JP2013068466A - Thermistor, power-supply unit, and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の単電池を並べた電源装置における温度検知を行うサーミスタに関する。 The present invention relates to a thermistor that performs temperature detection in a power supply device in which a plurality of single cells are arranged.
従来、積層電池パックにおいて、電池の温度検知にサーミスタが用いられる構成が知られる。 Conventionally, in a laminated battery pack, a configuration in which a thermistor is used for battery temperature detection is known.
サーミスタは、サーミスタ特性を有する素子をガラスで密封する構造となっているため、機械的強度が低いといえる(例えば、特許文献1を参照)。 Since the thermistor has a structure in which an element having thermistor characteristics is sealed with glass, it can be said that the mechanical strength is low (see, for example, Patent Document 1).
このように機械的強度が低いサーミスタの破損を防ぐために、種々の技術が提供されている(例えば、特許文献2および3を参照)。 In order to prevent the thermistor having low mechanical strength from being damaged in this way, various techniques are provided (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
しかしながら、上記従来技術では、複数の単電池が積層される電池パックにおいて、これら複数の単電池の間に挿し込んで使用する場合、(1)狭い隙間への挟み込みによる荷重、(2)複数の電池に加わる拘束荷重、(3)電池の熱膨張による挟み込み荷重の発生、などに耐えうる十分な強度を有し且つ低コストなサーミスタを提供することは困難であった。 However, in the above-described prior art, in a battery pack in which a plurality of unit cells are stacked, when used by being inserted between the plurality of unit cells, (1) a load due to being caught in a narrow gap, (2) a plurality of units It has been difficult to provide a low-cost thermistor that has sufficient strength to withstand the restraining load applied to the battery and (3) the occurrence of a pinching load due to the thermal expansion of the battery.
そこで、本願発明は、狭い隙間に挟み込まれた状態で挟み込み方向に発生する荷重によるガラス管の破損を防止することのできるサーミスタを提供することを目的とする。 Then, this invention aims at providing the thermistor which can prevent the failure | damage of the glass tube by the load which generate | occur | produces in the pinching direction in the state pinched in the narrow clearance gap.
上記課題を解決するために、本発明のサーミスタは、(1)サーミスタ特性を有する素子を収容するガラス管と、前記ガラス管を収容し、温度測定対象物の被測定面に当接する接触面を有する測温部と、前記接触面と平行な面方向において前記測温部と近接し、前記接触面の法線方向における大きさが前記側温部よりも大きい支持部と、前記接触面と平行な面方向において前記測温部と前記支持部とを連結し、前記接触面の法線方向における大きさが前記測温部よりも小さいくびれ部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the thermistor of the present invention includes (1) a glass tube that houses an element having thermistor characteristics, and a contact surface that houses the glass tube and contacts the surface to be measured of the temperature measurement object. A temperature measuring unit, a support unit that is close to the temperature measuring unit in a plane direction parallel to the contact surface, and that is larger in the normal direction of the contact surface than the side temperature unit, and parallel to the contact surface The temperature measuring part and the support part are connected in a smooth surface direction, and a constricted part having a size in the normal direction of the contact surface smaller than that of the temperature measuring part is provided.
(2)(1)の構成において、前記支持部は、前記接触面の法線方向において、前記接触面に近い側よりも前記接触面から遠い側の方が突出している。 (2) In the configuration of (1), in the normal direction of the contact surface, the support portion protrudes on the side farther from the contact surface than on the side closer to the contact surface.
(3)(1)または(2)の構成において、前記くびれ部は、前記サーミスタにおける前記接触面が設けられる側および前記接触面が設けられない側の双方に形成される凹部である構成としてもよい。 (3) In the configuration of (1) or (2), the constricted portion may be a recess formed on both the side of the thermistor where the contact surface is provided and the side where the contact surface is not provided. Good.
(4)(1)〜(3)の構成において、前記素子に接続されたワイヤーハーネスを挿通する挿通部を備え、前記支持部の少なくとも一部は、前記接触面と平行な面方向において前記挿通部と重なる位置にあることが望ましい。 (4) In the configurations of (1) to (3), an insertion portion for inserting a wire harness connected to the element is provided, and at least a part of the support portion is inserted in the plane direction parallel to the contact surface. It is desirable to be in a position overlapping the part.
(5)本発明の電源装置は、(1)〜(4)の構成において、積層される複数の単電池と、前記複数の単電池の内の隣接する少なくとも2つの単電池の間に挿入される請求項1乃至4のうちいずれか1つに記載のサーミスタと、を備える構成としてもよい。 (5) In the configuration of (1) to (4), the power supply device of the present invention is inserted between a plurality of unit cells to be stacked and at least two unit cells adjacent to each other among the plurality of unit cells. A thermistor according to any one of claims 1 to 4 may be provided.
(6)(5)の構成において、前記複数の単電池は、リチウムイオン電池およびニッケル水素電池のいずれか一方であることが望ましい。 (6) In the configuration of (5), it is preferable that the plurality of unit cells is one of a lithium ion battery and a nickel metal hydride battery.
(7)本発明の車両は、(5)または(6)の構成の電源装置を搭載していることが好ましい。 (7) It is preferable that the vehicle of the present invention is equipped with the power supply device having the configuration (5) or (6).
本発明によれば、狭い隙間に挟み込まれた状態で挟み込み方向に発生する荷重によるガラス管の破損を防止することのできるサーミスタを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the thermistor which can prevent the failure | damage of the glass tube by the load generate | occur | produced in the pinching direction in the state pinched in the narrow clearance gap can be provided.
本発明の実施例1である電源装置について、図1を用いて説明する。図1において、Z軸は、重力方向を示しており、X軸及びY軸は、Z軸に対して直交し、かつ互いに直交する軸である。ここで、図1は、電源装置の分解斜視図である。 A power supply apparatus that is Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the Z axis indicates the direction of gravity, and the X axis and the Y axis are orthogonal to the Z axis and orthogonal to each other. Here, FIG. 1 is an exploded perspective view of the power supply device.
本実施形態に係る電源装置は、車両に搭載することができ、この車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両の走行エネルギ(運動エネルギ)を発生させる動力源として、電源装置の他に、内燃機関や燃料電池を備えた車両である。また、電気自動車は、電源装置の出力だけを用いて車両を走行させるものである。 The power supply device according to the present embodiment can be mounted on a vehicle, and examples of the vehicle include a hybrid vehicle and an electric vehicle. A hybrid vehicle is a vehicle provided with an internal combustion engine and a fuel cell in addition to a power supply device as a power source for generating running energy (kinetic energy) of the vehicle. An electric vehicle is a vehicle that travels using only the output of a power supply device.
電源装置10は、複数の単電池(電源体)13がX方向に並んで配置された電池モジュール(電源モジュール)12を有している。ここで、X方向で隣り合う単電池13の間には、単電池13の表面に対して冷却用の気体(熱交換媒体)を導くためのスペーサ14が配置されている。すなわち、スペーサ14は、X方向で隣り合う単電池13の間に冷却用の気体を通過させるための通路を形成している。なお、スペーサ14は、ポリプロピレン等の樹脂によって形成することができる。
The
ここで、ダクト及びファンを用いることにより、例えば、車両の室内に存在する空気を、冷却用の気体として、隣り合う単電池13の間に導くことができる。車両の室内とは、乗車者が乗車する空間や、荷物等を収容するための空間(いわゆる、ラゲージコンパートメント)を意味する。なお、空気以外の成分を有する気体や液体(熱交換媒体)を、隣り合う単電池13の間に導くこともできる。
Here, by using a duct and a fan, for example, air existing in a vehicle interior can be guided between
電源装置10に対して冷却用の気体を供給すると、スペーサ14を介して、隣り合う単電池13の間に気体が流れ込む。隣り合う単電池13の間に導かれた気体は、単電池13との間で熱交換を行うことにより、充放電等によって単電池13で発生した熱を奪う。そして、隣り合う単電池13の間を通過した気体は、電池パック10の外部に排出される。これにより、単電池13の冷却(放熱)を行うことができる。
When a cooling gas is supplied to the
ここで、単電池13としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池が用いられている。なお、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることもできる。一方、電池パック10を構成する単電池13の数は、電池パック10に持たせる出力性能に基づいて適宜設定することができる。
Here, a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery is used as the
各単電池13の上部には、正極端子13a及び負極端子13bが設けられている。これらの端子13a,13bは、単電池13の内部に収容された発電要素に接続されている。ここで、発電要素とは、充放電が可能な要素であり、例えば、正極板、負極板、セパレータ及び電解液によって構成されている。
A
各単電池13における正極端子13aは、この単電池13とX方向で隣り合って配置された他の単電池13における負極端子13bと、バスバー(不図示)を介して電気的に接続されている。また、各単電池13における負極端子13bは、この単電池13とX方向で隣り合って配置された他の単電池13における正極端子13aと、バスバー(不図示)を介して電気的に接続されている。
A
このように各単電池13の端子13a,13bが電気的に接続されることにより、電池モジュール12を構成する複数の単電池13は電気的に直列に接続されることになる。これにより、電池モジュール12として、所望の出力を得ることができる。なお、電気的に並列に接続された単電池13が含まれていてもよい。
Thus, the
電池モジュール12のX方向における両端には、電池モジュール12を構成する複数の単電池13を狭持するための一対のエンドプレート15が配置されている。エンドプレート15は、強度を確保するために所定の厚さ(X方向の長さ)を有しているとともに、軽量化を図るために、開口部15aが形成されている。
At both ends in the X direction of the
また、エンドプレート15には穴部15bが形成されており、この穴部15bに対してボルト等の締結部材(不図示)を挿入することによって、エンドプレート15(電源装置10)をパックケース11に固定することができる。なお、電池モジュール12を構成する複数の単電池13のうち、一部の単電池13にも、ボルト等の締結部材を取り付けるための穴部が形成されている。
Further, a
また、電池モジュール12の両端に位置するエンドプレート15には、上下方向(Z方向)から一対の拘束バンド(拘束部材としてのアッパー拘束バンド16a及びロアー拘束バンド16b)が固定される。具体的には、電池モジュール12に対して、2つのアッパー拘束バンド16aと、2つのロアー拘束バンド16bとが固定される。
A pair of restraining bands (an
アッパー拘束バンド16aは、電池モジュール12の上面に沿って配置される中間部16a1と、中間部16a1に対して曲げ形成され、エンドプレート15のX方向における端面に沿って配置される端部16a2とを有している。ここで、中間部16a1は、複数の単電池13の配列方向(X方向)に延びている。また、ロアー拘束バンド16bは、電池モジュール12の下面に沿って配置される中間部16b1と、中間部16b1に対して曲げ形成され、エンドプレート15のX方向における端面に沿って配置される端部16b2とを有している。ここで、中間部16b1は、複数の単電池13の配列方向(X方向)に延びている。
The
アッパー拘束バンド16aにおける端部16a2と、ロアー拘束バンド16bにおける端部16b2は、リベット(不図示)によって接続される。これにより、電池モジュール12は、アッパー拘束バンド16a及びロアー拘束バンド16bによって拘束されることになる。また、エンドプレート15を介して、複数の単電池13を互いに近づける方向に作用する力が発生する。
The end portion 16a2 in the
また、本実施例による電源装置では、スペーサ14と同様に、複数の単電池の内の少なくとも2つの単電池の間の隙間に、単電池の温度を検知するためのサーミスタが挿し込まれて配置されている。
Further, in the power supply device according to the present embodiment, similarly to the
以下、本実施例におけるサーミスタの詳細について説明する。 Hereinafter, the details of the thermistor in the present embodiment will be described.
図2は、本実施例におけるサーミスタ900の外観斜視図である。図3は、サーミスタ900における突出面102aをx軸方向に見た図である。図4は、サーミスタ900をz軸方向に見た図である。図5は、サーミスタ900を図4におけるP方向に見た図である。図6は、サーミスタ900の図3におけるA−A断面を示す図である。
FIG. 2 is an external perspective view of the
サーミスタ900は、測温部101、ガラス管g、支持部102、くびれ部103、挿通部104およびワイヤーハーネスHを備えている。
The
ガラス管gは、サーミスタ特性を有する素子を収容する。ガラス管gにはワイヤーハーネスHが接続されており、ガラス管gにて検知される温度値をワイヤーハーネスHを介して送信する。 The glass tube g accommodates an element having thermistor characteristics. A wire harness H is connected to the glass tube g, and a temperature value detected by the glass tube g is transmitted via the wire harness H.
なお、ここでのサーミスタ特性とは、温度の上昇に対して抵抗が減少する特性(NTCサーミスタ)や、NTCサーミスタとは逆に温度の上昇に対して抵抗が増大する特性(PTCサーミスタ)等のサーミスタに採用し得る特性を意味している。 Here, the thermistor characteristics include a characteristic in which resistance decreases with an increase in temperature (NTC thermistor) and a characteristic in which resistance increases with an increase in temperature (PTC thermistor) contrary to the NTC thermistor. It means a characteristic that can be adopted for the thermistor.
測温部101は、ガラス管gを収容し、温度測定対象物である単電池13の被測定面13mに当接する接触面101sを有する。また、測温部101は、接触面101sとは反対側に側面101dを有している。
The
支持部102は、接触面101sと平行な面方向において測温部101と近接し、接触面101sの法線方向(x軸方向)における大きさが側温部101よりも大きい。
The
また、支持部102は、接触面101sの法線方向(x軸方向)において、接触面101sに近い側よりも接触面101sから遠い側の方が突出している。具体的には、本実施例では、接触面101sに近い側は接触面101sに対する支持部102のx軸方向の突出量はゼロであり、接触面101sから遠い側の支持部102のx軸方向の突出量はQとなっている(例えば、図4を参照)。これにより、測温部101の側面101dが退避可能な領域を確保することができ、ガラス管gの破損を防止することができる。
Further, in the normal direction (x-axis direction) of the
くびれ部103は、接触面101sと平行な面方向(y−z平面方向)において測温部101と支持部102とを連結し、接触面101sの法線方向における大きさが測温部よりも小さい。
The
くびれ部103は、サーミスタ900における接触面101sが設けられる側および接触面101sが設けられない反対側の双方に形成される凹部である。
The
なお、本実施例におけるくびれ部103は、サーミスタ900の全周を取り巻くような溝形状に形成されているが、必ずしもこれに限られるものではなく、少なくとも、サーミスタ900における接触面101sとは反対側の面上に形成されていればよい。
The
挿通部104は、ガラス管g内の素子に接続されたワイヤーハーネスHを挿通する。
The
このように、ガラス管gを収容する測温部101と支持部102とをくびれ部103により連結することで、支持部102が荷重を受けて変形する際に、支持部102の変形に連動した測温部101の変形を抑制することができ、結果として測温部101に収容されているガラス管gに加わる荷重も最小限に抑えることができる。
In this way, by connecting the
支持部102は、接触面101sの法線方向(x軸方向)において、接触面101sに近い側よりも接触面101sから遠い側の方が突出している。これによれば、荷重が加えられた支持部102が変形する際に、測温部101の接触面101sとは反対側の端面101dが退避するスペースを確保することができ(後述の図7および図8を参照)、結果としてガラス管gに加わる荷重を低減させることができる。
In the normal direction (x-axis direction) of the
また、支持部102の少なくとも一部は、接触面101sの面方向(y−z平面方向)と平行な面方向において挿通部104と重なる位置にある。これによれば、支持部102に荷重が加わった際に、支持部102に加わった荷重を挿通部104のワイヤーハーネスHを挿し通すための空洞部分104kに逃がすことができる。
Further, at least a part of the
続いて、本実施例によるサーミスタ900の使用状態について説明する。
図7は、サーミスタ900が単電池13間に挿し込まれた状態を示す断面図である。図8は、サーミスタ900に荷重が加わったときにおけるサーミスタ900の変形特性を示す図である。
Next, the usage state of the
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state where the
図7に示すように、サーミスタ900が隣接する2つの単電池13の間の狭い隙間に挿し込まれると、サーミスタ900の接触面101sが単電池13の側面13mに当接する。
As shown in FIG. 7, when the
そして、サーミスタ900が、このサーミスタ900を挟む二つの単電池13の側面13mから挟み込み荷重を受けると、サーミスタ900は、図8において破線で示したように変形する。
When the
サーミスタ900を挟む二つの単電池13の側面13mから挟み込み荷重を受ける要因としては、例えば以下の(1)〜(3)等が挙げられる。
(1)狭い隙間への挟み込みによる荷重、
(2)複数の電池に加わる拘束荷重、
(3)電池の熱膨張による挟み込み荷重の発生
The following factors (1) to (3) can be cited as factors for receiving the sandwiching load from the
(1) Load due to being caught in a narrow gap,
(2) Restraint load applied to a plurality of batteries,
(3) Generation of pinching load due to thermal expansion of the battery
サーミスタ900は、図8に示すように両側の側面13mから矢印方向の挟み込み荷重が加わると、支持部102の支持面102aおよび102sと、測温部101の接触面101sとによって当該荷重を受け止める。
As shown in FIG. 8, the
サーミスタ900における支持部102は、y軸方向における外側の側面102hが挿通部104の壁面に対してほぼ直角に延出しており、y軸方向における内側の側面103hが挿通部104に対して斜めに設定されている。これにより、支持部102は、y軸方向における内側よりも外側へ向けて倒れるように変形しやすくなっている。
The
また、支持部102の支持面102aは、y軸方向において、挿通部104の空洞部分104kと重なり且つ底面104bよりも基端側に位置しており、挟み込み荷重を受けることにより領域wを支点として図8に示す破線のようにたわむ構造となっている。
In addition, the
また、支持部102が破線のようにy軸方向における外側へ向けて開くように傾斜しながらたわむことにより、結果として測温部101の側面101dが退避方向へとふくらむように変形し、ガラス管gに加わる荷重を逃がす。
Further, the
また、図8に示すように、ガラス管gを収容する測温部101と支持部102とをくびれ部103により連結することで、支持部102が荷重を受けて変形しても、測温部101が支持部102の変形による影響を受けにくいことが分かる。
In addition, as shown in FIG. 8, the
なお、上記実施例では、サーミスタ900を構成する測温部101、支持部102のy軸方向に見た輪郭が略矩形である場合を例示したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、z軸方向に長い楕円形状の輪郭とすることも可能である。
In addition, in the said Example, although the case where the outline which looked at the y-axis direction of the
900 サーミスタ、101 測温部、g ガラス管、102 支持部、103 くびれ部、104 挿通部、H ワイヤーハーネス。 900 thermistor, 101 temperature measuring part, g glass tube, 102 support part, 103 constriction part, 104 insertion part, H wire harness.
Claims (7)
前記ガラス管を収容し、温度測定対象物の被測定面に当接する接触面を有する測温部と、
前記接触面と平行な面方向において前記測温部と近接し、前記接触面の法線方向における大きさが前記側温部よりも大きい支持部と、
前記接触面と平行な面方向において前記測温部と前記支持部とを連結し、前記接触面の法線方向における大きさが前記測温部よりも小さいくびれ部と、
を備えるサーミスタ。 A glass tube containing an element having thermistor characteristics;
A temperature measuring unit that houses the glass tube and has a contact surface that comes into contact with the surface to be measured of the temperature measurement object;
A support portion that is close to the temperature measuring unit in a plane direction parallel to the contact surface and that has a larger size in the normal direction of the contact surface than the side temperature unit;
Connecting the temperature measuring unit and the support unit in a plane direction parallel to the contact surface, and a constricted portion having a size in the normal direction of the contact surface smaller than the temperature measuring unit;
Thermistor with.
前記支持部の少なくとも一部は、前記接触面と平行な面方向において前記挿通部と重なる位置にあることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれかに記載のサーミスタ。 An insertion portion for inserting a wire harness connected to the element;
The thermistor according to any one of claims 1 to 3, wherein at least a part of the support portion is located at a position overlapping the insertion portion in a plane direction parallel to the contact surface.
前記複数の単電池の内の隣接する少なくとも2つの単電池の間に挿入される請求項1乃至4のうちいずれか1つに記載のサーミスタと、
を備える電源装置。 A plurality of unit cells stacked;
The thermistor according to any one of claims 1 to 4, wherein the thermistor is inserted between at least two adjacent cells among the plurality of cells.
A power supply device comprising:
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