特許 6983579 温度センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6983579

(24)【登録日】2021年11月26日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】温度センサ

(51)【国際特許分類】

   G01K 1/143 20210101AFI20211206BHJP

   G01K 1/16 20060101ALI20211206BHJP

   G01K 7/22 20060101ALI20211206BHJP

   H01M 10/48 20060101ALN20211206BHJP

【ＦＩ】

   G01K1/143

   G01K1/16

   G01K7/22 J

   !H01M10/48 301

【請求項の数】7

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-162608(P2017-162608)

(22)【出願日】2017年8月25日

(65)【公開番号】特開2019-39834(P2019-39834A)

(43)【公開日】2019年3月14日

【審査請求日】2020年7月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390024729

【氏名又は名称】ＳＥＭＩＴＥＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 康弘

(72)【発明者】

【氏名】坂本 彬宜

(72)【発明者】

【氏名】山下 勇蔵

【審査官】 平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２５０７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０５０８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３３５３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ １／００−１９／００

Ｈ０１Ｍ １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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
ことを特徴とする温度センサ。

【請求項2】

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
ことを特徴とする温度センサ。

【請求項3】

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
ことを特徴とする請求項１に記載の温度センサ。

【請求項4】

前記サーミスタ感温部が、インサート成形によって前記第２樹脂部と一体化されている
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。

【請求項5】

前記サーミスタ感温部が、これらと別体の前記第２樹脂部に組み付けられている
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。

【請求項6】

前記接触面が平面である
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。

【請求項7】

前記係止部がＶの字形状である
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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１７６３８号公報

【特許文献2】特開２００９−２５０７６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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。

【0006】

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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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。

【発明の効果】

【0008】

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。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１の実施形態にかかる温度センサの斜視図である。

【図2】図１の温度センサを構成するサーミスタ及び集熱部の斜視図である。

【図3】図２のサーミスタと集熱部との間に第１樹脂部が充填された状態を示す側面図である。

【図4】図１の温度センサの側面図である。

【図5】図１の温度センサがバッテリセルの上面に設置された状態を示す断面図である。

【図6】本発明の第２の実施形態にかかる温度センサの分解図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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）。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【符号の説明】

【0033】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】