JP5915460B2 - 温度センサの取付構造及び配線モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、温度センサの取付構造及び配線モジュールの製造方法に関する。

電気自動車やハイブリッド車用の電池モジュールにおいては、出力を大きくするために多数の単電池が横並びに接続されている。隣り合う単電池の電極端子間はバスバーなどの接続部材で接続することにより複数の単電池が直列や並列に接続されるようになっている。

ところで、電池モジュールを高温状態で使用すると寿命が低下することがあり、リチウムイオン電池などを複数個接続してなる電池モジュールでは、充電の際に高温になることにより発火することがある。そこで、このような事態を避けるべく、電池モジュールには電池温度を検知するための温度センサが取り付けられる（例えば特許文献１を参照）。

特許第４５２８６１２号公報

上記特許文献１においては、箱体の上面側において形成された開口部から温度センサを取り付けて、箱体の内部に収容されているバッテリに温度センサを接触させるような構造が提案されている。

このような構造では、温度センサを取り付けるために形成された開口部において、温度センサおよび温度センサに取り付けられているリード線などの導体が露出状態に配置されるため、これらを保護するためにも開口部を覆うカバーを別途用意して、取り付ける作業が必要であった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、作業性に優れた温度センサの取付構造及び配線モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するものとして本発明は、複数の単電池を並べてなる単電池群を有する電池モジュールにバネ部が設けられた温度センサを取り付ける温度センサの取付構造であって、複数の前記単電池のうち、少なくとも前記温度センサによる温度検知の対象とされる単電池を覆うとともに当該単電池側に開口部を有し、前記温度センサにおける前記単電池とは反対側を覆って前記温度センサを保持する保持部材において、前記バネ部を弾性変形可能に保持する段付き状のバネ保持部が設けられており、前記温度センサは、前記開口部から挿入されることにより前記バネ部を前記バネ保持部に保持可能とされているとともに、前記温度検知の対象とされる単電池と接触する方向に付勢可能に取り付けられている温度センサの取付構造である。
上記課題を解決するものとして本発明は、複数の単電池を並べてなる単電池群を有する電池モジュールにおける前記単電池群に取り付けられる配線モジュールの製造方法であって、前記配線モジュールは、バネ部が設けられた温度センサと、複数の前記単電池のうち、少なくとも前記温度センサによる温度検知の対象とされる単電池を覆うとともに当該単電池側に開口部を有し、前記温度センサにおける前記単電池とは反対側を覆って前記温度センサを保持する保持部材とを備え、前記保持部材には、前記バネ部を弾性変形可能に保持する段付き状のバネ保持部が設けられており、前記温度センサを前記開口部から挿入することにより、前記バネ部が前記バネ保持部に保持され、前記温度センサが前記保持部材に対して前記温度検知の対象とされる単電池と接触する方向に付勢可能に取り付けられる配線モジュールの製造方法である。

本発明においては、保持部材の開口部から温度センサを取り付けておき、この保持部材を、開口部を単電池側に向けて検知対象とされる単電池を覆うように配置すると、保持部材に取り付けられた温度センサが、検知対象とされる単電池と接触する方向に付勢可能となる。

本発明において、保持部材は単電池側に開口部を有しているので、単電池とは反対側を閉じた構成とすることができ、開口部を覆うカバーは不要である。したがって、本発明によれば、温度センサを取り付けた保持部材を、検知対象とされる単電池を覆うように配置するだけで温度センサが保護された状態に取り付けられるので、作業性に優れた温度センサの取付構造及び配線モジュールの製造方法を提供することができる。

本発明は以下の構成としてもよい。
前記温度センサにはバネ部が設けられる一方、前記保持部材には前記温度センサのバネ部を弾性変形可能に保持するバネ保持部が設けられていてもよい。

このような構成とすると、保持部材のバネ保持部に保持された温度センサのバネ部が弾性変形することで、温度センサを検知対象となる単電池と接触する方向に付勢させることができるので、別途、バネ部材を必要とせず部品点数を減らすことができる。

前記電池モジュールは、前記複数の単電池のうち隣り合う単電池間を電気的に接続する接続部材を保持する樹脂プロテクタを備え、前記保持部材は前記樹脂プロテクタと一体的に設けられていてもよい。

複数の単電池を並べてなる単電池群には、隣り合う単電池間を電気的に接続するために、単電池間を接続する接続部材を保持する樹脂プロテクタが取り付けられることが多いため、樹脂プロテクタとは別に、温度センサの保持部材を用意して取り付けると、部材を作製する作業および取り付け作業にも手間がかかる。

しかしながら、上記のような構成とすると、樹脂プロテクタと保持部材とが一体的になっているので、樹脂プロテクタと保持部材とを一体的に成形することもできる上に、取り付け作業も一段階で済ませることができ、作業効率を向上することができる。

前記樹脂プロテクタは、前記単電池と他の機器とを接続する電線を収容する電線収容部を有する一方、前記温度センサには導体が接続され、前記導体は前記電線収容部に収容可能とされる構成であってもよい。

温度センサに接続された単電池群を構成する単電池には、単電池の電圧を検知するための電圧検知端子に接続される電圧検知線などの電線が接続されることが多い。そこで上記のような構成とすると、樹脂プロテクタの電線収容部に温度センサに接続される導体が収容されるので、導体を収容する収容部を別途作製する必要がない。

本発明によれば、作業性に優れた温度センサの取付構造及び配線モジュールの製造方法を提供することができる。

実施形態１の温度センサの取付構造を備えた電池モジュールの斜視図 電池モジュールの平面図 電池モジュールの正面図 電池モジュールの側面図 配線モジュールの斜視図 配線モジュールの正面図 配線モジュールの側面図 温度センサの斜視図 温度センサの正面図 単電池に取り付ける前の保持部材の一部断面図 図２のＡ−Ａ線における一部断面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１１によって説明する。
実施形態１の温度センサ３５の取付構造を備えた電池モジュールＭは、複数の単電池１２を並べてなる単電池群１１と、単電池群１１に取り付けられる配線モジュール１０とを備える。本実施形態の電池モジュールＭは、電気自動車又はハイブリッド自動車等に搭載され、駆動用の電源として使用される。以下では、図３および図４の上方を上方、下方を下方として説明する。

（単電池１２）
図１に示すように、電池モジュールＭは、複数の単電池１２を並べた単電池群１１を備える。単電池群１１を構成する単電池１２は、概ね扁平な直方体形状をなしている。単電池１２は、電池要素（図示せず）を収容する電池本体１２Ａと、電池本体１２Ａの上面１４に突出形成された正極および負極の電極端子１３と、を有する（図４を参照）。

（配線モジュール１０）
単電池群１１には、配線モジュール１０が取り付けられている。この配線モジュール１０により、隣り合う単電池１２の極性の相違する電極端子１３同士が接続されて、複数の単電池１２が直列に接続されている。

配線モジュール１０は、隣り合う単電池１２の電極端子１３を接続する複数の接続部材（図示せず）と、隣り合う接続部材同士を電気的に絶縁するとともに、接続部材を保持する合成樹脂製の樹脂プロテクタ１５と、を備える。

単電池１２の電極端子１３には接続部材とともに単電池１２の電圧を検知する電圧検知端子（図示せず）が接続されている。電圧検知端子には単電池１２と電池ＥＣＵ（他の機器の一例）とを接続する電線（図示せず）が接続されている。

（樹脂プロテクタ１５）
本実施形態の樹脂プロテクタ１５は、複数のユニット１６からなり、各ユニット１６には接続部材を保持する保持部１７と、電圧検知端子に接続された電線を収容する電線収容部２１とが一体的に設けられている。

電線収容部２１は保持部１７に沿って設けられており、保持部１７および電線収容部２１には、それぞれ蓋部１８，２２が取り付けられている。保持部１７を覆う蓋部１８を第１蓋部１８とし、電線収容部２１を覆う蓋部２２を第２蓋部２２とする。

第１蓋部１８は、図１および図５に示すように、保持部１７とヒンジ１９を介して連なっており、保持部１７に対して係止される係止構造２０を有している。第２蓋部２２は、電線収容部２１と、ヒンジ２３を介して連なっており、電線収容部２１に対して係止される係止構造２４を有している。

図１および図２に示すように、右端部のユニット１６の保持部１７は、右端部の単電池１２よりも外側に突出しており、この部分には、外部機器（図示せず）との接続のための部材（コネクタや電線等）が取り付けられるようになっている。

（保持部材３０）
樹脂プロテクタ１５には、温度センサ３５を覆って保持する保持部材３０が、樹脂プロテクタ１５の保持部１７と隣接して一体的に設けられている。

保持部材３０は、図２に示すように、右端の単電池１２の上面１４および、右から５つめの単電池１２の上面１４に配置されている。右端の単電池１２の上面１４に配されている保持部材３０は、電線収容部２１と並ぶ位置に設けられており、右から５つめの単電池１２の上面１４に配されている保持部材３０は電線収容部２１と保持部１７との間に設けられている。

保持部材３０は、下側（単電池１２側）に開口部３１を有する直方体状の部材であり、その内部には、温度センサ３５が収容されている。保持部材３０の側面のうち、図３に示す正面側に配される側面には、図３および図６に示すように、温度センサ３５に接続されたリード線３７（導体の一例）が導出される導体導出孔３２が形成されている。

（温度センサ３５）
温度センサ３５は、図示しない温度検出素子を備える。温度検出素子は、例えば、サーミスタにより構成される。サーミスタとしては、ＰＴＣサーミスタ、又はＮＴＣサーミスタを適宜に選択できる。また、温度検出素子としては、サーミスタに限られず、温度を検出可能であれば任意の素子を適宜に選択できる。

温度センサ３５は、図８〜図１１に示すように、温度検出素子を備える合成樹脂製の本体部３６と、本体部３６の幅方向両側から外側方向に、それぞれ突出する合成樹脂製のアーム状のバネ部３８とを有する。

温度センサ３５の本体部３６の上端からは一対のリード線３７が導出され、本体部３６の下端には温度検出素子が収容されている。一対のリード線３７は、図示しない外部回路に接続されており、温度検出素子からの信号はこのリード線３７を介して外部回路に送信されるようになっている。外部回路は、例えば図示しない電池ＥＣＵに配されて、温度検出素子からの信号によって単電池１２の温度を検知するようになっている。

温度センサ３５のバネ部３８はＶ字状をなしている。バネ部３８は、図１０および図１１に示すように、保持部材３０の側面のうち、単電池１２の並び方向と略垂直な方向に配される一対の側面の内側に設けた、段付き状のバネ保持部３３により保持されている。

バネ保持部３３に取り付けられた温度センサ３５は、単電池１２に取り付ける前においては、その本体部３６の下端部が、保持部材３０の下端部よりも下方に配される（図１０を参照）。バネ保持部３３に取り付けられた温度センサ３５は、温度検知の対象となる単電池１２に取り付けられると、単電池１２の上面１４に押し上げられて、バネ部３８が縮む方向に弾性変形しつつ、保持部材３０の上面に接触し、かつ、本体部３６の下端部が単電池１２の上面１４に当接する（図１１を参照）。つまり、温度センサ３５が単電池１２の検知対象面１４Ａと接触する方向に付勢されるようになっている。

（温度センサ３５の取り付け構造）
次に、温度センサ３５の取り付け構造について説明する。
複数のユニット１６を連結させてなる樹脂プロテクタ１５の保持部１７に、接続部材を収容・保持した後、電圧検知線（電線）が接続された電圧検知端子を収容し、電圧検知線を電線収容部２１に収容する。

接続部材等を収容する作業と同時または前後して、保持部材３０に温度センサ３５を保持させる。具体的には、保持部材３０の下方に設けた開口部３１から温度センサ３５を挿入して、保持部材３０の側面に設けた導体導出孔３２からリード線３７を導出させ、バネ部３８をバネ保持部３３に取り付けると、温度センサ３５の本体部３６の下端部が、保持部材３０の下端部よりも下方に配される（図１０を参照）。

次いで、第１蓋部１８と第２蓋部２２とを閉めて係止すると、図５〜図７に示すような配線モジュール１０が得られる。

このようにして組み立てた配線モジュール１０を、予め並べて置いた単電池群１１に対し、保持部材３０が温度検知の対象となる単電池１２の上に配されるように配置して、単電池１２の上面１４に被せ付ける。このとき、保持部材３０の開口部３１は下側を向いている。

配線モジュール１０を単電池群１１の上に被せ付けると、保持部材３０に保持された温度センサ３５は、温度検知の対象となる単電池１２の上面１４に押し上げられて、バネ部３８が縮む方向に弾性変形しつつ、保持部材３０の上壁の内壁面に接触し、かつ、本体部３６の下端部が単電池１２の上面１４に当接して温度センサ３５は単電池１２の検知対象面１４Ａと接触する方向に付勢される（図１１を参照）。

（組み付け方法）
次に、各電極端子１３にナット締めする等の方法により、接続部材と電極端子１３とを接続する。この接続作業が完了すると電極端子１３と接続部材とが電気的に接続可能となるとともに、温度センサ３５が単電池１２（検知対象面１４Ａ）と接触する方向に付勢された状態で固定される。これにより、温度センサ３５が取り付けられた電池モジュールＭが得られる。

（作用および効果）
次に本実施形態の作用および効果について説明する。
本実施形態においては、保持部材３０の開口部３１から温度センサ３５を取り付けておき、この保持部材３０を、開口部３１を単電池１２側に向けて検知対象とされる単電池１２を覆うように配置すると、保持部材３０に取り付けられた温度センサ３５が、検知対象とされる単電池１２と接触する方向に付勢可能となる。

本実施形態において、保持部材３０は単電池１２側に開口部３１を有しているので、単電池１２とは反対側を閉じた構成とすることができ、開口部３１を覆うカバーは不要である。したがって、本実施形態によれば、温度センサ３５を取り付けた保持部材３０を、検知対象とされる単電池１２を覆うように配置するだけで温度センサ３５が保護された状態に取り付けられるので、作業性に優れた温度センサ３５の取付構造を提供することができる。

また、本実施形態によれば、温度センサ３５にはバネ部３８が設けられる一方、保持部材３０には温度センサ３５のバネ部３８を弾性変形可能に保持するバネ保持部３３が設けられているから、保持部材３０のバネ保持部３３に保持された温度センサ３５のバネ部３８が弾性変形することで、温度センサ３５を検知対象となる単電池１２と接触する方向に付勢させることができるので、別途、バネ部３８材を必要とせず部品点数を減らすことができる。

また、本実施形態において、電池モジュールＭは、複数の単電池１２のうち隣り合う単電池１２，１２間を電気的に接続する接続部材を保持する樹脂プロテクタ１５を備え、保持部材３０は樹脂プロテクタ１５と一体的に設けられている。したがって、本実施形態によれば、樹脂プロテクタ１５と保持部材３０とが一体的になっているので、樹脂プロテクタ１５と保持部材３０とを一体的に成形することもできる上に、取り付け作業も一段階で済ませることができ、作業効率を向上することができる。

さらに本実施形態によれば、樹脂プロテクタ１５は、単電池１２と他の機器とを接続する電圧検知線を収容する電線収容部２１を有する一方、温度センサ３５には導体が接続され、導体は電線収容部２１に収容可能とされるので、樹脂プロテクタ１５の電線収容部２１に温度センサ３５に接続される導体が収容され、導体を収容する収容部を別途作製する必要がない。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれうる。
（１）上記実施形態では、バネ部３８を設けた温度センサ３５を示したが、別体のバネ部材を備える温度センサであってもよい。
（２）上記実施形態では、保持部材３０と樹脂プロテクタ１５とが一体的になっている構成のものを示したが、保持部材と樹脂プロテクタとは別体であってもよい。
（３）上記実施形態では電線収容部２１を有する樹脂プロテクタ１５を示したが、電線収容部を備えない樹脂プロテクタであってもよい。また電線収容部が別体の樹脂プロテクタであってもよい。

Ｍ…電池モジュール
１０…配線モジュール
１１…単電池群
１２…単電池
１３…電極端子
１４…上面
１４Ａ…検知対象面
１５…樹脂プロテクタ
１７…保持部
２１…電線収容部
３０…保持部材
３１…開口部
３２…導体導出孔
３３…バネ保持部
３５…温度センサ
３６…本体部
３７…リード線（導体）
３８…バネ部

Claims (4)

1. 複数の単電池を並べてなる単電池群を有する電池モジュールにバネ部が設けられた温度センサを取り付ける温度センサの取付構造であって、
   複数の前記単電池のうち、少なくとも前記温度センサによる温度検知の対象とされる単電池を覆うとともに当該単電池側に開口部を有し、前記温度センサにおける前記単電池とは反対側を覆って前記温度センサを保持する保持部材において、
   前記バネ部を弾性変形可能に保持する段付き状のバネ保持部が設けられており、
   前記温度センサは、前記開口部から挿入されることにより前記バネ部を前記バネ保持部に保持可能とされているとともに、前記温度検知の対象とされる単電池と接触する方向に付勢可能に取り付けられている温度センサの取付構造。
2. 前記電池モジュールは、前記複数の単電池のうち隣り合う単電池間を電気的に接続する接続部材を保持する樹脂プロテクタを備え、前記保持部材は前記樹脂プロテクタと一体的に設けられている請求項１に記載の温度センサの取付構造。
3. 前記樹脂プロテクタは、前記単電池と他の機器とを接続する電線を収容する電線収容部を有する一方、前記温度センサには導体が接続され、
   前記導体は前記電線収容部に収容可能とされる請求項２に記載の温度センサの取付構造。
4. 複数の単電池を並べてなる単電池群を有する電池モジュールにおける前記単電池群に取り付けられる配線モジュールの製造方法であって、
   前記配線モジュールは、バネ部が設けられた温度センサと、
   複数の前記単電池のうち、少なくとも前記温度センサによる温度検知の対象とされる単電池を覆うとともに当該単電池側に開口部を有し、前記温度センサにおける前記単電池とは反対側を覆って前記温度センサを保持する保持部材とを備え、
   前記保持部材には、前記バネ部を弾性変形可能に保持する段付き状のバネ保持部が設けられており、
   前記温度センサを前記開口部から挿入することにより、前記バネ部が前記バネ保持部に保持され、前記温度センサが前記保持部材に対して前記温度検知の対象とされる単電池と接触する方向に付勢可能に取り付けられる配線モジュールの製造方法。

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