JP2024106542A - 電気コネクタおよび電池制御基板モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電池ユニットと電池ＥＣＵとの接続系統に設けられる電気コネクタの数を最小限に留め、製造コストの増大を良好に抑制できる電気コネクタおよび電池制御基板モジュールを提供する。
【解決手段】電池ユニット３の複数の電池セル３１を直列に接続するバスバーと、バスバーに接続される平型導体５と、電池ＥＣＵ７と通信可能な電池制御基板６１で電池ユニット３の状態を監視する電池制御基板モジュール６とを有する電池接続モジュール４に設けられており、平型導体５に接続され、平型導体５と電池制御基板６１とを中継する電気コネクタ６２において、電気コネクタ６２は、電池制御基板６１の端部に設けられた端接続部に接続されるカードエッジコネクタとして構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池ユニットと該電池ユニットの状態を制御する電池ＥＣＵとの中継のための電気コネクタおよび該電気コネクタを有する電池制御基板モジュールに関する。

特許文献１には、複数の電池セルを有する電池ユニットと、該電池ユニットが取り付けられている装置の主回路系とを接続する電池接続モジュールが開示されている。特許文献１の電池接続モジュールは、電池ユニットの上部に設けられており、電池ユニットの上面に配置される搬送トレイと、該搬送トレイに取り付けられたバスバー、フレキシブル回路基板および電池管理システム（ＢＭＳ）とを有している。

バスバーは複数の電池セルを直列に接続している。フレキシブル回路基板は、バスバーに接続されているとともに、一部が切り起こされていて、電池管理システムとの接続のためのフレキシブル嵌合部として形成されている。電池管理システムは、電池管理基板と、該電池管理基板の下面に設けられたフレキシブル回路基板コネクタおよび主回路コネクタとを有している。フレキシブル回路基板コネクタは、電池管理基板の一端側に設けられており、フレキシブル回路基板のフレキシブル嵌合部と接続される。主回路コネクタは、電池管理基板の他端側に設けられており、電池ユニットが取り付けられている装置の主回路系側に設けられた相手コネクタに接続される。

特許第６６５７３４７号

特許文献１において、電池ユニットと上記主回路系との接続系統には、電池管理システムのフレキシブル回路基板コネクタおよび主回路コネクタと、主回路系側で主回路コネクタに接続される相手コネクタとが必要となる。したがって、コネクタの数が多い分、電池パックを構成するため部品点数が増え、それに伴って製造コストが嵩んでしまう。このように、特許文献１においては、部品点数および製造コストの抑制という点において改善の余地がある。

本発明は、かかる事情に鑑み、電池ユニットと電池ＥＣＵとの接続系統に設けられる電気コネクタの数を最小限に留め、製造コストの増大を良好に抑制できる電気コネクタおよび電池制御基板モジュールを提供することを目的とする。

（１） 本発明に係る電気コネクタは、複数の電池ユニットのそれぞれと前記複数の電池ユニットの状態を制御する電池ＥＣＵとを中継する電池接続モジュールに設けられる電気コネクタであって、前記電池ユニットの複数の電池セルを直列に接続するバスバーと、前記バスバーに接続される平型導体と、前記電池ＥＣＵと通信可能な電池制御基板で前記電池ユニットの状態を監視する電池制御基板モジュールとを有する前記電池接続モジュールに設けられており、前記平型導体に接続され、前記平型導体と前記電池制御基板とを中継する。

かかる電気コネクタにおいて、本発明では、電気コネクタは、前記電池制御基板の端部に設けられた端接続部に接続されるカードエッジコネクタとして構成されていることを特徴としている。

（２） （１）の発明とは異なる本発明に係る電気コネクタは、複数の電池ユニットのそれぞれと前記複数の電池ユニットの状態を制御する電池ＥＣＵとを中継する電池接続モジュールに設けられる電気コネクタであって、前記電池ユニットの複数の電池セルを直列に接続するバスバーと、前記電池ＥＣＵと通信可能な電池制御基板で前記電池ユニットの状態を監視する電池制御基板モジュールと、前記バスバーと前記電池制御基板モジュールを中継する平型導体とを有する前記電池接続モジュールに設けられており、前記電池ＥＣＵとの通信のためのワイヤケーブルに接続され、前記ワイヤケーブルと前記電池制御基板とを中継する。

かかる電気コネクタにおいて、本発明では、電気コネクタは、前記電池制御基板の端部に設けられた端接続部に接続されるカードエッジコネクタとして構成されていることを特徴としている。

（３） （１）および（２）の発明とは異なる本発明に係る電気コネクタは、電池ユニットに接続される電池接続モジュールと複数の前記電池ユニットの状態を制御する電池ＥＣＵとを中継する電池制御基板モジュールに設けられる電気コネクタであって、前記電池ユニットの複数の電池セルを直列に接続するバスバーと、前記バスバーと前記電池制御基板モジュールを中継する平型導体とを有する前記電池接続モジュールに接続され、前記電池ＥＣＵと通信可能な電池制御基板で前記電池ユニットの状態を監視する前記電池制御基板モジュールに設けられており、前記平型導体と前記電池制御基板とを中継する。

かかる電気コネクタにおいて、本発明では、電気コネクタは、前記電池制御基板の端部に設けられた端接続部に接続されるカードエッジコネクタとして構成されていることを特徴としている。

（４） （１）ないし（３）の発明とは異なる本発明に係る電気コネクタは、電池ユニットに接続される電池接続モジュールと複数の前記電池ユニットの状態を制御する電池ＥＣＵとを中継する電池制御基板モジュールに設けられる電気コネクタであって、前記電池ユニットの複数の電池セルを直列に接続するバスバーと、前記バスバーと前記電池制御基板モジュールを中継する平型導体とを有する前記電池接続モジュールに接続され、前記電池ＥＣＵと通信可能な電池制御基板で前記電池ユニットの状態を監視する前記電池制御基板モジュールに設けられており、前記電池ＥＣＵとの通信のためのワイヤケーブルに接続され、前記ワイヤケーブルと前記電池制御基板とを中継する。

かかる電気コネクタにおいて、本発明では、電気コネクタは、前記電池制御基板の端部に設けられた端接続部に接続されるカードエッジコネクタとして構成されていることを特徴としている。

（１）ないし（４）の発明では、電気コネクタは、カードエッジコネクタとして構成されており、電池制御基板の端接続部に接続されるようになっている。したがって、電池ユニットと電池ＥＣＵとの接続系統において、上記電気コネクタに接続するための相手コネクタを電池制御基板に設ける必要がなくなるので、上記接続系統に設けられる電気コネクタの数を最小限に留めることができる。

（５） 本発明に係る電池制御基板モジュールは、（１）の発明の電気コネクタと、（２）の発明の電気コネクタと、両方の電気コネクタが接続される電池制御基板とを有し、前記電池制御基板は、端部に２つの端接続部を有し、それぞれの電気コネクタは、互いに異なる端接続部に接続されることを特徴としている。

（６） （５）の発明とは異なる本発明に係る電池制御基板モジュールは、（３）の発明の電気コネクタと、（４）の発明の電気コネクタと、両方の電気コネクタが接続される電池制御基板とを有し、前記電池制御基板は、端部に２つの端接続部を有し、それぞれの電気コネクタは、互いに異なる端接続部に接続されることを特徴としている。

本発明では、２つの電気コネクタは、いずれもカードエッジコネクタとして構成されており、一方のコネクタが電池制御基板の一方の端接続部に接続され、他方のコネクタが電池制御基板の他方の端接続部に接続されるようになっている。したがって、電池ユニットと電池ＥＣＵとの接続系統には２つの電気コネクタを設ければよい。つまり、これらの電気コネクタのそれぞれに接続するための相手コネクタを電池制御基板に設ける必要がなくなるので、上記接続系統に設けられるコネクタの数を最小限に留めることができる。

本発明では、電池ユニットと電池ＥＣＵとの接続系統に設けられる電気コネクタの数を最小限に留め、製造コストの増大を良好に抑制できる電気コネクタおよび電池制御基板モジュールを提供できる。

本発明の第一実施形態の電池パックを示した概略図である。 第一実施形態の電池制御基板モジュールを示す斜視図である。 図２の電池制御基板モジュールの各部品を分離して示した斜視図である。 第二実施形態の電池制御基板モジュールを示す斜視図である。

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態を説明する。

＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態の電池パック１を示した概略図である。本実施形態の電池パック１は、電気自動車やハイブリッド車等の電動車両に搭載されている。電池パック１は、複数の電池モジュール２と、それぞれの電池モジュール２に接続されるワイヤケーブル８と、該ワイヤケーブル８を介して電池モジュール２と通信可能に接続される電池ＥＣＵ７とを有している。電池モジュール２は、複数の電池ユニット３と、電池ユニット３に接続される電池接続モジュール４とを有している。電池パック１では、電池ＥＣＵ７が複数の電池ユニット３の状態、具体的には、蓄電状態や、電圧、電流、温度等の各種の状態を監視して制御する。

電池ユニット３は、一列に並べられた複数の電池セル３１を有している。電池接続モジュール４は、各電池ユニット３の複数の電池セル３１を直列に接続する金属製のバスバー（図示せず）と、バスバーに接続される平型導体５と、電池ユニット３の状態を監視するための電池制御基板モジュール６とを有している。

バスバーは、電池ユニット３の上面に複数設けられ、隣接する２つの電池セル３１の電極を接続しており、電池ユニット３における全ての電池セル３１を直列に接続している。平型導体５は、可撓なフラットケーブル（例えばＦＰＣ等）により構成されており、隣接する２つの電池ユニット３に跨るようにして電池ユニット３の上面に配置され、バスバーに接続されている。平型導体５の一端部からは幅狭の延出片５１が延出しており、該延出片５１の先端部に電池制御基板モジュール６の後述の第一コネクタ６２が接続されている。つまり、平型導体５はバスバーと電池制御基板モジュール６とを中継している。

電池制御基板モジュール６は、電池制御基板６１と、平型導体５が接続される第一コネクタ６２と、電池ＥＣＵ７との通信のためのワイヤケーブル８が接続される第二コネクタ６３とを有している。電池制御基板６１は、電池ユニット３の状態の監視および制御のためのＩＣチップ等の電子部品（図示せず）が実装された回路基板であり、後述のケース６４（図２参照）に収容された状態で平型導体５の上面に配置されている。電池制御基板６１の一端部には第一コネクタ６２が接続され、他端部には第二コネクタ６３が接続されるようになっている。なお、図１では、ケース６４の図示は省略されており、また、電池制御基板６１に第一コネクタ６２および第二コネクタ６３が接続される前の状態が示されている。

図２は、本実施形態の電池制御基板モジュール６を示す斜視図である。図３は、図２の電池制御基板モジュール６の各部品を分離して示した斜視図である。図３に示されるように、電池制御基板６１の一端部６１Ａには、第一コネクタ６２が接続される第一端接続部６１Ｂが突出して設けさられており、他端部６１Ｃには第二コネクタ６３が接続される第二端接続部６１Ｄが突出して設けられている。第一端接続部６１Ｂおよび第二端接続部６１Ｄの上面には、第一コネクタ６２または第二コネクタ６３に接触可能な回路部が配列形成されている。

ケース６４は、樹脂製であり、図２および図３に示されるように、上方に開放された四角箱状の本体部６４Ａと、本体部６４Ａから突出する第一端嵌合部６４Ｃおよび第二端嵌合部６４Ｅとを有している。図２に示されるように、本体部６４Ａは上方に開放されており、電池制御基板６１における第一端接続部６１Ｂおよび第二端接続部６１Ｄを除いた部分を収容している。第一端嵌合部６４Ｃは、本体部６４Ａの一端側に位置する壁部６４Ｂに設けられており、第一端接続部６１Ｂを収容している。また、第二端嵌合部６４Ｅは、本体部６４Ａの他端側に位置する壁部６４Ｄに設けられており、第二端接続部６１Ｄを収容している。

第一端嵌合部６４Ｃは、第一コネクタ６２に適合した筒状をなして壁部６４Ｂの外面から突出しており、第一コネクタ６２を受け入れて該第一コネクタ６２と嵌合するようになっている。壁部６４Ｂにはスリット（図示せず）が形成されており、該スリットを介して第一端嵌合部６４Ｃの内部空間と本体部６４Ａの内部空間とが連通している。ケース６４に電池制御基板６１が収容された状態では、第一端接続部６１Ｂは上記スリットに挿通され、第一端嵌合部６４Ｃ内に配置される。第二端嵌合部６４Ｅは、第一端嵌合部６４Ｃと同じ形状をなして壁部６４Ｄの外面から突出しており、第二コネクタ６３を受け入れて該第二コネクタ６３と嵌合するようになっている。また、ケース６４に電池制御基板６１が収容された状態にて、第二端接続部６１Ｄは、壁部６４Ｄに形成されたスリット６４Ｆに挿通され、第二端嵌合部６４Ｅ内に配置される。

本実施形態では、第一端嵌合部６４Ｃおよび第二端嵌合部６４Ｅは本体部６４Ａと一体をなして成形されているが、これに替えて、例えば、第一端嵌合部および第二端嵌合部の少なくとも一方が、本体部と別体をなしていて、本体部に取り付けられるようになっていてもよい。

第一コネクタ６２は、平型導体５と電池制御基板６１とを中継する電気コネクタであり、電池制御基板６１の第一端接続部６１Ｂに接続されるカードエッジコネクタとして構成されている。図３に示されるように、第一コネクタ６２は、複数の第一端子６２Ａと、第一端子６２Ａを配列して保持する第一ハウジング６２Ｂとを有しており、平型導体５の延出片５１の先端部に形成された回路部に実装されている。第一端子６２Ａは、延出片５１の回路部に接続される接続部を一端部に有し、第一端接続部６１Ｂと接触可能な接触部を他端部に有している。

第一コネクタ６２は、図２に示されるように、第一端嵌合部６４Ｃに嵌合される。このとき、第一ハウジング６２Ｂは、第一端嵌合部６４Ｃ内に嵌入されるとともに、スリット状に開口した受入部（図示せず）で第一端接続部６１Ｂ（図３参照）を受け入れるようになっている。その結果、第一端接続部６１Ｂの回路部が第一端子６２Ａの接触部に接触した状態となる。

第二コネクタ６３は、ワイヤケーブル８と電池制御基板６１とを中継する電気コネクタであり、電池制御基板６１の第二端接続部６１Ｄに接続されるカードエッジコネクタとして構成されている。図３に示されるように、第二コネクタ６３は、複数の第二端子（図示せず）と、第二端子を配列して保持する第二ハウジング６３Ｂとを有しており、複数のワイヤケーブル８が接続されている。第二端子は、ワイヤケーブル８が接続される接続部を一端部に有し、第二端接続部６１Ｄと接触可能な接触部を他端部に有している。

第二コネクタ６３は、図２に示されるように、第二端嵌合部６４Ｅに嵌合される。このとき、第二ハウジング６３Ｂは、第二端嵌合部６４Ｅ内に嵌入されるとともに、スリット状に開口した受入部で第二端接続部６１Ｄ（図３参照）を受け入れるようになっている。また、本実施形態では、第二ハウジング６３Ｂは、第一ハウジング６２Ｂに類似した外形で形成されている。第二コネクタ６３と第二端接続部６１Ｄとの接続形態は、既述した第一コネクタ６２と第一端接続部６１Ｂとの接続形態と同様である。

電池ＥＣＵ７は、図１に示されるように、各電池制御基板６１と通信可能に接続されており、各電池ユニット３の状態を監視し、統合的に制御している。電池ＥＣＵ７は、各電池ユニット３の状態の監視および制御のためのＩＣチップ等の電子部品（図示せず）が実装された回路基板を有しており、ワイヤケーブル８を介してそれぞれの電池制御基板６１に接続されている。具体的には、図１に示されるように、ワイヤケーブル８の端部（第二コネクタ６３が接続されている端部とは反対側の端部）に設けられた電池ＥＣＵ側コネクタ９が、電池ＥＣＵ７の端部に形成された接続部７１接続されるようになっている。図１には、電池ＥＣＵ側コネクタ９が接続部７１に接続される前の状態が示されている。また、図１では、１つの第二コネクタ６３と１つの電池ＥＣＵ側コネクタ９とが接続するワイヤケーブル８が１本だけ示されているが、実際には、図２および図３に示されるように、ワイヤケーブル８は複数本設けられている。

本実施形態では、第一コネクタ６２および第二コネクタ６３は、カードエッジコネクタとして構成されており、第一コネクタ６２が電池制御基板６１の第一端接続部６１Ｂに接続され、第二コネクタ６３が電池制御基板６１の第二端接続部６１Ｄに接続されるようになっている。したがって、電池ユニット３と電池ＥＣＵ７との接続系統には２つのコネクタ、すなわち電池接続モジュール４の第一コネクタ６２および第二コネクタ６３を設ければよい。つまり、第一コネクタ６２および第二コネクタ６３のそれぞれに接続するための相手コネクタを電池制御基板６１に設ける必要がなくなるので、上記接続系統に設けられるコネクタの数を最小限に留めることができる。その結果、電池接続モジュール、ひいては電池モジュールや電池パックの製造コストの増大を良好に抑制することができる。

＜第二実施形態＞
第一実施形態では、電池制御基板モジュール６は、電池接続モジュール４に設けられている例について説明したが、電池制御基板モジュールが電池接続モジュールに設けられることは必須ではない。第二実施形態では、電池制御基板モジュールが電池接続モジュールには設けられておらず、電池接続モジュールおよび電池ＥＣＵとの間に設けられている点で第一実施形態と異なっている。

図４は、第二実施形態の電池制御基板モジュール１０６を示す斜視図である。図４では、本実施形態の電池制御基板モジュール１０６において、第一実施形態の電池制御基板モジュール６の各部に対応する部分は、第一実施形態における符号に「１００」を加えた符号で示されている。図４を図２と比べると分かるように、電池制御基板モジュール１０６は、電池制御基板１６１と、第一コネクタ１６２と、第二コネクタ１６３と、ケース１６４を有している点では、第一実施形態と同様であるが、さらに、中継平型導体１６５および電池ユニット側コネクタ１６６を有しており、この点で第一実施形態と異なっている。第一コネクタ１６２、第二コネクタ１６３およびケース１６４は、第一実施形態の第一コネクタ６２、第二コネクタ６３、ケース６４と同じ形状で構成されている。

本実施形態では、電池ユニット３上に位置する平型導体５（図１参照）の上面には、電池ユニット３の状態（電流、電圧、温度）等を検知するためセンシング機器の回路基板である検知基板（図示せず）が配置されており、電池制御基板１６１は、検知基板を制御するための回路基板として構成されている。電池制御基板１６１の形状自体は、第一実施形態の電池制御基板６１の形状と同じである。

中継平型導体１６５は、可撓なフラットケーブル（例えばＦＰＣ等）により構成されており、一端側の上面には第一コネクタ１６２が接続され、他端側の上面には電池ユニット側コネクタ１６６が接続されている。電池ユニット側コネクタ１６６は、第一コネクタ１６２と同じ電気コネクタであり、上記検知基板に接続されるカードエッジコネクタとして構成されている。

本実施形態においても、第一実施形態と同様に、第一コネクタ１６２および第二コネクタ１６３はカードエッジコネクタであり、これらのコネクタに接続するための相手コネクタを電池制御基板１６１に設ける必要がないので、電池ユニット３と電池ＥＣＵ７との接続系統に設けられるコネクタの数を最小限に留めることができる。その結果、電池接続モジュール、ひいては電池モジュールや電池パックの製造コストの増大を良好に抑制することができる。

１ 電池パック
２ 電池モジュール
３ 電池ユニット
４ 電池接続モジュール
５ 平型導体
６ 電池制御基板モジュール
７ 電池ＥＣＵ
８ ワイヤケーブル
９ 電池ＥＣＵ側コネクタ
３１ 電池セル
６１ 電池制御基板
６１Ａ 一端部
６１Ｂ 第一端接続部
６１Ｃ 他端部
６１Ｄ 第二端接続部
６２ 第一コネクタ
６３ 第二コネクタ
１０６ 電池制御基板モジュール
１６１ 電池制御基板
１６２ 第一コネクタ
１６３ 第二コネクタ

Claims (6)

1. 複数の電池ユニットのそれぞれと前記複数の電池ユニットの状態を制御する電池ＥＣＵとを中継する電池接続モジュールに設けられる電気コネクタであって、
   前記電池ユニットの複数の電池セルを直列に接続するバスバーと、前記バスバーに接続される平型導体と、前記電池ＥＣＵと通信可能な電池制御基板で前記電池ユニットの状態を監視する電池制御基板モジュールとを有する前記電池接続モジュールに設けられており、
   前記平型導体に接続され、前記平型導体と前記電池制御基板とを中継する電気コネクタにおいて、
   前記電池制御基板の端部に設けられた端接続部に接続されるカードエッジコネクタとして構成されていることを特徴とする電気コネクタ。
2. 複数の電池ユニットのそれぞれと前記複数の電池ユニットの状態を制御する電池ＥＣＵとを中継する電池接続モジュールに設けられる電気コネクタであって、
   前記電池ユニットの複数の電池セルを直列に接続するバスバーと、前記電池ＥＣＵと通信可能な電池制御基板で前記電池ユニットの状態を監視する電池制御基板モジュールと、前記バスバーと前記電池制御基板モジュールを中継する平型導体とを有する前記電池接続モジュールに設けられており、
   前記電池ＥＣＵとの通信のためのワイヤケーブルに接続され、前記ワイヤケーブルと前記電池制御基板とを中継する電気コネクタにおいて、
   前記電池制御基板の端部に設けられた端接続部に接続されるカードエッジコネクタとして構成されていることを特徴とする電気コネクタ。
3. 電池ユニットに接続される電池接続モジュールと複数の前記電池ユニットの状態を制御する電池ＥＣＵとを中継する電池制御基板モジュールに設けられる電気コネクタであって、
   前記電池ユニットの複数の電池セルを直列に接続するバスバーと、前記バスバーと前記電池制御基板モジュールを中継する平型導体とを有する前記電池接続モジュールに接続され、前記電池ＥＣＵと通信可能な電池制御基板で前記電池ユニットの状態を監視する前記電池制御基板モジュールに設けられており、
   前記平型導体と前記電池制御基板とを中継する電気コネクタにおいて、
   前記電池制御基板の端部に設けられた端接続部に接続されるカードエッジコネクタとして構成されていることを特徴とする電気コネクタ。
4. 電池ユニットに接続される電池接続モジュールと複数の前記電池ユニットの状態を制御する電池ＥＣＵとを中継する電池制御基板モジュールに設けられる電気コネクタであって、
   前記電池ユニットの複数の電池セルを直列に接続するバスバーと、前記バスバーと前記電池制御基板モジュールを中継する平型導体とを有する前記電池接続モジュールに接続され、前記電池ＥＣＵと通信可能な電池制御基板で前記電池ユニットの状態を監視する前記電池制御基板モジュールに設けられており、
   前記電池ＥＣＵとの通信のためのワイヤケーブルに接続され、前記ワイヤケーブルと前記電池制御基板とを中継する電気コネクタにおいて、
   前記電池制御基板の端部に設けられた端接続部に接続されるカードエッジコネクタとして構成されていることを特徴とする電気コネクタ。
5. 請求項１に記載の電気コネクタと、
   請求項２に記載の電気コネクタと、
   両方の電気コネクタが接続される電池制御基板とを有し、
   前記電池制御基板は、端部に２つの端接続部を有し、
   それぞれの電気コネクタは、互いに異なる端接続部に接続されることを特徴とする電池制御基板モジュール。
6. 請求項３に記載の電気コネクタと、
   請求項４に記載の電気コネクタと、
   両方の電気コネクタが接続される電池制御基板とを有し、
   前記電池制御基板は、端部に２つの端接続部を有し、
   それぞれの電気コネクタは、互いに異なる端接続部に接続されることを特徴とする電池制御基板モジュール。