JP2018159613A - 温度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーの温度検出の際におけるバッテリーの外部環境の影響を低減し、ひいてはバッテリーの内部温度の推定精度を向上させることが可能な温度検出装置を提供する。【解決手段】温度検出装置は、バッテリーの内部温度を推定するための温度情報を検出する温度検出装置であって、バッテリーの端子に接続されるターミナル２０と、ターミナル２０の温度を検出する第１温度検出部１５１と、バッテリーの周囲の温度を検出する第２温度検出部１５２と、ターミナル２０におけるバッテリーの端子に接触する部分を少なくとも覆うカバーと、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、バッテリーの内部温度を推定するための温度情報を検出する温度検出装置に関する。

車両に搭載されるバッテリー（例えば、鉛バッテリー）の内部温度は、バッテリーの状態を正確に検知するために正確に測定する必要があるが、バッテリー内は閉塞されているため、バッテリーの内部温度を直接測定することは困難である。

そこで、特許文献１には、バッテリーの外部における、異なる位置に設けられた２つの温度検出部の検出結果に基づいて、バッテリーの内部温度を推定する技術が開示されている。この技術では、バッテリーに近い位置の温度と、バッテリーから離れた位置の温度とを検出して、その温度差に基づいてバッテリーの内部温度を推定する。

特許第４０３２４３６号公報

ところで、バッテリーの外部温度は、バッテリー周囲の気流状態、バッテリーの搭載位置、エンジンからの輻射熱等、バッテリーの外部環境の影響を受けやすい。そのため、特許文献１に記載の構成では、２つの温度検出部がともにバッテリーの外部に配置されているため、ともにバッテリーの外部環境の影響を受けてしまい、ひいてはバッテリーの内部温度を正確に推定できないおそれがあった。

本発明の目的は、バッテリーの温度検出の際におけるバッテリーの外部環境の影響を低減し、ひいてはバッテリーの内部温度の推定精度を向上させることが可能な温度検出装置を提供することである。

本発明に係る温度検出装置は、
バッテリーの内部温度を推定するための温度情報を検出する温度検出装置であって、
前記バッテリーの端子に接続されるターミナルと、
前記ターミナルの温度を検出する第１温度検出部と、
前記バッテリーの周囲の温度を検出する第２温度検出部と、
前記ターミナルにおける前記バッテリーの端子に接触する部分を少なくとも覆うカバーと、
を備える。

本発明によれば、バッテリーの温度検出の際におけるバッテリーの外部環境の影響を低減し、ひいてはバッテリーの内部温度の推定精度を向上させることができる。

車両に搭載されるバッテリーを示す外観斜視図である。 バッテリーセンサー装置の取付態様を示す図である。 バッテリーセンサー装置の構成を示す斜視図である。 バッテリーセンサー装置の構成を示す分解斜視図である。 センサーユニットの平面図である。 第１サーミスタ及び第２サーミスタの取付部分を示す断面図である。 各位置における温度状態を示す図である。 カバーが取り付けられたバッテリーを示す外観斜視図である。 カバーが取り付けられたバッテリーを上から見た図である。 第１変形例に係るカバーが取り付けられたバッテリーを示す外観斜視図である。 第１変形例に係るカバーが取り付けられたバッテリーを上から見た図である。 第２変形例に係るカバーが取り付けられたバッテリーを示す外観斜視図である。 第２変形例に係るカバーが取り付けられたバッテリーを上から見た図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、車両に搭載されるバッテリーＢを示す外観斜視図である。図１Ａは、本発明に係るバッテリーセンサー装置１を取り付ける前の状態を示し、図１Ｂは、バッテリーセンサー装置１を取り付けた後の状態を示す。図２は、バッテリーセンサー装置１の取付態様を示す図である。バッテリーセンサー装置１は、本発明の「温度検出装置」に対応する。

図１に示すように、バッテリーＢは、プラス端子Ｂ１とマイナス端子Ｂ２とを備える。マイナス端子Ｂ２の周囲の平坦部Ｐが、バッテリーセンサー装置１を取り付ける取付面となる（以下「取付面Ｐ」と称する）。

図２に示すように、バッテリーセンサー装置１は、ターミナル２０がマイナス端子Ｂ２に挿通されることによってマイナス端子Ｂ２に締結される。バッテリーセンサー装置１は、バッテリーＢのプラス端子Ｂ１から負荷（図示略）を通ってマイナス端子Ｂ２に戻る電流を元に、電池容量（ＳＯＣ：State of Charge）や電池劣化状態（残容量、ＳＯＨ：State of Health）を検知する。バッテリーセンサー装置１は、バッテリー情報として車両に搭載されたＣＰＵ（Central Processing Unit、図示略）またはＥＣＵ（Engine Control Unit、図示略）等に出力する。

図３は、バッテリーセンサー装置１の構成を示す斜視図である。図４は、バッテリーセンサー装置１の構成を示す分解斜視図である。

図２、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、バッテリーセンサー装置１は、センサーユニット１０、ターミナル２０、スタッドボルトユニット３０を備える。センサーユニット１０、ターミナル２０及びスタッドボルトユニット３０は、それぞれ独立した部品で構成されても良いし、一体的に構成されていても良い。

ターミナル２０は、バッテリーＢの端子の一例としてのマイナス端子Ｂ２とセンサーユニット１０の抵抗部の一例としての抵抗付きバスバー１１を電気的に接続する。ターミナル２０は、例えば銅や真鍮などの金属材料で形成される。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、ターミナル２０は、クランプ部２１及びセンサーユニット取付部２２を有する。

クランプ部２１には、バッテリーセンサー装置１をバッテリーＢに取り付ける際、バッテリーＢのマイナス端子Ｂ２が挿通される。ボルト２４とナット２３によりクランプ部２１を締め付けることによって、ターミナル２０はバッテリーＢのマイナス端子Ｂ２に固定される（図２参照）。

センサーユニット取付部２２は、クランプ部２１の下部周縁から突出して平面状に形成される。センサーユニット取付部２２は、センサーユニット１０を固定するための固定孔２２１と、第１サーミスタ１５１を挿入するための挿入孔２２２とを有する。センサーユニット取付部２２は、バスバー接続部２２３において、センサーユニット１０の抵抗付きバスバー１１と接続される。

スタッドボルトユニット３０は、負荷のマイナス端子（図示略）とセンサーユニット１０の抵抗付きバスバー１１を電気的に接続する。スタッドボルトユニット３０は、ターミナル２０と同様に、例えば銅や真鍮などの金属材料で形成される。スタッドボルトユニット３０は、バスバー接続部３１及びスタッドボルト３２を有する。

スタッドボルト３２は、バスバー接続部３１に立設され、ワイヤーハーネス（図示略）を介して、車両のフレームグランド、すなわちバッテリーＢに接続された負荷のマイナス端子に電気的に接続される。バスバー接続部３１は、センサーユニット１０の抵抗付きバスバー１１と接続される。

図４Ａ、図４Ｂ及び図５に示すように、センサーユニット１０は、抵抗付きバスバー１１、出力端１２、ケーシング１４、第１サーミスタ１５１及び第２サーミスタ１５２等を有する。センサーユニット１０内には、センサー基板１３が配置される。

ケーシング１４は、平面視で矩形状の箱体であり、凹室内にセンサー基板１３を収容する。ケーシング１４は、底面に、ターミナル２０に固定するための固定用ボス１４６を有する。固定用ボス１４６は、ケーシング１４の中心Ｃに配置され、ターミナル２０の固定孔２２１に係合する。

抵抗付きバスバー１１は、第１のバスバー１１１、シャント抵抗１１３及び第２のバスバー１１２を有する。第１のバスバー１１１及び第２のバスバー１１２は、例えば銅などの金属材料で形成される板状の部材である。抵抗付きバスバー１１は、バッテリーＢの給電経路に配置される。シャント抵抗１１３は、通電方向において、第１のバスバー１１１と第２のバスバー１１２の間に配置される。

抵抗付きバスバー１１は、全体として、平面内で点対称な形状を有する。なお、抵抗付きバスバー１１は、ケーシング１４から露出する部分が点対称となっていればよく、シャント抵抗１１３の配置など詳細な構造は非対称であってもよい。

第１のバスバー１１１において、シャント抵抗１１３の近傍には、第１の電流検出用ピン１１４（１１４ａ、１１４ｂ）が立設される。第２のバスバー１１２において、シャント抵抗１１３の近傍には、第２の電流検出用ピン１１５（１１５ａ、１１５ｂ）が立設される。

第１の電流検出用ピン１１４と第２の電流検出用ピン１１５は、抵抗付きバスバー１１がケーシング１４に組み込まれた状態において、ケーシング１４の中心Ｃを対称点として、平面内で点対称な位置となるように配置される。

出力端１２は、センサー基板１３で生成されたバッテリー情報を、車両に搭載されたＣＰＵ又はＥＣＵ（図示略）に出力するための接続端子である。出力端１２は、ターミナル２０のクランプ部２１と干渉しない位置に配置される。

出力端１２は、コネクタピン１２１とコネクタ外装１２２を有する。コネクタピン１２１は、例えばインサート成形により、ケーシング１４及びコネクタ外装１２２と一体的に形成される。コネクタ外装１２２及びケーシング１４は、例えば樹脂成形により一体的に形成される。

図５に示すように、センサー基板１３は、例えばシャント抵抗１１３に流れる電流、すなわちターミナル２０とスタッドボルトユニット３０の間に流れる電流を検出し、検出した電流等に基づいて、バッテリー情報（ＳＯＣ、ＳＯＨ等）を生成する。なお、センサー基板１３は、電流値を、そのまま出力端１２を介して外部に出力するようにしてもよい。

センサー基板１３は、ケーシング１４よりも一回り小さい矩形状の基板であり、バッテリーＢの状態を検出するための回路を有する。センサー基板１３には、第１の電流検出用ピン１１４、第２の電流検出用ピン１１５、コネクタピン１２１、第１サーミスタ１５１及び第２サーミスタ１５２が接続されている。また、センサー基板１３には制御回路（不図示）が実装され、第１サーミスタ１５１及び第２サーミスタ１５２の検出結果を用いてバッテリーＢの内部温度を推定する。

センサー基板１３においては、第１の電流検出用ピン１１４と第２の電流検出用ピン１１５との間における電位差に基づいて、シャント抵抗１１３に流れる電流が検出される。センサー基板１３における検出結果は、コネクタピン１２１を介して出力端１２から出力される。

図６に示すように、第１サーミスタ１５１及び第２サーミスタ１５２は、ケーシング１４の底面に形成された穴を通されてケーシング１４の外部に突出するように設けられる（図４Ｂも参照）。第１サーミスタ１５１は、本発明の「第１温度検出部」に対応し、第２サーミスタ１５２は、本発明の「第２温度検出部」に対応する。

第１サーミスタ１５１は、ターミナル２０における挿入孔２２２に対応する位置に位置しており、挿入孔２２２に挿入されることにより、ターミナル２０の温度を検出する。また、ターミナル２０における挿入孔２２２を形成する部分と、第１サーミスタ１５１との間には、伝熱部材１６０が設けられる。

伝熱部材１６０は、例えば高熱伝導性グリス等により形成され、ターミナル２０と第１サーミスタ１５１との隙間を充填するように設けられる。これにより、ターミナル２０と第１サーミスタ１５１とが伝熱部材１６０を介して熱的に接触するので、第１サーミスタ１５１によりターミナル２０の温度をより精度良く検出することができる。なお、伝熱部材１６０は、ターミナル２０と第１サーミスタ１５１とが熱的に接触する役割を果たすものであれば良く、例えばケーシング１４を熱溶着で溶解させて挿入孔２２２を埋めることで伝熱部材１６０の役割を果たしても良い（言い換えると、ケーシング１４の一部が伝熱部材１６０となる）。また、この場合、ケーシング１４は、高熱伝導性樹脂で構成されることが好ましい。高熱伝導性樹脂の例としては、ガラス入りのポリブチレンテレフタレート樹脂、ガラス入りのポリフェニレンサルファイド樹脂、ガラス入りのポリアミド樹脂等がある。

第２サーミスタ１５２は、第１サーミスタ１５１よりもクランプ部２１（マイナス端子Ｂ２）から離れた位置であって、ターミナル２０に接触しない位置に位置し、バッテリーＢの周囲の温度を検出する。

第１サーミスタ１５１および第２サーミスタ１５２により検出された温度情報に基づいて、センサー基板１３の制御回路がバッテリーＢの温度を推定し、推定結果が出力端１２から車両に搭載されたＣＰＵまたはＥＣＵに出力される。

第１サーミスタ１５１により検出されるターミナル２０の温度は、ターミナル２０がマイナス端子Ｂ２に接触していることから、バッテリーＢの内部温度に近い温度となると考えられる。

それに対し、第２サーミスタ１５２により検出される温度は、ターミナル２０に接触しない位置に設けられていることから、バッテリーＢの外部温度となる。このように、第１サーミスタ１５１および第２サーミスタ１５２においては、温度を検出する部分が異なることから、両者の検出結果においては、温度差が生じる。そのため、当該温度差に基づいて、バッテリーＢの内部温度が推定される。

バッテリーＢの内部温度の推定方法としては、公知の技術を用いることができるが、例えば、図７に示すように、第１サーミスタ１５１により検出された第１温度Ｔ１と、第２サーミスタ１５２により検出された第２温度Ｔ２とから求められる一次直線からバッテリーＢの内部温度Ｔ３を推定することができる。

ところで、バッテリーＢの外部温度は、バッテリーＢ周囲の気流状態、エンジンからの輻射熱等、バッテリーＢの外部環境の影響を受けやすい。そのため、バッテリーＢの内部温度に近い位置の温度（第１サーミスタ１５１による検出結果）と、バッテリーＢの外部温度（第２サーミスタ１５２による検出結果）とに基づいて、内部温度を推定する場合、当該外部温度の変動に伴って内部温度の推定結果も変動する。そのため、リアルタイムにバッテリーＢの内部温度を推定することが望ましい。

しかしながら、第１サーミスタ１５１および第２サーミスタ１５２はバッテリーＢの外部に位置するため、両者ともバッテリーＢの外部環境の影響を受けてしまい、ひいてはバッテリーＢの内部温度を正確に推定できないおそれがある。

そこで、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、本実施の形態におけるバッテリーセンサー装置１は、ターミナル２０におけるバッテリーＢのマイナス端子Ｂ２を覆うカバー２００を有する。カバー２００は、略正方形の底面を有する箱状に形成されており、ターミナル２０のクランプ部２１部分を覆う。

これにより、ターミナル２０のバッテリーＢの内部温度に最も近い温度となるマイナス端子Ｂ２に接触する部分が、カバー２００により、バッテリーＢ周囲の気流状態やエンジンからの輻射熱等のバッテリーＢの外部環境の影響を受けなくなる。つまり、第１サーミスタ１５１により、バッテリーＢの内部温度に近い部分の温度を正確に検出することができる。

そのため、バッテリーＢの温度検出の際におけるバッテリーＢの外部環境の影響を低減し、ひいてはバッテリーＢの内部温度の推定精度を向上させることができる。

なお、上記実施の形態では、カバー２００がターミナル２０のクランプ部２１部分のみを覆う構成であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、カバー２１０がターミナル２０のクランプ部２１部分及びバスバー接続部２２３を覆うような構成であっても良い。このようにすることで、外部に露出する部分を覆うことができるので、より正確にバッテリーＢの内部温度を推定することができる。

また、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、カバー２２０が、ターミナル２０のクランプ部２１部分及びターミナル２０の第１サーミスタ１５１を覆うような構成であっても良い。このようにすることで、ターミナル２０の第１サーミスタ１５１に対応する部分がバッテリーＢの外部温度の影響を受けなくなるので、さらに正確にバッテリーＢの内部温度を推定することができる。

また、上記実施の形態では、第１温度検出部として、第１サーミスタ１５１を例示し、第２温度検出部として、第２サーミスタ１５２を例示したが、本発明はこれに限定されず、サーミスタ以外の温度センサーを第１温度検出部および第２温度検出部としても良い。

また、上記実施の形態では、温度検出装置としてバッテリーセンサー装置１を例示したが、本発明はこれに限定されず、ターミナル、第１温度検出部、第２温度検出部およびカバーのみを有する装置を温度検出装置としても良い。

また、上記実施の形態では、伝熱部材１６０を介して第１サーミスタ１５１がターミナル２０に接触していたが、本発明はこれに限定されず、第１サーミスタ１５１とターミナル２０とが直接接触した構成であっても良い。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本開示の温度検出装置は、バッテリーの温度検出の際におけるバッテリーの外部環境の影響を低減し、ひいてはバッテリーの内部温度の推定精度を向上させることが可能な温度検出装置として有用である。

Ｂ バッテリー
Ｂ１ プラス端子
Ｂ２ マイナス端子
１ バッテリーセンサー装置
１０ センサーユニット
１１ 抵抗付きバスバー
１１１ 第１のバスバー
１１２ 第２のバスバー
１１３ シャント抵抗
１１４ 第１の電流検出用ピン
１１５ 第２の電流検出用ピン
１２ 出力端
１２１ コネクタピン
１２２ コネクタ外装
１３ センサー基板
１４ ケーシング
１５１ 第１サーミスタ
１５２ 第２サーミスタ
２０ ターミナル
２１ クランプ部
２２ センサーユニット取付部
２３ ナット
２４ ボルト
３０ スタッドボルトユニット
３１ バスバー接続部
３２ スタッドボルト

Claims (6)

1. バッテリーの内部温度を推定するための温度情報を検出する温度検出装置であって、
   前記バッテリーの端子に接続されるターミナルと、
   前記ターミナルの温度を検出する第１温度検出部と、
   前記バッテリーの周囲の温度を検出する第２温度検出部と、
   前記ターミナルにおける前記バッテリーの端子に接触する部分を少なくとも覆うカバーと、
   を備える温度検出装置。
2. 前記カバーは、前記ターミナルにおける前記第１温度検出部を覆う、
   請求項１に記載の温度検出装置。
3. 前記ターミナルは、前記バッテリーからの給電経路に配置される抵抗部に接触し、
   前記カバーは、前記ターミナルにおける前記抵抗部に接触する部分を覆う、
   請求項１または請求項２に記載の温度検出装置。
4. 前記第１温度検出部は、前記ターミナルに直接接触する、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の温度検出装置。
5. 前記第１温度検出部は、前記ターミナルに熱的に接触する、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の温度検出装置。
6. 前記ターミナルには、前記第１温度検出部が挿入される挿入孔が設けられ、
   前記ターミナルにおける前記挿入孔を形成する部分と、前記第１温度検出部との間に設けられる伝熱部材を備える、
   請求項５に記載の温度検出装置。
   

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