JP6572304B2 - 電池配線モジュール及びその電池配線モジュールを備えた電源装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2015年4月27日出願の日本出願第2015−090728号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
特許文献3の電源装置では、半田接続部にクラックが生じるおそれがある。例えば、電源装置が振動、移動または温度変動により膨張・収縮し、複数の電池セルが離間したり接近したりすると、これに伴って複数のバスバーが離間したり接近したり相対的な位置が変化する。そうすると、フレキシブル配線板において2つのバスバー接続部位の間の部分が引っ張られたり、撓んだりして、半田接続部(バスバー接続部位とフレキシブル配線板との接続部)に、応力が断続的に加わるようになる。このような応力が半田接続部に頻繁に加わると、半田接続部にクラックが生じる。
[本開示の効果]
本開示によれば、半田接続部に応力が加わり難く、応力が加わっても破壊され難い電池配線モジュール、及びその電池配線モジュールを備えた電源装置を提供できる。
最初に本願発明の実施形態を列記して説明する。
(1)本発明の一実施形態に係る電池配線モジュールは、電池ブロックの複数の電池セルを直列接続するための複数のバスバーと、前記複数のバスバーの各々に接続された複数の配線を有するフレキシブル配線板とを備え、前記フレキシブル配線板は、本体部と、前記本体部から前記複数のバスバーの各々に向かって延びる複数の延長部とを有し、前記複数の延長部の各々は前記複数の配線のうちの1本を支持し、かつ、前記複数の延長部の各々は端部を有し、前記端部に各配線の一部分であるパッドが配置されており、前記複数のバスバーの各々は少なくとも1つの切欠き部を有し、前記パッドは前記少なくとも1つの切欠き部の少なくとも一部に重なるように、各バスバー上に配置されており、前記パッドと前記少なくとも1つの切欠き部の少なくとも一部とは半田で接続されている。
(4)上記電池配線モジュールにおいて、前記複数のバスバーの各々は複数の前記切欠き部を有する。
(10)電源装置は、上記の電池配線モジュールと、前記電池配線モジュールによって接続された複数の電池セルとを備える。この構成によれば、半田接続部に応力が加わり難く、応力が加わっても半田接続部が破壊され難い。また、バスバーに接続される複数の配線がフレキシブル配線板に設けられているため、配線をバスバーに個々に接続する手間がかからなくなる。これにより、電源装置の組み立てが簡単になる。
本発明の第一実施形態に係る電池配線モジュール及びそれを備える電源装置について、図面を参照しつつ以下に説明する。なお、本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味およびこの請求の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
電源装置1は、複数の電池セル10と、電池セル10を接続する電池配線モジュール20とを備える。電池セル10は、2次電池により構成される。2次電池として、例えば、リチウムイオン2次電池、リチウムイオンポリマー2次電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素電池、鉛電池等が用いられる。電池セル10は、正極端子11と負極端子12とを有する。図2に示されるように、複数の電池セル10は、電池セル10の並び方向DAに正極端子11と負極端子12とが交互に並ぶように配置される(図2参照)。複数の電池セル10は、バスバー21を介して電気的に直列接続される(図2の2点鎖線参照)。以降、複数の電池セル10のセットを「電池ブロック2」という。
バスバー21は、金属板のプレスにより形成され得る。金属板としては、例えば純銅、タフピッチ銅、各種の合金が用いられる。好ましくは、バスバー21には錫めっきが施される。
連結用バスバー21aは、2つの電池セル10を接続する(図1参照)。連結用バスバー21aには、正極端子11または負極端子12が挿通する挿通孔24が2個設けられている。
図4Bに示されるように、連結用バスバー21aにより連結された2個の電池セル10の振動、移動または温度変動による膨張・収縮等に起因して連結用バスバー21aが捩れまたは湾曲する。このとき、切欠き部26の外側先端部(図4Bにおいて矢印で示す部位)に応力が集中するため、凸部27に応力が加わることが抑制される。
フレキシブル配線板30は、バスバー21に接続される配線33と、配線33を支持する基材30aと、配線33を覆うカバーレイ30bとにより構成されている(図6C参照)。
半田41の種類は限定されないが、リフロー対応のものが好ましい。例えば、Sn−Cu−Ag系、Sn−Ag系、Sn−Cu系、Sn−Bi系、Sn−Bi−In系、Sn−Ag−Bi−In系、Sn−Pb系の半田が用いられ得る。
電池セル10は、振動し、移動しまたは温度変動により膨張・収縮することがある。例えば、電源装置1が家庭用の蓄電池に用いられる場合で、車両の交通量が多い場所または鉄道線路に近い場所に蓄電池が設置されるとき、電池セル10が振動しまたはこれにより移動する。電源装置1が車両に搭載されるときは、電池セル10が振動しまたはこれにより移動する。電池セル10は、周囲の温度変動等に起因して膨張・収縮することによっても移動する。特に、電源装置1の端に配置される電池セル10の位置ずれが大きくなり易い。電池セル10が振動し、移動し、または膨張・収縮すると、電池配線モジュール20と電池セル10とが相対移動するため、電池配線モジュール20と電池セル10との半田接続部40に力が加わる。例えば、2つの電池セル10が離間及び接近するように振動すると、フレキシブル配線板30が引っ張られたり弛んだりする。2つの電池セル10が離間するように移動するときの様子を、比較構造の電池配線モジュール120と本実施形態の電池配線モジュール20とを比較しながら説明する。
(1)電池配線モジュール20は、複数のバスバー21と、複数のバスバー21の各々に接続された複数の配線33を有するフレキシブル配線板30とを備える。フレキシブル配線板30は、本体部31と、本体部31から複数のバスバー21の各々に向かって延びる複数の延長部32とを有し、複数の延長部32の端部32aには、配線33の一部分であるパッド34が配置されている。複数のバスバー21の各々は少なくとも1つの切欠き部26を有し、パッド34は切欠き部26の少なくとも一部に重なるように、バスバー21上に配置されている。パッド34と切欠き部26の少なくとも一部とは半田41で接続されている。
この構成によれば、バスバー21の側面にフィレット42が形成され易くなる。これにより、バスバー21と配線33のパッド34との半田接続部40の接続強度が更に高くなる。
この構成によれば、2つの切欠き部26の間に凸部27が形成される。このような凸部27は次の効果をもたらす。電池セル10の振動、移動または温度変動による膨張・収縮によりバスバー21が捩れたり湾曲したりすると、切欠き部26に応力が集中し、凸部27に加わる応力が抑制される。すなわち、上記構成によれば、バスバー21とパッド34との半田接続部40において、少なくとも凸部27にはバスバー21の変形に起因する応力が加わり難くなるため、バスバー21の変形に起因してバスバー21とパッド34とが剥離することが抑制される。
バスバー21の接続部25において半田41が接触する面積を増大させることだけを目的とすれば、接続部25に溝を設けることによりこの目的が達成される。しかし単なる溝である場合、電池配線モジュール20の製造工程において、溝内に半田41が充填されているか否かを外部から判定することができない。これに対し、上記構成によれば、切欠き部26の内面26aに形成されたフィレット42を確認することができる。また、電池配線モジュール20の製造工程において、バスバー21の接続部25にフレキシブル配線板30のパッド34を半田付けするとき、目視でまたは顕微鏡により切欠き部26を通してパッド34を視認可能である。このため、半田接続不良を少なくすることができる。
電池配線モジュール20の製造例を説明する。
バスバー21は、0.4mm厚の錫めっき済銅合金材からプレスで打ち抜いて形成される。例えば、バスバー21は、30mm×20mmの矩形であり、直径8mmの2個の挿通孔24を有する。2つの挿通孔24から等しい距離に、2個の切欠き部26が設けられる。2個の切欠き部26のピッチは1.6mm、切欠き部26の幅は0.8mm、2個の切欠き部26の間の凸部27の幅LBは0.8mm、切欠き部26(凸部27)の長さLAは2mmである。バスバー21を樹脂ケースに収容する場合は、樹脂ケースの突起に係合させるための小切り欠けが4つの角部近傍にそれぞれ形成される。
バスバー21における接続部25の他の実施形態を、図9〜14を参照して説明する。図9〜図14は、異なる実施形態のバスバー21を下側から見た斜視図である。図9〜図14に示されるバスバー21において、第一実施形態と同じ構成要素には同実施形態と同じ符号が付されている。
・電池配線モジュール20を電池ブロック2の上に取り付ける際に、フレキシブル配線板30及びバスバー21を樹脂プロテクタ(樹脂ケース)に収容して、電池ブロック2に取り付けることが好ましい。
Claims (10)
- 電池配線モジュールであって、
電池ブロックの複数の電池セルを直列接続するための複数のバスバーと、
前記複数のバスバーの各々に接続された複数の配線を有するフレキシブル配線板とを備え、
前記フレキシブル配線板は、本体部と、前記本体部から前記複数のバスバーの各々に向かって延びる複数の延長部とを有し、
前記複数の延長部の各々は前記複数の配線のうちの1本を支持し、かつ、前記複数の延長部の各々は端部を有し、前記端部に各配線の一部分であるパッドが配置されており、
前記複数のバスバーの各々は少なくとも1つの切欠き部を有し、前記パッドは前記少なくとも1つの切欠き部の少なくとも一部に重なるように、各バスバー上に配置されており、
前記パッドと前記少なくとも1つの切欠き部の少なくとも一部とは半田で接続されている
電池配線モジュール。 - 前記複数のバスバーは、前記フレキシブル配線板の前記本体部とは段違いに配置され、
前記パッドは、前記複数のバスバーの各々における前記フレキシブル配線板の前記本体部に向く面に接続される
請求項1に記載の電池配線モジュール。 - 前記パッドは、前記パッドの一部が前記複数のバスバーの各々の端縁から出るように、前記複数のバスバーの各々に対して位置決めされている
請求項1または請求項2に記載の電池配線モジュール。 - 前記複数のバスバーの各々は複数の前記切欠き部を有する
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電池配線モジュール。 - 前記複数のバスバーの各々は2つの前記切欠き部に挟まれた凸部を有し、前記凸部は基部及び先端部を有し、前記先端部の幅は前記基部の幅よりも大きい
請求項4に記載の電池配線モジュール。 - 前記少なくとも1つの切欠き部は、各バスバーの端縁側の第1部位と、第1部位よりも前記バスバーの中心側に位置する第2部位とを含み、第2部位は、第1部位よりも大きい幅を有する
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電池配線モジュール。 - 電池配線モジュールであって、
電池ブロックの複数の電池セルを直列接続するための複数のバスバーと、
前記複数のバスバーの各々に接続された複数の配線を有するフレキシブル配線板とを備え、
前記フレキシブル配線板は、本体部と、前記本体部から前記複数のバスバーの各々に向かって延びる複数の延長部とを有し、
前記複数の延長部の各々は前記複数の配線のうちの1本を支持し、かつ、前記複数の延長部の各々は端部を有し、前記端部に各配線の一部分であるパッドが配置されており、
前記複数のバスバーの各々は複数の突出部を有し、前記パッドは前記複数の突出部の少なくとも一部に重なるように、各バスバー上に配置されており、
前記パッドと前記複数の突出部の少なくとも一部とは半田で接続されている
電池配線モジュール。 - 前記複数の突出部は基部及び先端部を有し、前記先端部の幅は前記基部の幅よりも大きい
請求項7に記載の電池配線モジュール。 - 電池配線モジュールであって、
電池ブロックの複数の電池セルを直列接続するための複数のバスバーと、
前記複数のバスバーの各々に接続された複数の配線を有するフレキシブル配線板とを備え、
前記フレキシブル配線板は、本体部と、前記本体部から前記複数のバスバーの各々に向かって延びる複数の延長部とを有し、
前記複数のバスバーは、前記フレキシブル配線板の前記本体部とは段違いに配置されており、
前記複数の延長部の各々は前記複数の配線のうちの1本を支持し、かつ、前記複数の延長部の各々は端部を有し、前記端部に各配線の一部分であるパッドが配置されており、
前記複数のバスバーの各々は複数の切欠き部または複数の突出部を有し、前記パッドは、前記複数の切欠き部または前記複数の突出部の全体に重なるように、かつ前記パッドの一部が前記複数のバスバーの各々の端縁から出るように、各バスバーおける前記フレキシブル配線板の前記本体部に向く面上に配置されており、
前記パッドと前記バスバーとは、少なくとも前記複数の切欠き部内または前記複数の突出部の外周と、前記バスバーの端縁から出ている前記パッドの一部上とに配置された半田で接続されている
電池配線モジュール。 - 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の電池配線モジュールと、前記電池配線モジュールによって接続された複数の電池セルとを備える電源装置。
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