JP2009074946A - Temperature sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は被測定物の表面温度を検知する温度センサに関し、特にハイブリッド車に搭載する二次電池の表面温度を検知するための温度センサに関するものである。 The present invention relates to a temperature sensor that detects the surface temperature of an object to be measured, and more particularly to a temperature sensor that detects the surface temperature of a secondary battery mounted on a hybrid vehicle.
ハイブリッド車に搭載される二次電池には、ニッケル水素電池、リチウムイオン二次電池などがある。例えばニッケル水素電池は、正極に水酸化ニッケル、負極に水素吸蔵合金、電解液にアルカリ電解液とで構成されており、更に詳しくは、電解液中のOH−の移動を共用するセパレーターを介して組合された電極が複数組積層されて構成されたものである。電池ケースは、鉄やニッケルなどの金属材料で作られており、温度センサが、電池ケースの内部に作られた空間部に嵌合するように取り付けられている。ニッケル水素電池においては、充電完了間際に電圧が急上昇するため、電池内のセルが発熱するという現象が起こる。このため、電池内の各セルの温度を監視し、電池の異常発熱を防止するために温度センサが取り付けられている。 Secondary batteries installed in hybrid vehicles include nickel metal hydride batteries and lithium ion secondary batteries. For example, a nickel metal hydride battery is composed of nickel hydroxide for the positive electrode, a hydrogen storage alloy for the negative electrode, and an alkaline electrolyte for the electrolyte, and more specifically, via a separator that shares the movement of OH- in the electrolyte. A plurality of combined electrodes are laminated. The battery case is made of a metal material such as iron or nickel, and the temperature sensor is attached so as to fit into a space portion formed inside the battery case. In a nickel metal hydride battery, the voltage suddenly rises just before the completion of charging, so that a phenomenon occurs in which cells in the battery generate heat. For this reason, a temperature sensor is attached to monitor the temperature of each cell in the battery and prevent abnormal heat generation of the battery.
この温度センサは、図9に示すように、電池ケースBの内部に作られた凹陥部b1の形状に嵌合するように感熱素子51を樹脂で封止した成型体52によって構成されているものが広く知られている。この温度センサ50は、感熱素子51が封止された先端部が測温面(53)となっている。
As shown in FIG. 9, this temperature sensor is constituted by a molded
しかしながら、図9に示した温度センサ50は、測温面53で電池ケースBの熱を吸収するのであるが、測温面53で吸収した熱は、感熱素子51へ熱伝導し、同時に成型体52へも放熱される。したがって、感熱素子51へ十分に熱が伝わらず、充電検知回路では、まだ充電完了でないと誤って判断し、本来充電を停止しなければならないタイミングでも充電され続けてしまう恐れがあった。また、図9に示した温度センサ50は、成型金型で成型体を形成する際に感熱素子51が樹脂の注入圧力で移動してしまい、感熱素子51が成型体52の中で常に定まった位置に配置できず、感熱素子51と測温面53との距離ばらつきを生じ、温度センサの熱応答性のばらつきを生じる恐れがあった。また、図9に示した温度センサ50の測温面53には、ヒケ(凹痕)を生じることがあり、測温面53は、被測温面との接触面積が減少して、電池ケースからの時間当たりの熱エネルギーが減少し、温度センサ50の応答速度が遅くなる問題もあった。
However, although the
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、熱応答性を改善し、温度精度の良好な温度センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a temperature sensor with improved thermal response and good temperature accuracy.
本発明は、上記課題を達成するためになされたものであり、請求項1の発明は、感熱部とリード部とで構成された感熱素子と、前記感熱部を内底部に接触させて位置決めさせる有底金属板と、前記有底金属板の内底部の反対面を露出させて前記有底金属板と前記感熱素子を封止する成型体とから構成されていることを特徴とする温度センサである。
The present invention has been made in order to achieve the above object, and the invention of
本発明の請求項2に係わる発明は、前記有底金属板が、コの字型、U字型、平鍋型、エンボス型の何れかで板金加工されていることを特徴とする請求項1に記載の温度センサである。
The invention according to
本発明の請求項3に係わる発明は、前記有底金属板が、銅、リン青銅、銅合金、アルミニウム、ステンレスの何れかで出来ていることを特徴とする請求項1,2に記載の温度センサである。
The invention according to
本発明の請求項4に係わる発明は、前記有底金属板に、ニッケルめっきが形成されていることを特徴とする請求項1乃至3に記載の温度センサである。
The invention according to
本発明の温度センサは、有底金属板の内底部に感熱素子の感熱部が位置精度良く配置できるので、熱応答速度のばらつきの少ない温度検知が実現できる。 In the temperature sensor of the present invention, since the heat sensitive part of the heat sensitive element can be arranged with high positional accuracy on the inner bottom part of the bottomed metal plate, temperature detection with little variation in thermal response speed can be realized.
本発明の温度センサは、樹脂に覆われた感熱部を有する従来の温度センサよりも、熱伝導率の良い有底金属板の内底部に感熱部を接触させて配置させることにより熱応答性が良く被測温面の温度が急変しても応答速度が速く、温度精度の良い検知ができる。 The temperature sensor of the present invention is more thermally responsive by placing the heat sensitive part in contact with the inner bottom part of the bottomed metal plate having better thermal conductivity than the conventional temperature sensor having a heat sensitive part covered with resin. Even if the temperature of the surface to be measured changes rapidly, the response speed is fast and detection with good temperature accuracy is possible.
以下、本発明に係わる温度センサの一実施例を図1〜図8を参照して説明する。図1は、本発明に係わる温度センサSを表す図である。図1において、本発明の温度センサSは、感熱部1とリード部2とで構成された感熱素子12と、前記感熱部1を内底部に接触させて位置決めさせる有底金属板3と、前記有底金属板3の内底部の反対面を露出させて前記有底金属板3と前記感熱素子12を封止する成型体4と、感熱素子12を電気的に外部へ引き出す引出線5とから構成されている。
Hereinafter, an embodiment of a temperature sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a temperature sensor S according to the present invention. In FIG. 1, a temperature sensor S of the present invention includes a
図2に示すように、感熱部1は、金属酸化物を主原料とし高温にて焼結して得られるサーミスタエレメント1aと、サーミスタエレメント1aに銀ペーストを焼成して焼き付けられた電極1bと、エポキシ系の絶縁材料からなるコーティング材1cとで構成されている。リード部2は、鉄ニッケル合金で、リード形状に加工されている。感熱素子12は、電極1bとリード部2の先端をはんだにより電気的に接続されている。更に、リード部2の他端には、はんだにより引出線5が接続されている。
As shown in FIG. 2, the
有底金属板3は、図3に示すように、アルミニウム製で、内底部3aに感熱部1を配置できるようにコの字型に板金されている。内底部3aの反対面は、被測温体の面と接触させる測温面3bとなっている。成型体4は、図1に示すように、樹脂によって成型されており、電池ケースに形成された空間部に嵌合するように成型されている。本実施例では、円柱の形状に成型されている。
As shown in FIG. 3, the
なお、有底金属板3の表面にはニッケルなどのめっきをして腐食防止処理を行っても良い。更に、本発明に係わる一実施例では、コの字型の有底金属板3を開示したが、有底金属板3の形状は、U字型、平鍋型、エンボス型の形状でもよい。図4は、本発明に係わる他の実施例で、有底金属板3の形状がエンボス型の温度センサである。また、有底金属板の材質は、熱伝導性が良好な金属であれば良く、アルミニウム以外に銅やリン青銅や銅合金やステンレスであっても良いし、これに限定されるものではない。
The surface of the
次に、本発明に係わる温度センサSの製造方法を説明する。まず始めに、図3で示した感熱部1を有底金属板3の内底部3aに接触するように嵌め合うように挿入する。次に図5に示すように、感熱部1に有底金属板3を嵌合した感熱素子12及び引出線5を整形型101のキャビティ102内に配置する。次にキャビティ102内に液状合成樹脂材料を充填させて固化し、成型体4が形成され、整形型101から脱型して温度センサSが完成する。温度センサSは、有底金属板3の内底部3aの反対面が成型体4から露出した構造となり、この露出した測温面3bで、被測温面からの熱を効率良く吸収し、感熱部1へ熱伝導させる構造となっている。
Next, a method for manufacturing the temperature sensor S according to the present invention will be described. First, the heat-
次に、本発明に係わる温度センサの取り付けの一例を説明する。図6は、本発明に係わる温度センサSを電池ケースの凹陥部へ挿入した断面図である。図6において、Bは被検知体である電池ケース、b1は電池ケースBに形成された凹陥部である。温度センサSは、凹陥部b1に挿入されている。温度センサの有底金属板3の測温面3bは、凹陥部b1の底面に面接触させる構造となっている。有底金属板3は、電池ケースBからの熱を測温面3bで効率よく吸収し、感熱部1へ熱応答よく熱伝導させている。
Next, an example of attachment of the temperature sensor according to the present invention will be described. FIG. 6 is a sectional view in which the temperature sensor S according to the present invention is inserted into the recessed portion of the battery case. In FIG. 6, B is a battery case that is a detection object, and b <b> 1 is a recess formed in the battery case B. The temperature sensor S is inserted into the recessed portion b1. The
次に、本発明における温度センサと従来の温度センサとの温度追従性を比較した。図7に示すように、120WのヒータHを内蔵した50mm×90mm、厚み20mmのアルミブロックABには、ヒータのコントロール用の熱電対HCとアルミブロックの表面温度を計測する熱電対ATとがテープによって表面に貼り付けられている。更に本発明の温度センサSと従来の温度センサ50とが、熱電対ATの近傍のアルミブロック表面に測温面を接触させて配置されている。図8は、ヒータを加熱させて、本発明の温度センサSと従来の温度センサ50とアルミブロックABの表面温度を計測した結果である。図8に示すとおり、アルミブロックABの表面温度Tabが上昇するに従い、本発明の温度センサSの検知温度Tsと従来の温度センサ50の検知温度T50とも上昇しているが、従来の温度センサ50よりも本発明の温度センサSの方が、アルミブロックABの表面温度をより正確に検知しているのがわかる。更に、アルミブロックABの表面温度変化に対しても熱応答性良く追従しているのがわかる。
Next, the temperature followability between the temperature sensor of the present invention and the conventional temperature sensor was compared. As shown in FIG. 7, a thermocouple HC for controlling the heater and a thermocouple AT for measuring the surface temperature of the aluminum block are taped on a 50 mm × 90 mm, 20 mm thick aluminum block AB having a 120 W heater H incorporated therein. Is stuck on the surface. Furthermore, the temperature sensor S of the present invention and the
本発明の温度センサは、熱伝導率の良い有底金属板の内底部に感熱部を接触させて配置させることにより、被測温面からの熱を効率良く有底金属板が集熱し、感熱素子へ伝達することが出来るので熱応答性が良く被測温面の温度が急変しても熱応答性良く追従して正確に検知できるものである。 In the temperature sensor of the present invention, the bottomed metal plate efficiently collects the heat from the surface to be measured by arranging the heat sensitive part in contact with the inner bottom part of the bottomed metal plate having a good thermal conductivity. Since it can be transmitted to the element, the thermal response is good and even if the temperature of the surface to be measured changes suddenly, it can be accurately detected by following the thermal response.
本発明は、ハイブリッド車に搭載する二次電池の温度検知のほかに、各種産業機器、家電、OA機器の表面温度の検知を必要とする箇所に実装可能な温度センサである。 The present invention is a temperature sensor that can be mounted at a place where it is necessary to detect the surface temperature of various industrial devices, home appliances, and OA devices in addition to detecting the temperature of a secondary battery mounted on a hybrid vehicle.
S 温度センサ
1 感熱部
2 リード部
3 有底金属板
4 成型体
5 引出線
12 感熱素子
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