッテリシステム。
13. 自動車用バッテリシステムを構成する複数のバッテリセルの電圧を検出するバッテリシステム用電圧検出回路の製造方法であって、
    導体層と可撓性ベースフィルムをラミネートし、矩形状シートのフレキシブル基板を形成する工程と、
    電圧検出回路形成面となる前記導体層側の表面にエッチングレジスト層を形成する工程と、
    前記エッチングレジスト層が形成された表面をエッチングによって電圧検出回路パターンを構成する電圧検出線を形成するとともに、前記矩形状シートの長手方向の対向する辺縁部に、前記電圧検出線と前記バッテリセルの各電極端子を電気的に直列接続するバスバとを接続し、前記バスバを前記各バッテリセルに固定する固定部を形成し、レジスト層を除去する工程と、
    前記電圧検出線を保護するために、前記固定部及び電圧検出部を構成する電子部品を接続するランド部を除き、ソルダーレジストを印刷する工程と、
    前記バスバに接続するために所定の形状に外形打ち抜きする工程と、
    前記外形打ち抜きされた固定部に前記バスバを電気的に接続可能に配設する工程と、
    隣接する前記バスバを絶縁保護するために、前記バスバを各々個別に包囲する樹脂カバーを所定の位置に仮固定する工程と、
    前記ランド部と前記樹脂カバーで包囲されたバスバをマスキングする工程と、
    前記マスキングの工程後のフレキシブル基板を外装材により防水被覆し、前記樹脂カバーを前記フレキシブル基板に固定する工程と、
    前記マスキングを除去する工程と、を有するバッテリシステム用電圧検出回路の製造方法。

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