JP6983579B2 - Temperature sensor - Google Patents
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Description
本発明は、例えば車載バッテリのセルの温度検出等に用いられる温度センサに関するものである。 The present invention relates to a temperature sensor used, for example, for detecting the temperature of a cell of an in-vehicle battery.
従来より、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は、高電圧を得るために複数のバッテリセルが直列に接続されて構成されている。このようなバッテリは、過充電、過放電を防止するために、バッテリセルに温度センサが装着されて温度監視が行われている。 Conventionally, a battery mounted on a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like is configured by connecting a plurality of battery cells in series in order to obtain a high voltage. In such a battery, a temperature sensor is attached to the battery cell to monitor the temperature in order to prevent overcharging and overdischarging.
上述した温度センサとして、例えば、特許文献1,2に開示されたものがある。この温度センサは、サーミスタと、金属部品の集熱部と、これらと一体に設けられた合成樹脂部と、を備えており、インサート成形により得られるものである。前記合成樹脂部は、サーミスタと集熱部との間に充填されてこれらを絶縁する部分と、集熱部とサーミスタの周囲を覆った部分と、バッテリ上面に固定されたモジュール部品に係止する一対の係止部と、を備えている。
As the temperature sensor described above, for example, there is one disclosed in
上述した特許文献1,2に開示された温度センサにおいては、係止部にバネ性が必要なため、合成樹脂部にバネ性の高い合成樹脂を使用していた。しかしながら、バネ性の高い合成樹脂は一般に熱伝導率が低いため、集熱部からサーミスタへの熱伝導率を高くできず、温度センサの測温性能向上には不利であった。
In the temperature sensors disclosed in
そこで、本発明は、係止部のバネ性を確保しつつ測温性能を高めることができる温度センサを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a temperature sensor capable of improving the temperature measurement performance while ensuring the springiness of the locking portion.
本発明の温度センサは、一対のリードを有するサーミスタ、被測温部に接触する接触面を有する金属製の集熱部、及び、前記サーミスタと前記集熱部との間に介在した第1樹脂部で構成されたサーミスタ感温部と、前記サーミスタ感温部の周囲に配置された覆い部、及び、前記被側温部に前記接触面の少なくとも一部が接触するように係止する弾性を有する係止部を有する第2樹脂部と、を備え、前記第1樹脂部の材料は、前記第2樹脂部の材料よりも熱伝導率が高く、前記集熱部が突起部を有するコの字形状であることを特徴とする。
本発明の温度センサは、一対のリードを有するサーミスタ、被測温部に接触する接触面を有する金属製の集熱部、及び、前記サーミスタと前記集熱部との間に介在した第1樹脂部で構成されたサーミスタ感温部と、前記サーミスタ感温部の周囲に配置された覆い部、及び、前記被側温部に前記接触面の少なくとも一部が接触するように係止する弾性を有する係止部を有する第2樹脂部と、を備え、前記第1樹脂部の材料は、前記第2樹脂部の材料よりも熱伝導率が高く、前記サーミスタが、絶縁被覆と前記集熱部が接触しない状態で、前記第1樹脂部で絶縁されている二重絶縁構造を持つことを特徴とする。
The temperature sensor of the present invention has a thermistor having a pair of leads, a metal heat collecting portion having a contact surface in contact with a temperature-measured portion, and a first resin interposed between the thermistor and the heat collecting portion. The elasticity of locking the thermistor temperature-sensitive portion composed of the portions, the covering portion arranged around the thermistor temperature-sensitive portion, and the side temperature portion so that at least a part of the contact surface comes into contact with the temperature-sensitive portion. and a second resin portion having a locking portion with the material of the first resin portion, the thermal conductivity rather higher than the material of the second resin portion, co of the heat collector has a protruding part It is characterized by having a shape of .
The temperature sensor of the present invention has a thermistor having a pair of leads, a metal heat collecting portion having a contact surface in contact with a temperature-measured portion, and a first resin interposed between the thermistor and the heat collecting portion. The elasticity of locking the thermistor temperature-sensitive portion composed of the portions, the covering portion arranged around the thermistor temperature-sensitive portion, and the side temperature portion so that at least a part of the contact surface comes into contact with the temperature-sensitive portion. A second resin portion having a locking portion is provided, and the material of the first resin portion has a higher thermal conductivity than the material of the second resin portion, and the thermistor has an insulating coating and the heat collecting portion. It is characterized by having a double insulating structure insulated by the first resin portion in a state where the heat is not contacted.
本発明によれば、サーミスタと集熱部との間に熱伝導率が高い第1樹脂部を介在させて集熱部からサーミスタへの熱伝導率を高め、かつ、これらの周囲に第1樹脂部よりも熱伝導率が低い覆い部を配置して断熱性を高めることにより、測温性能を高めることができる。また、熱伝導率が高い材料で第1樹脂部を構成し、バネ性が高く第1樹脂部よりも熱伝導率が低い材料で第2樹脂部を構成することが可能となるので、係止部のバネ性を確保しつつ測温性能を高めることができる。 According to the present invention, a first resin portion having a high thermal conductivity is interposed between the thermista and the heat collecting portion to increase the thermal conductivity from the heat collecting portion to the thermista, and the first resin is surrounded by the first resin portion. By arranging a covering portion having a lower thermal conductivity than the portion to improve the heat insulating property, the temperature measurement performance can be improved. Further, since it is possible to form the first resin portion with a material having a high thermal conductivity and to form the second resin portion with a material having a high springiness and a lower thermal conductivity than the first resin portion, the locking can be performed. It is possible to improve the temperature measurement performance while ensuring the springiness of the part.
本発明の第1の実施形態にかかる温度センサについて、図1〜5を参照して説明する。図1に示す温度センサ1は、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されるバッテリのセルの温度検出に用いられるものであり、例えば、図5に示すように、バッテリセル200の上面(被測温部に相当する)200aに設置される。このバッテリセル200の上面200aには、樹脂製プレート201が取り付けられている。樹脂製プレート201については後述する。
The temperature sensor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. The
温度センサ1は、サーミスタ5と、集熱部8と、サーミスタ5と集熱部8との間に介在した第1樹脂部3と、これらと一体化された第2樹脂部7と、サーミスタ5に電気接続された一対の電線6と、を備えている。
The
サーミスタ5は、図2に示すように、抵抗体がエポキシ樹脂等の絶縁被覆53で覆われた素子部51と、素子部51から突出した一対のリード52と、を備えている。一対のリード52は、一対の電線6の芯線と、それぞれ接合されている。また、リード52と電線6の芯線との接合箇所は、熱収縮チューブ4で覆われている。
As shown in FIG. 2, the
集熱部8は、金属板にプレス加工が施されて得られるものである。集熱部8は、図2に示すように、長方形板状の底壁81と、底壁81の対向する長辺それぞれから同じ方向に立設した一対の側壁82と、一方の側壁82の幅方向両端部から突出した一対の突起部83と、を備えたコの字形状となっている。底壁81の下面は平面であり、当該下面は、バッテリセル200の上面200aに面接触する。以下、底壁81を接触面81と称する(正確には、底壁81の下面が接触面である)。
The
図2,3に示すように、サーミスタ5は、素子部51が一対の側壁82間に配置され、一対のリード52が一対の側壁よりも上側に配置されている。また、素子部51は、絶縁のために、接触面(底壁)81及び一対の側壁82と間隔をあけて配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, in the
第1樹脂部3は、集熱部8とサーミスタ5の素子部51との間(一対の側壁82間)に隙間なく充填されており、集熱部8とサーミスタ5とを絶縁している。このように、温度センサ1は、サーミスタ5が、素子部51の絶縁被覆53と集熱部8が接触しない状態で、第1樹脂部3で絶縁されている二重絶縁構造を有している。即ち、サーミスタ5は、素子部51の導電部位(例えば、チップ、電極、該電極とリード52とを接続したはんだ等)が絶縁被覆53で覆われて絶縁されている上に、絶縁被覆53の周りがさらに第1樹脂部3で絶縁された二重絶縁構造を有している。この二重絶縁構造により、集熱部8とサーミスタ5とを確実に絶縁することができる。第1樹脂部3は、集熱部8と素子部51が挿入された成形金型内に溶融状態で射出された後、硬化されて集熱部8及びサーミスタ5と一体化されている。このように一まとまりに成形された集熱部8、サーミスタ5及び第1樹脂部3を、「サーミスタ感温部2」と称する。
The
本実施形態では、第1樹脂部3が、ポリアセタール樹脂と絶縁性の酸化アルミニウム粉末とを含んだポリアセタール樹脂組成物で構成されている。ポリアセタール樹脂は、単体では、熱伝導率が0.2W/m・k程度であるが、酸化アルミニウム粉末が添加されることにより熱伝導率が高くなる。本実施形態の第1樹脂部3は、熱伝導率が0.7W/m・k程度となる配合でポリアセタール樹脂と粉末状の酸化アルミニウムとを含んだポリアセタール樹脂組成物で構成されている。
In the present embodiment, the
第2樹脂部7は、図1に示すように、覆い部70と、弾性変形自在な一対の把持部72と、弾性変形自在な一対の係止部71と、を一体に有している。上記サーミスタ感温部2は、インサート成形によって第2樹脂部7と一体化されている。また、上述したように、集熱部8は、側壁82の幅方向両端部から突出した一対の突起部83を備えている。このことにより、第2樹脂部7からサーミスタ感温部2が抜けることを防止できる。また、本実施形態の第2樹脂部7は、離型性の良いポリアセタール樹脂で構成されていることから、集熱部8に突起部83を設けることは、第2樹脂部7からサーミスタ感温部2が抜けることを防止する上で特に有効である。
As shown in FIG. 1, the
覆い部70は、サーミスタ5の素子部51、第1樹脂部3、集熱部8の周囲に配置された部位であり、外形がブロック状に形成されている。サーミスタ5の一対のリード52は、覆い部70の上面から突出している。図1,4に示すように、覆い部70の底部においては、集熱部8の接触面81が露出している。
The covering
一対の把持部72は、覆い部70の上面から接触面81と反対側に延びている。一対の把持部72は、一対の係止部71を図5に示す樹脂製プレート201等に係止させる際に把持する部位であり、一対の把持部72を互いに近付けるように把持することで、一対の係止部71の間隔を狭めることができる。
The pair of
一対の係止部71は、接触面81をバッテリセル200の上面200aに接触させた状態を維持するための部位である。各係止部71は、各把持部72の中央部から接触面81側に延び、接触面81と反対側に折り返されたVの字形状となっている。一対の係止部71は、例えば、図5に示す樹脂製プレート201のセンサ係止部203に係止することにより、バッテリセル200の上面200aに間接的に係止する。センサ係止部203は、樹脂製プレート201に形成されたセンサ収容穴202の上端開口を狭めるように設けられており、係止部71の先端部をバッテリセル200側に押さえ込む。この状態において、係止部71の弾性復元力によって接触面81とバッテリセル200の上面200aとの密着状態が維持されている。また、係止部は、前述した構成に限定されるものではなく、弾性を有し、被側温部に接触面81の少なくとも一部が接触するように、被側温部に直接的又は間接的に係止する構成であればよい。
The pair of locking
本実施形態では、第2樹脂部7が、ポリアセタール樹脂(単体)で構成されている。当該ポリアセタール樹脂は、熱伝導率が、第1樹脂部3を構成するポリアセタール樹脂組成物よりも低い0.2W/m・k程度である。当該ポリアセタール樹脂は、接触面81をバッテリセル200の上面200aに確実に面接触させるのに必要なバネ性を係止部71に持たせることができる。
In the present embodiment, the
上述した温度センサ1を成形する際は、予め、上述したようにサーミスタ感温部2を成形しておき、このサーミスタ感温部2を第2樹脂部7の成形金型内に挿入し、第2樹脂部7を成形する。そして、一対の電線6を一対のリード52にそれぞれ接合して、接合箇所を熱収縮チューブ4で覆う。このような工程を経て温度センサ1が得られる。
When molding the
上記構成の温度センサ1は、素子部51と集熱部8との間に熱伝導率が高い第1樹脂部3が介在していることにより、集熱部8から素子部51への熱伝導率が高められている。さらに、これらの周囲に第1樹脂部3よりも熱伝導率が低い覆い部70が配置されていることにより、断熱性(外部への放熱を抑える)が高められている。これらのことにより、測温性能が高められている。
In the
また、温度センサ1は、第1樹脂部3と第2樹脂部7を異なる材料で2回に分けて成形する構成が採用されているので、熱伝導率が高い材料で第1樹脂部3を構成し、バネ性が高く第1樹脂部3よりも熱伝導率が低い材料で第2樹脂部7を構成することできる。よって、係止部71のバネ性を確保しつつ測温性能を高めることができる。
Further, since the
本発明の第2の実施形態にかかる温度センサについて、図6を参照して説明する。図6において、前述した第1の実施形態と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。 The temperature sensor according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the same components as those of the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
前述した第1の実施形態の温度センサ1は、予め成形されたサーミスタ感温部2が2回目のインサート成形によって第2樹脂部7と一体化されて温度センサ1を構成していた。一方、本実施形態の図6に示す温度センサ101は、サーミスタ感温部102と第2樹脂部107とが別々に成形された後に互いに組み付けられて温度センサ101を構成する。
In the
サーミスタ感温部102は、第1樹脂部103に係止突起35が設けられていること以外は、第1の実施形態の第1樹脂部3と同一構成である。第2樹脂部107は、サーミスタ感温部102と別体で成形されていることと、覆い部70に上記係止突起35と係合する係止孔75が設けられていること以外は、第1の実施形態の第1樹脂部7と同一構成である。これらサーミスタ感温部102と第2樹脂部107は、図6に示すように、サーミスタ感温部102の下半部を覆い部70の内側に挿入し、係止突起35を係止孔75に係合させることにより互いに組み付けられる。
The thermistor temperature
上記構成の温度センサ101は、素子部51(図3を参照)と集熱部8との間に熱伝導率が高い第1樹脂部103が介在していることにより、集熱部8から素子部51への熱伝導率が高められている。さらに、これらの周囲に第1樹脂部103よりも熱伝導率が低い覆い部70が配置されていることにより、断熱性(外部への放熱を抑える)が高められている。これらのことにより、測温性能が高められている。
In the
また、温度センサ101は、第1樹脂部103と第2樹脂部107を別体で成形する構成が採用されているので、熱伝導率が高い材料で第1樹脂部103を構成し、バネ性が高く第1樹脂部103よりも熱伝導率が低い材料で第2樹脂部107を構成することできる。よって、係止部71のバネ性を確保しつつ測温性能を高めることができる。
Further, since the
上述した第1の実施形態では、集熱部8及びサーミスタ5がインサート成形によって第1樹脂部3と一体化されていたが、素子部51の周囲に第1樹脂部3を成形し、成形後の第1樹脂部3に集熱部8を組み付け、これらをインサート成形によって第2樹脂部7と一体化してもよい。
In the above-mentioned first embodiment, the
上述した第1の実施形態では、第1樹脂部3を構成するポリアセタール樹脂に酸化アルミニウムを添加することで第1樹脂部3の熱伝導率を第2樹脂部7よりも高くしていたが、「第1樹脂部」及び「第2樹脂部」はこれに限定されるものではない。例えば、第1樹脂部をエポキシ樹脂単体で構成し、第2樹脂部をポリアセタール樹脂単体で構成してもよい。また、第1樹脂部を構成する樹脂に、酸化アルミニウム以外のフィラーを添加してもよい。このフィラーとして好ましいのは、絶縁性かつ高熱伝導率のものであり、具体的には、窒化アルミニウム、シリカ、酸化マグネシウム等の絶縁性セラミックスである。上述した何れの材料を用いる場合においても、第1樹脂部の材料の熱伝導率が第2樹脂部の材料よりも高く、かつ、集熱部の接触面を被測温部に接触させるのに必要なバネ性を係止部に持たせることができればよい。
In the first embodiment described above, the thermal conductivity of the
尚、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。 It should be noted that the above-described embodiment merely shows a typical embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment. That is, it can be variously modified and carried out within a range that does not deviate from the gist of the present invention. As long as the configuration of the present invention is still provided even by such a modification, it is, of course, included in the category of the present invention.
1,101 温度センサ
3,103 第1樹脂部
5 サーミスタ
7,107 第2樹脂部
8 集熱部
70 覆い部
71 係止部
81 接触面
1,101 Temperature sensor 3,103
Claims (7)
前記サーミスタ感温部の周囲に配置された覆い部、及び、前記被側温部に前記接触面の少なくとも一部が接触するように係止する弾性を有する係止部を有する第2樹脂部と、を備え、
前記第1樹脂部の材料は、前記第2樹脂部の材料よりも熱伝導率が高く、
前記集熱部が突起部を有するコの字形状である
ことを特徴とする温度センサ。 A thermistor feeling composed of a thermistor having a pair of leads, a metal heat collecting part having a contact surface in contact with a temperature-measured part, and a first resin part interposed between the thermistor and the heat collecting part. Wenbe and
A cover portion arranged around the thermistor temperature sensitive portion, and a second resin portion having an elastic locking portion that locks the contact surface to the temperature-sensitive portion so that at least a part of the contact surface comes into contact with the temperature-sensitive portion. , Equipped with
The material of the first resin part has a thermal conductivity of rather higher than the material of the second resin portion,
A temperature sensor characterized in that the heat collecting portion has a U-shape having a protrusion.
前記サーミスタ感温部の周囲に配置された覆い部、及び、前記被側温部に前記接触面の少なくとも一部が接触するように係止する弾性を有する係止部を有する第2樹脂部と、を備え、 A cover portion arranged around the thermistor temperature sensitive portion, and a second resin portion having an elastic locking portion that locks the contact surface to the temperature-sensitive portion so that at least a part of the contact surface comes into contact with the temperature-sensitive portion. , Equipped with
前記第1樹脂部の材料は、前記第2樹脂部の材料よりも熱伝導率が高く、 The material of the first resin portion has a higher thermal conductivity than the material of the second resin portion.
前記サーミスタが、絶縁被覆と前記集熱部が接触しない状態で、前記第1樹脂部で絶縁されている二重絶縁構造を持つ The thermistor has a double insulating structure that is insulated by the first resin portion in a state where the insulating coating and the heat collecting portion do not come into contact with each other.
ことを特徴とする温度センサ。 A temperature sensor characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の温度センサ。 The temperature sensor according to claim 1 , wherein the thermistor has a double insulating structure insulated by the first resin portion in a state where the insulating coating and the heat collecting portion do not come into contact with each other.
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の温度センサ。 The temperature sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermistor temperature sensitive portion is integrated with the second resin portion by insert molding.
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の温度センサ。 The temperature sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermistor temperature sensitive portion is assembled to the second resin portion separately from these.
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の温度センサ。 The temperature sensor according to any one of claims 1 to 5 , wherein the contact surface is a flat surface.
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の温度センサ。 The temperature sensor according to any one of claims 1 to 6 , wherein the locking portion has a V shape.
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