JP5714716B2 - 電源制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源制御装置に関する。
本願は、２０１１年１０月１３日に日本国に出願された特願２０１１−２２５９１２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

ハイブリッド車や電気自動車に搭載されるバッテリシステムは、過充電等による電池の劣化を防止するために、電池の電圧を検出する制御基板を備えている。この制御基板は、例えば特許文献１に示すように、複数の電池を備える電池モジュールの上に設置されており、各電池と電気的に接続されている。

日本国特開２０１０−５６０３５号公報

ところで、電池モジュールの接続端子と制御基板の接続端子との配置位置や形状の違いから、電池モジュールと制御基板との間にバスバーモジュールが配置される場合もある。
このバスバーモジュールは、バスバーと前記バスバーを支える樹脂体とからなり、電池モジュールの接続端子と制御基板の接続端子とを接続する。
なお、バスバーモジュールと制御基板とは合わせて電源制御装置として機能する。つまり、上述のようなバッテリシステムは、電池モジュールの上に電源制御装置が設置された構成を有している。

電池モジュールの上に電源制御装置が設置されたバッテリシステムを組み立てる場合には、まず電池モジュールの上にバスバーモジュールを設置する。このとき、例えば電池モジュールの接続端子とバスバーモジュールの接続端子とをネジ止めすることで、電池モジュールとバスバーモジュールとが固定される。
続いて、バスバーモジュールの上に制御基板を設置する。このとき、例えばバスバーモジュールが備えるリードピンを制御基板の接続端子に半田付けすることで、バスバーモジュールと制御基板とが電気的に接続される。

このような組み立て工程の場合には、バスバーモジュールの上に制御基板を設置するにあたり、既にバスバーモジュールに対して電池モジュールが固定されているため、作業性が悪い。特に、バスバーモジュールのリードピンを制御基板の接続端子に半田付けする場合には、半田付けの際の熱影響が電池モジュールに及ばないように配慮する必要があることから、作業性が悪化する。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、電池モジュールの上に電源制御装置を設置する場合の作業性を向上させることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
すなわち、（１）本発明の一態様に係る電源制御装置は、電池モジュールの電圧を制御する制御基板と、上記制御基板と上記電池モジュールとを電気的に接続するバスバーモジュールと、を備え、上記制御基板と上記バスバーモジュールとは積層配置されており、上記バスバーモジュールの上記電池モジュールとの接続端子は、上記制御基板の側から見て露出されている。

（２）上記（１）に係る電源制御装置において、上記バスバーモジュールが、上記接続端子を有するバスバーと、上記バスバーを支持する樹脂体とを備え、上記樹脂体が開口部を備え、上記バスバーが上記開口部から露出すると共に上記制御基板と接続するリードピンを備えるという構成を採用してもよい。

（３）上記（２）に係る電源制御装置において、上記バスバーは、上記樹脂体の外部において屈曲すると共に上記接続端子に接続する屈曲部を備えるという構成を採用してもよい。

（４）上記（２）または（３）に係る電源制御装置において、上記リードピンは、その先端が上記制御基板の側に向くように折り曲げられているという構成を採用してもよい。

本発明の態様によれば、バスバーモジュールの電池モジュールとの接続端子が制御基板の側から見て露出されている。このため、先にバスバーモジュールと制御基板とを接合することで電源制御装置を組立て、その後、組み立てられた電源制御装置を電池モジュールに組み付けることが可能となる。よって、バスバーモジュールに対して電池モジュールが固定されていない状態で、バスバーモジュールと制御基板とを接合することができる。したがって、本発明によれば、電池モジュールの上に電源制御装置を設置する場合の作業性を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態における電源制御装置を含むバッテリシステムの分解斜視図である。 本発明の一実施形態における電源制御装置の制御基板及びネジを含んだ平面図である。 同電源制御装置の、制御基板及びネジを省略した場合の平面図である。 本発明の一実施形態における電源制御装置が備える制御基板の斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る電源制御装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態の電源制御装置１を備えるバッテリシステム１００の概略構成を示す分解斜視図である。この図に示すように、バッテリシステム１００は、電池モジュール１０１と、本実施形態の電源制御装置１と、カバー１１０によって構成されている。

電池モジュール１０１は、電池１０２と、端子台１０３と、不図示の固定台を備えている。電池１０２は、充電及び放電が可能な蓄電池であり、上部に端子が設けられている。
この電池１０２は、不図示の固定台に固定されて複数備えられている。これらの電池１０２は、同一姿勢にて配列されている。端子台１０３は、電池１０２の接続端子を固定する台であり、電源制御装置１が電池１０２と電気的に接続するための接続端子を備えている。これらの端子台１０３が備える接続端子は、予め定められた配置パターンにて端子台１０３の上面に設けられている。なお、端子台１０３の上面に設けられる接続端子は、電池モジュール１０１を電源制御装置１と電気的に接続するための接続端子として機能するため、以下の説明においては、端子台１０３の上面に設けられる接続端子を電池モジュール１０１の接続端子と称する。

本実施形態の電源制御装置１は、電池モジュール１０１の上に設けられており、バスバーモジュール２と、制御基板３と、ネジ４とを備えている。これらのバスバーモジュール２と制御基板３とは、バスバーモジュール２を下側（電池モジュール１０１側）、制御基板３を上側（電池モジュール１０１と反対側）として積層されており、ネジ４によって締結されることで一体化されている。

続いて、図２Ａ、図２Ｂ及び図３を参照しながら、本実施形態の電源制御装置１についてより詳細に説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、本実施形態の電源制御装置１の平面図である。図２Ａは、電源制御装置１の制御基板３及びネジ４を含んだ平面図である。図２Ｂは、電源制御装置１の制御基板３及びネジ４を省略した場合の平面図（すなわちバスバーモジュール２のみを示した図）である。また、図３は、バスバーモジュールのみを示す斜視図である。

バスバーモジュール２は、接続端子の配置位置や形状が異なる電池モジュール１０１と制御基板３とを電気的に接続するための部材であり、複数のバスバー２ａと、これらのバスバー２ａを支える樹脂体２ｂとを備えている。

バスバー２ａは、銅等の導電性材料からなる金属パターンである。バスバー２ａは、一方の端部が略正方形の接続端子２ｃとされ、他方の端部がリードピン２ｄとされている。
バスバー２ａは、電池モジュール１０１の接続端子の数の分だけ設けられている。また、全てのバスバー２ａが接続端子２ｃを有している。これらのバスバー２ａの接続端子２ｃは、樹脂体２ｂの周囲と同じ高さになるように配置されており、電池モジュール１０１の接続端子に対応する位置に設けられている。
なお、各接続端子２ｃには、貫通孔２ｅが設けられている。これらの貫通孔２ｅを挿通する不図示のネジによってバスバーモジュール２が電池モジュール１０１に固定され、接続端子２ｃが電池モジュール１０１の接続端子と電気的に接続される。

各バスバー２ａのリードピン２ｄは、樹脂体２ｂの片側（図２Ｂの左側）に設けられた開口部２ｆに集められており、前記開口部２ｆから露出するように配置されている。また、各リードピン２ｄは、先端が制御基板３側に向くように折り曲げられている（図３参照）。
これらのリードピン２ｄが樹脂体２ｂの接続端子と半田付けにより接合されることで、バスバーモジュール２は制御基板３と電気的に接続される。

また、各バスバー２ａは、樹脂体２ｂの外部において屈曲すると共に接続端子２ｃに接続する屈曲部２ｇを備えている。この屈曲部２ｇは、図３に示すように、バスバー２ａの一部を上方に立ち上げるように屈曲して段差を設けることで形成されている。この屈曲部２ｇは、接続端子２ｃに対して荷重が作用した場合に変形が許容される厚み及び幅とされることで可撓性を有している。

樹脂体２ｂは、バスバー２ａを支持する樹脂からなる略長方形の板状部材である。この樹脂体２ｂは、図２Ｂに示すように、制御基板３と重なる位置に、リードピン２ｄを露出するための上記開口部２ｆを有している。また、樹脂体２ｂの上面には、制御基板３の位置決めを行うための位置決めピン２ｈが設けられている。

なお、このようなバスバーモジュール２は、例えば、バスバー２ａを型の内部に配置して樹脂体２ｂを成形するインサート成形によって形成する。また、樹脂体２ｂの形成材料としては、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等を用いることができる。

制御基板３は、電圧検出回路等を備えるプリント基板である。制御基板３は、バスバーモジュール２が備える位置決めピン２ｈが嵌合されることによってバスバーモジュール２に対して位置決めされると共に、ネジ４によってバスバーモジュール２に対して固定されている。
この制御基板３は、図２Ａに示すように、バスバーモジュール２の樹脂体２ｂと略同一の略長方形に形状設定されている。制御基板３は、バスバー２ａの接続端子２ｃが露出されるように周縁部に複数の切欠き３ａを有している。このように制御基板３が切欠き３ａを有することによって、本実施形態の電源制御装置１においては、バスバーモジュール２の電池モジュール１０１との接続端子２ｃが制御基板３側から見て露出されている。
また、制御基板３は、バスバー２ａのリードピン２ｄと重なる領域に各リードピン２ｄに対応したスルーホール３ｂ（図１参照）を備えている。このようなスルーホール３ｂにリードピン２ｄが挿通され、このリードピン２ｄと制御基板３のランドとが半田付けにて接合されることで、バスバーモジュール２と制御基板３とが電気的に接続されている。

図１に戻り、カバー１１０は、制御基板３の上に設置されており、電源制御装置１を保護するものである。このカバー１１０は、例えば不図示のネジ等によって電源制御装置１に対して固定されている。

このような構成を有するバッテリシステム１００を組み立てる場合には、まず電池モジュール１０１と、電源制御装置１とを別々に組み立てる。
電池モジュール１０１は、複数の電池１０２を不図示の固定台に設置すると共に電池に対して端子台１０３を固定することで組み立てられる。
電源制御装置１は、バスバーモジュール２と制御基板３とをネジ４によって固定すると共に、リフロー方式の半田付けによってリードピン２ｄと制御基板３とを接合する。

続いて、電源制御装置１と電池モジュール１０１とを組み付ける。具体的には、接続端子２ｃに設けられた貫通孔２ｅに不図示のネジを挿通し、このネジを電池モジュール１０１に螺合させることによって、電源制御装置１と電池モジュール１０１とを組み付ける。
その後、カバー１１０を組み付けることによって、バッテリシステム１００が組み立てられる。

以上のような本実施形態の電源制御装置１によれば、バスバーモジュール２の電池モジュール１０１との接続端子２ｃが制御基板３側から見て露出されている。このため、先にバスバーモジュール２と制御基板３とを半田付け等により接合して電源制御装置１を組立て、その後、組み立てられた電源制御装置１を電池モジュール１０１に組み付けることが可能となる。よって、バスバーモジュール２に対して電池モジュール１０１が固定されていない状態で、バスバーモジュール２と制御基板３とを接合することができる。したがって、本実施形態の電源制御装置１によれば、電池モジュール１０１の上に電源制御装置１を設置する場合の作業性を向上させることが可能となる。

また、本実施形態の電源制御装置１においては、バスバーモジュール２が、接続端子２ｃを有するバスバー２ａと、バスバー２ａを支持する樹脂体２ｂとを備えている。また、樹脂体２ｂが開口部２ｆを備え、バスバー２ａが開口部２ｆから露出すると共に制御基板３と接続するリードピン２ｄを備えている。樹脂体２ｂに設けられる開口部２ｆは、樹脂体に対して略同一形状の制御基板３が積層されたときに制御基板３に隠れる位置となる。
このため、制御基板３にスルーホール３ｂを設けることにより、開口部２ｆに露出されたリードピン２ｄを前記スルーホール３ｂに挿通することができる。スルーホール３ｂにリードピン２ｄが挿通されることによって、多少の振動が加わった場合であってもリードピン２ｄと制御基板３とが乖離することを防げる。そのため、本実施形態の電源制御装置１によれば、上記構成を採用することで、バスバーモジュール２と制御基板３との電気的に接続を強固なものとすることができる。

また、本実施形態の電源制御装置１においては、バスバー２ａが、樹脂体２ｂの外部において屈曲すると共に接続端子２ｃに接続する屈曲部２ｇを備えている。この屈曲部２ｇは、上述のように可撓性を有していることから、外力が作用した場合に、前記外力を吸収するように変形する。このため、接続端子２ｃを電池モジュール１０１に対してネジ止めする場合に、前記ネジに加えるトルクが接続端子２ｃに伝達されたとしても、屈曲部２ｇが変形することによってバッテリシステム１００に対して局所的な大きな応力が発生することを防止できる。したがって、接続端子２ｃと電池モジュール１０１とをネジ止めする場合に、電池モジュール１０１や電源制御装置１が損傷することを防止できる。さらに、電源制御装置１の組立て後においても、外部からの振動を屈曲部２ｇの変形によって吸収可能となる。

また、本実施形態の電源制御装置１においては、リードピン２ｄが、制御基板３側に先端が向くように折り曲げられている。このため、リードピン２ｄを撓ませることが可能となり、外部からの振動をリードピン２ｄによって吸収可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態のみに限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態における接続端子２ｃの数や配置は一例であり、電池モジュール１０１の接続端子に応じて変えることができる。
また、上記実施形態においては、屈曲部２ｇが鉛直方向に屈曲された構成を採用した。
しかしながら、バスバーの一部を水平方向に屈曲し、この屈曲された部位を屈曲部とすることも可能である。さらに、水平方向及び鉛直方向にバスバーの一部を屈曲し、この屈曲された部位を屈曲部とすることも可能である。

１……電源制御装置、２……バスバーモジュール、２ａ……バスバー、２ｂ……樹脂体、２ｃ……接続端子、２ｄ……リードピン、２ｅ……貫通孔、２ｆ……開口部、２ｇ……屈曲部、２ｈ……位置決めピン、３……制御基板、３ａ……切欠き、３ｂ……スルーホール、４……ネジ、１００……バッテリシステム、１０１……電池モジュール、１０２……電池、１０３……端子台

Claims (4)

1. 電池モジュールの電圧を制御する制御基板と、
   前記制御基板と前記電池モジュールとを電気的に接続するバスバーモジュールと、
   を備え、
   前記制御基板の縁部に凹部が設けられ、
   前記制御基板と前記バスバーモジュールとは積層配置されており、
   前記バスバーモジュールの前記電池モジュールとの接続端子は、前記制御基板の側から見て前記凹部にて露出されている
   ことを特徴とする電源制御装置。
2. 前記バスバーモジュールが、前記接続端子を有するバスバーと、前記バスバーを支持する樹脂体とを備え、
   前記樹脂体が開口部を備え、
   前記バスバーが、前記開口部から露出すると共に前記制御基板と接続するリードピンを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。
3. 前記バスバーは、前記樹脂体の外部において屈曲すると共に前記接続端子に接続する屈曲部を備えることを特徴とする請求項２に記載の電源制御装置。
4. 前記リードピンは、その先端が前記制御基板の側に向くように折り曲げられていることを特徴とする請求項２に記載の電源制御装置。

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