JP2022097917A - 蓄電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブルプリント基板の接続片部において、振動した際に生ずる応力に対する必要疲労寿命を確保しつつ占有面積を小さくして効率的なレイアウトを可能とする。【解決手段】フレキシブルプリント基板５００は、底面部上に載置され、複数の蓄電セルと電気的に接続された電気回路を有する。接続端子５３０は、フレキシブルプリント基板５００に設けられ、電極端子１１０と電気的に接続される。フレキシブルプリント基板５００は、本体部５１０と、本体部５１０から延出しつつ曲折して、接続端子５３０と接続された接続片部５２０とを有する。接続片部５２０は、蓄電セルの積層方向に直線状に延在する第１直線部５２１と、第１直線部５２１に隙間をあけて平行に延在する第２直線部５２２とを含む。第２直線部５２２は、第１直線部５２１より長い。【選択図】図６

Description

本技術は、蓄電モジュールに関する。

フレキシブルプリント基板の構成を開示した先行文献として、実開昭５８－１５３４６８号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載されたフレキシブルプリント基板には、被接続部品とフレキシブルプリント基板の回路パターンとを互いに接続する導体が設けられた、同じ長さの直線状延在部がつづら折り状に形成された接続片部が形成されている。

実開昭５８－１５３４６８号公報

フレキシブルプリント基板の接続片部には、振動した際に生ずる応力に対する必要疲労寿命を確保しつつ、占有面積が小さく効率的なレイアウトが可能であることが求められる。特許文献１に記載のフレキシブルプリント基板の接続片部は、同じ長さの直線状延在部で構成されており、占有面積を小さくして効率的なレイアウトにすることができる余地がある。

本技術の目的は、フレキシブルプリント基板の接続片部において、振動した際に生ずる応力に対する必要疲労寿命を確保しつつ占有面積を小さくして効率的なレイアウトが可能な、蓄電モジュールを提供することにある。

本技術に係る蓄電モジュールは、積層体と、樹脂プレートと、フレキシブルプリント基板と、接続端子とを備える。積層体においては、電極端子を含む複数の蓄電セルが積層方向に積層されている。樹脂プレートは、上記積層方向、および上記積層方向に直交する幅方向の各々に延在する底面部を有し、積層体上に載置されている。フレキシブルプリント基板は、上記底面部上に載置され、複数の蓄電セルと電気的に接続された電気回路を有する。接続端子は、フレキシブルプリント基板に設けられ、電極端子と電気的に接続される。フレキシブルプリント基板は、本体部と、本体部から延出しつつ曲折して、接続端子と接続された接続片部とを有する。接続片部は、上記積層方向に直線状に延在する第１直線部と、第１直線部に隙間をあけて平行に延在する第２直線部とを含む。第２直線部は、第１直線部より長い。

本技術によれば、フレキシブルプリント基板の接続片部において、振動した際に生ずる応力に対する必要疲労寿命を確保しつつ占有面積を小さくして効率的なレイアウトが可能となる。

組電池の基本的構成を示す図である。 図１に示す組電池における電池セルおよびエンドプレートを示す図である。 図１に示す組電池における電池セルを示す図である。 組電池上に配線モジュールを設けた状態を示す斜視図である。 組電池上に載置される配線モジュールの模式的な上面図である。 フレキシブルプリント基板の接続片部および接続端子の周囲を拡大して示す部分上面図である。 接続端子がＹ軸方向の一方に変位した際の接続片部の変形状態を示す部分上面図である。 接続端子がＹ軸方向の他方に変位した際の接続片部の変形状態を示す部分上面図である。 変形例に係るフレキシブルプリント基板の接続片部および接続端子の周囲を拡大して示す部分上面図である。

以下に、本技術の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本技術の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本技術にとって必ずしも必須のものではない。

なお、本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含む場合に、当該構成以外の他の構成を含んでもよいし、含まなくてもよい。また、本技術は、本実施の形態において言及する作用効果を必ずしもすべて奏するものに限定されない。

本明細書において、「電池」は、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル水素電池など他の電池を含み得る。本明細書において、「電極」は正極および負極を総称し得る。また、「電極板」は正極板および負極板を総称し得る。

本明細書において、「蓄電セル」ないし「蓄電モジュール」は、電池セルないし電池モジュールに限定されず、キャパシタセルないしキャパシタモジュールを含み得る。

図１は、組電池１の基本的構成を示す図である。図２は、組電池１に含まれる電池セル１００とエンドプレート２００とを示す図である。

図１，図２に示すように、「蓄電モジュール」の一例としての組電池１は、電池セル１００と、エンドプレート２００と、拘束部材３００とを備える。

複数の電池セル１００は、Ｙ軸方向（配列方向）に並ぶように設けられる。これにより、電池セル１００の積層体が形成される。複数の電池セル１００の間には、図示しないセパレータが介装されている。２つのエンドプレート２００に挟持された複数の電池セル１００は、エンドプレート２００によって押圧され、２つのエンドプレート２００の間で拘束されている。

エンドプレート２００は、Ｙ軸方向において組電池１の両端に配置されている。エンドプレート２００は、組電池１を収納するケースなどの基台に固定される。エンドプレート２００のＸ軸方向（幅方向）の両端には、段差部２１０が形成される。

拘束部材３００は、２つのエンドプレート２００を互いに接続する。拘束部材３００は、２つのエンドプレート２００に各々形成された段差部２１０に取り付けられる。

複数の電池セル１００およびエンドプレート２００の積層体に対してＹ軸方向の圧縮力を作用させた状態で拘束部材３００をエンドプレート２００に係合させ、その後に圧縮力を解放することにより、２つのエンドプレート２００を接続する拘束部材３００に引張力が働く。その反作用として、拘束部材３００は、２つのエンドプレート２００を互いに近づける方向に押圧する。

拘束部材３００は、第１部材３１０と、第２部材３２０とを含む。第１部材３１０と第２部材３２０とは、たとえば突き合わせ溶接により互いに結合される。第２部材３２０が折り返されて形成された先端面が、Ｙ軸方向からエンドプレート２００の段差部２１０に当接する。

図３は、組電池１における電池セル１００を示す図である。図３に示すように、電池セル１００は、電極端子１１０と、筐体１２０と、ガス排出弁１３０とを含む。

電極端子１１０は、正極端子１１１と、負極端子１１２とを含む。電極端子１１０は、筐体１２０上に形成されている。筐体１２０は、略直方体形状に形成されている。筐体１２０には、図示しない電極体および電解液が収容されている。ガス排出弁１３０は、筐体１２０内の圧力が所定値以上となった際に破断する。これにより、筐体１２０内のガスが筐体１２０外に排出される。

図４は、組電池１上に配線モジュールを設けた状態を示す斜視図である。図４に示すように、組電池１上にプレート部材４００が載置され、プレート部材４００上にフレキシブルプリント基板５００が設けられる。フレキシブルプリント基板５００はコネクタ６００を介して外部機器と電気的に接続可能である。プレート部材４００上には、フレキシブルプリント基板５００を覆うようにカバー部材７００が設けられる。

図５は、組電池１上に載置される配線モジュールの模式的な上面図である。図５に示すように、配線モジュールは、プレート部材４００、フレキシブルプリント基板５００、およびコネクタ６００を含む。

プレート部材４００（バスバープレート）は、絶縁性および耐熱性を有する樹脂プレートである。プレート部材４００は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の各々に延在する底面部４００Ａと、底面部４００ＡからＺ軸方向に立ち上がるように形成された側面部４００Ｂとを有する。プレート部材４００は、壁部４１０と、開口４２０，４３０とを含む。

壁部４１０は、プレート部材４００の底面部４００ＡからＺ軸方向に立ち上がるように形成される。壁部４１０は、Ｘ軸方向の中心側に形成された第１壁部４１１と、Ｘ軸方向の外側に第１壁部４１１と平行に設けられた第２壁部４１２とを含む。第１壁部４１１および第２壁部４１２は、各々、Ｙ軸方向に断続的に延びるように形成される。

第１壁部４１１および第２壁部４１２は、電池セル１００の筐体１２０から排出されたガスを電池パック外に排出する通路を確保しつつ、プレート部材４００内で発生した火花を直接外部に出さない防護壁の役割を果たし得る。

開口４２０は、電池セル１００のガス排出弁１３０の上方に位置する。開口４３０は、電池セル１００の電極端子１１０の上方に位置する。

フレキシブルプリント基板５００は、プレート部材４００の底面部４００Ａ上に載置されている。フレキシブルプリント基板５００は、絶縁性を有するベースフィルムと、導電性金属箔とからなる基材上に電気回路が形成された基板である。ベースフィルムは、たとえばポリイミド等により構成される。導電性金属箔は、たとえば銅箔等により構成される。フレキシブルプリント基板５００は、柔軟性を有し、変形した場合にもその電気的特性を維持する特性を有する。

フレキシブルプリント基板５００には、電極端子１１０と電気的に接続される接続端子５３０が設けられている。接続端子５３０は、複数の電池セル１００の電極端子１１０を連結するバスバー１００Ａに接合される。これにより、フレキシブルプリント基板５００に設けられた電気回路と組電池１とが電気的に接続される。

コネクタ６００は、フレキシブルプリント基板５００に固定される。コネクタ６００を介して、フレキシブルプリント基板５００内の電気回路用と外部の電気機器とを電気的に接続し得る。

図６は、フレキシブルプリント基板の接続片部および接続端子の周囲を拡大して示す部分上面図である。図５および図６に示すように、フレキシブルプリント基板５００は、本体部５１０と、接続片部５２０とを含む。

接続片部５２０は、本体部５１０から延出しつつ曲折して略Ｕ字状の形状を有している。具体的には、接続片部５２０は、本体部５１０のＸ軸方向における端縁から延出している。ただし、接続片部５２０は、本体部５１０のＹ軸方向における端縁から延出していてもよい。接続片部５２０は、Ｙ軸方向に直線状に延在する第１直線部５２１と、第１直線部５２１に隙間をあけて平行に延在する第２直線部５２２とを含む。第１直線部５２１および第２直線部５２２の各々は、一定の幅を有しつつ直線状に延在している。第１直線部５２１と第２直線部５２２とは、半円弧部５２３によって互いに接続されている。本実施の形態においては、第１直線部５２１は、第２直線部５２２より本体部側に位置している。第１直線部５２１は、本体部５１０に隙間をあけて平行に延在している。

接続片部５２０の根元部の外側の縁５２４は、本体部５１０の端縁の一部と鈍角の内角を有するように延びつつ当該端縁の一部と接続されている。接続片部５２０の根元部の内側の縁５２５は、半円弧状であり、本体部５１０の端縁の他の一部と接続されている。接続片部５２０の先端に、接続端子５３０が接続されている。接続片部５２０において接続端子５３０と接続されている先端部は、直線部に含まれない。第２直線部５２２の長さＬ２は、第１直線部５２１の長さＬ１より長い。第１直線部５２１が第２直線部５２２より短いことにより、スペース５５０が形成されている。スペース５５０に、接続端子５３０の一部が位置している。このように、第１直線部５２１が第２直線部５２２より短いことにより、接続片部５２０の占有面積を小さくして効率的なレイアウトが可能となる。なお、スペース５５０に、他の部材を配置することにより、レイアウトの効率化を図ってもよい。

仮に、第１直線部５２１が第２直線部５２２と同じ長さである場合、スペース５５０は形成されない。この場合、接続端子５３０の一部を配置するためのスペースが別途必要になるため、レイアウトを効率化することができない。

接続片部５２０により、接続端子５３０の変位（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向）を吸収することができる。図７は、接続端子がＹ軸方向の一方に変位した際の接続片部の変形状態を示す部分上面図である。図８は、接続端子がＹ軸方向の他方に変位した際の接続片部の変形状態を示す部分上面図である。

図７に示すように、接続端子５３０がＹ軸方向の一方に変位した際には、第２直線部５２２が第１直線部５２１より大きく湾曲する。図８に示すように、接続端子５３０がＹ軸方向の他方に変位した際には、第１直線部５２１が第２直線部５２２より大きく湾曲する。また、接続端子５３０がＹ軸方向の一方に変位したときと他方に変位したときとでは、第１直線部５２１および第２直線部５２２の各々の湾曲箇所の位置が異なっている。これにより、接続片部５２０が振動した際に応力が生ずる位置を分散させることができるため、接続片部５２０が振動した際に生ずる応力に対する疲労寿命を長くすることができる。

図９は、変形例に係るフレキシブルプリント基板の接続片部および接続端子の周囲を拡大して示す部分上面図である。図９に示すように、変形例においては、第２直線部５２２は、第１直線部５２１より本体部側に位置している。この場合にも、第１直線部５２１が第２直線部５２２より短いことにより、接続片部５２０が振動した際に応力が生ずる位置を分散させることができるため、接続片部５２０が振動した際に生ずる応力に対する疲労寿命を長くすることができる。また、Ｙ軸方向において、図６に示した実施の形態と比較して、半円弧部５２３の先端が電極端子１１０の先端よりも内側の位置にあるので、この位置関係によって生じたスペース５５１に蓄電モジュールに関する部材などを配置することもできる。

本実施の形態に係る蓄電モジュールにおいては、フレキシブルプリント基板５００は、本体部５１０と、本体部５１０から延出しつつ曲折して、接続端子５３０と接続された接続片部５２０とを有する。接続片部５２０は、電池セル１００の積層方向に直線状に延在する第１直線部５２１と、第１直線部５２１に隙間をあけて平行に延在する第２直線部５２２とを含む。第２直線部５２２は、第１直線部５２１より長い。これにより、接続片部５２０において、振動した際に生ずる応力に対する必要疲労寿命を確保しつつ接続片部５２０の占有面積を小さくして効率的なレイアウトが可能となる。

本実施の形態に係る蓄電モジュールにおいては、第１直線部５２１と第２直線部５２２とは、半円弧部５２３によって互いに接続されている。これにより、接続片部５２０が湾曲した際に半円弧部５２３に生ずる応力を分散させることができる。その結果、接続片部５２０が振動した際に生ずる応力に対する疲労寿命を長くすることができる。

本実施の形態に係る蓄電モジュールにおいては、接続片部５２０の根元部の外側の縁５２４は、本体部５１０の縁と鈍角の内角を有するように延びており、接続片部５２０の根元部の内側の縁５２５は、半円弧状である。これにより、接続片部５２０が湾曲した際に接続片部５２０の根元部に生ずる応力を分散させることができる。その結果、接続片部５２０が振動した際に生ずる応力に対する疲労寿命を長くすることができる。

以上、本技術の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本技術の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 組電池、１００ 電池セル、１００Ａ バスバー、１１０ 電極端子、１１１ 正極端子、１１２ 負極端子、１２０ 筐体、１３０ ガス排出弁、２００ エンドプレート、２１０ 段差部、３００ 拘束部材、３１０ 第１部材、３２０ 第２部材、４００ プレート部材、４００Ａ 底面部、４００Ｂ 側面部、４１０ 壁部、４１１ 第１壁部、４１２ 第２壁部、４２０，４３０ 開口、５００ フレキシブルプリント基板、５１０ 本体部、５２０ 接続片部、５２１ 第１直線部、５２２ 第２直線部、５２３ 半円弧部、５２４，５２５ 縁、５３０ 接続端子、５５０，５５１ スペース、６００ コネクタ、７００ カバー部材。

Claims (5)

1. 電極端子を含む複数の蓄電セルを積層方向に積層した積層体と、
   前記積層方向、および前記積層方向に直交する幅方向の各々に延在する底面部を有し、前記積層体上に載置された樹脂プレートと、
   前記底面部上に載置され、前記複数の蓄電セルと電気的に接続された電気回路を有する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に設けられ、前記電極端子と電気的に接続される接続端子とを備え、
   前記フレキシブルプリント基板は、本体部と、該本体部から延出しつつ曲折して、前記接続端子と接続された接続片部とを有し、
   前記接続片部は、前記積層方向に直線状に延在する第１直線部と、該第１直線部に隙間をあけて平行に延在する第２直線部とを含み、
   前記第２直線部は、前記第１直線部より長い、蓄電モジュール。
2. 前記第１直線部と前記第２直線部とは、半円弧部によって互いに接続されている、請求項１に記載の蓄電モジュール。
3. 前記第１直線部は、前記第２直線部より本体部側に位置している、請求項１または請求項２に記載の蓄電モジュール。
4. 前記第２直線部は、前記第１直線部より本体部側に位置している、請求項１または請求項２に記載の蓄電モジュール。
5. 前記第１直線部が前記第２直線部より短いことにより形成されたスペースに、前記接続端子の一部が位置している、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蓄電モジュール。

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