JP2023135942A - 配線モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】ヒューズ機能の付与にかかる製造コストの増大を抑制するとともに、フレキシブル基板の損傷を抑制することができる配線モジュールを提供する。【解決手段】配線モジュール２０は、複数の蓄電素子１１に取り付けられる配線モジュール２０であって、複数の蓄電素子１１の電極端子１２Ａ，１２Ｂに接続されるバスバー２１と、フレキシブル基板３０と、バスバー２１とフレキシブル基板３０とを接続する金属片２２と、電線２３と、を備え、フレキシブル基板３０には、金属片２２と接続される第１ランド４１と、電線２３と接続される第２ランド４２と、第１ランド４１と第２ランド４２との間に設けられるヒューズ部４３と、を有する導電路３９が形成されており、フレキシブル基板３０は、基板本体３１と、基板本体３１に対する金属片２２の変位を許容しつつ、基板本体３１と金属片２２とを連結する連結部３３と、を備える。【選択図】図３
Description
本開示は、配線モジュールに関する。
電気自動車やハイブリッド自動車等に用いられる高圧のバッテリーパックは、通常、多数のバッテリーセルが積層され、配線モジュールによって直列あるいは並列に電気接続されている。このような配線モジュールとして、従来、特表２０１９－５００７３６号公報（下記特許文献１）に記載のバスバーアセンブリが知られている。特許文献１に記載のバスバーアセンブリは、少なくとも一側に電極リードが突出し、相互積層される複数のバッテリーセルに取り付けられるバスバーアセンブリであって、電極リードを通過させるリードスロットを備えるバスバーフレームと、リードスロットを通過した電極リードを電気的に連結するバスバーと、を備えて構成されている。
上記の構成では、バスバーアセンブリはヒューズ機能を有していない。配線モジュールにヒューズ機能を付与するには、ヒューズを備えた回路基板を配線モジュールに組み込むことが考えられる。しかしながら、回路基板の使用により配線モジュールの製造コストが増大するおそれがある。
また、車両の使用に伴う温度変化により、バッテリーセルは膨張または収縮する。これにより、主としてバスバーと回路基板との接続部分において回路基板が損傷し、バスバーと回路基板との電気的な接続が損なわれる場合がある。
本開示の配線モジュールは、複数の蓄電素子に取り付けられる配線モジュールであって、前記複数の蓄電素子の電極端子に接続されるバスバーと、フレキシブル基板と、前記バスバーと前記フレキシブル基板とを接続する金属片と、電線と、を備え、前記フレキシブル基板には、前記金属片と接続される第１ランドと、前記電線と接続される第２ランドと、前記第１ランドと前記第２ランドとの間に設けられるヒューズ部と、を有する導電路が形成されており、前記フレキシブル基板は、基板本体と、前記基板本体に対する前記金属片の変位を許容しつつ、前記基板本体と前記金属片とを連結する連結部と、を備える、配線モジュールである。
本開示によれば、ヒューズ機能の付与にかかる製造コストの増大を抑制するとともに、フレキシブル基板の損傷を抑制することができる配線モジュールを提供することができる。
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。
（１）本開示の配線モジュールは、複数の蓄電素子に取り付けられる配線モジュールであって、前記複数の蓄電素子の電極端子に接続されるバスバーと、フレキシブル基板と、前記バスバーと前記フレキシブル基板とを接続する金属片と、電線と、を備え、前記フレキシブル基板には、前記金属片と接続される第１ランドと、前記電線と接続される第２ランドと、前記第１ランドと前記第２ランドとの間に設けられるヒューズ部と、を有する導電路が形成されており、前記フレキシブル基板は、基板本体と、前記基板本体に対する前記金属片の変位を許容しつつ、前記基板本体と前記金属片とを連結する連結部と、を備える、配線モジュールである。
このような構成によると、配線モジュールにはフレキシブル基板に加えて電線が設けられるため、電線が設けられない場合に比べて、フレキシブル基板の使用量を低減することができる。よって、配線モジュールの製造コストを削減することができる。
また、連結部によって、基板本体に対する金属片の変位を許容することができる。よって、蓄電素子が温度変化に伴って膨張または収縮した場合や、配線モジュールに外力が加わりバスバーが変形した場合でも、フレキシブル基板が損傷しにくく、バスバーとフレキシブル基板との電気的な接続を維持することができる。
また、連結部によって、基板本体に対する金属片の変位を許容することができる。よって、蓄電素子が温度変化に伴って膨張または収縮した場合や、配線モジュールに外力が加わりバスバーが変形した場合でも、フレキシブル基板が損傷しにくく、バスバーとフレキシブル基板との電気的な接続を維持することができる。
（２）前記連結部は、伸縮可能に構成されていることが好ましい。
このような構成によると、連結部が伸縮することにより、基板本体に対する金属片の変位をより一層許容しやすくなる。
（３）前記連結部は、前記基板本体から延び、少なくとも１つの湾曲部を備える線ばね状をなして構成されていることが好ましい。
このような構成によると、簡易な構成で、基板本体に対する金属片の変位を許容することができる。
（４）前記フレキシブル基板は、前記基板本体における前記第２ランドが含まれる領域に貼り付けられる補強板を備えることが好ましい。
このような構成によると、補強板により、基板本体における第２ランドと電線との接続部分を補強することができる。
（５）少なくとも１つの前記フレキシブル基板には、前記導電路が複数形成されていることが好ましい。
このような構成によると、配線モジュールに用いるフレキシブル基板の数を減らすことができるため、配線モジュールの組み付けの作業性を向上できる。
（６）前記ヒューズ部は、前記導電路に半田で接続されるチップヒューズで構成されていることが好ましい。
このような構成によると、導電路に過電流が流れた際に、チップヒューズが溶断することによって、導電路を過電流から保護することができる。
（７）前記ヒューズ部は、パターンヒューズで構成されていることが好ましい。
このような構成によると、フレキシブル基板の製造過程においてヒューズ部を構成できる。
（８）上記の配線モジュールは、車両に搭載される前記複数の蓄電素子に電気的に取り付けられる車両用の配線モジュールである。
［本開示の実施形態の詳細］
以下に、本開示の実施形態について説明する。本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、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全ての変更が含まれることが意図される。
以下に、本開示の実施形態について説明する。本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、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全ての変更が含まれることが意図される。
＜実施形態１＞
本開示の実施形態１について、図１から図６を参照しつつ説明する。本実施形態の配線モジュール２０を備えた蓄電モジュール１０は、例えば、図１に示すように、車両１に搭載される蓄電パック２に適用される。蓄電パック２は、電気自動車またはハイブリッド自動車等の車両１に搭載されて、車両１の駆動源として用いられる。以下の説明においては、複数の同一部材については、一部の部材にのみ符号を付し、他の部材の符号を省略する場合がある。
本開示の実施形態１について、図１から図６を参照しつつ説明する。本実施形態の配線モジュール２０を備えた蓄電モジュール１０は、例えば、図１に示すように、車両１に搭載される蓄電パック２に適用される。蓄電パック２は、電気自動車またはハイブリッド自動車等の車両１に搭載されて、車両１の駆動源として用いられる。以下の説明においては、複数の同一部材については、一部の部材にのみ符号を付し、他の部材の符号を省略する場合がある。
図１に示すように、車両１の中央付近には蓄電パック２が配設されている。車両１の前部にはＰＣＵ３（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）が配設されている。蓄電パック２とＰＣＵ３とは、ワイヤーハーネス４によって接続されている。蓄電パック２とワイヤーハーネス４とは図示しないコネクタによって接続されている。蓄電パック２は複数の蓄電素子１１を備えた蓄電モジュール１０を有する。蓄電モジュール１０（および配線モジュール２０）は、任意の向きで搭載可能であるが、以下では、図１を除き、矢線Ｚの示す方向を上方、矢線Ｘの示す方向を前方、矢線Ｙの示す方向を左方として説明する。
［蓄電素子、電極端子］
蓄電モジュール１０は、図２に示すように、左右方向に一列に並べられた複数の蓄電素子１１と、複数の蓄電素子１１の上面に装着される配線モジュール２０とを備える（蓄電モジュール１０の左側部分は図示省略）。蓄電素子１１は、扁平な直方体状をなす。蓄電素子１１の内部には、図示しない蓄電要素が収容されている。蓄電素子１１は、上面に正極及び負極の電極端子１２Ａ，１２Ｂを有する。蓄電素子１１は特に限定されず、二次電池でもよく、またキャパシタでもよい。本実施形態にかかる蓄電素子１１は二次電池とされる。
蓄電モジュール１０は、図２に示すように、左右方向に一列に並べられた複数の蓄電素子１１と、複数の蓄電素子１１の上面に装着される配線モジュール２０とを備える（蓄電モジュール１０の左側部分は図示省略）。蓄電素子１１は、扁平な直方体状をなす。蓄電素子１１の内部には、図示しない蓄電要素が収容されている。蓄電素子１１は、上面に正極及び負極の電極端子１２Ａ，１２Ｂを有する。蓄電素子１１は特に限定されず、二次電池でもよく、またキャパシタでもよい。本実施形態にかかる蓄電素子１１は二次電池とされる。
［配線モジュール］
配線モジュール２０は、電極端子１２Ａ，１２Ｂに接続されるバスバー２１と、フレキシブル基板３０と、バスバー２１とフレキシブル基板３０とを接続する金属片２２と、フレキシブル基板３０に接続される電線２３と、バスバー２１、フレキシブル基板３０、金属片２２、及び電線２３を保持するプロテクタ５０と、を備える。配線モジュール２０は、複数の蓄電素子１１の前側及び後側に取り付けられるようになっている。以下では、後側に配される配線モジュール２０の構成について詳細に説明する。なお、前側に配される配線モジュール２０では、前後方向、左右方向の双方が反転するが、その他の点においては、前側に配される配線モジュール２０の構成と後側に配される配線モジュール２０の構成に差異はない。
配線モジュール２０は、電極端子１２Ａ，１２Ｂに接続されるバスバー２１と、フレキシブル基板３０と、バスバー２１とフレキシブル基板３０とを接続する金属片２２と、フレキシブル基板３０に接続される電線２３と、バスバー２１、フレキシブル基板３０、金属片２２、及び電線２３を保持するプロテクタ５０と、を備える。配線モジュール２０は、複数の蓄電素子１１の前側及び後側に取り付けられるようになっている。以下では、後側に配される配線モジュール２０の構成について詳細に説明する。なお、前側に配される配線モジュール２０では、前後方向、左右方向の双方が反転するが、その他の点においては、前側に配される配線モジュール２０の構成と後側に配される配線モジュール２０の構成に差異はない。
プロテクタ５０は、絶縁性の合成樹脂製であって、板状をなしている。プロテクタ５０は、バスバー２１が収容されるバスバー収容部５１と、フレキシブル基板３０が保持される基板保持部５２と、電線２３が配索される電線配索部５３と、を備える。バスバー収容部５１は枠状をなしている。バスバー収容部５１の下部には、電極端子１２Ａ，１２Ｂとバスバー２１とを接続するための接続孔５１Ａが形成されている。図３に示すように、バスバー収容部５１の周壁には、バスバー収容部５１内においてバスバー２１を保持する係止部５１Ｂが設けられている。図６に示すように、バスバー収容部５１の側壁は、一部下方に凹んだ凹部５１Ｃを備える。凹部５１Ｃ内には、バスバー２１とフレキシブル基板３０とを接続する金属片２２が配置されている。
図３に示すように、電線配索部５３は、左右方向に延びる溝状をなしている。バスバー収容部５１と電線配索部５３との間に基板保持部５２が配されている。電線配索部５３の基板保持部５２側の溝壁には、電線挿通部５３Ａが凹状をなして形成されている。電線挿通部５３Ａに挿通された電線２３は、フレキシブル基板３０に接続されている。基板保持部５２は、フレキシブル基板３０の固定孔３１Ａに挿通される突起部５２Ａと、フレキシブル基板３０の左右中央部を係止する係止爪５２Ｂと、を備える。
［バスバー］
バスバー２１は、導電性を有する金属板材からなる。バスバー２１を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等が挙げられる。図２に示すように、バスバー２１は、平面視で長方形状をなしている。バスバー２１と電極端子１２Ａ，１２Ｂとは溶接により電気的に接続される。バスバー２１には、隣り合う蓄電素子１１の電極端子１２Ａ，１２Ｂを接続するバスバー２１と、複数の蓄電素子１１の総正極または総負極に接続されるバスバー２１と、があるが、以下、特に区別しない。
バスバー２１は、導電性を有する金属板材からなる。バスバー２１を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等が挙げられる。図２に示すように、バスバー２１は、平面視で長方形状をなしている。バスバー２１と電極端子１２Ａ，１２Ｂとは溶接により電気的に接続される。バスバー２１には、隣り合う蓄電素子１１の電極端子１２Ａ，１２Ｂを接続するバスバー２１と、複数の蓄電素子１１の総正極または総負極に接続されるバスバー２１と、があるが、以下、特に区別しない。
［金属片］
金属片２２は、導電性を有する金属から構成されている。例えば、金属片２２を構成する金属としては、ニッケル、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等が挙げられる。図３に示すように、金属片２２は、前後方向に長い形状をなしている。金属片２２の一方の端部（図３では後端部）はバスバー２１に接続されている。本実施形態では、金属片２２とバスバー２１とは、溶接により接続されている。金属片２２の他方の端部（図３では前端部）はフレキシブル基板３０に接続されている。本実施形態では、金属片２２とフレキシブル基板３０とは半田付けにより接続されている。
金属片２２は、導電性を有する金属から構成されている。例えば、金属片２２を構成する金属としては、ニッケル、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等が挙げられる。図３に示すように、金属片２２は、前後方向に長い形状をなしている。金属片２２の一方の端部（図３では後端部）はバスバー２１に接続されている。本実施形態では、金属片２２とバスバー２１とは、溶接により接続されている。金属片２２の他方の端部（図３では前端部）はフレキシブル基板３０に接続されている。本実施形態では、金属片２２とフレキシブル基板３０とは半田付けにより接続されている。
［電線］
図３に示すように、電線２３は、芯線２３Ａと、芯線２３Ａを覆う絶縁被覆２３Ｂと、を有している。電線２３の一端に露出された芯線２３Ａは、第２ランド４２に半田付けにより接続される。電線２３の一端の絶縁被覆２３Ｂは、電線挿通部５３Ａに挿通され、固定される。図示しないが、電線２３の他端は、コネクタを介して外部のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等に接続されている。ＥＣＵは、マイクロコンピュータ、素子等が搭載されたものであって、各蓄電素子１１の電圧、電流、温度等の検知や、各蓄電素子１１の充放電制御コントロール等を行うための機能を備えた周知の構成のものである。
図３に示すように、電線２３は、芯線２３Ａと、芯線２３Ａを覆う絶縁被覆２３Ｂと、を有している。電線２３の一端に露出された芯線２３Ａは、第２ランド４２に半田付けにより接続される。電線２３の一端の絶縁被覆２３Ｂは、電線挿通部５３Ａに挿通され、固定される。図示しないが、電線２３の他端は、コネクタを介して外部のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等に接続されている。ＥＣＵは、マイクロコンピュータ、素子等が搭載されたものであって、各蓄電素子１１の電圧、電流、温度等の検知や、各蓄電素子１１の充放電制御コントロール等を行うための機能を備えた周知の構成のものである。
［フレキシブル基板］
フレキシブル基板３０は、可撓性を有する回路基板であって、本実施形態では、フレキシブルプリント基板とされている。図４に示すように、フレキシブル基板３０は左右方向に長く、左右対称に構成されている。フレキシブル基板３０は、基板本体３１と、基板本体３１と金属片２２とを連結する連結部３３と、を備える。基板本体３１は、上下方向に貫通する固定孔３１Ａと位置決め孔３１Ｂとを有する。固定孔３１Ａは、基板本体３１の左端部と右端部とに１つずつ設けられている。位置決め孔３１Ｂは左右中央部寄りの位置に２つ設けられている。フレキシブル基板３０に補強板３２を貼り付ける際、位置決め孔３１Ｂと補強板３２に設けられる貫通孔３２Ａとに位置決め用のピン（図示せず）を挿通することで、フレキシブル基板３０と補強板３２との位置決めがされるようになっている。図３に示すように、固定孔３１Ａにプロテクタ５０の突起部５２Ａが挿通されることで、基板本体３１のプロテクタ５０に対する左右方向及び前後方向における移動が規制されている。
フレキシブル基板３０は、可撓性を有する回路基板であって、本実施形態では、フレキシブルプリント基板とされている。図４に示すように、フレキシブル基板３０は左右方向に長く、左右対称に構成されている。フレキシブル基板３０は、基板本体３１と、基板本体３１と金属片２２とを連結する連結部３３と、を備える。基板本体３１は、上下方向に貫通する固定孔３１Ａと位置決め孔３１Ｂとを有する。固定孔３１Ａは、基板本体３１の左端部と右端部とに１つずつ設けられている。位置決め孔３１Ｂは左右中央部寄りの位置に２つ設けられている。フレキシブル基板３０に補強板３２を貼り付ける際、位置決め孔３１Ｂと補強板３２に設けられる貫通孔３２Ａとに位置決め用のピン（図示せず）を挿通することで、フレキシブル基板３０と補強板３２との位置決めがされるようになっている。図３に示すように、固定孔３１Ａにプロテクタ５０の突起部５２Ａが挿通されることで、基板本体３１のプロテクタ５０に対する左右方向及び前後方向における移動が規制されている。
また、位置決め孔３１Ｂ及び貫通孔３２Ａに対応する位置にも突起部５２Ａを設け、位置決め孔３１Ｂ及び貫通孔３２Ａに突起部５２Ａを挿通してもよい。電線２３に接触するような位置に突起部５２Ａを設け、突起部５２Ａにより電線２３の引き出し方向を規制してもよい。
［補強板］
図４に示すように、基板本体３１の左右中央部の下面には、補強板３２が貼り付けられている。本実施形態では、補強板３２は絶縁性の部材とされている。例えば、ガラス繊維布にエポキシ樹脂を含浸させて硬化させることにより補強板３２が形成される。また、本実施形態とは異なり、補強板は金属板でもよく、例えば、アルミ板であってもよい。補強板３２により補強される基板本体３１の左右中央部の領域は、補強部３１Ｃとされている。図３に示すように、補強部３１Ｃには、電線２３に接続される第２ランド４２が配されている。補強部３１Ｃ及び補強板３２は、プロテクタ５０の係止爪５２Ｂにより上方から係止されている。このように、補強板３２は、基板本体３１をプロテクタ５０に対して保持するためにも利用することができる。
図４に示すように、基板本体３１の左右中央部の下面には、補強板３２が貼り付けられている。本実施形態では、補強板３２は絶縁性の部材とされている。例えば、ガラス繊維布にエポキシ樹脂を含浸させて硬化させることにより補強板３２が形成される。また、本実施形態とは異なり、補強板は金属板でもよく、例えば、アルミ板であってもよい。補強板３２により補強される基板本体３１の左右中央部の領域は、補強部３１Ｃとされている。図３に示すように、補強部３１Ｃには、電線２３に接続される第２ランド４２が配されている。補強部３１Ｃ及び補強板３２は、プロテクタ５０の係止爪５２Ｂにより上方から係止されている。このように、補強板３２は、基板本体３１をプロテクタ５０に対して保持するためにも利用することができる。
［連結部、湾曲部］
連結部３３は、前後方向、左右方向、及び上下方向にある程度変位可能に構成されている。図４に示すように、本実施形態の連結部３３は、基板本体３１から左右方向に延出される第１直線部３４と、第１直線部３４の延出端において略Ｕ字状に湾曲する湾曲部３５と、湾曲部３５の延出端から左右方向に延出される第２直線部３６と、第２直線部３６の延出端に形成され、金属片２２に接続される接続端部３７と、を備える。すなわち、連結部３３は全体として線ばね状をなして構成されている。これにより、連結部３３は、前後方向、左右方向、及び上下方向に伸縮可能とされている。第１直線部３４と第２直線部３６との間に折り返し状の湾曲部３５が配されることにより、第１直線部３４と第２直線部３６とは平面視において前後方向に並列して配されている。本実施形態では、１つのフレキシブル基板３０に左右一対の連結部３３が設けられている。
連結部３３は、前後方向、左右方向、及び上下方向にある程度変位可能に構成されている。図４に示すように、本実施形態の連結部３３は、基板本体３１から左右方向に延出される第１直線部３４と、第１直線部３４の延出端において略Ｕ字状に湾曲する湾曲部３５と、湾曲部３５の延出端から左右方向に延出される第２直線部３６と、第２直線部３６の延出端に形成され、金属片２２に接続される接続端部３７と、を備える。すなわち、連結部３３は全体として線ばね状をなして構成されている。これにより、連結部３３は、前後方向、左右方向、及び上下方向に伸縮可能とされている。第１直線部３４と第２直線部３６との間に折り返し状の湾曲部３５が配されることにより、第１直線部３４と第２直線部３６とは平面視において前後方向に並列して配されている。本実施形態では、１つのフレキシブル基板３０に左右一対の連結部３３が設けられている。
図６は連結部３３の周辺の構成について示す図であって、図６では連結部３３を見やすくするために一部の構成を省略している。図６に示すように、配線モジュール２０において、バスバー２１に接続された金属片２２は、連結部３３を介して、プロテクタ５０に保持された基板本体３１と連結された状態となっている。連結部３３が伸縮することによって、バスバー２１（及び金属片２２）は、バスバー２１の並び方向（左右方向）、基板本体３１に対して離間または接近する方向（前後方向）、及び基板本体３１の厚さ方向（上下方向）のいずれにも、ある程度変位できるようになっている。このため、蓄電モジュール１０が搭載される車両１の使用により温度が変化し、蓄電素子１１（及びバスバー２１）が膨張または収縮するような場合でも、連結部３３が伸縮することでフレキシブル基板３０と金属片２２との接続部分が破損しにくく、金属片２２を介したバスバー２１とフレキシブル基板３０との電気的な接続を維持しやすくなっている。
［導電路］
図５に示すように、フレキシブル基板３０は、ベースフィルム３８と、ベースフィルム３８の表面に配索された導電路３９と、導電路３９を被覆するカバーレイフィルム４０と、を備えている。ベースフィルム３８及びカバーレイフィルム４０は、絶縁性と柔軟性を有するポリイミド等の合成樹脂からなる。導電路３９は、銅や銅合金等の金属箔により構成されている。図３に示すように、本実施形態のフレキシブル基板３０は、電気的に接続されていない、２つの別個の導電路３９を備える。１つの導電路３９は、金属片２２に接続される第１ランド４１と、電線２３に接続される第２ランド４２と、第１ランド４１と第２ランド４２の間に設けられるヒューズ部４３と、を有して構成されている。
図５に示すように、フレキシブル基板３０は、ベースフィルム３８と、ベースフィルム３８の表面に配索された導電路３９と、導電路３９を被覆するカバーレイフィルム４０と、を備えている。ベースフィルム３８及びカバーレイフィルム４０は、絶縁性と柔軟性を有するポリイミド等の合成樹脂からなる。導電路３９は、銅や銅合金等の金属箔により構成されている。図３に示すように、本実施形態のフレキシブル基板３０は、電気的に接続されていない、２つの別個の導電路３９を備える。１つの導電路３９は、金属片２２に接続される第１ランド４１と、電線２３に接続される第２ランド４２と、第１ランド４１と第２ランド４２の間に設けられるヒューズ部４３と、を有して構成されている。
［第１ランド、第２ランド］
図４に示すように、第１ランド４１は、連結部３３の接続端部３７に形成され、導電路３９の一端に配されている。第２ランド４２は、補強部３１Ｃに形成され、導電路３９の他端に配されている。図３に示すように、第１ランド４１は、金属片２２を介してバスバー２１と電気的に接続されている。第２ランド４２は、電線２３の芯線２３Ａと半田付けにより接続されている。
図４に示すように、第１ランド４１は、連結部３３の接続端部３７に形成され、導電路３９の一端に配されている。第２ランド４２は、補強部３１Ｃに形成され、導電路３９の他端に配されている。図３に示すように、第１ランド４１は、金属片２２を介してバスバー２１と電気的に接続されている。第２ランド４２は、電線２３の芯線２３Ａと半田付けにより接続されている。
［ヒューズ部］
図４に示すように、導電路３９において、第１ランド４１から第２ランド４２に至る途中の部分には、ヒューズ部４３が設けられている。ヒューズ部４３は基板本体３１に配置されている。図５に示すように、本実施形態のヒューズ部４３は、チップヒューズ４４を有しており、チップヒューズ４４と導電路３９とは半田Ｓ１により接続されている。詳細には、チップヒューズ４４の一対の電極４５のうち一方が第１ランド４１側の導電路３９Ａに接続され、他方が第２ランド４２側の導電路３９Ｂに接続されている。
図４に示すように、導電路３９において、第１ランド４１から第２ランド４２に至る途中の部分には、ヒューズ部４３が設けられている。ヒューズ部４３は基板本体３１に配置されている。図５に示すように、本実施形態のヒューズ部４３は、チップヒューズ４４を有しており、チップヒューズ４４と導電路３９とは半田Ｓ１により接続されている。詳細には、チップヒューズ４４の一対の電極４５のうち一方が第１ランド４１側の導電路３９Ａに接続され、他方が第２ランド４２側の導電路３９Ｂに接続されている。
ヒューズ部４３が設けられることにより、蓄電モジュール１０が接続される外部回路に不具合が生じて、導電路３９同士が短絡し過電流が発生した場合であっても、チップヒューズ４４が溶断することで、蓄電素子１１から導電路３９に過電流が流れることを制限することができる。
図５に示すように、本実施形態では、チップヒューズ４４と導電路３９との接続部分は、封止部４６に覆われている。ここで、チップヒューズ４４と導電路３９との接続部分とは、少なくともチップヒューズ４４全体と、半田Ｓ１と、チップヒューズ４４の電極４５に接続される導電路３９の端部であって、カバーレイフィルム４０に覆われていない部分と、を含むものとする。封止部４６は、硬化性の絶縁性樹脂から構成されている。封止部４６がチップヒューズ４４と導電路３９との接続部分を覆っているため、結露により水滴等がフレキシブル基板３０上に生じた場合であっても、導電路３９の短絡を抑制することができる。
本実施形態では、図４に示すように、第１ランド４１と、ヒューズ部４３と、第２ランド４２と、を形成するために必要最小限の寸法でフレキシブル基板３０が形成されている。また、図３に示すように、フレキシブル基板３０と図示しないＥＣＵ側のコネクタとを接続する導体として安価な電線２３が用いられている。したがって、ヒューズ機能の付与にかかる配線モジュール２０の製造コストの増大を抑制することができる。
本実施形態の配線モジュール２０は、２つの導電路３９を備えて構成されるフレキシブル基板３０を備える。これにより、１つのフレキシブル基板３０に１つの導電路３９のみを形成する場合に比べて、配線モジュール２０におけるフレキシブル基板３０の数を減らすことができるから、フレキシブル基板３０をプロテクタ５０に配置する作業を効率化させることができる。
図３に示すように、フレキシブル基板３０において、２つの第１ランド４１はフレキシブル基板３０の左右両側に配され、これらの左右方向における中間位置に２つの第２ランド４２が配されている。このような構成によれば、隣接する２つのバスバー２１の左右方向における中間位置にフレキシブル基板３０を配置しやすい。また、左右方向におけるバスバー２１の間隔に合わせてフレキシブル基板３０を小型化しやすい。
［配線モジュールの製造方法］
配線モジュール２０の構成は以上であって、以下、配線モジュール２０の製造方法の一例を説明する。
まず、フレキシブル基板３０をプリント配線技術により製造する。連結部３３は、打ち抜かれたフレキシブル基板３０の個片に切り込みを入れることで形成される。フレキシブル基板３０には、補強板３２が接着剤等により貼り付けられる。フレキシブル基板３０にチップヒューズ４４及び金属片２２をリフローで半田付けする。
配線モジュール２０の構成は以上であって、以下、配線モジュール２０の製造方法の一例を説明する。
まず、フレキシブル基板３０をプリント配線技術により製造する。連結部３３は、打ち抜かれたフレキシブル基板３０の個片に切り込みを入れることで形成される。フレキシブル基板３０には、補強板３２が接着剤等により貼り付けられる。フレキシブル基板３０にチップヒューズ４４及び金属片２２をリフローで半田付けする。
次に、チップヒューズ４４を封止する封止部４６を形成する。硬化する前の液状の絶縁性樹脂が、ディスペンサ等によって、フレキシブル基板３０上のチップヒューズ４４と導電路３９との接続部分に滴下され、ドーム状に塗布される。塗布された絶縁性樹脂を公知の手法により硬化させる。絶縁性樹脂を硬化させる手法としては、冷却、硬化剤の混合、光照射等、任意の手法を適宜に選択できる。
プロテクタ５０のバスバー収容部５１にバスバー２１を収容する。バスバー２１は係止部５１Ｂによりバスバー収容部５１内に保持される。次いで、プロテクタ５０の基板保持部５２に上記のフレキシブル基板３０を配置する。固定孔３１Ａに突起部５２Ａを挿通し、補強部３１Ｃ及び補強板３２を係止爪５２Ｂにより係止する。バスバー２１の上面に金属片２２の下面を当接させて、溶接を行う。
電線２３を電線配索部５３に配索し、芯線２３Ａが露出した電線２３の端部を電線挿通部５３Ａ内に挿通する。半田付けにより電線２３の芯線２３Ａを第２ランド４２に接続する。以上により、配線モジュール２０の製造が完了する。
なお、上記は配線モジュール２０の製造方法の一例であって、各工程の順序を変更してもよい。例えば、フレキシブル基板３０にチップヒューズ４４等を半田付けする工程において電線２３を半田付けしてもよい。また、バスバー２１を電極端子１２Ａ，１２Ｂに溶接した後で、バスバー２１と金属片２２との溶接を行ってもよい。
［実施形態１の作用効果］
実施形態１によれば、以下の作用、効果を奏する。
実施形態１にかかる配線モジュール２０は、複数の蓄電素子１１に取り付けられる配線モジュール２０であって、複数の蓄電素子１１の電極端子１２Ａ，１２Ｂに接続されるバスバー２１と、フレキシブル基板３０と、バスバー２１とフレキシブル基板３０とを接続する金属片２２と、電線２３と、を備え、フレキシブル基板３０には、金属片２２と接続される第１ランド４１と、電線２３と接続される第２ランド４２と、第１ランド４１と第２ランド４２との間に設けられるヒューズ部４３と、を有する導電路３９が形成されており、フレキシブル基板３０は、基板本体３１と、基板本体３１に対する金属片２２の変位を許容しつつ、基板本体３１と金属片２２とを連結する連結部３３と、を備える。
実施形態１によれば、以下の作用、効果を奏する。
実施形態１にかかる配線モジュール２０は、複数の蓄電素子１１に取り付けられる配線モジュール２０であって、複数の蓄電素子１１の電極端子１２Ａ，１２Ｂに接続されるバスバー２１と、フレキシブル基板３０と、バスバー２１とフレキシブル基板３０とを接続する金属片２２と、電線２３と、を備え、フレキシブル基板３０には、金属片２２と接続される第１ランド４１と、電線２３と接続される第２ランド４２と、第１ランド４１と第２ランド４２との間に設けられるヒューズ部４３と、を有する導電路３９が形成されており、フレキシブル基板３０は、基板本体３１と、基板本体３１に対する金属片２２の変位を許容しつつ、基板本体３１と金属片２２とを連結する連結部３３と、を備える。
このような構成によると、配線モジュール２０にはフレキシブル基板３０に加えて電線２３が設けられるため、電線２３が設けられない場合に比べて、フレキシブル基板３０の使用量を低減することができる。よって、配線モジュール２０の製造コストを削減することができる。
また、連結部３３によって、基板本体３１に対する金属片２２の変位を許容することができる。よって、蓄電素子１１が温度変化に伴って膨張または収縮した場合や、配線モジュール２０に外力が加わりバスバー２１が変形した場合でも、フレキシブル基板３０が損傷しにくく、バスバー２１とフレキシブル基板３０との電気的な接続を維持することができる。
また、連結部３３によって、基板本体３１に対する金属片２２の変位を許容することができる。よって、蓄電素子１１が温度変化に伴って膨張または収縮した場合や、配線モジュール２０に外力が加わりバスバー２１が変形した場合でも、フレキシブル基板３０が損傷しにくく、バスバー２１とフレキシブル基板３０との電気的な接続を維持することができる。
実施形態１では、連結部３３は、伸縮可能に構成されている。
このような構成によると、連結部３３が伸縮することにより、基板本体３１に対する金属片２２の変位をより一層許容しやすくなる。
実施形態１では、連結部３３は、基板本体３１から延び、少なくとも１つの湾曲部３５を備える線ばね状をなして構成されている。
このような構成によると、簡易な構成で、基板本体３１に対する金属片２２の変位を許容することができる。
実施形態１では、フレキシブル基板３０は、基板本体３１における第２ランド４２が含まれる領域に貼り付けられる補強板３２を備える。
このような構成によると、補強板３２により、基板本体３１における第２ランド４２と電線２３との接続部分を補強することができる。
実施形態１では、少なくとも１つのフレキシブル基板３０には、導電路３９が複数（２つ）形成されている。
このような構成によると、配線モジュール２０に用いるフレキシブル基板３０の数を減らすことができるため、配線モジュール２０の組み付けの作業性を向上できる。
実施形態１では、ヒューズ部４３は、導電路３９に半田Ｓ１で接続されるチップヒューズ４４で構成されている。
このような構成によると、導電路３９に過電流が流れた際に、チップヒューズ４４が溶断することによって、導電路３９を過電流から保護することができる。
実施形態１にかかる配線モジュール２０は、車両１に搭載される複数の蓄電素子１１に電気的に取り付けられる車両用の配線モジュール２０である。
＜実施形態２＞
本開示の実施形態２について、図７を参照しつつ説明する。実施形態２の構成は、フレキシブル基板１３０が含まれる点を除いて、実施形態１の構成と同一とされている。以下、実施形態１と同一の部材には実施形態１で用いた符号を付し、実施形態１と同一の構成、作用効果については説明を省略する。
本開示の実施形態２について、図７を参照しつつ説明する。実施形態２の構成は、フレキシブル基板１３０が含まれる点を除いて、実施形態１の構成と同一とされている。以下、実施形態１と同一の部材には実施形態１で用いた符号を付し、実施形態１と同一の構成、作用効果については説明を省略する。
実施形態２にかかる配線モジュール１２０（蓄電モジュール１１０）は、フレキシブル基板１３０を備える。フレキシブル基板１３０には、導電路３９が１つだけ形成されている。このようなフレキシブル基板１３０を用いると、例えば、フレキシブル基板１３０が配線モジュール１２０の左右方向の端部に配置される場合等に、余分な導電路３９を廃止し、フレキシブル基板１３０を小型化できる場合がある。その他の作用効果については、実施形態１と同様であるため、省略する。
＜実施形態３＞
本開示の実施形態３について、図８を参照しつつ説明する。実施形態３の配線モジュール２２０（蓄電モジュール２１０）は、フレキシブル基板２３０のヒューズ部２４３を除いて、実施形態１と同様に構成されている。以下、実施形態１と同一の構成、作用効果については説明を省略し、フレキシブル基板２３０のヒューズ部２４３についてのみ説明する。
本開示の実施形態３について、図８を参照しつつ説明する。実施形態３の配線モジュール２２０（蓄電モジュール２１０）は、フレキシブル基板２３０のヒューズ部２４３を除いて、実施形態１と同様に構成されている。以下、実施形態１と同一の構成、作用効果については説明を省略し、フレキシブル基板２３０のヒューズ部２４３についてのみ説明する。
図８に示すように、実施形態３にかかるフレキシブル基板２３０は、ヒューズ部２４３を備える。ヒューズ部２４３は、導電路２３９を細く形成することによって設けられるパターンヒューズ２４４で構成されている。パターンヒューズ２４４は細く形成されているため、過電流が流れた際に発熱して溶断するようになっており、導電路２３９に過電流が流れることを制限することができる。
本実施形態では、通常のフレキシブル基板２３０の製造工程において、導電路２３９を形成する際にパターンヒューズ２４４（ヒューズ部２４３）を構成することができる。したがって、実施形態１におけるヒューズ部４３を構成する工程、すなわちチップヒューズ４４を導電路３９の端部に接続する工程を省くことができる。
［実施形態３の作用効果］
実施形態３によれば、以下の作用、効果を奏する。
実施形態３では、ヒューズ部２４３は、パターンヒューズ２４４で構成されている。
実施形態３によれば、以下の作用、効果を奏する。
実施形態３では、ヒューズ部２４３は、パターンヒューズ２４４で構成されている。
このような構成によると、フレキシブル基板２３０の製造過程においてヒューズ部２４３を構成できる。
＜他の実施形態＞
（１）上記実施形態では、連結部３３は１つの湾曲部３５を備えていたが、これに限られることはなく、連結部は２つ以上の湾曲部を備えてもよい。
（２）実施形態１では１つのフレキシブル基板３０は２つの導電路３９を備え、実施形態２では１つのフレキシブル基板１３０は１つの導電路３９を備えていたが、これに限られることはなく、１つのフレキシブル基板は３つ以上の導電路を備えてもよい。
（３）実施形態１及び実施形態２では、チップヒューズ４４と導電路３９との接続部分は、封止部４６に封止されている構成としたが、これに限られることはなく、チップヒューズが封止部で封止されていない構成としてもよい。
（４）上記実施形態では、配線モジュール２０，１２０，２２０はプロテクタ５０を備えていたが、これに限られることはなく、配線モジュールはプロテクタを備えなくてもよい。
（１）上記実施形態では、連結部３３は１つの湾曲部３５を備えていたが、これに限られることはなく、連結部は２つ以上の湾曲部を備えてもよい。
（２）実施形態１では１つのフレキシブル基板３０は２つの導電路３９を備え、実施形態２では１つのフレキシブル基板１３０は１つの導電路３９を備えていたが、これに限られることはなく、１つのフレキシブル基板は３つ以上の導電路を備えてもよい。
（３）実施形態１及び実施形態２では、チップヒューズ４４と導電路３９との接続部分は、封止部４６に封止されている構成としたが、これに限られることはなく、チップヒューズが封止部で封止されていない構成としてもよい。
（４）上記実施形態では、配線モジュール２０，１２０，２２０はプロテクタ５０を備えていたが、これに限られることはなく、配線モジュールはプロテクタを備えなくてもよい。
１： 車両
２： 蓄電パック
３： ＰＣＵ
４： ワイヤーハーネス
１０，１１０，２１０： 蓄電モジュール
１１： 蓄電素子
１２Ａ，１２Ｂ： 電極端子
２０，１２０，２２０： 配線モジュール
２１： バスバー
２２： 金属片
２３： 電線
２３Ａ： 芯線
２３Ｂ： 絶縁被覆
３０，１３０，２３０： フレキシブル基板
３１： 基板本体
３１Ａ： 固定孔
３１Ｂ： 位置決め孔
３１Ｃ： 補強部
３２： 補強板
３２Ａ： 貫通孔
３３： 連結部
３４： 第１直線部
３５： 湾曲部
３６： 第２直線部
３７： 接続端部
３８： ベースフィルム
３９，２３９： 導電路
３９Ａ： 第１ランド側の導電路
３９Ｂ： 第２ランド側の導電路
４０： カバーレイフィルム
４１： 第１ランド
４２： 第２ランド
４３，２４３： ヒューズ部
４４： チップヒューズ
４５： 電極
４６： 封止部
５０： プロテクタ
５１： バスバー収容部
５１Ａ： 接続孔
５１Ｂ： 係止部
５１Ｃ： 凹部
５２： 基板保持部
５２Ａ： 突起部
５２Ｂ： 係止爪
５３： 電線配索部
５３Ａ： 電線挿通部
２４４： パターンヒューズ
Ｓ１： 半田
２： 蓄電パック
３： ＰＣＵ
４： ワイヤーハーネス
１０，１１０，２１０： 蓄電モジュール
１１： 蓄電素子
１２Ａ，１２Ｂ： 電極端子
２０，１２０，２２０： 配線モジュール
２１： バスバー
２２： 金属片
２３： 電線
２３Ａ： 芯線
２３Ｂ： 絶縁被覆
３０，１３０，２３０： フレキシブル基板
３１： 基板本体
３１Ａ： 固定孔
３１Ｂ： 位置決め孔
３１Ｃ： 補強部
３２： 補強板
３２Ａ： 貫通孔
３３： 連結部
３４： 第１直線部
３５： 湾曲部
３６： 第２直線部
３７： 接続端部
３８： ベースフィルム
３９，２３９： 導電路
３９Ａ： 第１ランド側の導電路
３９Ｂ： 第２ランド側の導電路
４０： カバーレイフィルム
４１： 第１ランド
４２： 第２ランド
４３，２４３： ヒューズ部
４４： チップヒューズ
４５： 電極
４６： 封止部
５０： プロテクタ
５１： バスバー収容部
５１Ａ： 接続孔
５１Ｂ： 係止部
５１Ｃ： 凹部
５２： 基板保持部
５２Ａ： 突起部
５２Ｂ： 係止爪
５３： 電線配索部
５３Ａ： 電線挿通部
２４４： パターンヒューズ
Ｓ１： 半田
Claims (8)
- 複数の蓄電素子に取り付けられる配線モジュールであって、
前記複数の蓄電素子の電極端子に接続されるバスバーと、
フレキシブル基板と、
前記バスバーと前記フレキシブル基板とを接続する金属片と、
電線と、を備え、
前記フレキシブル基板には、前記金属片と接続される第１ランドと、前記電線と接続される第２ランドと、前記第１ランドと前記第２ランドとの間に設けられるヒューズ部と、を有する導電路が形成されており、
前記フレキシブル基板は、基板本体と、前記基板本体に対する前記金属片の変位を許容しつつ、前記基板本体と前記金属片とを連結する連結部と、を備える、配線モジュール。 - 前記連結部は、伸縮可能に構成されている、請求項１に記載の配線モジュール。
- 前記連結部は、前記基板本体から延び、少なくとも１つの湾曲部を備える線ばね状をなして構成されている、請求項２に記載の配線モジュール。
- 前記フレキシブル基板は、前記基板本体における前記第２ランドが含まれる領域に貼り付けられる補強板を備える、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の配線モジュール。
- 少なくとも１つの前記フレキシブル基板には、前記導電路が複数形成されている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の配線モジュール。
- 前記ヒューズ部は、前記導電路に半田で接続されるチップヒューズで構成されている、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の配線モジュール。
- 前記ヒューズ部は、パターンヒューズで構成されている、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の配線モジュール。
- 車両に搭載される前記複数の蓄電素子に電気的に取り付けられる車両用の配線モジュールであって、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の配線モジュール。
Priority Applications (2)
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| JP2022041301A JP2023135942A (ja) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 配線モジュール |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022041301A JP2023135942A (ja) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 配線モジュール |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023135942A true JP2023135942A (ja) | 2023-09-29 |
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Family Applications (1)
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-
2022
- 2022-03-16 JP JP2022041301A patent/JP2023135942A/ja active Pending
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2023
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Also Published As
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