WO2021145181A1

WO2021145181A1 - 電池監視装置

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Publication number: WO2021145181A1
Application number: PCT/JP2020/048327
Authority: WO
Inventors: 捷仁鴫田
Original assignee: 株式会社オートネットワーク技術研究所; 住友電装株式会社; 住友電気工業株式会社
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2021-07-22
Also published as: JP2021111539A

Abstract

複数の回路基板及びバスバーをよりコンパクトに電池ユニットに組み付けて一体化することができる電池監視装置を提供する。　電池監視装置（１０）は、電池ユニット（３）に組み付けられ、電池部（３Ａ）の端子に電気的に接続されるバスバー（３０）と、電池ユニット（３）における電圧、電流、温度の少なくともいずれかに基づく信号を伝送する信号線（２８）を有し、電池ユニット（３）に組み付けられるフレキシブル基板（２０）と、信号線（２８）からの信号が伝送される配線（４２）を有し、電池ユニット（３）に組み付けられる回路基板（４０）と、フレキシブル基板（２０）及び回路基板（４０）に固定され、信号線（２８）と配線（４２）とを電気的に接続するコネクタ（４４）と、を備えている。フレキシブル基板（２０）の少なくとも一部と回路基板（４０）とが、回路基板（４０）の板厚方向に重なる。

Description

電池監視装置

　本開示は、電池監視装置に関する。

　車載用電池パックには、電池ユニットに含まれる各電池を監視・管理するための装置が搭載されているものがある。例えば、特許文献１のバッテリ管理装置は、電池ケースと、電池ケース内に収容される組電池および回路基板と、を備えている。回路基板は、電圧検出回路を有している。電圧検出回路は、電圧検出ラインを介して各二次電池の両端に接続され、各二次電池の電圧を検出する。

国際公開第２０１８／００８７１４号公報

　特許文献１では、バッテリ管理装置において、各電圧検出ラインの具体的構成、および回路基板への接続構造が開示されていない。

　本願の発明者は、電池ユニットを監視する電池監視装置として、電池部の端子に電気的に接続されるバスバーと、電池ユニットに基づいて生成される信号を伝送する第１の回路基板と、第１の回路基板から信号を受ける第２の回路基板とを備えた装置を想定した。しかし、この電池監視装置は、少なくとも２つの回路基板を電池ユニットに対して一体的に組み付ける必要があるため、単一の回路基板のみを設ける構成よりも回路基板の配置が大型化しやすい。

　そこで、本開示は、複数の回路基板及びバスバーをよりコンパクトに電池ユニットに組み付けて一体化することができる電池監視装置を提供する。

　本開示の電池監視装置は、
　複数の電池部を有する電池ユニットを監視する電池監視装置であって、
　前記電池ユニットに組み付けられ、前記電池部の端子に電気的に接続されるバスバーと、
　前記電池ユニットにおける電圧、電流、温度の少なくともいずれかに基づく信号を伝送する信号線を有し、前記電池ユニットに組み付けられる第１回路基板と、
　前記信号線からの信号が伝送される配線を有し、前記電池ユニットに組み付けられる第２回路基板と、
　前記第１回路基板及び前記第２回路基板に固定され、前記信号線と前記配線とを電気的に接続する接続部と、
　を備え、
　前記第１回路基板の少なくとも一部と前記第２回路基板とが、前記第２回路基板の板厚方向に重なる。

　本開示に係る電池監視装置は、複数の回路基板及びバスバーをよりコンパクトに電池ユニットに組み付けて一体化することができる。

図１は、本開示の実施例１に係る電池監視装置を備えた電池モジュールの外観を概念的に示す斜視図である。図２は、図１のケース体の内部を概略的に例示する斜視図である。図３は、実施例１に係る電池監視装置を概略的に例示する平面図である。図４は、図３から第１回路基板を省略して示す平面図である。図５は、図３のＡ－Ａ位置での断面を概略的に示す断面図である。図６は、図５で示される断面の一部を拡大した拡大図である。図７は、図１の電池モジュールと外部装置とを含んだ車載システムの電気的構成を概念的に示す回路図である。図８は、電池ユニット及び監視部の電気的構成の具体例を概念的に示す回路図である。

［本開示の実施形態の説明］
　最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
　本開示の一例である電池監視装置は、
　［１］複数の電池部を有する電池ユニットを監視する電池監視装置であって、前記電池ユニットに組み付けられ、前記電池部の端子に電気的に接続されるバスバーと、前記電池ユニットにおける電圧、電流、温度の少なくともいずれかに基づく信号を伝送する信号線を有し、前記電池ユニットに組み付けられる第１回路基板と、前記信号線からの信号が伝送される配線を有し、前記電池ユニットに組み付けられる第２回路基板と、前記第１回路基板及び前記第２回路基板に固定され、前記信号線と前記配線とを電気的に接続する接続部と、を備え、前記第１回路基板の少なくとも一部と前記第２回路基板とが、前記第２回路基板の板厚方向に重なる電池監視装置。

　［１］の構成の電池監視装置は、２つの回路基板（第１回路基板および第２回路基板）を電池ユニットに対して組み付ける構成であるが、第１回路基板の少なくとも一部が第２回路基板と、第２回路基板の板厚方向で重なる構成となっている。そのため、この電池監視装置は、基板同士が重ならない構成と比べて、回路基板の板面に沿う方向のサイズを低減することができる。したがって、電池監視装置は、複数の回路基板及びバスバーをよりコンパクトに電池ユニットに組み付けて一体化することができる。

　［２］前記第１回路基板は、フレキシブルプリント回路基板である［１］に記載の電池監視装置。

　上記［２］の構成の電池監視装置では、第１回路基板は、電気的特性が維持された状態で柔軟に変形し得る。

　［３］前記第１回路基板と前記第２回路基板とが前記板厚方向で重なる領域において前記第１回路基板と前記第２回路基板との間に、前記第２回路基板が前記第１回路基板側に移動することを規制する規制部が設けられている［１］又は［２］に記載の電池監視装置。

　上記［３］の構成の電池監視装置では、第１回路基板と第２回路基板とが重なる構成では、第１回路基板と第２回路基板との間にデッドスペースが生じ得る。そこで、規制部は、このようなデッドスペースを有効に利用して配置させることができる。

　［４］前記バスバー、前記第１回路基板、および前記第２回路基板が組み付けられるケース体を備え、前記ケース体は、前記第２回路基板における前記第１回路基板側とは反対側の面を支持する支持部と、前記第２回路基板の周囲に配置される壁部と、を有し、前記規制部は、前記壁部から突出する突出片として構成され、前記第２回路基板における前記第１回路基板側の面と対向する[３］に記載の電池監視装置。

　上記［４］の構成の電池監視装置では、規制部が、ケース体の壁部から突出する突出片として構成されるため、第２回路基板の第１回路基板側への移動を規制する部材を別途設ける必要がなく、部材点数を低減することができる。

　［５］前記規制部における前記第２回路基板側とは反対側且つ少なくとも先端側には、前記規制部の先端に近づくにつれて前記第２回路基板側に近づく傾斜面が構成されている［４］に記載の電池監視装置。

　上記［５］の構成の電池監視装置では、第２回路基板をケース体に組み付けるときに、傾斜面によって第２回路基板を支持部と規制部との間へと誘導することができる。そのため、第２回路基板は、ケース体に組み付け易くなる。

　［６］前記第１回路基板は、少なくとも一部が前記第２回路基板の領域から外れて配置される第１基板部と、前記第１基板部から延びる部位である第２基板部と、を有し、前記第２基板部が、前記第２回路基板の縁部寄りの位置に設けられ、前記第２基板部と前記縁部とが前記板厚方向に重なる[１]から[５]のいずれか一つに記載の電池監視装置。

　上記［６］の構成の電池監視装置では、第２基板部は、第２回路基板の板面の中央部分（縁部より内側の部分）を避けつつ、第２回路基板と重なるように配置することができる。そのため、第１回路基板は、第２回路基板の板面の中央部分に実装される部品から発熱等の影響を受けることを防ぐことができる。

　［７］２つの前記第２基板部を備え、一方の前記第２基板部は、前記第２回路基板における所定方向一方側の縁部と前記板厚方向に重なり、他方の前記第２基板部は、一方の前記第２基板部と離れて配置され且つ前記第２回路基板における所定方向他方側の縁部と前記板厚方向に重なる[６]に記載の電池監視装置。

　上記［７］の構成の電池監視装置では、第２回路基板の縁部と第２回路基板の板厚方向で重なる第２基板部が２つ設けられる構成であるため、両方の第２基板部に対してバスバーを接続することができるようになる。そのため、第１回路基板に対するバスバーの接続箇所の自由度を大きくすることができる。

　［８］前記第２回路基板が前記第１回路基板側に移動することを規制する２つの規制部が設けられ、一方の前記規制部は、一方の前記第２基板部と前記第２回路基板における前記所定方向一方側の縁部とが前記板厚方向で重なる領域において、一方の前記第２基板部と前記第２回路基板における前記所定方向一方側の縁部との間に設けられ、他方の前記規制部は、他方の前記第２基板部と前記第２回路基板における前記所定方向他方側の縁部とが前記板厚方向で重なる領域において、他方の前記第２基板部と前記第２回路基板における前記所定方向他方側の縁部との間に設けられている[７]に記載の電池監視装置。

　上記［８］の構成の電池監視装置では、一対の規制部は、第１回路基板とそれぞれの第２基板部との間のデッドスペースを有効に利用して配置させることができる。その上で、一対の規制部は、第２回路基板の異なる箇所において第２回路基板の移動を規制するため、第２回路基板の移動をより一層確実に規制することができる。

［本開示の実施形態の詳細］
　本開示の電池監視装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　＜実施例１＞
（電池モジュールの基本構成）
　図１には、実施例１に係る電池監視装置１０を備えた電池モジュール１が例示されている。本開示の一態様である電池監視装置１０は、図１のような電池モジュール１の一部を構成する装置であり、図２のような構成をなす装置である。

　図１で示される電池モジュール１は、例えば電気自動車、又はハイブリッド自動車等の車両を駆動するための電源として使用される。電池モジュール１は、電池ユニット３と、ケース体５と、電池監視装置１０と、バスバー３０とを備える。電池モジュール１は、電池ユニット３に対して、電池監視装置１０が一体的に組み付けられている。電池ユニット３は、車両に搭載される車載用の電池ユニットであり、車載用バッテリとして機能する。電池ユニット３は、複数の電池部３Ａが一体的に設けられたユニットである。電池ユニット３は、複数の電池部３Ａが所定方向に並べられてなる。ケース体５は、電池ユニット３の一方側の面に組み付けられるケースである。電池監視装置１０は、ケース体５に収容された形態で電池ユニット３に取り付けられる装置である。電池監視装置１０は、電池ユニット３における電圧、電流、温度などを監視する機能を有する。電池モジュール１は、車載用バッテリユニットとして機能する。

　電池ユニット３は、正極及び負極を備えた電池部３Ａが複数個並んだ構成をなす。図１の例では、電池ユニット３の全体が直方体状の構成をなす。電池部３Ａは、正極及び負極を有する１つの単位電池として機能する。各々の電池部３Ａは、例えば所定サイズの直方体状をなしている。電池ユニット３において、隣り合う電池部３Ａの電極間は、後述するバスバー３０によって電気的に接続されている。

　本明細書では、板状に構成された回路基板４０の板厚方向が上下方向である。そして、回路基板４０に対して電池ユニット３側が下方側であり、電池ユニット３とは反対側が上方側である。

　図１に示されるように、ケース体５は、後述する回路基板４０の一方面４０Ｂを支持する底面部５Ａと、回路基板４０の他方面４０Ａを覆う上面部５Ｂと、回路基板４０等の周囲を囲むように環状に配置される側面部５Ｃとを備える。ケース体５は、薄い箱状構成をなす。底面部５Ａは、支持部の一例に相当し、回路基板４０の下面である一方面４０Ｂを下側から支持する板状の構成をなす。底面部５Ａは、一方面４０Ｂを直接又は他部材を介して間接的に支持する部分であり、図５の例では、底面部５Ａが一方面４０Ｂに直接接触する構成で一方面４０Ｂを支持している。また、底面部５Ａは、複数のバスバー３０の下面を直接又は他部材を介して間接的に支持する部分である。上面部５Ｂは、回路基板４０の上面である他方面４０Ａを上側から覆う板状の構成をなす。

　図２に示されるように、ケース体５には、第１周壁部５Ｄと、第２周壁部５Ｅとを備えている。第１周壁部５Ｄは、回路基板４０の外周を囲む枠状の構成をなす。第２周壁部５Ｅは、バスバー３０の外周を囲む枠状の構成をなす。複数の第２周壁部５Ｅは、ケース体５の両縁部（互いに対向する位置に配される一対の縁部）に沿って直線状に並列して配されている。

　（電池監視装置）
　図１に示される電池モジュール１において、電池ユニット３の上側に組み付けられたケース体５の内部には、電池ユニット３を監視する装置である電池監視装置１０が設けられている。電池監視装置１０は、車載用の電池監視装置であり、車載用バッテリとして機能する電池ユニット３を監視及び管理するバッテリ管理システム（ＢＭＳ）として機能する。電池監視装置１０の一部をなす第２回路構成体１０Ｂは、電池ユニット３を監視し、電池ユニット３に関する電圧、電流、温度などを検出するバッテリセンシングユニット（ＢＳＵ）として機能する。図２のように、電池監視装置１０は、フレキシブル基板（第１回路基板）２０を有する第１回路構成体１０Ａと回路基板４０を有する第２回路構成体１０Ｂとを備えた回路構成体である。

　図２、図３で示される電池監視装置１０において、第２回路構成体１０Ｂは、回路基板（第２回路基板）４０と、回路基板４０に実装される実装部品と、回路基板４０に設けられる複数の導電層とを備える。回路基板４０は、プリント基板として構成されている。回路基板４０に実装される実装部品は、サーミスタ７０やコネクタ７２などであり、図示はされていないがその他の多数の実装部品も回路基板４０に実装されている。回路基板４０に設けられる導電層は、配線４２（図７参照）などである。図示はされていないが、回路基板４０には、回路基板４０の表面や内部に形成されるパターンや、パターン間を電気的に接続するスルーホールなど、配線４２以外の多数の導電層も設けられている。

　回路基板４０は、上下方向を厚さ方向とする板状に構成され、平面視したときの外形が長方形状となっている。本明細書では、回路基板４０の厚さ方向と直交する方向のうち、所定方向を第１方向とする。そして、回路基板４０の厚さ方向及び上記第１方向と直交する方向を第２方向とする。

　図７で示されるように、電池監視装置１０には、電池ユニット３に関する信号を伝送する導電路である配線４２が複数設けられている。図７の例では、各配線４２は、電池ユニット３の各位置の電圧を示す信号を伝送する電圧検出線として機能し、具体的には、電池ユニット３の各位置と監視部５０の各端子とを導通させる導電路として機能する。このように複数の配線４２が設けられているため、電池ユニット３の各位置の電圧値が監視部５０の各端子に入力される。なお、図７では、複数の配線４２として、配線４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｎが例示されているが、電池監視装置１０にはこれら以外にも配線４２が設けられており、図７では一部の配線４２が省略して示されている。配線４２は、回路基板４０において導電路を構成し得る配置であれば、どのような配置であってもよい。

　電池監視装置１０は、複数の信号線２８と、複数の信号線２８に電気的に接続される複数の配線４２と、を備えている。複数の信号線２８の各々は、複数の配線４２の各々に電気的に接続されている。複数の配線４２は、回路基板４０の一方面４０Ｂ（下面）又は他方面４０Ａ（上面）若しくは内部に設けられている。各配線４２は、少なくとも一部が回路基板４０の他方面４０Ａ（上面）の表層に形成されている。各配線４２において表層に形成される部分は、回路基板４０の板面に設けられた配線パターンとして構成され、この配線パターンに、コネクタ（接続部）４４を介して信号線２８に電気的に接続される。

　フレキシブル基板２０は、フレキシブルプリント回路基板として構成され、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）が採用されている。フレキシブル基板２０は、柔軟性を有するとともに変形可能な構成であり、変形した場合にも電気的特性が維持される構成をなす。フレキシブル基板２０は、柔軟性を有し撓み変形可能に構成された基板本体２１と、基板本体２１に配される導電路と、基板本体２１に実装される部品とを備える。基板本体２１に配される導電路は、複数の信号線２８やその他の配線などである。

　図２、図３等で示される第１回路構成体１０Ａは、フレキシブル基板２０のみによって構成されていてもよく、フレキシブル基板２０に何らかの部品が組み付けられて構成されていてもよい。図７で示されるように、第１回路構成体１０Ａには、複数の信号線２８が設けられている。図７では、複数の信号線２８として、信号線２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｎが例示されているが、電池監視装置１０にはこれら以外にも信号線２８が設けられており、図７では一部の信号線２８が省略して示されている。

　具体的には、図３等で示されるフレキシブル基板２０において複数の信号線２８が設けられている。複数の信号線２８は、フレキシブル基板２０を構成する基板本体２１の表面部又は内部に設けられている。各信号線２８において回路基板４０と対向する部位は、フレキシブル基板２０の板面２０Ａに設けられた配線パターンとして構成され、この部位にコネクタ（接続部）４４を介して各配線４２に電気的に接続される。また、各信号線２８は、それぞれ各バスバー３０に電気的に接続されている。

　各信号線２８は、電池ユニット３における電圧、電流、温度の少なくともいずれかに基づく検出信号を伝送するための信号線である。信号線２８を介して伝送される上記検出信号は、電池ユニット３の所定位置の電圧を特定し得る信号であってもよい。この場合、上記検出信号は、電池ユニット３の所定位置の電圧値そのものを示す信号であってもよく、当該電圧値を分圧した値を示す信号などであってもよく、上記電圧値が閾値よりも高いか否かを示す信号などであってもよい。信号線２８を介して伝送される上記検出信号は、電池ユニット３の所定位置を流れる電流を特定し得る信号であってもよい。この場合、上記検出信号は、上記所定位置を流れる電流の値を示す電圧信号であってもよく、上記所定位置を流れる電流が閾値よりも高いか否かを示す信号などであってもよく、上記所定位置を流れる電流が所定範囲内にあるか否かを示す信号などであってもよい。信号線２８を介して伝送される上記検出信号は、電池ユニット３又は電池ユニット３に組み付けられた部品の所定位置の温度を特定し得る信号であってもよい。この場合、上記検出信号は、上記所定位置の温度を示す電圧信号であってもよく、上記所定位置の温度が閾値よりも高いか否かを示す信号などであってもよく、上記所定位置の温度が所定範囲内にあるか否かを示す信号などであってもよい。

　図７の例では、複数の信号線２８は、電池ユニット３の複数位置の各電圧に基づく信号を伝送するための信号線となっている。具体的には、複数の信号線２８は、電池ユニット３の各位置の各電圧（各位置とグラウンドとの各電位差）をそれぞれ検出するための電圧検出線として構成されている。具体的には、各信号線２８が電池ユニット３の各位置にそれぞれ導通し、電池ユニット３の各位置の電圧が各信号線２８の電圧となるように構成されている。信号線２８は、フレキシブル基板２０において導電路を構成し得る配置であれば、どのような配置であってもよい。

　図２、図３のように、フレキシブル基板２０は、基部２２、第１の対向部２４、第２の対向部２６、を備える。基部（第１基板部）２２、第１の対向部（第２基板部）２４、及び第２の対向部２６は、いずれも柔軟性を有し且つ板状に構成される。

　基部２２は、少なくとも一部が回路基板４０に対して回路基板４０の厚さ方向に重ならないように配置される部位である。図３の例では、基部２２の全体が回路基板４０と重ならないように配置されている。図３では、基部２２の一部構成が省略されているが、省略された部分の構成は特に限定されず、様々な形状や大きさを採用し得る。

　第１の対向部２４は、基部２２から延びるとともに少なくとも一部が回路基板４０と対向して配置される部位である。第１の対向部２４の少なくとも一部は、回路基板４０の上面である他方面４０Ａと対向する。図３の例では、第１の対向部２４は、一方側対向部（第２基板部）２４Ａと他方側対向部（第２基板部）２４Ｂとを有する。一方側対向部２４Ａは、第１方向の一方側から他方側に向かって延びるとともに回路基板４０における第２方向の一方側の第１部位（一側の縁部）４０Ｃと対向する部位である。第１部位４０Ｃは、回路基板４０において一方側対向部２４Ａと上下に重なる部位（回路基板４０の板厚方向で重なる部位）である。他方側対向部２４Ｂは、第１方向一方側から他方側に向かって延びるとともに回路基板４０における第２方向の他方側の第２部位（他側の縁部）４０Ｄと対向する部位である。第２部位４０Ｄは、回路基板４０において他方側対向部２４Ｂと上下に重なる部位（回路基板４０の板厚方向で重なる部位）である。一方側対向部２４Ａと他方側対向部２４Ｂは、第２方向において間隔をあけて配置されている。

　上述したように、フレキシブル基板２０の一部（一方側対向部２４Ａおよび他方側対向部２４Ｂ）と回路基板４０（具体的には、第１部位４０Ｃおよび第２部位４０Ｄ）とが、回路基板４０の板厚方向に重なっている。すなわち、回路基板４０の板厚方向と直交する仮想平面にフレキシブル基板２０を投影した投影図形と、この仮想平面に回路基板４０を投影した投影図形とが、少なくとも部分的に重なる位置関係となっている。具体的には、フレキシブル基板２０の一部が、回路基板４０の一部領域における板厚方向一方側（他方面４０Ａ）を覆う構成をなす。

　一方側対向部２４Ａは、図５に示すように、第１周壁部５Ｄを構成する側壁５Ｇ（図４参照）によって下方から支持されている。他方側対向部２４Ｂは、第１周壁部５Ｄを構成する側壁５Ｈ（図４参照）によって下方から支持されている。側壁５Ｇは、第１部位４０Ｃの外縁に沿って起立する壁部である。側壁５Ｈは、第２部位４０Ｄの外縁に沿って起立する側壁である。

　回路基板４０において、一方側対向部２４Ａおよび他方側対向部２４Ｂと重ならない部分（例えば中央部分）に、後述するセルバランス回路６０が配置されている。これにより、セルバランス回路６０が発熱したとしても、一方側対向部２４Ａおよび他方側対向部２４Ｂに熱を伝達させ難くすることができる。一方で、回路基板４０において、一方側対向部２４Ａおよび他方側対向部２４Ｂと重なる部分には、コイルなどの発熱性の低い部品が配置されている。また、一方側対向部２４Ａおよび他方側対向部２４Ｂは、第１部位４０Ｃおよび第２部位４０Ｄと上下方向で重なる構成であるため、回路基板４０における中央部分とは干渉し難くなる。

　第２の対向部２６は、第１の対向部２４とは異なる位置において基部２２から延びる部位であり、回路基板４０と対向して配置される部位である。図４、図５で示されるように、第２の対向部２６は、回路基板４０の下面である一方面４０Ｂと対向して配置される。図３で示されるように、第２の対向部２６は、第２方向における一方側対向部２４Ａと他方側対向部２４Ｂとの間の位置において第１方向他方側に向かって延びている。第２の対向部２６は、一方側対向部２４Ａにおける第２方向他方側の縁部よりも第２方向他方側に配置され、他方側対向部２４Ｂにおける第１方向一方側の縁部よりも第２方向一方側に配置されている。

　図４、図５で示されるように、第２の対向部２６は、基部２２に対して一体的に繋がるとともに基部２２から下方側に延びる第１延出部２６Ａと、第１延出部２６Ａよりも第１方向他方側に延びる第２延出部２６Ｂとを備える。第２延出部２６Ｂは、回路基板４０の第１方向一方側の位置から第１方向他方側に向かって延び且つコネクタ（接続部）４４に接続されている。第２延出部２６Ｂは、回路基板４０における第１方向一方側の第３部位４０Ｅに対して上下に重なる。第３部位４０Ｅは、回路基板４０における第１方向一方側の縁部寄りの部位であり、第２延出部２６Ｂと上下に重なるように配置される部位である。

　本構成では、図７で示される複数の信号線２８の各々と複数の配線４２の各々とが、コネクタ（接続部）４４を介して電気的に接続されている。回路基板４０とフレキシブル基板２０の間では、このような接合が複数位置でなされているため、コネクタ４４において信号線２８と配線４２との接続部分が複数構成されている。各々の接続部分は、これら接続部分付近において互いに絶縁された状態となっている。

　例えば、コネクタ４４は、フレキシブル基板２０に設けられた第１コネクタ（図示略）と、回路基板４０に設けられるとともに第１コネクタに接続される第２コネクタ（図示略）とを含む。信号線２８は、第１コネクタに設けられた第１端子（図示略）に電気的に接続されている。配線４２は、第２コネクタに設けられた第２端子（図示略）に電気的に接続されている。具体的には複数の第１端子の各々と、複数の第２端子の各々が電気的に接続される。コネクタ４４は、このような構成に限定されず、異方導電性接着剤によって接着され且つ異方導電性接着剤によって各々の信号線２８と各々の配線４２とが電気的に接続される構成であってもよい。

　バスバー３０は、電池ユニット３に組み付けられ、フレキシブル基板２０に電気的に接続されている。バスバー３０は、導電性の金属材料によって構成され、図２に示すように、長方形の板状である。バスバー３０は、例えば隣り合う電池部３Ａの極性の異なる電極が接続されている。バスバー３０は、フレキシブル基板２０の信号線２８に電気的に接続されている。

（回路基板の支持構造）
　ケース体５には、図２、図４に示すように、回路基板４０に対向する一対の規制部９０が設けられている。規制部９０は、フレキシブル基板２０と回路基板４０とが重なる領域（回路基板４０の板面に平行な方向において重なる領域）において、フレキシブル基板２０と回路基板４０との間に配されている。すなわち、一方の規制部９０は、一方側対向部２４Ａと第１部位４０Ｃとの間（一方側対向部２４Ａと第１部位４０Ｃとに挟まれた空間）に配されている。他方の規制部９０は、他方側対向部２４Ｂと第２部位４０Ｄとの間（他方側対向部２４Ｂと第２部位４０Ｄとに挟まれた空間）に配されている。

　規制部９０は、突出片（係止片）として構成されている。具体的には、規制部９０は、第１周壁部５Ｄの内側の壁部５Ｆ（第２の対向部２６と上下方向で重なる壁部）から撓み変形可能に突出している。規制部９０は、回路基板４０の基板面に沿って突出している。一対の規制部９０は、フレキシブル基板２０の第２の対向部２６を挟むように配されている。規制部９０は、回路基板４０の他方面４０Ａ（上面）に対向している。規制部９０は、回路基板４０に対してわずかに離間しており、回路基板４０が一定程度フレキシブル基板２０側に移動することで接触してそれ以上の回路基板４０の移動を規制する。なお、規制部９０は、常に回路基板４０に接触している状態であってもよい。回路基板４０は、底面部５Ａと規制部９０とによって挟み込まれた状態で、移動（回路基板４０の板厚方向の移動）が規制される。

　規制部９０は、図６に示すように、下面９１と、側面９２と、傾斜面９３と、を有している。下面９１は、回路基板４０の他方面４０Ａ（第３部位４０Ｅ）に対向し、他方面４０Ａと平行な面である。側面９２は、規制部９０の突出方向の先端側の面であり、上下方向に沿う面である。下面９１と側面９２とは、直交している。傾斜面９３は、規制部９０の突出方向の先端における上側（回路基板４０側とは反対側）に設けられている。傾斜面９３は、壁部５Ｆから離れるにつれて（規制部９０の突出方向の先端に向かうにつれて）回路基板４０側に近づく面である。側面９２と傾斜面９３とは、上下方向で連なっている。すなわち、傾斜面９３は、突出片の先端に達している。傾斜面９３は、回路基板４０の基板面に対して傾斜している。規制部９０は、傾斜面９３を有することで、ケース体５の製造時に型抜きが行い易くなる。

　回路基板４０は、第１方向他方側の縁部において、ねじ止めによってケース体５の底面部５Ａに固定されている。なお、回路基板４０の第１方向他方側の縁部の固定は、溶接などの方法を用いて行ってもよい。

（電池監視装置の電気的構成及び制御）
　図６のように、電池ユニット３は、電池ユニット３の一部又は全部において複数の電池部３Ａが直列に接続されている。そして、電池監視装置１０は、電池ユニット３の電圧を検出する電圧検出装置として機能する。電池監視装置１０は、複数の電圧信号線８０を有し、各々の電圧信号線８０は、直列に接続された複数の電池部３Ａの電池間電極部又は端部電極部に電気的に接続されている。各々の電圧信号線８０は、自身が接続された電極部と導通し、自身が接続された電極部の電圧を示す信号を監視部５０に入力する。本構成では、複数の信号線２８と複数の配線４２とがそれぞれ電気的に接続されており、信号線２８と配線４２との各組み合わせが、各電圧信号線８０を構成している。なお、各電圧信号線８０には、ヒューズやインダクタも介在している。

　監視部５０は、電池監視ＩＣによって構成されており、例えば、図８のように構成されている。図８の例では、監視部５０がセルバランス回路６０と制御部５２とを有している。

　制御部５２は、例えばマイクロコンピュータなどの情報処理装置によって構成されており、図示されない通信回路を介して電池監視装置１０の外部に設けられた図７に示す外部装置１１０（例えば、外部ＥＣＵなど）と通信可能とされている。制御部５２は、後述するセルバランス回路６０のセルバランス動作を制御する機能を有する。

　セルバランス回路６０は、電池ユニット３での蓄電量の偏りを補正するセルバランス動作を行う回路であり、具体的には、電池部３Ａのそれぞれの電圧または容量を均等にするセルバランス回路として機能する。セルバランス回路６０は、フレキシブル基板２０及び回路基板４０の少なくともいずれかに設けられていればよく、図７、図８の例では、回路基板４０に設けられている。

　制御部５２及びセルバランス回路６０は、協働してセルバランス動作を行い得る。例えば、制御部５２は、外部装置からセルバランス指令が与えられた場合にセルバランス動作を開始する。まず、制御部５２及びセルバランス回路６０は、セルバランス動作に際し、電池ユニット３におけるセルバランス回路６０が割り当てられた部分のうちで、正極と負極の電位差（端子間電圧）が最小となる電池部３Ａを検出する。そして、制御部５２は、「最小となる電池部３Ａ」以外の他の電池部３Ａの電圧を、「最小となる電池部３Ａ」の電圧に合わせる放電動作をセルバランス回路６０の放電部６２に行わせる。この場合、制御部５２は、セルバランス回路６０をパッシブ型セルバランス回路として動作させることができる。均等化のための放電動作は、複数の電池部３Ａに対応してそれぞれ設けられた複数の放電部６２を用いて行うことができる。なお、ここで例示されたセルバランス回路６０及びセルバランス動作はあくまで一例であり、他のセルバランス回路や他のセルバランス動作を用いてもよい。

　次の説明は、保護動作に関する。電池監視装置１０において、制御部５２は、サーミスタ７０の温度を継続的に監視する。そして、制御部５２は、サーミスタ７０の温度が閾値以上である場合、即ち、サーミスタ７０が出力する温度信号が示す温度の値が閾値以上である場合に、温度上昇を抑制する保護動作を行う。具体的には、制御部５２は、セルバランス回路６０が上述したセルバランス動作を行っている場合においてサーミスタ７０の温度が閾値以上である場合にセルバランス動作を停止させる。

　本開示の電池監視装置１０は、例えば以下のような効果を奏する。
　電池監視装置１０は、２つの回路基板（フレキシブル基板２０および回路基板４０）を電池ユニット３に対して組み付ける構成であるが、フレキシブル基板２０の一方側対向部２４Ａおよび他方側対向部２４Ｂが回路基板４０と、回路基板４０の板厚方向で重なる構成となっている。そのため、この電池監視装置１０は、基板同士が重ならない構成と比べて、回路基板の板面に沿う方向のサイズを低減することができる。したがって、電池監視装置１０は、複数の回路基板及びバスバー３０をよりコンパクトに電池ユニット３に組み付けて一体化することができる。

　電池監視装置１０は、フレキシブル基板２０が、フレキシブルプリント回路基板である。そのため、フレキシブル基板２０は、電気的特性が維持された状態で柔軟に変形し得る。

　電池監視装置１０は、フレキシブル基板２０と回路基板４０とが板厚方向で重なる領域においてフレキシブル基板２０と回路基板４０との間に、回路基板４０がフレキシブル基板２０側に移動することを規制する規制部９０が設けられている。
　この電池監視装置１０では、フレキシブル基板２０と回路基板４０とが重なる構成では、フレキシブル基板２０と回路基板４０との間にデッドスペースが生じ得る。そこで、規制部９０は、このようなデッドスペースを有効に利用して配置させることができる。

　電池監視装置１０は、バスバー３０、フレキシブル基板２０、および回路基板４０が組み付けられるケース体５を備えている。ケース体５は、回路基板４０におけるフレキシブル基板２０側とは反対側の面を支持する底面部５Ａと、回路基板４０の周囲に配置される壁部５Ｆと、を有している。規制部９０は、壁部５Ｆから突出する突出片として構成されている。規制部９０は、回路基板４０におけるフレキシブル基板２０側の面と対向する。
　このように、規制部９０が、ケース体５の壁部５Ｆから突出する突出片として構成されるため、回路基板４０のフレキシブル基板２０側への移動を規制する部材を別途設ける必要がなく、部材点数を低減することができる。

　電池監視装置１０は、規制部９０における回路基板４０側とは反対側且つ少なくとも先端側には、規制部９０の先端に近づくにつれて回路基板４０側に近づく傾斜面９３が構成されている。
　このように、回路基板４０をケース体５に組み付けるときに、傾斜面９３によって回路基板４０を底面部５Ａと規制部９０との間へと誘導することができる。そのため、回路基板４０は、ケース体５に組み付け易くなる。

　電池監視装置１０は、フレキシブル基板２０が、一部が回路基板４０の領域から外れて配置される基部２２と、基部２２から延びる部位である一方側対向部２４Ａおよび他方側対向部２４Ｂと、を有している。一方側対向部２４Ａおよび他方側対向部２４Ｂが、回路基板４０の縁部寄りの位置に設けられ、一方側対向部２４Ａおよび他方側対向部２４Ｂと縁部とが板厚方向に重なる。
　このように、電池監視装置１０では、一方側対向部２４Ａおよび他方側対向部２４Ｂは、回路基板４０の板面の中央部分（縁部より内側の部分）を避けつつ、回路基板４０と重なるように配置することができる。そのため、フレキシブル基板２０は、回路基板４０の板面の中央部分に実装される部品から発熱等の影響を受けることを防ぐことができる。

　電池監視装置１０は、一方側対向部２４Ａおよび他方側対向部２４Ｂを備え、一方側対向部２４Ａは、回路基板４０における所定方向一方側の縁部（第１部位４０Ｃ）と板厚方向に重なり、他方側対向部２４Ｂは、一方側対向部２４Ａと離れて配置され且つ回路基板４０における所定方向他方側の縁部（第２部位４０Ｄ）と板厚方向に重なる。
　これにより、一方側対向部２４Ａおよび他方側対向部２４Ｂが設けられる構成であるため、両方の対向部に対してバスバー３０を接続することができるようになる。そのため、フレキシブル基板２０に対するバスバー３０の接続箇所の自由度を大きくすることができる。

　電池監視装置１０は、回路基板４０がフレキシブル基板２０側に移動することを規制する２つの規制部９０が設けられ、一方の規制部９０は、一方側対向部２４Ａと回路基板４０における第１部位４０Ｃとが板厚方向で重なる領域において、一方側対向部２４Ａと回路基板４０における第１部位４０Ｃとの間に設けられ、他方の規制部９０は、一方側対向部２４Ａと回路基板４０における第２部位４０Ｄとが板厚方向で重なる領域において、一方側対向部２４Ａと回路基板４０における第２部位４０Ｄとの間に設けられている。
　これにより、一対の規制部９０は、フレキシブル基板２０とそれぞれの一方側対向部２４Ａおよび他方側対向部２４Ｂとの間のデッドスペースを有効に利用して配置させることができる。その上で、一対の規制部９０は、回路基板４０の異なる箇所において回路基板４０の移動を規制するため、回路基板４０の移動をより一層確実に規制することができる。

［本開示の他の実施形態］
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えるべきである。例えば、以下の実施形態を採用することができる。

　上記実施例１の説明では、監視部５０が行う保護動作としてセルバランス動作を停止させる例が説明されたが、その他の保護動作であってもよい。例えば、監視部５０は、サーミスタ７０で検出された温度が閾値以上である場合において電流を流す何らかの動作がなされている場合に、当該動作を停止させるように保護動作を行ってもよい。或いは、フレキシブル基板２０や回路基板４０にスイッチング素子が設けられた構成において、制御部５２がスイッチング素子に対してオンオフ動作を繰り返す制御を行う構成であってもよい。このようなものでは、監視部５０は、サーミスタ７０で検出された温度が閾値以上である場合に、上記スイッチング動作を停止させるように保護動作をおこなってもよい。

　上記実施例１では、信号線２８は、電池ユニット３の所定位置の電圧を示す電圧信号を伝送する信号線であったが、信号線２８は、電池ユニット３の所定位置を流れる電流の値を示す電流信号を伝送する信号線であってもよい。或いは、信号線２８は、電池ユニット３又は電池ユニット３に組み付けられた部品の所定位置の温度を示す温度信号を伝送する信号線であってもよい。或いは、複数の信号線２８は、電圧信号を伝送する信号線、電流信号を伝送する信号線、温度信号を伝送する信号線のうちの２種以上を備えていてもよい。

　上記実施例１では、規制部９０が、突出片（係止片）として構成されていたが、ねじなどの連結部材として構成され、回路基板４０とケース体５とを連結してもよい。

　上記実施例１では、セルバランス回路６０が回路基板４０に設けられるが、一部又は全部がフレキシブル基板２０に設けられていてもよい。

　上記実施例１では、１つの単位電池によって１つの電池部３Ａが構成されるが、電池部３Ａを構成する単位はこの例に限定されない。例えば、複数の単位電池によって１つの電池部３Ａが構成されていてもよい。

　なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１…電池モジュール
３…電池ユニット
３Ａ…電池部
５…ケース体
５Ａ…底面部（支持部）
５Ｂ…上面
５Ｃ…側面
５Ｄ…第１周壁部
５Ｅ…第２周壁部
５Ｆ…壁部
５Ｇ…側壁
５Ｈ…側壁
１０…電池監視装置
１０Ａ…第１回路構成体
１０Ｂ…第２回路構成体
２０…フレキシブル基板（第１回路基板）
２０Ａ…板面
２１…基板本体
２２…基部（第１基板部）
２４…対向部（第２基板部）
２４Ａ…一方側対向部（第２基板部）
２４Ｂ…他方側対向部（第２基板部）
２６…対向部
２６Ａ…第１延出部
２６Ｂ…第２延出部
２８，２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｎ…信号線
３０…バスバー
４０…回路基板（第２回路基板）
４０Ａ…他方面
４０Ｂ…一方面
４０Ｃ…第１部位（一側の縁部）
４０Ｄ…第２部位（他側の縁部）
４０Ｅ…第３部位
４２，４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｎ…配線
４４…コネクタ（接続部）
５０…監視部
５２…制御部
６０…セルバランス回路
６２…放電部
７０…サーミスタ
７２…コネクタ
８０…電圧信号線
９０…規制部
９１…下面
９２…側面
９３…傾斜面
１１０…外部装置

Claims

　複数の電池部を有する電池ユニットを監視する電池監視装置であって、
　前記電池ユニットに組み付けられ、前記電池部の端子に電気的に接続されるバスバーと、
　前記電池ユニットにおける電圧、電流、温度の少なくともいずれかに基づく信号を伝送する信号線を有し、前記電池ユニットに組み付けられる第１回路基板と、
　前記信号線からの信号が伝送される配線を有し、前記電池ユニットに組み付けられる第２回路基板と、
　前記第１回路基板及び前記第２回路基板に固定され、前記信号線と前記配線とを電気的に接続する接続部と、
　を備え、
　前記第１回路基板の少なくとも一部と前記第２回路基板とが、前記第２回路基板の板厚方向に重なる電池監視装置。
　前記第１回路基板は、フレキシブルプリント回路基板である請求項１に記載の電池監視装置。
　前記第１回路基板と前記第２回路基板とが前記板厚方向で重なる領域において前記第１回路基板と前記第２回路基板との間に、前記第２回路基板が前記第１回路基板側に移動することを規制する規制部が設けられている請求項１又は２に記載の電池監視装置。
　前記バスバー、前記第１回路基板、および前記第２回路基板が組み付けられるケース体を備え、
　前記ケース体は、前記第２回路基板における前記第１回路基板側とは反対側の面を支持する支持部と、前記第２回路基板の周囲に配置される壁部と、を有し、
　前記規制部は、前記壁部から突出する突出片として構成され、前記第２回路基板における前記第１回路基板側の面と対向する請求項３に記載の電池監視装置。
　前記規制部における前記第２回路基板側とは反対側且つ少なくとも先端側には、前記規制部の先端に近づくにつれて前記第２回路基板側に近づく傾斜面が構成されている請求項４に記載の電池監視装置。
　前記第１回路基板は、少なくとも一部が前記第２回路基板の領域から外れて配置される第１基板部と、前記第１基板部から延びる部位である第２基板部と、を有し、
　前記第２基板部が、前記第２回路基板の縁部寄りの位置に設けられ、
　前記第２基板部と前記縁部とが前記板厚方向に重なる請求項１から５のいずれか一項に記載の電池監視装置。
　２つの前記第２基板部を備え、
　一方の前記第２基板部は、前記第２回路基板における所定方向一方側の縁部と前記板厚方向に重なり、
　他方の前記第２基板部は、一方の前記第２基板部と離れて配置され且つ前記第２回路基板における所定方向他方側の縁部と前記板厚方向に重なる請求項６に記載の電池監視装置。
　前記第２回路基板が前記第１回路基板側に移動することを規制する２つの規制部が設けられ、
　一方の前記規制部は、一方の前記第２基板部と前記第２回路基板における前記所定方向一方側の縁部とが前記板厚方向で重なる領域において、一方の前記第２基板部と前記第２回路基板における前記所定方向一方側の縁部との間に設けられ、
　他方の前記規制部は、他方の前記第２基板部と前記第２回路基板における前記所定方向他方側の縁部とが前記板厚方向で重なる領域において、他方の前記第２基板部と前記第２回路基板における前記所定方向他方側の縁部との間に設けられている請求項７に記載の電池監視装置。