CN103091536A - 电流检测设备 - Google Patents

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Abstract

一种电流检测设备，用于检测从电池流经线束的电流。设备包括：电阻器，电阻器具有分别紧固到并电连接到电池侧配线和线束的第一固定部和第二固定部；设置有电流检测电路的电路板，电流检测电路用于根据沿着载流路径的两个位置之间的电势差对流经电阻器的电流进行检测，其中载流路径在电阻器的第一固定部与第二固定部之间；以及用于容置电阻器和电路板的外壳。电阻器包括提供载流路径的载流构件以及电连接载流构件和电路板的引线构件。第一固定部、第二固定部以及载流构件设置在电池的顶部表面上，并且电路板设置在电池的一侧。

Description

电流检测设备
技术领域
本发明涉及一种安装在例如客车或货车的车辆中的电流检测设备，所述电流检测设备用于检测电池的充电或放电电流。
背景技术
如在日本专利申请特开公告No.2011-52998中所公开的，已知用于检测从电池流经线束的电流的电流检测设备包括电阻器和外壳，电阻器在一端具有紧固到并电连接到电池侧配线的第一固定部并且在另一端具有紧固到并电连接到线束的第二固定部，外壳用于容置电路板和电阻器(除第一固定部和第二固定部之外)，电路板设置在电阻器的第一固定部和第二固定部之间并且设置在电池的一侧。
在当前的汽车领域，安装在发动机舱中逐渐增多的电子器件使发动机舱中的空间和/或电池周围的空间减小。然而，在公开的设备中，由于内部容置有电阻器和电路板的外壳设置在电池的一侧，电池一侧的障碍物会阻止外壳在电池一侧的安装就位。作为一种解决方案，外壳可以沿电池的侧面设置为不干涉障碍物。然而，这种解决方案不会是理想的。这是由于紧固到电池侧配线的第一固定部与电阻器在壳体内的一部分之间的位置关系可通过位移改变，并且电阻器的电阻值由此会改变，这会引起设备显著的重新设计，包括电流检测电路的重新设计。因此，理想的是，沿着电池一侧对容置有电阻器和电路板的外壳进行移动以避免与障碍物的干涉，而不必重新设计电流检测电路。
鉴于此，因此，理想的是具有这样的电流检测设备，其能够避免在电池一侧与障碍物干涉而不重新设计电流检测电路。
发明内容
根据本发明的示例性实施方式，提供了一种电流检测设备，用于检测从电池流经线束的电流。该设备包括：在一端具有第一固定部并且在另一端具有第二固定部的电阻器，第一固定部紧固到并电连接到电池侧配线，并且第二固定部紧固到并电连接到线束；设置有电流检测电路的电路板，电流检测电路用于根据沿着载流路径的两个位置之间的电势差对流经电阻器的电流进行检测，其中载流路径在电阻器的第一固定部与第二固定部之间；以及容置有电阻器和电路板的外壳。在该设备中，电阻器包括载流构件和引线构件，载流构件提供在第一固定部与第二固定部之间的载流路径，在两个位置之间的电势差经由引线构件来获得(通过电流检测电路)。第一固定部、第二固定部以及载流构件设置在电池的顶部表面上，并且电路板设置在电池的一侧。载流构件通过引线构件电连接到电路板。
如上所述，载流构件设置在电池的顶部表面上并且通过引线构件电连接到电路板。这使得仅通过改变引线构件的长度和/或形状，就能够沿着电池设置有电路板的一侧(以下称作板安装侧)横向地移动其内容置有电路板的外壳，由此避免了与电池的板安装侧的障碍物的干涉。由于可以在不改变载流构件的形状等的情形下完成外壳内电路板的移动，可以保持在沿着载流路径的两个位置之间的电势差与电流值之间的关系，并且不必改变电路板上的电流检测电路。这可以省却设备显著的重新设计的必要。
优选地，载流构件通过将导体板沿着垂直于电池顶部表面的方向折叠一次或多次来形成。
这能够减小第一固定部与第二固定部之间的距离，并且能够在线束紧固到第二固定部时减小施加到第一固定部的应力，这避免了第一固定部的松脱或变形。
优选地，载流构件和引线构件是单独的构件。引线构件包括通过连接部连接在一起的第一引线导体和第二引线导体，其中，在将引线构件焊接到载流构件之后，将连接部移除以使第一引线导体和第二引线导体分离。
这在将引线构件焊接到载流构件时便利了引线构件的固定。此外，可以固定或保持第一引线导体相对于第二引线导体的位置，这使得在引线构件焊接到载流构件时提高了方位精确度。
优选地，第一引线导体的一个端部焊接到载流构件的上导体面板的下侧表面，第二引线导体的一个端部焊接到载流构件的下导体面板的上侧表面。
这防止了引线构件从载流构件向外突出，并减小了树脂模制外壳所需的树脂的量，这使电流检测设备的尺寸能够减小。
附图说明
在附图中：
图1是根据本发明的一个实施方式的电流检测设备的俯视图；
图2是电流检测设备的侧视图；
图3是电流检测设备的侧视图；
图4是电流检测设备的母线展开图；
图5是电流检测设备的载流构件的俯视图；
图6是电流检测设备的引线构件的俯视图；
图7是电流检测设备的载流构件的立体图；
图8是示出了电流检测设备与电池之间位置关系的俯视图；
图9是示出了电流检测设备与电池之间位置关系的侧视图；
图10是电流检测设备的俯视图；
图11是电流检测设备的侧视图；
图12A是电流检测设备的侧视图；
图12B是沿线B-B剖切的图12A的局部横截面图；
图12C是能够与图12B中的外壳接合的盖的横截面图；以及
图13是电流检测设备以及电连接到电流检测设备的电池的框图。
具体实施方式
以下将参照附图对本发明进行更加详细地说明。从始至终，相同的附图标记表示相同的元件。
图1是根据本发明的一个实施方式的电流检测设备的俯视图。图2是电流检测设备从图1的下方观察的侧视图。图3是电流检测设备从图1的右方观察的侧视图。
本实施方式的电流检测设备100包括用作电阻器(称作分流电阻器)的母线110、电路板120、外壳130、连接器140以及盖150；其中，母线110由导电材料制成，电路板120上设置有电流检测电路，电流检测电路基于沿着母线110的载流路径的两个位置之间的电势差对流经母线110的电流进行检测，外壳130容置有母线110和电路板120，连接器140具有暴露到其内部以能够电连接到电路板120的多个连接端子，盖150将外壳130内容置有电路板120的凹部的开口关闭。
母线110在外壳130内具有双折叠构造，并且母线110在一端包括紧固到并电连接到电池侧线的第一固定部112以及在另一端包括紧固到并电连接到线束300的第二固定部114。第一固定部112的上表面与第二固定部114的上表面共面。也就是说，第一固定部112的上表面处于与第二固定部114的上表面相同的高度。
图4是母线110的展开图，其中仅示出了母线110以便于说明。母线110包括载流构件110A和引线构件110B，电流通过载流构件110A在第一固定部112与第二固定部114之间流动，通过电流检测电路经由引线构件110B获得沿着载流构件110A的两个位置之间的电势差。图5是载流构件110A的俯视图。图6是引线构件110B的俯视图。图7是载流构件110A的局部立体图。在本实施方式中，第一固定部112、第二固定部114以及载流构件110A设置在电池200的顶部表面。电路板120设置在电池200的一侧。载流构件110A和电路板120通过引线构件110B彼此电连接。
为了限定载流构件110A，在与电池200的顶部表面垂直的方向上对平直长矩形板折叠两次。更具体地，载流构件110A包括第一导体面板(即上导体面板)110A1、第二导体面板110A2以及第三导体面板(即下导体面板)110A3；其中，第一导体面板(即上导体面板)110A1连接到第一固定部112并在一端具有第一折叠部110C1，第二导体面板110A2在第一折叠部110C1处具有与第一导体面板110A1连接的一个端部以及在第二折叠部110C2处具有相反端部，第三导体面板(即下导体面板)110A3具有在第二折叠部110C2处与第二导体面板110A2连接并连接到第二固定部114的一个端部。优选地，第一导体面板110A1的延伸方向与第二导体面板110A2的延伸方向彼此倾斜第一特定角度(在图4中的本实施方式中是90度)。第二导体面板110A2的延伸方向与第三导体面板110A3的延伸方向彼此倾斜第二特定角度(在如图4的本实施方式中是180度)。
引线构件110B用于电连接载流构件110A和电路板120。载流构件110A和引线构件110B是单独的构件(如图5、6所示)。引线构件110B焊接到载流构件110A以用于在引线构件110B与载流构件110A之间建立电连接和机械连接。如图6所示，引线构件110B包括通过连接部110B3连接在一起的第一引线导体110B1和第二引线导体110B2。引线构件110B的第一引线导体110B1和第二引线导体110B2保持连接在一起直到引线构件110B到载流构件110A的焊接完成为止。焊接完成后，移除连接部110B3以分离第一引线导体110B1和第二引线导体110B2。
第一引线导体110B1的一端在拐角AA处焊接到第一导体面板110A1的下侧表面。第二引线导体110B2的一端在拐角BB处焊接到第三导体面板110A3的上侧表面。
第一引线导体110B1和第二引线导体110B2分别从拐角AA、BB朝向电池200上安装有电路板120的一侧(以下称作电池200的板安装侧)延伸。第一引线导体110B1和第二引线导体110B2还沿着电池200的顶部表面延伸并且与电池200的板安装侧平行，并且第一引线导体110B1和第二引线导体110B2进一步还沿着与相应拐角AA、BB处的端部相同的方向延伸。可以改变第一引线导体110B1和第二引线导体110B2沿着电池200的顶部表面延伸并且与电池200的板安装侧平行的部分中的每个部分的长度。这使内容置有电路板120的外壳130能够沿着电池200的板安装侧横向地移动，而不改变分别焊接到第一引线导体110B1和第二引线导体110B2的拐角AA、BB的位置。因此，电流值与拐角AA、BB之间电势差的关系将不受上述长度改变的影响，并因此不必对电流检测电路进行重新设计。
图8是示出了电流检测设备100与电池200之间的位置关系的俯视图，其中，电流检测设备100安装在电池200上，并且线束300经由其端子302紧固到电池200上。图9是示出了电流检测设备100与电池200之间位置关系的侧视图。如图8和图9所示，电流检测设备100通过安装支架210来紧固到并电连接到电池200的负极端子202，并且螺栓211从安装支架210的端部向上突出，其中安装支架210用作电池200的负极端子202与第一固定部112之间的配线。在本实施方式中，螺栓211穿过设置在第一固定部112上的通孔112A(如图1所示)并且与螺母212协作以产生夹持作用。
第二通孔设置在第二固定部114上，并且螺栓115穿过该通孔。此外，第三通孔设置在线束300的端子302上。螺栓115还穿过第三通孔并与螺母303协作以产生夹持作用，由此将线束300的端子302紧固到并电连接到第二固定部114。
在本实施方式中，外壳130由具有较高热传导能力和电绝缘能力的树脂材料例如聚苯硫醚(PPS)树脂形成，并且除暴露在外部的第一固定部112和第二固定部114之外的整个母线110被嵌入模制。
如上所述，母线110具有双折叠的复杂构造，并且用于检测间隔开的两个拐角AA、BB之间电势差的两个引线导体110B1、110B2从两个拐角AA、BB延伸到电路板120。引线导体110B1在其端部具有电流检测端子C1。引线导体110B2在其端部具有两个相等的分支。一个分支用作感测专用接地端子C2并且另一分支用作电路专用接地端子C3。提供电路专用接地端子C3以使在感测专用接地端子C2处由安装在电路板120上的各种电路的操作所产生的电动势的变化最小化。在感测专用接地端子C2处电动势的变化较小的情形下，可以移除电路专用接地端子C3。从母线110延伸的这三个端子(电流检测端子C1、感测专用接地端子C2、电路专用接地端子C3)中的每个端子分别穿过设置在电路板120上的相应通孔并且焊接到电路板120以电连接到电路板120上的电流检测电路。
通常，母线110具有显著的热容量，较大的电流通过母线从电池200流出。因此，当引线构件110B的从载流构件110A延伸的三个端部C1至C3用于将母线110焊接到电流检测电路时，加热不充分会导致焊接故障，例如产生劣质焊接。为了方便检测该焊接故障，需要在视觉上确定的焊接条件。
图10是移除盖150的电流检测设备100的俯视图。图11是从图10的下方观察的电流检测设备100的侧视图。图12A是从图10的右方观察的电流检测设备100的侧视图。
如图10所示，从母线110的载流构件110A延伸的这三个端子(电流检测端子C1、感测专用接地端子C2、电路专用接地端子C3)从外壳130的凹部132的内侧底部突出。凹部132内容置有电路板120。这三个端子中的每个端子穿过设置在电路板120上的相应通孔并且经由端子的末端焊接到电路板。端子C1至C3定位成靠近电路板120的一端(在本实施方式中靠近如图12A所示的电路板120的上端)。
凹部132的能够与盖150接合的打开端134(以下还称作凹部132的接合部分)位于不与电路板120即电路板120的前侧表面或后侧表面平行的假想平面内。更具体地，如图11所示，平面相对于电路板120倾斜使得凹部132的深度D(如图11所示的凹部132的侧壁的宽度)沿着外壳130的向上方向单调递减，而在外壳130的横向方向上深度D保持不变，使得电路板120的包括三个焊接接头的上端部位于凹部132的外侧，其中三个焊接接头中的每个焊接接头是在电路板120与三个端子C1至C3中的一个端子之间的焊接接头。也就是说，当盖150移除时，电路板120的上端部的前侧表面和后侧表面都能够从外部观察到。这种构造使三个焊接接头中的每个焊接接头的焊接条件能够从电路板120的两侧观察时被容易地确定。
此外，如图12A所示，接合部分134包括围绕凹部132的开口的槽134A，如图12B所示，槽134A的深度方向垂直于平面，如图12C所示，盖150在其开口端135包括突起部134B，突起部134B设置在盖150上以与槽134A周向地接合，使得凹部132的开口能够通过盖150关闭以形成封闭结构。因此，在将盖150装配到外壳130时，盖150通过将粘接剂施用到槽134A来粘接到外壳130，其中接合部分134通过倾斜电流检测设备100而被保持水平。可替代地，接合部分134可以包括围绕凹部132的开口的突起部，并且盖150可以包括槽，所述槽设置在盖150的开口端处以与凹部132的突起部周向地接合，使得凹部132的开口能够通过盖150关闭以形成封闭结构。仍然可替代地，既不使用槽也不使用突起部可将盖150粘接到外壳130。
图13是电流检测设备100和电连接到电流检测设备100的电池200的示例性框图。如图13所示，电流检测设备100的电路板120包括电连接到作为母线110一部分的分流电阻器100’的差动放大器10、在电池200的阳极端子与阴极端子之间电连接的差动放大器12、温度检测器20、电流检测处理器30、电压检测处理器32、温度检测处理器34、电池状态检测器36、充电控制器40、通信输入/输出单元(通信I/O)50、52、根据CAN协议发送和接收数据的CAN-接口(CANI/F)60以及根据LIN协议发送和接收数据的LIN-接口(LIN I/F)62。差动放大器10放大分流电阻器100’两端的电压，并且电流检测处理器30基于差动放大器10的输出电压检测流经分流电阻器100’的电流。电流检测电路包括差动放大器10和电流检测处理器30。差动放大器12将电池200两端的电压(称作电池电压)转换成适当大小的电压，并且电压检测处理器32基于差动放大器12的输出电压检测电池电压。温度检测器20包括由电阻器和热敏电阻形成的分压电路，其中，热敏电阻的阻值根据温度改变并且分压电路的分压因此改变。温度检测处理器34基于温度检测器20的输出电压(分压)检测电流检测设备100的温度(即电池200的温度)。电池状态检测器36基于电流检测处理器30、电压检测处理器32、温度检测处理器34中每个的检测值生成电池状态信号。电池状态检测传感器38包括电流检测处理器30、电压检测处理器32、温度检测处理器34、电池状态检测器36。充电控制器40基于由电池状态检测器36生成的电池状态信号来控制车辆发电机(G)80的发电状态。发电控制通过经由通信输入/输出单元52和LIN-接口62将指令传送到安装在车辆发电机80上的发电控制器82来执行。由电池状态检测器36生成的电池状态信号经由通信输入/输出单元50和CAN-接口60传送到车辆系统70。车辆系统70基于接收到的电池状态信号等整体地控制发动机和各种电力负荷。
如上所述，在本实施方式的电流检测设备100中，载流构件110A设置在电池200的顶部表面，并且载流构件110A通过引线构件110B电连接到电路板120。这使得仅通过改变引线构件110B的长度和/或形状，就能够沿着电池200的板安装侧横向地移动内部容置有电路板120的外壳130，以避免与电池200的板安装侧的障碍物的干涉。由于可以在不改变载流构件110A的形状等的情形下完成外壳130内的电路板120的移动，可以保持在沿着母线110的载流路径的两个位置之间的电势差与电流值之间的关系，并且不必改变电路板120上的电流检测电路。这可以省却设备显著的重新设计的必要。
此外，在上述实施方式中，在与电池200的顶部表面垂直的方向上对平直长矩形板折叠两次以限定载流构件110A。由此，这可以减小第一固定部112与第二固定部114之间的距离，以由此在线束300紧固到第二固定部114时减小施加到第一固定部112的应力，这避免了第一固定部112的松脱或变形。
此外，在上述实施方式中，载流构件110A和引线构件110B是单独的构件，并且第一引线导体110B1和第二引线导体110B2通过连接部110B3连接在一起以形成引线构件110B。引线构件110B的第一引线导体110B1和第二引线导体110B2保持连接在一起直到引线构件110B到载流构件110A的焊接完成为止。焊接完成后，移除连接部110B3以分离第一引线导体110B1和第二引线导体110B2。这在引线构件110B焊接到载流构件110A时便利了引线构件110B的固定。由于这种构造，可以固定第一引线导体110B1相对于第二引线导体110B2的位置，这使得在引线构件110B焊接到载流构件110A时提高了方位精确度。
此外，在上述实施方式中，第一引线导体110B1的一端焊接到第一导体面板110A1的下侧表面，并且第二引线导体110B2的一端焊接到第三导体面板110A3的上侧表面。这防止了引线构件110B从载流构件110A向外突出，并减小了树脂模制外壳130所需的树脂的量，这使电流检测设备100的尺寸能够减小。
现在将描述上述实施方式在不脱离本发明的精神和范围前提下设计的某些变型。在上述实施方式中，母线110用作分流电阻器。可替代地，母线110和分流电阻器是单独的构件。
在上述实施方式中，电流检测设备100通过安装支架210紧固到并电连接到电池200的负极端子202。可替代地，通过使第一固定部112变形以延伸到负极端子202来将电流检测设备100直接紧固到电池200的负极端子202。
在上述实施方式中，母线110的载流构件110A具有双折叠构造，这种构造通过折叠平直长矩形板两次来形成。可替代地，可以通过折叠平直长矩形板一次或两次以上或通过折叠非平直长矩形板一次或两次以上或折叠非平直长形板一次或更多次或不折叠板来形成母线110的载流构件110A。
(适用性)
如上所述，在本实施方式的电流检测设备100中，载流构件110A设置在电池200的顶部表面上，并且载流构件110A通过引线构件110B电连接到电路板120。这使得仅通过改变引线构件110B的长度和/或形状，就能够沿着电池200的板安装侧横向地移动内部容置有电路板120的外壳130，以避免与电池200的板安装侧的障碍物的干涉。
本领域技术人员将会想到的并附属于本发明的许多变型和其他实施方式，这些变型和其他实施方式具有前述说明书和相关联附图所给出的教示权益。因此，应当理解的是，本发明不是局限于所公开的特定实施方式，并且变型和其他实施方式会包含在随附权利要求的范围之内。尽管在此使用了特定的术语，但这些术语仅用于一般性和描述性的意义且不是旨在限制。

Claims (8)

1.一种电流检测设备(100)，用于检测从电池(200)流经线束(300)的电流，所述电流检测设备(100)包括：
电阻器(110)，所述电阻器(110)在一端具有第一固定部(112)并且在另一端具有第二固定部(114)，所述第一固定部(112)紧固到并电连接到电池侧配线(210)，并且所述第二固定部(114)紧固到并电连接到所述线束(300)；
电路板(120)，所述电路板(120)上设置有电流检测电路，所述电流检测电路基于沿着载流路径的两个位置之间的电势差检测流经电阻器(110)的电流，其中所述载流路径位于所述电阻器(110)的第一固定部(112)与第二固定部(114)之间；以及
外壳(130)，所述外壳(130)容置所述电阻器(110)和所述电路板(120)，
其中，所述电阻器(110)包括载流构件(110A)和引线构件(110B)，所述载流构件(110A)提供在所述第一固定部(112)与所述第二固定部(114)之间的所述载流路径，在所述两个位置之间的所述电势差通过所述引线构件(110B)来获得，
所述第一固定部(112)、所述第二固定部(114)以及所述载流构件(110A)设置在所述电池(200)的顶部表面上，并且所述电路板(120)设置在所述电池(200)的一侧，并且
所述载流构件(110A)通过所述引线构件(110B)电连接到所述电路板(120)。
2.根据权利要求1所述的设备(100)，其中
所述载流构件(110A)和所述引线构件(110B)是单独的构件，
所述引线构件(110B)包括通过连接部(110B3)连接在一起的第一引线导体(110B1)和第二引线导体(110B2)，其中，在所述引线构件(110B)被焊接到所述载流构件(110A)之后，所述连接部(110B3)被移除以使所述第一引线导体(110B1)和所述第二引线导体(110B2)分离。
3.根据权利要求1或2所述的设备(100)，其中，所述载流构件(110A)通过在与所述电池(200)的顶部表面相垂直的方向上将导体板折叠一次或多次来形成。
4.根据权利要求3所述的设备(100)，其中，所述板包括平直长矩形板。
5.根据权利要求4所述的设备(100)，其中，所述载流构件(110A)通过在与所述电池(200)的顶部表面相垂直的方向上将导体板折叠两次来形成，
其中，所述载流构件(110A)包括第一导体面板(110A1)、第二导体面板(110A2)以及第三导体面板(110A3)，其中，所述第一导体面板(110A1)连接到所述第一固定部(112)并在一端具有第一折叠部(110C1)，所述第二导体面板(110A2)具有在所述第一折叠部(110C1)处与所述第一导体面板(110A1)连接的一端以及在第二折叠部(110C2)处的相反端，并且所述第三导体面板(110A3)具有在所述第二折叠部(110C2)处与所述第二导体面板(110A2)连接的一端并且在另一端处连接到所述第二固定部(114)，
所述第一导体面板(110A1)的延伸方向与所述第二导体面板(110A2)的延伸方向彼此倾斜第一特定角度，并且所述第二导体面板(110A2)的延伸方向与所述第三导体面板(110A3)的延伸方向彼此倾斜第二特定角度。
6.根据权利要求5所述的设备(100)，其中，所述第一特定角度是90度，并且所述第二特定角度是180度。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的设备(100)，其中，所述第一引线导体(110B1)的一个端部焊接到所述载流构件(110A)的上导体面板(110A1)的下侧表面，所述第二引线导体(110B2)的一个端部焊接到所述载流构件(110A)的下导体面板(110A3)的上侧表面。
8.根据权利要求7所述的设备(100)，其中，沿着所述载流路径的所述两个位置包括第一位置(AA)和第二位置(BB)，其中，在所述第一位置(AA)处，所述第一引线导体(110B1)焊接到所述载流构件(110A)的所述上导体面板(110A1)，并且在所述第二位置(BB)处，所述第二引线导体(110B2)焊接到所述载流构件(110A)的所述下导体面板(110A3)。
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