JP2015069738A - 温度センサ、及び配線モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は蓄電素子の温度を精度よく検知することのできる温度センサに係る技術を提供する。【解決手段】複数の蓄電素子１３が並べられてなる蓄電素子群１４に取り付けられて、蓄電素子１３の温度を検知する温度センサ１０であって、開口部２９が形成されたケース２５と、ケース２５に配設される金属基板２６と、を備え、金属基板２６は、開口部２９から露出された露出部３７と、露出部３７と反対側に位置しており絶縁層３２を介して導電路３３が形成されると共に導電路３３に測温素子３４が接続された回路形成部３５と、を備え、ケース２５は露出部３７を蓄電素子１３の外面に押し付ける付勢部材２１を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、温度センサ、及びこの温度センサが取り付けられた配線モジュールに関する。

複数の蓄電素子が並べられてなる蓄電素子群に取り付けられて、蓄電素子の温度を検知する温度センサとして、特許文献１に記載のものが知られている。この温度センサは、電線の端部に接続された測温素子を合成樹脂によってモールド成形してなる。この温度センサが蓄電素子の外面に接触することにより、蓄電素子の温度が温度センサによって検知されるようになっている。

特開２００９−１７６６０１号公報

上記の温度センサは測温素子が合成樹脂によってモールド成形されているので、測温素子と、蓄電素子の外面との間には、合成樹脂が介在している。このため、蓄電素子で発生した熱は、蓄電素子の外面から合成樹脂に伝達されて、この合成樹脂内に拡散される。このため、蓄電素子から測温素子への熱伝達効率が低下し、ひいては、蓄電素子の温度について測定精度が低下することが懸念される。

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、蓄電素子の温度を精度よく検知することのできる温度センサに係る技術を提供することを目的とする。

本発明は、複数の蓄電素子が並べられてなる蓄電素子群に取り付けられて、前記蓄電素子の温度を検知する温度センサであって、開口部が形成されたケースと、前記ケースに配設される金属基板と、を備え、前記金属基板は、前記開口部から露出された露出部と、前記露出部と反対側に位置しており絶縁層を介して導電路が形成されると共に前記導電路に測温素子が接続された回路形成部と、を備え、前記ケースは前記露出部を前記蓄電素子の外面に押し付ける付勢部材を備える。

また、本発明は、温度センサと、前記温度センサが取り付けられると共に前記蓄電素子群に配設された合成樹脂部材を備える配線モジュールである。

本発明によれば、金属基板の露出部が蓄電素子の外面に押し付けられている。このため、蓄電素子の熱は、金属基板へと伝達される。金属の熱伝導率は合成樹脂に比べて高いので、金属基板に伝達された熱は、比較的速やかに測温素子へと伝達される。この結果、蓄電素子から測温素子へ至る熱伝導率を向上させることができるので、蓄電素子の温度についての測定精度を向上させることができる。

本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。前記金属基板は前記開口部内に圧入されていることが好ましい。

上記の態様によれば、ケースと金属基板との組み付け作業を簡易な手法により行うことができる。

前記ケースには、前記金属基板に対して前記ケースの内方から当接することにより、前記金属基板について、前記ケースの内方への位置決めをする位置決め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、位置決め部という簡易な構成によって、金属基板について、ケースの内方への位置決めを行うことができる。

前記付勢部材は前記ケース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、付勢部材をケースと別体に形成する場合に比べて、部品点数を削減することができる。

前記開口部は前記ケースの一面が全面に亘って開口されるように形成されており、前記金属基板は前記開口部を塞ぐように配設されていることが好ましい。

上記の態様によれば、蓄電素子の外面と金属基板の露出部との接触面積を大きくすることができるので、蓄電素子の外面から測温素子への伝熱効率を一層高めることができる。これにより、蓄電素子の温度についての測定精度を一層向上させることができる。

前記金属基板はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板材を備え、前記絶縁層はアルマイト層からなることが好ましい。

上記の態様によれば、金属基板を構成する金属板材として、比較的に伝熱効率の高いアルミニウム又はアルミニウム合金が用いられているので、金属基板の伝熱効率を一層向上させることができる。これにより、蓄電素子の温度についての測定精度を一層向上させることができる。

前記開口部の口縁部は、前記露出部と面一に形成されているか、又は、前記露出部よりも前記回路形成部側に引っ込んで形成されていることが好ましい。

上記の態様によれば、温度センサが蓄電素子の外面に押し付けられた時に、開口部の口縁部が蓄電素子の外面に当接し、露出部と蓄電素子の外面との間に隙間ができることを抑制することができる。これにより、蓄電素子の温度についての測定精度を確実に向上させることができる。

前記測温素子は前記ケースとは異なる合成樹脂からなるポッティング材によって覆われていることが好ましい。

上記の態様によれば、ポッティング材で覆うことにより蓄電素子を保護することができる。

前記付勢部材は、前記温度センサが前記合成樹脂部材に取り付けられた状態で前記合成樹脂部材に係止しており、前記合成樹脂部材が前記蓄電素子群に配設された状態で前記露出部を前記蓄電素子の外面に押し付けるようになっていることが好ましい。

蓄電素子群は複数の蓄電素子を備えている。このため、個々の蓄電素子の組み付け公差及び製造公差が積算されることにより、個々の温度センサ及び個々の蓄電素子がそれぞれ組み付け公差及び製造公差の範囲内で製造されている場合であっても、温度センサと蓄電素子の外面との間に隙間が生じることが懸念される。また、蓄電素子群が車両に搭載される場合には、車両の振動により、温度センサと蓄電素子との間に隙間が生じることが懸念される。

上記の態様によれば、温度センサと蓄電素子との間に隙間が生じた場合でも、付勢手段によって温度センサの露出部が蓄電素子の外面に確実に押し付けられるので、蓄電素子の温度についての測定精度を一層向上させることができる。

本発明によれば、蓄電素子の温度を精度よく検知することができる。

本発明の実施形態１に係る電池モジュールを示す一部切欠側面図 温度センサを示す斜視図 温度センサを示す断面図 温度センサを示す背面図 金属基板に電線、及び測温素子が接続された状態を示す斜視図 測温素子がポッティング材によって覆われた状態を示す斜視図

＜実施形態１＞
本発明に係る温度センサ１０及び配線モジュール１１を蓄電モジュール１２に適用した実施形態１について、図１ないし図６を参照しつつ説明する。蓄電モジュール１２は、複数の蓄電素子１３を並べてなる蓄電素子群１４と、この蓄電素子群１４に配設された配線モジュール１１と、を備える。蓄電モジュール１２は、例えば、電気自動車又はハイブリッド自動車等の車両(図示せず)の駆動源として使用される。

以下の説明では、上下方向については図１における上方を上方とし、下方を下方とする。また、前後方向については、図１における右方を前方とし、左方を後方とする。また、以下の説明において、複数の同一部材については、一の部材に符号を付し、他の部材については符号を省略することがある。

（蓄電素子群１４）
図１に示すように、蓄電素子群１４は、複数個の蓄電素子１３を並べて構成される。蓄電素子１３は、内部に図示しない蓄電要素が収容された扁平な直方体状をなしている。蓄電素子１３の上面には、正極および負極の電極端子(図示せず)が形成されている。複数の蓄電素子１３は、前後方向について隣り合う電極端子の極性が反対になるように配置されている。隣り合う電極端子は、金属製の接続部材(図示せず)によって電気的に接続されている。

（配線モジュール１１）
配線モジュール１１は、合成樹脂製の合成樹脂部材１５と、合成樹脂部材１５に配設されると共に蓄電素子１３の温度を検知する温度センサ１０と、を備える。

合成樹脂部材１５は、上壁と、上壁の側縁から下方に垂下する側壁と、を備える。本実施形態に係る合成樹脂部材１５は、蓄電素子１３の電極端子を上方から覆うカバーとされる。配線モジュール１１は、蓄電素子１３の側壁に形成されたロック部１６と、合成樹脂部材１５の側壁に形成されたロック受け部１７とが、弾性的に係合することにより、蓄電素子群１４と一体に組み付けられるようになっている。ロック部１６については、箱状をなすセパレータに蓄電素子１３を収容し、このセパレータの側壁にロック部１６を設ける構成としてもよい。

合成樹脂部材１５の上壁の下面には、下方に垂下すると共に、温度センサ１０が保持される保持部１８が形成されている。保持部１８は、前壁１９、及び後壁２０を備える。温度センサ１０は、前壁１９、後壁２０に囲まれた空間内に、下方から収容されるようになっている。

保持部１８の前壁１９、及び後壁２０には、それぞれ、後述する付勢部材２１の係止部２２が係止される係止受け部２３が形成されている。係止受け部２３は、前壁１９、及び後壁２０を貫通して形成されている。なお、係止受け部２３は、係止部２２と係止する構成であればよいので、例えば、前壁１９、及び後壁２０に形成された有底の凹部であってもよい。

（温度センサ１０）
図２に示すように、温度センサ１０は、２本の電線２４の端末に取り付けられている。温度センサ１０は、合成樹脂製のケース２５と、このケース２５に配設された金属基板２６と、を備える。

ケース２５は略直方体形状をなしている。図４に示すように、ケース２５の後壁２０には電線挿通口２７が開口されており、２本の電線２４が後方に導出されている。

図３に示すように、ケース２５の上端部寄りの位置であって、前後両端部寄りの位置には、斜め上方に延びる付勢部材２１が形成されている。付勢部材２１は、ケース２５に一体に成形されている。

付勢部材２１は板状をなすと共に複数個所で屈曲されており、側方から見て略Ｓ字状に形成されている。これにより、付勢部材２１は伸縮自在に形成されている。付勢部材２１の端部には、保持部１８の係止受け部２３に係止される係止部２２が前後方向に突出して形成されている。また、付勢部材２１の端部には、保持部１８の前壁１９及び後壁２０に沿って上下方向に延びる延設壁２８が形成されている。付勢部材２１の係止部２２は、温度センサ１０が合成樹脂部材１５に取り付けられた状態で、合成樹脂部材１５の係止受け部２３に前後方向から挿通されて係止するようになっている（図１参照）。

図３に示すように、ケース２５の下面は全面に亘って開口された開口部２９とされる。金属基板２６は開口部２９を塞ぐようにして、開口部２９内に圧入されている。

図３に示すように、ケース２５の側壁の内壁面には、開口部２９内に圧入された金属基板２６に対してケース２５の内方（本実施形態では上方）から当接する位置決め部３０が形成されている。位置決め部３０は、ケース２５の側壁の内壁面から突出して形成されている。この位置決め部３０により、金属基板２６に対して上方への移動が制限されるようになっている。

（金属基板２６）
図５に示すように、金属基板２６は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板材３１を備える。金属板材３１の上面にはアルマイト層からなる絶縁層３２が形成されている。絶縁層３２の上面には、プリント配線技術により形成された導電路３３が形成されている。導電路３３には、電線２４の一方の端部がはんだ付けにより電気的に接続されている。電線２４の他方の端部は図示しないＥＣＵに接続されている。ＥＣＵは、マイクロコンピュータ、素子等が搭載されたものであって、蓄電素子１３の温度等の検知、各蓄電素子１３の充放電コントロール等を行うための機能を備えた周知の構成のものである。

また、導電路３３には、測温素子３４が公知のはんだ付けにより電気的に接続されている。本実施形態における測温素子３４は、いわゆるチップタイプである。このように、金属基板２６の上面は、電気回路が形成された回路形成部３５とされる。

図６に示すように、測温素子３４は、ケース２５とは異なる合成樹脂からなるポッティング材３６によって覆われている。ポッティング材３６を構成する合成樹脂は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ＰＰ等の熱可塑性樹脂等、必要に応じて任意の合成樹脂を選択することができる。本実施形態においてはエポキシ樹脂が用いられている。

図３に示すように、金属基板２６の下面は、ケース２５の開口部２９から露出された露出部３７とされる。露出部３７の下面は、蓄電素子１３の上面の形状に倣って、平坦な面に形成されている。

ケース２５の開口部２９の口縁部３８は、露出部３７と面一に形成されている。なお、ケース２５の開口部２９の口縁部３８は、露出部３７よりも回路形成部３５側（本実施形態における上側）に引っ込んで形成されていてもよい。

（伝熱構造）
図１に示すように、配線モジュール１１のロック受け部１７と、蓄電素子１３のロック部１６とが弾性的に係止することにより、蓄電素子群１４に配線モジュール１１が配設された状態で、金属基板２６の露出部３７は、蓄電素子１３の上面に当接するようになっている。

金属基板２６の露出部３７が蓄電素子１３の外面（本実施形態では上面）に上方から当接することにより、温度センサ１０は上方に押圧される。すると、温度センサ１０の付勢部材２１が屈曲する。これにより、付勢部材２１は、温度センサ１０を下方に押し下げるように付勢する。この結果、金属基板２６の露出部３７は、付勢部材２１によって、蓄電素子１３の上面に押し付けられるようになっている。この結果、金属基板２６の露出部３７と、蓄電素子１３の上面とは密着するようになっている。

（本実施形態の作用、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、金属基板２６の露出部３７は、付勢部材２１によって蓄電素子１３の外面に押し付けられている。これにより、蓄電素子１３の熱は、金属基板２６へと伝達される。金属の熱伝導率は合成樹脂に比べて高いので、金属基板２６に伝達された熱は、比較的速やかに測温素子３４へと伝達される。この結果、蓄電素子１３から測温素子３４へ至る熱伝導率を向上させることができるので、蓄電素子１３の温度についての測定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、温度センサ１０の金属基板２６は開口部２９内に圧入されている。これにより、ケース２５と金属基板２６との組み付け作業を簡易な手法により行うことができる。

また、本実施形態によれば、ケース２５には、金属基板２６に対してケース２５の内方から当接することにより、金属基板２６について、ケース２５の内方への位置決めをする位置決め部３０が形成されている。これにより、位置決め部３０という簡易な構成によって、金属基板２６について、ケース２５の内方への位置決めを行うことができる。

また、本実施形態によれば、付勢部材２１はケース２５に一体に形成されている。これにより、付勢部材２１をケース２５と別体に形成する場合に比べて、部品点数を削減することができる。

また、本実施形態によれば、開口部２９はケース２５の一面が全面に亘って開口されるように形成されており、金属基板２６は開口部２９を塞ぐように配設されている。これにより、蓄電素子１３の外面と金属基板２６の露出部３７との接触面積を大きくすることができるので、蓄電素子１３の外面から測温素子３４への伝熱効率を一層高めることができる。これにより、蓄電素子１３の温度についての測定精度を一層向上させることができる。

また、本実施形態によれば、金属基板２６はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板材３１を備え、絶縁層３２はアルマイト層からなる。これにより、金属基板２６を構成する金属板材３１として、比較的に伝熱効率の高いアルミニウム又はアルミニウム合金が用いられているので、金属基板２６の伝熱効率を一層向上させることができる。この結果、蓄電素子１３の温度についての測定精度を一層向上させることができる。

また、本実施形態によれば、開口部２９の口縁部３８は、露出部３７と面一に形成されているか、又は、露出部３７よりも回路形成部３５側に引っ込んで形成されている。これにより、温度センサ１０が蓄電素子１３の外面に押し付けられた時、開口部２９の口縁部３８が蓄電素子１３の外面に当接し、露出部３７と蓄電素子１３の外面との間に隙間ができることを抑制することができる。これにより、蓄電素子１３の温度についての測定精度を確実に向上させることができる。

また、本実施形態によれば、測温素子３４はケース２５とは異なる合成樹脂からなるポッティング材３６によって覆われている。このように測温素子３４をポッティング材３６で覆うことにより蓄電素子１３を保護することができる。

また、本実施形態によれば、付勢部材２１は、温度センサ１０が合成樹脂部材１５に取り付けられた状態で合成樹脂部材１５に係止しており、合成樹脂部材１５が蓄電素子群１４に配設された状態で露出部３７を蓄電素子１３の外面に押し付けるようになっている。

蓄電素子群１４は複数の蓄電素子１３を備えている。このため、個々の蓄電素子１３の組み付け公差及び製造公差が積算されることにより、個々の温度センサ１０及び個々の蓄電素子１３がそれぞれ組み付け公差及び製造公差の範囲内で製造されている場合であっても、温度センサ１０と蓄電素子１３の外面との間に隙間が生じることが懸念される。また、蓄電素子群１４が車両に搭載される場合には、車両の振動により、温度センサ１０と蓄電素子１３との間に隙間が生じることが懸念される。

本実施形態によれば、温度センサ１０と蓄電素子１３との間に隙間が生じた場合でも、付勢手段によって温度センサ１０の露出部３７が蓄電素子１３の外面に確実に押し付けられるので、蓄電素子１３の温度についての測定精度を一層向上させることができる。

＜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、金属基板２６はケース２５の開口部２９内に圧入される構成としたが、これに限られず、金属基板２６はケース２５に接着剤で接着されていてもよく、ビス止めされていてもよく、必要に応じて任意の手法によりケース２５に固定される。

（２）ケース２５の位置決め部３０は省略してもよい。

（３）本実施形態においては、付勢部材２１はケース２５に一体に形成される構成としたが、これに限られず、ケース２５とは別体に形成された付勢部材２１を、ケース２５に取り付ける構成としてもよい。この場合、付勢部材２１は合成樹脂製であってもよく、また、金属製であってもよい。

（４）本実施形態においては、ケース２５に形成された開口部２９は、ケース２５の底面が全面に亘って開口される構成としてが、これに限られず、開口部２９は、ケース２５の壁面の一部が開口される構成としてもよい。

（５）本実施形態においては、開口部２９の口縁部３８は露出部３７よりも蓄電素子１３に向かって突出する構成としたが、これに限られず、例えば、蓄電素子１３の外面に外方に突出する凸部を形成し、この凸部に露出部３７を接触させる場合には、開口部２９の口縁部３８は露出部３７から蓄電素子１３に向かって突出する構成としてもよい。

（６）本実施形態においては、温度素子は合成樹脂により覆われていたが、これに限られず、合成樹脂製のシート、テープが貼付される構成としてもよい。

（７）配線モジュール１１に取り付けられる温度センサ１０は、１つ、２つ、又は４つ以上でもよい。

（８）本実施形態に係る蓄電素子１３は二次電池としたが、これに限られず、キャパシタ、コンデンサ等であってもよい

（９）付勢部材２１は、ケース２５の内部に設けられて、金属基板２６の回路形成部３５に当接することにより、金属基板２６の露出部３７を蓄電素子１３の外面に押し付ける方向に付勢する構成としてもよい。

（１０）本実施形態においては、金属基板２６を構成する金属板材３１はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる構成としたが、これに限られず、金属板材３１を構成する金属としては、銅、銅合金、鉄、ステンレス等、必要に応じて任意の金属を選択することができる。また、絶縁層３２としては、アルマイト層に限られず、絶縁性の合成樹脂からなるフィルム、シートを貼付する構成としてもよく、必要に応じて任意の絶縁材料により絶縁層３２を形成することができる。

（１１）本実施形態においては、露出部３７は平面に形成されている構成としたが、これに限られず、蓄電素子１３の外面に倣う形状であれば、曲面であってもよく、また、凹凸が形成されていてもよい。

（１２）本実施形態においては、温度センサ１０は蓄電素子１３の上面に押し付けられる構成としたが、これに限られず、蓄電素子１３の前側面、後側面、左側面、右側面及び下面のいずれかに押し付けられる構成としてもよい。

１０：温度センサ
１１：配線モジュール
１３：蓄電素子
１４：蓄電素子群
１５：合成樹脂部材
２１：付勢部材
２５：ケース
２６：金属基板
２９：開口部
３０：位置決め部
３１：金属板材
３２：絶縁層
３３：導電路
３４：測温素子
３５：回路形成部
３６：ポッティング材
３７：露出部
３８：口縁部

Claims (10)

1. 複数の蓄電素子が並べられてなる蓄電素子群に取り付けられて、前記蓄電素子の温度を検知する温度センサであって、
   開口部が形成されたケースと、前記ケースに配設される金属基板と、を備え、
   前記金属基板は、前記開口部から露出された露出部と、前記露出部と反対側に位置しており絶縁層を介して導電路が形成されると共に前記導電路に測温素子が接続された回路形成部と、を備え、
   前記ケースは前記露出部を前記蓄電素子の外面に押し付ける付勢部材を備える温度センサ。
2. 前記金属基板は前記開口部内に圧入されている請求項１に記載の温度センサ。
3. 前記ケースには、前記金属基板に対して前記ケースの内方から当接することにより、前記金属基板について、前記ケースの内方への位置決めをする位置決め部が形成されている請求項２に記載の温度センサ。
4. 前記付勢部材は前記ケース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。
5. 前記開口部は前記ケースの一面が全面に亘って開口されるように形成されており、前記金属基板は前記開口部を塞ぐように配設されている請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の温度センサ。
6. 前記金属基板はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板材を備え、前記絶縁層はアルマイト層からなる請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の温度センサ。
7. 前記開口部の口縁部は、前記露出部と面一に形成されているか、又は、前記露出部よりも前記回路形成部側に引っ込んで形成されている請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の温度センサ。
8. 前記測温素子は前記ケースとは異なる合成樹脂からなるポッティング材によって覆われている請求項１ないし７のいずれか一項に記載の温度センサ。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の温度センサと、前記温度センサが取り付けられると共に前記蓄電素子群に配設された合成樹脂部材を備える配線モジュール。
10. 前記付勢部材は、前記温度センサが前記合成樹脂部材に取り付けられた状態で前記合成樹脂部材に係止しており、前記合成樹脂部材が前記蓄電素子群に配設された状態で前記露出部を前記蓄電素子の外面に押し付けるようになっている請求項９に記載の配線モジュール。

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