JP2013171697A - 温度センサの取り付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、温度センサの取り付け構造について、設計の自由度を向上させることが可能な技術を提供する。
【解決手段】複数の単電池１２を有する電池モジュール１１に温度センサ１０を取り付ける温度センサ１０の取り付け構造であって、複数の単電池１２のうち少なくとも一つの単電池１２に設けられて温度センサ１０による温度検知の対象とされる対象壁１５と、複数の単電池１２と異なる部材に形成されて、対象壁１５と対向すると共に対象壁１５との間に温度センサ１０が挿入されるセンサ挿入空間２１を形成する対向壁１９と、温度センサ１０がセンサ挿入空間２１内に挿入された状態で、対象壁１５と対向壁１９との間に配されて、温度センサ１０のセンサ挿入空間２１内への挿入方向と交差する方向から温度センサ１０を対象壁１５に向かって付勢する付勢部２９と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、電池モジュールに温度センサを取り付けるための温度センサの取り付け構造に関する。

従来、複数の単電池を備える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。この電池モジュールには、単電池の温度を検知する温度センサが取り付けられている。

複数の単電池は、側面が相互に対向する状態で隙間を空けて配列されている。この隙間に、温度センサが挿入される。温度センサには可撓性を有する突起部が形成されている。この突起部が、一の単電池の壁面と当接して弾性変形することにより突起部には弾発力が発生する。この弾発力により温度センサが一の単電池の隣に位置する他の単電池に向かって付勢される。これにより、温度センサが他の単電池の壁面と密着するので、単電池の温度を適切に検知することができる。

特開２０１２−１３５６４号公報

しかしながら、上記の構成によると、温度センサは、隙間を空けて配列された複数の単電池の隙間にしか取り付けることができない。このため、温度センサの取り付け構造についての設計の自由度が低下するという問題があった。

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、温度センサの取り付け構造について、設計の自由度を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明は、複数の単電池を有する電池モジュールに温度センサを取り付ける温度センサの取り付け構造であって、複数の前記単電池のうち少なくとも一つの単電池に設けられて前記温度センサによる温度検知の対象とされる対象壁と、前記複数の単電池と異なる部材に形成されて、前記対象壁と対向すると共に前記対象壁との間に前記温度センサが挿入されるセンサ挿入空間を形成する対向壁と、前記温度センサが前記センサ挿入空間内に挿入された状態で、前記対象壁と前記対向壁との間に配されて、前記温度センサの前記センサ挿入空間内への挿入方向と交差する方向から前記温度センサを前記対象壁に向かって付勢する付勢部と、を備える。

本発明によれば、任意に設定した対象壁に対向させて対向壁を設けることにより、センサ挿入空間を任意の位置に形成できる。これにより、温度センサの取り付け構造について、設計の自由度を高めることができる。

本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。

前記温度センサの挿入方向の前方には、前記温度センサと当接することにより前記温度センサの前方への移動を規制する前止まり部が形成されていることが好ましい。

上記の態様によれば、温度センサが挿入方向について前方に移動することが規制されるので、対象壁と温度センサとの相対的な位置がずれることが抑制される。これにより、対象壁に対する温度センサの位置ずれが規制されるので、対象壁の温度測定の精度を向上させることができる。

前記温度センサには係止部が形成されており、前記対向壁には前記挿入方向の後方から前記係止部に係止することにより、前記温度センサの後方への移動を規制する被係止部が形成されていることが好ましい。

上記の態様によれば、温度センサが挿入方向について後方に移動することが規制されるので、対象壁と温度センサとの相対的な位置がずれることが抑制される。これにより、対象壁に対する温度センサの位置ずれが規制されるので、対象壁の温度測定の精度を向上させることができる。

前記付勢部は前記温度センサに一体に形成されていることが好ましい。

上記の態様によれば、付勢部を温度センサと別体に形成する場合に比べて、部品点数を削減できる。

前記付勢部は、前記温度センサから前記対象壁の壁面と実質的に平行な方向に延出された基部と、基部の先端から前記対向壁側に折り返された形状に形成されると共に弾性変形可能な撓み部と、を備えることが好ましい。

上記の態様によれば、撓み部が弾性変形することで発生する弾発力により、温度センサを対象壁に向かって確実に付勢することができる。これにより、対象壁の温度測定の精度を向上させることができる。

前記温度センサは、温度検出素子と、前記温度検出素子が保持される素子ホルダと、を備え、前記素子ホルダには、前記温度検出素子が内部に収容される有底の素子収容孔が形成されており、前記素子収容孔の内部には、前記温度検出素子が収容された状態で充填材が充填されていることが好ましい。

空気の熱伝導度は比較的に小さいので、素子ホルダと、温度検出素子との間に空気層が存在すると、素子ホルダと温度検出素子との間に温度差が発生することが懸念される。すると、対象壁の温度を正確に検知することができない虞がある。
上記の態様によれば、素子ホルダと温度検出素子との間は充填材により充填されている。これにより、素子ホルダと温度検出素子との間に空気層が存在しないようにすることができる。この結果、対象壁の温度測定の精度を向上させることができる。

前記複数の単電池はセパレータを介して間隔を空けて並べられており、前記対向壁は前記セパレータに形成されていることが好ましい。

上記の態様によれば、セパレータと別体の部材に対向壁を形成する場合に比べて、部品点数を削減できる。

本発明によれば、温度センサの取り付け構造について、設計の自由度を向上させることができる。

図１は本発明の一実施形態に係る電池モジュールを示す一部拡大側面図である。 図２は電池モジュールを示す一部拡大平面図である。 図３は図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図４はセンサ挿入空間の内部に温度センサを挿入する状態を示す一部拡大断面図である。 図５は温度センサを示す側面図である。 図６は温度センサを示す正面図である。

＜実施形態＞
本発明の一実施形態に係る温度センサ１０の取り付け構造を、図１ないし図７を参照しつつ説明する。本実施形態においては、温度センサ１０の取り付け構造が電池モジュール１１に適用されている。電池モジュール１１は、図示しない電気自動車、又はハイブリッド車に搭載されて、これらの動力源とされる。以下の説明においては、図１における上方（ＯＺ方向）を上方とし、下方を下方とする。また、図１における右方（ＯＹ方向）を右方とし、左方を左方とする。また、図２における下方（ＯＸ方向）を前方とし、上方を後方とする。

（単電池１２）
図１及び図２に示すように、電池モジュール１１は、所定の方向に並べられた複数の単電池１２を備える。本実施形態では、複数の単電池１２は左右方向に並べられている。単電池１２は、内部に図示しない発電要素を収容するケース１３を備える。ケース１３は直方体状をなしている。ケース１３は扁平形状をなしている。ケース１３を構成する壁部は、上側に位置する上面、下側に位置する下面、左右両側に形成されて比較的に面積の広い長側面、及び前後両側に形成されて長側面よりも面積の狭い短側面を備える。各単電池１２は、ケース１３の長側面が対向された姿勢で左右方向に並べられている。

図１に示すように、ケース１３の上面には発電要素と電気的に接続された電極端子１４が上方に突出されている。複数の単電池１２は、図示しない金属製の接続部材により電極端子１４同士が直列に接続されている。

図２に示すように、単電池１２の壁部のうち、前端部に位置する短側面は、温度センサ１０による温度検知の対象となる対象壁１５とされる。

（セパレータ１６）
図２に示すように、各単電池１２は、隣り合う単電池１２の間に配されたセパレータ１６によって、間隔を空けて配されている。セパレータ１６は、絶縁性の合成樹脂からなる。セパレータ１６は、各単電池１２の間に配されて各単電池１２を離隔する仕切り壁１７と、この仕切り壁１７から左右方向に延出された延出壁１８と、を備える。これらの仕切り壁１７と、延出壁１８との間に囲まれた空間内に、単電池１２が収容されている。

図２及び図３に示すように、セパレータ１６の仕切り壁１７の前端部のうち、上端部寄りの部分は、単電池１２の前端部よりも前方に延出されている。この仕切り壁１７の前端部から左方に延出されて、単電池１２の対象壁１５と対向する壁部は、対向壁１９とされる。

図３に示すように、対向壁１９の下端部には、延出壁１８に向かって延びると共に延出壁１８と連続した底壁２０（前止まり部の一例）が形成されている。

単電池１２の対象壁１５と、セパレータ１６の対向壁１９との間に形成された空間は、温度センサ１０が挿入される挿入されるセンサ挿入空間２１とされる。センサ挿入空間２１は上方に開口されており、温度センサ１０は上方からセンサ挿入空間２１内に挿入されるようになっている。

（温度センサ１０）
図３に示すように、温度センサ１０は、温度検出素子２２と、この温度検出素子２２を保持する素子ホルダ２３と、を備える。温度検出素子２２は、例えば、サーミスタにより構成される。サーミスタとしては、ＰＴＣサーミスタ、又はＮＴＣサーミスタを適宜に選択できる。また、温度検出素子２２としては、サーミスタに限られず、温度を検出可能であれば任意の素子を適宜に選択できる。

温度検出素子２２の上端部には、一対の電線２４が上方に導出されている。電線２４は、図示しない外部回路に接続されており、温度検出素子２２からの信号はこの電線２４を介して外部回路に送信されるようになっている。

図４に示すように、素子ホルダ２３は、合成樹脂製であって上下方向に細長い形状をなしている。素子ホルダ２３の上面には、温度検出素子２２が収容される有底の素子収容孔２５が下方に延びて形成されている（図３参照）。素子収容孔２５の内部には、上方から温度検出素子２２が挿入されている。

本実施形態においては、上下方向が、温度センサ１０の挿入方向とされる。詳細には、上方（ＯＺ方向）は温度センサ１０の挿入方向について後方とされ、下方（ＯＺ方向のＯ側）は温度センサ１０の挿入方向について前方とされる。

温度検出素子２２の下端部は、素子収容孔２５の底部に上方から当接した状態で、温度検出素子２２は素子収容孔２５内に収容されている。温度検出素子２２が素子収容孔２５内に収容された状態で、素子収容孔２５の内部には、充填材２６が充填されている。充填材２６は、シリコーン樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の、公知の合成樹脂材を用いることができる。

図５及び図６に示すように、素子ホルダ２３は、上下方向の略中央付近から単電池１２の対象壁１５の壁面と実質的に平行な方向に延びる基部２７と、基部２７の先端部からセパレータ１６の対向壁１９側に折り返された形状に形成されると共に弾性変形可能な撓み部２８と、を備える。本実施形態においては、基部２７は、素子ホルダ２３から右方に延出されており、基部２７の右端部から左方に折り返されて、撓み部２８が形成されている。撓み部２８は、基部２７の先端部分を支点にして、前後方向（ＯＸ方向）に弾性変形可能になっている。

本実施形態においては、上記の基部２７及び撓み部２８により、素子ホルダ２３を対象壁１５に向かって付勢する付勢部２９とされる。また、本実施形態においては、付勢部２９は素子ホルダ２３と一体に形成されている。

撓み部２８に力が加えられていない自由状態においては、素子ホルダ２３と撓み部２８の先端との前後方向（ＯＸ方向）の幅寸法は、センサ挿入空間２１の前後方向の幅寸法よりも大きくなるように設定されている。

図３に示すように、温度センサ１０がセンサ挿入空間２１内に挿入された状態で、温度センサ１０の下端部が底壁２０に上方（温度センサ１０の挿入方向について後方）から当接することにより、温度センサ１０が下方（温度センサ１０の挿入方向について前方）に移動することが規制されるようになっている。

撓み部２８の前端部には、前方に突出する係止部３０が形成されている。温度センサ１０がセンサ挿入空間２１内に挿入されて、温度センサ１０の下端部が底壁２０に上方（温度センサ１０の挿入方向について後方）から当接した状態において、対向壁１９には、上記の係止部３０と上方（温度センサ１０の挿入方向について後方）から係合する被係止部３１が形成されている。本実施形態においては、被係止部３１は、対向壁１９を前後方向に貫通して形成された孔状をなしている。この孔状をなす被係止部３１の上縁部が係止部３０と上方（温度センサ１０の挿入方向について後方）から係合するようになっている。これにより、温度センサ１０が上方（温度センサ１０の挿入方向について後方）に移動することが規制されるようになっている。

係止部３０の上面には、撓み部２８の前面から切り立って立ち上がる係止面３２が形成されている。この係止面３２に対して、上述した被係止部３１が上方（温度センサ１０の挿入方向について後方）から係合するようになっている。

また、係止部３０の下端部寄りの部分は、下方に向かうに従って先細り形状をなすセンサ側テーパ面３３が形成されている。一方、対向壁１９の内面の上端部寄りの位置には、上方に向かうに従って前方に傾斜する対向壁側テーパ面３４が形成されている。温度センサ１０がセンサ挿入空間２１内に挿入される際に、このセンサ側テーパ面３３が対向壁側テーパ面３４と当接するようになっている。

図３に示すように、温度センサ１０がセンサ収容空間内に収容された状態で、撓み部２８の先端の前面は、対向壁１９の内面と当接している。撓み部２８の先端が対向壁１９の内面と当接することにより、撓み部２８は後方（ＯＸ方向のＯ側）に撓み変形する。これにより撓み部２８には後方（ＯＸ方向のＯ側）へ向かう弾発力が発生する。この弾発力により、素子ホルダ２３が後方（図３における矢線Ａで示す方向）に押圧されて、単電池１２の対象壁１５に押し当てられるようになっている。

（取り付け工程）
続いて、電池モジュール１１への温度センサ１０の取り付け工程の一例について説明する。まず、セパレータ１６と単電池１２とを組み付ける。次いで、セパレータ１６と単電池１２が組付けられたものを、単電池１２の長側面が互いに対向する姿勢で配して、これらを並べる。

続いて、図１及び図４に示すように、センサ挿入空間２１内に上方（温度センサ１０の挿入方向について後方）から温度センサ１０を挿入する。温度センサ１０の下端部がセンサ挿入空間２１内に挿入された後、撓み部２８が上方（温度センサ１０の挿入方向について後方）からセンサ挿入空間２１内に挿入される。

更に温度センサ１０を挿入すると、センサ側テーパ面３３が、対向壁側テーパ面３４と上方（温度センサ１０の挿入方向について後方）から当接する。すると、撓み部２８が後方に弾性撓み変形する。更に温度センサ１０を下方（温度センサ１０の挿入方向について前方）に移動させると、撓み部２８が復帰変形し、係止部３０が、対向壁１９の被係止部３１と係止する。係止部３０の係止面３２に対して、被係止部３１が上方（温度センサ１０の挿入方向について後方）から当接することにより、温度センサ１０が上方（温度センサ１０の挿入方向について後方）に移動することが規制される。また、温度センサ１０の下端部が、底壁２０に上方（温度センサ１０の挿入方向について後方）から当接することにより、温度センサ１０が下方（温度センサ１０の挿入方向について前方）に移動することが規制される。このように、本実施形態に係る温度センサ１０は、電池モジュール１１に取り付けられた状態で、センサ挿入空間２１内への挿入方向（ＯＺ方向）について移動することが規制されるようになっている。

温度センサ１０が電池モジュール１１に取り付けられた状態で、付勢部２９に形成された撓み部２８の先端は、対向壁１９の内面に対して後方（ＯＸ方向のＯ側）から当接している。これにより、撓み部２８には弾発力が発生し、この弾発力により、温度センサ１０は後方（ＯＸ方向のＯ側）に付勢される。この結果、温度センサ１０は、単電池１２の対象壁１５に前方（ＯＸ方向のＸ側）から押圧されるようになっている。

（作用、効果）
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態によれば、付勢部２９により温度センサ１０は対象壁１５に押圧される。これにより、単電池１２の温度を適切に検知することができる。

また、本実施形態によれば、単電池１２と異なる部材であるセパレータ１６に、対向壁１９が形成されるようになっている。これにより、単電池１２の任意の壁部を対象壁１５とし、この対象壁１５に対向する位置に対向壁１９を形成することができる。これにより、任意に設定された対象壁１５に対応して、任意の位置にセンサ挿入空間２１を形成することができる。この結果、温度センサ１０の取り付け構造について、設計の自由度を高めることができる。

また、本実施形態によれば、温度センサ１０の挿入方向の前方には、温度センサ１０に当接することにより温度センサ１０の前方への移動を規制する底壁２０が形成されている。これにより、温度センサ１０が挿入方向について前方に移動することが規制されるので、対象壁１５と温度センサ１０との相対的な位置がずれることが抑制される。この結果、対象壁１５に対する温度センサ１０の位置ずれが規制されるので、対象壁１５の温度測定の精度を向上させることができる。

更に、本実施形態によれば、温度センサ１０には係止部３０が形成されており、対向壁１９には挿入方向の後方から係止部３０と係止することにより、温度センサ１０の後方への移動を規制する被係止部３１が形成されている。これにより、温度センサ１０が挿入方向について後方に移動することが規制されるので、対象壁１５と温度センサ１０との相対的な位置がずれることが抑制される。これにより、対象壁１５に対する温度センサ１０の位置ずれが規制されるので、対象壁１５の温度測定の精度を向上させることができる。

更に、本実施形態によれば、付勢部２９は、温度センサ１０から対象壁１５の壁面と実質的に平行な方向に延出された基部２７と、基部２７の先端から対向壁１９側に折り返された形状に形成されると共に弾性変形可能な撓み部２８と、を備える。これにより、撓み部２８が弾性変形することで発生する弾発力により、温度センサ１０を対象壁１５に向かって確実に付勢することができる。の結果、対象壁１５の温度測定の精度を向上させることができる。

更に、本実施形態によれば、温度センサ１０は、温度検出素子２２と、温度検出素子２２が保持される素子ホルダ２３と、を備え、素子ホルダ２３には、温度検出素子２２が内部に収容される有底の素子収容孔２５が形成されており、素子収容孔２５の内部には、温度検出素子２２が収容された状態で充填材２６が充填されている。空気の熱伝導度は比較的に小さいので、素子ホルダ２３と、温度検出素子２２との間に空気層が存在すると、素子ホルダ２３と温度検出素子２２との間に温度差が発生することが懸念される。すると、対象壁１５の温度を正確に検知することができない虞がある。本実施形態によれば、素子ホルダ２３と温度検出素子２２との間は充填材２６により充填されている。これにより、素子ホルダ２３と温度検出素子２２との間に空気層が存在しないようにすることができる。この結果、対象壁１５の温度測定の精度を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、付勢部２９は温度センサ１０に一体に形成されている。これにより、付勢部２９を温度センサ１０と別体に形成する場合に比べて、部品点数を削減できる。

また、本実施形態によれば、複数の単電池１２はセパレータ１６を介して間隔を空けて並べられており、対向壁１９はセパレータ１６に形成されている。これにより、セパレータ１６と別体の部材に対向壁１９を形成する場合に比べて、部品点数を削減できる。

＜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）本実施形態においては、対象壁１５は単電池１２の壁部のうち、隣に位置する単電池１２と対向しない壁部としたが、これに限られず、単電池１２の上壁を対象壁１５としてこの上壁に対向して対向壁１９を形成してもよく、また、単電池１２の下壁を対象壁１５としてこの下壁に対向して対向壁１９を形成してもよく、また、隣接する単電池１２の間に対向壁１９を形成することにより、隣に位置する単電池１２と対向する長側面を対象壁１５としてもよい。

（２）全ての単電池１２に温度センサ１０を取り付けてもよく、また、所定の個数毎に、単電池１２に温度センサ１０を取り付けてもよい。

（３）一つの単電池１２に２つ以上の複数の温度センサ１０を取り付ける構成としてもよい。

（４）底壁２０は省略してもよい。

（５）被係止部３１は対向壁１９と異なる部材に形成してもよい。例えば、被係止部３１として、底壁２０から上方に延びる一対の係止爪を形成し、この係止爪が温度センサ１０に対して上方から係止することにより温度センサ１０の抜け止めを規制する構成としてもよい。

（６）付勢部２９は、温度センサ１０と別体の部材としてもよい。

（７）付勢部２９は、温度センサ１０から対向壁１９に向かって延出して形成される構成としてもよい。

（８）温度検出素子２２は、素子ホルダ２３の外部に露出した状態とし、温度検出素子２２を直接に対象壁１５に接触させる構成としてもよい。

（９）素子ホルダ２３は、温度検出素子２２を合成樹脂でモールド成形することにより形成してもよい。

（１０）複数の単電池１２を収容する箱部材に対向壁１９を形成する構成としてもよい。また、複数の単電池１２の周囲を囲うように形成された枠部材に対向壁１９を形成する構成としてもよい。このように対向壁１９は、必要に応じて任意の部材に形成することができる。

１０…温度センサ
１１…電池モジュール
１２…単電池
１５…対象壁
１６…セパレータ
１９…対向壁
２０…底壁（前止まり部）
２１…センサ挿入空間
２２…温度検出素子
２３…素子ホルダ
２５…素子収容孔
２６…充填材
２７…基部
２８…撓み部
２９…付勢部
３０…係止部
３１…被係止部

Claims (7)

1. 複数の単電池を有する電池モジュールに温度センサを取り付ける温度センサの取り付け構造であって、
   複数の前記単電池のうち少なくとも一つの単電池に設けられて前記温度センサによる温度検知の対象とされる対象壁と、
   前記複数の単電池と異なる部材に形成されて、前記対象壁と対向すると共に前記対象壁との間に前記温度センサが挿入されるセンサ挿入空間を形成する対向壁と、
   前記温度センサが前記センサ挿入空間内に挿入された状態で、前記対象壁と前記対向壁との間に配されて、前記温度センサの前記センサ挿入空間内への挿入方向と交差する方向から前記温度センサを前記対象壁に向かって付勢する付勢部と、
   を備えた温度センサの取り付け構造。
2. 前記温度センサの挿入方向の前方には、前記温度センサと当接することにより前記温度センサの前方への移動を規制する前止まり部が形成されている請求項１に記載の温度センサの取り付け構造。
3. 前記温度センサには係止部が形成されており、前記対向壁には前記挿入方向の後方から前記係止部に係止することにより、前記温度センサの後方への移動を規制する被係止部が形成されている請求項１または請求項２に記載の温度センサの取り付け構造。
4. 前記付勢部は前記温度センサに一体に形成されている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の温度センサの取り付け構造。
5. 前記付勢部は、前記温度センサから前記対象壁の壁面と実質的に平行な方向に延出された基部と、基部の先端から前記対向壁側に折り返された形状に形成されると共に弾性変形可能な撓み部と、を備える請求項４に記載の温度センサの取り付け構造。
6. 前記温度センサは、温度検出素子と、前記温度検出素子が保持される素子ホルダと、を備え、
   前記素子ホルダには、前記温度検出素子が内部に収容される有底の素子収容孔が形成されており、前記素子収容孔の内部には、前記温度検出素子が収容された状態で充填材が充填されている請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の温度センサの取り付け構造。
7. 前記複数の単電池はセパレータを介して間隔を空けて並べられており、前記対向壁は前記セパレータに形成されている請求項１ないし請求項６のいずれか一項に形成されている温度センサの取り付け構造。

Images