CN111164396B - 温度测量装置和温度测量机构 - Google Patents

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Abstract

温度测量装置包括：电气式温度测量器，对感温部的温度进行电测量；传热部，埋设有感温部，并由弹性体材料制造；以及绝热部，覆盖传热部的单面，并由弹性体材料制造。传热部的热传导率比绝热部的热传导率高。在绝热部上形成有用于安装在安装位置上的安装部。

Description

温度测量装置和温度测量机构
技术领域
本发明涉及温度测量装置和温度测量机构。
背景技术
专利文献1和2公开了测量搭载于汽车上的电池温度的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-54270号公报
专利文献2：日本特开2010-190788号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
准确且迅速地测量被测温物体的温度的需求正在提高。另外，对于例如电池等这样的应避免来自外部的电流动的被测温物体，重要的是在温度测量中不提供电流动。并且，有时希望温度测量装置的感温部不对被测温物体施加大的接触压力。但是，如果被测温物体与感温部的距离大，则难以准确且迅速地测量温度。
因此，本发明提供一种温度测量装置和温度测量机构，能够准确且迅速地测量被测温物体的温度，能够降低电在被测温物体中流动的可能性，对被测温物体施加的接触压力小。
用于解决问题的手段
本发明的某个方式涉及的温度测量装置，包括：电气式温度测量器，具有感温部，对所述感温部的温度进行电测量；传热部，埋设有所述感温部，并由弹性体材料制造；以及绝热部，覆盖所述传热部的单面，并由弹性体材料制造，所述传热部的热传导率比所述绝热部的热传导率高，在所述绝热部上形成有用于安装在安装位置上的安装部。
在该方式中，通过具有高热传导率的传热部，从被测温物体向感温部良好地导热，另一方面，通过覆盖传热部的单面的绝热部，传热部的热难以通过传导而排出。因此，能够准确且迅速地测量被测温物体的温度。另外，由于感温部埋设在传热部中，因此能够避免被测温物体与感温部的电接触。因此，例如，对于电池这样的应避免来自外部的电流动的被测温物体，能够降低电从电气式温度测量器流动的可能性。并且，由于绝热部和传热部由弹性体材料形成，因此即使传热部与被测温物体接触，对被测温物体的接触压力也小。另外，由于绝热部由弹性高的弹性体材料形成，因此容易将形成在绝热部上的安装部安装在安装位置上。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的温度测量装置和使用温度测量装置的电池单元的截面图。
图2是图1的温度测量装置的放大截面图。
图3是图1的温度测量装置的俯视图。
图4是比较例涉及的温度测量装置和使用温度测量装置的电池单元的截面图。
图5是表示实施方式涉及的温度测量装置和比较例涉及的温度测量装置的温度测量性能的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明涉及的实施方式进行说明。
如图1所示，本发明的实施方式涉及的温度测量装置1用于测量搭载于汽车(例如，电动汽车、混合动力汽车)的电池单元2的电池(被测温物体)3的温度。电池单元2具备电池3和收容电池3的金属制的壳体4。电池3例如是二次电池，例如是层压型的锂离子电池。在以下的说明中，有时将温度测量装置1和电池单元2的组合称为温度测量机构。
电池单元2的壳体4具有薄的长方体形状。在壳体4的顶板上形成有用于配置温度测量装置1的安装孔(安装位置)4a。安装孔4a是贯通顶板的圆形孔，并由温度测量装置1封闭。
温度测量装置1具有电气式温度测量器6和覆盖电气式温度测量器6的感温部8的弹性材料部16。电气式温度测量器6可以是热敏电阻式温度计，也可以是热电偶式温度计，也可以是测温电阻体式温度计，还可以是静电电容式温度计。
如图3所示，电气式温度测量器6包括感温部8、与感温部8连接的多个配线12、以及固定有配线12的带状的柔性印刷基板10，对感温部8的温度进行电测量。感温部8可以是热敏电阻，也可以是热电偶，也可以是测温电阻体，还可以是电容器。电气式温度测量器6具备用于电测量感温部8的温度的电路(未图示)，配线12与该电路连接。该电路根据电气式温度测量器6的种类而不同。柔性印刷基板10例如由聚酰亚胺、聚酰胺等树脂材料形成。
如图1至图3所示，弹性材料部16包括弹性体材料制的传热部18和弹性体材料制的绝热部20。传热部18和绝热部20两者在俯视图中具有圆形的轮廓，相互同心地配置。传热部18覆盖感温部8的大致整体。即，感温部8埋设在传热部18中。绝热部20覆盖传热部18的单面，且包围传热部18的外周。绝热部20与传热部18直接接合。
传热部18和绝热部20两者优选由电绝缘性高的弹性体材料形成。优选材料的电阻率例如为0.1TΩ·m以上。
传热部18的热传导率比绝热部20的热传导率高。传热部18的优选的热传导率为0.4W/(m·K)以上。
在绝热部20上形成有安装部22，能够将安装部22安装在壳体4的安装孔4a中。绝热部20的安装部22为圆环状，包围圆形的传热部18的外周。安装部22具有在绝热部20的侧面形成的周槽24。壳体4的安装孔4a的边缘部4b嵌入周槽24中。
在该弹性材料部16的中央设有传热部18和绝热部20重叠的重叠部分26。在弹性材料部16的外端设有绝热部20的安装部22。重叠部分26和安装部22之间的中间部分28的厚度小于重叠部分26的厚度。
在该实施方式中，在重叠部分26中，绝热部20的厚度设定得小，从而重叠部分26轻量化及小型化。但是，在重叠部分26中，也可以增大绝热部20的厚度，提高绝热性。
在绝热部20和传热部18中埋设有柔性印刷基板10的端部10a。柔性印刷基板10上的配线12的端部也埋设在绝热部20和传热部18中。
在该实施方式中，感温部8与配线12的端部一起固定于柔性印刷基板10的端部10a的单面，端部10a的另一个面从传热部18的底部露出。但是，也可以将端部10a整体埋设在传热部18中。另外，也可以不将感温部8固定在柔性印刷基板10上，而是用传热部18覆盖感温部8的整体。
如上所述，在本实施方式涉及的温度测量装置1中，弹性体材料制的传热部18覆盖电气式温度测量器6的温感部8的整体，弹性体材料制的绝热部20覆盖传热部18的单面。通过具有高导热率的传热部18，从电池(被测温物体)3向感温部8良好地导热，另一方面，通过覆盖传热部18的单面的绝热部20，传热部18的热量难以因传导而排出。因此，能够准确且迅速地测量被测温物体的温度。
另外，感温部8埋设在传热部18中，在感温部8与被测温物体之间存在柔性印刷基板10的端部10a，因此，能够避免被测温物体与感温部8电接触。因此，例如，对于电池3这样的应避免来自外部的电流动的被测温物体，能够降低从电气式温度测量器6流过电的可能性。
并且，由于绝热部20和传热部18由弹性体材料形成，因此即使传热部18与被测温物体接触，对被测温物体的接触压力也小。层压型的锂离子电池由薄的部件构成，为了避免部件损坏或性能下降，最好不要施加大的力。但是，为了避免被测温物体的损伤或性能降低，如果使电气式温度测量器6离开被测温物体，则难以准确且迅速地测量被测温物体的温度。在该实施方式中，即使传热部18与被测温物体接触，对被测温物体的接触压力也小，因此，在传热部18与被测温物体接触的状态下，能够准确且迅速地测量被测温物体的温度。
另外，由于绝热部20由弹性高的弹性体材料形成，因此容易将形成在绝热部20上的安装部22安装到安装孔4a中。
另外，在该实施方式中，由于绝热部20包围传热部18的外周，因此传热部18的热更难以因传导而排出。另外，在绝热部20的整个圆周上设置有安装部22乃至安装孔4a，因此，能够遍及整个周向消除在安装部22与安装孔4a之间的间隙，传热部18的热难以因传导或辐射而排出。
在该实施方式中，利用绝热部20的高弹性，能够容易将安装部22的周槽24安装于安装孔4a的边缘部4b。另外，在该安装结构中，通过将边缘部4b嵌入周槽24，能够消除安装部22与安装孔4a之间的间隙，传热部18的热更难以因传导或辐射而排出。
在该实施方式中，传热部18和绝热部20重叠的重叠部分26与安装部22之间的中间部分28的厚度比重叠部分26的厚度小。因此，由于中间部分28的柔软性高，所以即使传热部18与被测温物体接触，也能够降低对被测温物体的接触压力。
在该实施方式中，配线12的端部和柔性印刷基板10的端部10a埋设在绝热部20和传热部18中。因此，在电气式温度测量器6的制造中，能够容易将感温部8埋设在传热部18中。
根据该实施方式涉及的温度测量机构，埋设有感温部8的传热部18或固定有感温部8的柔性印刷基板10的端部10a与被测温物体直接接触，因此能够准确且迅速地测量被测温物体的温度。
进行了用于调查该实施方式涉及的温度测量装置1的温度测量性能的实验。另外，进行了用于调查比较例涉及的温度测量装置的温度测量性能的实验。
图4表示比较例涉及的温度测量装置。该温度测量装置具备棒状热敏电阻38和支承热敏电阻38的线束40。在线束40的内部配置有与热敏电阻38连接的多条配线。这些配线连接到用于电测量热敏电阻38的温度的电路(未示出)。热敏电阻38通过收容层压型锂离子电池3的壳体30的开口部30a插入到壳体30的内部。但是，为了避免电池3损伤或性能降低，在热敏电阻38与电池3之间设有间隔。间隔为20mm。壳体30的材料和厚度与实施方式的壳体4的材料和厚度相同。
另一方面，在实施方式涉及的温度测量装置1中，感温部8是芯片型热敏电阻。传热部18由热传导性硅橡胶形成，绝热部20由绝热性硅橡胶形成。传热部18的热传导率为0.9W/(m·K)，绝热部20的热传导率为0.159W/(m·K)。传热部18和绝热部20的电阻率为0.1TΩ·m。在感温部8与电池3之间夹设有柔性印刷基板10的端部10a(感温部8与电池3的间隔为柔性印刷基板10的厚度)。
实验结果如图5所示。在图5中，线L1表示实际温度。实际温度通过与电池3接触的热电偶测量。此时，用铝箔覆盖热电偶，使其不受外部空气的影响。线L2表示实施方式涉及的温度测量装置1对电池3的温度测量结果。线L3表示比较例涉及的温度测量装置对电池3的温度测量结果。根据实施方式，在测量出的温度的稳定状态下，与实际温度之差为2℃左右，相对于实际温度变化的测量延迟为30秒左右。
另一方面，根据比较例，在测量出的温度的稳定状态下，与实际温度之差为10℃左右，相对于实际温度变化的测量延迟为10分钟左右。实施方式涉及的温度测量装置1能够准确且迅速地测量电池3的温度，与此相对，在比较例涉及的温度测量装置中，确认了温度的测量性能比实施方式差。这可认为，在比较例涉及的温度测量装置中，热敏电阻38不与电池3直接接触而测量周边部的温度，热量通过传导及辐射从壳体30的开口部30a排出。
其他变形例
以上，说明了本发明的实施方式，但上述说明并不限定本发明，在本发明的技术范围内，可以考虑包括构成要素的删除、追加、置换在内的各种变形例。
例如，本发明的用途不限于层压型锂离子电池的温度测量，也不限于汽车的电池的温度测量。
另外，配置温度测量装置1的位置不限于顶板。例如，也可以在壳体4的底板上形成安装孔，在该安装孔中安装弹性材料部16。
本发明的方式也记载在以下编号的方案中。
方案1.一种温度测量装置，其特征在于，包括：
电气式温度测量器，具有感温部，对所述感温部的温度进行电测量；
传热部，埋设有所述感温部，并由弹性体材料制造；以及
绝热部，覆盖所述传热部的单面，并由弹性体材料制造，
所述传热部的热传导率比所述绝热部的热传导率高，
在所述绝热部上形成有用于安装在安装位置上的安装部。
方案2.根据方案1所述的温度测量装置，其特征在于，
所述绝热部的所述安装部包围所述传热部的外周。
在该情况下，由于绝热部包围传热部的外周，因此传热部的热更难以因传导而排出。另外，安装部乃至安装位置设置在绝热部的整周上，因此能够在整个周向上消除安装部与安装位置之间的间隙，传热部的热难以通过传导或辐射而排出。
方案3.根据方案2所述的温度测量装置，其特征在于，
所述绝热部的所述安装部具有形成在所述绝热部的侧面的周槽。
在这种情况下，利用绝热部的高弹性，能够容易将安装部的周槽安装在安装位置上。另外，在该安装结构中，通过嵌合，能够消除安装部与安装位置之间的间隙，传热部的热更难以通过传导或辐射而排出。
方案4.根据方案1至3中任一项所述的温度测量装置，其特征在于，
所述传热部和所述绝热部重叠的重叠部分与所述安装部之间的中间部分的厚度小于所述重叠部分的厚度。
在该情况下，由于中间部分的柔软性高，因此即使传热部与被测温物体接触，也能够降低对被测温物体的接触压力。
方案5.根据方案1至4中任一项所述的温度测量装置，其特征在于，
所述电气式温度测量器具备与所述感温部连接的配线和固定有所述配线的柔性印刷基板，
所述配线的端部和所述柔性印刷基板的端部埋设在所述绝热部和所述传热部中。
在该情况下，在电气式温度测量器的制造中，能够容易将感温部埋设在传热部中。
方案6.一种温度测量机构，其特征在于，包括：
方案1至5中任一项所述的温度测量装置；
壳体，安装有所述安装部；以及
被测温物体，配置在所述壳体内，所述传热部与所述被测温物体直接接触。
根据该温度测量机构，由于埋设有感温部的传热部与被测温物体直接接触，因此能够准确且迅速地测量被测温物体的温度。
符号说明
1 温度测量装置
2 电池单元
3 电池(被测温物体)
4 壳体
4a 安装孔(安装位置)
4b 边缘部
6 电气式温度测量器
8 感温部
10 柔性印刷基板
10a 端部
12 配线
16 弹性材料部
18 传热部
20 绝热部
22 安装部
24 周槽
26 重叠部分
28 中间部分

Claims (5)

1.一种温度测量装置，其特征在于，包括：
电气式温度测量器，具有感温部，对所述感温部的温度进行电测量；
传热部，埋设有所述感温部，并由弹性体材料制造，一边对被测温物体施加接触压力，一边与被测温物体直接接触；以及
绝热部，远离所述被测温物体，覆盖所述传热部的单面，并由弹性体材料制造，
所述传热部的热传导率比所述绝热部的热传导率高，
在所述绝热部上形成有用于安装在位于所述被测温物体的壳体上的安装位置上的安装部，所述绝热部的所述安装部包围所述传热部的外周，所述绝热部的所述安装部具有形成在所述绝热部的侧面的周槽。
2.根据权利要求1所述的温度测量装置，其特征在于，
所述传热部和所述绝热部重叠的重叠部分与所述安装部之间的中间部分的厚度小于所述重叠部分的厚度。
3.根据权利要求1所述的温度测量装置，其特征在于，
所述电气式温度测量器具备与所述感温部连接的配线和固定有所述配线的柔性印刷基板，
所述配线的端部和所述柔性印刷基板的端部埋设在所述绝热部和所述传热部中。
4.根据权利要求2所述的温度测量装置，其特征在于，
所述电气式温度测量器具备与所述感温部连接的配线和固定有所述配线的柔性印刷基板，
所述配线的端部和所述柔性印刷基板的端部埋设在所述绝热部和所述传热部中。
5.一种温度测量机构，其特征在于，包括：
权利要求1至4中任一项所述的温度测量装置；
壳体，安装有所述安装部的所述周槽；以及
被测温物体，配置在所述壳体内，所述传热部与所述被测温物体直接接触。
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