(57)【要約】【課題】電池の変位を正確かつ素早く検出する。【解決手段】電池３と、前記電池３の歪みを検出する歪みセンサ５と、前記歪みセンサ５が実装されるフレキシブル基板４とを備える電池モジュール１であって、前記フレキシブル基板４は、前記電池３と接触して固定される２以上の固定領域Ａを有し、前記歪みセンサ５は、前記フレキシブル基板４において前記固定領域Ａを含まない領域に実装される。【選択図】図１
2020166975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池と、前記電池の歪みを検出する歪みセンサと、前記歪みセンサが固定実装されるフレキシブル基板とを備える電池モジュールであって、
前記フレキシブル基板は、前記電池と接触して固定される２以上の固定領域を有し、
前記歪みセンサは、前記フレキシブル基板において前記固定領域を含まない領域に実装される
ことを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記歪みセンサは、２つの前記固定領域の間に配置されることを特徴とする請求項１記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記固定領域は、前記電池の端子と重なる位置に設けられることを特徴とする請求項１または２記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記固定領域上に配置されると共に、前記フレキシブル基板の温度を検出する温度センサを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記電池は、複数の電池セルを有し、
前記歪みセンサは、各電池セルに対応して複数配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項６】
複数の前記歪みセンサは、千鳥状に配置されることを特徴とする請求項５記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
充放電可能な二次電池においては、使用に伴って膨張等の変位が生じることがある。例えば、特許文献１には、歪ゲージが設けられた二次電池システムが開示されている。このような二次電池システムにおいては、セルケースに設けられた歪ゲージにより、セルの変位を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１９０６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構成においては、セルケースに歪ゲージが設けられている。しかしながら、セルケースは、セルの変位に伴った変形が少なく、セルの変位を素早く検出することが難しい。さらに、セルケース上において変形量が大きい箇所に歪ゲージを設けていることで、二次電池全体としての歪み量を正確に検出することができない。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、電池の変位を正確かつ素早く検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、電池と、前記電池の歪みを検出する歪みセンサと、前記歪みセンサが実装されるフレキシブル基板とを備える電池モジュールであって、前記フレキシブル基板は、前記電池と接触して固定される２以上の固定領域を有し、前記歪みセンサは、前記フレキシブル基板において前記固定領域を含まない領域に実装される、という構成を採用する。
【０００７】
第２の手段として、上記第１の手段において、前記歪みセンサは、２つの前記固定領域の間に配置される、という構成を採用する。
【０００８】
第３の手段として、上記第１または２の手段において、前記固定領域は、前記電池の端子と重なる位置に設けられる、という構成を採用する。
【０００９】
第４の手段として、上記第１〜３のいずれかの手段において、前記固定領域上に配置されると共に、前記フレキシブル基板の温度を検出する温度センサを備える、という構成を採用する。
【００１０】
第５の手段として、上記第１〜４のいずれかの手段において、前記電池は、複数の電池セルを有し、前記歪みセンサは、各電池セルに対応して複数配置される、という構成を採用する。
【００１１】
第６の手段として、上記第１〜５のいずれかの手段において、複数の前記歪みセンサは、千鳥状に配置される、という構成を採用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フレキシブル基板において電池との固定領域を含まない領域に歪みセンサが設けられている。このような構造において、フレキシブル基板は、上記固定領域を含まない領域が電池の変位に伴って変形しやすい。したがって、上記領域に歪みセンサを設けることで、電池の変位を正確かつ素早く検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電池モジュールを示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る電池モジュールを示す模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る電池モジュールを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係る電池モジュールの一実施形態について説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
本実施形態に係る電池モジュール１は、車両に搭載されてＥＣＵ（Engine Control Unit）の制御の下でモータ等に電力の供給を行うものであり、図１に示すように、ケーシング２と、セルユニット３（電池）と、フレキシブル基板４（基板）と、複数の歪みセンサ５と、複数のサーミスタ６（温度センサ）とを備えている。
【００１６】
ケーシング２は、セルユニット３、フレキシブル基板４、歪みセンサ５及びサーミスタ６が収容された容器である。
【００１７】
セルユニット３は、不図示の複数の電池セル３ａが直列に接続されて設けられている。電池セル３ａは、発電機で生成された電力を蓄電可能な二次電池であり、例えばニッケル水素蓄電池やリチウムイオン電池からなる。セルユニット３においては、複数の電池セル３ａが、互いの表裏面を一定の隙間を空けて対向配置されるように配列されている。また、電池セル３ａは、バスバ３ｂにより電極端子が隣接する電池セル３ａの電極端子と電気的に接続されている。
【００１８】
フレキシブル基板４は、電圧検出回路等が形成された電子基板であり、不図示の配線パターンや素子が実装されている。また、フレキシブル基板４は、積層された電池セル３ａの積層方向に沿って配置され、固定領域Ａにおいて電池セル３ａと接触した状態で接着されることにより固定される。固定領域Ａは、フレキシブル基板４において両端（２カ所）に電池セル３ａの積層方向に沿って帯状に設けられている。また、固定領域Ａ上には、バスバ３ｂが電気的に接触している。バスバ３ｂにより、フレキシブル基板４とセルユニット３とが電気的に接続されている。
【００１９】
歪みセンサ５は、フレキシブル基板４において、２つの固定領域Ａの間であってセルユニット３から僅かに離間した領域に実装されると共に、実装された電子回路と電気的に接続されたセンサである。この歪みセンサ５は、電池セル３ａの積層方向と直交する方向におけるフレキシブル基板４の歪みによって抵抗値が変化する。また、歪みセンサ５は、各電池セル３ａに対応して設けられている。歪みセンサ５は、各電池セル３ａと重なる位置において、フレキシブル基板４に千鳥状に配置されている。
【００２０】
サーミスタ６は、フレキシブル基板４の固定領域Ａ上に複数（本実施形態においては３個）設けられている。このサーミスタ６は、フレキシブル基板４の温度変化により抵抗値が変化する。
【００２１】
このような電池モジュール１において、電池セル３ａが変位すると、電池セル３ａからフレキシブル基板４へと荷重がかかる。このとき、フレキシブル基板４の両側に設けられた固定領域Ａは、セルユニット３と固定されているため、変形が発生しにくい。これにより、フレキシブル基板４は、２つの固定領域Ａに挟まれている領域に、電池セル３ａの積層方向と直交する方向に膨らむ方向に歪みが発生する。歪みセンサ５は、このようなフレキシブル基板４の歪みを検出する。
【００２２】
また、セルユニット３の通電時にバスバ３ｂから発生した熱は、フレキシブル基板４へと伝わる。このような熱は、サーミスタ６により検出される。
【００２３】
このような本実施形態に係る電池モジュール１は、フレキシブル基板４に２つの固定領域Ａを有し、この固定領域Ａを含まない領域に歪みセンサ５が設けられている。これにより、フレキシブル基板４において固定領域Ａを含まない領域は、電池セル３ａの変位に伴って変形が発生しやすくなる。したがって、セルユニット３における変位を、電池セル３ａの変位に伴った変形の大きなフレキシブル基板４上の歪みセンサ５により検出することが可能である。したがって、セルユニット３の変位による変形を、歪みセンサ５により素早くかつ正確に検出することが可能である。
【００２４】
また、本実施形態におけるフレキシブル基板４は、電池セル３ａの電極端子と重なる位置に固定領域Ａが形成されている。これにより、フレキシブル基板４と電池セル３ａとを電気的に接続しつつ固定することが可能であり、フレキシブル基板４を小型化することが可能となる。
【００２５】
また、本実施形態に係る電池モジュール１は、歪みセンサ５が各電池セル３ａに対応して複数設けられている。これにより、フレキシブル基板４上において、各電池セル３ａの変位を検出することが可能となる。
【００２６】
また、本実施形態に係る電池モジュール１は、歪みセンサ５がフレキシブル基板４において千鳥状に配置されている。これにより、歪みセンサ５を複数設ける場合においても、歪みセンサ５本体や各歪みセンサ５の配線が干渉することなく、フレキシブル基板４に配置することができる。
【００２７】
また、電池モジュール１は、サーミスタ６がバスバ３ｂから距離が近い固定領域Ａに設けられている。これにより、バスバ３ｂにおいて発生した熱による温度変化をサーミスタ６により検出することが可能である。
【００２８】
［第２実施形態］
上記第１実施形態の変形例を第２実施形態として、図２を参照して説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成は符号を同一とし、説明を省略する。
【００２９】
本実施形態に係る電池モジュール１Ａは、フレキシブル基板４に、複数のリブ４ａが立設されている。リブ４ａは、歪みセンサ５の両端から、電池セル３ａの積層方向と直交する方向に向けて延在し、互いに平行に設けられている。これにより、フレキシブル基板４において、歪みセンサ５の両端から固定領域Ａまでの領域はリブ４ａにより第１実施形態よりも剛性が増加した状態とされている。
【００３０】
このようなフレキシブル基板４においては、電池セル３ａが変位すると、電池セル３ａからフレキシブル基板４へと荷重がかかる。このとき、フレキシブル基板４の両側に設けられた固定領域Ａは、セルユニット３と固定されているため、変形が発生しにくい。さらに、リブ４ａの周囲においては、剛性が増加しているため、変形が発生しにくい。これにより、フレキシブル基板４は、２つの固定領域Ａに挟まれ、かつリブ４ａが形成されていない領域に、電池セル３ａの積層方向と直交する方向に膨らむ方向に歪みが発生する。歪みセンサ５は、このようなフレキシブル基板４の歪みを検出する。
【００３１】
このような本実施形態に係る電池モジュール１Ａによれば、リブ４ａが形成されていることにより、フレキシブル基板４において、歪みセンサ５の周囲のみが変形しやすくなり、歪みセンサ５により歪みをより検出しやすくなる。
【００３２】
［第３実施形態］
上記第１実施形態の変形例を第３実施形態として、図３を参照して説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成は符号を同一とし、説明を省略する。
【００３３】
本実施形態に係る電池モジュール１Ｂは、複数の歪みセンサ５と、複数のサーミスタ６と、複数の積層されたラミネート電池７と、複数のフレキシブル基板８とを備えている。
ラミネート電池７は、発電機で生成された電力を蓄電可能な二次電池であり、例えばリチウムイオン電池からなる。このラミネート電池７は、平板状とされ、電極端子７ａを有しており、隣接するラミネート電池７と電気的に接続されている。
【００３４】
フレキシブル基板８は、電圧検出回路等が形成された電子基板であり、不図示の配線パターンや素子が実装されている。また、フレキシブル基板８は、ラミネート電池７と並行に配置されており、両端に設けられた固定領域Ａにおいてラミネート電池７と接触した状態で固定されている。フレキシブル基板８には、固定領域Ａ上にサーミスタ６が設けられており、２つの固定領域Ａの間であってラミネート電池７と僅かに離間した領域に歪みセンサ５が設けられている。また、このようなフレキシブル基板８は、各ラミネート電池７にそれぞれ設けられている。
【００３５】
このような本実施形態に係る電池モジュール１Ｂは、ラミネート基板７に２つの固定領域Ａを有し、この固定領域Ａを含まない領域に歪みセンサ５が設けられている。これにより、ラミネート基板７において固定領域Ａを含まない領域は、ラミネート電池７の変位に伴って変形が発生しやすくなる。したがって、ラミネート電池７における変位を、ラミネート基板７上の歪みセンサ５により検出することが可能である。
【００３６】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３７】
上記実施形態においては、固定領域Ａは、帯状に形成されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、固定領域Ａは、フレキシブル基板４において、電池セル３ａの積層方向に沿って複数設けられる円形のスポットとしてもよい。この場合についても、フレキシブル基板４の両端、すなわち電池セル３ａの電極端子と重なる位置に固定領域Ａが設けられることが好ましい。
【００３８】
また、上記第２実施形態において、リブ４ａは、歪みセンサ５の両端から電池セル３ａの積層方向と直交する方向に向けて延在するものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、リブ４ａは、歪みセンサ５の周囲から電池セル３ａの積層方向と直交する方向に向けて複数設けられる突起としてもよいし、配線パターン（ベタパターン）としてもよい。この場合にも、同様にフレキシブル基板４の剛性を増加させることが可能である。
【００３９】
また、フレキシブル基板４は、隣接する２つの電池セル３ａの間に相当する位置、すなわち、隣接する歪みセンサ５の間に、電池セル３ａの積層方向と直交する方向に向けてスリットが形成されるものとしてもよい。この場合、スリットによりフレキシブル基板４が部分的に分離されるため、フレキシブル基板４におけるスリットの間の領域は、電池セル３ａの変位に応じて個々に歪みが発生することとなる。したがって、各歪みセンサ５は、各電池セル３ａの変位を、詳細かつ個別に検出することが可能となる。
【符号の説明】
【００４０】
１……電池モジュール
１Ａ……電池モジュール
１Ｂ……電池モジュール
３……セルユニット
３ａ……電池セル
３ｂ……バスバ
４……フレキシブル基板
５……歪みセンサ
６……サーミスタ
７……ラミネート電池
７ａ……電極端子
８……フレキシブル基板
Ａ……固定領域
【図１】
2020166975.tif 000003
【図２】
2020166975.tif 000004
【図３】
2020166975.tif 000005