WO2020184413A1

WO2020184413A1 - 測温ユニット、測温ユニットの取付構造、および蓄電モジュール

Info

Publication number: WO2020184413A1
Application number: PCT/JP2020/009581
Authority: WO
Inventors: 高橋　秀夫
Original assignee: 株式会社オートネットワーク技術研究所; 住友電装株式会社; 住友電気工業株式会社
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2020-09-17
Also published as: JP2020148590A

Abstract

測温面を有する測温対象物の温度を検出するための測温ユニットは、フレキシブルプリント基板と、前記フレキシブルプリント基板に実装されたサーミスタ素子と、前記フレキシブルプリント基板に接続される集熱板とを備え、前記集熱板が、前記フレキシブルプリント基板に積層された伝熱部と、前記伝熱部から延びて前記測温面に固着される測温面接続部とを備える。

Description

測温ユニット、測温ユニットの取付構造、および蓄電モジュール

　本明細書によって開示される技術は、測温ユニット、測温ユニットの取付構造、および蓄電モジュールに関する。

　電気自動車やハイブリッド車は、電源装置として、複数の単電池を備える電池モジュールを備えている。この電池モジュールには、単電池の温度を監視するためのサーミスタが取り付けられている。電池モジュールへのサーミスタの取付構造の一例として、電池モジュールに取り付け付けられる絶縁カバーに温度検出体保持部を設け、この温度検出体保持部によってサーミスタを保持させる構成が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１６－９０２８６号公報

　上記の構成では、精度の良い測温のために、サーミスタを電池モジュールに対して密着状態で保持する必要がある。特許文献１では、係止部や係止アームを備えた係止構造によりサーミスタを電池モジュールに対して密着させている。このため、温度検出体保持部の構成は複雑となりがちであり、より簡素な構造が求められている。

　本明細書によって開示される測温ユニットは、測温面を有する測温対象物の温度を検出するための測温ユニットであって、フレキシブルプリント基板と、前記フレキシブルプリント基板に実装されたサーミスタ素子と、前記フレキシブルプリント基板に接続される集熱板とを備え、前記集熱板が、前記フレキシブルプリント基板に積層された伝熱部と、前記伝熱部から延びて前記測温面に固着される測温面接続部とを備える。

　また、本明細書によって開示される測温ユニットの取付構造は、測温面を有する測温対象物と、前記測温対象物に取り付けられた測温ユニットとを備える測温ユニットの取付構造であって、前記測温ユニットが、フレキシブルプリント基板と、前記フレキシブルプリント基板に実装されたサーミスタ素子と、前記フレキシブルプリント基板に接続される集熱板とを備え、前記集熱板が、前記フレキシブルプリント基板に積層された伝熱部と、前記伝熱部から延びて前記測温面に固着される測温面接続部とを備える。

　また、本明細書によって開示される蓄電モジュールは、１つまたは複数の蓄電素子を含み、測温面を有する蓄電ユニットと、前記蓄電ユニットに取り付けられた測温ユニットとを備える蓄電モジュールであって、前記測温ユニットが、フレキシブルプリント基板と、前記フレキシブルプリント基板に実装されたサーミスタ素子と、前記フレキシブルプリント基板に接続される集熱板とを備え、前記集熱板が、前記フレキシブルプリント基板に積層された伝熱部と、前記伝熱部から延びて前記測温面に固着される測温面接続部とを備える。

　本明細書によって開示される測温ユニット、測温ユニットの取付構造、および蓄電モジュールによれば、簡易な構成で、測温ユニットを測温面に対して密着状態で保持させることができる。

図１は、実施形態１の蓄電モジュールの斜視図である。図２は、実施形態１の蓄電モジュールの平面図である。図３は、実施形態１の蓄電モジュールの側面図である。図４は、図３の枠Ｆ１内の拡大図である。図５は、実施形態１の測温ユニットの斜視図である。図６は、実施形態１の測温ユニットの平面図である。図７は、実施形態２の蓄電モジュールの斜視図である。図８は、実施形態２の蓄電モジュールの平面図である。図９は、実施形態２の蓄電モジュールの側面図である。図１０は、図９の枠Ｆ２内の拡大図である。図１１は、変形例１の測温ユニットの平面図である。図１２は、変形例２の測温ユニットの平面図である。

［実施形態の概要］
　本明細書によって開示される測温ユニットは、測温面を有する測温対象物の温度を検出するための測温ユニットであって、フレキシブルプリント基板と、前記フレキシブルプリント基板に実装されたサーミスタ素子と、前記フレキシブルプリント基板に接続される集熱板とを備え、前記集熱板が、前記フレキシブルプリント基板に積層された伝熱部と、前記伝熱部から延びて前記測温面に固着される測温面接続部とを備える。

　上記の構成によれば、測温面接続部を測温面に直接固着することによって、測温ユニットを測温対象物に取り付けるための部材が不要となり、簡易な構成で、測温ユニットを測温面に対して密着状態で保持させることができる。

　上記の構成において、前記測温面接続部が前記測温面に溶接されていても構わない。このような構成によれば、測温面接続部が測温面に対して金属接合されているため、接着剤などによって測温面接続部が測温面に固着されている場合と比較して、測温面から集熱板への伝熱性が高くなり、精度の良い測温が可能となる。

　上記の構成において、前記蓄電素子が電極を備え、前記測温面が前記電極の表面であっても構わない。
　また、上記の構成において、前記蓄電素子が電極を備え、前記蓄電ユニットが、複数の前記蓄電素子を含むとともに、隣り合う前記蓄電素子の前記電極同士を接続するバスバーを備えており、前記測温面が前記バスバーの表面であっても構わない。
　電極やバスバーは蓄電素子の他の部分に比べ厚みが大きいので、測温ユニットを接続する際に蓄電素子を破損しにくいという利点がある。

［実施形態の詳細］
　本明細書によって開示される技術の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　＜実施形態１＞
　実施形態１を、図１から図６を参照しつつ説明する。本実施形態の蓄電モジュール１は、電気自動車やハイブリット車用の駆動源として使用される電源装置であって、図１に示すように、複数の蓄電素子１０により構成された蓄電ユニット１０Ｕと、この蓄電ユニット１０Ｕに接続される測温ユニット２０とを備えている。

　（蓄電素子１０および蓄電ユニット１０Ｕ）
　蓄電素子１０は、例えば、二次電池である。各蓄電素子１０は、図１、図２および図３に示すように、金属製のケース１１を備えており、ケース１１の内部には、発電要素（図示せず）が収容されている。ケース１１の複数の外面のうち一面（図１の上面）は、測温ユニット２０が接続される測温面１１Ｆとなっている。測温面１１Ｆには、２つの電極端子１２Ａ、１２Ｂ（電極に該当）が、測温面１１Ｆからわずかに突出して配置されている。２つの電極端子１２Ａ、１２Ｂのうち一方は正極端子１２Ａであり、他方は負極端子１２Ｂである。

　図１に示すように、複数の蓄電素子１０が一列に並べられて蓄電ユニット１０Ｕを構成している。複数の蓄電素子１０は、隣り合う２つの蓄電素子１０において、異なる極性の電極端子１２Ａ、１２Ｂが互いに隣り合うように並べられている。言い換えると、複数の蓄電素子１０は、一の蓄電素子１０の正極端子１２Ａと、これと隣接する他の蓄電素子１０の負極端子１２Ｂとが互いに隣り合うように並べられている。隣り合う電極端子１２Ａ、１２Ｂ同士は、バスバー（図示せず）によって接続されている。

　（測温ユニット２０）
　測温ユニット２０は、図４、図５および図６に示すように、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）２１と、このＦＰＣ２１に実装されるサーミスタ素子２２と、ＦＰＣ２１に重なって配置される集熱板２４とを備えている。

　ＦＰＣ２１は、詳細には図示しないが、合成樹脂製のベース層と、このベース層の一面にプリント配線技術により形成された導電路と、この導電路を被覆する合成樹脂製のカバーレイ層とを備えている。カバーレイ層は、サーミスタ素子２２が接続される箇所に、開口部を有しており、この開口部の内側に、導電路の一部が、カバーレイ層から露出されている。そして、導電路の露出された部分に対して、サーミスタ素子２２の端子部が、例えば、半田によって接続されている。サーミスタ素子２２と導電路との接合部分は、図４に示すように、合成樹脂製のオーバーコート２３によって覆われている。ＦＰＣ２１は様々な部品や機器と接続され、例えば電圧検知線や制御基盤、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等と接続される。

　集熱板２４は、金属製の板状の部材であって、図６に示すように、ＦＰＣ２１に重ねられた伝熱部２５と、伝熱部２５から延び、ＦＰＣ２１の一縁からはみ出すように配置された測温面接続部２６とを備えている。集熱板２４の材質としては、例えばアルミニウムが挙げられる。伝熱部２５は、ＦＰＣ２１のベース層に重ねられ、接着剤によって接着されている。集熱板２４は、全体として一枚の長方形の板状であり、伝熱部２５と測温面接続部２６とは、同一面上に配置されている。

　（蓄電ユニット１０Ｕと測温ユニット２０との接続）
　測温ユニット２０は、図４に示すように、集熱板２４がケース１１の測温面１１Ｆに重なるように配置され、測温面接続部２６が測温面１１Ｆに溶接されている。なお、測温面接続部２６を測温面１１Ｆに溶接する方法としては、ガス溶接、アーク溶接、電子ビーム溶接、レーザー溶接などの融接、抵抗溶接などの圧接、ろう付け、はんだ付けなどのろう接を挙げることができる。

　集熱板２４は、図４に示すように、測温面接続部２６と伝熱部２５とが、共に測温面１１Ｆに接している。蓄電素子１０から発生した熱は、ケース１１から集熱板２４を介してサーミスタ素子２２に伝えられる。サーミスタ素子２２によって検知された温度情報は、ＦＰＣ２１に接続されたＥＣＵ等に伝えられる。

　（作用効果）
　以上のように本実施形態によれば、蓄電モジュール１は、複数の蓄電素子１０を含み、測温面１１Ｆを有する蓄電ユニット１０Ｕと、蓄電ユニット１０Ｕに取り付けられた測温ユニット２０とを備える。測温ユニット２０が、ＦＰＣ２１と、ＦＰＣ２１に実装されたサーミスタ素子２２と、ＦＰＣ２１に接続される集熱板２４とを備える。集熱板２４が、ＦＰＣ２１に積層された伝熱部２５と、伝熱部２５から延びて測温面１１Ｆに固着される測温面接続部２６とを備える。

　このような構成によれば、測温面接続部２６を測温面１１Ｆに直接固着することによって、測温ユニット２０を蓄電ユニット１０Ｕに取り付けるための部材が不要となり、簡易な構成で、測温ユニット２０を測温面１１Ｆに対して密着状態で保持させることができる。

　また、測温面接続部２６が測温面１１Ｆに溶接されている。このような構成によれば、測温面接続部２６が測温面１１Ｆに金属接合されているため、接着剤などによって固着されている場合と比較して、測温面１１Ｆから集熱板２４への伝熱性が高くなり、精度の良い測温が可能となる。

　＜実施形態２＞
　次に、実施形態２を図７から図１０を参照しつつ説明する。本実施形態の蓄電モジュール３０は、測温ユニット２０が接続される位置が上記実施形態と異なっている。本実施形態において、上記実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

　本実施形態の蓄電ユニット３１は、図７に示すように、複数の蓄電素子１０と、隣り合う蓄電素子１０の電極端子１２Ａ、１２Ｂ同士を接続するバスバー４０とを備えている。複数の蓄電素子１０のそれぞれは、上記実施形態と同様の構成を備えている。

　バスバー４０は、金属製の板状の部材であって、図８に示すように、電極端子１２Ａ、１２Ｂに接続される電極接続部４１と、この電極接続部４１から延びる板片状のＦＰＣ接続片４２とを備えている。電極接続部４１とＦＰＣ接続片４２とは、同一平面上に配置されている。図１０に示すように、ＦＰＣ接続片４２において、蓄電素子１０と対向する面とは反対側の面が、測温面４２Ｆとなっている。図８および図１０に示すように、電極接続部４１は、隣り合う２つの電極端子１２Ａ、１２Ｂ上に重ねられ、溶接によって接続されている。ＦＰＣ接続片４２は、図８に示すように、電極接続部４１から延び、電極端子１２Ａ、１２Ｂから外れた位置に配置されている。

　測温ユニット２０は、図８および図１０に示すように、測温面接続部２６が測温面４２Ｆに重なるように配置され、溶接されている。蓄電素子１０から発生した熱は、電極端子１２Ａ、１２Ｂから集熱板２４を介してサーミスタ素子２２に伝えられる。サーミスタ素子２２によって検知された温度情報は、ＦＰＣ２１に接続されたＥＣＵ等に伝えられる。

　本実施形態によっても、上記実施形態と同様の作用効果が奏される。また、本実施形態では、測温面４２Ｆがバスバー４０におけるＦＰＣ接続片４２の表面である。バスバー４０は、蓄電素子１０の他の部分に比べて厚みが大きいので、測温ユニット２０を接続する際に蓄電素子１０を破損しにくいという利点がある。

　＜変形例１＞
　本変形例の測温ユニット５０は、図１１に示すように、集熱板５１の形態が上記実施形態と異なる。本変形例において、上記実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

　集熱板５１は、金属製の板状の部材であって、ＦＰＣ２１に重ねられた伝熱部５２と、伝熱部５２から延びる２つの測温面接続部５３Ａ、５３Ｂとを備えている。２つの測温面接続部５３Ａ、５３Ｂのうち一方の測温面接続部５３Ａは、ＦＰＣ２１の平行な一対の側縁５４Ａ、５４Ｂのうち一方の側縁５４Ａからはみ出すように配置されている。他方の測温面接続部５３Ｂは、ＦＰＣ２１の他方の側縁５４Ｂからはみ出すように配置されている。伝熱部５２は、ＦＰＣ２１のベース層に重ねられ、接着剤によって接着されている。集熱板５１は、全体として一枚の長方形の板状であり、伝熱部５２と測温面接続部５３Ａ、５３Ｂとは、同一面上に配置されている。

　本変形例によれば、測温ユニット５０が取り付けられる蓄電素子の形状や測温ユニット５０の取り付け向きに応じて、２つの測温面接続部５３Ａ、５３Ｂのうちどちらを固着するか選ぶことができるため、蓄電モジュールの設計の自由度が高まる。

　＜変形例２＞
　本変形例の測温ユニット６０は、図１２に示すように、集熱板６１の形態が上記実施形態と異なる。本変形例において、上記実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

　集熱板６１は、金属製の、４つの辺を有する矩形の板状の部材であって、ＦＰＣ２１に重ねられた伝熱部６２と、伝熱部６２から延びる測温面接続部６３とを備えている。集熱板６１において、４つの辺のうち１辺に隣接し、他の３辺とは離間して配置された一部の領域が伝熱部６２となっており、残りの領域が測温面接続部６３となっている。伝熱部６２は、ＦＰＣ２１のベース層に重ねられ、接着剤によって接着されている。集熱板６１は、全体として一枚の長方形の板状であり、伝熱部６２と測温面接続部６３とは、同一面上に配置されている。

　本変形例によれば、測温ユニット６０が取り付けられる蓄電素子の形状や測温ユニット６０の取り付け向きに応じて、測温面接続部６３のどの部分を固着するか選ぶことができるため、蓄電モジュールの設計の自由度が高まる。

　＜他の実施形態＞
（１）例えば、蓄電素子がラミネート電池である場合、ケースから導出されているリード端子に伝熱部を接続することができる。

（２）測温対象物は、蓄電素子に限られず、例えば、車両に搭載され、金属ケースを備える電気接続箱などの機器であっても構わない。

（３）上記実施形態によれば、蓄電ユニット１０Ｕが複数の蓄電素子１０を備えていたが、蓄電ユニットは１つの蓄電素子を備えていても構わない。

（４）測温面は、電極の表面であっても構わない。例えば、実施形態２のように隣り合う蓄電素子の電極同士がバスバーによって接続されている場合であっても、電極の表面全体がバスバーによって覆われていない場合には、電極の表面のうちバスバーに覆われていない部分を測温面とすることができる。電極は蓄電素子の他の部分に比べて厚みが大きいので、測温ユニットを接続する際に蓄電素子を破損しにくいという利点がある。

１、３０：蓄電モジュール
１０：蓄電素子
１０Ｕ、３１：蓄電ユニット
１１：ケース
１１Ｆ：測温面
１２Ａ：正極端子（電極）
１２Ｂ：負極端子（電極）
２０、５０、６０：測温ユニット
２１：ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）
２２：サーミスタ素子
２３：オーバーコート
２４、５１、６１：集熱板
２５、５２、６２：伝熱部
２６、５３Ａ、５３Ｂ、６３：測温面接続部
４０：バスバー
４１：電極接続部
４２：ＦＰＣ接続片
４２Ｆ：測温面
５４Ａ、５４Ｂ：側縁

Claims

　測温面を有する測温対象物の温度を検出するための測温ユニットであって、
　フレキシブルプリント基板と、
　前記フレキシブルプリント基板に実装されたサーミスタ素子と、
　前記フレキシブルプリント基板に接続される集熱板とを備え、
　前記集熱板が、前記フレキシブルプリント基板に積層された伝熱部と、前記伝熱部から延びて前記測温面に固着される測温面接続部とを備える、測温ユニット。
　測温面を有する測温対象物と、前記測温対象物に取り付けられた測温ユニットとを備える測温ユニットの取付構造であって、
　前記測温ユニットが、
　フレキシブルプリント基板と、
　前記フレキシブルプリント基板に実装されたサーミスタ素子と、
　前記フレキシブルプリント基板に接続される集熱板とを備え、
　前記集熱板が、前記フレキシブルプリント基板に積層された伝熱部と、前記伝熱部から延びて前記測温面に固着される測温面接続部とを備える、測温ユニットの取付構造。
　前記測温面接続部が前記測温面に溶接されている、請求項２に記載の測温ユニットの取付構造。
　１つまたは複数の蓄電素子を含み、測温面を有する蓄電ユニットと、前記蓄電ユニットに取り付けられた測温ユニットとを備える蓄電モジュールであって、
　前記測温ユニットが、
　フレキシブルプリント基板と、
　前記フレキシブルプリント基板に実装されたサーミスタ素子と、
　前記フレキシブルプリント基板に接続される集熱板とを備え
　前記集熱板が、前記フレキシブルプリント基板に積層された伝熱部と、前記伝熱部から延びて前記測温面に固着される測温面接続部とを備える、蓄電モジュール。
　前記蓄電素子が電極を備え、
　前記測温面が前記電極の表面である、請求項４に記載の蓄電モジュール。
　前記蓄電素子が電極を備え、
　前記蓄電ユニットが、複数の前記蓄電素子を含むとともに、隣り合う前記蓄電素子の前記電極同士を接続するバスバーを備えており、
　前記測温面が前記バスバーの表面である、請求項４に記載の蓄電モジュール。