JP2020009537A

JP2020009537A - 温度センサの取付構造

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Publication number: JP2020009537A
Application number: JP2018126638A
Authority: JP
Inventors: 康弘杉森; Yasuhiro Sugimori; 知宏松島; Tomohiro Matsushima; 開田中; Hiraki Tanaka; 彬宜坂本; Akinori Sakamoto
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2038-07-03
Also published as: JP7084233B2

Abstract

【課題】組み付け時にＦＰＣとリードフレームの接続部分やセンサ本体に応力がかかることがない温度センサの取付構造を提供する。【解決手段】複数の単電池Ｄが接続された電池パックＭに取り付けられ、単電池Ｄの温度を検知する温度センサ１１の取付構造１０であって、単電池Ｄの温度を検知する測温素子１３を一体成形したセンサ本体１２とセンサ本体１２より突設された弾性部１４を有する温度センサ１１と、リードフレーム１５の先端１５ａ側を接続させる接触部２２を有したＦＰＣ２０と、センサ本体１２を収容して係止部３４に弾性部１４を係止すると共に、単電池Ｄ側に設けられた保持ケース５０内に嵌め込まれる収容ケース３０と、を備え、ＦＰＣ２０に収容ケース挿入用の貫通孔２５を形成し、この貫通孔２５に収容ケース３０の突起部３２ａを挿入させて収容ケース３０をＦＰＣ２０及びセンサ本体１２に対して上下方向に相対移動自在に設けた。【選択図】図８

Description

本発明は、複数の単電池が接続された電池パックに取り付けられ、単電池の温度を検知する温度センサの取付構造に関する。

例えば、電気自動車やハイブリッド電気自動車等の車両に搭載されて駆動源として使用される電池モジュール（電池パック）の単電池の温度を検知する温度センサの取付構造として、図９及び図１０に示す特許文献１に開示されたものがある。

図９及び図１０に示す温度センサ３の取付構造１は、電池モジュールの単電池２に接触してその温度を温度センサ３で検知するものである。この温度センサ３は、複数の単電池２を覆うカバー４の突起４ａまで沿うように延びたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）５の導出片先端５ａに半田付け等により実装されていて、単電池２の上面２ａに接触するようになっている。

特開２０１３−８０６９３号公報

しかしながら、前記従来の温度センサ３の取付構造１では、温度センサ３がカバー４の突起４ａによって単電池２の上面２ａに押し当てられる構造となっているため、カバー４の突起４ａの寸法バラツキによって温度センサ３と単電池２が接触せずに電池温度を測定できないことや、過接触によって温度センサ３に応力がかかり破損する可能性がある。また、フレキシブルプリント基板５の曲げられている部分にも応力がかかり破損する可能性がある。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、組み付け時にフレキシブル薄板状の電線とリードフレームの接続部分やセンサ本体に応力がかかることがなく、単電池にセンサ本体を安定した状態で接触させることができる温度センサの取付構造を提供することを目的とする。

本発明は、複数の単電池が接続された電池パックに取り付けられ、前記単電池の温度を検知する温度センサの取付構造であって、前記単電池の温度を検知する測温素子と、前記測温素子を一体成形したセンサ本体と、前記センサ本体に一体成形されると共に前記測温素子に接続されて該センサ本体より先端側が露出したリードフレームと、前記センサ本体より突設されたアーム状の弾性部と、を有する温度センサと、前記リードフレームの先端側を接続固定させる接触部を有したフレキシブル薄板状の電線と、前記センサ本体を収容して係止部に前記アーム状の弾性部を係止すると共に、前記単電池側に設けられた保持ケース内に嵌め込まれる収容ケースと、を備え、前記フレキシブル薄板状の電線に収容ケース挿入用の貫通孔を形成し、前記貫通孔に前記収容ケースの突起部を挿入させて該収容ケースを前記フレキシブル薄板状の電線及び前記センサ本体に対して相対移動自在に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、フレキシブル薄板状の電線に収容ケース挿入用の貫通孔を形成し、この貫通孔に収容ケースの突起部を挿入させて該収容ケースをフレキシブル薄板状の電線及びセンサ本体に対して相対移動自在に設けたことにより、組み付け時に、フレキシブル薄板状の電線とリードフレームの接続部分やセンサ本体に応力がかかることがなく、単電池にセンサ本体を安定した状態で接触させることができる。

本発明の一実施形態の温度センサの取付構造の分解斜視図である。上記取付構造に用いられるフレキシブルプリント配線板の貫通孔に収容ケースの突起部を挿入した状態を示す部分斜視図である。上記収容ケースの突起部にカバーを嵌合させた状態を示す部分斜視図である。図３中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図である。図３中Ｙ−Ｙ線に沿う断面図である。上記収容ケースの突起部に嵌合させたカバーを下方に押し付けて収容ケースを単電池側に設けられた保持ケースに組み付けた状態を示す部分斜視図である。図６中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図である。図６中Ｙ−Ｙ線に沿う断面図である。従来の温度センサの取付構造の組み付け前の断面図である。上記従来の温度センサの取付構造に用いられるカバーを裏側から見た斜視図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態の温度センサの取付構造の分解斜視図、
図２は同取付構造に用いられるフレキシブルプリント配線板の貫通孔に収容ケースの突起部を挿入した状態を示す部分斜視図、図３は同収容ケースの突起部にカバーを嵌合させた状態を示す部分斜視図、図４は図３中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図、図５は図３中Ｙ−Ｙ線に沿う断面図、図６は同収容ケースの突起部に嵌合させたカバーを下方に押し付けて収容ケースを単電池側に設けられた保持ケースに組み付けた状態を示す部分斜視図、図７は図６中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図、図８は図６中Ｙ−Ｙ線に沿う断面図である。

図１及び図８に示すように、温度センサ１１の取付構造１０は、複数の単電池（電池セル）Ｄが並列接続された電池パック（電池モジュール）Ｍに取り付けられ、一つの単電池Ｄの温度を検知するものであり、単電池Ｄの温度を検知する温度センサ１１と、この温度センサ１１のリードフレーム１５の先端１５ａ側を露出した配線パターン２２に接続固定させるフレキシブル薄板状の電線としてのフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）２０と、温度センサ１１のセンサ本体１２を収容して単電池Ｄ側に設けられた保持ケース５０内に嵌め込まれる合成樹脂製で四角筒状の収容ケース３０と、を備えている。

図１、図４、図５に示すように、温度センサ１１は、正の温度特性をもつ（温度が上昇すると抵抗値が増加する）素子であるＰＴＣサーミスタ（測温素子）１３と、このＰＴＣサーミスタ１３をインサート成形により一体成形した合成樹脂製のセンサ本体１２と、このセンサ本体１２の両側面より一体突出形成されて、収容ケース３０の係止部３４に係止される一対のアーム状の弾性部１４，１４と、ＰＴＣサーミスタ１３に接続される一対のリードフレーム１５，１５と、を備えている。尚、センサ本体１２の下面側には、略Ｕ字状のアルミ板１６が露出するようにインサート成形により一体形成されていて、このアルミ板１６が単電池Ｄの上面ｄに接触するようになっている。

図１、図５、図８に示すように、センサ本体１１の各アーム状の弾性部１４は、センサ本体１１の両側上角縁部より起立した起立部１４ａと、この起立部１４ａより連なるＵ字状の撓み部１４ｂと、このＵ字状の撓み部１４ｂの先端に一体突出形成され、収容ケース３０の係止部３４に係止される棒状の先端部１４ｃとを有している。

図４、図５、図７、図８に示すように、フレキシブルプリント配線板２０は、ポリイミド等の絶縁性を有した薄くて柔らかいベースフィルム２１上に銅箔等の導電性金属で配線パターン２２を２本平行にそれぞれ形成してあり、その上に一対のスルーホール２４，２４の周囲にて露出した一部の配線パターン２２（接触部）を除いてポリイミド等のフィルム状のカバー２３を接着することで製造されている。そして、一対のスルーホール２４，２４の周囲にて露出した配線パターン２２，２２には、一対のリードフレーム１５，１５の各先端１５ａが半田付け（この部分を図中符号Ｈで示す）によりそれぞれ接続固定されている。

また、図１〜図３に示すように、フレキシブルプリント配線板２０には、一対のスルーホール２４，２４を挟むように、収容ケース挿入用の貫通孔２５を一対形成してあり、この一対の貫通孔２５，２５内に収容ケース３０の両側壁３２，３２の上側の各突起部３２ａを挿入させて該収容ケース３０をフレキシブルプリント配線板２０及び温度センサ１１のセンサ本体１２に対して上下方向に相対移動自在に設けてある。

図１に示すように、収容ケース３０は、合成樹脂により四角筒状に形成してあり、この上側の開口３１は合成樹脂製のカバー４０で塞がれるようになっている。また、収容ケース３０の両側壁３２，３２の上側には突起部３２ａを上方にそれぞれ突出していて、各突起部３２ａの内面には、センサ本体１２の一対のアーム状の弾性部１４，１４の各先端部１４ｃが係止される係止部３４を突設してある。さらに、各突起部３２ａの外面には、カバー４０の枠状のロック受け部４１にロックされるロック部３５を突設してある。

また、図１、図４、図７に示すように、収容ケース３０の後壁３３には、外側に延び、先端に係止部３６ａを有した弾性片部３６を一体突出形成してある。

さらに、図４、図５、図７、図８に示すように、保持ケース５０は、合成樹脂により上側が開口した四角箱状に形成されていて、収容ケース３０の弾性片部３６の係止部３６ａに対向する壁部５１には、収容ケース３０の係止部３６ａがロックされるロック部５２を突設してある。また、保持ケース５０の底壁部５３には、矩形の開口部５４を形成してあり、この開口部５４内に温度センサ１１のセンサ本体１２の下側が挿入されて単電池Ｄの上面ｄにセンサ本体１２の下側のアルミ板１６が接触するようになっている。

次に、前述した実施形態の温度センサ１１の取付構造１０の組み付け順序を図１〜図８を用いて説明する。

まず、図１に示すように、収容ケース３０内に温度センサ１１をセットする。

次に、図２に示すように、収容ケース３０の両側の突起部３２ａ，３２ａをフレキシブルプリント配線板２０の一対の貫通孔２５，２５に下側から通し、温度センサ１１のセンサ本体１２の一対のリードフレーム１５，１５をフレキシブルプリント配線板２０の一対のスルーホール２４，２４にセットする。そして、スルーホール２４の周りに露出した配線パターン２２とリードフレーム１５の先端１５ａを半田付けする。

次に、図３に示すように、収容ケース３０にカバー４０を嵌合する。そして、図４及び図５に示すように、温度センサ１１が取り付けられたフレキシブルプリント配線板２０と収容ケース３０を単電池Ｄ側に設けられた保持ケース５０内にセットする。

次に、図６〜図８に示すように、カバー４０を下側に押すと、収容ケース３０の弾性片部３６の係止部３６ａが保持ケース５０のロック部５２に係止される。この収容ケース３０の弾性片部３６の係止部３６ａが保持ケース５０のロック部５２の下に入れば、収容ケース３０の嵌合が完了している。

また、温度センサ１１のセンサ本体１２の一対のアーム状の弾性部１４，１４の各先端部１４ｃが収容ケース３０の係止部３４に係止されて、一対のアーム状の弾性部１４，１４の各Ｕ字状の撓み部１４ｂが変位するので、その反力によって単電池Ｄの上面ｄに温度センサ１１のセンサ本体１２が安定して接触する。

このように、収容ケース３０が単電池Ｄ側の保持ケース５０に係止されて固定されても、フレキシブルプリント配線板２０とは相対的に上下方向に移動可能なので、温度センサ１１のセンサ本体１２やリードフレーム１５の半田付け部分Ｈに過加重が印加されることはない。即ち、温度センサ１１の組み付け時に、収容ケース３０と温度センサ１１のセンサ本体１２の両側から突設された一対のアーム状の弾性部１４，１４のみが移動し、フレキシブルプリント配線板２０のスルーホール２４の周りに露出した配線パターン２２とリードフレーム１５及びセンサ本体１２には応力がかからないため、耐久性が向上する。

また、収容ケース３０が単電池Ｄ側の保持ケース５０に係止されて固定されると、センサ本体１２の両側のアーム状の弾性部１４，１４が撓むことで、センサ本体１２と単電池Ｄの接触荷重が確保される。

尚、前記実施形態によれば、収容ケースにロック部を設けると共に、カバーにロック部を受けるロック受け部を設けたが、収容ケースにロック受け部を設けると共に、カバーにロック部を設けても良い。

また、前記実施形態によれば、測温素子としてＰＴＣサーミスタを用いたが、負の温度特性をもつ（温度が上昇すると抵抗値が減少する）素子であるＮＴＣサーミスタやＣＲＴサーミスタを測温素子として用いても良い。

１０温度センサの取付構造
１１温度センサ
１２センサ本体
１３ＰＴＣサーミスタ（測温素子）
１４アーム状の弾性部
１５リードフレーム
１５ａ先端
２０フレキシブルプリント配線板（フレキシブル薄板状の電線）
２２配線パターン（接触部）
２５収容ケース挿入用の貫通孔
３０収容ケース
３２ａ突起部
３４係止部
３６弾性片部
３６ａ係止部
５０保持ケース
５２ロック部
Ｍ電池パック
Ｄ単電池

Claims

複数の単電池が接続された電池パックに取り付けられ、前記単電池の温度を検知する温度センサの取付構造であって、
前記単電池の温度を検知する測温素子と、前記測温素子を一体成形したセンサ本体と、前記センサ本体に一体成形されると共に前記測温素子に接続されて該センサ本体より先端側が露出したリードフレームと、前記センサ本体より突設されたアーム状の弾性部と、を有する温度センサと、
前記リードフレームの先端側を接続固定させる接触部を有したフレキシブル薄板状の電線と、
前記センサ本体を収容して係止部に前記アーム状の弾性部を係止すると共に、前記単電池側に設けられた保持ケース内に嵌め込まれる収容ケースと、を備え、
前記フレキシブル薄板状の電線に収容ケース挿入用の貫通孔を形成し、前記貫通孔に前記収容ケースの突起部を挿入させて該収容ケースを前記フレキシブル薄板状の電線及び前記センサ本体に対して相対移動自在に設けたことを特徴とする温度センサの取付構造。
請求項１記載の温度センサの取付構造であって、
前記収容ケースに外側に延びる弾性片部を突設し、
前記保持ケースの前記弾性片部の先端に対応する位置に該弾性片部の先端の係止部がロックされるロック部を設けたことを特徴とする温度センサの取付構造。