JP6184242B2 - 基板および組電池モジュール - Google Patents
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Description
本実施形態の組電池モジュール10は、図1に示すように、筐体11と、複数の電池セル12,…,12と、温度センサ13と、制御回路基板14と、を備えている。
各電池セル12は、電極体の正極に接続された正極端子22および負極に接続された負極端子23を、例えば合成樹脂やガラスなどの絶縁体からなるガスケット24を介して、外装容器21の端子面21A(例えば、鉛直方向上方の上端面)上の長手方向両端部のそれぞれに備えている。
複数の電池セル12,…,12の各々の正極端子22および負極端子23は、導電性のアルミニウムまたは真鍮などの金属からなる複数のバスバー25,…,25により電気的に直列または並列に接続されている。
複数のバスバー25,…,25のうち正極側の出力端を有するバスバー25および負極側の出力端を有するバスバー25は、複数の電池セル12,…,12の各々の端子面21Aに所定間隔をおいて対向配置された制御回路基板14の対向面14Aに形成された回路パターンに電気的に接続されている。
制御回路基板14は、図3に示すように、第1配線層L1の表面(つまり、制御回路基板14の表面14B)上において、第1スルーホール40の接点部44に電気的および熱的に接続された第1導体パターン45を備えている。第1導体パターン45は、第1スルーホール40の接点部44から温度センサ13に向かい延伸して、温度センサ13の周囲を取り囲むような形状を有する。
さらに、制御回路基板14は、図2に示すように、第1〜第4配線層L1〜L4のうちで積層方向の内層、例えば絶縁層41を介して第1配線層L1に積層された第2配線層L2において、第1スルーホール40に電気的および熱的に接続された第2導体パターン46を備えている。第2導体パターン46は、第1スルーホール40から、積層方向で温度センサ13に干渉する位置まで延伸する形状を有している。
なお、上述した実施形態では、図4に示す第1変形例のように、制御回路基板14は、第1導体パターン45と第2導体パターン46とを電気的かつ熱的に接続する第2スルーホール47を備えてもよい。
第2スルーホール47は、導電性の内壁を有する貫通穴であって、例えば、複数の配線層42,…,42を成す4つの第1〜第4配線層L1〜L4のうちの少なくとも第1配線層L1と第2配線層L2との間を貫通している。第2スルーホール47は、第1配線層L1の第1導体パターン45と第2配線層L2の第2導体パターン46とを電気的かつ熱的に接続する。
この第1変形例によれば、バスバー25と温度センサ13との熱的な結合を、より一層増大させ、温度の検出精度を向上させることができる。
なお、上述した実施形態および第1変形例では、図5に示す第2変形例のように、制御回路基板14は、第1導体パターン45の周囲を取り囲むように設けられるとともに、複数の配線層42,…,42のうちで少なくとも第1配線層L1を積層方向に貫通する穴部48を備えてもよい。
穴部48は、非導電性の内壁を有する貫通穴である。例えば図5に示すように、複数の穴部48,…,48は、複数の第2スルーホール47,…,47によって第1導体パターン45に電気的かつ熱的に接続された第2導体パターン46の周囲のうち、温度センサ13に接続された配線パターン(図示略)が存在する領域以外の領域を取り囲むように設けられている。複数の穴部48,…,48の各々は、少なくとも第1配線層L1から第2配線層L2までに亘って積層方向に貫通している。
この第2変形例によれば、温度検出対象であるバスバー25以外の部品と温度センサ13との熱的な結合を抑制し、温度センサ13によるバスバー25の温度の検出精度を向上させることができる。
なお、上述した実施形態の第2変形例では、図6に示す第3変形例のように、制御回路基板14は、温度センサ13に接続された配線を設置するための領域を複数の配線層42,…,42の内層に設けることによって、複数の穴部48,…,48を第1導体パターン45の周囲を隙間無く取り囲むように配置可能である。
例えば図6に示す複数の穴部48,…,48は、第2導体パターン46の周囲の全域を取り囲むように設けられ、少なくとも第1配線層L1から第2配線層L2までに亘って積層方向に貫通している。
この第3変形例によれば、温度検出対象であるバスバー25以外の部品と温度センサ13との熱的な結合を、より一層、抑制し、温度センサ13によるバスバー25の温度の検出精度を向上させることができる。
なお、上述した実施形態では、温度センサ13は、電池セル12の電圧(セル電圧)を検出する電圧検出回路49に対して、電気的な接続および遮断を切り替え可能に接続されてもよい。
例えば図7に示す第4変形例の組電池モジュール10は、直列に接続された複数の電池セル12,…,12に対して、隣り合う電池セル12,12間の接続点に温度センサ13(例えば、TH1,TH2,…)を介して接続された電圧検出回路49を備えている。電圧検出回路49は、例えばアナログ・フロント・エンド(AFE)などのアナログ回路である。組電池モジュール10は、複数の温度センサ13,…,13の各々と電圧検出回路49とを接続する各接続線と接地点Gとの間に、直列に接続されたスイッチング素子50および分圧抵抗51を備えている。さらに、組電池モジュール10は、スイッチング素子50と分圧抵抗51との間に接続された分圧検出回路52を備えている。スイッチング素子50は、例えばFETなどであって、処理回路32から出力されるオン・オフ信号に応じて、温度センサ13による温度検出時に接続(オン)とされ、温度検出時以外に遮断(オフ)とされる。分圧検出回路52は、例えばアナログ・デジタル変換回路(ADC)などである。
この第4変形例によれば、各温度センサ13と電圧検出回路49とを接続して、各温度センサ13にセル電圧検出線から直接的に給電することによって、バスバー25と温度センサ13との熱的な結合を増大させ、温度の検出精度を向上させることができる。さらに、各電池セル12に対する温度検出時のみに各スイッチング素子50をオンにするので、電流の漏れやセル電圧のバランスの崩れなどの不具合が生じることを防ぐことができる。
なお、上述した実施形態の第4変形例では、図8に示す第5変形例の組電池モジュール10のように、直列に接続されたスイッチング素子50および分圧抵抗51を、各電池セル12の正極および負極の端子間に各温度センサ13を介して接続してもよい。
12 電池セル
13 温度センサ
14 制御回路基板
25 バスバー
40 第1スルーホール
42 配線層
45 第1導体パターン
46 第2導体パターン
47 第2スルーホール
48 穴部
Claims (4)
- 積層された複数の配線層と、
前記複数の配線層のうちで積層方向の第1の端部に設けられた第1配線層の表面に配置された温度センサと、
前記複数の配線層を積層方向に貫通し、前記温度センサの温度検出対象に電気的に接続された第1スルーホールと、
前記第1配線層の表面上において前記第1スルーホールに熱的に接続されるとともに、前記温度センサの周囲を取り囲むように形成された第1熱伝達パターンと、
前記複数の配線層のうちで内層の第2配線層において前記第1スルーホールに熱的に接続されるとともに、前記複数の配線層の積層方向に見て前記温度センサに重なる位置に配置された第2熱伝達パターンと、
前記第1熱伝達パターンの周囲を取り囲むように設けられるとともに、前記複数の配線層のうちで少なくとも前記第1配線層を前記積層方向に貫通する穴部と、
を備える、
ことを特徴とする基板。 - 前記複数の配線層のうちの少なくとも前記第1配線層と前記第2配線層との間を貫通し、前記第1熱伝達パターンと前記第2熱伝達パターンとを熱的に接続する第2スルーホールを備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の基板。 - 請求項1または請求項2に記載の基板と、
複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの各々の電極端子に電気的に接続されるとともに、前記複数の配線層のうちで積層方向の第2の端部に設けられた第3配線層の表面において前記第1スルーホールに電気的に接続された接続部材と、
を備える、
ことを特徴とする組電池モジュール。 - 前記電池セルの電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記温度センサは前記電圧検出回路に電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項3に記載の組電池モジュール。
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