本發明涉及傳感器,具體而言,涉及一種溫度傳感器及其制造方法、測溫系統。
背景技術:
1、近年來,溫度傳感器廣泛應用于新能源汽車領域,如電池包系統、熱管理回路等,是智能化感知末端核心部件。電池包系統、熱管理回路等熱源需要測溫處具有銅排,用于將熱量導出,便于溫度傳感器測量銅排的溫度。
2、一般地,溫度傳感器包括熱敏電阻以及將熱敏電阻封裝在內的殼體,正置情況下,第一端封閉,殼體第二端開口,周壁也封閉,第二端的開口用于將熱敏電阻放置于殼體內,灌封密封膠層,且使得連接熱敏電阻的導線穿過。由于絕緣要求、裝配要求、密封要求等影響因素,殼體為絕緣的材質且具有一定的厚度和體積,絕緣的殼體導致導熱速率較慢,并且也導致熱敏電阻周向與殼體的內周壁之間填充的密封膠層也較厚。
3、由于走線等原因,需將裝配好的溫度傳感器側置于銅排上,使得殼體的開口方向與銅排表面平行,殼體的外周壁與銅排表面貼合,使得銅排的熱量傳遞至溫度傳感器內的熱敏電阻處,進而使得熱敏電阻測量銅排的溫度,此時導熱路徑大致為垂直于銅排表面,即銅排指向熱敏電阻的方向。但是,側置時熱敏電阻與殼體的周壁之間填充了較厚的密封膠層,殼體的周壁作為裝配面也需要一定的機械強度,導致殼體的周壁較厚,進而導致導熱路徑上的熱敏電阻與銅排距離較遠,進而導致銅排的熱量難以及時通過殼體、密封膠層等結構傳遞至熱敏電阻處,進而無法及時獲取銅排的溫度,導致導熱速率較慢,時效性較差。
4、并且,銅排的熱量容易在殼體、密封膠層等結構內擴散,在導熱路徑上具有一定的熱量損失,從而導致熱敏電阻獲取的溫度也與銅排的實際溫度相差較大,準確性較差。
技術實現思路
1、本技術針對現有方式的缺點,提出一種溫度傳感器及其制造方法、測溫系統,用以解決相關技術存在的銅排與溫度傳感器之間的導熱路徑上的熱敏電阻與銅排距離較遠、導熱速率較慢、時效性較差、準確性較差等技術問題。
2、第一個方面,本技術實施例提供了一種溫度傳感器,包括:熱敏電阻、內殼體、外殼體和導熱環。
3、熱敏電阻通過密封膠層固定密封于內殼體內,外殼體一體成型于內殼體外,外殼體的底面與熱源的銅排貼合;外殼體包括主體部和從主體部的側邊延伸出的延伸部;主體部包覆于內殼體外,延伸部具有通孔;導熱環同心嵌入于通孔內,導熱環的外周面與通孔的內周面貼合;導熱環與熱敏電阻至少部分正對且具有設計距離。
4、導熱環用于通過金屬連接件與銅排固定連接,形成從金屬連接件依次經過導熱環、外殼體、內殼體、密封膠層到熱敏電阻的第一導熱路徑,第一導熱路徑的方向為從導熱環指向熱敏電阻的方向;外殼體的底面用于與銅排接觸,形成從銅排依次經過外殼體、內殼體、密封膠層到熱敏電阻的第二導熱路徑,第二導熱路徑為從外殼體的底面指向熱敏電阻的方向。
5、第一導熱路徑上導熱環、外殼體、內殼體以及密封膠層的熱阻之和,小于第二導熱路徑上外殼體、內殼體以及密封膠層的熱阻之和。
6、一些實施例中,沿導熱環指向熱敏電阻的方向,熱敏電阻的正投影落入于導熱環的正投影范圍內。
7、一些實施例中,熱敏電阻與導熱環正對的面積,不小于熱敏電阻與銅排正對的面積。
8、一些實施例中,外殼體、內殼體以及密封膠層各自沿與導熱環徑向平行的方向上的厚度,小于沿與導熱環軸向平行的方向上的厚度。
9、一些實施例中,導熱環的導熱系數不小于120w/(m·k)且不大于180w/(m·k)。
10、外殼體和內殼體的導熱系數均不小于0.25w/(m·k)且不大于0.35w/(m·k)。
11、密封膠層的導熱系數均不小于0.5w/(m·k)且不大于1.5w/(m·k)。
12、一些實施例中,外殼體和內殼體的材質相同,擊穿電壓均為19kv/mm,安全系數為3。
13、密封膠層的擊穿電壓為18kv/mm,安全系數為3。
14、導熱環與熱敏電阻的距離不小于0.84mm。
15、一些實施例中,主體部、延伸部以及導熱環的底面齊平。
16、一些實施例中,延伸部的頂面與主體部的頂面具有斷差,斷差的尺寸不小于露出于導熱環的頂面的金屬連接件的尺寸。
17、第二個方面,本技術實施例提供一種測溫系統,包括:銅排、金屬連接件和如上述第一個方面提供的任一溫度傳感器。
18、銅排與熱源連接。
19、溫度傳感器的導熱環通過金屬連接件與銅排固定連接,形成從金屬連接件到溫度傳感器的外殼體、內殼體、密封膠層、熱敏電阻的第一導熱路徑。
20、外殼體的底面與銅排貼合,形成從銅排到外殼體、內殼體、密封膠層、熱敏電阻的第二導熱路徑。
21、第三個方面,本技術實施例提供一種如上述第一個方面提供的任一溫度傳感器的制造方法,包括:
22、將熱敏電阻通過密封膠層密封固定于正置的內殼體內,正置時內殼體第一端封閉,第二端開口。
23、側置內殼體,將導熱環放置于內殼體封閉的第一端外,使得導熱環與熱敏電阻至少部分正對且具有設計距離。
24、在內殼體和導熱環外一體成型外殼體,外殼體的底面用于與銅排貼合,外殼體包括主體部和從主體部的側邊延伸出的延伸部;主體部包覆于內殼體外,延伸部具有容置導熱環的通孔;導熱環指向熱敏電阻的方向上的導熱環、外殼體、內殼體、密封膠層到熱敏電阻的熱阻之和,小于外殼體的底面指向熱敏電阻的方向上的外殼體、內殼體以及密封膠層的熱阻之和。
25、一些實施例中,設計距離的最小值由外殼體、內殼體以及密封膠層之間的電氣絕緣強度確定得到。
26、本技術實施例提供的技術方案帶來的有益效果包括:
27、首先,從導熱角度分析,本技術實施例中通過一體成型的外殼體將導熱環與內殼體裝配在一起,基于金屬連接件將銅排的熱量經過導熱環傳遞至熱敏電阻,在現有技術只有一條垂直于銅排表面的導熱路徑的基礎上,新增平行于銅排表面的導熱路徑,形成從導熱環至熱敏電阻的第一導熱路徑和從銅排指向熱敏電阻的第二導熱路徑,第一導熱路徑上的熱阻小于第二導熱路徑上的熱阻,使得銅排的熱量能夠優先經過第一導熱路徑到達熱敏電阻處,能夠提高溫度傳感器整體的導熱速率,提高溫度傳感器的時效性和準確性。
28、而且,熱敏電阻的采集溫度機制為獲取較高溫度,因此,第一導熱路徑與第二導熱路徑各自獨立導熱,在銅牌的熱量已經過第一導熱路徑到達熱敏電阻后,第二導熱路徑能夠提高溫度傳感器的外殼體、內殼體、密封膠層等結構的溫度,降低第一導熱路徑上的溫差,從而降低第一導熱路徑上的熱量擴散率,減小熱損,進一步保證第一導熱路徑的導熱速率。
29、其次,從密封角度分析,熱敏電阻通過密封膠層裝配于內殼體內,保證第一道密封性;導熱環與內殼體由一體成型的外殼體裝配在一起,外殼體的內壁與內殼體的外壁在一體成型工藝下緊密貼合,且外殼體的主體部包覆于內殼體外,保證第二道密封性。導熱環設置于延伸部的通孔內,不影響主體部的基本結構,使得導熱環能夠在不影響熱敏電阻的密封性、絕緣性、耐壓性的基礎上提升鎖緊力及導熱速率。
30、本技術附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出,這些將從下面的描述中變得明顯,或通過本技術的實踐了解到。