(57)【要約】【課題】蓄電セルに対するフレキシブルプリント基板との位置を適切に固定でき、且つ、製造コストを抑制できる蓄電モジュールを提供する。【解決手段】蓄電モジュールは、安全弁１１ｃをそれぞれ有し、配列された複数の蓄電セル１１と、複数の蓄電セル１１の配列方向Ｄに延在し、安全弁１１ｃを覆う排煙ダクト５と、配列方向Ｄに延在し、蓄電セル１１に電気的に接続される配線を含むフレキシブルプリント基板６と、を備え、排煙ダクト５は、排煙ダクト５の表面から突出した突起部５７を含み、フレキシブルプリント基板６は、突起部５７が係合される係合部６７を有し、係合部６７に突起部５７が係合された状態で、排煙ダクト５の表面上に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
安全弁をそれぞれ有し、配列された複数の蓄電セルと、
前記複数の蓄電セルの配列方向に延在し、前記安全弁を覆う排煙ダクトと、
前記配列方向に延在し、前記蓄電セルに電気的に接続される配線を含むフレキシブルプリント基板と、を備え、
前記排煙ダクトは、前記排煙ダクトの表面から突出した突起部を含み、
前記フレキシブルプリント基板は、前記突起部が係合される係合部を有し、前記係合部に前記突起部が係合された状態で、前記排煙ダクトの前記表面上に配置されている、蓄電モジュール。
【請求項２】
前記フレキシブルプリント基板は、排煙ダクトに沿った本体部と、前記本体部から分岐した分岐部とを含み、
前記本体部には、前記配列方向に交差する前記フレキシブルプリント基板の幅方向に延びる第１の切れ込み線と前記第１の切れ込み線に連続して前記配列方向に延びる第２の切れ込み線とによって画定される切欠状部分が形成されており、
前記分岐部は、前記第１の切れ込み線と前記第２の切れ込み線とによって形成され、
前記係合部は、前記本体部において前記切欠状部分の隣に位置している、請求項１に記載の蓄電モジュール。
【請求項３】
前記係合部は、前記本体部において前記切欠状部分の前記第１の切れ込み線の前記配列方向における隣に位置している、請求項２に記載の蓄電モジュール。
【請求項４】
前記係合部は、前記本体部において前記切欠状部分の前記第１の切れ込み線側とは逆側の端部の前記配列方向の隣に位置している、請求項２又は３に記載の蓄電モジュール。
【請求項５】
前記切欠状部分は、前記本体部の幅方向の一方に形成された第１の切欠状部分と、幅方向の他方に形成された第２の切欠状部分とを含み、
前記第１の切欠状部分と前記第２の切欠状部分とは、前記配列方向において互いに重複しない位置に形成されている、請求項２〜４のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一側面は、蓄電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
配列された複数の蓄電セルに接続されたフレキシブルプリント基板を備える蓄電モジュールが知られている。例えば特許文献１に記載された蓄電モジュールでは、蓄電セルの上面上に載置された支持部材によって、フレキシブルプリント基板が支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−８０６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フレキシブルプリント基板を備える蓄電モジュールにおいては、蓄電セルとフレキシブルプリント基板との位置関係が適切に固定されていることが必要となる。しかしながら、フレキシブルプリント基板を位置決めするために専用部品を用いると、製造コストの低減が困難となる虞がある。
【０００５】
本発明の一側面は、蓄電セルに対するフレキシブルプリント基板との位置を適切に固定でき、且つ、製造コストを抑制できる蓄電モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る蓄電モジュールは、安全弁をそれぞれ有し、配列された複数の蓄電セルと、複数の蓄電セルの配列方向に延在し、安全弁を覆う排煙ダクトと、配列方向に延在し、蓄電セルに電気的に接続される配線を含むフレキシブルプリント基板と、を備え、排煙ダクトは、排煙ダクトの表面から突出した突起部を含み、フレキシブルプリント基板は、突起部が係合される係合部を有し、係合部に突起部が係合された状態で、排煙ダクトの表面上に配置されている。
【０００７】
上記蓄電モジュールによれば、フレキシブルプリント基板に形成された係合部に排煙ダクトの突起部を係合させることによって、排煙ダクトに沿ってフレキシブルプリント基板の位置を容易に固定することができる。また、排煙ダクトの表面に突起部を形成することによって、フレキシブルプリント基板を蓄電セルに固定するための専用部品を必要としない。これにより、製造コストが高くなることを抑制できる。
【０００８】
フレキシブルプリント基板は、排煙ダクトに沿った本体部と、本体部から分岐した分岐部とを含み、本体部には、配列方向に交差するフレキシブルプリント基板の幅方向に延びる第１の切れ込み線と第１の切れ込み線に連続して配列方向に延びる第２の切れ込み線とによって画定される切欠状部分が形成されており、分岐部は、第１の切れ込み線と第２の切れ込み線とによって形成され、係合部は、本体部において切欠状部分の隣に位置していてもよい。この構成では、応力が集中しやすい切欠状部分の隣に係合部を形成することによって、本体部に歪みが生じることを抑制できる。
【０００９】
係合部は、切欠状部分における第１の切れ込み線の配列方向における隣に位置していてもよい。この構成では、フレキシブルプリント基板の配線を回避して係合部を形成しやすい。
【００１０】
係合部は、切欠状部分のうち配列方向における第１の切れ込み線とは逆側の端部の配列方向における隣に位置してもよい。この構成では、第１の切れ込み線とは逆側の端部が分岐部の基端になっているので、配列方向において、分岐部の位置がずれることを効果的に抑制することができる。
【００１１】
切欠状部分は、本体部の幅方向の一方に形成された第１の切欠状部分と、幅方向の他方に形成された第２の切欠状部分とを含み、第１の切欠状部分と第２の切欠状部分とは、配列方向において互いに重複しない位置に形成されていてもよい。この構成では、本体部の幅を狭くすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一側面によれば、高さの低い蓄電モジュールが提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る蓄電モジュールを模式的に示す平面図である。
【図２】電池モジュールの一部を模式的に示す断面図である。
【図３】蓄電モジュールの一部を模式的に示す斜視図である。
【図４】他の実施形態に係る蓄電モジュールの一部を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図面にはＸＹＺ直交座標系が示される。
【００１５】
［第１実施形態］
図１は、一実施形態に係る蓄電モジュールを模式的に示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、電池モジュールの一部を模式的に示す。図３は、蓄電モジュールの一部を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、蓄電モジュール１は、配列体２と、弾性部材３と、拘束部材４と、排煙ダクト５と、フレキシブルプリント基板６とを備え得る。
【００１６】
蓄電モジュール１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる。蓄電モジュール１は、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池であるが、電気二重層キャパシタであってもよい。
【００１７】
配列体２は、配列された複数（本実施形態では７つ）の蓄電セル１１を備える。各蓄電セル１１は、例えば矩形箱状のケース内に電極組立体が収容された単電池である。複数の蓄電セル１１は、配列方向Ｄ（Ｙ方向）に配列されている。各蓄電セル１１は、樹脂製のセルホルダに保持されてもよい。蓄電セル１１の上面（表面）１１ｄには、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが互いに離間して設けられている。正極端子１１ａは、電極組立体の正極に接続された電極端子であり、負極端子１１ｂは、電極組立体の負極に接続された電極端子である。隣り合う蓄電セル１１は、正極端子１１ａと負極端子１１ｂとが互いに隣り合うように配列され、隣り合う正極端子１１ａと負極端子１１ｂとがバスバー１２によって互いに電気的に接続されている。これにより、隣り合う蓄電セル１１が電気的に直列に接続されている。正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂは、ボルトによってバスバー１２に接続されてもよいし、溶接によってバスバー１２に接続されてもよい。蓄電セル１１の配列方向Ｄにおいて、一端の蓄電セル１１の負極端子１１ｂ及び他端の蓄電セル１１の正極端子１１ａには、例えば板状の導電部材である外部接続端子１３がそれぞれ接続されている。
【００１８】
各蓄電セル１１は、安全弁１１ｃを有している。安全弁１１ｃは、例えば蓄電セル１１の上面１１ｄに設けられる。安全弁１１ｃは、蓄電セル１１内のガス圧力が予め定められた値を超えた場合にガスを外部に放出する。安全弁１１ｃは、蓄電セル１１の上面１１ｄにおいて、正極端子１１ａと負極端子１１ｂとの間に配置される。よって、複数の安全弁１１ｃが配列方向Ｄに沿って配列される。
【００１９】
弾性部材３は、蓄電セル１１の配列方向Ｄにおいて、配列体２の一端に配置されている。弾性部材３は、拘束荷重による蓄電セル１１の破損を防止する目的で用いられる部材であり、例えばウレタン製のゴムスポンジから構成されている。弾性部材３は、矩形の板状部材である。弾性部材３の材料としては、例えばエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム、及びシリコンゴム等が挙げられる。弾性部材３は、ゴムに限られず、バネ材等であってもよい。弾性部材３は、配列方向Ｄにおける配列体２の両端に配置されていてもよく、互いに隣り合う蓄電セル１１，１１間に配置されていてもよい。
【００２０】
拘束部材４は、配列体２に対して配列方向Ｄに拘束荷重を付加するための部材である。拘束部材４は、一対のエンドプレート４１と、複数の連結部材４２と、を備えている。一対のエンドプレート４１は、配列体２を配列方向Ｄの両側から挟持するための部材である。エンドプレート４１は、鉄等の金属材料からなる板状部材である。
【００２１】
連結部材４２は、一対のエンドプレート４１同士を連結する。連結部材４２は、例えば鉄等の金属から構成されたボルト及びナットによって構成されている。各連結部材４２のボルトは、一方のエンドプレート４１の挿通孔、各セルホルダの挿通孔、及び他方のエンドプレート４１の挿通孔に順次挿通され、他方のエンドプレート４１の外側でナットにより締結されている。この締結によって配列体２に対して配列方向Ｄに拘束荷重が付加される。
【００２２】
排煙ダクト５は、複数の蓄電セル１１の配列方向Ｄに延在し、複数の安全弁１１ｃを覆う。排煙ダクト５は、正極端子１１ａと負極端子１１ｂとの間に配置され得る。例えば、排煙ダクト５は、セルホルダ等に固定されてもよい。排煙ダクト５は、例えば樹脂製の部材である。排煙ダクト５は、側板５１、側板５２、及び、側板５１と側板５２との間に延在する上板５３を有する。上板５３は、安全弁１１ｃと対向配置される。安全弁１１ｃから放出されるガスは、排煙ダクト５の側板５１，５２及び上板５３と、蓄電セル１１の上面１１ｄとによって囲まれる内部空間を通って外部に排出される。
【００２３】
更に、図３に示すように、排煙ダクト５は、側板５１の下端から外側に広がる板状の脚部５４と、側板５２の下端から外側に広がる板状の脚部５５とを有している。脚部５４，５５は、それぞれ側板５１，５２と交差する方向に延在し、蓄電セル１１の上面１１ｄに載置されている。配列方向Ｄに直交する排煙ダクト５の断面（図３の断面）における内部空間は、例えば矩形状であるが、上板５３から蓄電セル１１の上面１１ｄに向かうに連れて幅が広がる台形状であってもよい。
【００２４】
フレキシブルプリント基板６は、複数の絶縁フィルム間に挟まれた複数の配線を有している。本実施形態のフレキシブルプリント基板６は、片面にチップが実装される片面型の基板である。なお、以下の説明においてチップが実装される面を実装面という場合がある。フレキシブルプリント基板６は、排煙ダクト５に沿って設けられている。各配線は、フレキシブルプリント基板６の延在方向に沿っている。フレキシブルプリント基板６は、例えばバスバー１２に電気的に接続され得る。
【００２５】
フレキシブルプリント基板６の基端は、監視装置１００のコネクタ１０１に接続される。バスバー１２に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板６の配線は、蓄電セル１１の電圧に関する信号を監視装置１００に伝達する。監視装置１００は、配列方向Ｄにおいて一端に位置するエンドプレート４１の外側に位置する。監視装置１００は、蓄電セル１１の電圧を監視する監視回路１０３と、監視回路１０３に電力を供給する電源回路１０４とを備える。監視回路１０３は、複数の配線１０１ａによりコネクタ１０１と接続される。監視装置１００は、プリント配線板とプリント配線板に実装された部品（例えば半導体チップ）とから構成され得る。
【００２６】
排煙ダクト５の上板５３上には、配列体２を覆うカバー７が設けられている（図２参照）。なお、図１においてカバー７の図示は省略されている。カバー７は、例えば平面視矩形状をなしており、上板７１と、上板７１の周縁に形成された側板７３とを有し得る。上板７１の内側面には、押圧片７５が設けられ得る。押圧片７５は、例えば配列方向Ｄに交差する幅方向の中央に設けられている。押圧片７５は、排煙ダクト５の上板５３上に配置されたフレキシブルプリント基板６を上板５３側に向けて押圧し得る。押圧片７５は、例えばゴム材料、スポンジ等の弾性部材によって形成されている。
【００２７】
続いて、排煙ダクト５及びフレキシブルプリント基板６の構造、特に排煙ダクト５に対するフレキシブルプリント基板６の固定構造について更に詳しく説明する。
【００２８】
図１及び図３に示すように、排煙ダクト５の上板５３の上面には、上面から突出した突起部５７が形成されている。突起部５７は、フレキシブルプリント基板６の厚さよりも大きな高さを有しており、例えば円柱状をなしている。また、突起部５７は、上板５３上において、配列方向Ｄに互いに離間した位置に複数（図１の例では３つ）配置されている。
【００２９】
フレキシブルプリント基板６は、上板５３上に固定される本体部６１と、本体部６１から分岐する複数の分岐部６４とを有する。本実施形態では、フレキシブルプリント基板６は、配列方向Ｄを長手方向（長辺方向）とする矩形状をなす基板から形成され得る。この場合、分岐部６４は、基板に切れ込み線を入れることによって形成され得る。図示例では、基板の幅方向（短辺方向）の端縁から内側に入った第１の切れ込み線６４ａと、第１の切れ込み線６４ａの先端から配列方向Ｄに延びる第２の切れ込み線６４ｂとによって分岐部６４が形成されている。これにより、監視装置１００側（基端側）の端部（基端６４ｃ）が本体部６１に接続された分岐部６４が形成される。また、本体部６１には、第１の切れ込み線６４ａと第２の切れ込み線６４ｂとによって画定される切欠状部分６６が形成されている（図３参照）。この場合、分岐部６４の形状は、切欠状部分６６の形状に対応した矩形状をなしている。
【００３０】
本実施形態では、本体部６１において、Ｘ方向の一方側及び他方側の両方に切欠状部分６６が形成されている。図１の例では、紙面に向かって右側に２つの切欠状部分６６（第１の切欠状部分）が形成され、左側に１つの切欠状部分６６（第２の切欠状部分）が形成されている。右側に形成された２つの切欠状部分６６と左側に形成された１つの切欠状部分６６とは、配列方向Ｄにおいて互いに重複しない位置に形成されている。
【００３１】
本体部６１は、上板５３に沿って延在するフィルム部である。分岐部６４は、例えばリベット接続、溶接又は半田接続等によってバスバー１２等に接続される。なお、図１に示す例では、一部のバスバー１２及び外部接続端子１３のみに分岐部６４が接続されている例を示しているが、全てのバスバー１２及び外部接続端子１３に分岐部６４が接続されてもよい。
【００３２】
本体部６１には、複数のヒューズ８が実装され得る。各ヒューズ８は、本体部６１における当該ヒューズ８が実装される部分において露出した各配線に接続される。ヒューズ８は、例えば分岐部６４の基端６４ｃの近傍に配置されており、分岐部６４に形成された配線に接続される。
【００３３】
フレキシブルプリント基板６の分岐部６４は、例えば分岐部６４の一部が山折りに折り曲げられた屈曲部６４ｄを有している。図示例では、屈曲部６４ｄが分岐部６４の基端６４ｃ近傍に形成されている。また、分岐部６４は、分岐部６４が折り返された折り返し部６４ｅを有している。折り返し部６４ｅは、屈曲部６４ｄよりも先端側に形成されている。折り返し部６４ｅでは、折り返し部６４ｅよりも先端側が幅方向外側に向くように、分岐部６４が例えば９０度の角度で折り返されている。分岐部６４において、折り返し部６４ｅよりも先端側は、実装面を下に向けた状態で、バスバー１２に向かって外側に延在し得る。なお、屈曲部６４ｄが形成されていることによって、分岐部６４の位置を配列方向Ｄに微調整することができる。
【００３４】
また、フレキシブルプリント基板６は、排煙ダクト５の突起部５７が係合される係合部６７を有している。係合部６７は、フレキシブルプリント基板６に形成された貫通孔によって構成されている。この貫通孔は、例えば円形をなしており、突起部５７の外径と略同じ大きさの径を有している。本実施形態では、係合部６７は、フレキシブルプリント基板６の本体部６１に形成されている。また、係合部６７は、配列方向Ｄにおいて切欠状部分６６の隣に位置している。すなわち、係合部６７は、幅方向（Ｘ方向）において、切欠状部分６６の幅が形成されている範囲内に位置している。また、配列方向Ｄにおいて、係合部６７は切欠状部分６６における第１の切れ込み線６４ａの隣に位置している。第１の切れ込み線６４ａから係合部６７までの距離は、例えば、配列方向Ｄにおける切欠状部分６６の長さの半分よりも短い。当該距離は、一例として切欠状部分６６の幅（Ｘ方向の長さ）以下であってもよい。
【００３５】
以上説明した蓄電モジュールでは、フレキシブルプリント基板６は、係合部６７に突起部５７が係合された状態で、排煙ダクト５の表面上（上板５３の上面上）に配置されている。そのため、排煙ダクト５に沿ってフレキシブルプリント基板６の位置を容易に固定することができる。また、排煙ダクト５の表面に突起部５７を形成しているので、フレキシブルプリント基板６を蓄電セル１１に固定するための専用部品を必要としない。これにより、製造コストが高くなることを抑制できる。
【００３６】
フレキシブルプリント基板６の本体部６１には、本体部６１と分岐部６４との間に形成された幅方向に延びる第１の切れ込み線６４ａと第１の切れ込み線６４ａに連続して配列方向に延びる第２の切れ込み線６４ｂとによって画定される切欠状部分６６が形成されている。係合部６７は、本体部６１において切欠状部分６６の配列方向Ｄの隣に位置している。この構成では、応力が集中しやすい切欠状部分６６の隣に係合部６７を形成することによって、本体部６１に歪みが生じることを抑制できる。
【００３７】
フレキシブルプリント基板６に形成される配線は、分岐部６４の先端で終端しており、監視装置１００とバスバー１２等とを電気的に接続する。そのため、切欠状部分６６の第１の切れ込み線６４ａ側では配線のためのスペースが必要ない。本実施形態では、切欠状部分６６における第１の切れ込み線６４ａの隣に係合部６７が位置しているので、フレキシブルプリント基板６の配線を回避して係合部６７を形成しやすい。
【００３８】
切欠状部分６６は、幅方向（Ｘ方向）の一方に形成された切欠状部分６６と、幅方向の他方に形成された切欠状部分６６とを含む。これらの切欠状部分６６同士は、配列方向Ｄにおいて互いに重複しない位置に形成されている。この構成では、配列方向Ｄの重複する位置に２つ以上の切欠状部分が形成される場合に比べて、本体部６１の幅を狭くすることができる。特に、切欠状部分６６の幅（すなわち分岐部６４の幅）が本体部６１に形成される配線間の間隔（最小間隔）よりも大きい場合において、配線が密集する監視装置１００側での本体部６１の幅を狭くすることができる。本体部の幅を狭くすることによって、製造コストを抑制することができる。
【００３９】
［第２実施形態］
本実施形態に係る蓄電モジュールでは、フレキシブルプリント基板に形成された係合部の位置が第１実施形態の蓄電モジュールと相違している。以下、主として第１実施形態と相違する点について説明する。なお、蓄電モジュールの基本構成については、図１に示す第１実施形態と同様であるため省略する。
【００４０】
図４は、蓄電モジュールの一部を模式的に示す斜視図である。図４に示すように、係合部１６７は、配列方向Ｄにおいて切欠状部分６６の隣に位置している。また、係合部１６７は、切欠状部分６６のうち配列方向Ｄにおける第１の切れ込み線とは逆側の端部の隣に位置している。すなわち、係合部１６７は、配列方向Ｄにおいて基端６４ｃの隣に位置している。基端６４ｃから係合部１６７までの距離は、例えば、配列方向Ｄにおける切欠状部分６６の長さの半分よりも短い。当該距離は、一例として切欠状部分６６の幅以下であってもよい。
【００４１】
なお、本実施形態において、分岐部６４に向かう配線にヒューズ８が配置される場合、ヒューズ８と分岐部６４との間の領域に係合部１６７が形成されてもよいし、係合部１６７と分岐部６４との間の領域にヒューズ８が配置されてもよい。
【００４２】
本実施形態では、係合部１６７が、分岐部６４の基端６４ｃの隣に位置している。そのため、配列方向Ｄにおいて、分岐部６４の位置がずれることを効果的に抑制することができる。また、分岐部６４の位置ずれが抑制されることによって、分岐部６４の基端６４ｃに応力が集中することが抑制される。
【００４３】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、フレキシブルプリント基板は、排煙ダクトに位置決めされた状態で接着剤等によって接着されていてもよい。また、フレキシブルプリント基板は、第１実施形態の係合部６７と第２実施形態の係合部１６７との両方を備えていてもよい。また、片面型のフレキシブルプリント基板を例示したが、フレキシブルプリント基板は両面が実装面である両面型であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１…蓄電モジュール、５…排煙ダクト、６…フレキシブルプリント基板、１１…蓄電セル、１１ｃ…安全弁、５７…突起部、６７…係合部、Ｄ…配列方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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