JP2013137232A

JP2013137232A - 温度センサ装置

Info

Publication number: JP2013137232A
Application number: JP2011288202A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamamoto; 憲治山本; Yasutaka Maeda; 保隆前田; Isao Kobayashi; 功小林
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: JP5807811B2

Abstract

【課題】センサ取付孔が多少位置ずれしたり傾いて形成されていても確実に設置することができる温度センサ装置を提供すること。
【解決手段】バッテリ２に設けられたセンサ取付孔３ａを介してバッテリの内部温度を測定する温度センサ装置１であって、感熱素子４と、感熱素子に一端が接続された一対の配線端子５と、一対の配線端子の他端が接続された一対のリード線６と、閉じた先端部内に感熱素子を配して該感熱素子と配線端子の先端側とを覆って保護するセンサ取付孔に挿入可能な筒状保護部材７と、少なくとも配線端子とリード線との接続部分を収納してリード線の先端側を支持すると共に筒状保護部材の基端側を支持するケース部８とを備え、筒状保護部材の少なくとも配線端子の周囲が、弾性材で形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車や電気自動車のバッテリ温度検知等に好適な温度センサ装置に関するものである。

近年、内燃機関とモーターとを組み合わせて優れた低燃費性能を有するハイブリッド車やモーターのみで駆動される電気自動車が開発及び実用化されている。これらのハイブリッド車や電気自動車には、モーター駆動のためにバッテリが搭載されているが、該バッテリの性能を良好に維持するため、バッテリの温度を検知して温度管理を行っている（特許文献１参照）。

このバッテリの温度を検知する温度センサとしては、従来、例えば特許文献２には、バッテリーセル等の被検体に接触又は近接するように配置される樹脂製のハウジング部を有するセンサ本体と、当該ハウジング部の内部に配設され、かつ被検体からハウジング部の内部に伝達される熱の温度に応じた検出信号を出力するサーミスタ（測温素子）と、被検体とサーミスタとの間に位置するようにハウジング部に設けられた、サーミスタへの熱の伝達効率を高めるための金属製の熱伝達向上部材とを備えた温度センサが記載されている。

特開２００７−１１２２６８号公報特開２００９−２５０７６８号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
バッテリ等に設けられたセンサ取付孔を介してバッテリの内部温度を測定する場合、センサ取付孔にサーミスタ等の感熱素子を挿入して測定を行う必要がある。しかしながら、サーミスタ単体をセンサ取付孔内に直接挿入すると、サーミスタを確実に固定することが困難である。このため、上記特許文献２に記載の温度センサのように、ハウジング部を用いてセンサ取付孔に取り付ける必要がある。しかしながら、センサ取付孔と内部のバッテリ等の測定対象に設けた測定用穴とが若干位置ずれして設置されてしまった場合や、振動や変動により互いの位置や間隔が変化してしまう場合、さらにセンサ取付孔が傾いて形成されている場合等が生じることがある。このとき上記特許文献２に記載の温度センサでは、周囲を金属製の熱伝達向上部材が覆っているサーミスタ部分を、センサ取付孔に挿入しても、さらに奥の測定用穴が位置ずれや軸ずれしているため、測定用穴内に挿入できなかったり、斜めに傾いてしまって固定できなかったりする問題があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、センサ取付孔が多少位置ずれしたり傾いて形成されていても確実に設置することができる温度センサ装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る温度センサ装置は、測定対象に設けられたセンサ取付孔を介して前記測定対象の内部温度を測定する温度センサ装置であって、感熱素子と、該感熱素子に一端が接続された一対の配線端子と、前記一対の配線端子の他端が接続された一対のリード線と、閉じた先端部内に前記感熱素子を配して該感熱素子と前記配線端子の先端側とを覆って保護する前記センサ取付孔に挿入可能な筒状保護部材と、少なくとも前記配線端子と前記リード線との接続部分を収納して前記リード線の先端側を支持すると共に前記筒状保護部材の基端側を支持するケース部とを備え、前記筒状保護部材の少なくとも前記配線端子の周囲が、弾性材で形成されていることを特徴とする。

この温度センサ装置では、感熱素子と配線端子の先端側とを覆って保護する筒状保護部材の少なくとも配線端子の周囲が、弾性材で形成されているので、例えばセンサ取付孔と測定用穴とがずれている場合やセンサ取付孔が斜めに形成されているような場合でも、弾性材の部分で筒状保護部材が曲がって先端をしっかり測定用穴内に挿入させることができる。また、センサ取付孔と測定用穴との間隔が振動等で若干短くなり、筒状保護部材の先端が穴底に当たって押されても、弾性材を用いた筒状保護部材が弾性的に縮み易く、安定した取付状態を保持することができる。したがって、高精度に設けられたセンサ取付孔でなくても温度センサ装置を容易にかつ確実に取り付けでき、組み込みコストが低減できると共に、バッテリ等の測定対象の温度を正確に測定することが可能になる。また、少なくとも一部を弾性材で形成された筒状保護部材内に感熱素子が収納されているので、高い防水性や耐振性が得られ、高い信頼性を有している。

第２の発明に係る温度センサ装置は、第１の発明において、前記ケース部が、前記筒状保護部材が挿入されて外部へ突出させる保護部材用孔と、前記センサ取付孔に前記筒状保護部材を挿入した状態で前記センサ取付孔に嵌め込み可能な固定用突起部とを備え、前記固定用突起部が、前記筒状保護部材の弾性材で形成された部分の外周面に配されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサ装置では、固定用突起部が、筒状保護部材の弾性材で形成された部分の外周面に配されているので、センサ取付孔に固定用突起部を嵌め込む際に、固定用突起部が筒状保護部材の弾性材部分を内側に押すことで筒状保護部材が撓んで容易に固定用突起部をセンサ取付孔に押し込むことができる。

第３の発明に係る温度センサ装置は、第２の発明において、前記筒状保護部材が、前記先端部と、該先端部の基端に接続された筒状の筒部本体と、該筒部本体の基端に接続され前記筒部本体よりも外径が大きく形成されて可撓性を有するダイヤフラム部と、該ダイヤフラム部の外周に形成され前記保護部材用孔の周囲に固定されるフランジ部とを有していることを特徴とする。
すなわち、この温度センサ装置では、筒部本体の基端に接続され筒部本体よりも外径が大きく形成されて可撓性を有するダイヤフラム部を有しているので、固定用突起部で固定された状態で、先端部及び筒部本体が軸方向に押されてもダイヤフラム部が撓むことで、筒部本体の基端部がケース本体内に押し込まれる。したがって、弾性体である先端部及び筒部本体の縮みだけでなく、ダイヤフラム部の撓みによって、ケース本体から突出している部分が縮み易くなり、振動等で測定用穴との間隔が狭くなっても、先端部を測定用穴の穴底にさらに安定して密着させることができる。

第４の発明に係る温度センサ装置は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記筒状保護部材が、ゴム製パイプ材で形成されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサ装置では、筒状保護部材がゴム製パイプ材で形成されているので、柔軟で防水性や耐振性が高く、さらに製造コストを低減させることができる。

第５の発明に係る温度センサ装置は、第１から第４のいずれかの発明において、前記測定対象が、バッテリであることを特徴とする。
すなわち、この温度センサ装置では、測定対象が、バッテリであるので、バッテリのセンサ取付孔に容易にかつ確実に装着可能であると共に高精度にバッテリの温度を測定することが可能になる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る温度センサ装置によれば、筒状保護部材の少なくとも配線端子の周囲が、弾性材で形成されているので、高精度に設けられたセンサ取付孔でなくても温度センサ装置を容易にかつ確実に取り付けでき、設置コストが低減できると共に、バッテリ等の測定対象の温度を正確に測定することが可能になる。また、高い防水性や耐振性が得られ、高い信頼性を得ることができる。
したがって、本発明の温度センサ装置は、バッテリ等のセンサ取付孔に容易にかつ確実に装着可能であると共に高精度にバッテリの温度を測定することができる。特に、ハイブリッド車や電気自動車のバッテリの温度を測定するセンサとして好適である。

本発明に係る温度センサ装置の一実施形態において、バッテリのセンサ取付孔に取り付けた状態の温度センサ装置を示す断面図である。本実施形態において、温度センサ装置を示す斜視図である。本実施形態において、温度センサ装置を示す側面図である。本実施形態において、温度センサ装置を示す底面図である。本実施形態において、蓋部を除いた温度センサ装置を示す平面図である。本実施形態において、ケース本体を示す斜視図である。本実施形態において、筒状保護部材を示す斜視図である。本実施形態において、蓋部を示す斜視図である。本実施形態において、位置ずれした取付用孔に設置した温度センサ装置を示す断面図である。本実施形態において、測定用穴との間隔が短くなった取付用孔に設置した温度センサ装置を示す断面図である。

以下、本発明に係る温度センサ装置の一実施形態を、図１から図１０を参照しながら説明する。

本実施形態の温度センサ装置１は、図１から図５に示すように、ハイブリッド車や電気自動車に搭載されるバッテリ（測定対象）２のケース３に設けられたセンサ取付孔３ａを介してバッテリ２の内部温度を測定する温度センサ装置である。上記バッテリ２は、ケース３内にバッテリ本体１２が収納されており、ケース３には温度センサ装置を取り付けるためのセンサ取付孔３ａが形成されていると共に、バッテリ本体１２にはセンサ取付孔３ａに対向した位置に測定用穴１２ａが形成されている。

この温度センサ装置１は、感熱素子４と、該感熱素子４に一端が接続された一対の配線端子５と、一対の配線端子５の他端が半田付け等により接続された一対のリード線６と、閉じた先端部内に感熱素子４を配して該感熱素子４と配線端子５の先端側とを覆って保護するセンサ取付孔３ａに挿入可能な筒状保護部材７と、少なくとも配線端子５とリード線との接続部分を収納してリード線６の先端側を支持すると共に筒状保護部材７の基端側を支持するケース部８とを備えている。

上記感熱素子４は、サーミスタ素子であり、このサーミスタ素子は、サーミスタ素体と、該サーミスタ素体に形成された一対の電極とを有したチップサーミスタやフレーク形サーミスタである。このサーミスタとしては、ＮＴＣ型、ＰＴＣ型、ＣＴＲ型等のサーミスタがあるが、本実施形態では、サーミスタ素子として、例えばＮＴＣ型サーミスタを採用している。
上記一対の配線端子５の一端は、感熱素子４のサーミスタ素体に形成された一対の電極に接続されている。

上記ケース部８は、全体として薄型の略直方体形状とされ、箱状のケース本体９と、該ケース本体９の上部開口部を閉塞して嵌め込まれた蓋部１０とで構成されている。なお、ケース本体９と蓋部１０とは、いずれも樹脂で成形されている。
また、このケース部８は、筒状保護部材７が挿入されて外部へ突出させる保護部材用孔９ｃと、センサ取付孔３ａに筒状保護部材７を挿入した状態でセンサ取付孔３ａに嵌め込み可能な固定用突起部９ａとを備えている。

ケース本体９の周壁部には、図６に示すように、リード線６を通す凹部９ｂが形成されている。また、蓋部１０の周壁部にも、図８に示すように、リード線６を通す凹部１０ｂが形成されている。すなわち、蓋部１０を閉めた際に凹部１０ｂと凹部９ｂとでリード線６を挟むことで、リード線６の抜けやがたつきを防いでいる。また、ケース本体９の内部には、リード線６を下から支持するリード支持部９ｄが立設されている。
また、ケース部９の下面には、筒状保護部材７が挿入される保護部材用孔９ｃが形成されている。
上記リード線６は、配線端子５に接続された金属芯線６ａと、該金属芯線６ａを被覆する絶縁性の被覆材６ｂで構成されている。

上記筒状保護部材７は、図７に示すように、先端部７ａが閉じられた有底の略円筒状であり、少なくとも配線端子５の周囲が絶縁性の弾性材で形成されている。なお、本実施形態の筒状保護部材７は、先端が閉じられたゴム製パイプ材で形成され、全体を弾性材で形成している。
この筒状保護部材７は、上記先端部７ａと、該先端部７ａの基端に接続された円筒状の筒部本体７ｂと、該筒部本体７ｂの基端に接続され該筒部本体７ｂよりも外径が大きく形成されて可撓性を有するダイヤフラム部７ｃと、該ダイヤフラム部７ｃの外周に形成され保護部材用孔９ｃの周囲に固定されるフランジ部７ｄとを有している。なお、先端部７ａは、高熱伝導性のゴム材で形成されている。すなわち、筒状保護部材７は、先端部７ａを形成する高熱伝導性のゴム材と、他の部分を形成するゴム材との二種類のゴム材を用いた二色成形によって一体成形される。

なお、蓋部１０が嵌め込まれる際に、略四角形状のフランジ部７ｄを上部からケース本体９の底面に押し付けることで、筒状保護部材７がケース部８に固定される。すなわち、蓋部１０の下面に下方に円環状に突出したリブ部１０ａの下端で、フランジ部７ｄの上面を押さえ付けるようにして蓋部１０が嵌め込まれて、筒状保護部材７の基端がケース本体９に固定される。また、この際、ケース本体８の内底面に突出して形成された４つのピン９ｅが、フランジ部７ｄの四隅に形成された固定用孔７ｅに挿通されると共に、蓋部１０のリブ部１０ａの外周に形成された４つのピン用穴１０ｃに挿入されて、フランジ部７ｄが位置決め固定される。

上記固定用突起部９ａは、先端が鈎状となった爪部とされ、センサ取付孔３ａに嵌め込まれた際に先端の爪部がセンサ取付孔３ａの周縁に係止されて固定される。
また、固定用突起部９ａは、筒状保護部材７の弾性材で形成された部分の外周面に互いに対向して一対配されている。なお、固定用突起部９ａは、突出方向に対して直交する方向の断面が円弧状に形成されており、円形のセンサ取付孔３ａに対して位置ずれがし難くなっている。

この温度センサ装置１をバッテリ２に取り付ける際、センサ取付孔３ａ内に筒状保護部材７を挿入すると共に、筒状保護部材７の先端をさらに奥にあるバッテリ本体１２の測定用穴１２ａに挿入させる。この際、固定用突起部９ａをセンサ取付孔３ａに押し込んで嵌め、ケース部８をケース３に固定して温度センサ装置１をバッテリ２に固定する。

このように本実施形態の温度センサ装置１では、感熱素子４と配線端子５の先端側とを覆って保護する筒状保護部材７の少なくとも配線端子５の周囲が、弾性材で形成されているので、図９に示すように、例えばセンサ取付孔３ａと測定用穴１２ａとが軸ずれしている場合やセンサ取付孔が斜めに形成されているような場合でも、弾性材の部分で筒状保護部材７が曲がって先端をしっかり測定用穴１２ａ内に挿入させることができる。

また、図１０に示すように、例えばセンサ取付孔３ａと測定用穴１２ａとの間隔が振動等で若干短くなり、筒状保護部材７の先端が穴底に押されても、ゴム製の先端部７ａ及び筒部本体７ｂが弾性的に縮むと共に、ダイヤフラム部７ｃが撓んで筒部本体７ｂの基端部がケース本体８内に押し込まれた状態となる。これにより、常時、先端部７ａを穴底に密着させることができ、安定した取付状態を保持可能である。

したがって、高精度に設けられたセンサ取付孔３ａでなくても温度センサ装置１を容易にかつ確実に取り付けでき、組み込みコストが低減できると共に、バッテリ２の温度を正確に測定することが可能になる。また、少なくとも一部を弾性材で形成された筒状保護部材７内に感熱素子４が収納されているので、高い防水性や耐振性が得られ、高い信頼性を有している。

また、固定用突起部９ａが、筒状保護部材７の弾性材で形成された部分の外周面に配されているので、センサ取付孔３ａに固定用突起部９ａを嵌め込む際に、固定用突起部９ａが筒状保護部材７の弾性材部分を内側に押すことで筒状保護部材７が撓んで容易に固定用突起部９ａをセンサ取付孔３ａに押し込むことができる。

さらに、筒部本体７ｂの基端に接続され筒部本体７ｂよりも外径が大きく形成されて可撓性を有するダイヤフラム部７ｃを有しているので、固定用突起部９ａで固定された状態で、先端部７ａ及び筒部本体７ｂが軸方向に押されてもダイヤフラム部７ｃが撓むことで、筒部本体７ｂの基端部がケース本体８内に押し込まれる。したがって、弾性体である先端部７ａ及び筒部本体７ｂの縮みだけでなく、ダイヤフラム部７ｃの撓みによって、ケース本体８から突出している部分が縮み易くなり、振動等で測定用穴１２ａとの間隔が狭くなっても、先端部７ａを測定用穴１２ａの穴底にさらに安定して密着させることができる。

また、筒状保護部材７がゴム製パイプ材で形成されているので、柔軟で防水性や耐震性が高く、さらに製造コストを低減させることができる。
したがって、本実施形態の温度センサ装置１は、バッテリ２のセンサ取付孔３ａに容易にかつ確実に装着可能であると共に高精度にバッテリ２の温度を測定することができる。特に、ハイブリッド車や電気自動車のバッテリの温度を測定するセンサとして好適である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態では、温度センサ装置をバッテリのケースに直接取り付けているが、ケースとバッテリとの間にパッキンを挟んで取り付けても構わない。この場合、温度センサ装置の位置ずれやがたつきをさらに防止することができる。

１…温度センサ装置、２…バッテリ（測定対象）、３ａ…センサ取付孔、４…感熱素子、５…配線端子、６…リード線、７…筒状保護部材、８…ケース部、９…ケース本体、９ａ…固定用突起部、１０…蓋部

Claims

測定対象に設けられたセンサ取付孔を介して前記測定対象の内部温度を測定する温度センサ装置であって、
感熱素子と、
該感熱素子に一端が接続された一対の配線端子と、
前記一対の配線端子の他端が接続された一対のリード線と、
閉じた先端部内に前記感熱素子を配して該感熱素子と前記配線端子の先端側とを覆って保護する前記センサ取付孔に挿入可能な筒状保護部材と、
少なくとも前記配線端子と前記リード線との接続部分を収納して前記リード線の先端側を支持すると共に前記筒状保護部材の基端側を支持するケース部とを備え、
前記筒状保護部材の少なくとも前記配線端子の周囲が、弾性材で形成されていることを特徴とする温度センサ装置。
請求項１に記載の温度センサ装置において、
前記ケース部が、前記筒状保護部材が挿入されて外部へ突出させる保護部材用孔と、前記センサ取付孔に前記筒状保護部材を挿入した状態で前記センサ取付孔に嵌め込み可能な固定用突起部とを備え、
前記固定用突起部が、前記筒状保護部材の弾性材で形成された部分の外周面に配されていることを特徴とする温度センサ装置。
請求項２に記載の温度センサ装置において、
前記筒状保護部材が、前記先端部と、該先端部の基端に接続された筒状の筒部本体と、該筒部本体の基端に接続され前記筒部本体よりも外径が大きく形成されて可撓性を有するダイヤフラム部と、該ダイヤフラム部の外周に形成され前記保護部材用孔の周囲に固定されるフランジ部とを有していることを特徴とする温度センサ装置。
請求項１から３のいずれか一項に記載の温度センサ装置において、
前記筒状保護部材が、ゴム製パイプ材で形成されていることを特徴とする温度センサ装置。
請求項１から４のいずれか一項に記載の温度センサ装置において、
前記測定対象が、バッテリであることを特徴とする温度センサ装置。