JP6576886B2 - 基板用コネクタ及びそれを備えた電池制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池制御装置の構造に関するものである。

ハイブリッド自動車、電気自動車等の電源装置では、リチウムイオン電池セル等の二次電池を使用している。ここで、電池セル１個当たりの出力電圧は数Ｖ程度と小さいため、電池セルを多段接続して数十Ｖ〜数百Ｖの出力を可能とした蓄電モジュールが電源装置として用いられている。

この蓄電モジュールは、各電池セルの充放電を繰り返しながら使用されるが、各電池セルの出力電圧に電圧差が生じると電池劣化が促進される。そのため、各電池セルの出力電圧が均一となるように、電池制御装置を用いて、各電池セルの出力電圧を個別に監視し、各電池セルの充放電を制御している。

電池制御装置は、多数の電池セルの出力電圧を個別に計測できるように、通常数十本の電線を有するケーブルを介して蓄電モジュールに接続される。そのため、電池制御装置の基板用コネクタと部品実装基板との間には、多数のリードが短いピッチで密に配列されている。このようにリード間のピッチが短くなることで、導電性の異物がリードに付着したときにリード間がショートするおそれがある。リード間がショートした場合、当該リード６と電気的に接続されている電池セルの（＋）電極と（−）電極がショートすることにより、電池セルが発熱する危険がある。導電性の異物がリードに付着することを防止する防塵方法を開示するものとして、例えば特許文献１及び２がある。

特許文献１には、「回路基板８３に取り付けられたコネクタ４８の周囲に堰部材６２が配置される。堰部材６２は、内側および外側の接続用端子５４、５５の配列方向にほぼ垂直な開口部６３およびこの開口部６３を開放、遮蔽する開閉部６４ａ、６４ｂを有する。開口部６３からポッティングした後、開閉部６４ａ、６４ｂを閉じ、回路基板８３のコネクタ４８の取付面に垂直な方向からポッティングを行う。２方向からのポッティングにより、端子間は確実に絶縁樹脂７２で絶縁される。」と記載されている（要約参照）。

一方、特許文献２には、「その内側に端子が配設されるハウジング本体１、このハウジング本体１に着脱自在のカバー部２及びハウジング本体１とカバー部２とを連結するヒンジ３は、樹脂により一体的に形成されている。カバー部２をハウジング本体１の上方に退避させておくことにより、基板表面側からの半田付けが容易に行なえる。また、半田付け後にカバー部２の係合用突起２ａをハウジング本体１の係合部１ｂに係合させてカバー部２をハウジング本体１に固定することにより、リード４の絶縁処理が完了する。」と記載されている（要約参照）。

特開２０１２−５４０２５号公報 実開平６−４４０４１号公報

しかしながら、特許文献１の防塵方法では、溶融した絶縁樹脂をポッティングするための設備が必要になると共に、絶縁樹脂が硬化するまでに時間を要する。

一方、特許文献２の防塵方法は、特別な設備を必要としない簡便な方法であるが、カバー部と基板表面との間には隙間が形成されるため、例えば直径１ｍｍ以下の細い繊維状の異物の混入を完全に防止することができない。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、基板用コネクタと部品実装基板とを接続するリードに導電性の異物が付着することを確実に防止できる基板用コネクタ及びそれを備えた電池制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、部品実装基板と、前記部品実装基板の上に取り付けられ、一方側に前記部品実装基板に接続される複数のリードが配列され、他方側に外部機器に接続される複数のコネクタ端子が配列された基板用コネクタと、前記基板用コネクタの背面と前記部品実装基板の表面との間で前記複数のリードを覆う保護キャップとを備えた電池制御装置において、前記基板用コネクタの底面と前記部品実装基板の表面との隙間を塞ぐ密閉部材を更に備えたものとする。

本発明によれば、基板用コネクタと部品実装基板とを接続するリードを保護キャップで覆うことにより、部品実装基板が収容されるケース内に混入した導電性の異物がリードに付着することを防止できる。

また、基板用コネクタの底面と部品実装基板との隙間を密閉部材で塞ぐことにより、当該隙間から部品実装基板が収容されるケース内に導電性の異物が混入することを防止できる。

これにより、基板用コネクタと部品実装基板とを接続するリードに導電性の異物が付着することを確実に防止することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る電池制御基板をコネクタ間口側から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電池制御基板をケースに収容した状態でコネクタ間口側から見た斜視図である。 従来の電池制御基板のコネクタ取付部分をコネクタ背面側から見た斜視図である。 従来の電池制御基板のコネクタ取付部分の断面図である。 本発明の一実施形態に係る電池制御基板のコネクタ取付部分の断面図である。 本発明の一実施形態に係る電池制御基板のコネクタ取付部分をコネクタ背面側から見た分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電池制御基板のコネクタ取付部分をコネクタ背面側から見た斜視図である。

以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。なお、各図中、同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

図１は、本実施形態に係る電池制御基板をコネクタ間口側から見た斜視図であり、図２は、図１に示す電池制御装置をケースに収容した状態でコネクタ間口側から見た斜視図である。

本実施形態に係る電池制御装置１は、ハイブリッド自動車又は電気自動車の駆動用電力源としての蓄電モジュールであるバッテリーユニットを制御する装置である。

バッテリーユニットは、出力電圧を確保するために、多数の電池セルを多段に組み合わせて構成される。バッテリーユニットでは、各電池セルの出力電圧に差が生じると電池劣化が促進される。そのため、電池制御装置１は、各電池セルの出力電圧が均一となるように、各電池セルの出力電圧を個別に監視し、各電池セルの充放電を制御する。

図１に示すように、電池制御装置１は、多数の電子部品２が実装された部品実装基板３と、部品実装基板３上に取り付けられ、バッテリーユニットから導出されたケーブルのコネクタと嵌合する基板用コネクタ４とを備えている。

電池制御装置１は、図２に示すように、ケース５に収容された状態でハイブリッド自動車又は電気自動車に搭載され、基板用コネクタ４を介してバッテリーユニットに接続される。

ケース５の側面には、バッテリーユニットのケーブルを部品実装基板３に接続できるように、基板用コネクタ４の間口部４ａを外部に露出させる開口部５ａが設けられている。

開口部５ａの内寸は、ケース５の製造時の寸法誤差を吸収するため、基板用コネクタ４の外寸よりも大きく設定されている。そのため、開口部５ａの内側面と基板用コネクタ４の外側面との間には隙間が生じることとなり、この隙間から導電性の異物が混入するおそれがある。

図３は、従来の電子制御装置のコネクタ取付部分をコネクタ背面側から見た斜視図であり、図４は、図３に示す電子制御装置１Ｘのコネクタ取付部分の断面図である。

図４に示すように、基板用コネクタ４は、一体成型された係合爪４ｂを部品実装基板３に設けられた係合穴３ａに係合させることにより、部品実装基板３に固定される。

複数のコネクタ端子７は、複数のリード６とそれぞれ一体的に形成されている。複数のリード６は、基板用コネクタ４の背面から基板面と平行に外部に導出され、途中で基板面に向けて略直角に屈曲されている。複数のリード６の先端部は、基板面に到る直前で基板面に平行に屈曲され、半田により部品実装基板３に設けられたパターン配線に電気的に接続される。

電池制御装置１は、バッテリーユニットを構成している多数の電池セルの電圧を個別に計測できるように、通常数十本の電線を有するケーブルを介して蓄電モジュールに接続される。そのため、基板用コネクタ４の間口部４ａには、多数のコネクタ端子７が短いピッチで密に配列されている。同様に、基板用コネクタ４と部品実装基板３との間には、多数のリード６が短いピッチで密に配列されている。

基板用コネクタ４の複数のリード６及び複数のコネクタ端子７は、バッテリーユニットの各電池セルの電極とケーブルを介して電気的に接続されている。そのため、導電性の異物がケース５の開口部５ａの内側面と基板用コネクタ４の外側面との隙間からケース５内に混入し、基板用コネクタ４の背面から露出しているリード６に付着してリード間がショートした場合、当該リード６と電気的に接続されている電池セルの（＋）電極と（−）電極がショートすることにより、電池セルが発熱するおそれがある。

図５は、本実施形態に係る電池制御装置１のコネクタ取付部分の断面図であり、図６は、電池制御装置１のコネクタ取付部分をコネクタ背面側から見た分解斜視図であり、図７は、電池制御装置１のコネクタ取付部分をコネクタ背面側から見た斜視図である。

図５〜図７に示すように、基板用コネクタ４の背面から露出している複数のリード６は、前面及び底面が開放された箱形状の保護キャップ８によって覆われている。

図５に示すように、保護キャップ８の上面の前端部及び両側面の前端部は、基板用コネクタ４の背面に形成された段差部４ｃに、例えば両面テープのような接着部材９を介して固定されている。保護キャップ８の下端部（両側面の下端部及び背面のベロ部８ａ）は、後述する密閉部材１０の上面に配置される。これにより、複数のリード６の周囲に密閉空間が形成される。

図５及び図６に示すように、基板用コネクタ４の底面及び保護キャップ８の下端部と部品実装基板３の表面との間には、密閉部材１０が設けられている。密閉部材１０は、シート状又はフィルム状の弾性部材であり、基板用コネクタ４の底面形状に合わせて容易に加工できるように耐熱性シリコーンゴムのような素材で構成することが望ましい。密閉部材１０は、その下面に接着性を有しており、基板用コネクタ４を取り付ける前に部品実装基板３の表面に貼り付けられる。

密閉部材１０には、基板用コネクタ４の係合爪４ｂを部品実装基板３の係合穴３ａに通すための開口部１０ａと、基板用コネクタ４の複数のリード６を部品実装基板３のランドパターンに半田付けするための開口部１０ｂとが形成されている。

基板用コネクタ４を密閉部材１０の上に配置し、係合爪４ｂを部品実装基板３の係合穴３ａに係合させることにより、密閉部材１０は上下両面から圧迫される。これにより、密閉部材１０と基板用コネクタ４及び部品実装基板３とを密着させることができ、基板用コネクタ４の底面と部品実装基板３との隙間を塞ぐことが可能となる。

本発明によれば、基板用コネクタ４と部品実装基板３とを接続する複数のリード６を保護キャップ８で覆うことにより、部品実装基板３が収容されるケース５内に混入した導電性の異物がリード６に付着することを防止できる。

また、基板用コネクタ４の底面と部品実装基板３との隙間を密閉部材１０で塞ぐことにより、当該隙間から部品実装基板が収容されるケース内に導電性の異物が混入することを防止できる。

これにより、基板用コネクタ４と部品実装基板３とを接続するリード６に導電性の異物が付着することを確実に防止することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような様々な変形例が考えられる。

本実施形態では、密閉部材１０の下面にのみ接着性を持たせる構成としたが、本発明はこれに限られず、密閉部材１０の上面にも接着性を持たせても良い。これにより、保護キャップ８を密閉部材１０に対しても固定することが可能となる。

本実施形態では、接着部材９を介して保護キャップ８を基板用コネクタ４に固定する構成としたが、本発明はこれに限られず、保護キャップ８の前端部に設けた爪を基板用コネクタ４の後端部に設けた溝に嵌め合わせて（又は、基板用コネクタ４の後端部に設けた爪を保護キャップ８の前端部に設けた溝に嵌め合わせて）固定しても良い。あるいは、保護キャップ８の下端部に設けた爪を部品実装基板３に設けた係合穴に係合させることにより、部品実装基板３に直接固定しても良い。

本実施形態では、保護キャップ８の高さ寸法が基板用コネクタ４のそれと一致させ、保護キャップ８の前端部を基板用コネクタ４の背面に設けた段差部４ｃに固定する構成としたが、本発明はこれに限られず、保護キャップ８の内寸を基板用コネクタ４の外寸と略一致させ、基板用コネクタ４の上面及び両側面に覆い被せて固定する構成としても良い。これにより、基板用コネクタ４の背面に段差部４ｃを設ける必要がなくなり、既存の基板用コネクタ４（図３に示す）にも保護キャップ８を取り付けることが可能となる。

本実施形態では、密閉部材１０を部品実装基板３に貼り付けた後に基板用コネクタ４を取り付ける構成としたが、本発明はこれに限られず、基板用コネクタ４の底面に密閉部材１０を一体成型しても良い。これにより、部品実装基板３に密閉部材１０を貼り付ける作業が不要となるため、電池制御装置１の組立工数を削減することが可能となる。

１，１Ｘ…電池制御装置、２…電子部品、３…部品実装基板、３ａ…係合穴、４…基板用コネクタ、４ａ…間口部、４ｂ…係合爪、４ｃ…段差部、５…ケース、５ａ…開口部、６…リード、７…コネクタ端子、８…保護キャップ、８ａ…ベロ部、９…接着部材、１０…密閉部材、１０ａ，１０ｂ…開口部。

Claims (2)

1. 部品実装基板と、
   前記部品実装基板の上に取り付けられ、一方側に前記部品実装基板に接続される複数のリードが配列され、他方側に外部機器に接続される複数のコネクタ端子が配列された基板用コネクタと、
   前記基板用コネクタの背面と前記部品実装基板の表面との間で前記複数のリードを覆う保護キャップとを備えた電池制御装置において、
   前記基板用コネクタ及び前記保護キャップの底面と前記部品実装基板の表面との隙間を塞ぐ密閉部材を更に備え、
   前記密着部材は、前記複数のリードと前記部品実装基板の接続部に対応する位置に開口部を備えたシート状あるいはフィルム状の部材であることを特徴とする電池制御装置。
2. 請求項１に記載の電池制御装置において、
   前記密閉部材は、弾性部材によって構成されたこと特徴とする電池制御装置。

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