JP2012225844A - 電源装置における温度センサの組付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】温度センサをバッテリセルに安定して確実に組み付けることができると共に、周囲温度の影響を受けにくく、精度よくバッテリの温度を測定することのできる温度センサの組付構造を提供する。
【解決手段】複数のバッテリセル１を集合させたバッテリ集合体２と、バッテリ集合体に装着されることでバッテリセル１を直列接続するモジュール部品２０と、バッテリセルの温度を測定する温度センサ１０と、を具備し、バッテリセルに測温穴３を設け、温度センサに、測温穴に挿入される棒状の測温部１１を設けると共に弾性アーム１３を設け、測温穴に温度センサの測温部を挿入した状態で、モジュール部品をバッテリ集合体に装着することにより、モジュール部品の押え壁２３によって弾性アームをバッテリセル側に押圧して、温度センサを固定した。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数のバッテリセルを集合させたバッテリ集合体と、バッテリセルを直列接続するモジュール部品と、バッテリセルの温度を測定する温度センサと、を備えた電源装置における温度センサの組付構造に関するものである。

例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車などに搭載されるバッテリ（電源装置）は、複数のバッテリセルを集合させたバッテリ集合体の形態で搭載されている。これらの複数のバッテリセルは、バッテリの出力電圧を高めるために、モジュール部品に設けられたバスバーで電気的に直列に接続されている。また、この種のバッテリ集合体やモジュール部品よりなる電源装置には、バッテリセルの過充電や過放電を防止するためにバッテリセルの温度を測定する温度センサが組み付けられている。

図５および図６は特許文献１に記載された従来の温度センサの取付構造を示す図である。

図５において、バッテリ集合体１００は、一列に配列された複数のバッテリセル１０１と、これら複数のバッテリセル１０１を保持するケース１０５およびバンド１０６とから構成されており、各バッテリセル１０１の上面に、プラスとマイナスの端子１０２ａ、１０２ｂが設けられている。モジュール部品１１０は、プレート状の絶縁材料製のモジュール本体１１１と、複数のバスバー１１２〜１１４とからなり、モジュール部品１１０をバッテリ集合体１００に装着することで、バスバー１１２〜１１４によって複数のバッテリセル１０１を電気的に直列に接続できるようになっている。

温度センサ１２０は、モジュール本体１１１に形成されたセンサ取付孔１１５に装着されており、図６に示すように、モジュール部品１１０をバッテリ集合体１００に装着したときに、バッテリセル１０１の上面１０１ａに接触する測温部１２１と、測温部１２１の上側に設けられた弾性アーム１２２とを有している。センサ取付孔１１５の内周には、弾性アーム１２２をバッテリセル１０１側に押圧し、それにより、測温部１２１をバッテリセル１０１の上面１０１ａに密着させる押え壁１１６が設けられている。

この温度センサの組付構造では、予めモジュール部品１１０に温度センサ１２０を組み付け、その後でモジュール部品１１０をバッテリ集合体１００に装着することにより、温度センサ１２０をバッテリセル１０１に組み付けることができる。

特開２００９−１７６６０１号公報

ところで、特許文献１に記載された従来の温度センサの組付構造では、モジュール部品１１０と温度センサ１２０のガタツキにより、温度センサ１２０をバッテリセル１０１上の適正な位置に組み付けることが難しいという問題があった。また、従来の温度センサ１２０は、バッテリセル１０１の表面の温度を測定するようになっていたため、周囲温度の影響を受けやすく、測定誤差が大きいという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度センサをバッテリセルに安定して確実に組み付けることができると共に、周囲温度の影響を受けにくく、精度よくバッテリの温度を測定することのできる温度センサの組付構造を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 複数のバッテリセルを集合させたバッテリ集合体と、該バッテリ集合体に装着されることで前記複数のバッテリセルを直列接続するモジュール部品と、前記バッテリ集合体を構成する複数のバッテリセルのうちの少なくとも１つのバッテリセルの温度を測定する温度センサと、を具備した電源装置における前記温度センサの組付構造において、
前記温度センサにより温度を測定する対象の前記バッテリセルに測温穴を設け、
前記温度センサに、前記測温穴に挿入される棒状の測温部を設けると共に、前記測温穴に前記測温部を挿入したとき前記測温穴の外部に露出するセンサ頭部に、前記測温穴の開口の周縁壁に沿って延びる弾性アームを設け、
前記測温穴に前記温度センサの測温部を挿入した状態で、前記モジュール部品を前記バッテリ集合体に装着することにより、前記モジュール部品の押え壁によって前記弾性アームを前記バッテリセル側に押圧し、それにより、前記温度センサをバッテリセルに固定したことを特徴とする電源装置における温度センサの組付構造。

（２） 前記弾性アームが、前記モジュール部品の押え壁によって押圧されたとき、前記モジュール部品の押え壁に押圧接触する第１接触部と前記バッテリセルの測温穴の開口の周縁壁に押圧接触する第２接触部とを有すると共に、前記押え壁による押圧力が作用したとき前記第１接触部と前記第２接触部の間の押圧力作用方向における距離が変化するように弾性変形可能とされており、前記弾性アームが前記モジュール部品の押え壁と前記バッテリセルの測温穴の開口の周縁壁との間に挟まれることで、前記温度センサがバッテリセルに固定されていることを特徴とする上記（１）に記載の電源装置における温度センサの組付構造。

（３） 前記弾性アームが、前記モジュール部品の押え壁によって押圧されたとき、前記モジュール部品の押え壁に押圧接触する第１接触部を有しており、前記モジュール部品の押え壁に、前記第１接触部の位置ズレを防止するリブが突設されていることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の電源装置における温度センサの組付構造。

（４） 上記（１）に記載の温度センサの組付構造を用いて、温度センサをバッテリセルに組み付ける温度センサの組付方法であって、
前記バッテリ集合体側の測温穴に温度センサの測温部を挿入し、
前記測温穴に前記温度センサの測温部を挿入した状態で、前記モジュール部品を前記バッテリ集合体に装着することにより、前記モジュール部品の押え壁によって前記弾性アームを前記バッテリセル側に押圧し、それにより、前記温度センサをバッテリセルに固定する、
ことを特徴とする温度センサの組付方法。

上記（１）の構成の組付構造によれば、予め温度センサの測温部をバッテリセルに形成した測温穴に挿入し、その状態でモジュール部品をバッテリ集合体に装着することにより、モジュール部品の押え壁で弾性アームをバッテリセル側に押圧し、それにより、温度センサをバッテリセルに固定しているので、温度センサをガタツキなく安定して確実に組み付けることができると共に、組付が簡単であり、作業効率の向上が図れる。また、測温穴の内部に温度センサの測温部を挿入して温度を測るので、周囲温度の影響を受けにくく、バッテリセルの内部温度を精度よく測定することができる。

上記（２）の構成の組付構造によれば、弾性アームをモジュール部品とバッテリセルとで挟み込むことで温度センサをバッテリセルに固定しているので、無理な力を加えることなく、温度センサを安定してバッテリセルに固定することができる。

上記（３）の構成の組付構造によれば、モジュール部品の押え壁にリブを設けたので、組付時および組付後の温度センサの位置ずれ防止を図ることができる。

上記（４）の構成の組付方法によれば、予め温度センサの測温部をバッテリセルに形成した測温穴に挿入し、その状態でモジュール部品をバッテリ集合体に装着することにより、モジュール部品の押え壁で弾性アームをバッテリセル側に押圧し、それにより、温度センサをバッテリセルに固定するので、温度センサをガタツキなく安定して確実に組み付けることができると共に、組付が簡単であり、作業効率の向上が図れる。また、測温穴の内部に温度センサの測温部を挿入して温度を測るので、周囲温度の影響を受けにくく、バッテリセルの内部温度を精度よく測定することができる。

本発明によれば、温度センサをバッテリセルにガタツキなく安定して確実に組み付けることができると共に、組み付けが簡単であり、作業効率の向上が図れる。また、測温穴の内部に温度センサの測温部を挿入して温度を測るので、周囲温度の影響を受けにくく、バッテリセルの内部温度を精度よく測定することができる。

（ａ）は本発明の実施形態におけるモジュール部品の構成を示す断面図、（ｂ）は温度センサの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるバッテリ集合体の各バッテリセルに温度センサを組み付けた状態を示す斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。 （ａ）は前記バッテリセルに温度センサを組み付けた状態を示す要部断面図、（ｂ）はその上でモジュール部品をバッテリ集合体に装着することによって、温度センサを固定した状態を示す断面図である。 従来の温度センサの組付構造の分解斜視図である。 同従来の組付構造の腰部断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１（ａ）は実施形態におけるモジュール部品の構成を示す断面図、（ｂ）は温度センサの構成を示す斜視図、図２は実施形態におけるバッテリ集合体の各バッテリセルに温度センサを組み付けた状態を示す斜視図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図、図４（ａ）はバッテリセルに温度センサを組み付けた状態を示す要部断面図、（ｂ）はその上でモジュール部品をバッテリ集合体に装着することによって、温度センサを固定した状態を示す断面図である。

本実施形態の温度センサの組付構造は、図２に示すように、複数のバッテリセル１を一列に配列して集合させたバッテリ集合体２と、図１（ａ）および図４（ｂ）に示すように、バッテリ集合体２に装着されることで複数のバッテリセル１を直列接続するモジュール部品２０と、図１〜図４に示すように、バッテリ集合体２を構成する複数のバッテリセル１の温度をそれぞれ測定する温度センサ１０と、を具備した電源装置に適用されたものである。

図３に示すように、温度センサ１０により温度を測定する対象のバッテリセル１には測温穴３が設けられている。また、温度センサ１０は、図１（ｂ）および図３に示すように、先端側（図において下端側）に測温穴３に挿入される棒状の測温部１１を有すると共に、測温穴３に測温部１１を挿入したとき測温穴３の外部に露出するセンサ頭部１２に、測温穴３の開口の周縁壁（バッテリセル１の上壁面）に沿って延びる弾性アーム１３を有している。弾性アーム１３は、１８０度対向した位置に一対設けられている。また、センサ頭部１２の上面には、端子１４が突設されている。

モジュール部品２０は、図１（ａ）に示すように、プレート状の絶縁材料製のモジュール本体２１と、モジュール本体２１に保持された図示しないバスバーとからなり、モジュール部品２０をバッテリ集合体２に装着することで、バスバーによって複数のバッテリセル１を電気的に直列接続できるようになっている。モジュール本体２１には、センサ装着孔２２が設けられており、センサ装着孔２２の内周に、温度センサ１０の一対の弾性アーム１３をバッテリセル１側に押圧する押え壁２３が設けられている。また、モジュール本体２１の下面には、モジュール部品２０をバッテリ集合体２に装着する際にガイド作用をなすガイド突起２７と、装着状態でモジュール部品２０をバッテリ集合体２にロックするロック部２６とが設けられている。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、温度センサ１０の弾性アーム１３は、モジュール部品２０の押え壁２３によって押圧されたとき、モジュール部品２０の押え壁２３に押圧接触する第１接触部１３ａと、バッテリセル１の測温穴３の開口の周縁壁（上壁面１ａ）に押圧接触する第２接触部１３ｂとを有している。弾性アーム１３は、逆への字状の断面形状に形成されており、アーム先端が第１接触部１３ａとして構成され、アーム屈曲部が第２接触部１３ｂとして構成され、押え壁２３による押圧力が作用したとき、第１接触部１３ａと第２接触部１３ｂの間の押圧力作用方向における距離が変化するように弾性変形可能とされている。

そして、測温穴３に温度センサ１０の測温部１１を挿入した状態で、モジュール部品２０をバッテリ集合体２に装着することにより、モジュール部品２０の押え壁２３によって弾性アーム１３がバッテリセル１側に押圧され、それにより、温度センサ１０がバッテリセル１に固定されている。即ち、弾性アーム１３がモジュール部品２０の押え壁２３とバッテリセル１の測温穴３の開口の周縁壁（上壁面１ａ）との間に挟まれることによって、温度センサ１０がバッテリセル１に固定されている。なお、モジュール部品２０の押え壁２３の先端にはリブ２３ａが突設されており、このリブ２３ａによって第１接触部１３ａの位置ズレが防止されている。

この温度センサの組付構造を作製する場合は、まず、図２、図３および図４（ａ）に示すように、温度センサ１０の測温部１１をバッテリセル１に形成した測温穴３に挿入する。次に、その状態で図４（ｂ）に示すように、モジュール部品２０をバッテリ集合体２に装着する。モジュール部品２０の装着の際には、ガイド２７で位置決めしながらバッテリ集合体２の適正位置に取り付けて、ロック部２６によりロックする。

そうすることによって、モジュール部品２０の押え壁２３により弾性アーム１３をバッテリセル１側に押圧することができ、それにより、弾性アーム１３をモジュール部品２０とバッテリセル１とで挟み込むことができて、温度センサ１０をバッテリセル１に固定することができる。この状態で、センサ頭部１２に突設した端子１４に電線を接続することにより、測定信号を外部に取り出すことができる。

このように、本実施形態の温度センサ１０の組付構造によれば、予め温度センサ１０の測温部１１をバッテリセル１に形成した測温穴３に挿入し、その状態でモジュール部品２０をバッテリ集合体２に装着することにより、モジュール部品２０の押え壁２３で弾性アーム１３をバッテリセル１側に押圧し、それにより、温度センサ１０をバッテリセル１に固定しているので、温度センサ１０をガタツキなく安定して確実に組み付けることができると共に、組付が簡単であり、作業効率の向上が図れる。また、測温穴３の内部に温度センサ１０の測温部１１を挿入して温度を測るので、周囲温度の影響を受けにくく、バッテリセル１の内部温度を精度よく測定することができる。

また、弾性アーム１３をモジュール部品２０とバッテリセル１とで挟み込むことで温度センサ１０をバッテリセル１に固定しているので、無理な力を加えることなく、温度センサ１０を安定してバッテリセル１に固定することができる。また、モジュール部品２０の押え壁２３にリブ２３ａを設けているので、組み付け時および組み付け後の温度センサ１０の位置ずれ防止を図ることができる。

また、モジュール部品２０にガイド２７を設けているので、バッテリ集合体２へのモジュール部品２０の組み付けを容易且つ適正に行うことができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、上記実施形態では、全部のバッテリセル１に温度センサ１０を組み付けた場合を示したが、特定のバッテリセル１だけに温度センサ１０を組み付けてもよい。

１ バッテリセル
１ａ 上壁面（測温穴の開口の周縁壁）
２ バッテリ集合体
３ 測温穴
１０ 温度センサ
１１ 測温部
１２ センサ頭部
１３ 弾性アーム
１３ａ 第１接触部
１３ｂ 第２接触部
２０ モジュール部品
２３ 押え壁
２３ａ リブ

Claims (4)

1. 複数のバッテリセルを集合させたバッテリ集合体と、該バッテリ集合体に装着されることで前記複数のバッテリセルを直列接続するモジュール部品と、前記バッテリ集合体を構成する複数のバッテリセルのうちの少なくとも１つのバッテリセルの温度を測定する温度センサと、を具備した電源装置における前記温度センサの組付構造において、
   前記温度センサにより温度を測定する対象の前記バッテリセルに測温穴を設け、
   前記温度センサに、前記測温穴に挿入される棒状の測温部を設けると共に、前記測温穴に前記測温部を挿入したとき前記測温穴の外部に露出するセンサ頭部に、前記測温穴の開口の周縁壁に沿って延びる弾性アームを設け、
   前記測温穴に前記温度センサの測温部を挿入した状態で、前記モジュール部品を前記バッテリ集合体に装着することにより、前記モジュール部品の押え壁によって前記弾性アームを前記バッテリセル側に押圧し、それにより、前記温度センサをバッテリセルに固定したことを特徴とする電源装置における温度センサの組付構造。
2. 前記弾性アームが、前記モジュール部品の押え壁によって押圧されたとき、前記モジュール部品の押え壁に押圧接触する第１接触部と前記バッテリセルの測温穴の開口の周縁壁に押圧接触する第２接触部とを有すると共に、前記押え壁による押圧力が作用したとき前記第１接触部と前記第２接触部の間の押圧力作用方向における距離が変化するように弾性変形可能とされており、前記弾性アームが前記モジュール部品の押え壁と前記バッテリセルの測温穴の開口の周縁壁との間に挟まれることで、前記温度センサがバッテリセルに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電源装置における温度センサの組付構造。
3. 前記弾性アームが、前記モジュール部品の押え壁によって押圧されたとき、前記モジュール部品の押え壁に押圧接触する第１接触部を有しており、前記モジュール部品の押え壁に、前記第１接触部の位置ズレを防止するリブが突設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置における温度センサの組付構造。
4. 請求項１に記載の温度センサの組付構造を用いて、温度センサをバッテリセルに組み付ける温度センサの組付方法であって、
   前記バッテリ集合体側の測温穴に温度センサの測温部を挿入し、
   前記測温穴に前記温度センサの測温部を挿入した状態で、前記モジュール部品を前記バッテリ集合体に装着することにより、前記モジュール部品の押え壁によって前記弾性アームを前記バッテリセル側に押圧し、それにより、前記温度センサをバッテリセルに固定する、
   ことを特徴とする温度センサの組付方法。

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