JP2010185688A - 温度検出用回路体 - Google Patents

Abstract

【課題】被検出体の配置や形態に応じて柔軟に屈曲させ、しかも集熱板に起因するコストアップを解消し、加えて温度検出精度を高める。
【解決手段】可撓性の絶縁シート２に回路３，４を形成し、回路の途中に温度センサ６を接続配置した回路体１であって、回路の温度センサ接続部７に回路よりも幅広の集熱パターン部５を一体に形成し、集熱パターン部を介して温度センサを被検出体８に接触させる。回路３，４と集熱パターン部５とを絶縁シート２の表面側に一体にプリント形成した。絶縁シート２の裏面側に集熱パターン部５と対称位置に第二の集熱パターン部５’を形成した。集熱パターン部５，５’を絶縁シート２と一体に屈曲させた状態で、集熱パターン部を介して温度センサを被検出体に接触させる。
【選択図】図１

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ための温度検出用回路体に関するものである。

図５は、従来の温度検出用回路体の一形態を示すものである（特許文献１参照）。

この温度検出用回路体３１は、電気自動車用のバッテリにおける直列接続された複数の単電池３２に対して、温度センサ３３と導電金属製の集熱板３４とを交互に配置し、温度センサ３３と集熱板３４の脚部３４ａとを相互に接続させ、両端末の温度センサ３３にリード線３５を接続して成るものである。

温度センサ３３としてはＰＴＣ素子又はサーミスタが使用される。何れも温度に対して抵抗値を変化させるものであり、ＰＴＣ素子の抵抗変化は急激で、サーミスタの抵抗変化は緩やかである。

温度センサ３３の配置されていない単電池３２の熱を集熱板３４で集めて温度センサ３３に伝え、直列接続された各温度センサ３３の総抵抗値をリード線３５で制御部（図示せず）に送って、複数の単電池３２の温度異常（規定よりも高温になっていないか）を検出する。

特許第３６７０９０７号公報（図１〜図２）

しかしながら、上記従来の温度検出用回路体３１においては、剛性の集熱板３４を用いるために屈曲性に劣り、例えば高低差のある各単電池（図示せず）に温度センサ３３を配置することが困難であるという問題や、集熱板３４自体のコストが高くつくという問題があった。また、集熱板３４を配置した電池３２には温度センサ３３が配置されないので、温度センサ３３を配置する場合に較べて温度検出精度が低下し兼ねないという懸念があった。また、集熱板３４の端部に温度センサ３３が配置されるために、集熱板３４の放熱が起こりやすく、温度検出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（被検出体）の配置や形態に応じて柔軟に屈曲させることができ、しかも集熱板に起因するコストアップを解消することができ、加えて温度検出精度を高めることのできる温度検出用回路体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に係る温度検出用回路体は、可撓性の絶縁シートに回路を形成し、該回路の途中に温度センサを接続配置した回路体であって、該回路の温度センサ接続部に該回路よりも幅広の集熱パターン部を一体に形成し、該集熱パターン部を介して該温度センサを被検出体に接触させることを特徴とする。

上記構成により、温度センサと集熱パターン部と絶縁シートとが絶縁シート厚み方向に重なって配置され、温度センサが集熱パターン部と絶縁シートとを介して電池等の被検出体に接触し、集熱パターン部が被検出体の熱を集熱して温度センサに効率的に伝え、温度センサが被検出体の温度を迅速且つ正確に検出する。集熱パターン部を回路と一体に薄箔状に形成することで、絶縁シートが回路や集熱パターンと共に屈曲自在となる。

請求項２に係る温度検出用回路体は、請求項１記載の温度検出用回路体において、前記回路と前記集熱パターン部とが前記絶縁シートの表面側に一体にプリント形成されたことを特徴とする。

上記構成により、回路と集熱パターン部とが同時に印刷形成され、集熱パターン部の形成が簡単且つ低コストで行われる。集熱パターン部を回路よりも厚く形成する場合は、集熱パターン部を複数回（複数層に）印刷すればよい。

請求項３に係る温度検出用回路体は、請求項１又は２記載の温度検出用回路体において、前記絶縁シートの裏面側において前記集熱パターン部と対称位置に第二の集熱パターン部を形成したことを特徴とする。

上記構成により、第二の集熱パターン部が被検出部に直接接触し、被検出部の熱を迅速且つ正確に集熱し、第二の集熱パターン部の熱が厚み方向の絶縁シートと第一の集熱パターン部を経て温度センサに正確に伝えられる。

請求項４に係る温度検出用回路体は、可撓性の絶縁シートの表面側に回路を形成し、該回路の途中に温度センサを接続配置した回路体であって、該絶縁シートの裏面側において該回路の温度センサ接続部と対称位置に該回路よりも幅広の集熱パターン部を形成し、該集熱パターン部を介して該温度センサを被検出体に接触させることを特徴とする。

上記構成により、集熱パターン部と絶縁シートと温度センサとが絶縁シート厚み方向に重なって配置され、集熱パターン部が電池等の被検出体に直接的に接触して、被検出体の熱を確実且つ迅速に集熱し、集熱パターン部の熱が絶縁シートを経て温度センサに伝えられる。集熱パターン部を回路と同様に薄箔状に形成することで、絶縁シートが回路や集熱パターンと共に屈曲自在となる。

請求項５に係る温度検出用回路体は、請求項１〜４の何れかに記載の温度検出用回路体において、前記集熱パターン部を前記絶縁シートと一体に屈曲させた状態で、該集熱パターン部を介して前記度センサを被検出体に接触させることを特徴とする。

上記構成により、集熱パターンが回路と同様に可撓性を有して絶縁シートと一体に屈曲自在であり、被検出体の段差状の配置や曲面形状に沿って回路体が柔軟に配索される。

請求項１記載の発明によれば、絶縁シートを回路や集熱パターン部と共に屈曲させることで、被検出体の種々の配置や形態に対応して温度センサを確実に配置することができる。また、集熱パターン部を回路と一体に形成することで、従来の集熱板に起因するコストアップを解消することができ、低コストな温度検出用回路体を提供することができる。また、温度センサと集熱パターン部と絶縁シートとを絶縁シート厚み方向に重ねて配置したことで、従来の集熱板のような放熱を起こしにくく、温度検出精度を高めることができる。

請求項２記載の発明によれば、回路と集熱パターン部とを同時に印刷形成することで、集熱パターン部の形成を簡単且つ低コストで行うことができる。

請求項３記載の発明によれば、第二の集熱パターン部を被検出体に直接的に接触させることで、被検出体の温度検出精度を一層高めることができる。

請求項４記載の発明によれば、絶縁シートを回路や集熱パターン部と共に屈曲させることで、被検出体の種々の配置や形態に対応して温度センサを確実に配置することができる。また、集熱パターン部を絶縁シートの回路形成と同時にプリント成形等で形成することで、従来の集熱板に起因するコストアップを解消することができ、低コストな温度検出用回路体を提供することができる。また、温度センサと絶縁シートと集熱パターン部とを絶縁シート厚み方向に重ねて配置したことで、従来の集熱板のような放熱を起こしにくく、温度検出精度を高めることができる。

請求項５記載の発明によれば、集熱パターンを絶縁シートや回路と共に柔軟に屈曲させることができるので、被検出体の種々の配置や形態に対応して温度センサを確実に配置することができる。

本発明に係る温度検出用回路体の一実施形態を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 回路体の温度センサ部分の集熱パターン部の他の形態を示す正面図である。 回路体の温度センサ部分を被検出体に接触させた状態を示す正面図である。 温度検出用回路体の一適用例を示す縦断面図である。 従来の温度検出用回路体の一形態を示す斜視図である。

図１（ａ）（ｂ）は、本発明に係る温度検出用回路体の一実施形態を示すものである。

図１（ａ）の如く、この温度検出用回路体１は、可撓性の長形の絶縁シート２の表面（上面）に可撓性の薄箔状の導電金属製の二本の回路３，４を形成し、二本の回路３，４の対向する端末に幅広な各集熱パターン部５を一体形成し、両集熱パターン部５に温度センサ６の両端の端子部（図示せず）をハンダ等で接続して成るものである。

各回路３，４は絶縁シート２にプリント成形され、各集熱パターン部５は回路３，４と同時にプリント成形され、回路３，４と同様の可撓性の薄箔状の導電金属材で形成されている。本例の集熱パターン部５は回路３，４よりも厚肉に形成され、図１（ｂ）の如く絶縁シート２の表面上にやや突出している（図１（ｂ）では回路３，４の図示を省略している）。

各回路３，４は絶縁シート２の幅方向（左右方向）に離間し、且つ絶縁シート２の長手方向（前後方向）に分離されている。各回路３，４の端末に続く各集熱パターン部５は左右対称に配置され、各集熱パターン部５の前後端５ａ，５ｂは絶縁シート幅方向の同一線上に位置している。なお、明細書で前後左右上下の方向性は説明の便宜上のものであり、必ずしも回路体１の取付方向と一致するとは限らない。

集熱パターン部５の厚みは回路３，４の厚みと同一としてもよい。回路３，４と集熱パターン部５とをプリント成形以外に銅箔の接着や蒸着等で形成することも可能である。集熱パターン部５の厚みは絶縁シート２と一体に撓み自在なものであることが回路体１の屈曲性を確保する上で好ましい。

回路体１はフレキシブルなフラット回路体である。各回路３，４は合成樹脂製の絶縁膜（図示せず）で覆われて保護されることが好ましい。集熱パターン部５は回路３，４の導電作用をも担うものであり、言うなれば回路３，４の一部であり、回路３，４を回路本体と呼称すれば、回路本体（３，４）と集熱パターン部５とで回路が構成される。

本例の集熱パターン部５は絶縁シート２の長手方向に沿って長方形状に形成されている。各集熱パターン部５の形状を正方形や円形等とすることも可能である。何れの場合も、各集熱パターン部５の幅Ｗは各回路３，４の幅ｗよりも複数倍（本例では三倍程度）大きく形成される。

両集熱パターン部５の中央に長方形状の温度センサ６の絶縁シート幅方向（左右）の両端の端子部がハンダ接続されている（各ハンダ接続部を符号７で示す）。各ハンダ接続部７は各回路３，４の延長上に位置している。両集熱パターン部５の間に絶縁シート２の細幅部分２ａが位置し、両集熱パターン部５は細幅部分２ａで左右に絶縁分離され、細幅部分２ａの上側に温度センサ６が横断配置されている。本例の温度センサ６は絶縁シート幅方向に長く配置されている。各集熱パターン部５は各ハンダ接続部７と共に弾性の絶縁樹脂材等（図示せず）で覆われて保護絶縁されることが好ましい。

温度センサ６の左右の各端６ａは各集熱パターン部５の幅方向中央ないし幅方向中央よりもやや内側に位置し、各集熱パターン５の外端５ｃは各回路３，４よりも外側に大きく突出して、絶縁シート２の左右の側端２ｂの近傍まで延長され、各集熱パターン部５の内端５ｄは各回路３，４よりも内側に突出している。各集熱パターン部５の前後方向長さＬは温度センサ６の前後方向幅よりも長く設定され、温度センサ６は各集熱パターン部５の長手方向中央に配置され、温度センサ６の前後端から各集熱パターン５の前後端５ａ，５ｂまでの距離は等しい。各集熱パターン部５の投影面積は温度センサ６の投影面積よりも大きい。

各集熱パターン部５の幅Ｗは各回路３，４の幅ｗよりも十分大きく設定され、各集熱パターン部５で図３の電池（被検出体）８の熱を迅速且つ確実に効率的に集熱することができる。電池８に接触しない各回路３，４は各集熱パターン部５よりも十分に細いので、電池８の熱を集熱しにくく、加熱されにくい（熱抵抗が高められている）。これらによって、電池８に対する温度検出精度が高められている。

図１の例では、集熱パターン部５を絶縁シート１の上面のみに設けているが、図２の如く、薄箔状の金属製の集熱パターン部５，５’を絶縁シート２の上下両面に設けることも可能である。図２において、上面側の集熱パターン部５の形成方法は図１の例と同様である。下側の第二の集熱パターン部５’は上面側の回路３，４（図１）とは分離してプリント成形や接着や蒸着等で形成する。下側の集熱パターン部５’は集熱のみの目的であるので導電性を有していなくてもよい。

上下の集熱パターン部５，５’は上下対称に配置されている。図１（ａ）の左右の各集熱パターン部５の下側に同一形状の左右の各集熱パターン部５’が形成されている。なお、上下の集熱パターン部５，５’を異なる形状や大きさとすることも可能である。下側の集熱パターン部５’を合成樹脂製の絶縁膜（図示せず）で覆うことも可能であるが、集熱性を高める上では下側の集熱パターン部５’は露出させることが好ましい。

また、上側の集熱パターン部５を排除し、下側の集熱パターン部５’のみ形成することも可能である。この場合、温度センサ６は回路３，４の端末部に直接ハンダ接続される。下側の集熱パターン部５’は上側の回路３，４と同時ないし別個にプリント形成や銅箔の接着等で容易に形成可能である。下側の集熱パターン部５’の厚みは回路３，４と同程度ないしそれ以上にすることができ、下側の集熱パターン部５’は回路３，４と同様に可撓性を有することが好ましい。

図３は、温度検出用回路体１を被検出体である電池８に接触させた状態を示すものである。回路体１の集熱パターン部５は図１の片側に設けた例で図示している。

温度センサ６を支点にフラット回路体１を上向きに屈曲させた状態で、絶縁シート２と集熱パターン部５を介して温度センサ６を電池８の上面８ａに押接させることで、集熱パターン部５が電池８の熱を集熱（吸収）して加熱され、その集熱を温度センサ６に直接伝えて、温度センサ６が電池８の熱を誤差（ばらつき）なく正確に検出する。

集熱パターン部５は絶縁シート２や回路３，４と一体的に屈曲する。集結パターン部５は屈曲時にその弾性反力である程度平坦に戻ろうとする力を発揮して、電池８に対して絶縁シート２を介して点接触や線接触ではなく大きな面積で面接触する。これにより、集熱が効率良く行われる。集熱パターン部５を平坦な状態で電池８に接触させることも可能である。

図２の両面に集熱パターン部５，５’を有する回路体１’を用いた場合は、図３と同様に、温度センサ６を支点にフラット回路体１’を上向きに屈曲させた状態で、下側の集熱パターン部５’が電池８の上面８ａに接触し、絶縁シート２と上側の集熱パターン部５を介して温度センサ６が電池８の上面８ａに押接され、下側の集熱パターン部５’が電池６の熱を迅速に集熱（吸収）し、その熱が絶縁シート２を経て上側の集熱パターン部５に伝えられ、上側の集熱パターン部５がその集熱を温度センサ６に伝えて、温度センサ６が電池８の熱を誤差（ばらつき）なく正確に検出する。

上下の集熱パターン部５，５’は絶縁シート２や回路３，４と一体的に屈曲する。両集熱パターン部５，５’は屈曲時にその弾性反力である程度平坦に戻ろうとする力を発揮して、電池８に対して下側の集熱パターン部５’が点接触や線接触ではなく大きな面積で面接触しつつ、上側の集熱パターン部５が絶縁シート２を介して点接触や線接触ではなく大きな面積で面接触する。これにより、集熱が効率良く行われる。両集熱パターン部５，５’を平坦な状態で電池８に接触させることも可能である。

図３の例では、フラット回路体１を大きな半径で湾曲（屈曲）させ、絶縁シート２の屈曲（弾性）反力で温度センサ６をある程度の圧力で電池８に押し付けている。電池８への温度センサ６の押圧力を高めるには、絶縁シート２を波形状に屈曲させ、その突出部分（図４で後述する）の内面に温度センサ６や集熱パターン部５を配置することが好ましい。

図１では温度センサ６を一つ配置した例で図示しているが、例えばハイブリッド車を含む電気自動車用のバッテリを構成する複数の電池８を検出するためには、長形（帯状）の絶縁シート２の長手方向に複数の温度センサ６を直列に接続配置することが必要である。集熱パターン部５，５’は各温度センサ６ごとに配置される（集熱パターン部５，５’の配置は絶縁シート２の片面でも両面でもよい）。

複数の温度センサ６を配置する場合、図１の温度センサ６の一方の端子部を＋極、他方の端子部を−極とすると、絶縁シート２の長手方向に複数の温度センサ６が間隔をあけて配置され、前後二本の回路３，４は絶縁シート２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３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４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６が直列に接続される。

図４は、複数の温度センサ６を直列に接続配置したフラット回路体１を、ハイブリッド車を含む電気自動車のバッテリ１１の各電池８の温度検出に適用した例を示すものである。回路体１の集熱パターン部５は上側のみ図示している。

フラット回路体１は、略波形に屈曲されて絶縁樹脂製のケース１２に収容され、且つ波形の各突出部分１ａがケース１２の底壁１３の矩形状の各開口１４から導出され、突出部分１ａの先端部の内面に温度センサ６と集熱パターン部５が位置する。図２の上下両側の集熱パターン部５，５’を有する回路体１’を使用した場合は、突出部分１ａの先端部の外面に下側の集熱パターン部５’が位置する。

図４でフラット回路体１の突出部分１ａ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１ａの先端１ｂが電池８の上面８ａに接触する。突出部分１ａは上方向に圧縮されて撓み、その復元反力で突出部分１ａの先端部、すなわち温度センサ６が絶縁シート２（図１）と集熱パターン部５を介して電池８の上面８ａに弾性的に当接する。突出部分１ａの先端１ｂは電池８に図４の如く平面的に接触してもよく、湾曲状（円弧状）に接触してもよい。

ケース１２は左右と底部との三方を壁部１５，１３で囲まれて樋状に構成され、底壁１３の開口１４は上側の傾斜壁１３ａに続き、底壁１３の上向きの突起１６が絶縁シート２の小孔（図示せず）を貫通して熱加締めされて絶縁シート２を固定している。この絶縁シート１の固定手段やケース１２の形状等は適宜設定可能である。図４で符号１７はバッテリ１１における各電池間の絶縁隔壁を示す。絶縁シート２の長手方向の前後端部において各回路３，４が端子（図示せず）を介して制御部側の回路（図示せず）に接続され、制御部は異常表示部等（図示せず）に接続される。

なお、上記実施形態においては、絶縁シート２の湾曲部分２ｃ（図２）や突出部分１ａに温度センサ６を配置した例で説明したが、例えば曲面形状の被検出体（図示せず）に沿って絶縁シート２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６で検出することも可能である。この場合も、フラット回路体１，１’の集熱パターン部５，５’は絶縁シート２と共に弾性的に撓んで被検出体の曲面に面接触する。

また、上記実施形態においては、絶縁シート２の表面に回路３，４と集熱パターン部５を印刷等で形成し、回路３，４を薄い絶縁膜で覆う方法で回路体を形成したが、例えば柔軟な絶縁シート（２）の厚み方向中間部に銅箔等の回路３，４と集熱パターン部５とをインサート成形等で形成し、集熱パターン部５の中央上部の絶縁シート（２）を剥離して集熱パターン部５に温度センサ６の端子部をハンダ接続することも可能である。

また、本発明は、温度検出用回路体として以外に、温度検出部構造や温度検出方法等としても有効なものである。

各本発明に係る温度検出用回路体は、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報知させるために利用することができる。

１，１’ 温度検出用回路体
２ 絶縁シート
３，４ 回路
５ 集熱パターン部
５’ 第二の集熱パターン部
６ 温度センサ
７ 接続部
８ 電池（被検出体）

Claims (5)

1. 可撓性の絶縁シートに回路を形成し、該回路の途中に温度センサを接続配置した回路体であって、該回路の温度センサ接続部に該回路よりも幅広の集熱パターン部を一体に形成し、該集熱パターン部を介して該温度センサを被検出体に接触させることを特徴とする温度検出用回路体。
2. 前記回路と前記集熱パターン部とが前記絶縁シートの表面側に一体にプリント形成されたことを特徴とする請求項１記載の温度検出用回路体。
3. 前記絶縁シートの裏面側において前記集熱パターン部と対称位置に第二の集熱パターン部を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の温度検出用回路体。
4. 可撓性の絶縁シートの表面側に回路を形成し、該回路の途中に温度センサを接続配置した回路体であって、該絶縁シートの裏面側において該回路の温度センサ接続部と対称位置に該回路よりも幅広の集熱パターン部を形成し、該集熱パターン部を介して該温度センサを被検出体に接触させることを特徴とする温度検出用回路体。
5. 前記集熱パターン部を前記絶縁シートと一体に屈曲させた状態で、該集熱パターン部を介して前記度センサを被検出体に接触させることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の温度検出用回路体。

Images