JP5248356B2

JP5248356B2 - 温度検出部構造

Info

Publication number: JP5248356B2
Application number: JP2009021120A
Authority: JP
Inventors: 聡石川; 晋山本
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2029-02-02
Also published as: JP2010175494A

Description

本発明は、例えば電気自動車のバッテリ等の温度を検出する温度検出部構造に関するものである。

図６は、従来の温度検出部構造の一形態を示すものである（特許文献１参照）。

この構造は、絶縁樹脂製のケース４１内に回路基板４２を設け、回路基板４２にはサーミスタ等の温度センサ４３を接続し、温度センサ４３をケース４１内側の凹部４４内に収容して凹部４４内に樹脂材４５を充填し、温度センサ４５を樹脂材４５とケース上壁４６とを介して電池４７に接触させて、電池４７の温度を検出させるものである。本例の電池４７は充電のためにケース４１にセットされる。

上記特許文献１には、樹脂材４５を介さずに温度センサ４３を直接、電池４７側のケース壁部４６に接触させる構造も記載されている。この場合、温度センサ４３はケース４１と一体の弾性アーム（図示せず）で固定されたり、ケース４１と一体の突部と弾性の緩衝材（図示せず）とを介して電池側のケース壁部４６に押し付けられる。

図７は、従来の温度検出部構造の他の形態を示すものである（特許文献２参照）。

この構造は、二本のリード線５１に温度センサ５２を接続し、各リード線５１は保護チューブ５３で覆い、温度センサ５２をリード線５１の接続部５４と共にエポキシ等の絶縁樹脂材５５で覆ったものである。樹脂材５５は左右の電池５６で挟持され、温度センサ５２が電池５６の温度を検出する。

上記特許文献２には、二本のリード線を表裏二枚の絶縁シート（フィルム）で覆い、リード線に接続した温度センサを二枚の絶縁シート間に配置したフラット回路構造も記載されている（図示せず）。

また、特許文献３には、二枚の金属製のリード板の間にＰＴＣ素子を接続し、ＰＴＣ素子の外側を絶縁樹脂材で覆って保護することが記載されている（図示せず）。ＰＴＣ素子は、POSITIVE TEMPERTURE COEFFICIENTの略であり、通常状態で数十ミリオームの抵抗体であるものが外部からの異常な通電、温度上昇により短時間のうちに数十オームの抵抗体となり、外部負荷が正常な状態になった時に元の低抵抗体に復帰する特徴を持っている。ＰＴＣ素子は温度センサとしても使用される。

特開２００１−１８５２３９号公報（図１〜図３）特開平８−１２８９０１号公報（図１）特開平７−５７７２１号公報（図１）

しかしながら、上記した従来の各温度検出部構造においては、硬質な回路基板４２を用いた場合は、構造が大型化・高コスト化し、リード線５１を用いた場合（二枚の絶縁シート間にリード線を配置する場合も含む）は、複数の温度センサ５２を接続することが困難で、たとえ接続できたとしても多くの工数を要して高コスト化するといった問題があった。また、二枚の絶縁シートによって屈曲性が低下し、絶縁シート間の温度センサを電池に押接させにくくなったり、絶縁シートを無理に屈曲させて絶縁シートやリード線（回路）に大きなストレスを兼ねてしまうという懸念があった。

本発明は、上記した点に鑑み、構造がコンパクトで、省スペースで電池（被検出体）側に組み付けることができ、また、低コストで複数の温度センサを配置することができ、また、絶縁シートや回路に大きなストレスをかけることなく、温度センサを電池（被検出体）に確実に押接させることのできる温度検出部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に、本発明の請求項１に係る温度検出部構造は、可撓性の絶縁シートの長手方向に可撓性の回路が設けられ、該回路の途中に複数の温度センサが直列に接続配置され、該温度センサと、該温度センサと該回路との接続部分とが弾性の絶縁樹脂材で一体に覆われ、該絶縁シートが該絶縁樹脂材と共に屈曲した状態で、該温度センサが該絶縁シートを介して被検出体に押接される温度検出部構造であって、絶縁樹脂製のケースを備え、該ケースが、底壁と、該底壁に並列に設けられた複数の開口とを有し、前記絶縁シートが、該底壁に沿って配置固定されると共に、該複数の開口から突出して複数の突出部分を構成し、該複数の突出部分の先端内側に前記温度センサと前記絶縁樹脂材とがそれぞれ配置され、該複数の突出部分が弾性的に各被検出体に押接されることを特徴とする。

上記構成により、絶縁シートを屈曲させた際に、絶縁樹脂材が弾性的に撓んで絶縁シートや回路の湾曲変形をスムーズに行わせる。これにより、絶縁シートや回路に作用するストレスが軽減される。絶縁シートを絶縁樹脂材と共に屈曲した状態で、温度センサを絶縁シートを介して被検出体に押接した際に、絶縁樹脂材が弾性的な復元力で絶縁シートの被検出体との接触面を平面的に維持しようとする。これにより、被検出体との接触面積が増して温度検出精度が高まる。

また、長形（帯状）の絶縁シートに沿って複数の温度センサが設置され、各温度センサとその接続部分が弾性の各絶縁樹脂材で覆って保護される。長形の絶縁シートと回路と各温度センサとで成るフラット回路体は、弾性の絶縁樹脂材によって柔軟に屈曲可能となる。

請求項１記載の発明によれば、薄型の絶縁シートに薄型の回路と温度センサと絶縁樹脂材とを設けたフラット構造によって、車両等の狭いスペースへの組付を省スペースで容易に行うことができると共に、簡素な構成で低コストな温度検出部構造を提供することができる。また、絶縁シート上の回路に沿って複数の温度センサを容易に且つ低コストで接続配置することができる。

また、絶縁シートを屈曲させた際に、絶縁樹脂材が一緒に撓むから、絶縁樹脂材のエッジ部で絶縁シートや回路を折り曲げて過大なストレスをかけることがなく、絶縁シートや回路の傷みが防止されて、温度検出の信頼性が向上する。また、絶縁樹脂材が柔軟に撓むから、絶縁シートや回路すなわちフラット回路体を屈曲形状の被検出体に沿って作業性良くスムーズに配索することができる。また、絶縁シートを湾曲状に突出させて被検出体に温度センサを押し付けた際に、絶縁樹脂材の弾性復元力で絶縁シートが面接触（大きな面積）で被検出体に接触して、被検出体の温度を迅速確実に温度センサに伝えて、温度検知精度を高めることができる。

また、複数の温度センサを有するフラット回路体を低コストで提供することができ、フラット回路体は各温度センサを覆う絶縁樹脂材の弾性によって折れ曲がりストレスなく、被検出体に沿って作業性良くスムーズに屈曲配索することができる。

本発明に係る温度検出部構造の一実施形態を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。同じく温度検出部構造を被検出体に押し当てた状態を示す正面図である。（ａ）は温度検出部構造の初期状態、（ｂ）は同じく使用時の状態をそれぞれ示す要部正面図である。図３（ｂ）に対応して弾性体でない樹脂材を用いた場合の問題点を示す正面図である。温度検出部構造の一適用例を示す縦断面図である。従来の温度検出部構造の一形態を示す縦断面図である。従来の温度検出部構造の他の形態を示す斜視図である。

図１〜図２は、本発明に係る温度検出部構造の一実施形態を示すものである。

図１（ａ）の如く、この温度検出部構造は、一枚のフレキシブルな絶縁シート１の表面（上面）に二本の薄箔状の導電金属製の可撓性の回路２，３を形成し、二本の回路２，３に温度センサ４を接続し（二本の回路２，３を温度センサ４で相互に接続し）、温度センサ４と各接続部（接続の部分）５とを図１（ｂ）の如くポッティング（樹脂盛りコーティング）加工による弾性の絶縁樹脂材６で覆ったことを特徴としている。

各回路２，３は絶縁シート１上にプリント形成されることが好ましい。絶縁シート１上の各回路２，３は温度センサ４とその近傍部分（ポッティング加工部分６）を除いて絶縁被膜処理されることが好ましい。この絶縁被膜（図示せず）に代えて絶縁シート１と同様の（なるべく薄いものであることが屈曲性の上で好ましい）上側の絶縁シート（図示せず）を用い、上側の絶縁シートに孔を開けて温度センサ４とその近傍部分を露出させた状態でポッティング加工することも可能である。

絶縁シート１は横長帯状に形成され（図１では絶縁シート１の長手方向の一部分を図示している）、絶縁シート１の幅方向に二本の回路２，３が温度センサ４の長さ分だけ離間し、且つ絶縁シート１の長手方向の前側と後側とに分離して平行に配置されている。

温度センサ４は長方形状に形成され、長手方向の各端部に端子部を有し、一方の端子部が一方の回路２に、他方の端子部が他方の回路３にそれぞれハンダで接続固定されている（ハンダ接続部を符号５で示す）。

温度センサ４の一方の端子部を＋極、他方の端子部を−極とした場合、絶縁シート１の長手方向に複数の温度センサ４が間隔をあけて配置され、前後二本の回路２，３は絶縁シート１の長手方向に延長されつつ内向きにクランク状に屈曲配索され、一方の回路２の屈曲部分（図示せず）が右隣の温度センサ（図示せず）の−極の端子部にハンダ接続され、他方の回路３の屈曲部分（図示せず）が左隣の温度センサ（図示せず）の＋極の端子部にハンダ接続されて、各温度センサ４が直列に接続される。

絶縁シート１と各回路２，３と回路上の絶縁被膜（図示せず）とでフレキシブルなフラット回路体が構成され、絶縁シート１と各回路２，３と各温度センサ４と絶縁被膜（図示せず）と絶縁樹脂材６とで温度センサ付きフラット回路体７が構成される。

各温度センサ４は、例えばハイブリッド車を含む電気自動車用のバッテリ（組電池）の各電池（図２の被検出体）に対応して等ピッチで配置される。絶縁シート１の長手方向の前後の端部において各回路２，３は金属端子等（図示せず）を介して制御部（図示せず）に接続され、制御部は温度異常表示部等（図示せず）に接続される。

電気自動車用のバッテリ以外の一つの電池等に使用する場合は、図１の一つの温度センサ付きのフラット回路体７のまま使用可能である。この場合も絶縁シート１の前後の端部において各回路２，３の端部が金属端子等（図示せず）を介して制御部等（図示せず）に接続される。

ポッティング加工は流動性（粘性）の絶縁樹脂材６をノズルやディスペンサないし手作業等で温度センサ４上に滴下してドーム状に盛り付けるものである。ポッティング加工自体は周知である。絶縁樹脂材６は平面視で円形ないし楕円形に形成される。楕円形の場合は、例えばノズルを絶縁シート１の幅方向に移動しつつ流動性の絶縁樹脂材６を滴下する。絶縁シート１に密着させたドーム状の金型内に流動性の樹脂材を注入してポッティング加工することも可能である。

絶縁樹脂材６としては、例えばウレタンやエポキシ等の常温で弾性（柔軟性）を発揮するエラストマ材やゴム材を用いる。絶縁樹脂材６で温度センサ４とそのハンダ接続部５が外部から保護絶縁される。回路２，３自体は前記絶縁被膜で保護される。絶縁樹脂材６の色は透明や有色のものを適宜選択使用可能である。

図１（ｂ）及び図３（ａ）の如く、平面状の絶縁シート１上に温度センサ４と絶縁樹脂材６が設けられ、図２及び図３（ｂ）の如く、温度センサ４を中心（支点）に絶縁シート１を厚み方向に上向きに屈曲（湾曲）させて、絶縁シート１を介して温度センサ４を電池（被検出体）８に接触（押接）させる。温度センサ４は絶縁シート１の屈曲（圧縮）反力で電池８に強く（適切な圧力で）押し付けられる。

絶縁樹脂材６が弾性を有しているから、絶縁シート１が温度センサ４を中心として滑らかに湾曲し、絶縁樹脂材６は絶縁シート１と共に撓み変形して絶縁シート１のスムーズな屈曲を許容し、これにより、絶縁シート１や回路２，３やハンダ接続部５に大きなストレス（応力）がかからず、絶縁シート１や回路２，３の折れ曲がりやハンダ接続部５のクラック等が防止される。

図４の如く、弾性材（軟質）ではなく硬質の絶縁樹脂材９を使用した場合は、樹脂材９の外周のエッジ部９ａを支点に絶縁シート１が回路２，３と共にくの字状に折れ曲がって、絶縁シート１や回路２，３やハンダ接続部５に大きなストレスが作用してしまう。絶縁樹脂材６を弾性（軟質）としたことで、この問題が解消されている。

また、図３（ｂ）の如く絶縁シート１が小径に湾曲した状態で、絶縁樹脂材６が弾性復元力を発揮して絶縁シート１の屈曲先端部１ａを平坦に戻そうとするから、絶縁シート１の屈曲先端部１ａが線接触や点接触ではなく、ある程度の面積をもって面接触で電池８（図２）に接触することで、電池８の温度が迅速且つ確実に絶縁シート１を経て温度センサ４に伝えられ、温度検知精度が高まる。

図５は、上記温度検出部構造の一適用例を示すものである。

帯状の絶縁シート１の長手方向に複数の直列接続された温度センサ４を等ピッチで有する可撓性のフラット回路体７は、略波形に屈曲されて絶縁樹脂製のケース１０に収容され、且つ波形の各突出部分７ａがケース１０の底壁１１の矩形状の各開口１２から導出され、突出部分７ａの先端部の内面に温度センサ４とポッティングされた絶縁樹脂材６が位置する。

絶縁樹脂材６の弾性（柔軟性）によって突出部分７ａの先端部が円弧状に滑らかに湾曲し、その状態で電気自動車（ハイブリッド車を含む）のバッテリ１４の各電池８に突出部分７ａの先端部が押し付けられて、先端部内側の温度センサ４で各電池８の温度が検出される。

図５でフラット回路体７の突出部分７ａは各電池８のない時の初期状態を図示しており、実際には突出部分７ａの先端が電池８の上端面８ａに弾性的に当接する。突出部分７ａは上方向に圧縮されて撓み、その復元反力で突出部分７ａの先端、すなわち温度センサ４が絶縁シート１を介して電池８ａの上端面８ａに弾性的に当接する。

ケース１０は左右と底部との三方を壁部１１，１３で囲まれて樋状に構成され、底壁１１の開口１２は傾斜壁１１ａに続き、底壁１１の上向きの突起１５が絶縁シート１の小孔（図示せず）を貫通して熱加締めで絶縁シート１を固定している。この絶縁シート１の固定手段やケース１０の形状等は適宜設定可能である。図５で符号１６はバッテリ１４における各電池８間の絶縁隔壁を示す。

なお、上記実施形態においては、絶縁シート１の湾曲部分や突出部分７ａに温度センサ４を配置した例で説明したが、例えば屈曲形状の被検出体（図示せず）に沿って絶縁シート１を二次元ないし三次元的に屈曲させた状態で、被検出体の温度を温度センサ５で検出することも可能である。この場合も、ポッティングされた絶縁樹脂材６は弾性的に撓んで絶縁シート１と共に小さなストレスでスムーズに屈曲する。

また、本発明は、温度検出部構造として以外に、温度検出方法や、温度センサ付きフラット回路体等としても有効なものである。

各本発明に係る温度検出部構造は、ハイブリッド車を含む電気自動車のバッテリの温度を各電池ごとに検出して、異常な温度上昇を検知（報知）させるために利用することができる。バッテリ以外では、例えば車両搭載用の電気接続箱の制御回路部やリレー等の部品の異常な温度上昇を検知させるために利用することができる。

１絶縁シート
２，３回路
４温度センサ
５接続部（接続の部分）
６絶縁樹脂材
８電池（被検出体）

Claims

可撓性の絶縁シートの長手方向に可撓性の回路が設けられ、該回路の途中に複数の温度センサが直列に接続配置され、該温度センサと、該温度センサと該回路との接続部分とが弾性の絶縁樹脂材で一体に覆われ、該絶縁シートが該絶縁樹脂材と共に屈曲した状態で、該温度センサが該絶縁シートを介して被検出体に押接される温度検出部構造であって、
絶縁樹脂製のケースを備え、該ケースが、底壁と、該底壁に並列に設けられた複数の開口とを有し、前記絶縁シートが、該底壁に沿って配置固定されると共に、該複数の開口から突出して複数の突出部分を構成し、該複数の突出部分の先端内側に前記温度センサと前記絶縁樹脂材とがそれぞれ配置され、該複数の突出部分が弾性的に各被検出体に押接されることを特徴とする温度検出部構造。