JP2016090286A

JP2016090286A - 温度検出体の取付構造

Info

Publication number: JP2016090286A
Application number: JP2014221876A
Authority: JP
Inventors: 喜章市川; Yoshiaki Ichikawa; 博貴向笠; Hirotaka Mukasa; 弘訓小池; Hirokuni Koike
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2016-05-23
Also published as: CN105571740A; US20160126601A1

Abstract

【課題】温度検出体を取り付けるための専用部材が不要な温度検出体の取付構造を提供する。【解決手段】サーミスタ１３の取付構造は、正極端子と負極端子を有する電池セル３１が、複数個重ね合わせて配置された電池モジュール１５と、電池モジュール１５に取り付けられ正極端子と負極端子を覆う絶縁カバー２７と、電池セル３１の測温面６９に接触して電池セル３１の温度を検出するサーミスタ１３と、絶縁カバー２７に形成され、絶縁カバー２７が電池モジュール１５に取り付けられた位置でサーミスタ１３が測温面６９に接触する位置にサーミスタ１３を保持する温度検出体保持部６７と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、温度検出体の取付構造に関する。

例えばハイブリッドカーを含む電気自動車の高圧の電池パックの電池等には、電池の過充電や過放電を防止するために、温度センサやＰＴＣ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタ等の温度検出体（サーミスタ）が電池接続プレート等に取り付けられ、電池の温度を監視している（例えば、特許文献１参照）。

ところで、電気自動車やハイブリッド車用の電池モジュールでは、出力を大きくするために多数の単電池が横並びに接続されている。隣り合う単電池の電極端子間をバスバーなどの接続部材で接続することにより複数の単電池が直列や並列に接続されるようになっている。電池モジュールを組み立てる際には、複数箇所の電極端子間を接続部材で接続する必要があるため、電極端子間にそれぞれ接続部材を接続する作業を繰り返すという煩雑な作業が必要になる。そのため、接続する電極端子間の数に応じて、インサート成形等により金型内に配置した複数の接続部材を樹脂内に一体成形した電池接続プレートを形成することが考えられた。

ところが、複数の単電池が並べられた電池モジュールにおいては、隣り合う単電池に形成された電極端子間のピッチがずれる場合がある。すると、上記した電池接続プレートを電極端子に接続する際に、電極端子と、電池接続プレートの接続部材との間に位置ずれが生じるため、電池接続プレートの接続作業の効率が低下した。

そこで、隣り合う電極端子の間のピッチのずれを容易に調整可能な電池モジュールが提案されている（特許文献２参照）。図６に示すように、この電池モジュール５１１は、隣り合う単電池５１３の電極端子５１５、電極端子５１７を電気的に接続する複数の接続部材５１９と、扁平な形状の導体の外周を絶縁樹脂５２１でフラット形状に包囲してなり、複数の接続部材５１９を連結するフレキシブルフラットケーブル５２３と、を備える。

上記構成の電池モジュール５１１は、電極端子５１５、電極端子５１７を電気的に接続する複数の接続部材５１９をフレキシブルフラットケーブル５２３により連結する。つまり、上記のインサート成形等による電池接続プレートが不要となる。この電池モジュール５１１によれば、単電池５１３の隣り合う電極端子間のピッチがずれていても、フレキシブルフラットケーブル５２３に形成された折り畳み部５２５により吸収される。その結果、電極端子間のピッチのずれを容易に調整することが可能となる。

特開２００８−２９８６６２号公報特開２０１１−２１０７１０号公報

しかしながら、図６に示した電池モジュール５１１を使用する場合には、電池の温度を検出するサーミスタを収容していた電池接続プレートがなくなるため、サーミスタを取り付けるための専用部材が別途に必要となる。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、温度検出体を取り付けるための専用部材が不要な温度検出体の取付構造を提供することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）一対の電極端子を有する電池セルが、複数個重ね合わせて配置された電池モジュールと、前記電池モジュールに取り付けられ前記電極端子を覆う絶縁カバーと、前記電池セルの測温面に接触して前記電池セルの温度を検出する温度検出体と、前記絶縁カバーに形成され、前記絶縁カバーが前記電池モジュールに取り付けられた位置で前記温度検出体が前記測温面に接触する位置に前記温度検出体を保持する温度検出体保持部と、を備えることを特徴とする温度検出体の取付構造。

上記（１）の構成の温度検出体の取付構造によれば、電極端子を覆う絶縁カバーが、温度検出体を取り付けるための温度検出体保持部を有する。絶縁カバーは、電池モジュールに取り付けられる。温度検出体保持部には、温度検出体が例えば着脱自在に取り付けられる。温度検出体保持部は、絶縁カバーが電池モジュールに取り付けられた際、装着される温度検出体が、測温面に接触する位置関係で形成される。従って、温度検出体は、絶縁カバーに予め装着された状態で、絶縁カバーが電池モジュールに取り付けられても、電池モジュールに装着された絶縁カバーに取り付けられても、電池モジュールの測温面に接触した状態で取り付けが可能となる。

（２）前記温度検出体保持部が、前記電極端子を収容するために前記絶縁カバーに形成されている極柱収容部に対して片側にずらされて配置されていることを特徴とする上記（１）の構成の温度検出体の取付構造。

上記（２）の構成の温度検出体の取付構造によれば、温度検出体保持部が、極柱収容部に対して片側にずらされて絶縁カバーに形成される。温度検出体保持部は、極柱収容部と干渉せずに形成されることで、高さが低く抑えられる。これにより、絶縁カバーは、測温性の確保が可能となり、かつ、電池モジュールの上面からの高さが抑えられる。

（３）前記電池モジュールに組み合わされる電池配線モジュールは、所定間隔を有して並列配置された複数本の線状導体と、重ね合わせて配置された複数の前記電池セルの隣合う前記電極端子間を電気的に接続するために互いに所定間隔を空けて前記線状導体の少なくとも片側に沿って並列配置された複数のバスバーと、前記複数本の線状導体における外周部と、前記複数のバスバーにおける前記線状導体に隣接する側縁部とを一体に被覆する絶縁樹脂部と、を備え、前記複数本の線状導体が、それぞれ所定の前記バスバーに電気的に接続されていることを特徴とする上記（１）又は（２）の構成の温度検出体の取付構造。

上記（３）の構成の温度検出体の取付構造によれば、複数本の線状導体における外周部と複数のバスバーにおける側縁部とが、絶縁樹脂部により一体に被覆されることで、絶縁樹脂部を介して繋がった複数のバスバーが、複数本の線状導体に沿って互いに所定間隔を空けて一体に配設された電池配線モジュールを構成する。そこで、電池配線モジュールを電池モジュールに組み合わせる際の取付作業性が低下することなく、複数のバスバーを電池モジュールに配設する為の電池接続プレートを省略することができる。

本発明に係る温度検出体の取付構造によれば、別途温度検出体を取り付けるための専用部材を不要にすることができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

本発明の一実施形態に係る温度検出体の取付構造を表す要部断面図である。図１に示した温度検出体の取付構造を有する電池パックの分解斜視図である。図２に示した電池パックの要部分解斜視図である。電池配線モジュールの平面図である。温度検出体保持部が形成された絶縁カバーの要部外観斜視図である。従来の電池モジュールの斜視図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係る温度検出体の取付構造は、電気自動車またはハイブリッド自動車等の駆動源として使用される電池パック１１に使用される。本実施形態における温度検出体の取付構造によって、温度検出体（温感素子）であるサーミスタ１３が、電池パック１１に取り付けられる。

電池パック１１は、図２に示すように電池モジュール１５と、電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９と、ユニットケース２１と、監視ユニット２３と、ユニットカバー２５と、絶縁カバー２７と、を有する。

電池モジュール１５は、図示しない箱型の筐体内に、セパレータ２９を介して複数の電池セル３１が配置されて固定される。

電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９は、複数の電池セル３１を直列に接続する複数のバスバー３３及びバスバー３５（図２参照）と、各電池セル３１の電圧を測定するための電圧検知線３７と、電圧検知線３７の一端に接続固定されたコネクタ３９（図４参照）と、を備えて構成されている。

電池セル３１は二次電池であり、図３に示すように、上面に一対の電極端子である正極端子４１と負極端子４３とが突出しており、筐体内に配置する場合は、図２に示すように、例えば正極端子４１と負極端子４３が隣り合うように交互に逆向きに重ね合わされて各電池セル３１が配置される。これら正極端子４１及び負極端子４３は、バスバー３３、バスバー３５を挟んでナット４５で締付けられる。

各電池セル３１の両側には、図３に示した絶縁樹脂製のセパレータ２９が配置される。セパレータ２９の上端には、電池セル３１の上面より上方に突出する仕切り部４７が形成されている。この仕切り部４７は、隣合うバスバー同士の間に形成されたスリット４９（空間）に配置され、工具による電極端子間の短絡を防止する。

帯状の電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９は、図２に示すように、複数の電池セル３１の上に、電池セル３１の並び方向に沿って配置される。
電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９は、電池セル３１の並び方向に沿って２列に配置されている。各電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９は、複数のバスバー３３及びバスバー３５が、電池セル３１の並び方向に沿って交互に並ぶ正極端子４１と負極端子４３の上にそれぞれ２列配置され、電圧検知線３７が、これらバスバー３３及びバスバー３５によるバスバー列の内側に並列配置されている。

電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９を構成するバスバー３３及びバスバー３５は、正極端子４１及び負極端子４３を挿通して接続する端子挿通孔５１が１列に並ぶように配置されている。２列のバスバー列のうち図２に示す奥側の電池配線モジュール１７におけるバスバー列においては、端子挿通孔５１が１つ形成された１穴のバスバー３５が両端に配置され、一対の１穴のバスバー３５の間には、端子挿通孔５１が２つ形成された２穴のバスバー３３が隣接して配置されている。２列のバスバー列のうち図２に示す手前側の電池配線モジュール１８におけるバスバー列においては、２穴のバスバー３３が隣接して配置されている。

電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９を構成する電圧検知線３７は、所定間隔を有して並列配置された複数本の線状導体３８の外周部を一体に押出成形された絶縁樹脂部（例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの絶縁樹脂）４０により被覆してフラットケーブル状としたものである。

電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９は、バスバー３３及びバスバー３５における線状導体３８に隣接する側縁部５３（図４参照）が、一体に押出成形された絶縁樹脂部４０により被覆されている。そこで、絶縁樹脂部４０を介して線状導体３８に隣接する側縁部５３が電圧検知線３７に繋がった複数のバスバーは、互いに所定間隔を空けて電圧検知線３７の一側縁に沿って一体に配設される。

電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９におけるバスバー３３は、それぞれ隣り合う正極端子４１と負極端子４３を電気的に接続するとともに、電池セル３１の電圧を測定するための電圧検知線３７の対応する線状導体３８と電気的に接続されている。なお、電池配線モジュール１７におけるバスバー３５は、両端部の正極端子４１又は負極端子４３と電気的に接続されるとともに、電池セル３１の電圧を測定するための電圧検知線３７の対応する線状導体３８と電気的に接続されている。

図４（ａ）に示すように、例えば電池配線モジュール１９は、複数本の線状導体３８の一端部である各端部５５、端部５７、端部５９、端部６１が、上側から下側へ向かうに従って段々に右方への突出長さが長くなるように形成される。即ち、下側の線状導体３８の端部６１の突出長さが一番長く、上側の線状導体３８の端部５５の突出長さが一番短くなる。

図４（ｂ）に示すように、電池配線モジュール１９は、絶縁樹脂部４０に被覆された複数本の線状導体３８の各端部５５、端部５７、端部５９、端部６１における各線状導体３８間が他端部を残してそれぞれ切り離された後、残り部分における線状導体３８が電圧検知線３７に折り重ねられると共に、対応するバスバー３３に向けて各端部５５、端部５７、端部５９、端部６１が略直角に折り曲げられ、それぞれ所定のバスバー３３に例えば溶接接続されている。

電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９は、隣り合う２つの電池セル３１の間で逆の極の正極端子４１と負極端子４３とが配置されるように横並びに並べた電池モジュール１５の上面にのせられる。電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９は、端子挿通孔５１から突き出た正極端子４１及び負極端子４３に、ナット４５を螺合させて締付けられる。

ユニットケース２１は、電池モジュール１５にのせられた電池配線モジュール１７と電池配線モジュール１９との間で、電池モジュール１５に取り付けられる。なお、電池モジュール１５とユニットケース２１との間には、下向きに開口する断面Ｕ字形状のダクト部材６３が配置される。

監視ユニット２３は、ユニットケース２１に搭載される。監視ユニット２３には、電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９の電圧検知線３７が、上記コネクタ３９を介して接続される。これにより、各バスバー３３及びバスバー３５の電圧情報が、電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９を介して監視ユニット２３へ伝えられる。

ユニットカバー２５は、監視ユニット２３と共に、ビス６５によってユニットケース２１に固定される。即ち、監視ユニット２３は、ユニットケース２１とユニットカバー２５とによって一体に固定されて覆われる。監視ユニット２３を収容したユニットケース２１及びユニットカバー２５は、上記ダクト部材６３を介して電池モジュール１５に取り付けられる。

絶縁カバー２７は、ユニットカバー２５を挟んで左右に露出した電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９をそれぞれ覆う。絶縁カバー２７は、ビスや、係止爪及び係止部からなる係止構造によって、電池モジュール１５に固定される。電池モジュール１５は、ユニットカバー２５を挟む両側に一対の絶縁カバー２７が取り付けられることで、電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９のバスバー３３及びバスバー３５と共に、正極端子４１及び負極端子４３も絶縁カバー２７によって覆われる。

この絶縁カバー２７には、温度検出体保持部６７が形成されている。温度検出体保持部６７は、絶縁カバー２７が電池モジュール１５に取り付けられた位置（図１の位置）において、サーミスタ１３が電池セル３１の測温面６９に接触する位置に、サーミスタ１３を保持する。サーミスタ１３は、電池セル３１の測温面６９に接触することにより、電池セル３１の温度を検出する。温度検出体保持部６７は、電池モジュール１５における任意の電池セル３１に対応して設けることができる。すなわち、温度検出体保持部６７は、１箇所でもよく、全ての電池セル３１に対応して設けられてもよく、任意の電池セル３１に対応する複数箇所に設けられてもよい。

サーミスタ１３は、サーミスタ本体７１と、このサーミスタ本体７１に固定された一対の係止アーム部７３と、一対の係止アーム部７３よりそれぞれ分岐された一対の押圧アーム部７５とを備えている。サーミスタ１３は、一対の係止アーム部７３が、温度検出体保持部６７に形成されたサーミスタ挿入部７７の係止部７９に係止される。これにより、サーミスタ１３の挿入先端面は、電池セル３１の測温面６９である例えば上面に弾性的に密着される。

サーミスタ１３は、作業者が絶縁カバー２７の上方からサーミスタ挿入部７７に向かって挿入する。途中まで挿入すると、作業者が一対の押圧アーム部７５を上方から押圧してサーミスタ１３の挿入先端面が電池の上面に密着する位置まで押し込む。サーミスタ１３の挿入先端面が電池の上面に密着すると、一対の係止アーム部７３が弾性復帰変形して、温度検出体保持部６７の一対の係止部７９に係止される。これで、サーミスタ１３の挿入作業が完了する。サーミスタ１３には、電池の上面からの熱が伝達され、電池の温度を検出することができる。

サーミスタ１３からは、サーミスタ用電線８１が引き出されている。サーミスタ用電線８１は、サーミスタ用電線配策路に沿って配策され、監視ユニット２３に接続される。

また、本実施形態に係るサーミスタ１３の取付構造では、温度検出体保持部６７が、正極端子４１と負極端子４３を収容するために絶縁カバー２７に形成されている極柱収容部８３に対して片側（図例では正極端子４１と負極端子４３の内側）にずらされて配置されている。

次に、上記構成の本実施形態に係る温度検出体の取付構造の作用を説明する。
本実施形態に係るサーミスタ１３の取付構造では、正極端子４１と負極端子４３を覆う絶縁カバー２７が、サーミスタ１３を取り付けるための温度検出体保持部６７を有する。絶縁カバー２７は、電池モジュール１５に取り付けられる。温度検出体保持部６７には、サーミスタ１３が例えば着脱自在に取り付けられる。温度検出体保持部６７は、絶縁カバー２７が電池モジュール１５に取り付けられた際、装着されるサーミスタ１３が、測温面６９に接触する位置関係で形成されている。従って、サーミスタ１３は、絶縁カバー２７に予め装着された状態で、絶縁カバー２７が電池モジュール１５に取り付けられても、電池モジュール１５に装着された絶縁カバー２７に取り付けられても、電池モジュール１５の測温面６９に接触した状態で取り付けが可能となる。

また、本実施形態に係るサーミスタ１３の取付構造では、温度検出体保持部６７が、極柱収容部８３に対して片側にずらされて絶縁カバー２７に形成される。温度検出体保持部６７は、極柱収容部８３と干渉せずに形成されることで、高さが低く抑えられる。これにより、絶縁カバー２７は、測温性の確保が可能となり、かつ、電池モジュール１５の上面からの高さが抑えられる。

更に、本実施形態に係るサーミスタ１３の取付構造では、複数本の線状導体３８における外周部と複数のバスバー３３及びバスバー３５における側縁部５３とが、絶縁樹脂部４０により一体に被覆されることで、絶縁樹脂部４０を介して繋がった複数のバスバー３３及びバスバー３５が、複数本の線状導体３８に沿って互いに所定間隔を空けて一体に配設された電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９を構成する。そこで、電池配線モジュール１７及び電池配線モジュール１９を電池モジュール１５に組み合わせる際の取付作業性が低下することなく、複数のバスバー３３及びバスバー３５を電池モジュール１５に配設するための電池接続プレートを省略することができる。

従って、本実施形態に係るサーミスタ１３の取付構造によれば、別途サーミスタを取り付けるための専用部材を不要にすることができる。

ここで、上述した本発明に係る温度検出体の取付構造の実施形態の特徴をそれぞれ以下に簡潔に纏めて列記する。
［１］一対の電極端子（正極端子４１，負極端子４３）を有する電池セル（３１）が、複数個重ね合わせて配置された電池モジュール（１５）と、
前記電池モジュール（１５）に取り付けられ前記電極端子（正極端子４１，負極端子４３）を覆う絶縁カバー（２７）と、
前記電池セル（３１）の測温面（６９）に接触して前記電池セル（３１）の温度を検出する温度検出体（サーミスタ１３）と、
前記絶縁カバー（２７）に形成され、前記絶縁カバー（２７）が前記電池モジュール（１５）に取り付けられた位置で前記温度検出体（サーミスタ１３）が前記測温面（６９）に接触する位置に前記温度検出体（サーミスタ１３）を保持する温度検出体保持部（６７）と、
を備えることを特徴とする温度検出体（サーミスタ１３）の取付構造。
［２］前記温度検出体保持部（６７）が、前記電極端子（正極端子４１，負極端子４３）を収容するために前記絶縁カバー（２７）に形成されている極柱収容部（８３）に対して片側にずらされて配置されていることを特徴とする上記［１］の構成の温度検出体（サーミスタ１３）の取付構造。
［３］前記電池モジュール（１５）に組み合わされる電池配線モジュール（１７，１９）は、所定間隔を有して並列配置された複数本の線状導体（３８）と、重ね合わせて配置された複数の前記電池セル（３１）の隣合う前記電極端子（正極端子４１，負極端子４３）間を電気的に接続するために互いに所定間隔を空けて前記線状導体（３８）の少なくとも片側に沿って並列配置された複数のバスバー（３３，３５）と、前記複数本の線状導体（３８）における外周部と、前記複数のバスバー（３３，３５）における前記線状導体（３８）に隣接する側縁部（５３）とを一体に被覆する絶縁樹脂部（４０）と、を備え、
前記複数本の線状導体（３８）が、それぞれ所定の前記バスバー（３３，３５）に電気的に接続されていることを特徴とする上記［１］又は［２］の構成の温度検出体（サーミスタ１３）の取付構造。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１３…サーミスタ（温度検出体）
１５…電池モジュール
２７…絶縁カバー
３１…電池セル
４１…正極端子（電極端子）
４３…負極端子（電極端子）
５３…側縁部
６７…温度検出体保持部
６９…測温面
８３…極柱収容部

Claims

一対の電極端子を有する電池セルが、複数個重ね合わせて配置された電池モジュールと、
前記電池モジュールに取り付けられ前記電極端子を覆う絶縁カバーと、
前記電池セルの測温面に接触して前記電池セルの温度を検出する温度検出体と、
前記絶縁カバーに形成され、前記絶縁カバーが前記電池モジュールに取り付けられた位置で前記温度検出体が前記測温面に接触する位置に前記温度検出体を保持する温度検出体保持部と、
を備えることを特徴とする温度検出体の取付構造。
前記温度検出体保持部が、前記電極端子を収容するために前記絶縁カバーに形成されている極柱収容部に対して片側にずらされて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の温度検出体の取付構造。
前記電池モジュールに組み合わされる電池配線モジュールは、所定間隔を有して並列配置された複数本の線状導体と、重ね合わせて配置された複数の前記電池セルの隣合う前記電極端子間を電気的に接続するために互いに所定間隔を空けて前記線状導体の少なくとも片側に沿って並列配置された複数のバスバーと、前記複数本の線状導体における外周部と、前記複数のバスバーにおける前記線状導体に隣接する側縁部とを一体に被覆する絶縁樹脂部と、を備え、
前記複数本の線状導体が、それぞれ所定の前記バスバーに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の温度検出体の取付構造。