電池モジュール
【課題】フレキシブルプリント基板をベースとした配線モジュールの適用を可能とした電池モジュールを提供する。
【解決手段】正負一対の電極端子１４Ｐ，１４Ｎを有する複数の単電池１１が直列接続されて並べられた単電池群１０と、各単電池１１の出力電圧を測定するべく電極端子１４に設けられた検知部１６と個別に接触される複数の電圧検知端子４０と、各電圧検知端子４０と接続される導電路３８を有するフレキシブルプリント基板３１と、各電圧検知端子４０と相手の検知部１６とをフレキシブルプリント基板３１を挟んで締結する複数組のボルト２０・ナット２５と、が具備され、かつフレキシブルプリント基板３１における各電圧検知端子４０の当接面３５には、当該電圧検知端子におけるナット２５が当接する領域を相手の検知部１６に対して開口する開口部３６が形成されている。
【解決手段】正負一対の電極端子１４Ｐ，１４Ｎを有する複数の単電池１１が直列接続されて並べられた単電池群１０と、各単電池１１の出力電圧を測定するべく電極端子１４に設けられた検知部１６と個別に接触される複数の電圧検知端子４０と、各電圧検知端子４０と接続される導電路３８を有するフレキシブルプリント基板３１と、各電圧検知端子４０と相手の検知部１６とをフレキシブルプリント基板３１を挟んで締結する複数組のボルト２０・ナット２５と、が具備され、かつフレキシブルプリント基板３１における各電圧検知端子４０の当接面３５には、当該電圧検知端子におけるナット２５が当接する領域を相手の検知部１６に対して開口する開口部３６が形成されている。
【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。
【背景技術】
【０００２】
従来、電極端子を備えた単電池を複数並べた単電池群に配線モジュールが取り付けられた電池モジュールとして、特許文献１に記載のものが知られている。この種の電池モジュールは、電気自動車やハイブリッド車等の車両に取り付けられて、車両の駆動源として使用される。
上記の配線モジュールは、電極端子間を接続する複数のバスバーと、このバスバーを保持する樹脂プロテクタとを備えており、各バスバーには電圧検知線である電線の一端が接続されているとともに、同電線の他端はＥＣＵに接続されていて、ＥＣＵが各単電池の出力電圧を監視するようになっている。
【０００３】
係る従来の配線モジュールは端的には、樹脂プロテクタに対して各バスバーに接続された複数の電線が配線された構造であるため、単電池の個数が増えてバスバーの個数も増大すると、バスバーに接続される電線の本数も増大し、その結果配線モジュールが全体として大型化する嫌いがある。
そこで電線に代えて、複数の導電路が形成されたフレキシブルプリント基板によってバスバーとＥＣＵとを接続することが提案され、これにより配線密度を向上できるとともに、配線モジュールの小型化が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４９０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように配線モジュールにフレキシブルプリント基板を適用した場合は、各単電池の出力電圧を検知する部分の構造が、バスバーと電気的に接触される電圧検知端子を備えて、同電圧検知端子をフレキシブルプリント基板を挟んでバスバーに重ね、バスバーと電圧検知端子とをボルト・ナットで締結することが考えられる。
【０００６】
ここで、フレキシブルプリント基板は基部が合成樹脂で形成されているために、締結された箇所でクリープが生じやすいという事情がある。一方、車両に積載される電池モジュールでは振動を受けることが避けられず、そのため上記のクリープに起因してボルト・ナットが緩むことが懸念され、実用化の妨げとなっていた。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、フレキシブルプリント基板をベースとした配線モジュールの適用を可能とした電池モジュールを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電池モジュールは、正負一対の電極端子を有する複数の単電池が直列接続されて並べられた単電池群と、前記各単電池の出力電圧を測定するべく前記電極端子に設けられた検知部と個別に接触される複数の電圧検知端子と、前記各電圧検知端子と接続される導電路を有するフレキシブルプリント基板と、前記各電圧検知端子と相手の前記検知部とを前記フレキシブルプリント基板を挟んで締結する複数組のボルト・ナットと、が具備され、かつ前記フレキシブルプリント基板における前記各電圧検知端子の当接面には、当該電圧検知端子における少なくとも前記ナットまたは前記ボルトの頭部が当接する領域を相手の前記検知部に対して開口する開口部が形成されているところに特徴を有する。
【０００８】
フレキシブルプリント基板は、各開口部を電極端子の検知部に対応させた形態で単電池群に被せられ、各開口部の位置に電圧検知端子が重ねられたのち各電圧検知端子と相手の検知部とがボルト・ナットで締結され、これにより電池モジュールにおける電圧検知回路が構築される。
フレキシブルプリント基板に開口部を設けることで、電圧検知端子における少なくともボルトの頭部とナットとで挟持される領域は、フレキシブルプリント基板を挟むことなく直接に相手の検知部と接触した状態で締め付けられる。そのため、締結部分におけるフレキシブルプリント基板のクリープが回避され、同クリープに起因したボルト・ナットの緩みを未然に防止することができる。
【０００９】
また、以下のような構成としてもよい。
（１）前記電圧検知端子における前記フレキシブルプリント基板の前記開口部の口縁部に重ねられる周縁部が、前記フレキシブルプリント基板から離間する方向に段差状に曲げ形成されている。
ボルト・ナットで締結した場合に、フレキシブルプリント基板の開口部の口縁部についても挟圧されることが回避され、クリープをより広範囲に亘って抑制できる。
【００１０】
（２）前記ボルトと前記ナットのいずれか一方が前記電極端子の検知部側において回転不能な形態で設けられ、前記電圧検知端子が重ねられたのちに他方が螺合されて締め付けられるようになっており、前記電圧検知端子には前記フレキシブルプリント基板の前記開口部を通して前記検知部に係止することで回り止めする回り止め機構が設けられている。ナットまたはボルトの締め込みに伴って電圧検知端子が連れ回りすることが規制され、ボルト・ナットの締め込み動作を効率良く行うことができる。
【００１１】
（３）前記電極端子の検知部に形成されたボルト挿通孔は、その周縁の一部に直線部が備えられる一方、前記電圧検知端子に形成されたボルト挿通孔の周縁からは、前記直線部に当接する平板状の係止片が突出形成されることで前記回り止め機構が構成されている。電極端子の検知部側のボルト挿通孔における周縁の一部に直線部を設ける一方、電圧検知端子のボルト挿通孔の周縁に平板状の係止片を形成するといった簡単な構造でもって、電圧検知端子の連れ回りを有効に防ぐことができる。
【００１２】
（４）前記単電池の前記電極端子は、当該単電池の上面から立ち上がったのち隣の単電池側に向けて屈曲されたＬ型板状に形成され、隣り合う電極端子の屈曲部同士が重ねられる一方、この重畳部に前記フレキシブルプリント基板を挟んで前記電圧検知端子が重ねられて前記ボルト・ナットにより共締めされている。隣り合う単電池の電極同士の接続と、同電極に対する電圧検知端子の接続とを併せて行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、配線モジュールについてフレキシブルプリント基板をベースとしたものを適用することが可能となり、ひいては一層小型化された電池モジュールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る単電池群の斜視図
【図２】同正面図
【図３】同平面図
【図４】ＦＰＣの斜視図
【図５】同正面図
【図６】同平面図
【図７】同部分拡大平面図
【図８】検知用端子の斜視図
【図９】同正面図
【図１０】同平面図
【図１１】配線モジュールの斜視図
【図１２】同平面図
【図１３】同部分拡大平面図
【図１４】配線モジュールが単電池群の上面に装着された状態の平面図
【図１５】電池モジュールの斜視図
【図１６】同正面図
【図１７】同平面図
【図１８】同平面図
【図１９】ボルト・ナットの締結部分の正面視拡大断面図
【図２０】その側面視拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態＞
本発明の一実施形態を図１ないし図２０に基づいて説明する。本実施形態に係る電池モジュールＢＭは、例えば電気自動車またはハイブリッド自動車等の駆動源として使用される。電池モジュールＢＭは、図１５に示すように、複数（本実施形態では１２個）の単電池１１が横並びに配置された単電池群１０と、単電池群１０の上面に装着される配線モジュール３０とから構成されている。
【００１６】
図１ないし図３によって、単電池群１０を説明する。単電池１１は、扁平な略直方体状をなす本体部１２を備えており、本体部１２の上面における長さ方向の中央部には、一対の電極端子１４が所定間隔を開けて設けられている。
単電池１１は２種類が備えられており、一方の単電池１１Ａ（以下、第１単電池１１Ａ）では、図１の手前側が正極の電極端子１４Ｐ、奥側が負極の電極端子１４Ｎであり、他方の単電池１１Ｂ（以下、第２単電池１１Ｂ）では逆に、手前側が負極の電極端子１４Ｎ、奥側が正極の電極端子１４Ｐとなっている。
【００１７】
正極の電極端子１４Ｐは、本体部１２の上面における図２の正面視で右側縁寄りの位置から所定寸法立ち上がったのち（立ち上がり部１５Ｐ）、先端部が左側に直角曲げされ（屈曲部１６Ｐ）、同屈曲部１６Ｐの先端が、単電池１１の本体部１２の左側面から所定寸法（単電池１１の厚さの半分強）突出したＬ型に形成されている。
負極の電極端子１４Ｎは、同じく本体部１２の上面における左側縁寄りの位置から所定寸法立ち上がったのち（立ち上がり部１５Ｎ）、先端部が右側に直角曲げされ（屈曲部１６Ｎ）、同屈曲部１６Ｎの先端が、単電池１１の本体部１２の右側面から同寸法突出したＬ型に形成されている。
各電極端子１４Ｐ，１４Ｎの屈曲部１６Ｐ，１６Ｎが本発明の検知部に相当する。
【００１８】
ここで、負極の電極端子１４Ｎの立ち上がり部１５Ｎの立ち上がり寸法の方が、正極の電極端子１４Ｐの立ち上がり部１５Ｐの立ち上がり寸法よりも、電極端子１４の板厚分大きく、言い換えると、負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎの方が、正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐと比べて、電極端子１４の板厚分だけ一段高い位置に形成されている。
正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐと負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎには、図１９にも示すように、幅方向の中央部において、それぞれボルト挿通孔１７（以下、単に挿通孔１７）が開口されている。
【００１９】
各挿通孔１７は、図３に示すように、単電池１１の並列方向に長い平面長方形に形成されている。また、正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐにおける挿通孔１７は、その中心が単電池１１の左側面の位置と対応し、負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎにおける挿通孔１７は、その中心が単電池１１の右側面の位置と対応する。
したがって、各単電池１１Ａ，１１Ｂが側面同士を接触させて並べられると、第２単電池１１Ｂの負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎと、第１単電池１１Ａの正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐとが上下に重ねられ、かつ挿通孔１７同士が整合されるようになっている。
【００２０】
本実施形態では、各単電池１１の正極の電極端子１４Ｐについてスタッドボルト２０が溶接により固定され、軸部２１が屈曲部１６Ｐの上面に突出している。なお、図１おける右奥に配される第１単電池１１Ａについては、負極の電極端子１４Ｎについてもスタッドボルト２０が固定されている。
スタッドボルト２０の軸部２１には、ナット２５（図１５参照）が螺着されるようになっている。ナット２５は座面にフランジ２６が形成されたフランジ付きナットである。このスタッドボルト２０とナット２５により、本発明の締結部材が構成されている。
【００２１】
単電池群１０は、以下のようにして組み付けられる。２種類の単電池１１Ａ，１１Ｂが６個ずつ交互に横方向に重ねて並べられる。例えば、図１の一番奥の第１単電池１１Ａが組付台上に設置されたら、次の第２単電池１１Ｂは、その手前側の負極の電極端子１４Ｎにおける屈曲部１６Ｎの挿通孔１７を、第１単電池１１Ａの手前側の正極の電極端子１４Ｐに立てられたスタッドボルト２０に挿通しつつ、その第１単電池１１Ａの左側面に沿って下動させて左側に密接して並べる。
【００２２】
続いて、第１単電池１１Ａが、奥側の負極の電極端子１４Ｎにおける屈曲部１６Ｎの挿通孔１７を、第２単電池１１Ｂの奥側の正極の電極端子１４Ｐに立てられたスタッドボルト２０に挿通しつつ、その第２単電池１１Ｂの左側面に沿って下動させて左側に密接して並べる。
それ以降、上記と同様にして、負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎの挿通孔１７を、対応する正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐに立てられたスタッドボルト２０に挿通しつつ、第２単電池１１Ｂと第１単電池１１Ａとが交互に左側に並べられることで、単電池群１０が形成される。
【００２３】
このように形成された単電池群１０では、上面における奥行の中心の少し手前位置に沿った６箇所において、第１単電池１１Ａにおける正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐの上面に、第２単電池１１Ｂにおける負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎが重ねられ、かつ負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎの上面からスタッドボルト２０の軸部２１が突出した形態を採り、これらが一列に並んで配される（手前側の電極端子列１８Ａ）。
【００２４】
一方、奥行の中心の少し奥側位置に沿った中央の５箇所において、第２単電池１１Ｂにおける正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐの上面に、第１単電池１１Ａにおける負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎが重ねられ、かつ負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎの上面からスタッドボルト２０の軸部２１が突出した形態となる。なお、右端の第１単電池１１Ａの奥側に設けられた負極の電極端子１４Ｎは、正極の電極端子１４Ｐと重なることなくその屈曲部１６Ｎにスタッドボルト２０が立てられ、また、左端の第２単電池１１Ｂの奥側に設けられた正極の電極端子１４Ｐは、負極の電極端子１４Ｎが重ねられることなく、単体でスタッドボルト２０が立ち上げられた形態を採る。これらが一列に並んで配される（奥側の電極端子列１８Ｂ）。
【００２５】
改めると、単電池群１０の上面において、手前側の電極端子列１８Ａでは、正負の電極端子１４Ｐ，１４Ｎの重なり部分から立ち上げられた形態の６本のスタッドボルト２０が一定ピッチで配設され、一方、奥側の電極端子列１８Ｂでは、正負の電極端子１４Ｐ，１４Ｎの重なり部分から立ち上げられた形態の５本のスタッドボルト２０と、正極の単体の電極端子１４Ｐ並びに負極の単体の電極端子１４Ｎからそれぞれ立ち上げられた２本のスタッドボルト２０との合計７本のスタッドボルト２０が上記と同じピッチで配設されている。ただし、手前側のスタッドボルト２０と奥側のスタッドボルト２０とは、単電池１１の１枚分だけピッチがずれた千鳥状に配されている。
【００２６】
次に、配線モジュール３０について説明する。この配線モジュール３０は、フレキシブルプリント基板３１（以下、単にＦＰＣ３１という。）を備えている。
ＦＰＣ３１は、ポリイミド等の合成樹脂製のベースフィルムに、プリント配線技術により導電路やランドが形成された構造である。
ＦＰＣ３１は全体としては、図４ないし図６に示すように、単電池群１０の上面に設けられた２列の電極端子列１８Ａ，１８Ｂの配設領域を覆うことが可能なように、単電池群１０の並び方向の長さよりも大きい長さ寸法と、両電極端子列１８Ａ，１８Ｂの間隔よりも広い幅寸法とを持った帯状に形成されている。
【００２７】
ＦＰＣ３１の表面は、電子部品３２と後記する電圧検知端子４０とがそれぞれ表面実装される実装面となっており、幅方向の中央部が電子部品３２の実装領域３３Ａに、また、幅方向の両側縁部が電圧検知端子４０の実装領域３３Ｂとなっている。
電子部品３２の実装領域３３Ａには、複数の電子部品３２が複数組に分けられた上でリフロー半田付けによって導電路に対して接続されている。
【００２８】
ＦＰＣ３１における電圧検知端子４０の両実装領域３３Ｂは、上記した単電池群１０における電極端子１４の配設位置と対応して、Ｔ字形のスリット３４が適宜に入れられることで複数の単位領域３５に分けられている。詳細には、手前側の実装領域３３Ｂでは、手前側の電極端子列１８Ａにおける重なった電極端子１４の組と対応して６個の単位領域３５に分けられており、奥側の実装領域３３Ｂでは、奥側の電極端子列１８Ｂにおける重なった電極端子１４の組（両端のみは電極端子１４が単体）と対応して７個の単位領域３５に分けられている。
【００２９】
各単位領域３５には個別に電圧検知端子４０が実装されるようになっており、各単位領域３５には、電圧検知端子４０の平面形状よりも一回り小さい正方形をなす開口部３６が形成されている。これらの開口部３６は言い換えると、上記した単電池群１０の上面に立てられたスタッドボルト２０と対応した配置で形成されている。
【００３０】
開口部３６はまた、図１３に示すように、一辺の長さが、スタッドボルト２０に螺合されるナット２５のフランジ２６の直径よりも少し大きい寸法を持った正方形状に形成され、言い換えると、ナット２５のフランジ２６が開口部３６内にすっぽりと入る大きさとなっている。
各開口部３６の口縁部３６Ａには、図７に示すように、全周に亘ってランド３７が形成されており、同ランド３７における内側の縁辺から引き出された導電路３８が、電子部品３２の実装領域３３Ａに向けて形成されて同領域３３Ａの導電路と接続形成されている。
【００３１】
電圧検知端子４０について説明する。この電圧検知端子４０は、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属板をプレス加工して形成されており、図８ないし図１０に示すように、ＦＰＣ３１の単位領域３５に形成された開口部３６よりも一回り大きい正方形に形成され、言い換えると、ランド３７の外形形状とほぼ整合した平面正方形に形成されている。
【００３２】
電圧検知端子４０の中心には、上記したスタッドボルト２０の軸部２１を挿通可能なボルト挿通孔として機能する中心孔４１が開口されている。この中心孔４１は、図１０に示すように、全体として少し横長となった八角形状に形成されている。同中心孔４１における互いに平行をなして対向した左右の縁辺からは、下向きに直角曲げされた一対の係止片４２が形成されている。
左右一対の係止片４２は、図１９に示すように、単電池１１の上面に立てられた電極端子１４の屈曲部１６に形成された挿通孔１７における互いに平行姿勢で対向した左右の短辺１７Ａの直ぐ内側に入り込むことが可能な間隔を開けて形成されている。
【００３３】
電圧検知端子４０の周縁部４３、より詳細には開口部３６の口縁部３６Ａに形成されたランド３７に重ねられる周縁部４３は、同じく図１９に示すように、ＦＰＣ３１から離れる方向である上方に小寸法段差状に曲げ形成されている。段差の寸法は、ＦＰＣ３１におけるランド３７の形成部分の厚さに、半田付けする場合の半田の厚さを加えた程度が好適である。
【００３４】
続いて、本実施形態の電池モジュールＢＭの組付手順の一例を説明する。
まず、既述した要領により、図１ないし図３に示すように、単電池群１０が組み付けられる。単電池群１０は改めると、その上面における手前側と奥側にそれぞれ電極端子列１８Ａ，１８Ｂが形成され、手前側の電極端子列１８Ａでは、正負の電極端子１４Ｐ，１４Ｎの重なり部分から立ち上げられた形態の６本のスタッドボルト２０が一定ピッチで配設され、一方、奥側の電極端子列１８Ｂでは、正負の電極端子１４Ｐ，１４Ｎの重なり部分から立ち上げられた形態の５本のスタッドボルト２０と、正極の単体の電極端子１４Ｐ並びに負極の単体の電極端子１４Ｎからそれぞれ立ち上げられた２本のスタッドボルト２０との合計７本のスタッドボルト２０が上記と同じピッチで配設され、かつ手前側のスタッドボルト２０と奥側のスタッドボルト２０とは千鳥状に配される。
このように形成された単電池群１０は、詳しくは図示しないが、保持板等の公知の固定手段により固定される。
【００３５】
一方、配線モジュール３０が作成される。それにはまず、図４ないし図６に示すように、ＦＰＣ３１における電子部品３２の実装領域３３Ａに、電子部品３２がリフロー半田によって表面実装される。
それとともに、ＦＰＣ３１における電圧検知端子４０の両実装領域３３Ｂでは、各単位領域３５ごとに電圧検知端子４０が表面実装される。
詳細には、各単位領域３５において、開口部３６の口縁部３６Ａに形成されたランド３７に半田ペーストが塗布されたのち、図１３に示すように、同開口部３６を覆うようにして電圧検知端子４０がそれぞれ載置される。すなわち電圧検知端子４０は所定の姿勢とされたのち、一対の係止片４２を開口部３６の左右の辺の内側に入れつつ、その段差状に曲げ形成された周縁部４３がランド３７（半田ペースト）に載せられる。係る状態でリフロー炉に通してリフロー半田付けを行うことにより、電圧検知端子４０がその周縁部４３を対応するランド３７に接続した状態で表面実装される。
これにより、図１１及び図１２に示すように、配線モジュール３０が形成される。なお、ＦＰＣ３１に対して、電子部品３２と電圧検知端子４０とを同時にリフロー半田によって表面実装するようにしてもよい。
【００３６】
以上のように作成された配線モジュール３０は、図１４に示すように、単電池群１０の上面における手前側と奥側の両電極端子列１８Ａ，１８Ｂに亘って被せられる。
詳細には、図１９及び図２０に参照して示すように、各スタッドボルト２０の軸部２１が中心孔４１に挿通されつつ、電圧検知端子４０が重なった電極端子１４Ｐ，１４Ｎのうち負極の屈曲部１６Ｎの上に載せられる。それとともに、左右一対の係止片４２が、同屈曲部１６Ｎの挿通孔１７における左右の短辺１７Ａの内側に入り込む。
なお、奥側における右端の電圧検知端子４０は、単体である負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎ上に、また左端の電圧検知端子４０は、単体である正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐ上に同様の形態で載せられる。
【００３７】
このように、配線モジュール３０が単電池群１０の上面に被せられたら、各スタッドボルト２０の軸部２１の先端にそれぞれナット２５（フランジ付きナット）が螺合され、図示しない工具を利用して締め付けられる。
これにより、図１９及び図２０に示すように、手前側の６箇所の電極端子１４の配設箇所と、奥側における中央の５箇所の電極端子１４の配設箇所においては、ナット２５のフランジ２６が、電圧検知端子４０における周縁部４３を除いた中央部のみに当てられ、同電圧検知端子４０の中央部並びに負極と正極の電極端子１４Ｎ，１４Ｐの屈曲部１６Ｎ，１６Ｐの３枚が上下に重なった形態で、ナット２５のフランジ２６と、スタッドボルト２０の頭部２２とによって挟み付けられる。
なお、奥側の右端では、電圧検知端子４０の中央部と負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎとが重なり、また左端では、電圧検知端子４０の中央部と正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐとが重なって、それぞれナット２５のフランジ２６と、スタッドボルト２０の頭部２２とによって挟み付けられる。
【００３８】
以上のように電池モジュールＢＭが組み付けられると、隣り合う単電池１１の正極と負極の電極端子１４Ｐ，１４Ｎが順次に接続されることで、単電池１１が直列接続された単電池群１０が構成されるとともに、単電池群１０を構成する各単電池１１の出力電圧を検知する電圧検知回路が構築される。
【００３９】
ここで、ナット２５が締め付けられる際、電圧検知端子４０を負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎ（一部では正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐ）に押し付けながら締め付けられることになるが、電圧検知端子４０の中心孔４１に設けられた一対の平板状の係止片４２が、負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎ（一部では正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐ）の挿通孔１７における左右の短辺１７Ａの内側に入り込んでいて、直線部分同士が対向した形態にあるから、ナット２５を締め込んだときに電圧検知端子４０が連れ回りすることが規制され、ナット２５の締め込みを効率良く行うことができる。
【００４０】
またスタッドボルト２０とナット２５との締結部分では、電圧検知端子４０、ＦＰＣ３１の単位領域３５並びに正負の電極端子１４の屈曲部１６（一部では正極または負極の電極端子１４の屈曲部１６のみ）が重なって挟み付けられるのであるが、ＦＰＣ３１の単位領域３５では、ナット２５のフランジ２６よりも大きい開口部３６が開けられているから、図１９及び図２０に示すように、電圧検知端子４０における開口部３６と対応した部分（ナット２５のフランジ２６が押し付けられる部分）は、ＦＰＣ３１を挟むことなく直接に相手の電極端子１４の屈曲部１６と接触した状態で締め付けられる。そのため、締結部分におけるＦＰＣ３１のクリープが回避され、同クリープに起因したスタッドボルト２０とナット２５の緩みを未然に防止することができる。
【００４１】
また、電圧検知端子４０の周縁部４３は、ＦＰＣ３１の単位領域３５の開口部３６の口縁部３６Ａを挟んで相手の電極端子１４の屈曲部１６に当接しており、ナット２５の締め付けに伴い電圧検知端子４０の周縁部４３が開口部３６の口縁部３６Ａ（ランド３７の形成部分）を押し付けることになるが、図１９及び図２０に示すように、電圧検知端子４０の周縁部４３は、上面側に逃げるように段差状に形成されているから、同口縁部３６Ａも挟圧することが避けられ、クリープの発生がより広範囲に亘って抑制される。
【００４２】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
スタッドボルト２０とナット２５との締結部分では、電圧検知端子４０、ＦＰＣ３１の単位領域３５並びに電極端子１４の屈曲部１６が重なって挟み付けられるのであるが、ＦＰＣ３１の単位領域３５では、ナット２５のフランジ２６よりも大きい開口部３６が開けられているから、電圧検知端子４０における開口部３６と対応した部分は、ＦＰＣ３１を挟むことなく直接に相手の電極端子１４の屈曲部１６と接触した状態で締め付けられる。そのため、締結部分におけるＦＰＣ３１のクリープが回避され、同クリープに起因したスタッドボルト２０とナット２５の緩みを未然に防止することができる。
【００４３】
さらに、電圧検知端子４０の周縁部４３は、上面側に逃げるように段差状に形成されているから、上記の締結時において開口部３６の口縁部３６Ａについても挟圧されることが回避され、クリープの発生をより広範囲に亘って抑制できる。
このように、ＦＰＣ３１のクリープの発生を防止できたことにより、ＦＰＣ３１をベースとした配線モジュール３０の適用が可能となり、ひいては一層小型化された電池モジュールＢＭを得ることができる。
【００４４】
ナット２５が締め付けられる際、電圧検知端子４０を電極端子１４の屈曲部１６に押し付けながら締め付けられることになるが、電圧検知端子４０の中心孔４１に設けられた一対の平板状の係止片４２が、電極端子の屈曲部１６の挿通孔１７における左右の短辺１７Ａの内側に入り込んでいて、直線部分同士が対向した形態にあるから、ナット２５を締め込んだときに電圧検知端子４０が連れ回りすることが規制され、ナット２５の締め込みを効率良く行うことができる。
【００４５】
隣り合う単電池１１の電極端子１４を接続する部分の構造が、両電極端子１４Ｐ，１４ＮがＬ型に形成されて屈曲部１６Ｐ，１６Ｎ同士が重ねられ、この重なり合った部分が、上記したスタッドボルト２０とナット２５により電圧検知端子４０と共締めされるようになっているから、隣り合う単電池１１を接続する作業も併せて行うことができて、組付作業がより高能率化される。
【００４６】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）正負の電極端子と電圧検知端子とを共締めする部分の構造としては、重ねられる下側の屈曲部の下面にナットを溶接等で固定し、電圧検知端子の中心孔から両屈曲部に挿通したボルトをナットに螺合して締め付けるようにしてもよい。この場合、ＦＰＣの各単位領域に形成する開口部は、ボルトの頭部がすっぽりと入る大きさとすることが望ましい。
【００４７】
（２）上記実施形態では、ＦＰＣの開口部の口縁部におけるクリープをも完全に防止するべく、電圧検知端子の周縁部を逃げるように段差状に曲げ形成したのであるが、開口部の口縁部のクリープの影響については無視できるのであれば、電圧検知端子の周縁部に段差部分を形成することは割愛してもよい。
【００４８】
（３）上記実施形態では、電圧検知端子の回り止め機構として、一対の平板状係止片を、相手の電極端子の挿通孔における一対の直線状の辺に対向させる構成を採用したが、１枚の係止片を１本の辺に対向させる等、直線部同士を対向させた組の数は任意である。
（４）さらに回り止め機構としては、電圧検知端子の中心孔の内周から係止部を垂下して設ける一方、重ねられる相手の電極端子の屈曲部に形成された挿通孔の内周に、上記の係止部に係止して周方向の移動を規制する凹凸部を設ける等、他の構造を採ってもよい。
【００４９】
（５）上記実施形態では、電圧検知端子をＦＰＣに予め表面実装した場合を例示したが、電圧検知端子はボルト・ナットの締結前にＦＰＣに載せられ、ボルト・ナットの締結に伴いＦＰＣの導電路と接続される形態のものであってもよく、このような電圧検知端子を後から装着する形態のものについても、本発明は同様に適用することができる。
（６）また本発明は、単電池が上面に一対の雄ねじ状の電極端子を備えた構造であって、複数個並べられた隣り合う単電池の正負の電極端子間にバスバーが渡されてナットで締め込むことにより直列接続された単電池群が形成されるものについても同様に適用できる。この場合は、単電池群にＦＰＣを被せて、同ＦＰＣに表面実装された電圧検知端子、若しくは後から載置された電圧検知端子を、対応するバスバーに対して共締めして接触させることにより、電圧検知回路が構築されることになる。バスバーが本発明にいう検知部となる。
【符号の説明】
【００５０】
ＢＭ…電池モジュール
１０…単電池群
１１，１１Ａ，１１Ｂ…単電池
１４，１４Ｐ，１４Ｎ…電極端子
１５Ｐ，１５Ｎ…立ち上がり部
１６Ｐ，１６Ｎ…屈曲部（検知部）
１７…挿通孔（ボルト挿通孔）
１７Ａ…（挿通孔１７の）短辺（直線部／回り止め機構）
２０…スタッドボルト（ボルト）
２５…ナット
２６…フランジ
３０…配線モジュール
３１…ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）
３５…単位領域（当接面）
３６…開口部
３６Ａ…（開口部３６の）口縁部
３７…ランド
３８…導電路
４０…電圧検知端子
４１…（電圧検知端子４０の）中心孔（ボルト挿通孔）
４２…係止片（回り止め機構）
４３…（電圧検知端子４０の）周縁部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電極端子を備えた単電池を複数並べた単電池群に配線モジュールが取り付けられた電池モジュールとして、特許文献１に記載のものが知られている。この種の電池モジュールは、電気自動車やハイブリッド車等の車両に取り付けられて、車両の駆動源として使用される。
上記の配線モジュールは、電極端子間を接続する複数のバスバーと、このバスバーを保持する樹脂プロテクタとを備えており、各バスバーには電圧検知線である電線の一端が接続されているとともに、同電線の他端はＥＣＵに接続されていて、ＥＣＵが各単電池の出力電圧を監視するようになっている。
【０００３】
係る従来の配線モジュールは端的には、樹脂プロテクタに対して各バスバーに接続された複数の電線が配線された構造であるため、単電池の個数が増えてバスバーの個数も増大すると、バスバーに接続される電線の本数も増大し、その結果配線モジュールが全体として大型化する嫌いがある。
そこで電線に代えて、複数の導電路が形成されたフレキシブルプリント基板によってバスバーとＥＣＵとを接続することが提案され、これにより配線密度を向上できるとともに、配線モジュールの小型化が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４９０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように配線モジュールにフレキシブルプリント基板を適用した場合は、各単電池の出力電圧を検知する部分の構造が、バスバーと電気的に接触される電圧検知端子を備えて、同電圧検知端子をフレキシブルプリント基板を挟んでバスバーに重ね、バスバーと電圧検知端子とをボルト・ナットで締結することが考えられる。
【０００６】
ここで、フレキシブルプリント基板は基部が合成樹脂で形成されているために、締結された箇所でクリープが生じやすいという事情がある。一方、車両に積載される電池モジュールでは振動を受けることが避けられず、そのため上記のクリープに起因してボルト・ナットが緩むことが懸念され、実用化の妨げとなっていた。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、フレキシブルプリント基板をベースとした配線モジュールの適用を可能とした電池モジュールを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電池モジュールは、正負一対の電極端子を有する複数の単電池が直列接続されて並べられた単電池群と、前記各単電池の出力電圧を測定するべく前記電極端子に設けられた検知部と個別に接触される複数の電圧検知端子と、前記各電圧検知端子と接続される導電路を有するフレキシブルプリント基板と、前記各電圧検知端子と相手の前記検知部とを前記フレキシブルプリント基板を挟んで締結する複数組のボルト・ナットと、が具備され、かつ前記フレキシブルプリント基板における前記各電圧検知端子の当接面には、当該電圧検知端子における少なくとも前記ナットまたは前記ボルトの頭部が当接する領域を相手の前記検知部に対して開口する開口部が形成されているところに特徴を有する。
【０００８】
フレキシブルプリント基板は、各開口部を電極端子の検知部に対応させた形態で単電池群に被せられ、各開口部の位置に電圧検知端子が重ねられたのち各電圧検知端子と相手の検知部とがボルト・ナットで締結され、これにより電池モジュールにおける電圧検知回路が構築される。
フレキシブルプリント基板に開口部を設けることで、電圧検知端子における少なくともボルトの頭部とナットとで挟持される領域は、フレキシブルプリント基板を挟むことなく直接に相手の検知部と接触した状態で締め付けられる。そのため、締結部分におけるフレキシブルプリント基板のクリープが回避され、同クリープに起因したボルト・ナットの緩みを未然に防止することができる。
【０００９】
また、以下のような構成としてもよい。
（１）前記電圧検知端子における前記フレキシブルプリント基板の前記開口部の口縁部に重ねられる周縁部が、前記フレキシブルプリント基板から離間する方向に段差状に曲げ形成されている。
ボルト・ナットで締結した場合に、フレキシブルプリント基板の開口部の口縁部についても挟圧されることが回避され、クリープをより広範囲に亘って抑制できる。
【００１０】
（２）前記ボルトと前記ナットのいずれか一方が前記電極端子の検知部側において回転不能な形態で設けられ、前記電圧検知端子が重ねられたのちに他方が螺合されて締め付けられるようになっており、前記電圧検知端子には前記フレキシブルプリント基板の前記開口部を通して前記検知部に係止することで回り止めする回り止め機構が設けられている。ナットまたはボルトの締め込みに伴って電圧検知端子が連れ回りすることが規制され、ボルト・ナットの締め込み動作を効率良く行うことができる。
【００１１】
（３）前記電極端子の検知部に形成されたボルト挿通孔は、その周縁の一部に直線部が備えられる一方、前記電圧検知端子に形成されたボルト挿通孔の周縁からは、前記直線部に当接する平板状の係止片が突出形成されることで前記回り止め機構が構成されている。電極端子の検知部側のボルト挿通孔における周縁の一部に直線部を設ける一方、電圧検知端子のボルト挿通孔の周縁に平板状の係止片を形成するといった簡単な構造でもって、電圧検知端子の連れ回りを有効に防ぐことができる。
【００１２】
（４）前記単電池の前記電極端子は、当該単電池の上面から立ち上がったのち隣の単電池側に向けて屈曲されたＬ型板状に形成され、隣り合う電極端子の屈曲部同士が重ねられる一方、この重畳部に前記フレキシブルプリント基板を挟んで前記電圧検知端子が重ねられて前記ボルト・ナットにより共締めされている。隣り合う単電池の電極同士の接続と、同電極に対する電圧検知端子の接続とを併せて行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、配線モジュールについてフレキシブルプリント基板をベースとしたものを適用することが可能となり、ひいては一層小型化された電池モジュールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る単電池群の斜視図
【図２】同正面図
【図３】同平面図
【図４】ＦＰＣの斜視図
【図５】同正面図
【図６】同平面図
【図７】同部分拡大平面図
【図８】検知用端子の斜視図
【図９】同正面図
【図１０】同平面図
【図１１】配線モジュールの斜視図
【図１２】同平面図
【図１３】同部分拡大平面図
【図１４】配線モジュールが単電池群の上面に装着された状態の平面図
【図１５】電池モジュールの斜視図
【図１６】同正面図
【図１７】同平面図
【図１８】同平面図
【図１９】ボルト・ナットの締結部分の正面視拡大断面図
【図２０】その側面視拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態＞
本発明の一実施形態を図１ないし図２０に基づいて説明する。本実施形態に係る電池モジュールＢＭは、例えば電気自動車またはハイブリッド自動車等の駆動源として使用される。電池モジュールＢＭは、図１５に示すように、複数（本実施形態では１２個）の単電池１１が横並びに配置された単電池群１０と、単電池群１０の上面に装着される配線モジュール３０とから構成されている。
【００１６】
図１ないし図３によって、単電池群１０を説明する。単電池１１は、扁平な略直方体状をなす本体部１２を備えており、本体部１２の上面における長さ方向の中央部には、一対の電極端子１４が所定間隔を開けて設けられている。
単電池１１は２種類が備えられており、一方の単電池１１Ａ（以下、第１単電池１１Ａ）では、図１の手前側が正極の電極端子１４Ｐ、奥側が負極の電極端子１４Ｎであり、他方の単電池１１Ｂ（以下、第２単電池１１Ｂ）では逆に、手前側が負極の電極端子１４Ｎ、奥側が正極の電極端子１４Ｐとなっている。
【００１７】
正極の電極端子１４Ｐは、本体部１２の上面における図２の正面視で右側縁寄りの位置から所定寸法立ち上がったのち（立ち上がり部１５Ｐ）、先端部が左側に直角曲げされ（屈曲部１６Ｐ）、同屈曲部１６Ｐの先端が、単電池１１の本体部１２の左側面から所定寸法（単電池１１の厚さの半分強）突出したＬ型に形成されている。
負極の電極端子１４Ｎは、同じく本体部１２の上面における左側縁寄りの位置から所定寸法立ち上がったのち（立ち上がり部１５Ｎ）、先端部が右側に直角曲げされ（屈曲部１６Ｎ）、同屈曲部１６Ｎの先端が、単電池１１の本体部１２の右側面から同寸法突出したＬ型に形成されている。
各電極端子１４Ｐ，１４Ｎの屈曲部１６Ｐ，１６Ｎが本発明の検知部に相当する。
【００１８】
ここで、負極の電極端子１４Ｎの立ち上がり部１５Ｎの立ち上がり寸法の方が、正極の電極端子１４Ｐの立ち上がり部１５Ｐの立ち上がり寸法よりも、電極端子１４の板厚分大きく、言い換えると、負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎの方が、正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐと比べて、電極端子１４の板厚分だけ一段高い位置に形成されている。
正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐと負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎには、図１９にも示すように、幅方向の中央部において、それぞれボルト挿通孔１７（以下、単に挿通孔１７）が開口されている。
【００１９】
各挿通孔１７は、図３に示すように、単電池１１の並列方向に長い平面長方形に形成されている。また、正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐにおける挿通孔１７は、その中心が単電池１１の左側面の位置と対応し、負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎにおける挿通孔１７は、その中心が単電池１１の右側面の位置と対応する。
したがって、各単電池１１Ａ，１１Ｂが側面同士を接触させて並べられると、第２単電池１１Ｂの負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎと、第１単電池１１Ａの正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐとが上下に重ねられ、かつ挿通孔１７同士が整合されるようになっている。
【００２０】
本実施形態では、各単電池１１の正極の電極端子１４Ｐについてスタッドボルト２０が溶接により固定され、軸部２１が屈曲部１６Ｐの上面に突出している。なお、図１おける右奥に配される第１単電池１１Ａについては、負極の電極端子１４Ｎについてもスタッドボルト２０が固定されている。
スタッドボルト２０の軸部２１には、ナット２５（図１５参照）が螺着されるようになっている。ナット２５は座面にフランジ２６が形成されたフランジ付きナットである。このスタッドボルト２０とナット２５により、本発明の締結部材が構成されている。
【００２１】
単電池群１０は、以下のようにして組み付けられる。２種類の単電池１１Ａ，１１Ｂが６個ずつ交互に横方向に重ねて並べられる。例えば、図１の一番奥の第１単電池１１Ａが組付台上に設置されたら、次の第２単電池１１Ｂは、その手前側の負極の電極端子１４Ｎにおける屈曲部１６Ｎの挿通孔１７を、第１単電池１１Ａの手前側の正極の電極端子１４Ｐに立てられたスタッドボルト２０に挿通しつつ、その第１単電池１１Ａの左側面に沿って下動させて左側に密接して並べる。
【００２２】
続いて、第１単電池１１Ａが、奥側の負極の電極端子１４Ｎにおける屈曲部１６Ｎの挿通孔１７を、第２単電池１１Ｂの奥側の正極の電極端子１４Ｐに立てられたスタッドボルト２０に挿通しつつ、その第２単電池１１Ｂの左側面に沿って下動させて左側に密接して並べる。
それ以降、上記と同様にして、負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎの挿通孔１７を、対応する正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐに立てられたスタッドボルト２０に挿通しつつ、第２単電池１１Ｂと第１単電池１１Ａとが交互に左側に並べられることで、単電池群１０が形成される。
【００２３】
このように形成された単電池群１０では、上面における奥行の中心の少し手前位置に沿った６箇所において、第１単電池１１Ａにおける正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐの上面に、第２単電池１１Ｂにおける負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎが重ねられ、かつ負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎの上面からスタッドボルト２０の軸部２１が突出した形態を採り、これらが一列に並んで配される（手前側の電極端子列１８Ａ）。
【００２４】
一方、奥行の中心の少し奥側位置に沿った中央の５箇所において、第２単電池１１Ｂにおける正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐの上面に、第１単電池１１Ａにおける負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎが重ねられ、かつ負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎの上面からスタッドボルト２０の軸部２１が突出した形態となる。なお、右端の第１単電池１１Ａの奥側に設けられた負極の電極端子１４Ｎは、正極の電極端子１４Ｐと重なることなくその屈曲部１６Ｎにスタッドボルト２０が立てられ、また、左端の第２単電池１１Ｂの奥側に設けられた正極の電極端子１４Ｐは、負極の電極端子１４Ｎが重ねられることなく、単体でスタッドボルト２０が立ち上げられた形態を採る。これらが一列に並んで配される（奥側の電極端子列１８Ｂ）。
【００２５】
改めると、単電池群１０の上面において、手前側の電極端子列１８Ａでは、正負の電極端子１４Ｐ，１４Ｎの重なり部分から立ち上げられた形態の６本のスタッドボルト２０が一定ピッチで配設され、一方、奥側の電極端子列１８Ｂでは、正負の電極端子１４Ｐ，１４Ｎの重なり部分から立ち上げられた形態の５本のスタッドボルト２０と、正極の単体の電極端子１４Ｐ並びに負極の単体の電極端子１４Ｎからそれぞれ立ち上げられた２本のスタッドボルト２０との合計７本のスタッドボルト２０が上記と同じピッチで配設されている。ただし、手前側のスタッドボルト２０と奥側のスタッドボルト２０とは、単電池１１の１枚分だけピッチがずれた千鳥状に配されている。
【００２６】
次に、配線モジュール３０について説明する。この配線モジュール３０は、フレキシブルプリント基板３１（以下、単にＦＰＣ３１という。）を備えている。
ＦＰＣ３１は、ポリイミド等の合成樹脂製のベースフィルムに、プリント配線技術により導電路やランドが形成された構造である。
ＦＰＣ３１は全体としては、図４ないし図６に示すように、単電池群１０の上面に設けられた２列の電極端子列１８Ａ，１８Ｂの配設領域を覆うことが可能なように、単電池群１０の並び方向の長さよりも大きい長さ寸法と、両電極端子列１８Ａ，１８Ｂの間隔よりも広い幅寸法とを持った帯状に形成されている。
【００２７】
ＦＰＣ３１の表面は、電子部品３２と後記する電圧検知端子４０とがそれぞれ表面実装される実装面となっており、幅方向の中央部が電子部品３２の実装領域３３Ａに、また、幅方向の両側縁部が電圧検知端子４０の実装領域３３Ｂとなっている。
電子部品３２の実装領域３３Ａには、複数の電子部品３２が複数組に分けられた上でリフロー半田付けによって導電路に対して接続されている。
【００２８】
ＦＰＣ３１における電圧検知端子４０の両実装領域３３Ｂは、上記した単電池群１０における電極端子１４の配設位置と対応して、Ｔ字形のスリット３４が適宜に入れられることで複数の単位領域３５に分けられている。詳細には、手前側の実装領域３３Ｂでは、手前側の電極端子列１８Ａにおける重なった電極端子１４の組と対応して６個の単位領域３５に分けられており、奥側の実装領域３３Ｂでは、奥側の電極端子列１８Ｂにおける重なった電極端子１４の組（両端のみは電極端子１４が単体）と対応して７個の単位領域３５に分けられている。
【００２９】
各単位領域３５には個別に電圧検知端子４０が実装されるようになっており、各単位領域３５には、電圧検知端子４０の平面形状よりも一回り小さい正方形をなす開口部３６が形成されている。これらの開口部３６は言い換えると、上記した単電池群１０の上面に立てられたスタッドボルト２０と対応した配置で形成されている。
【００３０】
開口部３６はまた、図１３に示すように、一辺の長さが、スタッドボルト２０に螺合されるナット２５のフランジ２６の直径よりも少し大きい寸法を持った正方形状に形成され、言い換えると、ナット２５のフランジ２６が開口部３６内にすっぽりと入る大きさとなっている。
各開口部３６の口縁部３６Ａには、図７に示すように、全周に亘ってランド３７が形成されており、同ランド３７における内側の縁辺から引き出された導電路３８が、電子部品３２の実装領域３３Ａに向けて形成されて同領域３３Ａの導電路と接続形成されている。
【００３１】
電圧検知端子４０について説明する。この電圧検知端子４０は、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属板をプレス加工して形成されており、図８ないし図１０に示すように、ＦＰＣ３１の単位領域３５に形成された開口部３６よりも一回り大きい正方形に形成され、言い換えると、ランド３７の外形形状とほぼ整合した平面正方形に形成されている。
【００３２】
電圧検知端子４０の中心には、上記したスタッドボルト２０の軸部２１を挿通可能なボルト挿通孔として機能する中心孔４１が開口されている。この中心孔４１は、図１０に示すように、全体として少し横長となった八角形状に形成されている。同中心孔４１における互いに平行をなして対向した左右の縁辺からは、下向きに直角曲げされた一対の係止片４２が形成されている。
左右一対の係止片４２は、図１９に示すように、単電池１１の上面に立てられた電極端子１４の屈曲部１６に形成された挿通孔１７における互いに平行姿勢で対向した左右の短辺１７Ａの直ぐ内側に入り込むことが可能な間隔を開けて形成されている。
【００３３】
電圧検知端子４０の周縁部４３、より詳細には開口部３６の口縁部３６Ａに形成されたランド３７に重ねられる周縁部４３は、同じく図１９に示すように、ＦＰＣ３１から離れる方向である上方に小寸法段差状に曲げ形成されている。段差の寸法は、ＦＰＣ３１におけるランド３７の形成部分の厚さに、半田付けする場合の半田の厚さを加えた程度が好適である。
【００３４】
続いて、本実施形態の電池モジュールＢＭの組付手順の一例を説明する。
まず、既述した要領により、図１ないし図３に示すように、単電池群１０が組み付けられる。単電池群１０は改めると、その上面における手前側と奥側にそれぞれ電極端子列１８Ａ，１８Ｂが形成され、手前側の電極端子列１８Ａでは、正負の電極端子１４Ｐ，１４Ｎの重なり部分から立ち上げられた形態の６本のスタッドボルト２０が一定ピッチで配設され、一方、奥側の電極端子列１８Ｂでは、正負の電極端子１４Ｐ，１４Ｎの重なり部分から立ち上げられた形態の５本のスタッドボルト２０と、正極の単体の電極端子１４Ｐ並びに負極の単体の電極端子１４Ｎからそれぞれ立ち上げられた２本のスタッドボルト２０との合計７本のスタッドボルト２０が上記と同じピッチで配設され、かつ手前側のスタッドボルト２０と奥側のスタッドボルト２０とは千鳥状に配される。
このように形成された単電池群１０は、詳しくは図示しないが、保持板等の公知の固定手段により固定される。
【００３５】
一方、配線モジュール３０が作成される。それにはまず、図４ないし図６に示すように、ＦＰＣ３１における電子部品３２の実装領域３３Ａに、電子部品３２がリフロー半田によって表面実装される。
それとともに、ＦＰＣ３１における電圧検知端子４０の両実装領域３３Ｂでは、各単位領域３５ごとに電圧検知端子４０が表面実装される。
詳細には、各単位領域３５において、開口部３６の口縁部３６Ａに形成されたランド３７に半田ペーストが塗布されたのち、図１３に示すように、同開口部３６を覆うようにして電圧検知端子４０がそれぞれ載置される。すなわち電圧検知端子４０は所定の姿勢とされたのち、一対の係止片４２を開口部３６の左右の辺の内側に入れつつ、その段差状に曲げ形成された周縁部４３がランド３７（半田ペースト）に載せられる。係る状態でリフロー炉に通してリフロー半田付けを行うことにより、電圧検知端子４０がその周縁部４３を対応するランド３７に接続した状態で表面実装される。
これにより、図１１及び図１２に示すように、配線モジュール３０が形成される。なお、ＦＰＣ３１に対して、電子部品３２と電圧検知端子４０とを同時にリフロー半田によって表面実装するようにしてもよい。
【００３６】
以上のように作成された配線モジュール３０は、図１４に示すように、単電池群１０の上面における手前側と奥側の両電極端子列１８Ａ，１８Ｂに亘って被せられる。
詳細には、図１９及び図２０に参照して示すように、各スタッドボルト２０の軸部２１が中心孔４１に挿通されつつ、電圧検知端子４０が重なった電極端子１４Ｐ，１４Ｎのうち負極の屈曲部１６Ｎの上に載せられる。それとともに、左右一対の係止片４２が、同屈曲部１６Ｎの挿通孔１７における左右の短辺１７Ａの内側に入り込む。
なお、奥側における右端の電圧検知端子４０は、単体である負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎ上に、また左端の電圧検知端子４０は、単体である正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐ上に同様の形態で載せられる。
【００３７】
このように、配線モジュール３０が単電池群１０の上面に被せられたら、各スタッドボルト２０の軸部２１の先端にそれぞれナット２５（フランジ付きナット）が螺合され、図示しない工具を利用して締め付けられる。
これにより、図１９及び図２０に示すように、手前側の６箇所の電極端子１４の配設箇所と、奥側における中央の５箇所の電極端子１４の配設箇所においては、ナット２５のフランジ２６が、電圧検知端子４０における周縁部４３を除いた中央部のみに当てられ、同電圧検知端子４０の中央部並びに負極と正極の電極端子１４Ｎ，１４Ｐの屈曲部１６Ｎ，１６Ｐの３枚が上下に重なった形態で、ナット２５のフランジ２６と、スタッドボルト２０の頭部２２とによって挟み付けられる。
なお、奥側の右端では、電圧検知端子４０の中央部と負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎとが重なり、また左端では、電圧検知端子４０の中央部と正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐとが重なって、それぞれナット２５のフランジ２６と、スタッドボルト２０の頭部２２とによって挟み付けられる。
【００３８】
以上のように電池モジュールＢＭが組み付けられると、隣り合う単電池１１の正極と負極の電極端子１４Ｐ，１４Ｎが順次に接続されることで、単電池１１が直列接続された単電池群１０が構成されるとともに、単電池群１０を構成する各単電池１１の出力電圧を検知する電圧検知回路が構築される。
【００３９】
ここで、ナット２５が締め付けられる際、電圧検知端子４０を負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎ（一部では正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐ）に押し付けながら締め付けられることになるが、電圧検知端子４０の中心孔４１に設けられた一対の平板状の係止片４２が、負極の電極端子１４Ｎの屈曲部１６Ｎ（一部では正極の電極端子１４Ｐの屈曲部１６Ｐ）の挿通孔１７における左右の短辺１７Ａの内側に入り込んでいて、直線部分同士が対向した形態にあるから、ナット２５を締め込んだときに電圧検知端子４０が連れ回りすることが規制され、ナット２５の締め込みを効率良く行うことができる。
【００４０】
またスタッドボルト２０とナット２５との締結部分では、電圧検知端子４０、ＦＰＣ３１の単位領域３５並びに正負の電極端子１４の屈曲部１６（一部では正極または負極の電極端子１４の屈曲部１６のみ）が重なって挟み付けられるのであるが、ＦＰＣ３１の単位領域３５では、ナット２５のフランジ２６よりも大きい開口部３６が開けられているから、図１９及び図２０に示すように、電圧検知端子４０における開口部３６と対応した部分（ナット２５のフランジ２６が押し付けられる部分）は、ＦＰＣ３１を挟むことなく直接に相手の電極端子１４の屈曲部１６と接触した状態で締め付けられる。そのため、締結部分におけるＦＰＣ３１のクリープが回避され、同クリープに起因したスタッドボルト２０とナット２５の緩みを未然に防止することができる。
【００４１】
また、電圧検知端子４０の周縁部４３は、ＦＰＣ３１の単位領域３５の開口部３６の口縁部３６Ａを挟んで相手の電極端子１４の屈曲部１６に当接しており、ナット２５の締め付けに伴い電圧検知端子４０の周縁部４３が開口部３６の口縁部３６Ａ（ランド３７の形成部分）を押し付けることになるが、図１９及び図２０に示すように、電圧検知端子４０の周縁部４３は、上面側に逃げるように段差状に形成されているから、同口縁部３６Ａも挟圧することが避けられ、クリープの発生がより広範囲に亘って抑制される。
【００４２】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
スタッドボルト２０とナット２５との締結部分では、電圧検知端子４０、ＦＰＣ３１の単位領域３５並びに電極端子１４の屈曲部１６が重なって挟み付けられるのであるが、ＦＰＣ３１の単位領域３５では、ナット２５のフランジ２６よりも大きい開口部３６が開けられているから、電圧検知端子４０における開口部３６と対応した部分は、ＦＰＣ３１を挟むことなく直接に相手の電極端子１４の屈曲部１６と接触した状態で締め付けられる。そのため、締結部分におけるＦＰＣ３１のクリープが回避され、同クリープに起因したスタッドボルト２０とナット２５の緩みを未然に防止することができる。
【００４３】
さらに、電圧検知端子４０の周縁部４３は、上面側に逃げるように段差状に形成されているから、上記の締結時において開口部３６の口縁部３６Ａについても挟圧されることが回避され、クリープの発生をより広範囲に亘って抑制できる。
このように、ＦＰＣ３１のクリープの発生を防止できたことにより、ＦＰＣ３１をベースとした配線モジュール３０の適用が可能となり、ひいては一層小型化された電池モジュールＢＭを得ることができる。
【００４４】
ナット２５が締め付けられる際、電圧検知端子４０を電極端子１４の屈曲部１６に押し付けながら締め付けられることになるが、電圧検知端子４０の中心孔４１に設けられた一対の平板状の係止片４２が、電極端子の屈曲部１６の挿通孔１７における左右の短辺１７Ａの内側に入り込んでいて、直線部分同士が対向した形態にあるから、ナット２５を締め込んだときに電圧検知端子４０が連れ回りすることが規制され、ナット２５の締め込みを効率良く行うことができる。
【００４５】
隣り合う単電池１１の電極端子１４を接続する部分の構造が、両電極端子１４Ｐ，１４ＮがＬ型に形成されて屈曲部１６Ｐ，１６Ｎ同士が重ねられ、この重なり合った部分が、上記したスタッドボルト２０とナット２５により電圧検知端子４０と共締めされるようになっているから、隣り合う単電池１１を接続する作業も併せて行うことができて、組付作業がより高能率化される。
【００４６】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）正負の電極端子と電圧検知端子とを共締めする部分の構造としては、重ねられる下側の屈曲部の下面にナットを溶接等で固定し、電圧検知端子の中心孔から両屈曲部に挿通したボルトをナットに螺合して締め付けるようにしてもよい。この場合、ＦＰＣの各単位領域に形成する開口部は、ボルトの頭部がすっぽりと入る大きさとすることが望ましい。
【００４７】
（２）上記実施形態では、ＦＰＣの開口部の口縁部におけるクリープをも完全に防止するべく、電圧検知端子の周縁部を逃げるように段差状に曲げ形成したのであるが、開口部の口縁部のクリープの影響については無視できるのであれば、電圧検知端子の周縁部に段差部分を形成することは割愛してもよい。
【００４８】
（３）上記実施形態では、電圧検知端子の回り止め機構として、一対の平板状係止片を、相手の電極端子の挿通孔における一対の直線状の辺に対向させる構成を採用したが、１枚の係止片を１本の辺に対向させる等、直線部同士を対向させた組の数は任意である。
（４）さらに回り止め機構としては、電圧検知端子の中心孔の内周から係止部を垂下して設ける一方、重ねられる相手の電極端子の屈曲部に形成された挿通孔の内周に、上記の係止部に係止して周方向の移動を規制する凹凸部を設ける等、他の構造を採ってもよい。
【００４９】
（５）上記実施形態では、電圧検知端子をＦＰＣに予め表面実装した場合を例示したが、電圧検知端子はボルト・ナットの締結前にＦＰＣに載せられ、ボルト・ナットの締結に伴いＦＰＣの導電路と接続される形態のものであってもよく、このような電圧検知端子を後から装着する形態のものについても、本発明は同様に適用することができる。
（６）また本発明は、単電池が上面に一対の雄ねじ状の電極端子を備えた構造であって、複数個並べられた隣り合う単電池の正負の電極端子間にバスバーが渡されてナットで締め込むことにより直列接続された単電池群が形成されるものについても同様に適用できる。この場合は、単電池群にＦＰＣを被せて、同ＦＰＣに表面実装された電圧検知端子、若しくは後から載置された電圧検知端子を、対応するバスバーに対して共締めして接触させることにより、電圧検知回路が構築されることになる。バスバーが本発明にいう検知部となる。
【符号の説明】
【００５０】
ＢＭ…電池モジュール
１０…単電池群
１１，１１Ａ，１１Ｂ…単電池
１４，１４Ｐ，１４Ｎ…電極端子
１５Ｐ，１５Ｎ…立ち上がり部
１６Ｐ，１６Ｎ…屈曲部（検知部）
１７…挿通孔（ボルト挿通孔）
１７Ａ…（挿通孔１７の）短辺（直線部／回り止め機構）
２０…スタッドボルト（ボルト）
２５…ナット
２６…フランジ
３０…配線モジュール
３１…ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）
３５…単位領域（当接面）
３６…開口部
３６Ａ…（開口部３６の）口縁部
３７…ランド
３８…導電路
４０…電圧検知端子
４１…（電圧検知端子４０の）中心孔（ボルト挿通孔）
４２…係止片（回り止め機構）
４３…（電圧検知端子４０の）周縁部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正負一対の電極端子を有する複数の単電池が直列接続されて並べられた単電池群と、
前記各単電池の出力電圧を測定するべく前記電極端子に設けられた検知部と個別に接触される複数の電圧検知端子と、
前記各電圧検知端子と接続される導電路を有するフレキシブルプリント基板と、
前記各電圧検知端子と相手の前記検知部とを前記フレキシブルプリント基板を挟んで締結する複数組のボルト・ナットと、
が具備され、
かつ前記フレキシブルプリント基板における前記各電圧検知端子の当接面には、当該電圧検知端子における少なくとも前記ナットまたは前記ボルトの頭部が当接する領域を相手の前記検知部に対して開口する開口部が形成されていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記電圧検知端子における前記フレキシブルプリント基板の前記開口部の口縁部に重ねられる周縁部が、前記フレキシブルプリント基板から離間する方向に段差状に曲げ形成されてい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】
前記ボルトと前記ナットのいずれか一方が前記電極端子の検知部側において回転不能な形態で設けられ、前記電圧検知端子が重ねられたのちに他方が螺合されて締め付けられるようになっており、前記電圧検知端子には前記フレキシブルプリント基板の前記開口部を通して前記検知部に係止することで回り止めする回り止め機構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記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記電極端子の検知部に形成されたボルト挿通孔は、その周縁の一部に直線部が備えられる一方、前記電圧検知端子に形成されたボルト挿通孔の周縁からは、前記直線部に当接する平板状の係止片が突出形成されることで前記回り止め機構が構成されていることを特徴とする請求項３記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記単電池の前記電極端子は、当該単電池の上面から立ち上がったのち隣の単電池側に向けて屈曲されたＬ型板状に形成され、隣り合う電極端子の屈曲部同士が重ねられる一方、この重畳部に前記フレキシブルプリント基板を挟んで前記電圧検知端子が重ねられて前記ボルト・ナットにより共締めされていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項１】
正負一対の電極端子を有する複数の単電池が直列接続されて並べられた単電池群と、
前記各単電池の出力電圧を測定するべく前記電極端子に設けられた検知部と個別に接触される複数の電圧検知端子と、
前記各電圧検知端子と接続される導電路を有するフレキシブルプリント基板と、
前記各電圧検知端子と相手の前記検知部とを前記フレキシブルプリント基板を挟んで締結する複数組のボルト・ナットと、
が具備され、
かつ前記フレキシブルプリント基板における前記各電圧検知端子の当接面には、当該電圧検知端子における少なくとも前記ナットまたは前記ボルトの頭部が当接する領域を相手の前記検知部に対して開口する開口部が形成されていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記電圧検知端子における前記フレキシブルプリント基板の前記開口部の口縁部に重ねられる周縁部が、前記フレキシブルプリント基板から離間する方向に段差状に曲げ形成されてい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】
前記ボルトと前記ナットのいずれか一方が前記電極端子の検知部側において回転不能な形態で設けられ、前記電圧検知端子が重ねられたのちに他方が螺合されて締め付けられるようになっており、前記電圧検知端子には前記フレキシブルプリント基板の前記開口部を通して前記検知部に係止することで回り止めする回り止め機構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記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記電極端子の検知部に形成されたボルト挿通孔は、その周縁の一部に直線部が備えられる一方、前記電圧検知端子に形成されたボルト挿通孔の周縁からは、前記直線部に当接する平板状の係止片が突出形成されることで前記回り止め機構が構成されていることを特徴とする請求項３記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記単電池の前記電極端子は、当該単電池の上面から立ち上がったのち隣の単電池側に向けて屈曲されたＬ型板状に形成され、隣り合う電極端子の屈曲部同士が重ねられる一方、この重畳部に前記フレキシブルプリント基板を挟んで前記電圧検知端子が重ねられて前記ボルト・ナットにより共締めされていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１３−８４３６８（Ｐ２０１３−８４３６８Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１８８２（Ｐ２０１１−２２１８８２）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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