JP2023103069A - 配線板組立体 - Google Patents
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Abstract
【課題】信頼性及び生産性の向上を図ることが可能な配線板組立体を提供する。【解決手段】電池モジュール監視用の配線板組立体1は、片面構造を有するFPC10と、FPC10が接続されたコネクタ70と、を備え、FPC10の配線パターン30は、コンタクトピン40が接続された端子部312と、バスバ82,83が接合されるタブ313を有する電圧検出パターン31A~31Hを含み、FPC10の基材20は、端子部312が配置された第1の部分21と、第1の部21分から延出していると共に、タブ313が配置された第2及び第3の部分22,23と、を含み、第1の部分21が有する折り曲げ線BL1に沿ってFPC10を折り曲げた状態で、コンタクトピン40がコネクタ70のハウジング71の収容孔711に挿入されてコネクタ端子72と嵌合している。【選択図】図1
Description
本発明は、電池モジュール監視用の配線板組立体に関するものである。
直列接続された複数の電池セルを備える電池モジュールに用いられる電池モジュール監視用の配線板組立体として、特許文献1に記載のものが知られている。この配線板組立体は、2枚の片面フレキシブルプリント配線板と、1枚の両面フレキシブルプリント配線板とをコネクタで接続することにより構成されている。
上記の配線板組立体では、電池モジュールのバスバに接続されたフレキシブルプリント配線板の配線パターンを、当該バスバの電圧順に電池監視ユニット接続するために、両面フレキシブルプリント配線板を用いて配線パターンを並び替えている。
しかしながら、両面フレキシブルプリント配線板では、導体と絶縁性基材との熱膨張率の違いに起因してスルーホールに応力が集中してしまう場合があるため、片面フレキシブルプリント配線板と比較して信頼性が低くなってしまう場合があるという問題がある。また、上記の配線板組立体では、フレキシブルプリント配線板同士の接続にコネクタを用いることで接続点が多く存在しているため、この点からも、信頼性が低いという問題がある。
さらに、上記の配線板組立体では、スルーホールを形成する工程が必要であるため、片面フレキシブルプリント配線板と比較して生産性が低いという問題がある。また、上記の配線板組立体では、フレキシブルプリント配線板同士をコネクタで接続する工程が必要であるため、この点からも、生産性が低いという問題がある。
本発明の目的は、信頼性及び生産性の向上を図ることが可能な配線板組立体を提供することである。
[1]本発明に係る配線板組立体は、直列接続された複数の電池セルを備える電池モジュールの複数のバスバに接続される電池モジュール監視用の配線板組立体であって、前記配線板組立体は、片面構造を有するフレキシブルプリント配線板と、前記フレキシブルプリント配線板が接続されたコネクタと、を備え、前記フレキシブルプリント配線板は、電気絶縁性を有する基材と、複数の接続端子と、前記接続端子が接続された端子部を有し、前記基材の一方の主面にのみに設けられた複数の配線パターンと、を備え、前記配線パターンは、前記バスバが接合されるタブを有する電圧検出パターンを含み、前記コネクタは、前記接続端子が嵌合するコネクタ端子と、前記コネクタ端子を収容する収容孔を有するハウジングと、を備えており、前記基材は、前記端子部が配置された第1の部分と、前記第1の部分から延出していると共に、前記タブが配置された第2及び第3の部分と、を含み、前記第1の部分が有する折り曲げ線に沿って前記フレキシブルプリント配線板を折り曲げた状態で、前記接続端子が前記ハウジングの前記収容孔に挿入されて前記コネクタ端子と嵌合している配線板組立体である。
[2]上記発明において、複数の前記電圧検出パターンは、第1のタブと、第1の端子部と、をそれぞれ有する複数の第1の電圧検出パターンと、第2のタブと、第2の端子部と、をそれぞれ有する複数の第2の電圧検出パターンと、を含み、前記複数の第1のタブは、前記バスバの電圧順位に従って並ぶように前記第2の部分に配置され、前記複数の第2のタブは、前記バスバの電圧順位に従って並ぶように前記第3の部分に配置されており、前記複数の第1の端子部は、前記バスバの電圧順位に従って並ぶように前記第1の部分の第1の領域に配置され、前記複数の第2の端子部は、前記バスバの電圧順位に従って並ぶように前記第1の部分の第2の領域に配置されており、前記折り曲げ線は、前記第1の領域と前記第2の領域との間に介在していてもよい。
[3]上記発明において、前記複数のバスバは、前記電池モジュールにおける電圧の順位が奇数である複数の第1のバスバと、前記電池モジュールにおける電圧の順位が偶数である複数の第2のバスバと、を含み、前記第1のタブは、前記第1のバスバに接続され、前記第2のタブは、前記第2のバスバに接続されており、前記複数の第1のタブは、前記第1のバスバの電圧順位に従って並ぶように前記第2の部分に配置され、前記複数の第2のタブは、前記第2のバスバの電圧順位に従って並ぶように前記第3の部分に配置されており、前記複数の第1の端子部は、前記第1のバスバの電圧順位に従って並ぶように前記第1の部分の第1の領域に配置され、前記複数の第1の端子部は、前記第2のバスバの電圧順位に従って並ぶように前記第1の部分の第2の領域に配置されていてもよい。
[4]上記発明において、前記配線板組立体は、折り曲げられた前記フレキシブルプリント配線板において相互に対向している面同士を接着する接着層を備えていてもよい。
[5]上記発明において、前記第2の部分の長手方向の長さは、前記第1の部分の長手方向の長さよりも長く、前記第3の部分の長手方向の長さは、前記第1の部分の長手方向の長さよりも長くてもよい。
[6]上記発明において、前記第1の部分は、複数の前記折り曲げ線を有していてもよい。
[7]上記発明において、前記フレキシブルプリント配線板は、電気絶縁性を有する材料により構成され、前記端子部と前記接続端子との接続部分を覆う封止部を備えていてもよい。
[8]上記発明において、前記フレキシブルプリント配線板の長手方向の長さは、250mm以上であってもよい。
[9]上記発明において、前記配線パターンは、第3の端子部を備え、温度センサが接続される第1の温度検出パターンと、第4の端子部を備え、前記温度センサが接続される第2の温度検出パターンと、を含み、前記第3の端子部は、前記第1の部分の第3の領域に配置され、前記第4の端子部は、前記第1の部分の第4の領域に配置されており、前記第1の部分は、前記第1~第4の領域の間にそれぞれ介在している複数の前記折り曲げ線を有していてもよい。
[10]上記発明において、前記第1~第4の領域は、前記第1~第4の端子部がそれぞれ設けられた第1~第4の突出部分を含み、前記複数の接続端子は、前記第1~第4の端子部にそれぞれ接続された第1~第4の接続端子を含んでおり、前記折り曲げ線に沿って前記フレキシブルプリント配線板を折り曲げた状態において、前記第1の突出部分と前記第3の突出部分とが相互に非重複であると共に、前記第1の接続端子と前記第3の接続端子とが第1の位置関係で配置されており、前記第2の突出部分と前記第4の突出部分とが相互に非重複であると共に、前記第2の接続端子と前記第4の接続端子とが第2の位置関係で配置されていてもよい。
[11]上記発明において、記端子部は、前記フレキシブルプリント配線板を折り曲げた状態において、前記基材に対して上側に位置している上向き端子部と、前記フレキシブルプリント配線板を折り曲げた状態において、前記基材に対して下側に位置している下向き端子部と、を含んでいてもよい。
[12]上記発明において、前記コネクタは、前記電池セルの状態を監視する監視ユニットに接続されてもよい。
本発明では、片面構造を有するフレキシブルプリント配線板を用いて配線板組立体を構成しており、両面構造を有するフレキシブルプリント配線板を用いていない。また、本発明では、配線板組立体を一枚のフレキシブルプリント配線板で構成しており、フレキシブルプリント配線板同士を接続するコネクタを必要としない。従って、本発明では、配線板組立体の信頼性及び生産性の向上を図ることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
<<第1実施形態>>
図1は本発明の第1実施形態における配線板組立体1を電池モジュール80に適用した例を示す平面図である。
図1は本発明の第1実施形態における配線板組立体1を電池モジュール80に適用した例を示す平面図である。
本実施形態における配線板組立体1は、電池モジュール監視用の配線板組立体であり、図1に示すように、電池モジュール80の監視箇所と監視ユニット90とを電気的に接続する部材である。特に限定されないが、この電池モジュール80は、例えば、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)等の電動車両に搭載される電池モジュールである。
電池モジュール80は、複数(本例では7個)の電池セル81を備えている。この電池セル81は、特に限定されないが、例えば扁平型のリチウムイオン電池であり、一方の長側面の両端からそれぞれ突出している正極端子811と負極端子812を有している。複数の電池セル81は、異極端子811,812同士が対向するように相互に反転して重ねられている。なお、電池モジュール80を構成する電池セル81の数は、上記に限定されず、要求電圧等に応じて設定することができる。
そして、相互に隣り合う電池セル81において、一方の電池セル81の正極端子811と他方の電池セル81の負極端子812とが、バスバ82,83を介して電気的に接続されている。このため、電池モジュール80が有する全ての電池セル81は複数のバスバ82,83を介して直列接続されている。なお、特に限定されないが、本実施形態では、それぞれのバスバ82,83に形成された貫通孔821,831に円柱状の電極端子811,812を挿入し、当該バスバ82,83と電極端子811,812とを半田接続することで、バスバ82,83と電極端子811,812とが接続されている。
上述のように、複数の電池セル81は直列接続されているため、電池セル81の重ね方向に沿ってバスバ82,83の電圧が順に高くなっている。具体的には、電池セル81の重ね方向(図中のX軸方向)に並ぶ複数のバスバ82の列(図1においてX軸方向に沿って並ぶ下側のバスバ82の列)では、電池モジュール80における電圧の順位が奇数であるバスバ82が電圧順に並んでいる。一方、電池セル81の重ね方向に並ぶ複数のバスバ83の列(図1においてX軸方向に沿って並ぶ上側のバスバ83の列)では、電池モジュール80における電圧の順位が偶数であるバスバ83が電圧順に並んでいる。
監視ユニット90は、電池モジュール80の状態を監視するユニット(CMU:Cell Monitoring Unit)である。特に限定されないが、具体的には、この監視ユニット90は、電気回路を有するリジッド配線板から構成されており、電池モジュール80の電池セル81を直列接続するバスバ82,83から電圧を取得することで、それぞれの電池セル81の電圧を監視する。また、この監視ユニット90は、電池モジュール80に設けられた温度センサから温度を取得することで、それぞれの電池セル81の温度を監視してもよい。
本実施形態における電池モジュール80が本発明における「電池モジュール」の一例に相当し、本実施形態における電池セル81が本発明における「電池セル」の一例に相当する。本実施形態におけるバスバ82が本発明における「第1のバスバ」の一例に相当し、本実施形態におけるバスバ83が本発明における「第2のバスバ」の一例に相当する。本実施形態における監視ユニット90が本発明における「監視ユニット」の一例に相当する。
以下に、本実施形態における配線板組立体1の構成について、図1に加えて、図2~図7を参照しながら説明する。
図2は本実施形態における片面フレキシブルプリント配線板10を示す平面図であり、図3は本実施形態におけるコンタクトピン40及び配線パターン30の端子部312を示す分解斜視図であり、図4は本実施形態における配線板組立体1の変形例を示す平面図である。図5は本実施形態における片面フレキシブルプリント配線板10の折り曲げ工程を示す断面図である。図6は本実施形態における配線板組立体1の断面図であり、図1のVI-VI線に沿った断面図である。図7は本実施形態におけるコネクタ70を示す正面図である。
本実施形態における配線板組立体1は、図1に示すように、フレキシブルプリント配線板10と、コネクタ70と、を備えている。フレキシブルプリント配線板10は、後述するように、折り曲げ線BL1に沿って折り曲げられた状態で、コネクタ70に挿入されている。以下において、フレキシブルプリント配線板10を、単に「FPC10」とも称する。
本実施形態におけるFPC10が本発明における「フレキシブルプリント配線板」の一例に相当し、本実施形態におけるコネクタ70が、本発明における「コネクタ」の一例に相当する。
FPC10は、片面のみに導体層を備えた片面構造を有するフレキシブルプリント配線板であり、所謂、片面フレキシブルプリント配線板である。具体的には、本実施形態のFPC10は、図2及び図3に示すように、基材20と、配線パターン30と、コンタクトピン40と、カバーレイ50と、を備えている。このFPC10は、当該FPC10の長手方向(図中のX軸方向)に沿って、250mm以上の長さL1を有している(L1≧250mm)。なお、配線パターン30を見易くするため、図2にはカバーレイ50を図示していない。
本実施形態における基材20が本発明における「基材」の一例に相当し、本実施形態における配線パターン30が本発明における「配線パターン」の一例に相当し、本実施形態におけるコンタクトピン40が本発明における「接続端子」の一例に相当する。
基材20は、可撓性を有する樹脂フィルムである。この基材20は、樹脂材料等の電気絶縁性を有する材料から構成されている。特に限定されないが、この基材20を構成する材料としては、例えば、ポリイミド(PI)、液晶ポリマ(LCP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、及び、アラミド等を例示することができる。
この基材20は、第1の部分21と、第2の部分22と、第3の部分23と、を含んでいる。
第1の部分21は、略L字状の形状を有しており、当該第1の部分21の長手方向(図中のX軸方向)に沿って長さL2を有している。なお、後述のように、この第1の部分21は折り曲げ線BL1で折り曲げられるが、第1の部分21の長手方向とは、当該折り曲げ線BL1で折り曲げた状態における第1の部分21の長手方向を意味する。
また、この第1の部分21は、第1の領域211と、第2の領域212と、を含んでいる。この第1の領域211と第2の領域212とは、第1の部分21が有する折り曲げ線BL1を介して相互に隣り合っている。折り曲げ線BL1に沿って第1の部分21を折り曲げた状態においては、この第1の領域211と第2の領域212とは相互に対向している。
第2の部分22は、第1の部分21の端部(図中の-X側の端部)から図中の-Y方向に突出してから、図中の-X方向に直線状に延在している。この第2の部分22は、当該第2の部分22の長手方向(図中のX軸方向)に沿って長さL3を有している。この第2の部分22の長さL3は、上述の第1の部分21の長さL2よりも長くなっている(L3>L2)。
同様に、第3の部分23は、第1の部分21の端部(図中の-X側の端部)から図中の+Y方向に突出してから、図中の-X方向に直線状に延在している。この第3の部分23は、当該第3の部分23の長手方向(図中のX軸方向)に沿って長さL4を有している。この第3の部分23の長さL4は、上述の第1の部分21の長さL2よりも長くなっている(L4>L2)。
以上のように、本実施形態では、基材20の平面形状が、第1の部分21から第2の部分22と第3の部分23に分岐するような形状を有している。なお、この基材20の平面形状は、第2及び第3の部分22,23の長さL3,L4が第1の部分21の長さL2よりも長くなっている限り(L3>L2,L4>L2)、上記に限定されない。また、基材20が、第1の部分21を複数備えていてもよいし、第1の部分21から分岐する部分を3つ以上備えていてもよい。
この基材20には複数の配線パターン30が形成されている。本実施形態では、配線パターン30は、基材20の一方の主面20aのみに形成されている。この配線パターン30は、金属又はカーボン等の導電性材料から構成されている。この配線パターン30を構成する金属としては、例えば、銅、銀、金を例示することができる。なお、配線パターン30の本数や配置は、以下に説明するものに限定されない。
基材20に配線パターン30を形成する方法としては、特に限定されないが、サブトラクティブ法やセミアディティブ法等の方法を例示することができる。或いは、導電性粒子を含む導電性ペーストを基材20上に印刷し、当該導電性ペーストを硬化させることにより、配線パターン30を形成してもよい。
複数の配線パターン30は、電池セル81の電圧を検出するための第1~第8の電圧検出パターン31A~31Hを含んでいる。それぞれの電圧検出パターン31A~31Hは、配線部311と、端子部312と、タブ313と、を有している。なお、電圧検出パターンの本数や配置は、特に限定されず、電池モジュール80が備える電池セル81の数等に応じて設定することができる。また、特に図示しないが、配線パターン30が、電圧検出以外の用途(例えば温度検出等)に用いられる配線パターンを含んでいてもよい。
第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31Gの配線部311は、第1の部分21の端部(図中の+X側の端部)から当該第1の部分21を横断して第2の部分22に進入しており、さらに、この第2の部分22内において当該第2の部分22の長手方向(図中のX軸方向)に沿って直線状に延在している。また、この第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31Gは、第1の部分21及び第2の部分22において、相互に並んで延在しており、交差していない。
第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31Gの配線部311の一端(図中の+X側の端部)に端子部312がそれぞれ設けられている。第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31Gの端子部312は、第1の部分21の第1の領域211に設けられている。
また、第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31Gの配線部311の他端(図中の-X側の端部)には、タブ313が設けられている。それぞれのタブ313には、電池モジュール80のバスバ82が接合されている。なお、タブ313とバスバ82の具体的な接合方法としては、例えば、溶接を例示することができる。
具体的には、第1の電圧検出パターン31Aは、バスバ82の中で最高電圧のバスバ82Aに対応する位置まで第2の部分22上を延在しており、当該第1の電圧検出パターン31Aのタブ313にバスバ82Aが接合されている。同様に、第3の電圧検出パターン31Cは、バスバ82の中で二番目に電圧の高いバスバ82Bに対応する位置まで第2の部分22上を延在しており、当該第3の電圧検出パターン31Cのタブ313にバスバ82Bが接合されている。同様に、第5の電圧検出パターン31Eは、バスバ82の中で三番目に電圧の高いバスバ82Cに対応する位置まで第2の部分22上を延在しており、当該第5の電圧検出パターン31Eのタブ313にバスバ82Cが接合されている。同様に、第7の電圧検出パターン31Gは、バスバ82の中で最低電圧のバスバ82Dに対応する位置まで第2の部分22上を延在しており、当該第7の電圧検出パターン31Gのタブ313にバスバ82Dが接合されている。
このように、本実施形態では、第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31Gのタブ313は、第2の部分22において、当該第2の部分22の長手方向(図中のX軸方向)に沿って、バスバ82A~82Dの電圧順に従って並べられている。一方、第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31Gの端子部312も、第1の部分21の第1の領域211において、バスバ82A~82Dの電圧順に従って並べられている。この第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31Gの端子部312は、所定のピッチPで等間隔に並べられている。
これに対し、第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31Hの配線部311は、第1の部分21の端部(図中の+X側の端部)から当該第1の部分21を横断して第3の部分23に進入しており、さらに、この第3の部分23内において当該第3の部分23の長手方向(図中のX軸方向)に沿って直線状に延在している。また、この第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31Hは、第1の部分21及び第3の部分23において、相互に並んで延在しており、交差していない。
第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31Hの配線部311の一端(図中の+X側の端部)に端子部312がそれぞれ設けられている。第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31Hの端子部312は、第1の部分21の第2の領域212に設けられている。
また、第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31Hの配線部311の他端(図中の-X側の端部)には、タブ313が設けられている。それぞれのタブ313には、電池モジュール80のバスバ83が接合されている。なお、タブ313とバスバ83の具体的な接合方法としては、例えば、溶接を例示することができる。
具体的には、第2の電圧検出パターン31Bは、バスバ83の中で最高電圧のバスバ83Aに対応する位置まで第3の部分23上を延在しており、当該第2の電圧検出パターン31Bのタブ313にバスバ83Aが接合されている。同様に、第4の電圧検出パターン31Dは、バスバ83の中で二番目に電圧の高いバスバ83Bに対応する位置まで第3の部分23上を延在しており、当該第4の電圧検出パターン31Dのタブ313にバスバ83Bが接合されている。同様に、第6の電圧検出パターン31Fは、バスバ83の中で三番目に電圧の高いバスバ83Cに対応する位置まで第3の部分23上を延在しており、当該第6の電圧検出パターン31Fのタブ313にバスバ83Cが接合されている。同様に、第8の電圧検出パターン31Hは、バスバ83の中で最低電圧のバスバ83Dに対応する位置まで第3の部分23上を延在しており、当該第8の電圧検出パターン31Hのタブ313にバスバ83Dが接合されている。
このように、本実施形態では、第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31Hのタブ313は、第3の部分23において、当該第3の部分23の長手方向(図中のX軸方向)に沿って、バスバ83A~83Dの電圧順に従って並べられている。一方、第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31Hの端子部312も、第1の部分21の第2の領域212において、バスバ83A~83Dの電圧順に従って並べられている。この第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31Hの端子部312は、上述の第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31Gの端子部312のピッチPと同一のピッチPで等間隔に並べられている。
コンタクトピン40は、図3に示すように、嵌合部41と、板状部42と、爪部43と、を備えている。嵌合部41は、コネクタ70が有するコネクタ端子72(後述)に嵌合する部分である。この嵌合部41に板状部42が接続されており、当該板状部42から複数の爪部43が下方に向かって突出している。この爪部43を基材20の第1の部分21に突き刺して貫通させた後に当該爪部43を折り曲げることで、当該コンタクトピン40が基材20に加締められている。これにより、コンタクトピン40が、基材20に機械的に固定されていると共に、第1~第8の電圧検出パターン31A~31Hの端子部312に電気的に接続されている。なお、コンタクトピン40の構成は、特に上記に限定されない。
本実施形態では、第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31Gに接続された4本のコンタクトピン40は、第1の部分21の第1の領域211において、第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31Gの端子部312のピッチPと実質的に同一のピッチPで等間隔に並べられている。同様に、第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31Hに接続された4本のコンタクトピン40も、第1の部分21の第2の領域212において、第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31Hの端子部312のピッチPと同一のピッチPで等間隔に並べられている。
カバーレイ50は、配線パターン30を保護するための層である(図3および図6参照)。このカバーレイ50は、樹脂材料等の電気絶縁性を有する材料からなるフィルムで構成されている。特に限定されないが、このカバーレイ50を構成する材料としては、ポリイミド(PI)、液晶ポリマ(LCP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、及び、アラミド等を例示することができる。なお、このカバーレイ50が、上述のフィルムを基材20に貼り付けるための接着層を備えていてもよい。こうした接着層を構成する材料としては、例えば、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤を例示することができる。
なお、カバーレイ50として、感光性カバーレイ材料からなるドライフィルムを用いて形成してもよいし、或いは、液状の感光性カバーレイ材料を露光及び現像することで、カバーレイ50を形成してもよい。或いは、液状のカバーレイインクを印刷することで、カバーレイ50を形成してもよい。
或いは、カバーレイ50をソルダレジストで構成してもよい。具体的には、感光性レジスト材料からなるドライフィルムを用いてカバーレイ50を形成してもよい。或いは、液状の感光性レジスト材料を露光及び現像することで、カバーレイ50を形成してもよい。或いは、液状のソルダレジストインクを印刷することで、カバーレイ50を形成してもよい。
このカバーレイ50は、配線パターン30を覆うように、基材20の一方の主面20aのみに設けられている。この際、カバーレイ50の一部に切り欠きや開口が形成されており、当該切り欠き及び開口を介して、配線パターン30の端子部312及びタブ313がカバーレイ50から露出している(図3参照)。
なお、図4に示すように、配線パターン30の端子部312とコンタクトピン40の接続部分を封止部55により覆ってもよい。この封止部55は、樹脂材料等の電気絶縁性を有する材料から構成されている。こうした封止部55により、配線板組立体1の電気絶縁性の向上を図ることができる。
以上に説明したFPC10は、図5に示すように、折り曲げ線BL1で折り曲げられている。この折り曲げ線BL1は、図2に示すように、基材20の第1の部分21の長手方向(図中のX軸方向)に沿って当該第1の部分21に配置されており、第1の部分21の第1の領域211と第2の領域212との間に介在している。本実施形態では、折り曲げ線BL1に沿って第1の部分21を折り曲げる前は、第1の領域211と第2の領域212とは、第1の部分21の短手方向(図中のY軸方向)に沿って相互に隣り合っている。
そして、この折り曲げ線BL1に沿って基材20の第1の部分21を折り曲げた状態において、第1の領域211と第2の領域212とが相互に対向している。この際、図5に示すように、折り曲げ線BL1に沿ってFPC10を山折りするため、第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31Gの端子部312が、基材20に対して上側(図中の+Z側)に位置しているのに対し、第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31Hの端子部312が、基材20に対して下側(図中の-Z側)に位置している。また、第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31Gに接続された4本のコンタクトピン40の列と、第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31Hに接続された4本のコンタクトピン40の列とが平行に並び、8本のコンタクトピン40が2行4列で配列されている。
図6に示すように、折り曲げ線BL1で折り曲げられたFPC10において相互に対向する面20b同士が、接着層60を介して接着されている。図2において破線で示すように、この接着層60は、平面視において、第1の部分21の第1の領域211と第2の領域212とが重複する部分に配置されている。こうした接着層60を第1の部分21に設けることで、コンタクトピン40を保持している当該第1の部分21を補強することもできる。なお、この接着層60を省略してもよい。
折り曲げ線BL1で折り曲げられたFPC10は、コネクタ70に接続されている。このコネクタ70は、図1に示すように、上述した監視ユニット90に電気的に接続されている。このコネクタ70は、図7に示すように、ハウジング71と、複数のコネクタ端子72と、を備えている。
ハウジング71は、複数の収容孔711を有している。それぞれの収容孔711には、FPC10のコンタクトピン40を挿入可能となっている。この複数の収容孔711は、上述のFPC10のコンタクトピン40の配列に対応した配列でハウジング71に形成されている。本実施形態では、8個の収容孔711がコンタクトピン40の配列に合わせて2行4列で配列されており、収容孔711間のピッチPは、コンタクトピン40のピッチPと同一となっている。
それぞれの収容孔711内にはコネクタ端子72が配置されている。収容孔711内に挿入されたコンタクトピン40が、コネクタ端子72に嵌合することで、FPC10がコネクタ70に接続される。
以上のように、本実施形態では、片面構造を有するフレキシブルプリント配線板10を用いて配線板組立体1を構成しており、両面構造を有するフレキシブルプリント配線板を用いておらず、スルーホールを備えていない。また、本実施形態では、配線板組立体1を一枚のフレキシブルプリント配線板10で構成しており、フレキシブルプリント配線板同士を接続するコネクタを必要としない。従って、本実施形態では、配線板組立体1の信頼性の向上を図ることができる。
また、本実施形態では、片面構造を有するフレキシブルプリント配線板10を用いて配線板組立体1を構成しているため、スルーホールを形成する工程を必要としない。また、本実施形態では、配線板組立体1を一枚のフレキシブルプリント配線板10で構成しており、フレキシブルプリント配線板同士をコネクタで接続する工程を必要としない。従って、本実施形態では、配線板組立体1の生産性の向上を図ることもできる。
また、本実施形態では、片面構造を有するフレキシブルプリント配線板10を折り曲げた状態でコンタクトピン40をコネクタ70に接続する。このため、両面フレキシブルプリント配線板を用いずに、第1~第8の電圧検出パターン31A~31Hにそれぞれ接続されたコンタクトピン40を、バスバ82,83の電圧順に対応した順番(図5に示すようなコンタクトピン40の並び順)に並べた状態で、コネクタ70に接続することができる。
≪第2実施形態≫
第2実施形態の配線板組立体は、主に、(a)配線パターン30が温度検出パターン32A,32Bを含んでいる点、(b)基材20の第1の部分21が、第1及び第2の領域211,212に加えて、第3及び第4の領域213,214を含んでいる点、及び、(c)その第1~第4の領域211~214が第1~第4の突出部分211a~214aをそれぞれ含んでいる点で、第1実施形態と相違する。以下に、第2実施形態における配線板組立体について第1実施形態との相違点についてのみ説明し、第1実施形態と同様の構成である部分については同一符号を付してその説明を省略する。
第2実施形態の配線板組立体は、主に、(a)配線パターン30が温度検出パターン32A,32Bを含んでいる点、(b)基材20の第1の部分21が、第1及び第2の領域211,212に加えて、第3及び第4の領域213,214を含んでいる点、及び、(c)その第1~第4の領域211~214が第1~第4の突出部分211a~214aをそれぞれ含んでいる点で、第1実施形態と相違する。以下に、第2実施形態における配線板組立体について第1実施形態との相違点についてのみ説明し、第1実施形態と同様の構成である部分については同一符号を付してその説明を省略する。
図8及び図9A~図9Dに基づいて第2実施形態の配線板組立体について説明する。図8は本発明の第2実施形態における片面フレキシブルプリント配線板10Bを示す平面図であり、図9A~図9Dは本発明の第2実施形態における片面フレキシブルプリント配線板10Bの折り曲げ工程を示す断面図である。
本実施形態では、図8に示すように、配線パターン30が、電圧検出パターン31A~31Hに加えて、2本の温度検出パターン32A、32Bを含んでいる。この第1及び第2の温度検出パターン32A,32Bは、配線部321と、端子部322と、タブ323と、をそれぞれ有している。
第1及び第2の温度検出パターン32A,32Bの配線部321は、第1の部分21の端部(図中の+X側の端部)から当該第1の部分21を横断して第3の部分23に進入しており、さらに、この第3の部分23内において当該第3の部分23の長手方向(図中のX軸方向)に沿って直線状に延在している。この第1及び第2の温度検出パターン32A,32Bは、相互に並んで延在しており、交差していない。また、この第1及び第2の温度検出パターン32A,32Bは、第1の部分21及び第3の部分23において、第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31Hと共に相互に並んで延在しており、これらとも交差していない。
第1及び第2の温度検出パターン32A,32Bの配線部321の一端(図中の+X側の端部)に、端子部322がそれぞれ設けられている。また、この第1及び第2の温度検出パターン32A,32Bの配線部321の他端(図中の-X側の端部)には、タブ323が設けられている。これらのタブ323には、電池モジュール80の温度を検出する温度センサ(不図示)が実装されている。
また、本実施形態におけるフレキシブルプリント配線板10Bの基材20の第1の部分21は、第1及び第2の領域211,212に加えて、第3の領域213と第4の領域214とを備えている。第3及び第4の領域213,214は、第1の領域211と第2の領域212の間に介在しており、第3の領域213が第2の領域に212に隣接しており、第4の領域214が第1の領域211に隣接している。
そして、本実施形態では、基材20の第1の部分21は3本の折り曲げ線BL2~BL4を有している。折り曲げ線BL2は、第1の領域211と第4の領域214の間に位置し、折り曲げ線BL3は、第4の領域214と第3の領域213の間に位置し、折り曲げ線BL4は、第3の領域213と第2の領域212の間に位置している。
さらに、本実施形態では、第1~第4の領域211~214が、図中+X方向に突出する第1~第4の突出部分211a~214aをそれぞれ含んでいる。第1~第4の領域211~214の端部において第1~第4の突出部分211a~214a以外の部分には、切り欠き212b~214bがそれぞれ形成されている。
第1の突出部分211aには、第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31Gの端子部312が設けられており、第2の突出部分212aには、第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31Hの端子部312が設けられている。これに対し、第3の突出部分213aには、第1の温度検出パターン32Aの端子部322が設けられており、第4の突出部分214aには、第2の温度検出パターン32Bの端子部322が設けられている。
以上に説明したFPC10Bは、図9A~図9Dに示すように、折り曲げ線BL2~BL4で折り曲げられている。
先ず、図9Aに示すように、折り曲げ線BL2に沿って基材20を折り曲げ、次いで、図9Bに示すように、折り曲げ線BL3に沿って基材20を折り曲げると、図9Cに示すように、第1の領域211の上に第3の領域213が重なる。
この状態において、第1の領域211の第1の突出部分211aと第3の領域213の第3の突出部分213aとは相互に非重複となっており、第1の領域211の切り欠き211bに第3の領域213の第3の突出部分213aが入り込んでいる共に、第3の領域213の切り欠き213bに第1の領域211の第1の突出部分211aが入り込んでいる。従って、この状態において、第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31Gに接続された4本のコンタクトピン40と、第1の温度検出パターン32Aに接続された1本のコンタクトピン40とが、同一の列を形成するように配置されている。この第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31G並びに第1の温度検出パターン32Aに接続された5本のコンタクトピン40は、所定のピッチPで等間隔に並べられている。
次いで、図9Cに示すように、折り曲げ線BL4に沿って基材20を折り曲げると、図9Dに示すように、第4の領域214の上に第2の領域212が重なる。
この状態において、第2の領域212の第2の突出部分212aと第4の領域214の第4の突出部分214aとは相互に非重複となっており、第2の領域212の切り欠き212bに第4の領域214の第4の突出部分214aが入り込んでいる共に、第4の領域214の切り欠き214bに第2の領域212の第2の突出部分212aが入り込んでいる。従って、この状態において、第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31Hに接続された4本のコンタクトピン40と、第2の温度検出パターン32Bに接続された1本のコンタクトピン40とが、同一の列を形成するように配置されている。この第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31H並びに第2の温度検出パターン32Bに接続された5本のコンタクトピン40は、上述の第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31G並びに第1の温度検出パターン32Aに接続された5本のコンタクトピン40のピッチPと同一のピッチPで等間隔に並べられている。
以上のような折り曲げ線BL2~BL4に沿って基材20を折り曲げた状態において、第1、第3、第5、及び、第7の電圧検出パターン31A,31C,31E,31G並びに第1の温度検出パターン32Aに接続された5本のコンタクトピン40に接続された列と、第2、第4、第6、及び、第8の電圧検出パターン31B,31D,31F,31H並びに第2の温度検出パターン32Bに接続された5本のコンタクトピン40の列とが平行に並び、図9Dに示すように、10本のコンタクトピン40が2行5列で配列されている。
折り曲げ線BL2~BL4で折り曲げられたFPC10は、コネクタ70に接続されている。このコネクタ70は、特に図示しないが、10個の収容孔711がコンタクトピン40の配列に合わせて2行5列で配列されており、収容孔711間のピッチPは、コンタクトピン40のピッチPと同一となっている。
以上のように、本実施形態では、第1実施形態と同様に、片面構造を有するフレキシブルプリント配線板10Bを用いて配線板組立体を構成しており、両面構造を有するフレキシブルプリント配線板を用いておらず、スルーホールを備えていない。また、本実施形態では、配線板組立体を一枚のフレキシブルプリント配線板10Bで構成しており、フレキシブルプリント配線板同士を接続するコネクタを必要としない。従って、本実施形態では、配線板組立体の信頼性の向上を図ることができる。
また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、片面構造を有するフレキシブルプリント配線板10Bを用いて配線板組立体を構成しているため、スルーホールを形成する工程を必要としない。また、本実施形態では、配線板組立体を一枚のフレキシブルプリント配線板10Bで構成しており、フレキシブルプリント配線板同士をコネクタで接続する工程を必要としない。従って、本実施形態では、配線板組立体の生産性の向上を図ることもできる。
また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、片面構造を有するフレキシブルプリント配線板10を折り曲げた状態でコンタクトピン40をコネクタ70に接続する。このため、両面フレキシブルプリント配線板を用いずに、第1~第8の電圧検出パターン31A~31Hにそれぞれ接続されたコンタクトピン40を、バスバ82,83の電圧順に対応した順番(図9Dに示すようなコンタクトピン40の並び順)に並べた状態で、コネクタ70に接続することができる。
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
例えば、片面フレキシブルプリント配線板10,10Bの第1の部分21が有する折り曲げ線の数は、特に上記に限定されない。
また、上述した実施形態では、折り曲げ線での基材20の折り曲げ向きが、いずれも「山折り」であるが、特にこれに限定されず、基材20を折り曲げ線で「谷折り」で折り曲げてもよい。また、第1の部分21が複数の折り曲げ線を有する場合には、「山折り」と「谷折り」が混在していてもよい。
例えば、第1実施形態における、折り曲げ線BL1に沿って、第1の領域211と第2の領域212との間を「谷折り」で折り曲げてもよい。
また、例えば、第2実施形態において、折り曲げ線BL2で第1の領域211と第4の領域214との間を「山折り」し、折り曲げ線BL3で第4の領域214と第3の領域213との間を「谷折り」し、折り曲げ線BL4で第3の領域213と第2の領域212との間を「山折り」してもよい。
1…配線板組立体
10,10B…FPC
20…基材
20a,20b…主面
21…第1の部分
211~214…第1~第4の領域
211a~214a…第1~第4の突出部分
22…第2の部分
23…第3の部分
30…配線パターン
31A~31H…第1~第8の電圧検出パターン
312…端子部
313…タブ
32A,32B…第1及び第2の温度検出パターン
322…端子部
40…コンタクトピン
55…封止部
60…接着層
BL1~BL4…折り曲げ線
70…コネクタ
71…ハウジング
711…収容孔
72…コネクタ端子
80…電池モジュール
81…電池セル
811,812…電極端子
82,82A~82D,83,83A~83D…バスバ
90…監視ユニット
10,10B…FPC
20…基材
20a,20b…主面
21…第1の部分
211~214…第1~第4の領域
211a~214a…第1~第4の突出部分
22…第2の部分
23…第3の部分
30…配線パターン
31A~31H…第1~第8の電圧検出パターン
312…端子部
313…タブ
32A,32B…第1及び第2の温度検出パターン
322…端子部
40…コンタクトピン
55…封止部
60…接着層
BL1~BL4…折り曲げ線
70…コネクタ
71…ハウジング
711…収容孔
72…コネクタ端子
80…電池モジュール
81…電池セル
811,812…電極端子
82,82A~82D,83,83A~83D…バスバ
90…監視ユニット
Claims (10)
- 直列接続された複数の電池セルを備える電池モジュールの複数のバスバに接続される電池モジュール監視用の配線板組立体であって、
前記配線板組立体は、
片面構造を有するフレキシブルプリント配線板と、
前記フレキシブルプリント配線板が接続されたコネクタと、を備え、
前記フレキシブルプリント配線板は、
電気絶縁性を有する基材と、
複数の接続端子と、
前記接続端子が接続された端子部を有し、前記基材の一方の主面にのみに設けられた複数の配線パターンと、を備え、
前記配線パターンは、前記バスバが接合されるタブを有する電圧検出パターンを含み、
前記コネクタは、
前記接続端子が嵌合するコネクタ端子と、
前記コネクタ端子を収容する収容孔を有するハウジングと、を備えており、
前記基材は、
前記端子部が配置された第1の部分と、
前記第1の部分から延出していると共に、前記タブが配置された第2及び第3の部分と、を含み、
前記第1の部分が有する折り曲げ線に沿って前記フレキシブルプリント配線板を折り曲げた状態で、前記接続端子が前記ハウジングの前記収容孔に挿入されて前記コネクタ端子と嵌合している配線板組立体。 - 請求項1に記載の配線板組立体であって、
複数の前記電圧検出パターンは、
第1のタブと、第1の端子部と、をそれぞれ有する複数の第1の電圧検出パターンと、
第2のタブと、第2の端子部と、をそれぞれ有する複数の第2の電圧検出パターンと、を含み、
前記複数の第1のタブは、前記バスバの電圧順位に従って並ぶように前記第2の部分に配置され、
前記複数の第2のタブは、前記バスバの電圧順位に従って並ぶように前記第3の部分に配置されており、
前記複数の第1の端子部は、前記バスバの電圧順位に従って並ぶように前記第1の部分の第1の領域に配置され、
前記複数の第2の端子部は、前記バスバの電圧順位に従って並ぶように前記第1の部分の第2の領域に配置されており、
前記折り曲げ線は、前記第1の領域と前記第2の領域との間に介在している配線板組立体。 - 請求項1又は2に記載の配線板組立体であって、
前記配線板組立体は、折り曲げられた前記フレキシブルプリント配線板において相互に対向している面同士を接着する接着層を備えた配線板組立体。 - 請求項1~3のいずれか一項に記載の配線板組立体であって、
前記第2の部分の長手方向の長さは、前記第1の部分の長手方向の長さよりも長く、
前記第3の部分の長手方向の長さは、前記第1の部分の長手方向の長さよりも長い配線板組立体。 - 請求項1~4のいずれか一項に記載の配線板組立体であって、
前記第1の部分は、複数の前記折り曲げ線を有している配線板組立体。 - 請求項1~5のいずれか一項に記載の配線板組立体であって、
前記フレキシブルプリント配線板は、電気絶縁性を有する材料により構成され、前記端子部と前記接続端子との接続部分を覆う封止部を備える配線板組立体。 - 請求項1~6のいずれか一項に記載の配線板組立体であって、
前記フレキシブルプリント配線板の長手方向の長さは、250mm以上である配線板組立体。 - 請求項1~6のいずれか一項に記載の配線板組立体であって、
前記配線パターンは、
第3の端子部を備え、温度センサが接続される第1の温度検出パターンと、
第4の端子部を備え、前記温度センサが接続される第2の温度検出パターンと、を含み、
前記第3の端子部は、前記第1の部分の第3の領域に配置され、
前記第4の端子部は、前記第1の部分の第4の領域に配置されており、
前記第1の部分は、前記第1~第4の領域の間にそれぞれ介在している複数の前記折り曲げ線を有している配線板組立体。 - 請求項8に記載の配線板組立体であって、
前記第1~第4の領域は、前記第1~第4の端子部がそれぞれ設けられた第1~第4の突出部分を含み、
前記複数の接続端子は、前記第1~第4の端子部にそれぞれ接続された第1~第4の接続端子を含んでおり、
前記折り曲げ線に沿って前記フレキシブルプリント配線板を折り曲げた状態において、
前記第1の突出部分と前記第3の突出部分とが相互に非重複であると共に、前記第1の接続端子と前記第3の接続端子とが第1の位置関係で配置されており、
前記第2の突出部分と前記第4の突出部分とが相互に非重複であると共に、前記第2の接続端子と前記第4の接続端子とが第2の位置関係で配置されている配線板組立体。 - 請求項1~9のいずれか一項に記載の配線板組立体であって、
前記端子部は、
前記フレキシブルプリント配線板を折り曲げた状態において、前記基材に対して上側に位置している上向き端子部と、
前記フレキシブルプリント配線板を折り曲げた状態において、前記基材に対して下側に位置している下向き端子部と、を含む配線板組立体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022003916A JP2023103069A (ja) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | 配線板組立体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2022003916A JP2023103069A (ja) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | 配線板組立体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2023103069A true JP2023103069A (ja) | 2023-07-26 |
Family
ID=87377653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022003916A Pending JP2023103069A (ja) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | 配線板組立体 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2023103069A (ja) |
-
2022
- 2022-01-13 JP JP2022003916A patent/JP2023103069A/ja active Pending
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