JP5918023B2 - Shunt resistance type current sensor - Google Patents
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Description
本発明は、シャント抵抗式電流センサに関する。 The present invention relates to a shunt resistance type current sensor.
従来、パルス電流や交流大電流等を検出するため抵抗値が既知なシャント抵抗部に被測定電流を流し、このシャント抵抗部に生じる電圧降下を検出することで被測定電流の大きさを検出するシャント抵抗式電流センサが提案されている。例えば、自動車などの車両では配電にバスバと呼ばれる金属片が使用されることがあり、電流の経路に相当するバスバの一部をシャント抵抗部として利用している。このバスバ上には回路基板が配置されており、当該回路基板には、バスバに流れる被測定電流の大きさを検出するために、電圧値を検出する電圧検出手段が搭載される。バスバと回路基板とは接続部材によって電気的に接続され、また接続部材によって回路基板がバスバ上に支持されることとなるが、バスバと回路基板との熱膨張係数の差などによって、それらの接続部分に応力が作用することとなり、耐久性の低下を招くという点が懸念されている。 Conventionally, in order to detect a pulse current, a large alternating current, etc., the current to be measured is passed through a shunt resistor having a known resistance value, and the magnitude of the current to be measured is detected by detecting a voltage drop generated in the shunt resistor. A shunt resistance type current sensor has been proposed. For example, in a vehicle such as an automobile, a metal piece called a bus bar is sometimes used for power distribution, and a part of the bus bar corresponding to a current path is used as a shunt resistor. A circuit board is disposed on the bus bar, and voltage detection means for detecting a voltage value is mounted on the circuit board in order to detect the magnitude of the current to be measured flowing through the bus bar. The bus bar and the circuit board are electrically connected by the connecting member, and the circuit board is supported on the bus bar by the connecting member, but the connection is made depending on the difference in the thermal expansion coefficient between the bus bar and the circuit board. There is concern that stress will act on the part, leading to a decrease in durability.
例えば特許文献1には、電流計測装置が開示されている。この電流計測装置は、測定対象となる電流経路に介装されたバスバと、電流測定用の回路が組込まれた回路基板とを備えており、バスバと回路基板とは、直線形状のピン状接続部材を介して電気的、機械的に接続されている。この場合、バスバと回路基板との熱膨張率の相違に基づく形状変化のずれは、ピン状接続部材の傾きによる弾性作用を通じて吸収し、これにより、接続部分に作用する応力を緩和することとしている。
For example,
ところで、特許文献1に開示された手法において、ピン状接続部材はバスバと接続する一端部がいわゆるプレスフィット端子形状に形成されており、その一端部がバスバに形成された接続孔に圧入されることで、ピン状接続部材とバスバとが接続固定される。また、回路基板にはスルーホールが形成され、またその周囲にはランドが形成されており、ピン状接続部材の他端部がスルーホールに挿入されると、ハンダを用いてランドとピン状接続部材とが接続固定される。
By the way, in the method disclosed in
このような構成において、ピン状接続部材による弾性作用は、バスバと回路基板との間を繋ぐ部分から得られることになるが、ピン状接続部材が直線形状であるため、弾性作用を得るための部分がバスバと回路基板との間の距離に相当する長さでしか得られず、応力の緩和には限りがあるという問題がある。 In such a configuration, the elastic action by the pin-like connecting member is obtained from the portion connecting the bus bar and the circuit board. However, since the pin-like connecting member has a linear shape, the elastic action is obtained. The portion can be obtained only with a length corresponding to the distance between the bus bar and the circuit board, and there is a problem that the relaxation of stress is limited.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シャント抵抗式電流センサにおいて、バスバと回路基板との接続部分に作用する応力を効果的に緩和することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to effectively relieve stress acting on a connection portion between a bus bar and a circuit board in a shunt resistance type current sensor.
かかる課題を解決するために、本発明は、略平板形状のバスバと、バスバ上に配置された回路基板と、バスバと回路基板とを電気的に接続するとともに、バスバ上に回路基板を支持する接続部材と、回路基板に搭載され、バスバに流れる被測定電流の大きさを検出するために接続部材を介して回路基板に印加される電圧値を検出する電圧検出手段と、を有するシャント抵抗式電流センサを提供する。この場合、接続部材は、バスバにおいて回路基板と対峙しない下面側に接続され、当該バスバの縁部から外側へと延出するとともに、バスバの厚み方向に折り曲げられると当該厚み方向に延在して回路基板に接続される。 In order to solve such a problem, the present invention electrically connects a substantially flat bus bar, a circuit board disposed on the bus bar, the bus bar and the circuit board, and supports the circuit board on the bus bar. A shunt resistance type having a connection member and a voltage detection means for detecting a voltage value applied to the circuit board via the connection member for detecting the magnitude of the current to be measured that is mounted on the circuit board and flows through the bus bar A current sensor is provided. In this case, the connecting member is connected to the lower surface side not facing the circuit board in the bus bar, and extends outward from the edge of the bus bar, and extends in the thickness direction when bent in the thickness direction of the bus bar. Connected to the circuit board.
ここで、本発明において、接続部材は、バスバの縁部から延出すると、ミアンダ形状からなる折り返し部を経てバスバの厚み方向に折り曲げられていることが好ましい。 Here, in the present invention, when the connection member extends from the edge portion of the bus bar, it is preferable that the connection member is bent in the thickness direction of the bus bar via a folded portion having a meander shape.
また、本発明において、折り返し部は、バスバと垂直な平面内でミアンダ形状が形成されることが好ましい。 In the present invention, the folded portion is preferably formed with a meander shape in a plane perpendicular to the bus bar.
また、本発明において、折り返し部は、バスバと平行な平面内でミアンダ形状が形成されることが好ましい。 In the present invention, the folded portion is preferably formed with a meander shape in a plane parallel to the bus bar.
本発明によれば、接続部材が、バスバの下面側に接続されているので、接続部材には、バスバと回路基板との間の距離に加え、バスバの厚み分がその長さに含まれることとなる。これにより、接続部材において弾性作用を得るための部分(長さ)が、バスバと回路基板との間の距離以上に拡張されることとなるので、弾性作用を有効に得ることができる。その結果、バスバと回路基板との接続部分に作用する応力を効果的に緩和することができる。 According to the present invention, since the connecting member is connected to the lower surface side of the bus bar, the length of the connecting member includes the thickness of the bus bar in addition to the distance between the bus bar and the circuit board. It becomes. As a result, the portion (length) for obtaining the elastic action in the connecting member is expanded beyond the distance between the bus bar and the circuit board, so that the elastic action can be obtained effectively. As a result, the stress acting on the connection portion between the bus bar and the circuit board can be effectively reduced.
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ1を模式的に示す上面図であり、図2は、図1に示すシャント抵抗式電流センサ1を模式的に示す側面図である。図3は、図1に示すシャント抵抗式電流センサ1におけるバスバ10を模式的に示す上面図である。本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ1は、例えばバッテリターミナルとして用いられるものであって、バスバ10と、回路基板20と、電圧検出IC30とを備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a top view schematically showing the shunt resistance type
バスバ10は、略平板形状の導電部材であって、例えば銅マンガン合金や銅ニッケル合金などにより構成されている。このバスバ10は、測定対象となる電流経路に介装されて被測定電流が流れるようになっており、本実施形態では、その一部にシャント抵抗部SRを含んで構成されている。
The
バスバ10は、平板形状の鋼材からプレス成形により所望の形状に形成されている。バスバ10は、例えば略L字状に形成され、それぞれの先端部に貫通孔11,12が形成されている。一方の貫通孔11は、バッテリポスト用の孔として機能すると共に、他方の貫通孔12はワイヤーハーネス固定ネジ用の孔として機能している。
The
回路基板20は、バスバ10上に配置されており、所定の距離を隔ててバスバ10の上面10aと向き合うように配置されている。回路基板20は、後述する接続部材40によりバスバ10上に支持されている。この回路基板20には、回路パターン21が形成されており、回路パターン21における接続部22は、接続部材40を介して、バスバ10と電気的に接続されている。
The
電圧検出IC30は、回路基板20に形成された回路パターン21上に搭載されている。電圧検出IC30は、バスバ10に流れる被測定電流の大きさを検出するために、回路基板20に印加される電圧値を検出する(電圧検出手段)。すなわち、電圧検出IC30は、回路パターン21、接続部材40を介して、バスバ10のシャント抵抗部SRに印加される電圧を検する。これにより、電圧検出IC30は、バスバ10のシャント抵抗部SRに生じる電圧降下を検出し、そして、電圧降下からバスバ10に流れる被測定電流の大きさを検出する。
The
なお、回路基板20のバスバ10と対向する面に温度センサを搭載し、電圧検出IC30は、温度センサによる検出結果に応じて補正を行ってもよい。すなわち、電圧検出IC30は、温度変化による抵抗変化の影響を受けて誤った電流値を検出しないように、温度結果に応じてシャント抵抗部SRにおける抵抗値の補正を行ってもよい。
Note that a temperature sensor may be mounted on the surface of the
バスバ10と回路基板20とは、一対の接続部材40を介して電気的に接続されている。接続部材40は、導電性を有する線状部材であり、例えば銅又は銅合金により形成されて後述するような所定の形状を備えている。
The
接続部材40において、一方の端部は、回路基板20における接続部22に接続されている。例えば、回路基板20には、接続部22に対応してスルーホールが形成され、接続部材40の一方の端部はスルーホールに挿入されて、ハンダ付けなどされる。これにより、接続部材40は、接続部22を介して回路基板20(回路パターン21)と電気的に接続されるとともに、回路基板20と機械的に接続される。
In the
また、接続部材40の他方の端部は、バスバ10の所定位置に接続され、これにより、シャント抵抗部SRの両端部分に一対の接続部材40が接続される。なお、バスバ10に対する接続部材40の接続位置は、シャント抵抗部SRについての電圧降下が測定できる範囲であればどこでもよい。バスバ10と接続部材40の他方の端部との接続方法は、溶接や圧入等、バスバ10と電気的な接続を可能にするものであれば広く適用することができる。
Further, the other end of the
本実施形態の特徴の一つとして、個々の接続部材40は、バスバ10の下面10b側、すなわち、回路基板20と対峙しない面側に接続されている。そして、接続部材40は、バスバ10の縁部から外側へと延出するとともに、バスバ10の厚み方向に折り曲げられると当該厚み方向に延在して回路基板20に接続されることとなる。
As one of the features of this embodiment, each
また、本実施形態では、個々の接続部材40は、バスバ10の縁部から外側へと延出した後に単に折り曲げられるのではなく、ミアンダ形状からなる折り返し部41を経てバスバ10の厚み方向に折り曲げられている。この折り返し部41は、バスバ10と垂直な平面内においてミアンダ形状が形成されており、その結果、接続部材40の全体形状も当該平面内に含まれる2次元的な形状で構成されている。
Further, in the present embodiment, the
図4は、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ1の使用状態を模式的に示す説明図である。本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ1のバスバ10はバッテリターミナルとして用いられる。例えば、バスバ10の貫通孔11は、バッテリ70の負極側のバッテリポスト71に接続され、他方の貫通孔12にはワイヤーハーネス固定ネジ72を介してワイヤーハーネスWに接続される。
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a usage state of the shunt resistance type
このように本実施形態のシャント抵抗式電流センサ1は、バスバ10と回路基板20とを電気的に接続する接続部材40を備えている。この接続部材40は、バスバ10の下面10b側に接続され、バスバ10の縁部から外側へと延出するとともに、バスバ10の厚み方向に折り曲げられると当該厚み方向に延在して回路基板20に接続されている。
Thus, the shunt resistance type
かかる構成によれば、接続部材40が、バスバ10の下面10b側に接続されているので、接続部材40には、バスバ10と回路基板20との間の距離に加え、バスバ10の厚み分がその長さに含まれることとなる。これにより、接続部材40において弾性作用を得るための部分(長さ)が、バスバ10と回路基板20との間の距離以上に拡張されることとなるので、弾性作用を有効に得ることができる。その結果、バスバ10と回路基板20との接続部分に作用する応力を効果的に緩和することができる。
According to such a configuration, since the
ここで、接続部材40をバスバ10の上面10a側に接続したとすると、本実施形態と同様の弾性作用を得るためには、バスバ10と回路基板20との間の距離も同等に拡張する必要があり、装置の大型化に繋がり得る。この点、本実施形態によれば、接続部材40をバスバ10の下面10b側に接続していることで、接続部材40の長さの拡張を、バスバ10の厚みを利用して達成することができる。これにより、装置の小型化というメリットを得つつ、バスバ10と回路基板20との接続部分に作用する応力を効果的に緩和することができる。
Here, assuming that the connecting
また、本実施形態において、接続部材40は、バスバ10の縁部から延出すると、ミアンダ形状からなる折り返し部41を経てバスバ10の厚み方向に折り曲げられている。
Further, in the present embodiment, when the
かかる構成によれば、バスバ10と回路基板20との間の距離に加え、バスバ10の厚みに相当する距離が含まれることで、接続部材40に折り返し部41を形成するだけのスペースが生じ得る。接続部材40が単純な直線形状のみで構成される場合には、傾きによる応力緩和にはある程度の限度が生じ得るが、折り返し部41を含むことで弾性作用を更に得ることができるので、バスバ10と回路基板20との接続部分に作用する応力を効果的に緩和することができる。また、接続部材40がミアンダ形状からなる折り返し部41を備えるような形態であっても、バスバ10の厚みを利用して、このような形状を含めることができるので、装置の小型化を有効に図ることができる。
According to this configuration, in addition to the distance between the
なお、上述した実施形態では、接続部材40の折り返し部41は、回路基板20と接触しない範囲で形状が設定されている。しかしながら、図5に示すように、回路基板20を接続部材40の折り返し部41と接触するように取り付けることで、バスバ10に対する回路基板20の高さを、接続部材40の折り返し部41を利用して調節するようにしてもよい。
In the embodiment described above, the shape of the folded
(第2の実施形態)
図6は、第2の実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ1を模式的に示す側面図であり、図7は、図6に示すシャント抵抗式電流センサ1におけるバスバ10を模式的に示す上面図である。本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ1が、第1の実施形態のそれと相違する点は、接続部材40の形態である。以下、第1の実施形態と重複する構成についての説明は省略することとし、相違点を中心に説明を行うこととする。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a side view schematically showing the shunt resistance type
個々の接続部材40は、第1に実施形態と同様、バスバ10の下面10b側に接続されている。この接続部材40には、バスバ10の縁部から外側へと延出した後に、ミアンダ形状からなる折り返し部42が形成される。そして、接続部材40は、この折り返し部42を経た後に、バスバ10の厚み方向に折り曲げられると当該厚み方向に延在して回路基板20に接続される。
The
ここで、本実施形態に係る折り返し部42は、バスバ10と平行な平面内でミアンダ形状が形成されており、その結果、接続部材40の全体の形状は、バスバ10と平行な平面と、バスバ10と垂直な平面とに含まれる3次元的な形状で構成されている。
Here, the folded
このように本実施形態によれば、接続部材40は、折り返し部42を含むことにより、第1の実施形態と同様、弾性作用を効果的に得ることができるので、バスバ10と回路基板20との接続部分に作用する応力を効果的に緩和することができる。また、弾性作用を担保する折り返し部42が、バスバ10と平行な平面内に形成されているので、折り返し部42の形成スペースをバスバ10の厚み方向に求める必要がなくなり、これをもって、バスバ10の厚み方向に折り曲げた後の接続部材40の長さを縮小することができるので、装置の小型化を有効に図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, since the
以上、本実施形態にかかるシャント抵抗式電流センサについて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることなく、その発明の範囲において種々の変更が可能である。例えば、バスバは、その一部をシャント抵抗部として含む形態であるが、これに限らず、その全部をシャント抵抗部として利用してもよい。 The shunt resistance type current sensor according to the present embodiment has been described above, but the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, the bus bar is configured to include a part of the bus bar as the shunt resistance unit, but the bus bar is not limited thereto, and the whole may be used as the shunt resistance unit.
1 シャント抵抗式電流センサ
10 バスバ
11,12 貫通孔
20 回路基板
21 回路パターン
22 接続部
30 電圧検出IC
40 接続部材
41,42 折り返し部
70 バッテリ
71 バッテリポスト
72 固定ネジ
SR シャント抵抗部
W ワイヤーハーネス
DESCRIPTION OF
40
Claims (4)
前記バスバ上に配置された回路基板と、
前記バスバと前記回路基板とを電気的に接続するとともに、前記バスバ上に回路基板を支持する接続部材と、
前記回路基板に搭載され、前記バスバに流れる被測定電流の大きさを検出するために前記接続部材を介して回路基板に印加される電圧値を検出する電圧検出手段と、を有し、
前記接続部材は、前記バスバにおいて前記回路基板と対峙しない下面側に接続され、当該バスバの縁部から外側へと延出するとともに、前記バスバの厚み方向に折り曲げられると当該厚み方向に延在して前記回路基板に接続されることを特徴とするシャント抵抗式電流センサ。 A substantially flat bus bar;
A circuit board disposed on the bus bar;
A connection member for electrically connecting the bus bar and the circuit board and supporting the circuit board on the bus bar;
Voltage detecting means mounted on the circuit board and detecting a voltage value applied to the circuit board via the connection member in order to detect the magnitude of the current to be measured flowing through the bus bar;
The connecting member is connected to a lower surface side of the bus bar that does not face the circuit board, and extends outward from an edge of the bus bar and extends in the thickness direction when bent in the thickness direction of the bus bar. And a shunt resistor type current sensor connected to the circuit board.
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