CN117080685A - 汇流条模块 - Google Patents

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雄鹿达也
小池弘训
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Abstract

本公开涉及一种汇流条模块，汇流条模块待装接至堆叠有多个单电池的电池组件。汇流条模块包括：主线电路体，其包括多个电线，并且布置成沿着多个单电池的堆叠方向延伸；中继电路体，其包括具有布线图案的电路板，该布线图案电连接至从主线电路体分支地延伸的至少一个电线；汇流条，其待连接至多个单电池中的各单电池的电极；电子元件，其装接于中继电路体的安装面以将布线图案连接至汇流条；以及保持器，其保持汇流条并且沿着堆叠方向能够伸缩。

Description

汇流条模块
技术领域
本公开涉及一种汇流条模块。
背景技术
在现有技术中，汇流条模块用于例如组装至电池组件(堆叠并布置有多个电池单元的电池模块)，该电池组件作为安装于电动车辆、混合动力车辆等的驱动电源，如专利文献JP2014-220128A中所公开的。
在专利文献JP2014-220128A中描述的汇流条模块包括：多个汇流条，该多个汇流条堆叠并连接相邻电池单元之间的正极和负极；以及多个电压检测线，该多个电压检测线分别连接至多个汇流条并监测电池单元。多个电压检测线中的每一条都具有其中芯线由绝缘护套覆盖的一般构造。
同时，从改进汇流条模块功能等的角度出发，可以想到在每个电压检测电路(即，相当于连接汇流条与诸如ECU的处理设备的每条电压检测线的电路)中设置诸如熔断器的电子元件。然而，在现有技术的汇流条模块中，由于并没有在安装这种电子元件的前提下来设计电压检测电路，因此很难将电子元件安装在单独的电压检测电路上。此外，当在现有技术中的汇流条模块的电压检测电路上不经意地设置电子元件时，可能损害汇流条模块的原本功能(例如，电池组件的变形以及针对制造偏差的应对)。
发明内容
本公开提供了一种汇流条模块，其中电子元件在不损害汇流条模块的原本功能的情况下安装于电压检测电路。
根据本公开，汇流条模块装接于堆叠有多个单电池的电池组件。汇流条模块包括：主线电路体，其包括多个电线，并且布置成沿着多个单电池的堆叠方向延伸；中继电路体，其包括具有布线图案的电路板，该布线图案电连接至从主线电路体分支地延伸的至少一个电线；汇流条，其待连接至多个单电池中的各个单电池的电极；电子元件，其装接于中继电路体的安装面以将布线图案连接至汇流条；以及保持器，该保持器保持所述汇流条并且沿着所述堆叠方向能够伸缩。
以上已经简短地描述了本公开。此外，通过参考附图而阅读下文描述的实施本公开的方式，本公开的细节将更加清楚。
附图说明
图1是示出根据本实施例的汇流条模块的立体图；
图2是示出图1所示的汇流条模块所组装至的电池组件的立体图；
图3是示出其中汇流条连接至与主线电路体连接的多个中继电路体中的每一个的状态的立体图；
图4是示出连接至主线电路体的一个中继电路体的立体图；
图5是示出汇流条连接至与主线电路体连接的中继电路体的状态的立体图；
图6是示出如图1所示的保持器和盖的立体图；
图7是示出中继电路体和汇流条之间的连接部的底视图；并且
图8是示出中继电路体连接至以从主线电路体分支的方式延伸的支线的状态的立体图。
具体实施方式
实施例
以下，将参考附图描述根据本公开的实施例的汇流条模块10。根据本实施例的汇流条模块10例如用于组装至作为安装于电动车辆的驱动电源的长的电池组件1(见图2，堆叠并布置有多个单电池的电池模块)。
在下文中，为了描述方便，“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”如图1所示地定义。“前后方向”、“左右方向”和“上下方向”相互正交。前后方向与构成电池组件1的多个单电池2的堆叠方向(见图1和图2)一致。注意，这些方向是为方便描述而定义的，并且当汇流条模块10安装于车辆时，这些方向不一定对应于车辆的前后方向、左右方向和上下方向。
首先，作为描述汇流条模块10的准备，将参照图2描述汇流条模块10所装接至的电池组件1。如图2所示，电池组件1通过将多个在上下方向和左右方向上延伸的矩形平板状单电池2在前后方向上堆叠而形成。多个单电池2中的每一个包括：具有矩形平板状的电池本体3；以及从电池本体3的上表面6的左端部和右端部向上突出的正极4和负极5。
在电池组件1中，通过使在前后方向上彼此相邻的单电池2的正极4和负极5的左右方向上的位置彼此相反，多个单电池2被堆叠成：在电池组件1的上表面的左端部和右端部的每一端，正极4和负极5在前后方向上交替布置。
下文，将描述汇流条模块10。如图1、图3和图6所示，汇流条模块10包括：在前后方向上延伸的主线电路体20(见图3)；连接至主线电路体20的多个中继电路体30；分别连接至多个中继电路体30的多个汇流条40；分别安装于多个中继电路体30的多个电子元件50；保持主线电路体20、中继电路体30和汇流条40的保持器60；以及覆盖主线电路体20和中继电路体30的盖70。以下，依次描述构成汇流条模块10的各部件。
首先，将描述主线电路体20。从图1和图3可以理解，主线电路体20包括：左右一对干线21，其包括多条电线并在在左右方向上隔开间隔地在前后方向上延伸；以及集合部22，在该集合部22中，构成一对干线21的所有的电线的一个端部集中到一起。连接至外部电压检测装置(未示出)等的连接器(未示出)安装于集合部22。每根电线具有导体芯线的***被绝缘护套包围的结构。因此，相邻的电线彼此不电连接(短路)。
从左右一对干线21中的每一个干线的前后方向上的多个位置，构成该干线21的对应的一个电线的另一端部(以下，称为“支线23”)在左右方向上向外延伸，以从干线21分支(见图3)。对应的中继电路体30通过金属端子24连接到各支线23。如图8所示，端子24一体地包括：压接部25，支线23的导体芯线被压接并固定在该压接部25上；以及平板状连接部26，该平板状连接部26连接至从中继电路体30的将在稍后描述的开口部31a露出的布线图案37。
当将中继电路体30连接至主线电路体20时，连接至支线23的端子24的连接部26与中继电路体30的布线图案37通过焊接而相互电连接(见图8)。由此，每个中继电路30的布线图案37独立地(即，处于与另一中继电路体30的布线图案37绝缘的状态)依次经由端子24、支线23、干线21、集合部22和安装于集合部22的连接器而电连接至外部电压检测装置(未示出)。由于中继电路体30通过易于弯曲的支线23而连接至干线21(主线电路体20)，因此中继电路体30在前后方向、左右方向、上下方向(见图5中白色箭头)相对于主线21(主线电路体20)具有较高的相对移动灵活性。通常，焊接可以通过以下方法(所谓的脉冲热焊接)进行：在将膏状焊料夹在端子24的连接部26与布线图案37之间之后，将能够将焊料加热到该焊料能够熔融的温度的加热芯片压抵在焊接部上，并将加热芯片加热以进行焊接。焊接可以利用加热炉的回流焊接工艺进行。此外，端子24的连接部26与布线图案37之间的电连接可以用超声波焊接或使用导电粘合剂来进行，以代替上述焊接。
接着，将描述中继电路体30。中继电路体30由易于弯曲的柔性板(FPC)而实现。如图3等所示，中继电路体30通过端子24连接至从主线电路体20的左右一对干线21的每一个干线在左右方向上向外分支的支线23。
如图8所示，中继电路体30整体呈在前后方向和左右向上延伸的平板状并且在前后方向上长。中继电路体30的整个表面除了将在稍后描述的开口部31a、36a和36b(见图8)之外皆由树脂层形成，并且包括将在稍后描述的布线图案37、38(见图7和图8)。每个布线图案37、38通常是由铜制成并以条状延伸的导体图案。
端子侧连接部31设置在中继电路体30的前后方向上的大致中央部上。端子侧连接部31是这样的部分：其连接至与从干线21(主线电路体20)分支的支线23相连接的端子24。在端子侧连接部31的上表面设置有使表面树脂层被移除并且使布线图案37从其露出的一对开口部31a(见图8)。露出于开口部31a的布线图案37经过中继电路体30的内部延伸至稍后将描述的设置在汇流条侧连接部36中的开口部36a(见图7和图8)。
在中继电路体30的后端部处设置有汇流条侧连接部36。汇流条侧连接部36是汇流条40所连接到的部分(见图5等)。如图7和图8所示，在汇流条侧连接部36的下表面上，移除了表面树脂层的开口部36a设置在左右方向的中央部处，并且移除了表面树脂层的开口部36b形成于在左右方向上夹置开口部36a的左右一对位置处。在开口部36a的前侧区域，布线图案37的端部露出，而在开口部36a的后侧区域，与布线图案37分离并包括在汇流条侧连接部36中的布线图案38的一部分露出。在一对开口部36b的每个中，布线图案38的其他部分露出。
当汇流条40连接至中继电路体30时，使用焊料H(见图7)焊接在一对开口部36b露出的布线图案38和汇流条40的稍后描述的延伸部42(见图3、图5和图7)。
电子元件50安装于中继电路体30的开口部36a(见图8等)。电子元件50通常是芯片熔断器。使用焊料H将电子元件50焊接至布线图案38和布线图案37(见图7)，以跨接在开口部36a露出的布线图案38和布线图案37。由此，布线图案38(即，汇流条40)和布线图案37(即，从主线电路体20分支的支线23)通过电子元件50相互电连接。由此，能够在连接汇流条40和电压检测装置的每个电压检测电路上设置电子元件50。
电子元件50优选在中继电路体30连接至形成为在前后方向上长的长主线电路体20之前的状态(中继电路体30单独的状态)下安装于中继电路体30。通过在中继电路体30单独的状态下安装电子元件50，与主线电路体20和中继电路体30由共同的电路板(例如柔性板)实现的情况相比，不需要设置大的安装装置。换言之，由于主线电路体20和中继电路体30是分离的个体，所以无论主线电路体20的长度和尺寸如何，都能够将电子元件50适当地安装于中继电路体30，并且能够减少汇流条模块10的制造成本。此外，由于主线电路体20包括多条电线，所以与通过电路板实现主线电路体20的情况相比，容易更换电线的位置。因此，容易在待安装于集合部22的连接器中按期望的顺序(例如，按汇流条40的电位顺序)并排布置电线。
接着，将描述汇流条40。汇流条40是由经受了压制加工(冲压加工)、弯曲加工等的一片金属板所形成。如图3所示，汇流条40包括：汇流条本体41，该汇流条本体41具有大致矩形平板状；以及延伸部42，该延伸部42从沿汇流条本体41的前后方向延伸的左右方向上的内缘部的后端部向左右方向的内侧延伸。在延伸部42的延伸端部处形成有沿厚度方向(垂直方向)开口的通孔43(见图5和图7)。通孔43用作在汇流条40连接至中继电路体30时避免汇流条40的延伸部42的延伸端部与电子元件50之间的干涉的避让部。
接着，将描述保持器60。保持器60为树脂成型制品，并且如图6所示，一体地包括：在左右方向隔开间隔地布置并分别在前后方向上延伸的左右一对带板状的电路体保持部61；以及在前后方向的多个位置处在左右方向上连接左右一对电路体保持部61的多个连接部62。主线电路体20的左右一对主线电路体20(干线21)以及分别连接于从主线电路体20(干线21)分支的多条支线23的多个中继电路体30被放置于左右一对电路体保持部61。
具体地，在前后方向上延伸的一对电路体保持部61中的每一个包括：在前后方向上并排布置的多个分隔体61a；以及分别将在前后方向上彼此相邻的分隔体61a在前后方向上彼此连接的伸缩部63。每个伸缩部63具有由于弹性形变而容易在前后方向上伸展和收缩的形状。因此，一对电路体保持部61沿前后方向可伸缩。
对于左右一对电路体保持部61中的每一个，在前后方向上的布置多个分隔体61a中的每一个都一体地设置有在左右方向上与外侧相邻的汇流条保持部64。即，在左右一对电路体保持部61的每一个的左右方向的外侧在前后方向上并排布置有多个汇流条保持部64。由于各个汇流条保持部64设置在相应的分隔体61a中，因此能够通过伸缩部63的功能来改变在前后方向上彼此相邻的汇流条保持部64之间的前后方向上的间隔。
汇流条40的汇流条本体41容纳在汇流条保持部64中。因此，汇流条保持部64具有对应于汇流条本体41的外形的向上开口的大致矩形盒状。在汇流条保持部64的矩形框状侧壁部的与汇流条40的延伸部42交叉的部分中形成切口65，以避免与延伸部42的干涉。在汇流条保持部64的底壁部中形成有在前后方向上延伸的开口66。当保持器60装接至电池组件1上时，前后方向上彼此相邻的正极4和负极5布置在汇流条保持部64的开口66中。
接着，将描述盖70。作为树脂成型制品的盖70具有覆盖在前后方向上长的主线电路体20的左右一对干线21以及分别连接至从干线21分支的多条支线23的多个中继电路体30的功能，主线电路体20和多个中继电路体30放置于在保持器60的前后方向上长的左右一对电路体保持部61上(见图1)。因此，如图6所示，盖70具有在前后方向上长的条状。上文已经描述了构成汇流条模块10的部件。
在汇流条模块10装接至电池组件1的装接完成状态下，在电池组件1中，多个堆叠的单电池2通过多个汇流条40串联地电连接。此外，各个汇流条40依次通过对应的中继电路体30的布线图案38、电子元件50、对应的中继电路体30的布线图案37、端子24、对应的支线23、干线21、集合部22以及安装于集合部22的连接器而电连接至外部电压检测装置。由此，各个汇流条40的电压(电势)能够分别由外部电压检测装置检测。当由于某种原因在电子元件50中流过额定电流以上的过电流时，由于电子元件50的熔断功能的影响，布线图案37、38之间的电连接被电子元件50切断。由此，防止过电流流入电压检测装置，从而能够保护电压检测装置。
在装接了汇流条模块10的电池组件1的使用状态下，由于与充放电相关的工作热、外部环境的温度等原因，构成电池组件1的每个单电池2可能会在堆叠方向(前后方向)上膨胀或收缩。因此，电池组件1可能以在堆叠方向(前后方向)上膨胀和收缩的方式变形。此外，由于当多个单电池2堆叠和布置时的组装公差，对于所制造的每个电池组件1，电池组件1在堆叠方向(前后方向)上的尺寸可能不同(可能发生制造偏差)。
鉴于此，在汇流条模块10中，即使电池组件1由于每个单电池2的热变形和电池组件1的制造偏差而在堆叠方向(前后方向)上发生膨胀和收缩，由于保持器60的多个伸缩部63中的每一个都在前后方向上伸缩，并且从主线电路体20(干线21)分支的支线23容易弯曲，所以能够容易地吸收由于电池组件1的热变形和制造偏差引起的膨胀和收缩。
作用与效果
如上所述，根据按照本实施例的汇流条模块10，由电路板实现的中继电路体30与从包括多条电线的主线电路体20(干线21)分支地延伸的电线(支线23)电连接。电子元件50装接于(即安装于)中继电路体30，并且中继电路体30的布线图案38与汇流条40通过电子元件50相互连接。即，汇流条40与电线(支线23)通过中继电路体30的电子元件50相互电连接。因此，能够在每个电压检测电路上设置电子元件50。此外，当电池组件1由于各单电池2的热变形而在堆叠方向上膨胀和收缩时，各汇流条40能够通过支线23的弯曲等而在单电池2的堆叠方向上移动。类似地，当支线23弯曲等时，能够吸收由于单电池2的组装公差而导致的电池组件1在堆叠方向上的尺寸偏差。换言之，根据本实施例的汇流条模块10能够容易地应对由于支线23的变形而引起的电池组件1的膨胀和收缩以及制造偏差。因此，根据本实施例的汇流条模块10具有在不损害汇流条模块的原本功能的情况下将电子元件安装于电压检测电路的配置。
此外，根据本实施例的汇流条模块10，将主线电路体20和中继电路体30制造为分离的个体并电连接。当电子元件50装接于(即安装于)作为分离的个体而制造的中继电路体30上时，与由一体的电路板(例如，柔性板)实现主线电路体20和中继电路体30的情况相比，不需要提供用于安装电子元件50的大型安装装置。换言之，无论主线电路体20的长度和尺寸如何，都能够利用通用的安装装置将电子元件50适当地安装于中继电路体30，从而能够减少汇流条模块10的制造成本。此外，与由电路板实现主线电路体20的情形相比，由于易于更换电线的位置，因此容易将电线按期望的顺序(例如，按汇流条40的电位顺序)并排布置于诸如ECU的控制装置的输入连接器等。
其他实施例
本公开不限于上述实施例，并且能够在本公开的范围内采用各种修改。例如，本公开不限于上述实施例，并且能够适当地做出修改、改进等。此外，只要能够实现本公开，上述实施例中各组成元件的材质、形状、尺寸、数量、布置位置等皆可自由选择，并且不受限制。
在上述实施例中，中继电路体30由柔性板(FPC)实现。另一方面，中继电路体30可由刚性板实现。
此外，在上述实施例中，中继电路体30的布线图案37通过与从主线电路体20分支的支线23的导体芯线连接的端子24而间接连接至该支线23的导体芯线。另一方面，中继电路体30的布线图案37可以直接连接至从主线电路体20分支的支线23的导体芯线。
此处，根据本公开的汇流条模块10的上述实施例的特征将在以下第一至第四方面中简要概括并列出。
根据本公开的第一方面，汇流条模块(10)装接于堆叠有多个单电池(2)的电池组件(1)。汇流条模块(10)包括：主线电路体(20)，其包括多个电线，并且布置成沿着多个单电池(2)的堆叠方向延伸；中继电路体(30)，其包括具有布线图案(37、38)的电路板，该布线图案(37、38)电连接至从主线电路体(20)分支地延伸的至少一个电线；汇流条(40)，其待连接至多个单电池(2)中的各个单电池的电极(4、5)；电子元件(50)，其装接于中继电路体(30)的安装面以将布线图案(38)连接至汇流条(40)；以及保持器(60)，其保持汇流条(40)并且沿着堆叠方向能够伸缩。
根据具有上述第一方面配置的汇流条模块，由电路板实现的中继电路体电连接至从包括多条电线的主线电路体(以下，也称干线)分支地延伸的电线(以下，也称支线)。电子元件装接于(即安装于)中继电路体，并且中继电路体的布线图案与汇流条通过电子元件相互连接。即，汇流条与电线(支线)通过中继电路体的电子元件相互电连接。因此，能够在每个电压检测电路上设置电子元件。此外，当电池组件由于各单电池的热变形而在堆叠方向上膨胀和收缩时，各汇流条能够通过分支线的弯曲等而在单电池的堆叠方向上移动。类似地，通过支线的弯曲等，能够吸收由于单电池的组装公差而导致的电池组件在堆叠方向上的尺寸偏差。换言之，本配置的汇流条模块能够容易地应对由于支线的变形而引起的电池组件的伸缩以及制造偏差。因此，本配置的汇流条模块具有在不损害汇流条模块的原本功能的情况下将电子元件安装于电压检测电路上的配置。
此外，根据具有上述配置的汇流条模块，将主线电路体和中继电路体准备为分离的个体，并电连接。当电子元件装接于(即安装于)作为分离的个体而准备的中继电路体上时，与由一体的电路板(例如，单个连续的柔性板)实现主线电路体和中继电路体的情况相比，不需要提供用于安装电子元件的大型安装装置。换言之，无论主线电路体的长度和尺寸如何，都能够通过使用一般的安装装置将电子元件适当地安装于中继电路体，并能够减少汇流条模块的制造成本。此外，与由电路板实现主线电路体的情形相比，由于易于更换电线的位置，因此容易将电线按期望的顺序(例如，按汇流条的电位的顺序)并排布置于诸如ECU的控制装置的输入连接器等。
根据本公开的第二方面，中继电路体(30)的电路板包括柔性板或者刚性板。
根据具有上述第二方面配置的汇流条模块，通过利用柔性板或刚性板，能够利用现有通用安装装置制造上述安装有电子元件的中继电路体。
根据本公开的第三方面，中继电路体(30)的布线图案(37)直接地连接至电线(23)中的至少一个电线的导体芯线或者经由连接至导体芯线的端子(24)而连接至导体芯线。
根据具有上述第三方面配置的汇流条模块，中继电路体的布线图案直接连接至电线(支线)的导体芯线，或通过连接至导体芯线的端子而间接连接至导体芯线。利用现有的电连接技术，能够将中继电路体引入汇流条模块，而不需要大的成本。可以考虑到连接加工所需的成本、连接强度等而适当地选择这种连接。例如，这种连接能够使用诸如焊接、超声结合或使用导电粘合剂的结合这样的方法。

Claims (5)

1.一种汇流条模块，该汇流条模块待装接至堆叠有多个单电池的电池组件，该汇流条模块包括：
主线电路体，该主线电路体包括多个电线，并且布置为沿着多个所述单电池的堆叠方向延伸；
中继电路体，该中继电路体包括具有布线图案的电路板，所述布线图案电连接至从所述主线电路体分支地延伸的至少一个所述电线；
汇流条，该汇流条待连接至多个所述单电池中的各个所述单电池的电极；
电子元件，该电子元件装接于所述中继电路体的安装面，以将所述布线图案连接至所述汇流条；以及
保持器，该保持器保持所述汇流条并且沿着所述堆叠方向能够伸缩。
2.根据权利要求1所述的汇流条模块，
其中，所述中继电路体的电路板包括柔性板。
3.根据权利要求1所述的汇流条模块，
其中，所述中继电路体的电路板包括刚性板。
4.根据权利要求1所述的汇流条模块，
其中，所述中继电路体的布线图案直接地连接至所述至少一个所述电线的导体芯线。
5.根据权利要求1所述的汇流条模块，
其中，所述中继电路体的布线图案经由与所述至少一个所述电线的导体芯线连接的端子而连接至所述导体芯线。
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