JP7109966B2 - 組電池の測温構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車などに搭載された組電池の測温構造に関するものである。

従来、自動車などに搭載された組電池は、複数の単電池が積層された単電池積層体を有し、この単電池積層体の温度を測定するためのセンサが取り付けられている。センサを取り付ける手段は様々である。例えば、下記特許文献１に記載されたクリップは、単電池同士を電気的に接続するバスバにセンサを押し当てるものである。このクリップは、バスバにセンサを接触させた状態で、センサを覆うと共にバスバに直接取り付けられる。また、下記特許文献２に記載された構造は、センサに係止部が形成され、この係止部が、単電池を覆うモジュールに取り付けられる。センサは、単電池に直接押し当てられる。

特開２０１６－１８３９０６号公報 特許第５３６０９５１号公報

特許文献１によれば、上記したとおり、クリップによってセンサがバスバに押し当てられ、また、クリップがバスバに取り付けられることから、バスバは、センサが押し当てられることによる押圧力と、クリップに挟まれることによる押圧力とが加重されて変形する可能性がある。バスバの厚みを増すことで、バスバの変形を防ぐことができるが、その分バスバの重量が増加し、また、材料費も増える。

一方、特許文献２によれば、上記したとおり、センサが単電池に直接押し当てられる構成であるため、薄型の単電池に対して安定してセンサを取り付けることができない。

本発明は、この様な実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、バスバに作用する外力を最小限に抑え、温度検出手段を安定して取り付けることができる組電池の測温構造の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る組電池の測温構造は、単電池積層体を構成する複数の単電池同士を電気的に接続するバスバに温度検出手段を接触させる組電池の測温構造であって、前記単電池積層体に取り付けられることによって、前記バスバに対して所定の間隔を空けて位置決めされた板状部材と、前記板状部材に備えられると共に前記温度検出手段に接触して、この温度検出手段を前記バスバに押圧する弾性体と、を備えた、ことを特徴とする。

本発明に係る組電池の測温構造は、前記板状部材は、前記バスバに対して前記単電池積層体と逆側から、前記バスバを覆う板状カバーと、前記弾性体を備えると共に前記板状カバーに取り付けられたクリップと、を備えた、ことを特徴とする。

本発明に係る組電池の測温構造は、前記板状カバーには、表裏に貫通する貫通孔が設けられ、前記クリップは、前記貫通孔外周に係合する係合部を有し、前記板状部材に対して前記バスバと逆側から前記貫通孔に挿入されると共に、前記係合部が前記貫通孔外周に係合して板状カバーに取り付けられる、ことを特徴とする。

本発明に係る組電池の測温構造は、前記温度検出手段は、前記クリップに、前記バスバに対して接近または離反する方向に揺動自在に取り付けられ、前記弾性体は前記クリップに取り付けられて、前記温度検出手段に対して押圧力を付与する、ことを特徴とする。

本発明に係る組電池の測温構造は、前記温度検出手段は、短辺と長辺とを有する略直方体形状であり、前記長辺を含んだ面が前記バスバへの接触面となるように設けられた、ことを特徴とする。

本発明に係る組電池の測温構造は、前記バスバは、前記単電池の端子に溶接によって接続され、前記温度検出手段は、前記バスバのうち、前記端子に溶接された部位を除く部位に接触する、ことを特徴とする。

本発明に係る組電池の測温構造は、前記単電池の発電要素は、ラミネートフィルムで形成された袋状外装体の内側に収納された、ことを特徴とする。

本発明に係る組電池の測温構造は、単電池積層体に取り付けられることによって、バスバに対して所定の間隔を空けて位置決めされた板状部材と、この板状部材に備えられると共に温度検出手段に接触して、この温度検出手段をバスバに押圧する弾性体とを備えている。すなわち、温度検出手段は、単電池積層体に取り付けられた板状部材によって、弾性体を介してバスバに押し当てられている。この構成により、バスバは、弾性体の弾性力によって温度検出手段が押し当てられることによる押圧力のみが作用し、反力は、板状部材を介して単電池積層体に作用する。したがって、バスバに作用する外力を最小限に抑えることができる。そのため、バスバの厚みを薄くすることができ、バスバの重量や材料費を抑えることができる。また、温度検出手段がバスバに接触する構成であるため、温度検出手段を安定して取り付けることができる。

本発明に係る組電池の測温構造では、板状部材は、バスバに対して単電池積層体と逆側から、バスバを覆う板状カバーと、弾性体を備えると共に板状カバーに取り付けられたクリップとを備えている。したがって、板状部材の構成を簡略化することができる。

本発明に係る組電池の測温構造では、板状カバーには、表裏に貫通する貫通孔が設けられ、クリップは、貫通孔外周に係合する係合部を有し、板状部材に対してバスバと逆側から貫通孔に挿入されると共に、係合部が貫通孔外周に係合して板状カバーに取り付けられている。この構成により、バスバが板状部材で覆われた状態で、バスバが貫通孔を通じて視認できるため、作業者は、貫通孔を覗いてクリップを板状部材に取り付けることができる。そのため、クリップの取付作業において、バスバの短絡などを防ぐことができる。また、バスバが板状部材で覆われた状態で、温度検出手段がクリップごと板状部材に対して着脱されるため、容易に着脱することができ、また、容易にメンテナンスを実施することができる。

本発明に係る組電池の測温構造では、温度検出手段は、クリップに、バスバに対して接近または離反する方向に揺動自在に取り付けられ、弾性体はクリップに取り付けられて、温度検出手段に対して押圧力を付与する構成である。この構成により、バスバと板状部材との間隔に応じて、温度検出手段をバスバに対して適切に押し当てることができる。すなわち、バスバと板状部材との間隔が、広い場合であっても、狭い場合であっても、弾性体によって柔軟に対応することができる。

本発明に係る組電池の測温構造では、温度検出手段は、短辺と長辺とを有する略直方体形状であり、長辺を含んだ面がバスバへの接触面となるように設けられている。すなわち、温度検出手段のうち、面積が大きい面が、バスバに接触するため、安定した状態で正確に温度を測定することができる。

本発明に係る組電池の測温構造では、バスバは、単電池の端子に溶接によって接続され、温度検出手段は、バスバのうち、端子に溶接された部位を除く部位に接触する。すなわち、端子に溶接された部位を除いた広い部位に温度検出手段が接触するため、温度検出手段とバスバとの接触面積が大きい。したがって、安定した状態で正確に温度を測定することができる。

本発明に係る組電池の測温構造では、単電池の発電要素は、ラミネートフィルムで形成された袋状外装体の内側に収納されている。すなわち、単電池同士の隙間が狭い場合や、単電池の外装体に剛性が無い場合であっても、確実に温度を測定することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る組電池の測温構造の断面図である。 図２は、本発明の実施形態に係る組電池の測温構造に用いられるクリップの外観が示され、（ａ）は表側から視した表面図、（ｂ）は側面後方から視した後面図、（ｃ）は側方から視した側面図、（ｄ）は側面前方から視した前面図、（ｅ）は裏側から視した裏面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る組電池の測温構造に用いられるクリップの断面が示され、図２（ａ）におけるＡ－Ａ断面拡大図である。 図４は、本発明の実施形態に係る組電池の測温構造に用いられるクリップの断面が示され、図２（ｃ）におけるＢ－Ｂ断面拡大図である。 図５は、本発明の実施形態係る組電池の測温構造に用いられるクリップの変形例の断面図である。

以下に、本発明の実施形態に係る組電池の測温構造（以下、組電池の測温構造を「測温構造」と記す。）を図面に基づいて説明する。図１は、測温構造１の断面が示され、図２、図３および図４は、測温構造１に用いられるクリップが示されている。なお、以下の説明では、図１に示されているとおり、単電池３の端子（図示省略）が上側となるように単電池積層体２が平面に置かれた状態において、表裏前後が定義されている。

図１に示されているとおり、測温構造１は、単電池積層体２を構成する複数の単電池３同士を電気的に接続するバスバ４に温度検出手段５を接触させるものである。単電池３は、例えば、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池などである。単電池３は、発電要素（図示省略）として、正極と負極とがセパレータを介して積層された電極積層体と電解質とを有し、正極端子および負極端子が各電極に接続されている。各端子は、筐体である外装体の外部に露出している。単電池３は、角型、筒型などの他、発電要素がラミネートフィルムの内側に収納されたラミネート型などがある。単電池３は、積層体ケース（図示省略）に取り付けられ、外装体から露出した正極端子と、隣接した他の単電池３の負極端子とが、バスバ４を介して直列に接続されている。バスバ４は、金属製の薄板状であり、積層体ケースに取り付けられている。バスバ４と単電池３の各端子とは、溶接によって接続されている。なお、バスバ４に孔が形成され、この孔に各端子が挿入されてナットで締め付けられることでバスバと各端子とが接続された構成でもよい。

温度検出手段５は、例えばサーミスタなどであり、サーミスタ本体６と、このサーミスタ本体６に接続されたハーネス７とから構成されている。サーミスタ本体６は、短辺と長辺とを有するほぼ直方体である。

測温構造１は、単電池積層体２の積層体ケースに取り付けられた板状部材８が備えられている。板状部材８は、積層体ケースに取り付けられることによって、バスバ４に対して所定の間隔を空けて位置決めされている。板状部材８は、バスバ４に対して単電池積層体２と逆側である表側から、バスバ４を覆う板状カバー９と、この板状カバー９に取り付けられたクリップ２０とが備えられている。詳説すれば、板状カバー９は、表裏に貫通する単一または複数の貫通孔１０が形成され、この貫通孔１０にクリップ２０が通されている。

ここで、クリップ２０を図面に基づいて説明する。図２、図３および図４は、測温構造１に用いられるクリップ２０の外観および断面が示されている。図５は、クリップ２０の変形例の断面が示されている。

図２から図４に示されているとおり、クリップ２０は、平板状の表面部２１と、この表面部２１の裏面に連接された中空の本体部２９と、表面部２１の後端に連接されたハーネス保持部２６とを有し、本体部２９に対して変移するプローブケース４１と、このプローブケース４１に押圧力を付与する弾性体４５とが備えられている。

表面部２１は、ほぼ長方形の平板状であり、本体部２９よりも外側に向けて張り出したフランジ部２２を有している。表面部２１は、表裏に貫通した複数の孔が形成されている。孔は、前後に長い長孔２３、後部寄りに形成された後部第一孔２４および後部第二孔２５である。ハーネス保持部２６は、温度検出手段５のハーネス７を覆う保護部２８と、ハーネス７を挟むためのＣ字状の挟持部２７とから構成されている。保護部２８は、平板状であって、表面部２１から後方に向けて伸びている。保護部２８の後端は、挟持部２７が形成されている。

本体部２９は、互いに対面した一対の側面である第一側面部３０および第二側面部３１と、各側面部３０，３１の前端に連接された前面部３２と、各面部３０，３１，３２の内側に形成された弾性体保持部３３とを有している。各面部３０，３１，３２に囲まれたことで形成された中空空間３５は、後側および裏側が開口されている。各側面部３０，３１は、下端に係止片３６が形成されている。係止片３６は、内側に向けて張り出している。各面部３０，３１，３２は、リブ３７，３８，３９が形成されている。リブ３７，３８，３９は、外側に向けて突出した係合部４０が形成されている。詳説すれば、各側面部３０，３１は、後部寄りの一部が切り欠かれ、一対のリブである第一着脱リブ３７および第二着脱リブ３８が形成されている。各着脱リブ３７，３８は、各側面部３０，３１と同一平面上において連接され、表面部２１の後部各孔２４，２５を通って表側に突出している。前面部３２は、一部が切り欠かれ、第三着脱リブ３９が形成されている。第三着脱リブ３９は、前面部３２と同一平面上において連接され、表面部２１の長孔２３を通って表側に突出している。弾性体保持部３３は、爪部３４を有し、この爪部３４が表面部２１の長孔２３に配置されている。

弾性体４５は、例えば板バネなどであり、側面から視してほぼＵ字状である。弾性体４５は、本体部２９の爪部３４に取り付けられた被保持部４６と、この被保持部４６に連接されて被保持部４６と対面した押圧部４７とを有している。弾性体４５は、金属製が好ましいが、弾性変形する素材であればよく、例えば樹脂製などであってもよい。

プローブケース４１は、樹脂製であり、ほぼ直方体の箱型である。プローブケース４１の内側は、収容空間４２が形成されている。プローブケース４１の後側は、開口されて収容空間４２と通じている。プローブケース４１の裏側は、開口されて収容空間４２に通じると共に金属プレート４３で覆われている。プローブケース４１は、表側端から側方に向けて張り出した係止フランジ４４を有している。この係止フランジ４４は、本体部２９の中空空間３５に配置されて係止片３６に係止されている。この状態において、プローブケース４１は、弾性体４５によって裏側に向けて押されている。プローブケース４１が裏側から押されると、弾性体４５が弾性変形し、プローブケース４１が本体部２９に対して自在に揺動する。なお、プローブケース４１の材質は、樹脂製に限定されず、例えば、金属製などであってもよいが、プローブケース４１の成型の自由度を考慮すれば、本実施形態のとおり、樹脂製であることが好ましい。

図５に示されているとおり、プローブケース４１は、金属プレート４３がなく、裏側が閉塞されていてもよい。

上記のとおり、クリップ２０が形成されている。次に、測温構造１の組み立て手順を説明する。

図１において、板状カバー９の貫通孔１０は、バスバ４のうち、各端子に溶接された部位を除く部位に配置されている。サーミスタ本体６は、プローブケース４１の収容空間４２に収容される。プローブケース４１は、後方からクリップ２０に取り付けられる。このとき、サーミスタ本体６は、長辺を含んだ裏面がバスバ４への接触面となるようにバスバ４と対面して配置される。ハーネス７は、クリップ２０の後方からハーネス保持部２６に渡って配線され、挟持部２７で挟まれる。

温度検出手段５が取り付けられた状態のクリップ２０は、板状カバー９に対してバスバ４と逆側である表側から貫通孔１０に挿入される。その際、クリップ２０の各着脱リブ３７，３８，３９が中空空間３５に向けて弾性変形し、クリップ２０が板状カバー９に取り付けられると、弾性力によって各着脱リブ３７，３８，３９が元の位置に戻ると共に、係合部４０が貫通孔１０の外周に係合する。同時に、プローブケース４１がバスバ４に接触してバスバ４から押されると共に、弾性体４５が弾性変形してプローブケース４１が中空空間３５に配置される。すなわち、プローブケース４１を介して、サーミスタ本体６は、弾性体４５によってバスバ４に押し当てられる。サーミスタ本体６が押し当てられる位置は、バスバ４のうち、各端子に溶接された部位を除く部位である。なお、バスバ４においてサーミスタ本体６が押し当てられる位置は、各端子に溶接された部位であってもよいが、サーミスタ本体６をバスバ４に確実に接触させることを考慮すれば、本実施形態のとおり、各端子に溶接された部位を除いた部位であることが好ましい。

クリップ２０が板状カバー９から取り外される場合、作業者が、クリップ２０の各着脱リブ３７，３８，３９を撮んで内側に倒すと、係合部４０が貫通孔１０の外周から外れ、クリップ２０が貫通孔１０から引き抜かれる。

上記のとおり、測温構造１が構成されている。次に、測温構造１の効果を説明する。

測温構造１では、板状カバー９にクリップ２０が取り付けられ、この板状カバー９が、バスバ４に対して所定の間隔を空けて単電池積層体２の積層体ケースに取り付けられている。クリップ２０は、弾性体４５を介して温度検出手段５が備えられている。すなわち、温度検出手段５は、単電池積層体２の積層体ケースに取り付けられた板状カバー９によって、弾性体４５を介してバスバ４に押し当てられている。この構成により、バスバ４は、弾性体４５の弾性力によってサーミスタ本体６が押し当てられることによる押圧力のみが作用し、反力は、板状カバー９を介して単電池積層体２の積層体ケースに作用する。したがって、バスバ４に作用する外力を最小限に抑えることができる。そのため、バスバ４の厚みを薄くすることができ、バスバ４の重量や材料費を抑えることができる。また、サーミスタ本体６がバスバ４に接触する構成であるため、サーミスタ本体６を安定して取り付けることができる。

測温構造１は、板状カバー９と、弾性体４５が取り付けられたクリップ２０とで組み立てられる。そのため、簡便な構成で測温構造１を実現することができる。

測温構造１では、板状カバー９は、表裏に貫通する貫通孔１０が形成され、この貫通孔１０は、バスバ４と対面する位置に配置されている。この貫通孔１０にクリップ２０が挿入され、プローブケース４１を介して、サーミスタ本体６が、弾性体４５によってバスバ４に押し当てられる。この構成により、バスバ４が板状カバー９で覆われた状態で、バスバ４が貫通孔１０を通じて視認されるため、作業者は、貫通孔１０を覗いてクリップ２０を板状カバー９に取り付けることができる。そのため、クリップ２０の取付作業において、バスバ４の短絡などを防ぐことができる。また、バスバ４が板状カバー９で覆われた状態で、温度検出手段５がクリップ２０ごと板状カバー９に対して着脱されるため、容易に着脱することができ、また、容易にメンテナンスを実施することができる。

測温構造１によれば、貫通孔１０は、バスバ４のうち、各端子に溶接された部位を除く部位に配置され、この部位に、サーミスタ本体６が、プローブケース４１を介して、弾性体４５によって押し当てられる。すなわち、端子に溶接された部位を除いた広い部位にサーミスタ本体６が接触するため、サーミスタ本体６とバスバ４との接触面積が大きい。したがって、安定した状態で正確に温度を測定することができる。

測温構造１によれば、プローブケース４１は、クリップ２０に取り付けられた状態において、弾性体４５によって裏側に向けて押されている。プローブケース４１が裏側から押されると、弾性体４５が弾性変形し、プローブケース４１が本体部２９に対して自在に揺動する。すなわち、プローブケース４１は、バスバ４に対して近接または離反する方向に揺動自在である。この構成により、バスバ４と板状カバー９との間隔に応じて、サーミスタ本体６をバスバ４に対して適切に押し当てることができる。すなわち、バスバ４と板状カバー９との間隔が、広い場合であっても、狭い場合であっても、弾性体４５によって柔軟に対応することができる。

測温構造１では、サーミスタ本体６は、長辺を含んだ裏面がバスバ４への接触面となるようにバスバ４と対面して配置され、プローブケース４１を介して、弾性体４５によってバスバ４に押し当てられる。すなわち、サーミスタ本体６のうち、面積が大きい面が、バスバ４に接触するため、安定した状態で正確に温度を測定することができる。

測温構造１において、発電要素がラミネートフィルムの内側に収納されたラミネート型の単電池３であっても、単電池３は、単電池積層体２として積層体ケースに取り付けられている。すなわち、剛性がないラミネート型であっても、確実に温度を測定することができる。

なお、本発明の他の第一実施形態（図示省略）では、プローブケースがなく、弾性体が直接サーミスタ本体に接触し、弾性体によってサーミスタ本体がバスバに押し当てられている。また、本発明の他の第二実施形態（図示省略）では、クリップがなく、板状部材に弾性体が直接取り付けられている。このような他の各実施形態も、上記した測温構造１と同じ効果を奏する。

以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。そして本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。

１ 測温構造（組電池の測温構造）
２ 単電池積層体
３ 単電池
４ バスバ
５ サーミスタ（温度検出手段）
６ サーミスタ本体
７ ハーネス
８ 板状部材
９ 板状カバー
１０ 貫通孔
２０ クリップ
２１ 表面部
２２ フランジ部
２３ 長孔
２４ 後部第一孔
２５ 後部第二孔
２６ ハーネス保持部
２７ 挟持部
２８ 保護部
２９ 本体部
３０ 第一側面部
３１ 第二側面部
３２ 前面部
３３ 弾性体保持部
３４ 爪部
３５ 中空空間
３６ 係止片
３７ 第一着脱リブ
３８ 第二着脱リブ
３９ 第三着脱リブ
４０ 係合部
４１ プローブケース
４２ 収容空間
４３ 金属プレート
４４ 係止フランジ
４５ 弾性体
４６ 被保持部
４７ 押圧部

Claims (5)

1. 単電池積層体を構成する複数の単電池同士を電気的に接続するバスバに温度検出手段を接触させる組電池の測温構造であって、
   前記単電池積層体の積層体ケースに取り付けられることによって、前記バスバに対して所定の間隔を空けて位置決めされた板状部材と、
   前記板状部材に備えられると共に前記温度検出手段に接触して、この温度検出手段を前記バスバに押圧する弾性体と、を備え、
   前記板状部材が、
   前記バスバに対して前記単電池積層体と逆側から、前記バスバを覆う板状カバーと、
   前記弾性体を備えると共に前記板状カバーに取り付けられるクリップと、を備え、
   前記板状カバーには、表裏に貫通する貫通孔が設けられ、
   前記クリップが、前記貫通孔外周に係合する係合部を前記弾性体と別個に有し、前記板状部材に対して前記バスバと逆側から前記貫通孔に挿入されると共に、前記係合部が前記貫通孔外周に係合して板状カバーに取り付けられ、
   前記温度検出手段が、前記弾性体を介して、前記バスバに対して接近または離反する方向に揺動自在である、
   ことを特徴とする組電池の測温構造。
2. 前記係合部が、前記係合部を前記貫通孔外周から外すためのリブを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載された組電池の測温構造。
3. 前記温度検出手段は、短辺と長辺とを有する略直方体形状であり、前記長辺を含んだ面が前記バスバへの接触面となるように設けられた、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された組電池の測温構造。
4. 前記バスバは、前記単電池の端子に溶接によって接続され、
   前記温度検出手段は、前記バスバのうち、前記端子に溶接された部位を除く部位に接触する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された組電池の測温構造。
5. 前記単電池の発電要素は、ラミネートフィルムで形成された袋状外装体の内側に収納された、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された組電池の測温構造。

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