JP4778481B2 - 温度検出器の取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えばハイブリッドカーを含む電気自動車の高圧の電池パックの電池等の温度を検出する温度検出器の取付構造に関するものである。

図５は、従来の温度検出体の取付構造の一形態を示すものである（特許文献１参照）。

この温度検出体の取付構造は、ハイブリッドカーを含む電気自動車の高圧電池パック５１を構成する複数の電池５２を直列に接続するバスバーモジュール５３において、電池５２の電極５４に接続する電圧測定用の端子５５の中間部に温度検出体としてのＰＴＣサーミスタ５６のリード端子５６ａをハンダ付けで連結させたものである。

バスバーモジュール５３は絶縁樹脂製のプレート５７に複数の導電金属板のバスバー５８を固定したものである。本例のＰＴＣサーミスタ５６は温度の上昇に伴って抵抗が増加する過電流防止用抵抗素子である。

図６（ａ）（ｂ）は、従来の温度検出体の取付構造の他の形態を示すものである（特許文献２参照）。

この温度検出体の取付構造は、ハイブリッドカーの高圧電池パック５９を構成する各電池（電池モジュール）６０に熱結合部材６１を介して温度検出体である温度センサ（サーミスタ）６２を固定したものである。温度センサ６２のリード線６３はプリント基板６４にハンダ接続され、プリント基板６４は電圧検出回路６５にケーブル６６で接続されている。電池６０の出力端子６７はプリント基板６４を介して電圧検出回路６５に接続されている。

電圧検出回路６５は温度センサ６２からの信号を制御回路（図示せず）に出力し、制御回路はこの信号から電池６０の表面温度を検出し、電池６０の温度が設定値よりも高くなると、電池６０の充放電電流を制限し、あるいは遮断して電池温度の上昇を防ぐ。電池モジュールの他の例としては例えば特許文献３に記載されたものが挙げられる。

図７（ａ）（ｂ）は、従来の温度検出器の取付構造の一形態を示すものである。

この温度検出器の取付構造は、温度検出体であるサーミスタ６８を電池６９の表面に直接接触させるべく、サーミスタ６８の外側に合成樹脂製のモールド部と逆Ｖ字状の可撓性の一対のアーム７０を設けて温度検出器を構成し、各アーム７０の先端の爪部７１を電池６９の両側の樹脂板７２の爪部７３に係止させるものである。

図７（ｂ）の如く、サーミスタ６８のリード線７３は端子７４に接続され、端子７４を収容したコネクタ７５を介して、ＥＣＵ７６のＰＣＢコネクタ７７に接続される。ＥＣＵとは電子制御ユニットのことで、プリント回路基板を有し、ＰＣＢとはプリント回路基板のことである。
特開２００４−９５３８１号公報（図２） 特開２００６−７３３６２号公報（図２，図４） 特開２００５−１４２１４８号公報（図１０）

しかしながら、上記従来の図５の温度検出体の取付構造にあっては、温度検出体５６をハンダ付けで端子５５に接続固定するのに多くの手間がかかるという問題があった。また、上記従来の図６の温度検出体の取付構造にあっては、温度検出体６２を熱結合部材６１を介して電池６０に接触固定させるために、取付に多くの工数がかかると共に、温度検知精度が低下しかねないという懸念があった。

また、上記従来の図７の温度検出器の取付構造にあっては、温度検出体６８を一対のアーム７０で電池側にワンタッチで係止させることはできるが、例えば電池６９の表面６９ａの位置等が高さ方向にばらついた場合に、温度検出体６８を一対のアーム７０で係止させた際に、アーム７０による弾性のみでは接触追従性が良くなく、温度検出体６８の検知面６８ａが電池６９の表面６９ａから浮いたり片当たりして、温度検知が上手く行われなかったり、温度検知精度が低下しかねないという懸念があった。また、温度検出体６８をリード線７３とコネクタ７５，７７を介してＥＣＵ７６に接続するために、部品点数やコストが増し、またそれらの配置スペースが必要で構造が大型化すると共に、長いリード線７３やコネクタ７５，７７によって温度検出体６８からの信号電流に誤差を生じかねないという懸念があった。

本発明は、上記した点に鑑み、電池（被検出体）の位置がばらついても、温度検出体を電池に確実に接触させることができ、また、温度検知精度を高めることができ、また、部品点数を削減して省スペース化を可能とする温度検出器の取付構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る温度検出器の取付構造は、温度検出体を覆う包囲部と、該包囲部から突出した可撓性の一対のアームとを備える温度検出器の取付構造であって、被検出体に対向して配置される固定側部材に該一対のアームをスライド自在に取り付け、該固定側部材を所定位置に配置した時に、該一対のアームの弾性により、該温度検出体が該被検出体に押し付けられることを特徴とする。

上記構成により、被検出体の位置がずれている場合、被検出体の位置の位置に応じて、一対のアームが被検出体に向かう方向に撓んで圧縮され、又はその反対方向に撓んで伸長して、被検出体に常時弾性的に接触する。一対のアームの伸縮に伴って各アームの先端部が固定側部材に沿って摺動し、各アームの伸縮すなわち各アームの開閉をスムーズに行わせる。

請求項２に係る温度検出器の取付構造は、請求項１記載の温度検出器の取付構造において、前記一対のアームの先端部側にスライド部が設けられ、該スライド部が前記固定側部材のガイド部にスライド自在に係合したことを特徴とする。

上記構成により、一対のアームの伸縮と同時にアーム先端側のスライド部が固定側部材のガイド部に沿ってスライドすることで、アームのスライド方向が正確に規定される。

請求項３に係る温度検出器の取付構造は、請求項１又は２記載の温度検出器の取付構造において、前記一対のアームの先端部側に係止部が設けられ、該係止部が前記固定側部材のガイド部にスライド自在に係合したことを特徴とする。

上記構成により、一対のアームが係止部で固定側部材のガイド部にアーム開閉方向スライド自在に保持される。これにより、固定側部材からの一対のアームの離脱（外れ）や位置ずれが防止され、アームの伸縮が正確に行われる。温度検出体と包囲部と一対のアームとを備える温度検出器は係止部で固定側部材に組み付けられる。

請求項４に係る温度検出器の取付構造は、請求項１〜３の何れかに記載の温度検出器の取付構造において、前記温度検出体の可撓性のリード線が前記固定側部材であるＥＣＵ回路基板に接続されたことを特徴とする。

上記構成により、温度検出体を被検出体に接触させた際に一対のアームが撓み、温度検出体のリード線がアーム撓み方向又は撓み反対方向に引っ張られるが、可撓性のリード線がその撓みを吸収してスムーズにアームの撓み動作が行われる。リード線はフレキシブル回路であるＦＰＣが好ましい。リード線はＥＣＵ回路基板にハンダ接続されることが好ましい。ＥＣＵ回路基板は制御回路を有するものであり、温度検出体のリード線の信号から温度を検出（換算）する。

請求項５に係る温度検出器の取付構造は、請求項１〜４の何れかに記載の温度検出器の取付構造において、複数の電池を直列に接続するバスバーモジュールに前記固定側部材であるＥＣＵ回路基板が配設され、前記被検出体である該電池に前記温度検出体が接触したことを特徴とする。

上記構成により、バスバーモジュールにＥＣＵ回路基板が配置固定されて、バスバーモジュール組立体が構成され、ＥＣＵ回路基板に温度検出器のアームが固定され、バスバーモジュール組立体が、複数の電池で成る高圧の組電池ないしその組立体である電池パックに組み付けられ、それと同時に、温度検出体が所要の電池にアームの弾性で接触して、電池の温度が計測される。ＥＣＵ回路基板は制御回路を有するものであり、温度検出体に接続されて、温度検出体の信号から温度を検出（換算）する。

請求項１記載の発明によれば、電池等といった被検出体の位置がずれている場合でも、各アームの弾性で温度検出体が被検出体に常時押し付けられるから、被検出体の温度が常に正確に計測され、温度検出精度が向上する。また、押し付け時の各アームの伸縮に伴って各アームが固定側部材に沿ってスライドすることで、各アームの伸縮がスムーズに行われると共に、各アームの弾性力が過度にならず、被検出体が常に適切な接触圧力で被検出体に接触するから、これによっても温度検出精度が高まる。また、温度検出体の包囲部と一対のアームという簡単な構成により、取付構造が省スペース化・低コスト化される。

請求項２記載の発明によれば、各アームの伸縮時のスライド方向がガイド部で正確に規定されつつ、各アームの伸縮が一層スムーズに行われるから、被検出体の位置ずれ吸収が確実に行われて、温度検出精度が高まる。

請求項３記載の発明によれば、一対のアームが係止部で固定側部材に外れることなく保持されるから、各アームの伸縮が正確に行われ、被検出体の位置ずれが確実に吸収されて、温度検知が正確に行われる。また、係止部で温度検出器を固定側部材に予め固定しておくことで、例えば固定側部材を被検出体側に組み付けると同時に、温度検出体が被検出体に弾性的に接触して、温度検出体の取付作業が容易化・効率化する。

請求項４記載の発明によれば、温度検出体のリード線が一対のアームの撓みストロークを吸収してアームの撓み動作をスムーズに行わせるから、被検出体の位置ずれがスムーズに吸収されて、温度検出が正確に行われる。また、温度検出体がアームを介してＥＣＵ回路基板に配設され、ＥＣＵ回路基板で温度検出体の信号から温度検出が行われることで、従来のＥＣＵから温度検出体までの距離が短縮され、従来のＥＣＵと温度検出体とを接続するリード線（回路）が短縮されて、温度検出精度が高まり、且つ省スペース化される。リード線をＥＣＵ回路基板にハンダ接続させれば、従来のＥＣＵと温度検出体のリード線とを接続するコネクタが不要となり、部品点数やコストが削減され、省スペース化が促進される。

請求項５記載の発明によれば、例えば電気自動車用の電池パックにバスバーモジュールを装着すると同時に、バスバーモジュール側のＥＣＵ回路基板に一対のアームで固定された温度検出体を所要の電池に弾性的に接触させることができ、温度検出体の取付作業が容易化・効率化されると同時に、電池の温度が電池の位置ずれに関係なく正確に計測される。

図１〜図３は、本発明に係る温度検出器の取付構造の一実施形態を示すものである。

この温度検出器の取付構造は、温度検出体（温感素子）であるサーミスタ１を絶縁樹脂製の矩形ブロック状の包囲部２で覆い、包囲部２の左右両側に、略くの字状に屈曲した一対の可撓性のアーム３を設けて温度検出器１０を構成し、一対のアーム３の先端側をＥＣＵ回路基板（固定側部材である電子制御ユニット回路基板）４にスライド自在に係合させ、サーミスタ１からのＦＰＣ（リード線であるフレキシブルプリント回路）５をＥＣＵ回路基板４にハンダで接続し、一対のアーム３を撓ませた状態でサーミスタ１を電池（被検出体）６の表面６ａに常時弾性的に接触させたものである。

包囲部２はサーミスタ１の外側にモールド樹脂成形され、一対のアーム３は包囲部２と一体に樹脂成形されている。一対のアーム３は左右対称に形成され、包囲部２の上部の側壁から横方向に突出された短めの水平部３ａと、水平部３ａから斜め上向きに屈曲して真直に伸びる長い傾斜部３ｂと、傾斜部３ｂから外向きに水平に屈曲した短い先端部（支持部）３ｃとで構成され、上下方向の可撓性（弾性）を有している。上下の各屈曲部３ｄ，３ｅは円弧状に滑らかに屈曲している。

図２，図３に示す如く、各アーム３の先端部３ｃの上面にはロック部材７が突設されている。ロック部材７は、アーム３に一体樹脂成形され、矩形ブロック状のスライド部８と、スライド部８から上向きに突出した前後一対の可撓性の係止部９とで構成されている。各係止部９は、支柱部９ａと、支柱部９ａの先端側で前又は後方向に突出した爪部９ｂとで構成されている。

サーミスタ１と樹脂製の包囲部２と一対のアーム３と各ロック部材７とＦＰＣ５とで温度検出器１０が構成される。温度検出器１０は予めＥＣＵ回路基板４に組み付けておくことが好ましい。

なお、図３の例では、ロック部材７として前後一対の係止部９を設けたが、一本の支柱部（９ａ）と、支柱部の先端から前後に突出した可撓性の一対の爪部（９ｂ）とで、一つの係止部（９）を構成することも可能である。本明細書で上下前後左右の方向性は図１の電池６の上面６ａにサーミスタ１を接触配置する場合のものであり、例えば電池６の側面にサーミスタを配置する場合は、上記上下が左右となり、上記左右が上下となる。

図３の拡大図に示す如く、ＥＣＵ回路基板４に長方形状の孔部（ガイド部である長孔）１１が設けられ、孔部１１にスライド部８が孔部長手方向（左右方向）スライド自在に係合し、係止部９の各爪部９ｂが孔部１１の前後上端縁１２に若干の隙間を存して引っ掛かるように係合している。孔部１１の前後方向の内幅はアーム３の先端部３ｃの前後方向の幅よりも小さく設定され、アーム３の先端部３ｃの上面はＥＣＵ回路基板４の下面にスライド自在に接している。

サーミスタ１が電池６の上面６ａに弾性的に接触した状態で（上面６ａの位置ずれはないものとする）、アーム３は上下方向に圧縮され、スライド部８は孔部１１の中央に位置する。図３では一方のアーム３と一方の孔部１１のみを示しているが、他方のアーム３と他方の孔部１１も図３と同様なロック構造を左右対称に有することは勿論である。

電池６の位置が上下方向にばらついて基準よりも低い場合は、一対のアーム３が下向きに伸びつつアーム先端部３ｃが内向きに閉じるようにＥＣＵ回路基板４の下面に沿ってスライドして電池６の位置ばらつきを吸収し、且つサーミスタ１が一対のアーム３の弾性力で電池６の上面６ａに密着する。各アーム先端の係止部９は下側のスライド部８と一体に孔部１１に沿ってスライドする。

電池６の位置が上下方向にばらついて基準よりも高い場合は、一対のアーム３が上向きに圧縮されつつアーム先端部３ｃが外向きに開くようにＥＣＵ回路基板４の下面をスライドして電池６の位置ばらつきを吸収し、且つサーミスタ１が一対のアーム３の弾性力で電池６の上面６ａに密着する。電池６の位置が正常で温度検出器１０の取付位置すなわちＥＣＵ回路基板４の位置が上下にずれている場合も、上記と同様に位置ずれが吸収されて正確な温度検出が可能である。

アーム先端部３ｃのスライド時にスライド部８が孔部１１内を孔部長手方向（左右方向）にスライドする。スライド部８の前後方向の外幅は孔部１１の前後方向の内幅よりも若干小さい程度であり、前後方向のスライド部８のガタ付きはない。アーム先端部３ｃは常時、ＥＣＵ回路基板４の下面に上向きの弾性力で押し付けられているから、ロック部材７の爪部９ｂとＥＣＵ回路基板４の上面との間に隙間があっても実使用上の問題はない。

アーム３が上下に伸縮しても、サーミスタ１とＥＣＵ回路基板４との接続は可撓性の柔軟に屈曲する回路であるＦＰＣ５で行われているので、ＦＰＣ５がアーム３の伸縮ストロークを吸収して、ＦＰＣ５とＥＣＵ回路基板４とのハンダ接続部１３に悪影響が及ぶ心配が回避される。ＦＰＣ５に代えて柔軟な丸型被覆電線（図示せず）を用いることも可能である。但し、電線と較べればＦＰＣ５の方がＥＣＵ回路基板４の下面に沿って省スペースでスムーズに配索される点で好ましい。

サーミスタ１がアーム３を介してＥＣＵ回路基板４に実装されるから、ＦＰＣ５の長さが従来の接続回路よりも短縮され、サーミスタ１からの検知信号が誤差なくＥＣＵ回路基板４に伝えられる。これは、コネクタを介さずにＦＰＣ５をハンダ付けでＥＣＵ回路基板４に接続することもよっても促進される。コネクタ等の部品点数が削減されることは勿論である。コネクタを用いてＦＰＣ５をＥＣＵ回路基板４に接続した場合でも、ＦＰＣ５の長さが短いから、低コスト化・省スペース化される。

ＥＣＵ回路基板４はＦＰＣ５をハンダ付けするプリント導体部分とそれに続くプリント回路と、回路に接続された電子部品１４（図１）とを備える既存のものであり、絶縁樹脂製のカバー１５（図１）で覆われて保護されることが好ましい。ＥＣＵ回路基板４の使用形態の一例については図４で説明する。

図４（ａ）〜（ｃ）は、ハイブリッドカーを含む電気自動車の高圧の電池パック２１における温度検出器の取付構造の一形態を示すものである。

電池６は前後二列で左右方向に複数並列に配置され、これら組電池（符号６で代用）の上側にバスバーモジュール２８が配置され、バスバーモジュール２８の内側に二列にＥＣＵ回路基板４が配置され、各ＥＣＵ回路基板４に各温度検出器１０の各一対のアーム３を組み付ける孔部１１が設けられている。孔部１１の位置は電池６の温度測定箇所に応じて適宜設定される。各ＥＣＵ回路基板４の前後には導電金属板の複数のバスバー２２が等ピッチで配置され、電池６の電極端子２３にハンダ付け等で接続されて、各電池６を直列に接続している。各バスバー２２は絶縁樹脂製の枠状部２４に固定されてバスバーモジュール２８を構成している。

図４（ｃ）の如く、組電池６の上に樹脂製等のプレート２５が配置され、プレート２５に矩形状の孔部２６が設けられ、孔部２６の左右上側においてＥＣＵ回路基板４に一対の孔部１１が設けられている。プレート２５の孔部２６にサーミスタ１の包囲部２が上方から挿入され、サーミスタ１が電池６の上面６ａに接触し、一対のアーム３の先端側のロック部材７がＥＣＵ回路基板４の各孔部１１に左右方向スライド自在に係合し、その状態で一対のアーム３が上下方向に圧縮されて弾性力を発揮して、サーミスタ１を電池６の上面６ａに押し付けている。一対のアーム３やロック部材７の作用効果は図１〜図３で説明した通りであるので省略する。

図４で、符号２７は組電池の総入出力用の端子を示している。総入出力用の端子２７は、電池パック２１の側方に配置された図示しないＪＢ（ジャンクションボックス）に電線等の回路で接続され、電力がＪＢのヒューズやリレー等を経て図示しない車両のインバータやモータやパワーステアリング等の機器に分岐（分配）される。

バスバーモジュール２８には電池の電圧測定用の端子（図示せず）が各電池６の電極端子２３に接続して設けられ、各電圧測定用の端子は電線等の回路でＥＣＵ回路基板４に接続され、端子の電圧信号がＥＣＵ回路基板４に送られて電圧が検出される。

なお、上記実施形態の温度検出器の取付構造は、自動車の高圧の電池パック２１の電池６の温度を検知するものとして説明したが、被検出体（温度検出対象物）として電池６以外に、例えば上記バスバーモジュール２８の電圧計測用の端子や、図示しないモータや機器や計器等の温度を検出するために、上記各実施形態の温度検出器の取付構造を適用することも可能である。

また、上記実施形態においては、サーミスタ１を電池６ａの上面に接触させたが、例えば電池６の側面に接触させるべく、温度検出器１０を図１とは９０゜反転した状態でセットすることも可能である。

また、上記実施形態においては、固定側部材としてＥＣＵ回路基板４を用いたが、ＥＣＵ回路基板４に代えて制御部のない通常の回路基板を用いたり、回路基板ではなく機器等の壁部等を用いたりすることも可能である。

また、上記実施形態においては、回路基板４の孔部（ガイド部）１１にアーム先端側のスライド部８や係止部９をスライド自在に係合させたが、ガイド部として孔部に代えて回路基板に溝部や一対のレール部等（図示せず）を設けることも可能である。また、上記実施形態においては、サーミスタ１の包囲部２やアーム３のスライド部８を矩形状に形成したが、矩形状に代えてこれらを円柱状等に形成することも可能である。

本発明に係る温度検出器の取付構造の一実施形態を示す分解正面図である。 温度検出器の一実施形態を示す斜視図である。 同じく温度検出器の取付構造を示す分解斜視図（円内は拡大斜視図）である。 温度検出器の取付構造を適用したバッテリパックの一形態を示す、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。 従来の温度検出体の取付構造の一形態を示す断面図である。 従来の温度検出体の取付構造の他の形態を示す、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 従来の温度検出器の取付構造の他の形態を示す、（ａ）は分解正面図、（ｂ）は取付状態の正面図である。

符号の説明

１ サーミスタ（温度検出体）
２ 包囲部
３ アーム
３ｃ 先端部
４ ＥＣＵ回路基板（固定側部材）
５ ＦＰＣ（リード線）
６ 電池（被検出体）
８ スライド部
９ 係止部
１０ 温度検出器
１１ 孔部（ガイド部）
２８ バスバーモジュール

Claims (5)

1. 温度検出体を覆う包囲部と、該包囲部から突出した可撓性の一対のアームとを備える温度検出器の取付構造であって、被検出体に対向して配置される固定側部材に該一対のアームをスライド自在に取り付け、該固定側部材を所定位置に配置した時に、該一対のアームの弾性により、該温度検出体が該被検出体に押し付けられることを特徴とする温度検出器の取付構造。
2. 前記一対のアームの先端部側にスライド部が設けられ、該スライド部が前記固定側部材のガイド部にスライド自在に係合したことを特徴とする請求項１記載の温度検出器の取付構造。
3. 前記一対のアームの先端部側に係止部が設けられ、該係止部が前記固定側部材のガイド部にスライド自在に係合したことを特徴とする請求項１又は２記載の温度検出器の取付構造。
4. 前記温度検出体の可撓性のリード線が前記固定側部材であるＥＣＵ回路基板に接続されたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の温度検出器の取付構造。
5. 複数の電池を直列に接続するバスバーモジュールに前記固定側部材であるＥＣＵ回路基板が配設され、前記被検出体である該電池に前記温度検出体が接触したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の温度検出器の取付構造。

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