電池單元以及電池組用的監視裝置的製作方法
2023-05-28 14:46:26
專利名稱：電池單元以及電池組用的監視裝置的製作方法
技術領域：
本申請涉及具有彼此連接的多個電池單元的電池。
背景技術：
已經存在通過檢測具有串聯和/或並聯連接的多個電池單元的電池組(以下還簡稱為「電池」)中各電池單元的電壓來監視該電池的剩餘電池容量的裝置(例如，參見日本特開平8-339829號公報)。然而，由於這種監視裝置是低壓裝置，因此這種監視裝置經由電容器連接至高壓電池。因此，在用於監視電池的電路中需要電容器，這妨礙了電池的小型化。特別地，在電池組中，隨著電池單元的數量增加需要大量的電容器，並且存在電池單元所佔用的體積增大的擔憂。
發明內容
本發明的實施例提供了用於電池組的、可以減少電容器數量的電池單元和監視裝置。可與位於電池單元外部的構件電連接的連接部設置在包括絕緣層和導電層的外部構件(exterior member)的導電層中。結果，導電層可以用作電容器的一個端子，並且絕緣層可以用作電容器的電荷累積單元。因此，可以使用外部構件來構成電容器，這減少了構造電池單元所需的電容器的數量。
參考附圖來進行本文說明，其中，附圖中相同的附圖標記指代相同的部件，並且圖1是示出根據本發明的實施例的用於驅動馬達的系統的框圖；圖2是示出圖1所示的監視裝置中的檢測單元的電路圖；圖3是解釋圖1所示的監視裝置的通信系統的圖；圖4是解釋圖1所示的監視裝置的通信頻帶的圖；圖5是解釋圖1所示的監視裝置的通信系統的圖；圖6是圖1所示的電池組的截面圖；圖7是圖6所示的電池單元的平面圖；圖8是圖6中的VIII部的放大截面圖；圖9是根據第二實施例的電池單元的放大截面圖，其中，該圖示出與圖6中的VIII部相對應的一部分； 圖10是根據第三實施例的電池單元的放大截面圖，其中，該圖示出與圖6中的 VIII部相對應的一部分；圖IlA和圖IlB分別是根據本發明的示例的撓性布線基板的平面圖和截面圖；圖12是具有圖IlA和圖IlB所示的撓性布線基板的電池單元的平面圖；圖13是沿著圖12的線XIII-XIII所得的截面圖；以及圖14的A D是示出用於製造圖IlA和圖IlB所示的撓性布線基板的方法的截面圖。
具體實施例方式以下將參考附圖來說明本發明的實施例。圖1是示出根據本發明的實施例的用於驅動馬達4的系統的框圖，該系統包括電池組1和用於電池組1的監視裝置5。電池組1包括串聯連接的多個電池單元11，並且逆變器3通過供電線2連接至電池組1的兩極。由可用作電力變換器的逆變器3將從電池組 1提供的直流(DC)電流轉換成交流(AC)電流，並且將該交流電流提供給馬達(AC馬達)4 以驅動AC馬達4。圖1所示的電池組1是例子。多個電池單元11可以彼此串聯連接和/或並聯連接以構成電池組1。此外，電池組1可以向DC馬達提供電力。在這種情況下，可以省略逆變器3。還可以向馬達4以外的負載提供電力。用於電池組1的監視裝置5包括電壓檢測電路6和控制電路7。電壓檢測電路6 各自檢測電池單元11之一的兩端子間電壓。控制電路7接收由電壓檢測電流6檢測到的各個電池單元11的電壓值以確定電池組1的電池容量，並且執行用於防止過充電或過放電的整體控制。本例子中的電壓檢測電路6對應於根據本發明的一個實施例的檢測單元，並且本例子中的控制電路7對應於根據本發明的一個實施例的控制單元。本例子中的電壓檢測電路6被配置成使用一個電壓檢測電路6來檢測一個電池單元11的端子間電壓。可選地，可以將幾個電池單元11分成一組，並且檢測這幾個電池單元 11的電壓。本例子中的各個電壓檢測電路6基於從控制電路7發送來的檢測命令信號檢測相應的一個電池單元11的端子間電壓，並將與檢測到的電壓值相對應的通信信號發送至控制電路7。各個電壓檢測電路6還基於從控制電路7發送來的放電命令信號消耗相應的電池單元11的電力，以消除構成電池組1的電池單元11的容量變化。在本例子中的監視裝置5中，使用供電線2將在電壓檢測電路6和控制電路7之間交換的控制命令或與檢測到的電壓值相對應的通信信號發送至控制電路7，或者使用供電線2從控制電路7接收這些控制命令或通信信號。由於有DC電流在供電線2內流動，因此通信信號可以是AC信號，以將通信信號與DC電流區分開。圖1所示的布線68a和68b 表示用於檢測電池單元11的端子間電壓的布線，並且布線69和72表示用於在電壓檢測電路6和控制電路7之間發送和接收信號的通信連接部。現在將針對電壓檢測電路6的具體結構來更詳細地說明以上內容。圖2是示出根據本實施例的電壓檢測電路6之一的電路圖。
如圖2所示，電壓檢測電路6具有分別與電池單元11的正極端子和負極端子連接的布線611和612。布線611連接至微處理器61 (以下稱為「MPU 61」)的電源輸入端子 Vcc，並且布線612連接至MPU 61的接地端子GND1。因而，向MPU 61提供驅動電力。
布線68a的一端連接至與電池單元11的正極端子相連接的布線611，以使得布線 68a可以與布線611並聯連接，並且布線68b的一端連接至與電池單元11的負極端子相連接的布線612，以使得布線68b可以與布線612並聯連接。與電池單元11的正極端子連接的布線68a具有用於檢測電池單元11的電壓的電阻641和642，並且布線68a的另一端連接至MPU 61的電壓檢測端子VDl和VD2。與電池單元11的負極端子電連接的布線68b具有電容器643，並且布線68b的另一端連接至與電壓檢測端子VDl相連接的布線68a。兩個電阻641和642以及電容器643用於檢測電池單元11的端子間電壓。使用MPU 61的內部功能來將檢測到的電池單元11的端子間電壓值轉換成特定頻帶的AC信號，並且將該AC信號從後面將說明的通信信號輸出端子Out經由布線69a、69和 611以及供電線2發送至控制電路7。為了確定AC通信信號的基準電位Va，布線69c連接至MPU 61的通信信號接地端子GND2。布線69c的另一端通過耦合電容器63與諸如用於容納本例子中的電池組1的電池盒等的接地點連接。該接地點對各個電池單元11具有同一電位。因而，在電壓檢測電路6中，從通信信號輸出端子Out發送至控制電路7的AC通信信號的基準電位Va彼此相等。下面將說明耦合電容器63的具體結構。同時，布線69並聯連接至與電池單元11的正極端子相連接的布線611，並且在布線69中設置有耦合電容器62。此外，與耦合電容器62的另一端連接的布線69被分成並聯的兩個分支布線69a和69b。布線69a連接至MPU 61的通信信號輸出端子Out，並且布線 69b連接至MPU 61的通信信號輸入端子In。這裡，如圖3所示，從MPU 61的通信信號輸出端子Out輸出的AC通信信號與具有根據電池單元11連接在電池組1中的布置位置所確定的電位Vd的DC電流混合，由此產生混合信號。具體地，參考圖1，布置在接近電池組1的負極端子的位置處的電池單元11中的點Pi處的電位，與布置在遠離電池組1的負極端子的位置(接近電池組1的正極端子的位置)處的電池單元11中的點Pn處的電位相比，低了這兩個點之間所連接的電池單元11的電壓。這使得AC通信信號的基準電位根據電壓檢測電路6而不同，並且控制電路7難以識別AC通信信號。圖3是解釋本例子中(位於輸出側)的通信系統的圖，並且包括解釋耦合電容器62的功能的示意圖。在本例子中，設置在位於MPU 61的通信信號輸出端子Out和供電線2之間的布線 69上的耦合電容器62使得可以使用供電線2進行通信。也就是說，耦合電容器62 (以及上述的耦合電容器63)具有阻斷DC成分並且使得僅AC成分可以通過的功能。因而，如圖 3所示，當包含電位Vd的DC電流和AC通信信號的混合信號通過耦合電容器62時，DC成分被去除而僅獲得上述基準電位Va的AC通信信號，並將該AC通信信號發送至供電線2。因此，無論電池單元11在電池組1中的布置位置如何，都從電池單元11的各自電壓檢測電路 6發送具有同一電位的AC通信信號至供電線2，從而使得控制電路7可以識別這些通信信號。返回參考圖2，在與MPU 61的通信信號輸入端子In連接的布線69b中設置有可以用作帶通濾波器65的部件的電阻651和652以及電容器653。帶通濾波器65是如下的濾波器電路該濾波器電路既具有用於去除低頻帶的噪聲以僅提取高頻帶的信號的高通濾波器功能，又具有用於去除高頻帶的噪聲以僅提取低頻帶的信號的低通濾波器功能。在圖 2中，帶通濾波器65還包括整流二極體654。本例子中的帶通濾波器65是用於從在供電線2內流動的各種信號(噪聲)中提取用於與控制電路7進行通信的特定頻帶的信號的濾波器電路。圖4是解釋根據本例子的監視裝置5使用的通信頻帶的圖。在本例子的通信系統中，由於AC通信信號在供電線內流動，因此可以使用的頻率必須是使得該信號可以通過電池單元11的頻率。頻帶根據電池單元11的結構而不同。在圖4中，由附圖標記C來表示頻帶。當有其它的AC信號在供電線2內流動時，頻帶C必須是不與這些AC信號的頻帶重疊的頻帶。來自用於檢測電池組1的接地狀態的接地檢測器8(參見圖1，其具體結構示例參見例如日本特開2003-250201號公報)、逆變器3和(未示出的)DC/DC轉換器的AC信號共同存在於供電線2中。圖4示出了從各個裝置產生的AC信號 的頻帶。由於在用於接地檢測器8的頻帶和用於逆變器3的頻帶之間提供的頻帶(圖4中由陰影線所示)較寬，因此可以使用該頻帶作為電壓檢測電路6和控制電路7之間的通信信號的頻帶。在本例子中，使用用於去除來自接地檢測器8的噪聲的高通濾波器HPF和用於去除來自逆變器3的噪聲的低通濾波器LPF來從通過供電線2以及布線611、69和69b輸入的信號中僅提取該頻帶的信號，並將提取出的信號輸入至MPU 61的通信信號輸入端子In。 要從MPU 61的通信信號輸出端子Out輸出的AC通信信號被MPU 61生成為該頻帶的信號。圖5是解釋本例子中(位於輸入側)的通信系統的圖，並且示意性示出使用上述帶通濾波器65來提取AC通信信號的處理。由耦合電容器62處理通過供電線2發送來的 AC通信信號，以使得DC成分被阻斷而獲得具有基準電位Va的AC通信信號。由具有高通濾波器HPF和低通濾波器LPF的帶通濾波器65處理由此產生的AC通信信號，以使得可以僅提取特定頻帶的AC通信信號。將MPU 61設計成基於連接至接地端子GNDl的相應的電池單元11的DC電位來識別AC通信信號。因而，在將相應的電池單元11的DC電位添加至由帶通濾波器65提取出的AC通信信號之後，將該AC通信信號發送至MPU 61的通信信號輸入端子In。在本例子中，使用位於用於接地檢測器8的頻帶和用於逆變器33的頻帶之間的頻帶作為通信頻帶。然而，根據應用電池組1的系統，可以將信號能夠通過電池單元11的任何其它頻帶設置為通信頻帶。此外，在本例子中，為了與控制電路7進行信息通信，MPU61的通信信號輸出端子 Out和通信信號輸入端子In連接至電池單元11的正極端子。通信信號輸出端子Out和通信信號輸入端子In還可以連接至電池單元11的負極端子，以使得可以將通信信號發送至負極端子或者從負極端子接收通信信號。返回參考圖2，布線66a通過容量調節電阻66並聯連接至與電池單元11的正極端子相連接的布線611。布線66a的另一端連接至MPU 61的容量調節端子A。根據來自控制電路7的命令信號接通容量調節端子A和接地端子GNDl預定時間段，由此使得來自電池單元11的電流可以流過電阻66。因此，可以將電池單元11的電池容量調節為預定量。此外，各個電壓檢測電路6設置有可以由非易失性半導體存儲器等構成的存儲器67。存儲器67存儲要檢測的電池單元11的特有標識符。當將檢測到的電壓值轉換成AC 信號並輸出時，添加存儲器67中存儲的特有標識符作為該AC信號的頭，然後將由此產生的信號發送至控制電路7。因此，控制電路7可以識別與所發送的電壓值有關的信息與哪個電池單元11相關聯。此外，從控制電路7發送的容量調節命令信號也具有要檢測的電池單元 11的特有標識符。電壓檢測電路6將容量調節命令信號中包含的特有標識符與存儲器67 中存儲的特有標識符進行比較，以判斷該命令是否是針對該電壓檢測電路6的。返回參考圖1，控制電路7包括MPU 71 ；布線72，用於將MPU 71的通信信號輸出端子和通信信號輸入端子連接至供電線2 ；和布線74，用於將MPU 71的通信信號接地端子與諸如用於容納本例子中的電池組1的電池盒等的接地點連接。在布線72中設置有耦合電容器73。MPU 71接收上述由電壓檢測電路6檢測到的各個電池單元11的端子間電壓值， 以確定電池組1的電池容量，並且執行用於防止過充電或過放電的整體控制。因而，MPU 71 將用於檢測電池單元11的電壓的命令信號發送至電壓檢測電路6。如參考圖4所述，該命令信號被生成為特定頻帶(圖4所示的陰影線部分)的AC通信信號。然後，由設置在布線 72中的耦合電容器73阻斷DC成分，並將由此產生的信號作為具有與電壓檢測電路6的基準電位相同的基準電位Va的AC通信信號發送至供電線2。 代替輸出用於檢測電池單元11的電壓的命令信號，各個電壓檢測電路6可以具有時鐘功能，以使得可以按預定時間間隔將檢測到的電壓值從電壓檢測電路6自動發送至控制電路7。MPU 71讀取從各個電壓檢測電路6發送來的、與電池單元11的電壓值相對應的 AC通信信號，並且分析這些AC通信信號中包含的電壓值以及電池單元11的特有標識符。 如果電池容量之間的差等於或大於預定閾值，則MPU 71向目標電池單元11的相應的電壓檢測電路6發送命令信號。這使得在容量調節電阻66內有電流流動並持續預定時間段以進行控制，從而使得例如構成電池組1的電池單元11的容量可以均勻。此時輸出的容量調節命令信號具有要進行容量調節的電池單元11的特有標識符。各個電壓檢測電路6將容量調節命令信號中包含的特有標識符與存儲器67中存儲的特有標識符進行比較，以判斷該命令是否是針對該電壓檢測電路6的。由於各個電壓檢測電路6具有耦合電容器62和63，因此可以省略控制電路7的耦合電容器73。因此，根據本實施例的用於電池組1的監視裝置5，在電壓檢測電路6和控制電路 7之間通過供電線2交換信息。因而，不需要傳統上必需的專用布線來進行信息通信，因此可以減少布線的成本、設置布線的組裝工作和布線用的空間。此外，即使從電壓檢測電路6發送的AC通信信號的DC電位彼此不同，耦合電容器 63也提供相等的基準電位，並將該基準電位通過耦合電容器62發送至供電線2。因此，可以獲得具有同一電位的AC通信信號。此外，即使通過供電線2接收到的AC通信信號包含各種頻帶的信號，使用帶通濾波器65僅提取特定頻帶的AC通信信號。這使得可以便於進行電壓檢測電路6和控制電路 7之間的通信。此外，當在電壓檢測電路6和控制電路7之間進行通信時，將電池單元11的特有標識符添加至AC通信信號。因此，可以從多個電壓檢測電路6中指定所期望的電池單元11 的電壓檢測電路6。為了減小電池組1的尺寸，可以將電池單元11配置成薄型電池單元等。在這種情況下，在各上述電壓檢測電路6中，可以將諸如MPU 61、存儲器67、電容器62、63、643和653 以及二極體654等的電路元件布置在堆疊的電池單元11之間的間隙中，從而節省空間。可以將電容器62、63、643和653配置成陶瓷電容器等。通常，陶瓷電容器的大小約為2mmX1.25mmX0. 6mm，並且這些陶瓷電容器的存在可能不利於節省空間。因此，在本實施例中，使用各個電池單元11的外部構件114和115作為電容器。圖6 圖10所示的實施例涉及使用外部構件代替陶瓷電容器來實現上述電壓檢測電路6的耦合電容器63的例子。為了簡便，在圖6中沒有示出圖1所示的接地檢測器8。本例子中的電池單元11可以是扁平型鋰二次電池單元。電池單元11包括發電元件111、用作正電極端子的正電極片112、用作負電極端子的負電極片113、上部外部構件 114和下部外部構件115。儘管沒有詳細示出，但將發電元件111配置成如下連接至正電極片112且塗布有正極活性物質的正極板和連接至負電極片113且塗布有負極活性物質的負極板以絕緣隔離體置於這兩者之間的方式交替層壓。還可以使用雙極型電池單元。如圖8所示，可以將上部外部構件114和下部外部構件115各自可以配置成如下 諸如鋁箔等的金屬箔的一個表面(電池單元11的內表面)層壓有諸如聚乙烯、改性聚乙烯、聚丙烯、改性聚丙烯或離聚物等的樹脂，而另一個表面(電池單元11的外表面)層壓有聚醯胺樹脂或聚酯樹脂並且是撓性的。在圖8和圖9的例示中，上部外部構件114的金屬箔用作導電層1141，上部外部構件114的電池單元外表面用作絕緣層1142，並且上部外部構件114的電池單元內表面用作絕緣層1143。下部外部構件115的金屬箔用作導電層1151， 下部外部構件115的電池單元外表面用作絕緣層1152，並且下部外部構件115的電池單元內表面用作絕緣層1153。在本例子中，將上部外部構件114形成為具有與發電元件111的厚度相對應的深度的凹部，而將下部外部構件115形成為平板。可以將上部外部構件114和下部外部構件 115這兩者均形成為凹部。可選地，可以將上部外部構件114形成為平板，並且將下部外部構件形成為凹部。然後，利用上部外部構件114和下部外部構件115包裹發電元件111、正電極片 112的一部分和負電極片113的一部分。當將包含作為有機液態溶劑中的溶質的諸如高氯酸鋰、氟硼酸鋰或磷酸鋰等的鋰鹽的液態電解質注入到由外部構件114和115限定的空間中時，該空間被真空密封。隨後，利用熱壓對外部構件114和115的整個外周邊緣進行熱封並密封。在圖7中，接合部116是利用熱封將上部外部構件114和下部外部構件115接合到一起的部分。如圖7所示，上部外部構件114和下部外部構件115這兩者均具有與發電元件111 的平面的大小大致相等的面積。絕緣層1142、1143、1152和1153由聚乙烯、改性聚乙烯、聚丙烯、改性聚丙烯、離子鍵樹脂、聚醯胺樹脂或聚酯樹脂等構成。特別地，聚丙烯電介質具有高的介電常數。此外，由於電池單元11是薄型電池單元，因此外部構件114和115之間的
垂直距離短。
電容器的容量C與電介質的介電常數ε和電極的面積A成比例，並且與電極之間的距離d成反比例(C - ε ·ΑΜ)。因此，使用電池單元11中外部構件114的導電層1141 和外部構件115的導電層1151其中之一作為電容器的一個電極，並且將電容器的另一個電極設置在電池單元11外部，由此可以實現使用絕緣層作為電荷累積單元的大容量電容器。在本例子中，如圖7所示，構成耦合電容器63的一個電極的通信電極12布置在各電池單元11的上部外部構件114的外表面上。此外，如圖8所示，MPU 61的通信信號接地端子GND2和上部外部構件114的導電層1141中的連接部1144通過布線69c相連接，以使得上部外部構件114的導電層1141可以用作耦合電容器63的另一個電極。如導電層1141那樣，通信電極12可以由諸如鋁箔或銅箔等的金屬箔構成。如圖7 的平面圖所示，通信電極12被配置為具有與發電元件111的面積相等的面積。此外，使用粘合劑等將通信電極12粘合到上部外部構件114的外表面，以使得通信電極12從不引出電池單元11的電極片112和113的一側(在圖7所示的電池形狀中為長邊側)突出。將通信電極12粘合到各電池單元11的上部外部構件114的外表面。當電池單元 11以圖6所示的方式彼此疊置時，所有的通信電極12被設置成從同一側突出。然後，通信電極12通過單個布線121相連接，並且電連接至電池盒13。因此，耦合電容器63的基準電位Va變成等於電池盒13的電位、即接地電位，並且可以減少組裝工作量。MPU 61的通信信號接地端子GND2與上部外部構件114的導電層1141中的連接部 1144連接。通信電極112粘合到上部外部構件114的外表面，並且連接至電池盒13。利用這種結構，可以實現以下的耦合電容器63 在耦合電容器63中，上部外部構件114的絕緣層1142對應於電介質(電荷累積單元)，並且導電層1141和通信電極12對應於兩個電極。由於構成絕緣層1142的樹脂的介電常數ε高、導電層1141和通信電極12之間的距離短以及導電層1141和通信電極12之間的相對面積大，因而可以獲得大容量的耦合電容器63。另外，由於耦合電容器63由被形成為薄膜的上部外部構件114和通信電極112 構成，因此可以減少耦合電容器63的布置空間。在本例子中，通信電極12的連接部位可以無需是接地部位，而可以是具有穩定電位作為通信信號用的基準電位Va的部位。通信電極12還可以粘合至下部外部構件115的外表面，並且MPU 61的通信信號接地端子GND2可以與下部外部構件115的導電層1151連接。在本實施例中，如前面所述，耦合電容器63的一端連接至MPU 61的通信信號接地端子GND2，並且耦合電容器63的另一端與諸如用於容納電池組1的電池盒等的接地點連接。根據本實施例，由於僅需要布置通信電極12，而無需直接在電池單元11上進行任何電布線操作，因此具有電池單元11的組裝簡單的優勢。在這種情況下，還需要將通信電極12連接至電池盒。然而，如果在製造電池盒期間預先製備並連接了通信電極12，則至少在將電池單元11放置於電池盒中時，不需要將通信電極12電連接至電池單元11，從而簡化了操作。在圖8所示的例子中，耦合電容器63由上部外部構件114的絕緣層1142和導電層1141以及通信電極12構成。由於電池單元11是薄型電池單元，因此可以由下部外部構件115的導電層1151來實現電池單元11的電極之一。圖9是示出該變形的截面圖，並且圖9與圖8的圖相對應。在圖9所示的第二實施例中，MPU 61的通信信號接地端子GND2經由布線69c與下部外部構件115的導電層1151中的連接部1154連接。與圖8所示的實施例相同，通信電極12粘合至上部外部構件114的外表面。因此，在導電層1151和通信電極12之間構成串聯連接的兩個電容器。也就是說， 這兩個電容器中的一個電容器是上部外部構件114的絕緣層1142用作電介質(電荷累積單元)且通信電極12和上部外部構件114的導電層1141用作電極的電容器。另一個電容器是下部外部構件115的絕緣層1153用作電介質(電荷累積單元)且下部外部構件115 的導電層1151和上部外部構件114的導電層1141用作電極的電容器。在本例子中，導電層1141和通信電極12之間的距離比圖8所示的例子中的長。然而，形成絕緣層1142的樹脂的介電常數ε大，並且導電層1141與導電層1151以及導電層 1141與通信電極12之間的相對面積大。因此，可以獲得大容量的耦合電容器63。另外，由於耦合電容器63由被形成為薄膜的外部構件114和115以及通信電極12構成，因此可以大大減少耦合電容器63的布置空間。注意，可以利用撓性布線基板600來形成圖1和圖2所示的電壓檢測電路6中除上述耦合電容器63以外的布線和電子組件。圖8和圖9所示的實施例涉及在電池單元11的外部構件114和115中形成圖2 所示的電壓檢測電路6的耦合電容器63的例子。相反，圖10所示的第三實施例涉及在電池單元11的外部構件114中形成圖2所示的耦合電容器62的例子。如圖10所示，MPU 61的通信信號輸出端子Out和上部外部構件114的導電層1141 中的連接部1144經由布線69a相連接。因而，實現了以下的耦合電容器62 在耦合電容器62中，上部外部構件114的絕緣層1143對應於電介質(電荷累積單元)，並且導電層1141和正電極片112對應於兩個電極。導電層1141和正電極片112之間的相對面積與圖8所示的例子中的相比略小；然而，形成絕緣層1143的樹脂的介電常數ε大，並且導電層1141和正電極片112之間的距離短。因此，可以獲得大容量的耦合電容器62。另外，由於耦合電容器62由上部外部構件 114和正電極片112構成，因此可以減少耦合電容器62的布置空間。在圖10中，代替將連接部1144放置在上部外部構件114的導電層1141中，可以將連接部1144放置在下部外部構件115的導電層1151中，並且MPU 61的通信信號輸出端子Out和連接部1144可以通過布線69a相連接。在這種情況下，可以結合如圖8所示的第一實施例的結構，以使得外部構件114和115可以具有電容器62和63的功能。此外，代替使用電容器62和63，可以在外部構件114或115中形成其它電容器(例如，電容器643等)。圖IlA和圖IlB是示出根據本實施例的撓性布線基板600的圖。在圖IlA的平面圖中，例示了尚未被切斷的撓性布線基板600。圖12是包括撓性布線基板600的電池單元 11的平面圖，並且圖13是沿著圖12的線XIII-XIII獲得的截面圖。如圖IlB的截面圖所示，本例子中的撓性布線基板600被配置成如下利用諸如銅等的導電材料在諸如聚亞胺樹脂基板等的絕緣片材601上形成包括電阻的布線圖案602，並且在預定位置處安裝除上述耦合電容器63以外的諸如集成電路(IC)、電容器和二極體等的其它電路元件(電子組件)603。此外，在這些組件的表面塗覆絕緣保護膜604，以維持布線圖案602或電路元件603的絕緣性。圖IlA是示意性示出布線圖案602、電阻和電子組件603的圖。實踐中，根據圖2 所示的電壓檢測電路6的結構，按期望的布局布置圖2所示的布線圖案、電阻、構成MPU的 IC、耦合電容器和二極體。通過如下的措施來配置本例子中的撓性布線基板600 將整個基板形成為矩形形狀，並且如圖12所示將該基板的長邊長度形成為等於電池單元11的正電極片112和負電極片113之間的距離。由於基板600被形成為矩形形狀，因此如圖IlA所示，可以實現從原板製造的高產量。此外，由於基板600被形成為矩形形狀，因此可以使用衝壓裝置容易地切割基板600。此外，在本例子中的撓性布線基板600中，在基板600的一端形成與圖2所示的正電極連接的布線611的布線圖案(連接至正電極片112的連接部)，並且在基板600的另一端形成連接至負電極的布線612的布線圖案(連接至負電極片113的連接部)。在這兩個布線圖案之間形成圖2所示的布線圖案。因此，如圖12和圖13所示，將形成為矩形形狀的撓性布線基板600疊置在電池單元11的上部外部構件114上，並且撓性布線基板600的兩端與正電極片112和負電極片 113電連接。因此，可以通過僅增大除電路元件603以外的撓性布線基板600的厚度來使電壓檢測電路6與電池單元11 一體化。另一方面，與基板600相比，圖2所示的諸如MPU 61、存儲器67、電容器62、643和 653以及二極體654等的電路元件603的厚度較大。因此，如圖13所示，可將具有大厚度的電路元件603設置在位於外部構件114和115之間的接合部116內的空間S中。具體地，如圖13所示，按如下的布局將電路元件603安裝在撓性布線基板600上， 即使安裝在撓性布線基板600上的電路元件603在撓性布線基板600放置在電池單元11 中時位於空間S中。由於形成MPU 61的IC晶片是電路元件603中的最大者，因此優先布置大的電路元件。在圖2所示的電路的例子中，包括MPU 61、存儲器67、電容器62、643和653以及二極體654的這六個電路元件603(或者，如果還包括時鐘電路的電容器，則為七個電路元件603)被放置在空間S中。此外，對於這些電路元件603在基板600上的布局，可以考慮以下幾點。圖2所示的電壓檢測電路6中的模擬電路易受噪聲影響。因此，將構成用於去除噪聲的帶通濾波器65的電阻651和652、電容器653以及二極體654布置在電池單元11的用於發送和接收AC通信信號的正電極片112附近的位置處。在本例子中，通信信號的輸入 /輸出端子連接至電池單元11的正電極。因而，將帶通濾波器65設置在儘可能接近正電極片112的位置處，由此降低噪聲的影響程度。另一方面，根據需要，可以將諸如MPU 61和存儲器97等的受噪聲影響相對較小的組件設置在包括正電極側的部位或負電極側的部位的任何部位。在撓性布線基板600的版面上，如果正電極側的布置空間因帶通濾波器65設置在正電極側而小，則可以將以上組件設置在負電極側。特別地，為了通過將基板600形成為矩形形狀來增大從原板製造的產量，優選地，如所期望的，將帶通濾波器65中的兩個電路元件653和654設置在正電極側，並且將包括MPU 61的其餘四個(或五個)電路元件配置在正電極側和負電極側。為了製造本例子中的撓性布線基板600，首先，如圖14的A所示，在聚亞胺樹脂等的絕緣片材601的一個主要表面的整個表面上製備其上形成有諸如銅箔等的導電箔602a 的原板。使用與所期望的布線圖案相對應的掩模和蝕刻劑對原板上的銅箔進行蝕刻，以形成如圖14的B所示包括用於在上面安裝電阻和電子組件的連接盤(land)的布線圖案602。 在基板的兩端上剩餘有銅箔，從而接合至電池單元11的正電極片112和負電極片113。然後，參考圖14的C，通過焊接等將諸如IC晶片、電容器和二極體等的電路元件 603安裝在預定位置處所形成的連接盤上。然後，利用絕緣保護膜604覆蓋布線圖案602和電路元件603，以獲得圖14的D所示的結構，其中，絕緣保護膜604是利用熱壓等熔融並塗覆上的。此時，位於在基板600的兩端處的正電極片112和負電極片113之間的接合部中的銅箔未被絕緣保護膜604所塗覆。進行以上步驟，以使得如圖IlA所示，可以在單個原板上形成多個撓性布線基板 600。因而，在下一步驟中，對原板進行切割以獲得一個撓性布線基板600。最後，利用超聲熔接、雷射熔接等將所獲得的撓性布線基板600接合至上述電池單元11之一的正電極片112和負電極片113。僅需要將撓性布線基板600的兩端接合至電池單元11的正電極片112和負電極片113，而兩端之間的部位可以接合也可以不接合。特別地，在堆疊電池單元11以形成電池組1的情況下，即使撓性布線基板600的中間部位未接合到電池外殼，撓性布線基板600也可以因來自電池單元11的壓力而固定。因此，利用本實施例的撓性布線基板600，如圖13所示，即使在堆疊電池單元11以形成電池組1的情況下，厚度也僅根據除電路元件603以外的基板600的厚度而增大。可以防止電池組1的厚度增大。然後，在撓性布線基板600上製造電壓檢測電路6，並且電壓檢測電路6 —體化地連接到各個電池單元11。因此，電池盒中的可用空間足以設置監視裝置5中剩餘的控制電路7。也就是說，與現有技術不同，可以省略集中包括控制電路和電壓檢測電路的大控制基板，並且可以實現小型化的電池組。此夕卜，由於電路元件603布置在各個電池單元11的接合部116內的空間S中，因此可以防止電路元件603被施加額外的負荷。另外，各個電池單元11的外部構件114和115 還可以防止電路元件603被損壞。此外，由於將各個撓性布線基板600形成為矩形形狀，因此可以實現原板材料的高產量，並且還可以期望降低成本。此外，由於將構成帶通濾波器65的電路元件603布置在各個電池單元11的用於發送和接收AC通信信號的正電極片112附近的位置處，因此可以減小噪聲對模擬電路的影響。描述上述實施例旨在使本發明易於理解，而無意限制本發明。相反，本發明涵蓋包括在所附權利要求書的範圍內的各種變形和等同配置。其中，所附權利要求書的範圍符合最寬的解釋，以包含法律所許可的所有修改和等同結構。
權利要求
1.一種電池單元，包括 發電元件；導電構件，其與位於所述電池單元外部的構件連接；以及外部構件，其被配置為包裹所述發電元件，所述外部構件包括絕緣層和導電層，所述絕緣構件布置在所述導電層和所述導電構件之間，並且所述導電層包括被配置為與位於所述電池單元外部的構件電連接的連接部。
2.根據權利要求1所述的電池單元，其特徵在於， 所述導電構件是通信電極；所述絕緣層位於所述通信電極和所述導電層之間，並且用作被配置為累積電荷的電容器的介電材料；以及所述通信電極和導電電極用作所述電容器的端子。
3.根據權利要求2所述的電池單元，其特徵在於，所述外部構件進一步包括第一片狀外部構件和第二片狀外部構件，所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件的外周邊緣接合到一起，以將所述發電元件裝入所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件之間；所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件各自具有以下的結構，該結構包括導電層和層壓在該導電層的相對的面上的絕緣層；所述連接部位於所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件之一的導電層中；以及所述通信電極位於所述第一片狀外部構件的外側。
4.根據權利要求1所述的電池單元，其特徵在於， 所述導電構件是與所述發電元件電連接的電極；所述絕緣層位於該電極和所述導電層之間，並且用作被配置為累積電荷的電容器的介電材料；以及所述電極和所述導電層用作所述電容器的端子。
5.根據權利要求4所述的電池單元，其特徵在於，所述外部構件進一步包括第一片狀外部構件和第二片狀外部構件，所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件的外周邊緣接合到一起，以將所述發電元件裝入所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件之間；所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件各自具有以下的結構，該結構包括導電層和層壓在該導電層的相對的面上的絕緣層；以及所述連接部位於所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件至少之一的導電層中。
6.根據權利要求1所述的電池單元，其特徵在於， 所述構件是微處理器和檢測單元至少之一。
7.一種電池組裝單元，包括電池組，其包括多個電池單元，各電池單元包括 發電元件，導電構件，其與位於該電池單元外部的構件連接，和外部構件，其被配置為包裹所述發電元件，所述外部構件包括絕緣層和導電層，所述絕緣層布置在所述導電層和所述導電構件之間，並且所述導電層包括與位於該電池單元外部的構件電連接的連接部；以及檢測單元，其被配置為檢測所述多個電池單元的電壓，所述檢測單元與至少一個電池單元的連接部電連接。
8.根據權利要求7所述的電池組裝單元，其特徵在於， 所述導電構件是通信電極；所述絕緣層位於所述通信電極和所述導電層之間； 所述檢測單元具有與所述導電層中的連接部連接的基準電位端於；以及所述通信電極與用於確定交流通信信號的基準電位的構件連接。
9.根據權利要求8所述的電池組裝單元，其特徵在於，所述外部構件進一步包括第一片狀外部構件和第二片狀外部構件，所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件的外周邊緣接合到一起，以將所述發電元件裝入所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件之間；所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件各自具有以下的結構，該結構包括導電層和層壓在該導電層的相對的面上的絕緣層；所述連接部位於所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件之一的導電層中；以及所述通信電極位於所述第一片狀外部構件外部。
10.根據權利要求7所述的電池組裝單元，其特徵在於，所述檢測單元具有與所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件之一的導電層中的連接部連接的通信信號端子。
11.根據權利要求10所述的電池組裝單元，其特徵在於，所述外部構件進一步包括第一片狀外部構件和第二片狀外部構件，所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件的外周邊緣接合到一起，以將所述發電元件裝入所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件之間；所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件各自具有以下的結構，該結構包括導電層和層壓在該導電層的相對的面上的絕緣層；以及所述連接部位於所述第一片狀外部構件和所述第二片狀外部構件至少之一的導電層中。
12.根據權利要求7所述的電池組裝單元，其特徵在於，還包括 供電線，其被配置為電連接所述多個電池單元；以及控制單元，其被配置為調節所述多個電池單元的容量，其中所述檢測單元將檢測到的電壓轉換成交流通信信號，並且將所述交流通信信號通過所述供電線發送至所述控制單元；以及所述控制單元根據所檢測到的電壓來調節所述多個電池單元的容量。
13.根據權利要求12所述的電池組裝單元，其特徵在於，所述控制單元將用於控制所述檢測單元的交流通信信號通過所述供電線發送至所述檢測單元。
14.根據權利要求13所述的電池組裝單元，其特徵在於，所述檢測單元包括用於調節所述多個電池單元的容量的電阻器。
15.根據權利要求7所述的電池組裝單元，其特徵在於， 所述電池組與電力變換器連接；以及所述檢測單元包括被配置為去除來自所述電力變換器的噪聲的濾波器電路。
16.根據權利要求7所述的電池組裝單元，其特徵在於，所述電池組與被配置為檢測所述電池組的接地狀態的接地檢測器連接；以及所述檢測單元包括被配置為去除來自所述接地檢測器的噪聲的濾波器電路。
17.根據權利要求7所述的電池組裝單元，其特徵在於，所述檢測單元包括被配置為存儲要檢測的電池單元的特有標識符的存儲單元。
全文摘要
一種電池單元，包括發電元件；電極，其與所述發電元件連接，並且使所述發電元件電連接到外部；以及外部構件，其包裹所述發電元件。所述外部構件包括絕緣層和導電層，並且所述導電層包括電連接到外部的連接部。
文檔編號H02J7/00GK102171907SQ200980139456
公開日2011年8月31日 申請日期2009年9月30日 優先權日2008年10月3日
發明者川瀨篤史, 森田剛 申請人:日產自動車株式會社