JP2003307457A - 測定装置、エネルギー蓄積モジュールおよび電子機器 - Google Patents

測定装置、エネルギー蓄積モジュールおよび電子機器

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JP2003307457A
JP2003307457A JP2003094114A JP2003094114A JP2003307457A JP 2003307457 A JP2003307457 A JP 2003307457A JP 2003094114 A JP2003094114 A JP 2003094114A JP 2003094114 A JP2003094114 A JP 2003094114A JP 2003307457 A JP2003307457 A JP 2003307457A
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battery
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Robert Bosch GmbH
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    • G—PHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定対象物１０、電気回路に対する支持体エ
レメント１４、測定対象物に熱接続されている温度セン
サ１２を備えている、例えば蓄電池の温度を測定するた
めの測定装置を構造、性能面、コスト面で改良する。 【解決手段】 温度センサは支持体エレメントに取り付
けられてられ、測定対象物に熱的に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念に記載の測定装置、例えば蓄電池式電池（Akku-セ
ル）の温度測定のための測定装置、並びに請求項１１に
記載のこの形式の測定装置を備えたエネルギー蓄積モジ
ュールおよび請求項１２に記載のこの種のエネルギー蓄
積器モジュールを備えた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】測定対象物である蓄電池の電池の温度測
定のために、例えば所謂ＮＴＣ抵抗（Negative Tempera
ture Coefficient）のような温度センサを使用すること
が公知である。この場合温度センサは例えばアルミニウ
ムから成る熱伝導性の接着テープを用いて蓄電池の電池
に固定されており、その際蓄電池の電池はその前に絶縁
紙がはがされて、蓄電池の電池から温度センサに対して
できるだけ良好な熱伝達が実現されるようになってい
る。この場合温度センサはケーブルを介して電気的な評
価回路に接続されている。評価回路は通例、支持体要素
としての基板に配置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、この
ような測定装置を構造、機能、コスト面で改良すること
である。
【０００４】
【課題解決手段、実施の形態および発明の効果】この課
題は本発明によれば請求項１の特徴部分に記載のよう
に、温度センサが支持体エレメントに取り付けられてい
ることによって解決される。
【０００５】本発明は、温度センサを支持体エレメント
に直接取り付けて、有利にも温度センサと支持体エレメ
ントとの間のケーブル接続を省略することができるとい
う一般的な技術思想に基づいている。
【０００６】この場合温度センサは測定対象物に熱的に
接続されていて、測定対象物から温度センサへの良好な
熱伝達が行われるようにしている。温度センサとは、そ
れを用いて温度を推定することができるすべての構成部
品と考えることができる。
【０００７】本発明の変形形態において温度センサの、
測定対象物に対する熱的な結合は、温度センサが測定対
象物に直に接触していることによって行われる。
【０００８】これに対して本発明の別の変形例によれ
ば、温度センサの、測定対象物に対する熱的な結合は、
一方において温度センサに接触しておりかつ他方におい
て測定対象物に接触している別個の熱伝導エレメントが
設けられている。これにより、温度センサと測定対象物
との間の構造に規定されて生じる間隔を橋渡しすること
ができるという利点が得られる。
【０００９】有利には熱伝導エレメントは可撓性および
／または弾性である。このことで一方において熱伝導エ
レメントが温度センサと測定対象物との間の、製造に規
定されて生じる許容偏差に整合されるという利点が得ら
れる。他方において熱伝導エレメントが可撓性で有れば
温度センサないし測定対象物との密接な面接触が可能に
なり、これにより熱接触抵抗は低減されかつ測定精度は
高められる。
【００１０】例えば、熱伝導エレメントはゴム、合成樹
脂、接着剤、発泡プラスチックまたはこれらの材料の組
み合わせから成っていることができるが、熱伝導エレメ
ントの別の材料組成も可能である。
【００１１】本発明の変形形態によれば、熱伝導エレメ
ントは電気的に絶縁性の材料から成っている。このこと
は一方において、熱伝導エレメントを介する不都合な漏
れ電流が妨げられるという利点を有している。他方にお
いてこの仕方において、熱伝導エレメントの固定が外れ
た場合にそれが電気的な短絡を引き起こすことはないと
いうことが保証される。
【００１２】本発明の変形形態によれば、熱伝導エレメ
ントは接着接続によって測定対象物および／または温度
センサに接続されており、その際有利には熱伝導性の接
着剤が使用される。この固定形式は、熱伝導エレメント
と温度センサないし測定対象物との間の密接な熱接触が
生じるという利点を有している。他方において接着接続
は熱的な結合の他に同時に熱伝導エレメントの機械的な
固定も可能にするので、その結果熱伝導エレメントに対
する別個の固定エレメントを省略することができる。
【００１３】熱伝導エレメントの形状は温度センサの方
の側において該温度センサの形状に整合されているよう
にする可能性もある。同じ仕方において、熱伝導エレメ
ントの形状が測定対象物の方の側において該測定対象物
の形状に整合されているようにすることもできる。この
形式の形状整合は有利には、熱伝導エレメントと温度セ
ンサないし測定対象物との間の有効接触面が拡大される
というように行われ、そうしたことで十分な熱接触ない
し伝達が生じ、これにより測定精度が向上することにな
る。
【００１４】熱伝達は更に、熱伝導エレメントが温度セ
ンサの方の側において該温度センサに対する収容部を有
していることによって改善することができ、その際収容
部は有利には、温度センサの外形に整合されている内形
を有している。有利には収容部はこの場合温度センサを
ぴったり収容して、熱伝導エレメントと温度センサとの
間の熱接触抵抗ができるだけ僅かになるようにしてい
る。
【００１５】本発明の変形形態において熱伝達を改善す
るために付加的に、温度センサ、熱伝導エレメントおよ
び／または測定対象物の接触面に熱伝導ペーストが塗ら
れるようになっている。
【００１６】有利には、温度センサは支持体エレメント
に対して、例えば電子回路の基板のように、熱的に絶縁
されていて、作動中しばしば発生する、支持体エレメン
トの加熱によって温度測定が歪みを受けないようにして
いる。熱的な絶縁は例えば、温度センサと支持体エレメ
ントとの間の空隙によって行うことができる。しかし温
度センサと支持体エレメントとの間に、熱的に絶縁性の
材料から成っている別個の絶縁エレメントを配置するこ
ともできる。例えば絶縁エレメントは発砲プラスチッ
ク、紙、ボール紙、合成樹脂またはゴムから成っている
ことができるが、僅かな熱伝導率しか有していない別の
材料も可能である。
【００１７】更に、絶縁エレメントがプレート形状ない
し扁平でありかつ温度センサと支持体エレメントとの間
に簡単に挿入されるようにすれば有利である。この場合
有利には絶縁エレメントは温度センサの導体脚部に対す
るスルーホールを有しており、その結果絶縁エレメント
は温度センサの導体脚部によって機械的にも固定され
る。
【００１８】ここで使用される、熱伝導エレメントとい
う概念は一般的に理解されるべきであり、良好な熱伝導
率を有しているすべての部品を含んでいる。しかし有利
には熱伝導エレメントは、空気、合成樹脂、支持体エレ
メントの材料、温度センサの材料および／または電池の
材料そのものより大きい熱伝導率を有している材料から
成っている。
【００１９】更に本発明は、例えば蓄電池パッケージの
ような、本発明の測定装置を備えているエネルギー蓄積
器モジュールに関する。
【００２０】更に本発明は、本発明のエネルギー蓄積モ
ジュールを備えた電子機器をも含んでいる。例えば本発
明の測定装置はハンドドリル、探知機、電気的な研削
機、電動のこぎり、蓄電池式ねじ回しおよび類似の機器
に使用して、蓄電池電池の温度が測定されるようにする
ことができる。
【００２１】別の利点は以下の図面を用いた説明から明
らかである。図面には本発明の実施例が示されている。
図面、詳細な説明および各請求項は多数の特徴を組み合
わせにおいて含んでいる。当業者には各特徴は有利にも
個々にも考察されかつ有意な別の組み合わせにまとめら
れる。
【００２２】
【実施例】次に本発明を図示の実施例につき図面を用い
て詳細に説明する。
【００２３】図１の実施例は、ハンドドリルまたは類似
の電子装置用蓄電池パック（Akku-Pack）の電池１０の
温度を測定するための測定装置を示している。
【００２４】このために測定装置は温度センサ１２をＮ
ＴＣ抵抗（Negative Temperature Coefficient）の形に
おいて有している。この抵抗の電気抵抗は温度に依存し
ており、従って抵抗測定によって温度を突き止めること
ができる。
【００２５】本来の測定は、簡単にするために図示され
ていない、基板１４に配置されている従来の測定回路に
よって行われる。
【００２６】温度センサ１２と測定回路との電気的な接
続のために、温度センサ１２は２つの導体脚１６を有し
ている。これらは相応のはんだ付けアイによって基板１
４に挿入貫通されている。導体脚１６は温度センサ１２
とは反対側の、基板１４面で導体路にはんだ付けされて
いる。
【００２７】この場合温度センサ１２と電池１０との熱
接続は熱伝導率の良好なゴムから成る直方体の熱伝導エ
レメント１８によって行われる。この場合熱伝導エレメ
ント１８は一方の面において面状に電池１０の表面にか
つ他方の面において面状に温度センサ１２の表面に接触
しているので、熱伝導エレメント１８は電池１０によっ
て発生された熱を温度センサ１２に対して放出する。電
池１０から熱伝導エレメント１８を介して温度センサ１
２に至る良好な熱伝達に基づいて、電池１０および温度
センサ１２の温度はほぼ完全に一致するので、測定誤差
は非常に小さい。
【００２８】更に熱伝導エレメント１８は可撓性であり
かつ弾性的であるので、熱伝導エレメント１８の外側の
輪郭は電池１０および温度センサ１２の外側の輪郭に申
し分なく整合している。この形状整合のために接触面は
拡大され、ひいては熱伝導エレメント１８と電池１０も
しくは温度センサ１２との間の熱伝達抵抗は低減される
ことになる。
【００２９】熱伝達のこの改善の他に、熱伝導エレメン
ト１８の可撓性により有利にも、電池１０と温度センサ
１２との距離が種々異なっていることで現れる製造公差
の補償も可能になる。
【００３０】図２ａおよび２ｂには、本発明の測定装置
の別の実施例が示されているが、それは上に説明してき
た、図１に図示の実施例と殆ど一致しているので、以下
に、一致する素子には同一の参照符号を使用しかつ繰り
返しを避けるために図１で行った説明を参照するものと
する。
【００３１】この実施例の特別な点は、図１の熱伝導エ
レメント１８のように温度センサ１２を電池１０に熱的
に接続する熱伝導エレメント１８′の構造上の形態にあ
る。
【００３２】すなわち、電池１０の方の側の、熱伝導エ
レメント１８′の表面２０は図２ｂに示されているよう
にマウントされる前の状態において既に凹面状に湾曲さ
れており、その際熱伝導エレメント１８′の表面２０の
曲率半径は電池１０に向いている側において電池１０の
表面の曲率半径に等しい。これにより、電池１０と熱伝
導エレメント１８′の接触面が拡大され、このために熱
伝達ないし接触抵抗がより僅かになり、ひいては測定精
度がより大きくなるという利点が生じる。
【００３３】この実施例の別の特殊性は、熱伝導エレメ
ント１８′が温度センサ１２を向いている側において温
度センサ１２用の収容部２２を有していることにある。
この収容部２２は実質的に、熱伝導エレメント１８′内
の半球形状のくぼみから成っており、その際収容部２２
の内側の輪郭は温度センサ１２の外側の輪郭に整合され
ているので、温度センサ１２および熱伝導エレメント１
８は密接に熱接触されている。
【００３４】更に、この実施例はその他に、温度センサ
１２と基板１４との間に熱絶縁性の基板２４が配置され
ているという特徴を有している。この熱絶縁性基板は、
温度測定が基板１４から出る熱によって歪みを受けるこ
とが殆どないようにするものである。この場合基板２４
の機械的な固定は温度センサ１２の導体脚１６によって
行われるのだが、この場合導体脚１６は基板２４中の相
応の孔を通って案内される。
【００３５】図３には更に本発明の測定装置の別の実施
例が示されているが、これは上に説明しかつ図１に図示
されている実施例と大幅に一致しているので、以下に一
致している素子に対しては同一の参照符号を使用し、繰
り返しを避けるために図１の上の説明を参考とすること
にしたい。
【００３６】この実施例の特別な点は実質的に、別形式
の熱伝導エレメント１８″にあるが、これは熱伝導性の
接着材料から成っている。
【００３７】このことは一方において、熱伝導エレメン
ト１８″の表面が電池１０ないし温度センサ１２の表面
の小さな凹凸にも整合され、これにより有効な接触面が
拡大されかつ熱伝達が改善されるという利点が得られ
る。
【００３８】他方において、接着剤を介する熱接続によ
り、温度センサ１２と電池１０との間の種々異なってい
る間隔に対する整合も可能になる。
【００３９】本発明はここまで説明してきた有利な実施
例に制限されていない。それどころか、同様に本発明の
思想を使用し、それ故に保護範囲も入っている沢山の変
形およびバリエーションが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】蓄電池の温度を捕捉検出するための本発明の測
定装置の概略図である。
【図２】ａ）は本発明の測定装置の択一的な実施例の概
略図並びにｂ）はａ）に図示の測定装置の熱伝導エレメ
ントの略図である。
【図３】本発明の測定装置の別の実施例の概略図であ
る。
【符号の説明】
１０ 電池、 １２ 温度センサ、 １４ 基板、 １
６ 導体脚部、 １８，１８′，１８″ 熱伝導エレメ
ント、 ２０ 熱伝導エレメント１８′の表面、 ２２
熱伝導エレメント１８′の収容部、 ２４ 基板

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 測定対象物（１０）と、電気回路に対す
    る支持体エレメント（１４）と、測定対象物（１０）に
    熱接続されている温度センサ（１２）とを備えている、
    例えば蓄電池の電池の温度を測定するための測定装置に
    おいて、温度センサ（１２）は支持体エレメント（１
    ４）に取り付けられていることを特徴とする測定装置。
  2. 【請求項２】 温度センサ（１２）は測定対象物（１
    ０）に接触している請求項１記載の測定装置。
  3. 【請求項３】 温度センサ（１２）は熱伝導エレメント
    （１８，１８′，１８″）を介して測定対象物（１０）
    に熱的に接続されている請求項１記載の測定装置。
  4. 【請求項４】 熱伝導エレメント（１８，１８′，１
    ８″）は可撓性および／または弾性である請求項３記載
    の測定装置。
  5. 【請求項５】 熱伝導エレメント（１８，１８′，１
    ８″）はゴム、合成樹脂、接着剤または発泡プラスチッ
    クから成っている請求項３または４記載の測定装置。
  6. 【請求項６】 熱伝導エレメント（１８，１８′，１
    ８″）は電気的に絶縁性の材料から成っている請求項３
    から５までのいずれか１項記載の測定装置。
  7. 【請求項７】 熱伝導エレメント（１８，１８′，１
    ８″）は接着接続によって測定対象物（１０）および／
    または温度センサ（１２）に接続されている請求項３か
    ら６までのいずれか１項記載の測定装置。
  8. 【請求項８】 熱伝導エレメント（１８，１８′，１
    ８″）の形状は温度センサ（１２）の方の側において該
    温度センサ（１２）の形状に整合されておりおよび／ま
    たは熱伝導エレメント（１８，１８′，１８″）の形状
    は測定対象物（１０）の方の側において該測定対象物
    （１０）の形状に整合されている請求項３から７までの
    いずれか１項記載の測定装置。
  9. 【請求項９】 熱伝導エレメント（１８，１８′，１
    ８″）は温度センサ（１２）の方の側において該温度セ
    ンサ（１２）に対する収容部（２２）を有している請求
    項３から８までのいずれか１項記載の測定装置。
  10. 【請求項１０】 温度センサ（１２）は支持体エレメン
    ト（１４）に対して熱的に絶縁されている請求項３から
    ９までのいずれか１項記載の測定装置。
  11. 【請求項１１】 電気エネルギーを蓄積するための少な
    くとも１つの電池と該電池の温度を測定するための請求
    項１から１０までのいずれか少なくとも１項記載の測定
    装置とを備えているエネルギー蓄積器モジュール。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載のエネルギー蓄積モジ
    ュールを備えた電子機器。
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