JP6931291B2 - 温度センサ - Google Patents

Description

本発明は、例えば車載バッテリーのセルなどの被測定部の温度検出等に用いるのに好適な温度センサに関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車などに搭載されるバッテリーは、通常、複数のバッテリーセルを直列に接続して、所定の出力電圧が得られるように構成されている。そして、これらバッテリーセルは、過充電、過放電が生じると寿命が短くなるため、バッテリーセルの過充電、過放電を防止するため、バッテリーセルに温度センサを装着して、バッテリーセルの温度を測定して監視が行われている。

バッテリーセルの温度を測定するために使用される従来の温度センサは、特許文献１に示すような構成を有している。すなわち、特許文献１に示される温度センサ２１は、図１０，図１１に示ようにサーミスタの周囲を樹脂ケースで覆ったセンサ本体２３と、該センサ本体２３からその側方に延出した係止アーム２５とを備えている。
このセンサ本体２３は、先端に、被測定部であるバッテリーセル８の表面８ａに当接する平坦な測温面２３ａが設けられており、後端には、本体内のサーミスタに接続したリード線９が引き出されている。
そして、このリード線９は、ケーブル２６を介して温度測定装置又は温度測定回路基板に接続された構成となっている。

そして、この温度センサ２１には、センサ本体２３に弾性変位可能に延設された可撓部材３３上に、係止アーム２５がセンサ本体２３から延出して設けられている。
この係止アーム２５は、温度センサ２１を装着するモジュール部品２８のセンサ係止部２７に自由端２５ａが係止される。
このセンサ係止部２７は、係止アーム２５の自由端２５ａをバッテリーセル８側に押さえ込む壁部材となっており、バッテリーセル８の上面側に固定される樹脂製のモジュール部品２８に一体形成されている。

この自由端のセンサ係止部２７への係止によって、温度センサ２１は、係止アーム２５の弾性復元力によってセンサ本体２３の先端の測温面２３ａと被測定部との密着状態を確保している。
そして、この係止アーム２５は、センサ本体２３の両側に延出して設けられていており、その先端部である自由端２５ａが、バッテリーセル８の表面８ａに対して定位置に設けられたセンサ係止部２７に係止されることで、バッテリーセル８に対する位置決めが行われる。

このようにして、温度センサ２１は、モジュール部品２８のセンサ収納部３１に収納すると、センサ本体２３の先端の測温面２３ａが被測定部であるバッテリーセル８の表面８ａに当接する。この測温面２３ａのバッテリーセル８の表面８ａへの当接によって、バッテリーセル８の表面８ａから発する熱を測温面２３ａで集熱し、センサ本体２３内に収納されたサーミスタによって温度の測定を行うようになっている。
すなわち、従来の温度センサ２１は、サーミスタの周囲を覆う樹脂ケースで形成されたセンサ本体２３で構成された集熱板によって受熱しセンサ本体２３の内部に収納されている測温素子となるサーミスタで温度を検出する構造となっている。

特開２０１１−１７６３８号公報

このように従来の温度センサ２１は、インサート成形によって測温素子となるサーミスタ、センサ本体２３で構成された樹脂ケースの集熱板を一体成形しており、係止アーム２５にバネ性が必要なため、バネ性のある樹脂を使用している。
そして、従来の温度センサ２１では、係止アーム２５にバネ性を持たせるため熱伝導の悪い樹脂を使用することになる。
このため従来の温度センサ２１にあっては、測温性能が向上しないという問題点を有している。

また、従来の温度センサ２１では、測温素子となるサーミスタについては、センサ本体２３で構成された樹脂ケースの集熱板によって覆われているが、サーミスタに接続されるリード線９が集熱板に覆われていない構造となっている。
この従来の温度センサ２１の場合、被測定部であるバッテリーセル８の表面８ａから発する熱は、センサ本体２３で構成された樹脂ケースの集熱板と、サーミスタに接続されるリード線９に伝達し、集熱板とリード線９の部分から空中に放熱される。
このため従来の温度センサ２１の構造にあっては、集熱板によって覆われていないリード線９の部分からの放熱が大きく、測温の精度が低下するという問題点を有している。

本発明は、被測定部の温度の測定を精度良く行うことのできる温度センサを提供することにある。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明の温度センサは、サーミスタと、該サーミスタに接続されるリード部と、該リード部に接続される電線と、該リード部と前記電線の導体を加締めて接続する加締め部とを備えてなる温度検知線と、前記サーミスタと、前記リード部と、前記加締め部と、該加締め部の後方の前記電線の一部とを覆う金属の集熱部材と、を備え、前記集熱部材は、箱状に形成し、前記集熱部材の前面部から連成して前記集熱部材の側面部から見て斜め上方に、バネ部を一体成形して設けたことを特徴としている。

本願請求項１に記載の発明によれば、サーミスタと、リード部と、加締め部と、加締め部の後方の電線の一部とを集熱部材によって覆っているため、リード部と、加締め部と、加締め部の後方の電線の一部から空中へ放射される熱を極力抑制することができるため、被測定部の温度の測定を精度良く行うことができる。
さらに、本願請求項１に記載の発明によれば、集熱部材に金属を用いているため、被測定部からの集熱を効率よく行うことができるため、被測定部の温度の測定を精度良く行うことができる。
さらに、集熱部材を、箱状に形成しているため、被測定部に当接する集熱部材の測温面が安定し、被測定部から発する熱を効率よく集熱することができる。
さらに、集熱部材の前面部から連成して集熱部材の側面部から見て斜め上方にバネ部を一体成形して設けたため、バネ部によるバネ力によって測温面を被測定部との密着性を確保でき、被測定部から発する熱を効率よく集熱することができる。

上記課題を解決するためになされた請求項２記載の本発明の温度センサは、請求項１に記載の前記リード部と、前記電線とを、前記集熱部材の前記測温面の延在方向に延びるように配置したことを特徴としている。

本願請求項２に記載の発明によれば、リード部と電線とを、集熱部材の測温面の延在方向に延出するように配置してあるため、被測定部に当接する集熱部材の測温面の面積を大きくすることができ、被測定部から発する熱を効率よく集熱することができ、被測定部の温度の測定を精度良く行うことができる。

上記課題を解決するためになされた請求項３記載の本発明の温度センサは、請求項１又は２に記載の集熱部材は、被測定部に当接される測温面に対向する面が開口し、バネ部は、集熱部材の開口を塞ぐようにしていることを特徴としている。

本願請求項３に記載の発明によれば、本願請求項１に記載の発明と同様に、集熱部材の被測定部に当接される測温面に対向する面に、バネ部を一体成形して設けたため、バネ部によるバネ力によって測温面を被測定部との密着性を確保でき、被測定部から発する熱を効率よく集熱することができる。

上記課題を解決するためになされた請求項４記載の本発明の温度センサは、請求項３に記載の集熱部材を、被測定部の上部に横方向から挿入して設置するようにしたことを特徴としている。

本願請求項４に記載の発明によれば、集熱部材を、被測定部の上部に横方向から挿入して設置するようにしたため、被測定部に当接する集熱部材の測温面を大きく取ることができ、被測定部から発する熱を効率よく集熱することができる。

上記課題を解決するためになされた請求項５記載の本発明の温度センサは、請求項３又は４に記載のサーミスタと、リード部と、加締め部と、加締め部の後方の電線の一部とを、エポキシ樹脂によって封止してなることを特徴としている。

本願請求項５に記載の発明によれば、集熱部材に収納されるサーミスタと、リード部と、該リード部と電線を接続する加締め部と、該加締め部の後方の電線の一部とは、エポキシ樹脂によって封止され、エポキシ樹脂は、集熱部材の底面部の内面にサーミスタが接した状態にて該サーミスタを覆うとともに、側面部の上端部に面一になるように集熱部材に封入されていることを特徴としている。

本発明によれば、集熱部材とバネ部を一体させることにより部品点数を減らすことができ、コストダウンをすることができる。

また、本発明によれば、集熱部材を金属の箱状に形成し、内部にサーミスタ、リード部、加締め部を収めることで、被測定部からの受熱量を増やすことができ、測温性能を向上することができる。

さらに、本発明によれば、被測定部である熱源とサーミスタ間に熱伝導の良いエポキシ系樹脂接着剤を使用することで熱抵抗を小さくすることができ、測温性能を向上することができる。

本発明に係る温度センサの全体斜視図である。 図１に図示の温度センサの正面図である。 図１に図示の温度センサの側面図である。 図１に図示の温度センサの平面図である。 図４に図示の温度センサのＡ−Ａ断面図である。 図１に図示の温度センサの集熱部材に樹脂接着剤を封入した状態を示す図である。 図６に図示の温度センサを収納容器に挿入する前の状態を示す図である。 図６に図示の温度センサを収納容器の途中まで挿入した状態を示す図である。 図６に図示の温度センサを収納容器に完全に挿入した状態を示す図である。 （ａ）は従来の温度センサの正面図、（ｂ）は同側面図である。 従来の温度センサの取付状態の説明図である。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

図面の図１〜図６は、本発明に係る温度センサの実施例を示すものである。
図１は本発明に係る温度センサの全体斜視図、図２は図１に図示の温度センサの正面図、図３は図１に図示の温度センサの側面図、図４は図１に図示の温度センサの平面図、図５は図４に図示の温度センサのＡ−Ａ断面図、図６は図１に図示の温度センサの集熱部材に樹脂接着剤を封入した状態を示す図である。

図１には、本発明に係る温度センサ１の全体が示されている。
図１において、温度センサ１は、温度検知線２と、この温度検知線２を収納する集熱部材３によって構成されている。
温度検知線２は、例えば、車載バッテリーのセルの表面などの温度を測定する対象物である被測定部の温度を検出するサーミスタ４と、このサーミスタ４に接続されるリード部（リード線）５と、このリード部（リード線）５に接続される電線６と、このリード部（リード線）５と電線６の導体を加締めて接続する加締め部７とによって構成されている。

サーミスタ４は、金属酸化物や半導体などの温度変化に対して電気抵抗の変化が大きい抵抗体で、この電気抵抗が温度で変化することを利用して温度を測るためセンサである。このサーミスタ４には、リード部（リード線）５が接続されており、このリード部（リード線）５は、サーミスタ４の電気抵抗の変化によって生じる変化した電流値又は電圧値を出力するようになっている。
このリード部（リード線）５のサーミスタ４の接続されている側と反対側の端部は、電線６の導体と加締められて、接続されている。このリード部（リード線）５と電線６の導体との加締めによって、加締め部７が形成されている。

集熱部材３は、熱源である被測定部から発せられた熱を集めるもので、金属製で形成されている。この集熱部材３は、箱状に形成されており、温度検知線２を収納載置する平坦な底面部３ａと、この底面部３ａに連成される２つの側面部３ｂ，３ｃとを有し、この２つの側面部３ｂ，３ｃの前方を塞ぐ前面部３ｄとを備えている。
さらに集熱部材３は、２つの側面部３ｂ，３ｃの上端部に、上面部を有し、この上面部は開口されている。
集熱部材３の底面部３ａは、熱源である被測定部に当接するように載置するものであるため、平坦な面となる測温面を構成している。

この集熱部材３においては、電線６を取り出すための取出口となる後面部が、開放された状態となっている。
また、温度センサ１において測温面を構成している被測定部に当接する集熱部材３の底面部３ａは、熱源である被測定部に当接するように載置し、被測定部であるバッテリーセル１１の表面１１ａの温度を測温するものであるため、平坦な面に構成されている。
さらに、集熱部材３の上面部には、集熱部材３の前面部３ｄから連成して集熱部材３の側面部３ｂ，３ｃから見て斜め上方に、集熱部材３の上面部の開口を塞ぐようにバネ部８が一体成形して設けられている。

そして、この集熱部材３には、温度検知線２が収納されている。さらに詳細に説明すると、集熱部材３には、温度検知線２のサーミスタ４と、リード部（リード線）５と、リード部（リード線）５と電線６の導体との加締め部７と、電線６の先端部が収納されている。
したがって、集熱部材３は、２つの側面部３ｂ，３ｃによって形成される幅よりも、温度検知線２のサーミスタ４の装着部から、電線６に向かう前面部３ｄと後面部とによって形成される奥行きの長さの方が大きく形成されている。
すなわち、集熱部材３の形状は、前後に細長い断面矩形状の箱形に形成されている。

そして、集熱部材３には、リード部（リード線）５と、このリード部（リード線）５と電線６の導体との加締め部７と、電線６とは、集熱部材３の測温面である底面部３ａの延在方向に延出するように配置してある。
すなわち、温度検知線２のサーミスタ４と、リード部（リード線）５と、リード部（リード線）５と電線６の導体との加締め部７と、電線６の先端の一部が集熱部材３によって覆われている。

また、集熱部材３は、被測定部の上部に横方向から挿入して設置するようになっている。すなわち、集熱部材３は、その測温面である底面部３ａが被測定部の上部に当接するように装着されている。

また、集熱部材３は、温度検知線２のサーミスタ４と、リード部（リード線）５と、リード部（リード線）５と電線６の導体との加締め部７と、電線６の先端の一部との上が、エポキシ樹脂系接着剤９によって封止されている。このようにエポキシ樹脂系接着剤９によって封止することで温度検知線２は、集熱部材３内に確実に収納される。
すなわち、集熱部材３は、エポキシ樹脂系接着剤９の封止によって、底面部３ａと、２つの側面部３ｂ，３ｃと、前面部３ｄに囲まれた温度検知線２が強固に接着される。

エポキシ樹脂系接着剤９は、エポキシ樹脂の液状樹脂を、ポリアミン類と呼ばれる硬化剤を常温域で化学反応（架橋）させることで硬化する二液型接着剤で、接着層は硬く、耐熱性、耐水性に優れている。
このエポキシ樹脂系接着剤９は、温度検知線２のサーミスタ４と、リード部（リード線）５と、リード部（リード線）５と電線６の導体との加締め部７と、電線６の先端の一部とが、埋まる程度封入されている。本実施例においては、エポキシ樹脂系接着剤９２つの側面部３ｂ，３ｃの上端部に面一になるように封入されている。
したがって、エポキシ樹脂系接着剤９の封止によって、温度検知線２は、集熱部材３に固定される。

このように温度センサ１は、底面に、被測定部であるバッテリーセル１１の表面に当接する平坦な測温面である底面部３ａが設けられており、温度センサ１の後端は、集熱部材３内のサーミスタ４に接続したリード部（リード線）５が引き出されている。このリード部（リード線）５は、電線６を介して温度測定装置又は温度測定回路基板に接続されている。
バネ部８は、温度センサ１を収納するセンサ収納部材１０に収納した際に、温度センサ１がセンサ収納部材１０から飛び出すことがないように、センサ収納部材１０に当接し、温度センサ１を被測定部であるバッテリーセル１１の表面に押圧する作用を有している。
このバネ部８の温度センサ１を被測定部であるバッテリーセル１１の表面に押圧するバネ力によって、集熱部材３の測温面である底面部３ａは、確実にバッテリーセル１１の表面に当接する。

次に、図７〜図９を用いて、温度センサ１がセンサ収納部材１０に収納される状態について説明する。
図７において、センサ収納部材１０は、バッテリーセル１１の表面１１ａに取り付けられている。このセンサ収納部材１０には、温度センサ１を収納できる大きさの収納スペース１０ａが設けられている。
収納スペース１０ａは、センサ収納部材１０の下面に温度センサ１を収納できるだけの大きさの切欠きを設けることで形成されている。

センサ収納部材１０に形成される収納スペース１０ａは、温度センサ１を収納するための空間で、バッテリーセル１１の表面１１ａに対して温度センサ１を横方向からスライドして収納することができるように構成されている。
このように構成されるセンサ収納部材１０の収納スペース１０ａに収納するには、まず、図７に示すように、温度センサ１の集熱部材３の前面部３ｄ側をセンサ収納部材１０の収納スペース１０ａに対向させておく。

しかる後、集熱部材３の前面部３ｄからセンサ収納部材１０の収納スペース１０ａの中に、図７に図示の矢印Ｂに示すように、押し込む。すると、温度センサ１は、図８に示すように、温度センサ１の集熱部材３の前面部３ｄ側が、センサ収納部材１０の収納スペース１０ａ内に挿入を開始する。
この温度センサ１の挿入が開始されると、センサ収納部材１０の収納スペース１０ａを形成するセンサ収納部材１０の収納部上面１０ｂに、集熱部材３の前面部３ｄに一体成形で設けられているバネ部８が当接する。
この温度センサ１をセンサ収納部材１０の収納スペース１０ａ内にさらに押し込むと、収納スペース１０ａを形成するセンサ収納部材１０の収納部上面１０ｂによって、バネ部８には、さらに図８に図示矢印Ｃに示すような温度センサ１の集熱部材３の底面部３ａに向かう方向の力が働く。

この状態で、温度センサ１をセンサ収納部材１０の収納スペース１０ａ内にさらに押し込むと、バネ部８は、温度センサ１の底面部３ａに向かって押圧されながら前方に進んでいく。
そして、温度センサ１の前面部３ｄが、センサ収納部材１０の収納スペース１０ａを形成するセンサ収納部材１０の収納部底部１０ｃに当接すると、温度センサ１は、図９に示すように、その位置で止まり、温度センサ１は、センサ収納部材１０の収納スペース１０ａ内に収納される。

この温度センサ１がセンサ収納部材１０の収納スペース１０ａ内に収納されたとき、温度センサ１のバネ部８は、センサ収納部材１０の収納スペース１０ａを形成するセンサ収納部材１０の収納部上面１０ｂに押圧されて図９に図示のように根元部８ａで曲げられた状態となる。
温度センサ１が図９に示すようにセンサ収納部材１０の収納スペース１０ａ内に収納されると、根元部８ａで曲げられたバネ部８には、バネ部８そのものが有しているバネ力によって、温度センサ１のバネ部８には、図９に図示矢印Ｄに示すようなセンサ収納部材１０の収納スペース１０ａの上面を押し上げる方向への力が作用する。

このときセンサ収納部材１０は、バッテリーセル１１の表面１１ａに固定されて動かない状態となっている。このため、温度センサ１のバネ部８は、バネ部８のバネ力の反力によって集熱部材３をバッテリーセル１１の表面１１ａに押し付ける力となって作用する。
このため、このバネ部８のバネ力によって温度センサ１の集熱部材３の測温面である底面部３ａは、バッテリーセル１１の表面１１ａに押圧された状態となっている。
この集熱部材３の底面部３ａがバッテリーセル１１の表面１１ａに押圧されることによって、集熱部材３の底面部３ａがバッテリーセル１１の表面に確実に当接し、バッテリーセル１１の表面１１ａの温度が確実に集熱部材３に伝達され、集熱部材３に収納されたサーミスタ４によって、バッテリーセル１１の表面１１ａの温度をより確実に測定することができる。

以上のように構成される温度センサの集熱部材は、金属製で形成し、バネ部を一体に形成してあるため、集熱部材とバネ部を別部材で構成するものよりも、部品点数を削減することができる。
また、以上のように構成される温度センサの集熱部材は、金属ケース状に形成され、このケース内にサーミスタ、リード部、加締め部、電線の一部まで中に入れ、このサーミスタ、リード部、加締め部、電線の一部の部分をエポキシ樹脂系接着剤で封止しているため、被測定部からの受熱量を増すことができ、測温性能を向上することができる。

この他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。

１……………………温度センサ
２……………………温度検知線
３……………………集熱部材
３ａ…………………底面部（測温面）
３ｂ，３ｃ…………側面部
３ｄ…………………前面部
４……………………サーミスタ
５……………………リード部（リード線）
６……………………電線
７……………………加締め部
８……………………バネ部
８ａ…………………根元部
９……………………エポキシ樹脂系接着剤
１０…………………センサ収納部材
１０ａ………………収納スペース
１０ｂ………………収納部上面
１０ｃ………………収納部底部
１１…………………バッテリーセル
１１ａ………………表面

Claims (5)

1. サーミスタと、該サーミスタに接続されるリード部と、該リード部に接続される電線と、該リード部と前記電線の導体を加締めて接続する加締め部とを備えてなる温度検知線と、
   前記サーミスタと、前記リード部と、前記加締め部と、該加締め部の後方の前記電線の一部とを覆う金属の集熱部材と、を備え、
   前記集熱部材は、箱状に形成し、前記集熱部材の前面部から連成して前記集熱部材の側面部から見て斜め上方に、バネ部を一体成形して設けた
   ことを特徴とする温度センサ。
2. 請求項１に記載の温度センサにおいて、
   前記リード部と前記電線とを、前記集熱部材の測温面の延在方向に延びるように配置した
   ことを特徴とする温度センサ。
3. 請求項１又は２に記載の温度センサにおいて、
   前記集熱部材は、被測定部に当接される前記測温面に対向する面が開口し、
   前記バネ部は、前記集熱部材の前記開口を塞ぐようにしている
   ことを特徴とする温度センサ。
4. 請求項３に記載の温度センサにおいて、
   前記集熱部材は、前記被測定部の上部に横方向から挿入して設置するようにした
   ことを特徴とする温度センサ。
5. 請求項３又は４に記載の温度センサにおいて、
   前記集熱部材に収納される前記サーミスタと、前記リード部と、前記加締め部と、該加締め部の後方の前記電線の前記一部とは、エポキシ樹脂によって封止され、
   前記エポキシ樹脂は、前記集熱部材の底面部の内面に前記サーミスタが接した状態にて該サーミスタを覆うとともに、前記側面部の上端部に面一になるように前記集熱部材に封入されている
   ことを特徴とする温度センサ。

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