JP5133335B2 - 電力供給装置温度センサー及び電力供給システム - Google Patents

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Description

本発明は、電力供給装置温度センサー及び電力供給システムに関連する。
例えば、ハイブリッド電気自動車（hybrid electric vehicles: HEV）に使用されるタイプの高電圧バッテリは、電池温度に基づく制御及びメンテナンスを必要とする。多くの独立した電池で構成されている高電圧バッテリ・システムの場合、個々の電池の温度が、バッテリ・システムの異なる部位によって大きく変わる場合がある。したがって、バッテリ・システムの温度状態を明確に示すために、多くの異なる電池の温度を測ることがしばしば望まれる。温度測定の精度を上げるために、電池の能力と寿命のどちらも減ずることなく、電池に出来るだけ近づいて温度を測定することが望まれる。
多くの電池から構成される大きなバッテリ・パックを適切に冷却する為、ファンを用いて電池を通過する空気を循環させ、対流冷却を提供する場合がある。このファンは、非常に冷たい空気を電池に供給して電池の過熱を避ける冷却システムの一部であり得る。そのような場合、空調ファンの風が電池温度センサーに直接当って、不正確な温度読み取り値を与えるのは望ましくない。
電池に近接配置されるが接触はしない温度センサーも、電池温度の不正確な読み取り値を与え得る。これを解決する為、温度センサーと電池との間の空隙を埋め合わせる為の補償因子の使用を採用するシステムがある。しかしながら補償因子の使用は、測定の不正確さをいつも適切に補償することは出来ない。
とはいっても、温度センサーを電池に直接接触させて配置することは幾つかの適用例において現実的でない。これは、もし温度センサーと電池との間に電気的接触が構成されるならば、電池からの高電圧出力が低電圧センサーに損傷を与える場合があるからである。加えて、そのような接触は、センサーが大きな電位差を新たな部位に運ぶようにして、センサーを大きな電位差から保護する必要がある。
したがって、温度センサーを損傷させる可能性の有る高電圧に晒すことなく、電池のような電力供給ユニットの個々の正確な温度測定を提供する、電力供給装置温度センサー及び電力供給システムの必要性が存在する。さらに、電力供給システム内の対流冷却流によって過度の影響を受けない温度センサーを提供する必要性が存在する。
従来技術のセンサー及びシステムの欠点に取り組む本発明の実施形態は、温度が測定される電池から電気的に分離された温度センサー装置を含む電力供給システムを提供する。温度センサー装置は、射出成形合成樹脂のようなセンサーハウジングによって少なくとも部分的に覆われたサーミスタのような温度センサーを含む。
本発明の実施形態の幾つかにおいて、センサーハウジングは、そのハウジングの方向を保持・操作するための工具或いは作業者の手のための”ハンドル”機構を含む。ハウジングはまた、電力供給装置のハウジングと協働するように構成された一組のタブを含む場合がある。電力供給装置のハウジングは、例えば電池のような電力供給ユニットを複数個収容するように構成される。電池を横断する対流冷却を促進する為、電力供給装置のハウジングは、電池に近接する電力供給装置ハウジングの内側と電力供給装置ハウジングの外側の周囲環境との間を空気が流れることを可能にするよう構成された多数の孔を含む。
実施形態の幾つかにおいて、センサーハウジングは、電力供給装置ハウジングの空気孔の中に挿入されるように構成される。センサーハウジングはその後、それを適所に固定する為に回転させられ得る。
そして、センサーハウジングは、電力供給装置ハウジングにモールド成形された２つのフレキシブル・ロック部材によって保持され得る。センサーハウジング上の合成樹脂のタブは、電力供給装置ハウジングの内壁に抗するバイアス部材として機能し、センサーハウジングと電池との間の接触が保持されるように、センサーハウジングを電池に向かってバイアスする。
本発明の実施形態はまた、上述したサーミスタのような温度センサーを持つ温度センサー装置、及び、電力供給装置ハウジングと協働して、温度センサーが電池に近接して取り付けられた後の温度センサーの移動を禁止すべく構成された一つ、或いは、一つ以上のロック部材を含んだセンサーハウジングを含む。センサーハウジングはまた、電力供給装置ハウジングの内側の対流冷却の空気流に関連する誤差を低減しながら、電池とサーミスタとの間に電気絶縁性を提供する。
本発明の実施形態はまた、その中に少なくとも一つの電力供給ユニットを収容するよう構成された電力供給装置ハウジングを持つ電力供給システムのための温度センサー装置を含む。電力供給装置ハウジングは、そこを通って各電力供給ユニットと電力供給装置ハウジングの外側の周囲環境との間の連絡を提供する孔を含む。
センサー装置は、検出素子を持ち、そして、各電力供給ユニットの温度を検知するように構成されたセンサーを含む。センサーハウジングは、センサーを少なくとも部分的に取り囲む。センサーハウジングは、検出素子を各電力供給ユニットから電気的に分離する為、検出素子を少なくとも部分的に取り囲む第一の部分を含む。
センサーハウジングの第一の部分は、各電力供給ユニットとセンサーハウジングの第一の部分との間の伝導性熱伝達を容易にすべく各電力供給ユニットと接触するため、電力供給装置ハウジングの孔を通って配設されるように構成される。
センサーハウジングは、電力供給装置ハウジングの一部と協働して、センサーハウジングの移動を禁止し、それにより、センサーハウジングの第一の部分と各電力供給ユニットとの間の接触を維持するように構成された、保持機構を含む。
本発明の実施形態はまた、概ね上述した、電力供給装置ハウジング、センサー、センサーハウジングを含む電力供給システムを提供する。
電力供給装置ハウジングは、二つの長辺と二つの短辺を持つ概して細長い開口を形成し得る孔に近接した一組のフレキシブル・ロック部材を含み得る。フレキシブル・ロック部材は、各々が孔の長辺に沿って配設されるように、電力供給装置ハウジングの一部として形成され得る。センサーハウジングは、二つの長辺と二つの短辺を備えた概して四角形の断面を持つ***部を含む場合がある。
***部は、電力供給装置ハウジング内の細長い開口の中に少なくとも部分的に挿入されるように構成され、挿入したとき、センサーハウジングは第一の位置にある。その後、センサーハウジングは電力供給装置ハウジングの細長い開口の中で、そこにおいて***部の長辺が細長い開口の長辺に対して概して垂直を成す第二の位置に、回転させられる。この第二の位置において、***部は電力供給装置ハウジングのフレキシブル・ロック部材に係合し、センサーハウジングの移動を禁止する。
図1が、本発明の実施形態の一つに関連する温度センサー装置10を示す。温度センサー装置10は、温度センサー12、及び、温度センサー12の一部を取り囲むセンサーハウジング14を含む。
図1に示す実施形態において、温度センサー12は、センサーハウジング14の第一の部分22によって取り囲まれる検出素子20（図1においては隠れて見えない）を形成するワイヤー16、18を含む従来設計のサーミスタである。センサーハウジング14は、図1に示す実施形態の中で一組のフレキシブル・アーム26、28として構成される保持機構24を含む。図2に関連して後述するように、フレキシブル・アーム26、28は、センサーハウジング14が電力供給装置ハウジングに取り付けられたとき、センサーハウジング14の移動を禁止するように構成される。
図2は、本発明の実施形態に関連する電力供給システム30の一部を示す。電力供給装置ハウジング34の中に配設される電力供給ユニット、或いは、電池32が、電力供給システム30の一部として含まれる。電力供給装置ハウジング34は、孔36をその中に形成して含む。孔36は、電池32と、電力供給装置ハウジング34の外側の周囲環境38との間の連絡を提供する。
図2に示すように、孔36は該して円筒状であり、それは、センサーハウジング14の第一の部分22（図2Aを参照）がその中に挿入されるのを可能とする。センサーハウジング14のフレキシブル・アーム26、28（図1を参照）は夫々、電力供給装置ハウジング34の取り付けられたタブ40、41に係合するように構成される。図2に示す実施形態において、タブ40、41は、電力供給装置ハウジング34と一体的にモールド成形される。
図2Aは、図2の電力供給システム30を線2A-2Aで切った断面図であり、電力供給装置ハウジング34内に取り付けられた図1の温度センサー装置10を示す。
図2Aに示すように、センサーハウジング14の第一の部分22は、電池32と直接接触しており、電池32とセンサーハウジング14の第一の部分22との間の伝導性熱伝達を促進する一助となっている。この補助は、サーミスタ12の検出素子20による正確な温度測定を確かなものとする。図2には電池32の一部分のみが示されているが、電力供給システム30が複数の電池を持つことは意図されている。例えば、多数の、電力供給装置ハウジング34のような電力供給装置ハウジングが、互いに近接配置される場合がある。
図3に、電力供給システム30のそのような配置の一つを示す。具体的には、温度センサー装置10と電池32とを収容する電力供給装置ハウジング34が、温度センサー装置10'と電池32'とを含む別の電力供給装置ハウジング34'の直ぐ傍にあるのが示される。具体的には、例えば国際特許出願番号PCT/US2006/009891に示され且つ説明されているような、サイドプレートと連接ロッドを用いて、電池と電力供給装置の隣接配置が一つにまとめられることが意図されている。
サイドプレートと連接ロッドの使用は、図3でF、F'として示されるクランプ力を提供し、それは、センサー装置10、10'とそれらに対応する電池32、32'との間の適切な接触を確かなものとする更なる一助となる。センサー装置10、10'は、クランプ力がそれらセンサー装置をしっかりと位置決めするのを確かなものとする一助とするために加えられる前に、各電力供給装置ハウジング34、34'の中に挿入され得る。その後のクランプ力の適用が、改善された熱伝導と保持のための締まりばめをもたらすことが出来る。
電池32、32'の周囲の空気を、電力供給装置ハウジング34、34'へ出したり、電力供給装置ハウジング34、34'から入れたりするのを可能とする細長い開口として構成され得る孔42、42'もまた図3に示されている。後で詳しく記述するように、42、42'のような孔は、本発明の別の実施形態に関連するセンサー装置の位置を提供することが出来る。
図4が、そのようなセンサー装置44の一つを示し、それも、センサー46とセンサーハウジング48を含む。図1に示すセンサー12と同様に、センサー46はワイヤー50、52と検出素子54を含むサーミスタである。検出素子54は、センサーハウジング48の第一の部分、若しくは、***部56によって取り囲まれる。図4に示すセンサー装置44の斜視図から、センサーハウジング48の***部56を上から見ると、二つの長辺58、60と二つの短辺62、64を含む概して四角形の断面を持つことが容易に判る。その四角形断面は、図4に示され、そして図6に更に示されるように、概して長方形であり、二つの長辺56、58に対して斜角を形成する短辺62、64を備えて平行四辺形として構成され得る。
図4に示すように、センサーハウジング48はまた、***部56の短辺62、64に近接して配置された一組のバイアス部材66、68を含む。図4に仮想線で示されているのが、下方に曲げられたバイアス部材66、68であり、それらの柔軟性と、それらが電力供給装置ハウジングの中に取り付けられたときに受ける変形とを示している。センサーハウジング48は、孔、具体的には、図5に示すような電力供給装置ハウジングの細長い開口として構成される孔の中に嵌まるように構成される。
図5は、孔、若しくは、細長い開口72をその中に持つ電力供給装置ハウジング70の一部を示す。細長い開口72は、二つの長辺74、76と二つの短辺78、80を含む。図5に示す実施形態において電力供給装置ハウジング70と一体的にモールド成形されたカンチレバー部材であるフレキシブル・ロック部材82、84が二つの長辺74、76に隣接する。
図6が、センサーハウジング48の電力供給装置ハウジング70の中への固定を示す。そこにおいて***部56の長辺58、60が細長い開口72の長辺74、76に対して概して平行な第一の位置にある電力供給装置ハウジング70が実線で示される。センサーハウジング48を反時計回りに4分の1回転させると、センサーハウジング48は仮想線で示される第二の位置に置かれ、***部56の長辺58、60は細長い開口72の長辺74、76に対して概して垂直になる。この位置において、***部56は、電力供給装置ハウジング70のフレキシブル・ロック部材82、84に係合する。また、図6に示すように、***部56の角度が付けられた短辺62、64が、センサーハウジング48の第一の位置と第二の位置との間の移動を容易にする。
図4及び図5の各々は、切断線7-7を持っている。電力供給装置ハウジング70を持つセンサー装置44の組立体が、図7の断面図に示される。図7において、バイアス部材66、68がどのようにして電力供給装置ハウジング70の内壁と協働して、センサーハウジング48を電力供給装置ハウジング70の中に置かれた電池88に向かってバイアスするかが示される。具体的には、バイアス部材66、68は、センサーハウジング48の下面90と電池88との間のセンサーハウジング48との間が当接するように、***部56を下方にバイアスする。
図7に示されるように、センサー装置44の検出素子54が、センサーハウジング48の底面90の極近傍に置かれる。したがって、底面の電池88との接触によって促進される底面90への熱伝導が行なわれるとき、熱は容易にサーミスタ46の検出素子54に伝達され、電池88の温度の正確な読み取り値を与える。
更に、センサーハウジング48は検出素子54を電池88から電気的に分離し、更に、電力供給装置ハウジング70の内壁86と電池88との間の空隙92のなかを流れる対流冷却流からの、いくらかの熱的分離を提供する。このように、図7に示す配置は、効果的な電池温度管理システムの一部として使用可能な正確な電池温度を提供する。
本発明を実行するための最良の形態を詳細に記してきたが、本発明が関連する技術の当業者は、特許請求の範囲で規定されたような本発明を実行するための種々の代替設計及び実施形態を認識するであろう。
本発明の実施形態に従う温度センサー装置の斜視図である。 本発明の実施形態に従う電力供給システムの一部の断面図である。 図2に示される電力供給システムの一部としての電力供給装置ハウジングの中に取り付けられた、図1の温度センサー装置の断面図である。 別の電池及び温度センサー装置を含む図2に示す電力供給システムの断面図である。 本発明の別の実施形態に従う温度センサー装置を示す図である。 図4に示される温度センサー装置と噛み合うように構成された電力供給装置ハウジングの一部を示す図である。 図5に示される電力供給装置ハウジングの中でロック位置に回転させられる図4の温度センサー装置を示す図である。 図5に示される電力供給装置の中に挿入された図4の温度センサー装置の断面図である。
符号の説明
１０ センサー装置
１２ センサー
１４ センサーハウジング
２０ 検出素子
２２ 第１の部分
２４ 保持機構
３２ 電池
３４ 電力供給装置ハウジング
３６ 孔
４４ センサー装置
４６ センサー
４８ センサーハウジング
５４ 検出素子
７０ 電力供給装置ハウジング
８８ 電池

Claims (9)

  1. 少なくとも一つの電力供給ユニットをその中に収容し、各電力供給ユニットと外部の周囲環境とに通ずる孔を含む電力供給装置ハウジングを備えた電力供給システム用の温度センサー装置であって、
    検出素子を含み、各電力供給ユニットの温度を検出するセンサーと、
    上記センサーの少なくとも一部を取り囲む***部を含む、センサーハウジングと、
    を有し、
    上記孔は、二つの長辺と二つの短辺とを持つ細長い開口に形成され、
    上記***部は、二つの長辺と二つの短辺を持つ四角形の断面に形成され、
    上記孔の各長辺に沿って上記電力供給装置ハウジングにフレキシブル・ロック部材が配置され、
    上記***部が上記孔の中に少なくとも部分的に挿入され、当該***部の長辺が当該孔の長辺と平行になる第一の位置と、当該***部の長辺が当該孔の長辺と垂直になる第二の位置とに、上記センサーハウジングは回転可能とされ、
    上記第二の位置において、上記センサーハウジングの移動が上記***部と上記フレキシブル・ロック部材とによって禁止されるとともに、当該センサーハウジングと上記各電力供給ユニットとの間の接触が維持されるように構成されているセンサー装置。
  2. 上記***部の断面が、短辺が斜角をもって長辺と交わる平行四辺形を形成することにより、上記センサーハウジングの上記第一の位置から上記第二の位置への回転を容易にする、請求項１のセンサー装置。
  3. 上記センサーハウジングが、
    上記***部に隣接し、上記電力供給装置ハウジングの内壁と協働して上記センサーハウジングを上記各電力供給ユニットに向かってバイアスするバイアス部材を含む、請求項１のセンサー装置。
  4. 上記センサーハウジングが上記***部の対向する短辺に沿って配設された二つのバイアス部材を含み、
    各バイアス部材が、上記センサーハウジングを上記各電力供給ユニットに向かってバイアスすべく上記電力供給装置ハウジングの内壁と協働するように構成された、
    請求項３のセンサー装置。
  5. 電力供給システムにおいて、
    少なくとも一つの電力供給ユニットをその中に収容し、各電力供給ユニットと外部の周囲環境とに通ずる孔を含む電力供給装置ハウジングと、
    検出素子を含み、各電力供給ユニットの温度を検出するセンサーと、
    上記センサーの少なくとも一部を取り囲む***部を含む、センサーハウジングと、
    を有し、
    上記孔は、二つの長辺と二つの短辺とを持つ細長い開口に形成され、
    上記***部は、二つの長辺と二つの短辺を持つ四角形の断面に形成され、
    上記孔の各長辺に沿って上記電力供給装置ハウジングにフレキシブル・ロック部材が配置され、
    上記***部が上記孔の中に少なくとも部分的に挿入され、当該***部の長辺が当該孔の長辺と平行になる第一の位置と、当該***部の長辺が当該孔の長辺と垂直になる第二の位置とに上記センサーハウジングは回転可能とされ、
    上記第二の位置において、上記センサーハウジングの移動が上記***部と上記フレキシブル・ロック部材とによって禁止されるとともに、当該センサーハウジングと上記各電力供給ユニットとの間の接触が維持されるように構成されている電力供給システム。
  6. 上記フレキシブル・ロック部材の各々が、上記電力供給装置ハウジングと一体的にモールド成形されたカンチレバー部材を含む、
    請求項５の電力供給システム。
  7. 上記***部の概して四角形の断面が概して平行四辺形を形成し、
    上記***部の断面が、短辺が斜角をもって長辺と交わる平行四辺形を形成することにより、上記センサーハウジングの上記第一の位置から上記第二の位置への回転を容易にする、
    請求項５の電力供給システム。
  8. 上記センサーハウジングが、
    上記***部に隣接し、上記電力供給装置ハウジングの内壁と協働して上記センサーハウジングを上記各電力供給ユニットに向かってバイアスするバイアス部材を含む、
    請求項５の電力供給システム。
  9. 上記センサーハウジングが上記***部の対向する短辺に沿って配設された二つのバイアス部材を含み、
    各バイアス部材が、上記センサーハウジングを上記各電力供給ユニットに向かってバイアスすべく上記電力供給装置ハウジングの内壁と協働するように構成された、
    請求項８の電力供給システム。
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