JP5167087B2 - 温度検出モジュール - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車等のバッテリに装着されて、各電池の温度を検出する温度検出モジュールに関するものである。

図７は、従来の温度検出モジュールの一形態を示すものである（特許文献１参照）。

この温度検出モジュール６１は、電気自動車やハイブリッドカーの高電圧バッテリ６２に適用され、水平に配置された各電池列６３の側面に沿って帯状に配置され、リード線６５に接続された各温度センサ６６で、電池列６３を成す円柱状の各単電池６４の表面温度を検出するものである。

温度センサ６６はＰＴＣサーミスタである。温度センサ６６は伝熱シート（図示せず）を介して単電池６４に接触する。リード線６５の両端末は温度検出装置（図示せず）に接続される。

図８は、従来の温度検出モジュールの他の形態（特許文献１参照）として、垂直に配置された長方形状の各電池７８の上面７８ａに樹脂部７２と電熱用の金属体７３と伝熱シート７４とを介して温度センサ７５を密着させたものである。温度センサ７５は樹脂製のフック７６で押さえられている。

樹脂部７２は各電池７８を区画するケース７７の一部である。上記以外に、特許文献１には、電池７８の上面に樹脂部７２のみを介して温度センサ７５を配置することも記載されている。この温度センサ７５はリード線を介して温度検出装置（図示せず）に接続される。

しかしながら、上記従来の図７に示す温度検出モジュール６１にあっては、電池６４の表面に伝熱シート（図示せず）を介して温度センサ６６を密着させるべく、隣接する電池列６３の間に温度センサ６６を挟む様に配置しており、温度センサ６６を電池６４に押し付ける力にばらつきを生じやすく、強く押し付けた場合は温度センサ６６が傷み、弱く接触させた場合は、温度検知精度が低下し兼ねないという懸念があった。また、リード線６５の長手方向に各温度センサ６６を等間隔で位置精度良く配置することが難しいという懸念があった。

また、上記従来の図８に示す温度検出モジュール７１にあっては、樹脂部７２や伝熱用の金属体７３を介して温度センサ７５を配置するために、温度検知精度が低下し兼ねないという懸念があった。

本発明は、上記した点に鑑み、電池の表面に各温度センサを破損等の心配のない接触圧力で押し付けて温度検知精度を向上させることができ、また、各温度センサを位置精度良く配置することのできる温度検出モジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る温度検出モジュールは、複数の突出部をなすように波形状に屈曲される可撓性のフラット回路体と、該突出部の先端内面に設けられる温度センサと、該突出部を一方の開口から収容して該突出部の先端側部分を他方の開口から外部に突出させる各収容部を有する絶縁性のカバーとで構成され、該突出部の先端外面を電源装置に突き当てて該先端側部分を弾性的に撓ませた状態で、該突出部の弾性力のみの力で該先端外面を該電源装置に密着させることを特徴とする。

上記構成により、フラット回路体の突出部の先端側が電源装置に突き当たって弾性的に撓むことで、突出部の先端すなわち温度センサがフラット回路体自体の弾性力で押し付けられて電源装置に弾性的に密着する。フラット回路体は第一のカバーに組み付ける際に屈曲させてもよく、組み付ける前に屈曲加工してもよい。

請求項２に係る温度検出モジュールは、請求項１記載の温度検出モジュールにおいて、前記フラット回路体が前記カバーに位置決め手段で位置決めされることを特徴とする。

上記構成により、位置決め手段でフラット回路体がカバーに位置決めされ、フラット回路体側の温度センサがカバーの収容部に位置ずれなく配置される。位置決め手段としては、相互に係合する突起と孔部等が挙げられる。位置決め手段で固定（係止）手段を兼ねることも可能である。別の係止手段としては、例えばカバーの爪部でフラット回路体の幅方向両端部を係止させる。

請求項３に係る温度検出モジュールは、請求項１又は２記載の温度検出モジュールにおいて、前記電源装置が複数のセルを集合させた組電池であり、前記フラット回路体の各突出部が各セル毎に接触することを特徴とする。

上記構成により、カバーがセルの並び方向に帯状に配置され、各温度センサが各セル毎にカバーの各収容部で正確に位置決めされる。温度センサは薄いフラット回路体を介してセルに接触するので、セルの表面温度を正確に検知する。セルの並び列毎に各一本の割合で温度検出モジュールが配置される。

請求項４に係る温度検出モジュールは、請求項１〜３の何れかに記載の温度検出モジュールにおいて、前記カバーの各収容部を連結する連結部が可撓性を有して、位置ずれを吸収可能であることを特徴とする。

上記構成により、温度検出モジュールを電源装置に組み付ける際に、カバーの各収容部と電源装置の各電池との位置がずれていても、カバーを連結部から長手方向に伸縮させることで、位置ずれが吸収される。

請求項１記載の発明によれば、温度センサがフラット回路体の弾性力で電源装置に押し付けられることで、温度センサの傷みが防止されると共に、温度検知精度が向上する。

請求項２記載の発明によれば、長尺のフラット回路体がカバーに位置決めされることで、温度センサの位置が正確に規定され、温度検知精度が向上する。

請求項３記載の発明によれば、組電池のセル毎に位置ずれ等なく温度を正確に計測することができる。

請求項４記載の発明によれば、各温度センサを電源装置の各電池に位置ずれなく配置することができるから、温度検出精度が向上する。

図１〜図３は、本発明に係る温度検出モジュールの一実施形態を示すものである。

この温度検出モジュール１は、合成樹脂製で絶縁性の長形のカバー２と、カバー２に沿って配置され、カバー２の下部開口６（開口）から一部を突出させる略波状に屈曲した長形のフレキシブルフラット回路体（以下フラット回路体と言う）４と、フラット回路体４の突出部７に配置される温度センサ５とで構成されるものである。

図１，図２の如く、カバー２の下部開口６から突出したフラット回路体４の下向きの突出部７が、バッテリ（電源装置ないし組電池）８の長方形状の各電池（セル）９の上面９ａにフラット回路体４自体の弾性力で押し付けられて確実に密着する。フラット回路体４の弾性力は強いものではなく、柔軟に電池９に接触する。

フラット回路体４の突出部７の裏面（内面）に温度センサ５が固定接続され、温度センサ５は電池９の上面９ａに薄いフラット回路体４を介して接触する。図１，図２では便宜上、フラット回路体４は押し付けられる前の位置、電池９は押し付けられた後の位置で示しており、実際には、電池９の上面９ａにフラット回路体４の突出部７の下面（表面）７ａが接しつつ、突出部７が上向きに撓む。

温度センサ５はフラット回路体４の内面に配置されるので、電池９に直接接触して傷付いたりすることがなく、また、フラット回路体４は薄いので、フラット回路体４を介して接触しても、温度検知精度が低下する心配はない。フラット回路体４の突出部７がそれ自体の弾性力で電池９に押接し、それによって突出部７の内面側の温度センサ５が電池９に向けて押圧される。

図３の如く、カバー２は、逆台形状の左右両側の壁部１１と、傾斜状の前後の壁部１２とで成る収容部１３を、連結部１４，１５を介して前後（長手）方向に複数直列に帯状に連続させたものである。前後左右の壁部１１，１２で囲まれて回路体配索空間１６（図２）が形成され、空間１６は矩形状の下部開口６と上部開口１７に連通し、上部開口１７はカバー長手方向の挿通空間１８（図２）に続いている。

左右の壁部１１は前後の壁部１２や連結部１４，１５よりも上側に突出し、連結部１４，１５は前後の壁部１２に一体に続いている。下部開口６は上部開口１８よりも前後に幅狭である。なお、明細書における前後左右の方向は説明の便宜上のものである。

左及び/又は右の側壁１１の下部内面に、フラット回路体４の突出部７を位置決めするための突起１９が設けられ、突出部７は突起１９を乗り越えて下方に突出し、上向きの戻りが阻止される。

図３の如く、カバー２の各連結部１４，１５の上面にはフラット回路体４を位置きめするための突起（位置決め手段）２０が設けられている。各突起２０がフラット回路体４の各孔部（位置決め手段）２１に係合することで、フラット回路体４が長手方向に正確に位置決めされる。

本例では、突起２０を孔部２１に挿通させた後、熱かしめでリベットのように潰してフラット回路体４を固定している。図１，図２に、突起２０を潰した固定部２０´を示している。

突起２０を潰さずに、突起２０に周溝（図示せず）を設け、周溝にフラット回路体４の孔部２１の周縁を嵌合させて固定することも可能である。あるいは、カバー２の上部側壁２５に係止爪（図示せず）を突設し、カバー２の連結部１４の上面と係止爪との間にフラット回路体４の側端を係合させて固定することも可能である。

カバー２の一方の連結部１４は水平な板状の連結壁であり、他方の連結部１５は可撓部２２を有したものである。図４に可撓性の連結部１５を示す如く、カバー２の前後に隣接する各側壁１１は側方視略コの字状の可撓性の細い連結片（可撓部）２２で連結され、連結片２２は下端側で水平に屈曲して（下端側の水平部を符号２２ａで示す）、平面視で中央の水平な板部２３に続いている。

連結片２２は上端側の水平部２２ｂで側壁１１に続いている。板部２３と傾斜状の前後の壁部１２との間には隙間２４が形成されている。符号６は矩形状の下部開口を示す。図３の如く、板部２３と一方の連結部（連結壁）１４とに***置決め固定用の短円柱状の突起２０が設けられている。可撓性の連結部１５でバッテリ８（図２）に対するカバー２の長手方向の位置ずれが吸収される。連結部１５は長手方向のみならず、曲げや捩り方向の位置ずれも吸収可能である。

図３の如く、カバー２の連結部１４の要所において細長い側壁２５に代えて略コの字状の係止用の枠部３１が上向きに設けられている。枠部３１は図６のバッテリ８の樹脂部３２の上端側の爪部３３に係合し、これによりカバー２を含む温度検出モジュール１全体がバッテリ８に正確に位置決めされる。

図３の如く、フラット回路体４は略台形波状に屈曲される。屈曲作業は初期形状が平坦で帯状のフラット回路体４をカバー２に組み付ける際に行われる。図３のように予めフラット回路体４を波状に屈曲形成した後、カバー２に組み付けることも可能である。

フラット回路体４の上側の山部の頂面３４は下側の谷部すなわち突出部７の底面７ａよりも前後に幅広に形成される。頂面をなす水平な壁部（符号３４で代用）に位置決め用の円形の孔部２１が設けられ、下側の突出部７の底部をなす水平な壁部（符号７ａで代用）に温度センサ５が設けられる。上下の壁部３４，７ａとそれを繋ぐ前後の傾斜状の壁部７ｂとが長手方向に連続して波型のフラット回路体４が構成されている。温度センサ５は例えばＰＴＣサーミスタであり、矩形状のものがフラット回路体４の回路にハンダで接続固定される。

図２の如く、フラット回路体４の上側の壁部３４はカバー２の連結部１４，１５の上面に接し、フラット回路体４の前後の傾斜壁７ｂはカバー２の前後の傾斜壁１２の内面に接する。

図５は、フラット回路体４の回路構成の一例を示すものである。絶縁樹脂製の薄肉のシート３５に二本のプリント回路３６，３７が形成され、一方の回路３６は絶縁シート３５の長手方向に連続し、他方の回路３７は各温度センサ５の電極５ａを直列に接続している。各温度センサ５の間で絶縁シート３５に位置決め用の孔部２１が設けられている。各回路３６，３７は絶縁シート３５の端末部で金属製の端子（図示せず）を介して温度検出装置（図示せず）側の回路に接続される。

図１，図２の如く、カバー２に沿ってフラット回路体４が波型に屈曲して配索され、フラット回路体４の突出部７の先端部分（内側に温度センサ５を有する部分）７ａがカバー２の収容部１３の下部開口６から外側に突出し、先端部分７ａが収容部１３内の水平方向の突起１９で逆戻りを阻止され、カバー２の上向きの突起２０がフラット回路体４の孔部２１を貫通してフラット回路体４を位置決めする。

バッテリ８は、前後方向に並列に配置された垂直な長方形状の各電池９と、各電池９の間に配置された絶縁性の垂直な樹脂プレート４５とを備えている。樹脂プレート４５の上端面４５ａは電池９の上端面９ａよりも上方に突出している。

バッテリ８に温度検出モジュール１を装着することで、フラット回路体４の突出部７が電池９の上面９ａに当接して弾性的に上向きに撓み、温度センサ５を適切な圧力で電池９の上面９ａ側に押し付ける。フラット回路体４の突出部７が温度センサ５を押す力は、初期位置の温度センサ５と突出部７とのラップ代等を変えることで、適宜設定される。

バッテリ８に温度検出モジュール１を装着した状態で、バッテリ８の樹脂プレート４５の上面４５ａはカバー２の連結部１４，１５の下面に隙間４６を存して対向して位置する。隙間４６を存して樹脂プレート４５とカバー２とが非接触で位置することで、例えば結露等の発生が防止され、結露によるフラット回路体４や温度センサ５のショート等の懸念が回避される。

図６は、バッテリ８に温度検出モジュール１を装着した状態を示すものであり、カバー２の枠部３１がバッテリ８の水平な樹脂部３２の爪部３３に係合することで、温度検出モジュール１がバッテリ８に位置決め固定されている。

図６で、符号４７は電池の極柱、４５は電池間の垂直な樹脂プレート、４８はバッテリ８の外側ケースをそれぞれ示している。温度検出モジュール１は各電池９の並び方向に直線的に配置されている。バッテリ８の上側にバスバーモジュール（図示せず）が装着され、各電池９の極柱４７が導電金属板のバスバー（図示せず）で直列に接続される。

バッテリ８は図６では一列であるが、実際には二列に配置されて直列接続され、温度検出モジュール１もバッテリ８毎に一本ずつ配置される。バスバーモジュールは、二つの極柱４７を挿入する二つの孔を有するバスバーを絶縁樹脂板に並列に配置したものである。

なお、上記実施形態においては、バッテリ８の上面に温度検出モジュール１を配置したが、例えば従来例の図７のようにバッテリ８の側面に温度検出モジュール１を配置することも可能である。また、上記実施形態においては、バッテリ（電源装置）として複数の電池（セル）９を集合させた組電池８を用いたが、それ以外の電源装置に上記温度検出モジュール１を適用することも可能である。

本発明に係る温度検出モジュールの一実施形態を示す側面図である。 同じく温度検出モジュールを示す縦断面図である。 同じく温度検出モジュールを示す分解斜視図である。 温度検出モジュールのカバーの連結部の一例を示す、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 温度検出モジュールのフラット回路体の一例を示す平面図である。 バッテリに温度検出モジュールを装着した状態を示す斜視図である。 従来の温度検出モジュールの一形態を示す平面図である。 従来の温度検出モジュールの他の形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 温度検出モジュール
２ カバー
４ フラット回路体
５ 温度センサ
６ 開口
７ 突出部
８ バッテリ（電源装置）
９ 電池（セル）
１３ 収容部
１５ 連結部
２０ 突起（位置決め手段）
２１ 孔部（位置決め手段）

Claims (4)

1. 複数の突出部をなすように波形状に屈曲される可撓性のフラット回路体と、該突出部の先端内面に設けられる温度センサと、該突出部を一方の開口から収容して該突出部の先端側部分を他方の開口から外部に突出させる各収容部を有する絶縁性のカバーとで構成され、該突出部の先端外面を電源装置に突き当てて該先端側部分を弾性的に撓ませた状態で、該突出部の弾性力のみの力で該先端外面を該電源装置に密着させることを特徴とする温度検出モジュール。
2. 前記フラット回路体が前記カバーに位置決め手段で位置決めされることを特徴とする請求項１記載の温度検出モジュール。
3. 前記電源装置が複数のセルを集合させた組電池であり、前記フラット回路体の各突出部が各セル毎に接触することを特徴とする請求項１又は２記載の温度検出モジュール。
4. 前記カバーの各収容部を連結する連結部が可撓性を有して、位置ずれを吸収可能であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の温度検出モジュール。

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