(57)【要約】【課題】電池スタックにおける最低電位および最高電位の端子に接続される配線部材の数を減らすことができる、セル電圧測定手段を備えた電池スタック用の基板を提供すること。【解決手段】複数の電池セル７１から構成される電池スタック７０における各電池セル７１の電圧を測定するために、当該各電池セル７１の端子が電気的に接続される複数の端子接続部２０と、複数の端子接続部２０のうち、最低電位の端子が接続される端子接続部２０に電気的に接続された最低電位用接続部３０と、最高電位の端子が接続される端子接続部２０に電気的に接続された最高電位用接続部４０と、を備える電池スタック用基板とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルから構成される電池スタックにおける各電池セルの電圧を測定するために、当該各電池セルの端子が電気的に接続される複数の端子接続部と、
前記複数の端子接続部のうち、最低電位の端子が電気的に接続される端子接続部に電気的に接続された最低電位用接続部と、
前記複数の端子接続部のうち、最高電位の端子が電気的に接続される端子接続部に電気的に接続された最高電位用接続部と、
を備えることを特徴とする電池スタック用基板。
【請求項２】
前記基板には、幅方向両側に沿って複数の端子接続部が設けられており、
前記最低電位用接続部および前記最高電位用接続部の少なくともいずれか一方は、前記電池スタックにおいて最低電位または最高電位の端子が幅方向一方側に位置しているときに使用される第一接続部、および最低電位または最高電位の端子が幅方向他方側に位置しているときに使用される第二接続部を含むことを特徴とする請求項１に記載の電池スタック用基板。
【請求項３】
前記複数の端子接続部のうち、どの端子接続部を前記最低電位用接続部または前記最高電位用接続部と電気的に接続するかを選択可能とする選択手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池スタック用基板。
【請求項４】
前記選択手段は、
前記複数の端子接続部の少なくとも一部の各々から延ばされた配線と、前記最低電位用接続部または前記最高電位用接続部から延ばされた配線との間に設けられた、両配線を繋ぐジャンパ部品が実装可能な実装領域であることを特徴とする請求項３に記載の電池スタック用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池セルの電圧（セル電圧）を測定する手段を備えた電池スタック用の基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、電池スタック（組電池）を構成する各電池セル（単電池）の電圧（以下セル電圧と称する）を測定する手段と、電池スタック全体の電圧（以下総電圧と称する）を測定する手段が設けられた装置が記載されている。このように、電池スタックにおいては、セル電圧の測定だけでなく、総電圧の測定が要求されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４２０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
セル電圧を測定する手段と総電圧を測定する手段が別々に設けられる場合、各電池セルの端子にはセル電圧を測定するための配線部材（電線やそれに接続された端子）が接続され、電池スタックにおける最低電位および最高電位の端子には総電圧を測定するための配線部材が接続される。つまり、電池スタックにおける最低電位および最高電位の端子には、複数の配線部材が接続されることとなる。このように、ある端子に対し複数の配線部材が接続される構造とすると、接続強度の低下、接触抵抗の増加、といった問題を招く。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、電池スタックにおける最低電位および最高電位の端子に接続される配線部材の数を減らすことができる、セル電圧測定手段を備えた電池スタック用の基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明にかかる電池スタック用基板は、複数の電池セルから構成される電池スタックにおける各電池セルの電圧を測定するために、当該各電池セルの端子が電気的に接続される複数の端子接続部と、前記複数の端子接続部のうち、最低電位の端子が電気的に接続される端子接続部に電気的に接続された最低電位用接続部と、前記複数の端子接続部のうち、最高電位の端子が電気的に接続される端子接続部に電気的に接続された最高電位用接続部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
前記基板には、幅方向両側に沿って複数の端子接続部が設けられており、前記最低電位用接続部および前記最高電位用接続部の少なくともいずれか一方は、前記電池スタックにおいて最低電位または最高電位の端子が幅方向一方側に位置しているときに使用される第一接続部、および最低電位または最高電位の端子が幅方向他方側に位置しているときに使用される第二接続部を含むとよい。
【０００８】
前記複数の端子接続部のうち、どの端子接続部を前記最低電位用接続部または前記最高電位用接続部と電気的に接続するかを選択可能とする選択手段が設けられているとよい。
【０００９】
前記選択手段は、前記複数の端子接続部の少なくとも一部の各々から延ばされた配線と、前記最低電位用接続部または前記最高電位用接続部から延ばされた配線との間に設けられた、両配線を繋ぐジャンパ部品が実装可能な実装領域であるとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる電池スタック用基板は、最低電位の端子が接続される端子接続部に電気的に接続された最低電位用接続部と、最高電位の端子が接続される端子接続部に電気的に接続された最高電位用接続部を備えるものである。したがって、最低電位用接続部と最高電位用接続部に配線部材を接続することによって総電圧を測定することができる。つまり、総電圧を測定するために、最低電位および最高電位の端子に配線部材を接続する必要がないから、当該端子に接続される配線部材の数を減らすことができる。
【００１１】
電池スタックを構成する電池セル数が変化することにより（セル数が奇数であるか偶数であるかにより）、最低電位の端子または最高電位の端子の位置（幅方向一方側に位置するか他方側に位置するか）が変化する。最低電位用接続部および最高電位用接続部の少なくともいずれか一方が、電池スタックにおいて最低電位または最高電位の端子が幅方向一方側に位置しているときに使用される第一接続部、および最低電位または最高電位の端子が幅方向他方側に位置しているときに使用される第二接続部を含む構成とすれば、このような端子位置の変化（電池セル数の変化）にも対応可能な電池スタック用基板とすることができる。
【００１２】
複数の端子接続部のうち、最低電位用接続部または最高電位用接続部と電気的に接続される端子接続部が予め決まっていると、最低電位の端子や最高電位の端子は必ず当該端子接続部に接続されなければならない。したがって、どの端子接続部を最低電位用接続部または最高電位用接続部と電気的に接続するかを選択可能とする選択手段が設けられていれば、最低電位の端子や最高電位の端子が接続される端子接続部を任意に選択することができる。当該選択を可能にする構造としては、複数の端子接続部の少なくとも一部の各々から延ばされた配線と、最低電位用接続部または最高電位用接続部から延ばされた配線との間に、ジャンパ部品が実装可能な実装領域を設けておくことが例示できる。かかる構造とした場合、最低電位の端子や最高電位の端子を接続したい端子接続部と、最低電位用接続部や最高電位用接続部をジャンパ部品によって接続すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる電池スタック用基板（電池スタック用基板を備える電池ユニット）を模式的に示した図である。
【図２】隣接する端子に橋渡しするように接続されたバスバーおよび同電位の端子の一方に接続された接続端子を示した図である。
【図３】本発明の第二実施形態にかかる電池スタック用基板（電池セル数が偶数である、電池スタック用基板を備える電池ユニット）を模式的に示した図である。
【図４】本発明の第二実施形態にかかる電池スタック用基板（電池セル数が奇数である、電池スタック用基板を備える電池ユニット）を模式的に示した図である。
【図５】本発明の第三実施形態にかかる電池スタック用基板（電池スタック用基板を備える電池ユニット）を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態にかかる電池スタック用基板１ａ、１ｂ、１ｃについて図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明における幅方向とは、図１、図３〜図５における左右方向をいい、並列方向とは電池セル７１が並べられた方向をいい、上下方向とは左右方向および並列方向に直交する方向をいうものとする。なお、これらの方向は、電池ユニット１ｘ、１ｙ−１、１ｙ−２、１ｚや電池スタック用基板１ａ、１ｂ、１ｃの設置方向を限定するものではない。
【００１５】
以下、第一実施形態にかかる電池スタック用基板１ａと電池スタック７０を備える電池ユニット１ｘについて説明する。図１に示す電池ユニット１ｘは、車両に搭載される電池ユニットである。電池スタック７０（組電池）は、複数の電池セル７１（単電池）が並べられて構成される。ここでいう電池セル７１は、一つにパッケージングされた電池をいい、一の電池セル７１の定格電圧や容量といった特性は特定の値に限定されない。各電池セル７１の定格値（設計値）が同じであればよく、複数の電池が接続されてなるものが一つにパッケージングされたものを一の電池セル７１としてもよい。
【００１６】
各電池セル７１は、その上面から上方に突出したプラス端子７１１およびマイナス端子７１２を有する。プラス端子７１１は各電池セル７１の幅方向一方側に、マイナス端子７１２は電池セル７１の幅方向他方側に位置する。各電池セル７１は、幅方向に長い平板状となっており、この平板を積み重ねるようにして並べられたものが電池スタック７０となる。このように複数の電池セル７１が並べられた電池スタック７０が構成されると、電池スタック７０の幅方向一方側および他方側において端子が直線状に並ぶ。具体的には、電池スタック７０の幅方向一方側および他方側において、プラス端子７１１とマイナス端子７１２が交互に並ぶように電池セル７１が並べられる。そして、一の電池セル７１のプラス端子７１１とその一方側に隣接する電池セル７１のマイナス端子７１２、および一の電池セル７１のマイナス端子７１２とその他方側に隣接する電池セル７１のプラス端子７１１が、導電性材料で形成されたバスバー７２で接続される。つまり、電池スタック７０を構成する複数の電池セル７１は直列に接続されている。電池スタック７０における最低電位の端子７１３および最高電位の端子７１４には、バスバー７２が接続されない。
【００１７】
本実施形態にかかる電池スタック用基板１ａは、セル電圧測定手段１０、複数の端子接続部２０、最低電位用接続部３０および最高電位用接続部４０を備える。セル電圧測定手段１０は、各電池セル７１の端子間電圧を測定することができる所定の電圧測定回路である。セル電圧測定手段１０（電圧測定回路）はどのような構造であってもよいため説明を省略する。
【００１８】
端子接続部２０は、セル電圧測定用配線部材８０が接続される部分である。本実施形態における各端子接続部２０は、基板に形成されたランドである。電池セル７１の各端子は、電池スタック７０の幅方向両側に沿って並ぶものであるから、それに合わせて端子接続部２０も幅方向両側に沿って並ぶ。セル電圧測定用配線部材８０の一端（本実施形態では電線の一端に固定された接続端子８１）は、電池セル７１の端子に接続され、他端は端子接続部２０に接続される。つまり、端子接続部２０は、電池セル７１の端子と電気的に接続される。本実施形態では、一の電池セル７１のプラス端子７１１とその一方側に隣接する電池セル７１のマイナス端子７１２、および一の電池セル７１のマイナス端子７１２とその他方側に隣接する電池セル７１のプラス端子７１１がバスバー７２で接続されており、当該バスバー７２で接続された端子は同電位であるから、いずれか一方の端子にセル電圧測定用配線部材８０の一端が接続される。図２に示すように、同電位の端子の一方には、バスバー７２と接続端子８１が接続され、他方にはバスバー７２のみが接続されることとなる。幅方向一方側に位置する端子は基板の幅方向一方側に位置する端子接続部２０に接続され、幅方向他方側に位置する端子は基板の幅方向他方側に位置する端子接続部２０に接続される。
【００１９】
各端子接続部２０は、導電パターン（図示せず）によってセル電圧測定手段１０と電気的に接続されている。これにより、セル電圧測定手段１０によって各電池セル７１のセル電圧（端子間電圧）が測定される。
【００２０】
最低電位用接続部３０は、最低電位の端子７１３が接続される端子接続部２０（以下第一端子接続部２１と称することもある）に電気的に接続された部分である。第一端子接続部２１は、並列方向の一方側に位置する。本実施形態における最低電位用接続部３０は、基板に形成されたランドである。最低電位用接続部３０と第一端子接続部２１は、基板に形成された導電パターンである最低電位側延長配線５１によって電気的に接続されている。
【００２１】
最高電位用接続部４０は、最高電位の端子７１４が接続される端子接続部２０（以下第二端子接続部２２と称することもある）に電気的に接続された部分である。第二端子接続部２２は、並列方向の他方側に位置する。本実施形態における最高電位用接続部４０は、基板に形成されたランドである。最高電位用接続部４０と第二端子接続部２２は、基板に形成された導電パターンである最高電位側延長配線５２によって電気的に接続されている。
【００２２】
このように構成される電池ユニット１ｘにおいて、電池スタック７０の総電圧の測定は、基板に設けられた最低電位用接続部３０および最高電位用接続部４０を用いる。つまり、一の総電圧測定用配線部材９１の一端を総電圧測定手段９０に接続し、他端を最低電位用接続部３０に接続するとともに、別の総電圧測定用配線部材９１の一端を総電圧測定手段９０に接続し、他端を最高電位用接続部４０に接続する。これにより、電池スタック７０の最低電位の端子７１３と最高電位の端子７１４が総電圧測定手段９０に接続され、当該総電圧測定手段９０によって総電圧が測定される。
【００２３】
このように、本実施形態にかかる電池スタック用基板１ａは、最低電位の端子７１３が接続される端子接続部２０に電気的に接続された最低電位用接続部３０と、最高電位の端子７１４が接続される端子接続部２０に電気的に接続された最高電位用接続部４０を備える。したがって、最低電位用接続部３０と最高電位用接続部４０に総電圧測定用配線部材９１を接続することによって総電圧を測定することができる。つまり、総電圧を測定するために、最低電位の端子７１３および最高電位の端子７１４に配線部材を直接接続する必要がない（電池スタック用基板１ａに形成された配線パターンを介して測定することができる）から、当該端子に接続される配線部材の数を減らすことができる。つまり、最低電位の端子７１３および最高電位の端子７１４に複数の配線部材が接続されることがないため、当該部分における接続強度の低下や、接触抵抗の増加を抑制することができる。
【００２４】
本発明の第二実施形態にかかる電池スタック用基板１ｂについて、上記第一実施形態にかかる電池スタック用基板１ａと異なる点を中心に説明する。図３および図４に示す本実施形態にかかる電池スタック用基板１ｂは、最低電位用接続部３０および最高電位用接続部４０の少なくともいずれか一方が、第一接続部４１および第二接続部４２という二つの接続部を含むものである。本実施形態では、最高電位用接続部４０が、第一接続部４１および第二接続部４２を含む。
【００２５】
上述したように、電池スタック７０において、電池セル７１の端子は電池スタック７０の幅方向両側に沿って並ぶ。最高電位の端子７１４が幅方向一方側に位置するか他方側に位置するかは、電池セル７１数に応じて変化する。具体的には、電池セル７１数が偶数であれば幅方向一方側に最高電位の端子７１４が位置し（図３参照）、電池セル７１数が奇数であれば幅方向他方側に最高電位の端子７１４が位置する（図４参照）。
【００２６】
本実施形態にかかる電池スタック用基板１ｂでは、第一接続部４１は幅方向一方側に位置し、第二接続部４２は幅方向他方側に位置する。なお、最低電位用接続部３０は、幅方向一方側に位置する。第一接続部４１は、幅方向一方側に位置する複数の端子接続部２０のうち、並列方向の一方側（最も端）に位置する端子接続部２０（第二端子接続部２２の一方である。以下一方側最端端子接続部２２１と称する）と電気的に接続されている。第二接続部４２は、幅方向他方側に位置する複数の端子接続部２０のうち、並列方向の一方側（最も端）に位置する端子接続部２０（第二端子接続部２２の他方である。以下他方側最端端子接続部２２２と称する）と電気的に接続されている。
【００２７】
図３に示すように、電池セル７１数が偶数である場合、最高電位の端子７１４は幅方向一方側に位置する（最低電位の端子７１３と同じ側に位置する）のであるから、当該端子と一方側最端端子接続部２２１を容易に接続することができる。つまり、最高電位の端子７１４と第一接続部４１とが電気的に接続された状態とすることができる。したがって、総電圧測定用配線部材９１の一端を第一接続部４１に接続し、他端を総電圧測定手段９０に接続することで、最高電位の端子７１４と総電圧測定手段９０とを電気的に接続することができる。このようにして、電池セル７１数が偶数である電池ユニット１ｙ−１が得られる。
【００２８】
図４に示すように、電池セル７１数が奇数である場合、最高電位の端子７１４は幅方向他方側に位置する（最低電位の端子７１３の逆側に位置する）のであるから、当該端子と他方側最端端子接続部２２２を容易に接続することができる。つまり、最高電位の端子７１４と第二接続部４２とが電気的に接続された状態とすることができる。したがって、総電圧測定用配線部材９１の一端を第二接続部４２に接続し、他端を総電圧測定手段９０に接続することで、最高電位の端子７１４と総電圧測定手段９０とを電気的に接続することができる。このようにして、電池セル７１数が奇数である電池ユニット１ｙ−２が得られる。
【００２９】
このように、本実施形態にかかる電池スタック用基板１ｂは、電池スタック７０を構成する電池セル７１数が変化することによって、最高電位の端子７１４の位置が変化してしまうことを踏まえ、予め最高電位用接続部４０が幅方向一方側に位置する第一接続部４１と他方側に位置する第二接続部４２とを含む構造としたものである。別の見方をすれば、本実施形態にかかる電池スタック用基板１ｂが用いられる電池スタック７０が、幅方向両側縁に沿ってプラス端子７１１とマイナス端子７１２が交互に並ぶ構成であることを踏まえた構造であるといえる。これにより、最高電位の端子７１４の位置の変化（電池セル７１数の変化）にも対応可能な電池スタック用基板１ｂとすることができる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、最低電位用接続部３０が第一接続部４１と同じ側に設けられていることを説明したが、第二接続部４２と同じ側であってもよい。その場合には、電池セル７１数が偶数の場合には第二接続部４２を用い、電池セル７１数が奇数の場合には第一接続部４１を用いることとなる。また、最低電位用接続部３０が二つの接続部を含む構成としてもよい。つまり、配線の基準（始点）を最低電位側とする場合には最高電位用接続部４０が二つの接続部を含む構成とし、配線の基準（始点）を最高電位側とする場合には最低電位用接続部３０が二つの接続部を含む構成とすればよい。
【００３１】
第三実施形態にかかる電池スタック用基板１ｃについて、上記第一実施形態にかかる電池スタック用基板１ａや第二実施形態にかかる電池スタック用基板１ｂと異なる点を中心に説明する。図５に示す本実施形態にかかる電池スタック用基板１ｃは、複数の端子接続部２０のうち、どの端子接続部２０を最低電位用接続部３０または最高電位用接続部４０と電気的に接続するかを選択可能とする選択手段が設けられたものである。本実施形態における選択手段は、どの端子接続部２０を最高電位用接続部４０と電気的に接続するかを選択可能とする。
【００３２】
本実施形態における電池スタック用基板１ｃには、複数の端子接続部２０の少なくとも一部の各々から延ばされた第一配線６１と、最高電位用接続部４０から延ばされた第二配線６２が設けられている。本実施形態における第一配線６１は、幅方向一方側に並ぶ端子接続部２０のうち、並列方向における最も端に位置する端子接続部２０（第一端子接続部２１）を除いた端子接続部２０から延ばされている。第二配線６２は、最高電位用接続部４０から最も端（高電位側）に位置する端子接続部２０（第二端子接続部２２）を通って、各第一配線６１の端部に向かい合うよう分岐して形成されている。
【００３３】
第一配線６１と第二配線６２は分離している。両配線の間は、両配線を繋ぐジャンパ部品６３１が実装可能なジャンパ部品実装領域６３となっている。当該領域にジャンパ部品６３１が実装されると、ある一の端子接続部２０が最高電位用接続部４０に電気的に接続されることになる。つまり、本実施形態にかかる電池スタック用基板１ｃは、最高電位用接続部４０に接続されることとなる端子接続部２０を事後的に選択できるということである。
【００３４】
このような構成とすることによる作用は以下の通りである。電池スタック７０を構成する電池セル７１数が少なくなり、使用する必要のない端子接続部２０が生じる場合、最高電位用接続部４０に接続された端子接続部２０が予め決まっている構成であると、この端子接続部２０に最高電位の端子７１４を接続しなければならない。例えば、最高電位用接続部４０に接続された端子接続部２０が最も端に位置するものであると、一部の端子接続部２０を飛ばして接続する必要がある（図４では、端子接続部２０ｊが飛ばされている）。
【００３５】
これに対し、本実施形態のような選択手段（複数のジャンパ部品実装領域６３）が設けられていれば、最高電位用接続部４０に繋ぐ端子接続部２０を選択することができる。つまり、最高電位の端子７１４を最も端に位置する端子接続部２０に接続しなければならないわけではない。したがって、（一部の端子接続部２０を飛ばさずに）各端子と端子接続部２０を順に接続することができる。つまり、図５に示すような、各端子と端子接続部２０が順に接続された電池ユニット１ｚが得られる。
【００３６】
上記選択手段（複数のジャンパ部品実装領域６３）は、複数の端子接続部２０のうち、どの端子接続部２０を最高電位用接続部４０と電気的に接続するかを選択可能とするものであることを説明したが、複数の端子接続部２０のうち、どの端子接続部２０を最低電位用接続部３０と電気的に接続するかを選択可能とするものであってもよい。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００３８】
例えば、上記各実施形態では、セル電圧測定用配線部材８０や総電圧測定用配線部材９１が電池スタック用基板１ａ、１ｂ、１ｃに直接接続される構成であることを説明したが、コネクタ等を用いて各配線と基板を接続する構造にも、同様の技術思想が適用可能である。
【００３９】
また、上記実施形態では、同電位の端子の一方にセル電圧測定用配線部材８０（接続端子８１）が接続されることを説明したが、接続端子８１がバスバー７２を兼ねる構造としてもよい。つまり、セル電圧測定用配線部材８０の一端に、二つの端子に接続することができる接続端子が固定された構造としてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、電池スタック用基板１ａ、１ｂ、１ｃにセル電圧測定手段１０が設けられていることを説明したが、セル電圧測定手段１０が基板とは別に設けられていてもよい。つまり、各端子接続部２０が、各電池セル７１の電圧を測定するために設けられた部分であれば、セル電圧測定手段１０が基板に設けられていなくてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１ａ、１ｂ、１ｃ  電池スタック用基板
１ｘ、１ｙ−１、１ｙ−２、１ｚ  電池ユニット
１０  セル電圧測定手段
２０  端子接続部
２１  第一端子接続部
２２  第二端子接続部
２２１  一方側最端端子接続部
２２２  他方側最端端子接続部
３０  最低電位用接続部
４０  最高電位用接続部
４１  第一接続部
４２  第二接続部
５１  最低電位側延長配線
５２  最高電位側延長配線
６１  第一配線
６２  第二配線
６３  ジャンパ部品実装領域
６３１  ジャンパ部品
７０  電池スタック
７１  電池セル
７１１  プラス端子
７１２  マイナス端子
７１３  最低電位の端子
７１４  最高電位の端子
７２  バスバー
８０  セル電圧測定用配線部材
８１  接続端子
９０  総電圧測定手段
９１  総電圧測定用配線部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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