JP5733171B2 - 電池配線モジュール、電池配線モジュールの製造方法、および電池配線モジュールを備えた電源装置 - Google Patents
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Description
配線基板の固定領域、すなわち、配線基板において第2接続部が接着する領域に導線が通る構成とされている。この構成によれば、配線基板の固定領域には導線を配置しない構成に比べて、導線が配置することのできる配置面積を大きくすることができるため、配線基板を全体として小さくすることができる。
この発明によれば、各接続部材は配線基板に固定されているが、配線基板が可撓性を有するため、接続部材は移動可能状態となる。接続部材が電池セルに固定された場合において電池セルが膨張または収縮したとき、予め撓みを与えていた配線基板が膨張収縮を吸収できるため、接続部材の第2接続部とランド部との半田接続部に過大な力が加わることが抑制される。すなわち、半田接続部の劣化を抑制することができる。
以下に説明する電源装置1は、例えば、車両用の電力供給電源、家庭用またはオフィス用の蓄電池として用いられる。
電源装置1は、複数の電池セル2と、電池セル2の端子間電圧を制御する制御装置50と、制御装置50と外部の電池管理装置200との間の通信を制御する通信装置60とを備えている。なお、制御装置50と通信装置60とは上記電池配線モジュール10に含まれる。
例えば、電池管理装置200が、端子間電圧のデータに基づいて所定の電池セル2について放電が必要である旨判定し、制御装置50に放電指令を出したとき、制御装置50は放電指令に基づいてスイッチング素子120を制御し、当該電池セル2を放電させる。
電池配線モジュール10は、フレキシブル基板により形成された配線基板20と、隣接する電池セル2の正極端子3と負極端子4とを互いに接続する接続部材30と、接続部材30を収容する保持部材40とを備えている。配線基板20と接続部材30とは接着シート80により互いに接着している。
第2接続部32には、接続貫通孔32Aが3個設けられている。接続貫通孔32Aは、配線基板20のランド孔29(図6参照)に対応して形成されている。第2接続部32の寸法は、配線基板20に接続部材30が強固に固定されるのに必要な大きさに設定されている。
配線基板20は、検出配線26、制御配線27等の配線が形成された導電層23と、導電層23の一面を覆う第1カバーレイ21と、導電層23の他面を覆う第2カバーレイ22とを備えている。なお、配線基板20において、第2カバーレイ22が貼り付けられた面側を裏面20Rとし、裏面20Rの反対側を表面20Sとする。
なお、図5は、配線基板20と接続部材30とを接着シート80で接着するときの各部材の配置関係を示している。なお、検出配線26は第1導電層23Aおよび第2導電層23Bのいずれにも形成されているが、説明の便宜上、ここでは第1導電層23Aに検出配線26が形成されているものとして説明する。
半田37は、第1ランド部28Aの全体を覆うとともに、ランド孔29を通じて第2ランド部28Bと第2接続部32との間の内部空間34に入り込み、かつ第2接続部32の接続貫通孔32Aに侵入している。接続貫通孔32Aの内面には、半田37のフィレット38が形成されている。
この構造の場合、半田接続時において半田が第2接続部32にまで流れないことがある。この場合、図7(a)に示されるように、ランド部28と第2接続部32とが接続されない。このような半田未充填は次の2つの事象のいずれか、または両者が重なることにより生じる。
このような構造の場合、図7(b)に示されるように、半田が第2接続部32にまで流れ、ランド部28と第2接続部32とが接続される。これは、次の理由による。
なお、図8(a)の上側に示す図は、配線基板20の表面20S側からみたランド部28を示し、下側に示す図はC−C線に沿った断面構造を示す。図8(b)の上側に示す図は、配線基板20の表面20S側からみたランド部28を示し、下側に示す図はD−D線に沿った断面構造を示す。図9(a)の上側に示す図は、配線基板20の表面20S側からみたランド部28を示し、下側に示す図はE−E線に沿った断面構造を示す。図9(b)の上側に示す図は、配線基板20の表面20S側からみたランド部28を示し、下側に示す図はF−F線に沿った断面構造を示す。
・(A)第1基準は、配線基板20の表面20S側からみて、少なくともランド孔29の内周が半田37で覆われていること。
・(B)第2基準は、第2接続部32の裏面32R側からみて、接続貫通孔32Aに半田37が入り込んでいること。
第1基準を満たす具体例としては、例えば、ランド孔29が半田37により塞がれていること、ランド孔29の内周に半田が付着していること等が挙げられる。
第2基準を満たす具体例としては、例えば、接続貫通孔32Aが半田37で埋まっていること、接続貫通孔32Aに半田37のフィレット38が形成されていること等が挙げられる。
図9(a)に示す半田接続部25は次の外観を呈する。配線基板20の表面20S側からみて、ランド孔29が半田37で塞がれ、かつ第2接続部32の裏面32R側からみて、接続貫通孔32Aに半田37のフィレット38が形成されている。すなわち、上記2つの判定条件(A)および(B)を満たすため、外観検査において合格と判定される。
図10は、半田接続部25の変形例の断面図を示している。図11は半田接続部25の変形例に用いられる接続部材300の斜視図である。この変形例では、上記実施形態の接続貫通孔32Aに代えて、第2接続部32に通気溝310を形成している。
接続部材30を2列に配列する。このとき、接続部材30の正極挿入孔31Aと負極挿入孔31Bとが等間隔に配置される。すなわち、電池セル2の配列に合わせて接続部材30が配列される。
(1)上記実施形態では、接続部材30の第2接続部32と配線基板20とを固定領域20Cで互いに接着し、かつこの固定領域20Cで第2接続部32とランド部28とを半田接続する。すなわち、接続部材30を配線基板20の固定領域20Cに固定した状態でランド部28と接続部材30とを互いに半田接続することができる。従来構造であれば、電線を1本1本接続部材30に接続する必要があり手間を要していたが、これらの作業を省略することができる。このため、電池配線モジュール10の製造工程を簡略化することができる。
第2接続部32に接続貫通孔32Aが形成されていない場合、ランド部28と第2接続部32との半田接続状態を精確に確認することができない。すなわち、半田接続により第1ランド部28Aの全体が半田で覆われてランド孔29が封鎖されるため、第2接続部32まで十分に広がっているかを目視確認することが難しい。この点、上記構成によれば、接続貫通孔32Aを通じて、半田を目視することができるため、半田の広がりを確認することにより半田接続の良否を判定することができる。
配線基板20と第2接続部32との接着方法としては熱圧着等の方法もある。この構成では、両者の接着に接着シート80を採用する。これにより、仮接着が可能となるため、配線基板20と接続部材30とを簡易的に固定することができる。すなわち、リワーク可能となり、生産歩留りを高くすることができる。
この構成により、接続部材30を移動可能とすることができる。すなわち、接続部材30が電池セル2に固定された場合において電池セル2が膨張または収縮したとき、予め撓みを与えていた配線基板20が膨張収縮を吸収できるため、半田接続部25に過大な力が加わることが抑制される。このため、半田接続部25の劣化を抑制することができる。
第1接続部31が保持部材40に収容されるため、隣接する第1接続部31同士の接触を抑制することができる。すなわち、隣接する接続部材30の間での短絡を抑制することができる。
(12)本実施形態の電池配線モジュール10の製造方法では、接続部材30と配線基板20とのアッセンブリをリフローにより加熱して各半田接続部25を一括して半田接続する。従来構造では、電線を接続部材30に接続するために電線を引き回しかつ電線が動かないように固定し、この後、個々に溶接する作業が必要であった。これに対し、本製造方法では、リフローにより第2接続部32と各ランド部28とを一括して半田接続するため、第2接続部32とランド部28との接続する接続工程における接続作業時間を短縮することができる。
なお、本発明の実施態様は上記実施形態にて示した態様に限られるものではなく、これを例えば以下に示すように変更して実施することもできる。また以下の各変形例は、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。
Claims (10)
- 複数の電池セルを直列接続し、前記各電池セルの端子間電圧を検出する電池配線モジュールにおいて、
隣接する前記電池セルの正極端子と負極端子とを互いに接続する複数個の接続部材と、前記各接続部材に接続される配線が形成された配線基板とを備え、
前記接続部材は、隣接する前記電池セルの前記正極端子と前記負極端子とを接続する第1接続部と、前記配線基板が載置されて前記配線のランド部が接続される部位を含む第2接続部とを有し、前記第2接続部には、前記ランド部のランド孔に対応するところに前記第2接続部を貫通する接続貫通孔が設けられ、
前記配線基板の裏面には、前記第2接続部が配置される固定領域が設けられ、少なくとも前記固定領域の反対側の面には前記ランド部が設けられ、前記ランド部のランド孔を通過するように付けられた半田を介して前記ランド部と前記第2接続部とが接続され、かつ前記第2接続部が前記配線基板の前記固定領域であって前記ランド部の反対側部位の周辺に接着する
ことを特徴とする電池配線モジュール。 - 複数の電池セルを直列接続し、前記各電池セルの端子間電圧を検出する電池配線モジュールにおいて、
隣接する前記電池セルの正極端子と負極端子とを互いに接続する複数個の接続部材と、前記各接続部材に接続される配線が形成された配線基板とを備え、
前記接続部材は、隣接する前記電池セルの前記正極端子と前記負極端子とを接続する第1接続部と、前記配線基板が載置されて前記配線のランド部が接続される部位を含む第2接続部とを有し、前記第2接続部には、前記ランド部に対応するところから前記第2接続部の端縁にいたる通気溝が設けられ、
前記配線基板の裏面には、前記第2接続部が配置される固定領域が設けられ、少なくとも前記固定領域の反対側の面には前記ランド部が設けられ、前記ランド部のランド孔を通過するように付けられた半田を介して前記ランド部と前記第2接続部とが接続され、かつ前記第2接続部が前記配線基板の前記固定領域であって前記ランド部の反対側部位の周辺に接着する
ことを特徴とする電池配線モジュール。 - 請求項1または請求項2に記載の電池配線モジュールにおいて、
前記配線基板は、絶縁層とこの絶縁層の両面に形成された前記配線とを含む導電層と、前記導電層の一面を覆う第1カバーレイと、前記導電層の他面を覆う第2カバーレイとを備え、
前記ランド部は前記絶縁層の両面に形成され、かつ前記絶縁層の両面に形成されたランド同士は前記ランド孔を通じて互いに接続されている
ことを特徴とする電池配線モジュール。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の電池配線モジュールにおいて、
前記配線の導線は、前記配線基板の前記固定領域を通る
ことを特徴とする電池配線モジュール。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の電池配線モジュールにおいて、
前記配線基板の前記固定領域と前記接続部材の前記第2接続部とは接着シートを介して互いに接着している
ことを特徴とする電池配線モジュール。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の電池配線モジュールにおいて、
前記配線基板はフレキシブル基板により形成されている
ことを特徴とする電池配線モジュール。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の電池配線モジュールにおいて、
前記接続部材の前記第1接続部を収容し、かつ隣接する前記電池セルの正極端子と負極端子とに嵌る保持部材を備えている
ことを特徴とする電池配線モジュール。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の電池配線モジュールにおいて、
前記配線基板には、前記電池セルのそれぞれに対してバイパス回路が設けられている
ことを特徴とする電池配線モジュール。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の電池配線モジュールを備えた電源装置。
- 隣接する電池セルの正極端子と負極端子とを互いに接続する複数個の接続部材と、前記各接続部材に接続される配線が形成された配線基板とを備え、
前記接続部材は、隣接する前記電池セルの前記正極端子と前記負極端子とを接続する第1接続部と、前記配線基板が載置されて前記配線のランド部が接続される部位を含む第2接続部とを有し、前記第2接続部には、前記ランド部のランド孔に対応するところに前記第2接続部を貫通する接続貫通孔が、または前記ランド部に対応するところから前記第2接続部の端縁にいたる通気溝が設けられ、
前記配線基板の裏面には、前記第2接続部が配置される固定領域が設けられ、少なくとも前記固定領域の反対側の面には前記ランド部が設けられ、前記ランド部のランド孔を通過するように付けられた半田を介して前記ランド部と前記第2接続部とが接続され、かつ前記第2接続部が前記配線基板の前記固定領域であって前記ランド部の反対側部位の周辺に接着する、電池配線モジュールの製造方法であって、
複数の前記接続部材を配列する工程と、
前記配線基板の前記固定領域であって前記ランド部の反対側部位の周辺に接着剤を付ける工程と、
前記接着剤により複数個の前記接続部材と前記配線基板とを接着する工程と、
前記配線基板の前記ランド部に半田を塗布し、前記接続部材および前記配線基板をリフローにより加熱して半田接続する工程とを含む
ことを特徴とする電池配線モジュールの製造方法。
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