JP2017075917A

JP2017075917A - 温度センサ取付構造

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Publication number: JP2017075917A
Application number: JP2015204790A
Authority: JP
Inventors: 柳内　昭宏; Akihiro Yanagiuchi; 昭宏柳内; 道夫大野; Michio Ono
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2017-04-20

Abstract

【課題】電池と基板との間隔が変化した場合であっても、温度測定の精度を確保できる温度センサ取付構造を提供すること。
【解決手段】本実施形態の温度センサ取付構造は、電池と、前記電池の上に配置された基板と、前記基板の前記電池と対向する側の面に取り付けられた温度センサと、前記温度センサを囲むように前記基板に取り付けられた弾性変形可能な筒状部材と、前記電池と前記基板との間に配置され、前記筒状部材の内部に少なくとも一部が挿入された固体伝熱部材と、前記基板の前記電池と対向する側の面、前記筒状部材の内周面及び前記固体伝熱部材によって囲まれる閉空間に充填された液状伝熱部材と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度センサ取付構造に関する。

従来、サーミスタが取り付けられた基板を電池の上に配置し、このサーミスタの抵抗値に基づいて電池の温度を測定することが可能な温度センサ取付構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この温度センサ取付構造においては、サーミスタがグリース等の伝熱部材を介して電池に熱的に接触している。

特開２００８−０５９８１３号公報

しかしながら、上記の温度センサ取付構造では、振動等により電池と基板との間隔が変化すると、温度測定の精度が低下する場合がある。これは、電池と基板との間隔が変化すると、グリースが電池と基板との間隔の変化に追従できず、電池と基板との間から漏れ出し周囲に飛散し、サーミスタと電池との間の熱伝導性が低下するからである。

そこで、上記課題に鑑み、電池と基板との間隔が変化した場合であっても、温度測定の精度を確保できる温度センサ取付構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る温度センサ取付構造は、
電池と、
前記電池の上に配置された基板と、
前記基板の前記電池と対向する側の面に取り付けられた温度センサと、
前記温度センサを囲むように前記基板に取り付けられた弾性変形可能な筒状部材と、
前記電池と前記基板との間に配置され、前記筒状部材の内部に少なくとも一部が挿入された固体伝熱部材と、
前記基板の前記電池と対向する側の面、前記筒状部材の内周面及び前記固体伝熱部材によって囲まれる閉空間に充填された液状伝熱部材と、
を有する。

開示の温度センサ取付構造によれば、電池と基板との間隔が変化した場合であっても、筒状部材が変形することで、液状伝熱部材が、基板の電池と対向する側の面、筒状部材の内周面及び固体伝熱部材によって囲まれる閉空間内に保持される。これにより、温度センサは、固体伝熱部材及び液状伝熱部材を介して電池と熱的に接触した状態に保たれ、電池と温度センサとの間の熱伝導性が変化することを抑制できるので、温度センサによる電池の温度測定の精度を確保できる。

本実施形態の温度センサ取付構造の概略断面図である。電池と基板との間隔が縮まる方向に変化する場合の温度センサ取付構造の状態を説明する概略断面図である。電池と基板との間隔が伸びる方向に変化する場合の温度センサ取付構造の状態を説明する概略断面図である。

以下、発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。

本実施形態の温度センサ取付構造は、例えば、車載用の電池の上に、温度センサを備えるＥＣＵ（Electronic Control Unit）基板を配置する際、電池と温度センサとを熱的に接触させるための構造である。

以下、本実施形態の温度センサ取付構造について、図１に基づき説明する。図１は、本実施形態の温度センサ取付構造の概略断面図である。

温度センサ取付構造は、電池１０と、基板１２と、温度センサ１４と、筒状部材１６と、固体伝熱部材１８と、液状伝熱部材２０とを有する。この温度センサ取付構造においては、電池１０と温度センサ１４とが固体伝熱部材１８及び液状伝熱部材２０を介して熱的に接触することによって、温度センサ１４を用いて電池１０の温度が測定される。

電池１０は、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池であり、直方体形状を有する。

基板１２は、電池１０の上に配置される基板の一例であり、例えば、プリント基板に複数の電子部品が実装されたＥＣＵ基板である。基板１２には、配線パターンが形成されており、複数の電子部品は配線パターンと電気的に接続されている。電子部品は、例えば、各種情報を入力して演算を実行すると共に制御指令を出力する制御ユニットを含む。

温度センサ１４は、基板１２の電池１０と対向する側の面に取り付けられたセンサであり、例えば、サーミスタ等の測温素子である。温度センサ１４は、基板１２に形成された配線パターンを介して制御ユニットと電気的に接続されており、温度センサ１４で検出された温度に基づいて制御ユニットによる制御が行われる。

筒状部材１６は、温度センサ１４を囲むように基板１２に取り付けられた弾性変形可能な部材であり、例えば、ゴム等の弾性体により形成されている。筒状部材１６は、電池１０側から基板１２側に向かって厚みを厚くすることにより、筒状部材１６を伸縮させるのに必要な力（以下「伸縮力」という。）が電池１０側から基板１２側に向かって大きくなるように形成されていることが好ましい。本実施形態では、筒状部材１６は、電池１０側から順に、第１伸縮部Ａ１と、第２伸縮部Ａ２と、第３伸縮部Ａ３とを有し、その厚みは第１伸縮部Ａ１、第２伸縮部Ａ２、第３伸縮部Ａ３の順に厚くなっている。これにより、筒状部材１６における伸縮力は、電池１０側から基板１２側に向かって大きくなるように形成されている。具体的には、第１伸縮部Ａ１は第１の伸縮力を有し、第２伸縮部Ａ２は第１の伸縮力よりも大きい第２の伸縮力を有し、第３伸縮部Ａ３は第２伸縮部Ａ２よりも大きい第３の伸縮力を有する。

なお、筒状部材１６は、温度センサ１４を囲むように基板１２に取り付けられた弾性変形可能な部材であればよく、筒状部材１６の電池１０側から基板１２側に向かって伸縮力が小さくなっていてもよく、等しくなっていてもよい。また、筒状部材１６は、伸縮力の異なる伸縮部を２つ有していてもよく、４つ以上有していてもよい。

固体伝熱部材１８は、電池１０上に配置され、筒状部材１６の内部に少なくとも一部が挿入可能な熱伝導性の高い部材であり、例えば、銅、アルミニウム等の金属により形成されている。固体伝熱部材１８は、その外径が筒状部材１６の内径と同一、又は、僅かに小さくなるように形成されている。これにより、固体伝熱部材１８は、筒状部材１６の電池１０側の開口を塞いだ状態で、筒状部材１６の内部を上下に移動することができる。

液状伝熱部材２０は、基板１２の電池１０と対向する側の面、筒状部材１６の内周面及び固体伝熱部材１８によって囲まれる閉空間に充填される熱伝導性の高い絶縁性部材である。液状伝熱部材２０は、例えば、シリコーン等のグリースに酸化アルミニウム（アルミナ）等の金属酸化物の粒子を分散させたものにより形成されている。

次に、本実施形態の温度センサ取付構造の作用・効果について説明する。

まず、電池１０と基板１２との間隔が縮まる方向に変化する場合の温度センサ取付構造の状態について、図２に基づき説明する。図２は、電池１０と基板１２との間隔が縮まる方向に変化する場合の温度センサ取付構造の状態を説明する概略断面図である。

図２（ａ）は、電池１０と基板１２との間隔が伸びている状態を示している。この状態では、液状伝熱部材２０が閉空間内に保持されているため、温度センサ１４は固体伝熱部材１８及び液状伝熱部材２０を介して電池１０と熱的に接触している。

図２（ｂ）に示すように、電池１０と基板１２との間隔が縮まり、その間隔がＧ１からＧ２に変化すると、電池１０と基板１２との間隔の変化に対応して、筒状部材１６が電池１０と基板１２との間隔方向に縮まる方向に変形する。具体的には、基板１２の電池１０と対向する側の面、筒状部材１６の内周面及び固体伝熱部材１８によって囲まれる閉空間の体積が小さくなり、液状伝熱部材２０の圧力が大きくなる。このため、筒状部材１６のうち伸縮力が最も小さい第１伸縮部Ａ１が筒状部材１６の径方向に拡がる方向に変形し、内部に液状伝熱部材２０を充填可能なグリース溜りを形成する。また、筒状部材１６のうち第１伸縮部Ａ１よりも伸縮力が大きい第２伸縮部Ａ２も筒状部材１６の径方向に拡がる方向に変形し、内部に液状伝熱部材２０を充填可能なグリース溜りを形成する。なお、第２伸縮部Ａ２の変形量は、第１伸縮部Ａ１の変形量よりも小さくなっている。この状態では、液状伝熱部材２０がグリース溜りを含む閉空間内に保持された状態を維持しているため、図２（ａ）に示した場合と同様に、温度センサ１４は固体伝熱部材１８及び液状伝熱部材２０を介して電池１０と熱的に接触している。

図２（ｃ）に示すように、電池１０と基板１２との間隔が更に縮まり、その間隔がＧ２からＧ３に変化すると、電池１０と基板１２との間隔の変化に対応して、筒状部材１６が電池１０と基板１２との間隔方向に縮まる方向に更に変形する。具体的には、基板１２の電池１０と対向する側の面、筒状部材１６の内周面及び固体伝熱部材１８によって囲まれる閉空間の体積が更に小さくなり、液状伝熱部材２０の圧力が大きくなる。このため、筒状部材１６のうち第１伸縮部Ａ１及び第２伸縮部Ａ２の変形量が大きくなると共に、第２伸縮部Ａ２よりも伸縮力が大きい第３伸縮部Ａ３が筒状部材１６の径方向に拡がる方向に変形し、内部に液状伝熱部材２０を充填可能なグリース溜りを形成する。この状態では、液状伝熱部材２０がグリース溜りを含む閉空間内に保持された状態を維持しているため、図２（ａ）に示した場合と同様に、温度センサ１４は固体伝熱部材１８及び液状伝熱部材２０を介して電池１０と熱的に接触している。

図２（ｄ）に示すように、電池１０と基板１２との間隔が更に縮まり、その間隔がＧ３からＧ４に変化すると、電池１０と基板１２との間隔に変化に対応して、筒状部材１６が電池１０と基板１２との間隔方向に縮まる方向に更に変形する。具体的には、基板１２の電池１０と対向する側の面、筒状部材１６の内周面及び固体伝熱部材１８によって囲まれる閉空間の体積が更に小さくなり、液状伝熱部材２０の圧力が大きくなる。このため、筒状部材１６の第１伸縮部Ａ１、第２伸縮部Ａ２及び第３伸縮部Ａ３の変形量が更に大きくなる。この状態では、液状伝熱部材２０がグリース溜りを含む閉空間内に保持された状態を維持しているため、図２（ａ）に示した場合と同様に、温度センサ１４は固体伝熱部材１８及び液状伝熱部材２０を介して電池１０と熱的に接触している。

このように、本実施形態の温度センサ取付構造では、温度センサ１４を囲むように基板１２に取り付けられた弾性変形可能な筒状部材１６を有する。これにより、電池１０と基板１２との間隔が縮まる方向に変化した場合であっても、筒状部材１６の一部が径方向に拡がる方向に変形し、内部に液状伝熱部材２０を充填可能なグリース溜りを形成する。このため、液状伝熱部材２０はグリース溜りを含む閉空間内に保持され、閉空間内から漏れ出し飛散することがない。その結果、温度センサ１４は、固体伝熱部材１８及び液状伝熱部材２０を介して電池１０と熱的に接触した状態に保たれる。

また、本実施形態の温度センサ取付構造では、筒状部材１６が、電池１０側から基板１２側に向かって伸縮力が大きくなるように形成されている。これにより、電池１０と基板１２との間隔が縮まる方向に変化した場合、筒状部材１６は、電池１０側の伸縮部から基板１２側の伸縮部の順に、筒状部材１６の径方向に拡がる方向に変形し、内部に液状伝熱部材２０を充填可能なグリース溜りを形成する。このため、液状伝熱部材２０は、固体伝熱部材１８に妨げられることなく、グリース溜りに移動可能である。

次に、電池１０と基板１２との間隔が伸びる方向に変化する場合の温度センサ取付構造の状態について、図３に基づき説明する。図３は、電池１０と基板１２との間隔が伸びる方向に変化する場合の温度センサ取付構造の状態を説明する概略断面図である。

図３（ａ）は、電池１０と基板１２との間隔が縮まっている状態を示している。この状態では、液状伝熱部材２０がグリース溜りを含む閉空間内に保持されているため、温度センサ１４は固体伝熱部材１８及び液状伝熱部材２０を介して電池１０と熱的に接触している。

図３（ｂ）に示すように、電池１０と基板１２との間隔が伸び、その間隔がＧ４からＧ３に変化すると、電池１０と基板１２との間隔の変化に対応して、筒状部材１６が電池１０と基板１２との間隔方向に伸びる方向に変形する。具体的には、基板１２の電池１０と対向する側の面、筒状部材１６の内周面及び固体伝熱部材１８によって囲まれる閉空間の体積が大きくなり、液状伝熱部材２０の圧力が小さくなる。このため、筒状部材１６のうち伸縮力が最も大きい第３伸縮部Ａ３が筒状部材１６の径方向に縮まり、拡がる前の状態に戻る方向に変形する。これは、筒状部材１６が弾性を有するからである。また、筒状部材１６の第３伸縮部Ａ３よりも伸縮力が小さい第２伸縮部Ａ２も筒状部材１６の径方向に縮まり、拡がる前の状態に戻る方向に変形する。これは、筒状部材１６が弾性を有するからである。なお、第２伸縮部Ａ２の変形量は、第３伸縮部Ａ３の変形量よりも小さくなる。この状態では、液状伝熱部材２０がグリース溜りを含む閉空間内に保持された状態を維持しているため、図３（ａ）に示した場合と同様に、温度センサ１４は固体伝熱部材１８及び液状伝熱部材２０を介して電池１０と熱的に接触している。

図３（ｃ）に示すように、電池１０と基板１２との間隔が更に伸び、その間隔がＧ３からＧ２に変化すると、電池１０と基板１２との間隔の変化に対応して、筒状部材１６が電池１０と基板１２との間隔方向に伸びる方向に更に変形する。具体的には、基板１２の電池１０と対向する側の面、筒状部材１６の内周面及び固体伝熱部材１８によって囲まれる閉空間の体積が更に大きくなり、液状伝熱部材２０の圧力が小さくなる。このため、筒状部材１６のうち第３伸縮部Ａ３及び第２伸縮部Ａ２の変形量が小さくなると共に、筒状部材１６の第２伸縮部Ａ２よりも伸縮力が小さい第１伸縮部Ａ１が筒状部材１６の径方向に縮まり、拡がる前の状態に戻る方向に変形する。この状態では、液状伝熱部材２０がグリース溜りを含む閉空間内に保持された状態を維持しているため、図３（ａ）に示した場合と同様に、温度センサ１４は固体伝熱部材１８及び液状伝熱部材２０を介して電池１０と熱的に接触している。

図３（ｄ）に示すように、電池１０と基板１２との間隔が更に伸び、その間隔がＧ２からＧ１に変化すると、電池１０と基板１２との間隔に変化に対応して、筒状部材１６が電池１０と基板１２との間隔方向に伸びる方向に更に変形する。このとき、基板１２の電池１０と対向する側の面、筒状部材１６の内周面及び固体伝熱部材１８によって囲まれる閉空間の体積が更に大きくなり、液状伝熱部材２０の圧力が小さくなる。このため、筒状部材１６のすべての部分（第１伸縮部Ａ１、第２伸縮部Ａ２、第３伸縮部Ａ３）が縮まり、拡がる前の状態に戻る方向に変形する。この状態では、液状伝熱部材２０が閉空間内に保持された状態であるため、図３（ａ）に示した場合と同様に、温度センサ１４は固体伝熱部材１８及び液状伝熱部材２０を介して電池１０と熱的に接触している。

このように、本実施形態の温度センサ取付構造では、温度センサ１４を囲むように基板１２に取り付けられた弾性変形可能な筒状部材１６を有する。これにより、電池１０と基板１２との間隔が伸びる方向に変化した場合であっても、筒状部材１６のうち径方向に拡がるように変形した部分（グリース溜り）が縮まって、拡がる前の状態に戻る方向に変形する。このため、液状伝熱部材２０は筒状部材１６の変形に追従して閉空間内に保持され、閉空間内から漏れ出し飛散することがない。その結果、温度センサ１４は、固体伝熱部材１８及び液状伝熱部材２０を介して電池１０と熱的に接触した状態に保たれる。

また、本実施形態の温度センサ取付構造では、筒状部材１６が、電池１０側から基板１２側に向かって伸縮力が大きくなるように形成されている。これにより、電池１０と基板１２との間隔が伸びる方向に変化した場合、筒状部材１６は、基板１２側の伸縮部から電池１０側の伸縮部の順に、筒状部材１６の径方向に縮まり、拡がる前の状態に戻る方向に変形する。このため、液状伝熱部材２０は、固体伝熱部材１８に妨げられることなく、筒状部材１６の変形した部分（グリース溜り）から変形する前の部分に移動可能である。

以上に説明したように、本実施形態の温度センサ取付構造によれば、電池１０と基板１２との間隔が変化した場合であっても、その間隔の変化に対応して筒状部材１６が変形する。これにより、液状伝熱部材２０が、基板１２の電池１０と対向する側の面、筒状部材１６の内周面及び固体伝熱部材１８によって囲まれる閉空間内に保持される。このため、温度センサ１４は、固体伝熱部材１８及び液状伝熱部材２０を介して電池１０と熱的に接触した状態に保たれ、電池１０と温度センサ１４との間の熱伝導性が変化することを抑制できるので、温度センサ１４による電池１０の温度測定の精度を確保できる。

また、本実施形態の温度センサ取付構造では、基板１２に温度センサ１４が直接取り付けられている。このため、基板１２と温度センサ１４とを熱的に接触させるためのワイヤーハーネス等の専用配線が不要となる。また、本実施形態の温度センサ取付構造では、電池１０と温度センサ１４とが固体伝熱部材１８及び液状伝熱部材２０を介して電池１０と熱的に接触している。このため、電池１０と温度センサ１４とを熱的に接触させるためのワイヤーハーネス等の専用配線が不要となる。

以上、温度センサ取付構造を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１０電池
１２基板
１４温度センサ
１６筒状部材
１８固体伝熱部材
２０液状伝熱部材

Claims

電池と、
前記電池の上に配置された基板と、
前記基板の前記電池と対向する側の面に取り付けられた温度センサと、
前記温度センサを囲むように前記基板に取り付けられた弾性変形可能な筒状部材と、
前記電池と前記基板との間に配置され、前記筒状部材の内部に少なくとも一部が挿入された固体伝熱部材と、
前記基板の前記電池と対向する側の面、前記筒状部材の内周面及び前記固体伝熱部材によって囲まれる閉空間に充填された液状伝熱部材と、
を有する、
温度センサ取付構造。