JP7039995B2 - 監視装置 - Google Patents
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Description
配線パターンを介して入力される電池セルの電圧を監視する監視部(10)と、
配線パターンに入力されるノイズを除去するノイズ除去素子(16,17,62)と、を有し、
ノイズ除去素子は、電極端子と監視部とを接続する配線パターンの監視部側に設けられ、
複数の電池セルは所定方向に並び、
電極端子として、所定方向に交差する横方向に並ぶ正極端子(221)と負極端子(222)があり、
複数の電池セルそれぞれの正極端子と負極端子とが所定方向に交互に並ぶことで、正極端子と負極端子とが交互に並ぶ第1電極端子群(211)、および、第1電極端子群とは正極端子と負極端子の並びが逆の第2電極端子群(212)が構成されており、
可撓基板は複数の電池セルの電極端子の形成面(220a)に対向する態様で、第1電極端子群と第2電極端子群との間に設けられており、
可撓基板は、第1電極端子群側に位置する第1可撓基板(41)、第2電極端子群側に位置する第2可撓基板(42)、および、第1可撓基板と第2可撓基板の間に位置し、第1可撓基板と第2可撓基板それぞれの監視部側を一体的に連結する第3可撓基板(43)を有する。
他の開示の1つは、直列接続された複数の電池セル(220)それぞれの電極端子(221,222)と電気的に接続される配線パターン(50)の形成された可撓基板(40)と、
配線パターンを介して入力される電池セルの電圧を監視する監視部(10)と、
配線パターンに入力されるノイズを除去するノイズ除去素子(16,17,62)と、を有し、
ノイズ除去素子は、電極端子と監視部とを接続する配線パターンの監視部側に設けられ、
複数の電池セルは所定方向に並び、
電極端子として、所定方向に交差する横方向に並ぶ正極端子(221)と負極端子(222)があり、
複数の電池セルそれぞれの正極端子と負極端子とが所定方向に交互に並ぶことで、正極端子と負極端子とが交互に並ぶ第1電極端子群(211)、および、第1電極端子群とは正極端子と負極端子の並びが逆の第2電極端子群(212)が構成されており、
可撓基板は複数の電池セルの電極端子の形成面(220a)に対向する態様で、第1電極端子群と第2電極端子群との間に設けられており、
可撓基板は、第1電極端子群側に位置する第1可撓基板(41)と、第2電極端子群側に位置する第2可撓基板(42)と、を有し、
監視部は、第1可撓基板と第2可撓基板とに連結される配線基板(11)と、配線基板に設けられたドライバ(18)と、を有し、
第1可撓基板と第2可撓基板それぞれは配線基板に対向する態様で、配線基板に連結されている。
図1~図6に基づいて本実施形態に係る電池パックの監視装置を説明する。本実施形態の電池パックはハイブリッド自動車に適用されている。
電池パック400はハイブリッド自動車の電気負荷に電力供給する機能を果たす。この電気負荷には、動力供給源および発電源としての機能を果たすモータジェネレータが含まれている。例えばモータジェネレータが力行する場合、電池パック400は放電してモータジェネレータに電力供給を行う。ただしモータジェネレータが発電する場合、電池パック400は発電によって生じた発電電力を充電する機能も果たす。
上記したように電池モジュール200は電池スタック210を有する。また電池モジュール200は電池スタック210を収容する電池ケース(図示略)を有する。この電池ケースは筐体と蓋部を有する。筐体はアルミダイカストで製造される。また筐体は鉄やステンレスをプレス加工したりすることで製造することもできる。蓋部は樹脂材料、若しくは、金属材料で形成される。
図1に示すように監視装置100は、複数の電池セル220それぞれの電圧を監視する監視部10、および、監視部10と複数の電池セル220それぞれとを電気的に接続する配線部30を有する。
次に、図2に基づいて電池スタック210の構成を説明する。上記したように電池スタック210は複数の電池セル220を有する。電池セル220は四角柱形状を成す。そのために電池セル220は6面を有する。
次に、図1および図3に基づいて監視装置100の回路構成を説明する。
次に図3~図5に基づいて配線部30の構成を説明する。上記したように配線部30はフレキシブル基板40と配線パターン50を有する。フレキシブル基板40はプリント基板11よりも厚みが薄く、撓みやすい樹脂材料から成る。そのためにフレキシブル基板40は湾曲可能になっている。すなわちフレキシブル基板40は弾性変形可能になっている。
次に配線パターン50の形状と位置を詳説する。それに当たって、以下においては説明を簡便とするために、横方向における第1電極端子群211側を下側、第2電極端子群212側を上側と示す。また図5に示すように本実施形態では監視部10はNo.0の負極端子222を有する電池セル220側に位置する。そこで、以下においては縦方向における監視部10側を左側、その反対のNo.17の正極端子221を有する電池セル220側を右側と示す。
上記したようにフレキシブル基板40には、電圧検出の際にノイズを除去するフィルタとしての機能を果たすインダクタ62が設けられている。このインダクタ62は配線パターン50におけるインダクタ62よりも電池セル220側に入力されたノイズを除去する機能を果たす。そのためにインダクタ62は電池セル220側ではなく、その反対の監視部10側に設けられることが望ましい。
次に、監視装置100の作用効果を説明する。上記したように、インダクタ62は電池セル220の電極端子側の第1配線53ではなく、監視部10側の第2配線54に設けられる。これによれば、インダクタが第1配線に設けられる構成とは異なり、配線パターン50におけるインダクタ62の設置部位から監視部10側の長さが短くなる。したがってこの配線パターン50の監視部10側にノイズが入力されることが抑制される。
本実施形態では第1上側配線91~第4上側配線94の第1配線53の一部が裏面40bに形成される例を示した。しかしながら例えば図7に示すように第1上側配線91~第4上側配線94の第1配線53の全てが裏面40bに形成された構成を採用することもできる。これによれば連結配線55が不要になる。そのためにフレキシブル基板40の製造加工が簡素化される。
本実施形態では複数の第2配線54が下側から上側へと向かって低い電位から高い電位へと並ぶ例を示した。しかしながら例えば図8に示すように複数の第2配線54が下側から上側へと向かって高い電位から低い電位へと並ぶ構成を採用することもできる。この変形例では第1下側配線81~第4下側配線84の第1配線53の一部が裏面40bに形成されている。第5上側配線95の第1配線53の一部が裏面40bに形成されている。
本実施形態では第3可撓基板43が第1可撓基板41と第2可撓基板42よりも縦方向の長さが短い例を示した。しかしながら例えば図9に示すように第3可撓基板43の縦方向の長さが第1可撓基板41と第2可撓基板42それぞれの縦方向の長さと等しい構成を採用することもできる。この変形例の場合、フレキシブル基板40の表面40aおよび裏面40bの形状は矩形となる。そして配線パターン50の配線レイアウトが簡素化される。第1配線53は単に横方向に延びる形状になる。各配線パターン50を縦方向と横方向とによって規定される平面においてL字形状とすることができる。図9では第1可撓基板41と第2可撓基板42それぞれと第3可撓基板43との境界を一点鎖線で示している。
本実施形態では第2配線54は縦方向に沿う例を示した。しかしながら例えば図11に示すように第2配線54におけるインダクタ62の設置部位から監視部10側の一部を横方向に延ばしてもよい。この変形例では、複数の第2配線54におけるインダクタ62の設置部位から監視部10側の横方向の離間距離を広げている。これにより、第2配線54におけるインダクタ62よりも監視部10側で隣り合う第2配線54が混線することが抑制される。
本実施形態ではフレキシブル基板40にヒューズ61とインダクタ62が設けられる例を示した。これに対して例えば図12に示すように、フレキシブル基板40にヒューズ61とインダクタ62の他に、ツェナーダイオード15、並列コンデンサ16、および、抵抗17が設けられる構成を採用することもできる。この変形例の場合、インダクタ62、並列コンデンサ16、および、抵抗17がノイズ除去素子に相当する。
なお、本実施形態ではフレキシブル基板40が第1可撓基板41~第3可撓基板43を有し、複数の配線パターン50が電位順に並ぶ例を示した。しかしながらフレキシブル基板40が第1可撓基板41と第2可撓基板42を有し、複数の配線パターン50が電位順に並ばない構成を採用することもできる。また、フレキシブル基板40が第1可撓基板41~第3可撓基板43を有し、複数の配線パターン50が電位順に並ばない構成を採用することもできる。
本実施形態では複数のインダクタ62が横方向において千鳥配置となっている例を示した。しかしながら複数のインダクタ62が横方向で対向して並ぶ構成を採用することもできる。
次に、第2実施形態を図13および図14に基づいて説明する。以下に示す各実施形態の監視装置は上記した実施形態によるものと共通点が多い。そのため以下においては共通部分の説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。また以下においては上記した実施形態で示した要素と同一の要素には同一の符号を付与する。
本実施形態では図14に示すようにRC回路の設けられる第4配線24が縦方向に沿う例を示した。しかしながら例えば図15に示すように第4配線24におけるRC回路の設置部位から監視ICチップ13側の一部を横方向に延ばしてもよい。この変形例では、複数の第4配線24におけるRC回路の設置部位から監視ICチップ13側の横方向の離間距離を広げている。これによれば第4配線24におけるRC回路よりも監視ICチップ13側で隣り合う部位が混線することが抑制される。
各実施形態では全ての第2配線54が表面40aに形成される例を示した。しかしながら第2配線54は裏面40bに形成された構成を採用することもできる。このような構成は、例えばこれまでに記載した各形態の配線レイアウトの表面40a側と裏面40b側とを反転することで実現することができる。
各実施形態では電池スタック210が9個の電池セル220を有する例を示した。しかしながら電池スタック210の有する電池セル220の数としては上記例に限定されず、複数であればよい。そして電池スタック210は偶数個の電池セル220を有してもよい。
各実施形態では電池パック400をハイブリッド自動車に適用した例を示した。しかしながら電池パック400は例えばプラグインハイブリッド自動車や電気自動車に適用することもできる。
Claims (13)
- 直列接続された複数の電池セル(220)それぞれの電極端子(221,222)と電気的に接続される配線パターン(50)の形成された可撓基板(40)と、
前記配線パターンを介して入力される前記電池セルの電圧を監視する監視部(10)と、
前記配線パターンに入力されるノイズを除去するノイズ除去素子(16,17,62)と、を有し、
前記ノイズ除去素子は、前記電極端子と前記監視部とを接続する前記配線パターンの前記監視部側に設けられ、
複数の前記電池セルは所定方向に並び、
前記電極端子として、前記所定方向に交差する横方向に並ぶ正極端子(221)と負極端子(222)があり、
複数の前記電池セルそれぞれの前記正極端子と前記負極端子とが前記所定方向に交互に並ぶことで、前記正極端子と前記負極端子とが交互に並ぶ第1電極端子群(211)、および、前記第1電極端子群とは前記正極端子と前記負極端子の並びが逆の第2電極端子群(212)が構成されており、
前記可撓基板は複数の前記電池セルの前記電極端子の形成面(220a)に対向する態様で、前記第1電極端子群と前記第2電極端子群との間に設けられており、
前記可撓基板は、前記第1電極端子群側に位置する第1可撓基板(41)、前記第2電極端子群側に位置する第2可撓基板(42)、および、前記第1可撓基板と前記第2可撓基板の間に位置し、前記第1可撓基板と前記第2可撓基板それぞれの前記監視部側を一体的に連結する第3可撓基板(43)を有する監視装置。 - 前記第3可撓基板は、前記第1可撓基板と前記第2可撓基板それぞれよりも前記所定方向の長さが短い請求項1に記載の監視装置。
- 前記配線パターンは、前記第1電極端子群と前記監視部とを電気的に接続する第1配線パターン(51)と、前記第2電極端子群と前記監視部とを電気的に接続する第2配線パターン(52)と、を有し、
前記第1配線パターンと前記第2配線パターンそれぞれは、前記電極端子との電気的な接続部位から延びる第1配線(53)と、前記第1配線から前記監視部との電気的な接続部位へと延びる第2配線(54)と、を有し、
前記第1配線パターンの前記第1配線における前記可撓基板の表面(40a)およびその裏面(40b)の一方に形成された部位は、前記第1電極端子群側から前記第2電極端子群側へと延び、
前記第2配線パターンの前記第1配線における前記表面および前記裏面の他方に形成された部位は、前記第2電極端子群側から前記第1電極端子群側へと延び、
前記第1配線パターンと前記第2配線パターンそれぞれの前記第2配線は、接続される前記電極端子の電位が低いほどに、前記横方向において前記第1電極端子群および前記第2電極端子群の一方側に位置し、
直列接続された複数の前記電池セルの電位順に並ぶように、前記第1配線パターンの前記第2配線と前記第2配線パターンの前記第2配線とが前記横方向で交互に並んでいる請求項1または請求項2に記載の監視装置。 - 前記ノイズ除去素子は、前記横方向で交互に並ぶ前記第1配線パターンの前記第2配線と前記第2配線パターンの前記第2配線それぞれに設けられており、
前記第1配線パターンの前記第2配線に設けられる前記ノイズ除去素子と前記第2配線パターンの前記第2配線に設けられる前記ノイズ除去素子が前記所定方向に離れることで、複数の前記ノイズ除去素子は前記横方向で互い違いに並んでいる請求項3に記載の監視装置。 - 前記配線パターンにおける前記表面に形成された部位と前記裏面に形成された部位とが前記可撓基板を介して対向しており、
前記ノイズ除去素子は、前記配線パターンにおける前記可撓基板を介した対向部位よりも前記監視部側に設けられている請求項3または請求項4に記載の監視装置。 - 前記第1配線パターンの前記第2配線と前記第2配線パターンの前記第2配線との離間距離は、前記ノイズ除去素子の設置部位から前記監視部側のほうが、前記ノイズ除去素子の設置部位から前記第1配線側よりも広くなっている請求項3~5いずれか1項に記載の監視装置。
- 前記ノイズ除去素子には、前記第1配線パターンの前記第2配線と前記第2配線パターンの前記第2配線とを接続するコンデンサ(16)が含まれている請求項3~6いずれか1項に記載の監視装置。
- 直列接続された複数の電池セル(220)それぞれの電極端子(221,222)と電気的に接続される配線パターン(50)の形成された可撓基板(40)と、
前記配線パターンを介して入力される前記電池セルの電圧を監視する監視部(10)と、
前記配線パターンに入力されるノイズを除去するノイズ除去素子(16,17,62)と、を有し、
前記ノイズ除去素子は、前記電極端子と前記監視部とを接続する前記配線パターンの前記監視部側に設けられ、
複数の前記電池セルは所定方向に並び、
前記電極端子として、前記所定方向に交差する横方向に並ぶ正極端子(221)と負極端子(222)があり、
複数の前記電池セルそれぞれの前記正極端子と前記負極端子とが前記所定方向に交互に並ぶことで、前記正極端子と前記負極端子とが交互に並ぶ第1電極端子群(211)、および、前記第1電極端子群とは前記正極端子と前記負極端子の並びが逆の第2電極端子群(212)が構成されており、
前記可撓基板は複数の前記電池セルの前記電極端子の形成面(220a)に対向する態様で、前記第1電極端子群と前記第2電極端子群との間に設けられており、
前記可撓基板は、前記第1電極端子群側に位置する第1可撓基板(41)と、前記第2電極端子群側に位置する第2可撓基板(42)と、を有し、
前記監視部は、前記第1可撓基板と前記第2可撓基板とに連結される配線基板(11)と、前記配線基板に設けられたドライバ(18)と、を有し、
前記第1可撓基板と前記第2可撓基板それぞれは前記配線基板に対向する態様で、前記配線基板に連結されている監視装置。 - 前記配線基板は複数の基板配線(14)を備え、
複数の前記基板配線は、前記第1可撓基板に形成された前記配線パターンと前記ドライバとを電気的に接続する第1基板配線(21)と、前記第2可撓基板に形成された前記配線パターンと前記ドライバとを電気的に接続する第2基板配線(22)と、を有し、
前記第1基板配線と前記第2基板配線それぞれは、前記配線パターンとの接続部位から延びる第3配線(23)と、前記第3配線から前記ドライバへと延びる第4配線(24)と、を有し、
前記第1基板配線の前記第3配線における前記配線基板の一面(11a)およびその裏側の内面(11b)の一方に形成された部位は、前記第1可撓基板側から前記第2可撓基板側へと延び、
前記第2基板配線の前記第3配線における前記一面および前記内面の他方に形成された部位は、前記第2可撓基板側から前記第1可撓基板側へと延び、
前記第1基板配線と前記第2基板配線それぞれの前記第4配線は、前記配線パターンを介して接続される前記電極端子の電位が低いほどに、前記横方向において前記第1可撓基板および前記第2可撓基板の一方側に位置し、
直列接続された複数の前記電池セルの電位順に並ぶように、前記第1基板配線の前記第4配線と前記第2基板配線の前記第4配線とが前記横方向で交互に並んでいる請求項8に記載の監視装置。 - 前記監視部は、複数の基板配線(14)を備える配線基板(11)と、前記配線基板に設けられたドライバ(18)と、前記電池セルの充放電を制御するスイッチ(19)と、を有し、
前記スイッチは、直列接続された複数の前記電池セルの電位順に並ぶ2つの前記基板配線のうちの一方に一端が電気的に接続され、他方に他端が電気的に接続される請求項1~9いずれか1項に記載の監視装置。 - 前記監視部は、前記基板配線に入力されるノイズを除去するフィルタ(16,17)を有し、
前記フィルタは、前記配線パターンと前記ドライバとを接続する前記基板配線の前記ドライバ側に設けられている請求項10に記載の監視装置。 - 複数の前記基板配線の離間距離は、前記フィルタの設置部位から前記ドライバ側のほうが、前記フィルタの設置部位から前記可撓基板側よりも広くなっている請求項11に記載の監視装置。
- 前記フィルタには、電位順に並ぶ2つの前記基板配線を接続するコンデンサ(16)が含まれている請求項11または請求項12に記載の監視装置。
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