CN112136187A - 分流电阻器安装结构 - Google Patents

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Abstract

一种分流电阻器安装结构，包括：分流电阻器，该分流电阻器包括一对电极以及电阻体；安装有控制电路的电流检测的基板，所述分流电阻器的一对电压检测端子与该基板的电压检测单元连接；以及用于测量所述电极的温度的温度传感器。

Description

分流电阻器安装结构
技术领域
本发明涉及分流电阻器安装结构(采用分流电阻器的电流检测电路)。
背景技术
由电阻体及设于其两端的低电阻电极构成的分流电阻器已为人所知。
例如，在专利文献1中，电阻体上设置用于监测电流的半导体元件。半导体元件通过热力学方式结合于电阻元件和/或电源连接装置的平坦表面上，从而设于其上。如此，据认为能够以低的成本在具有多个负载的供电系统内以较短时间便可正确监测电流的电流测量装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：公开号为2003-270274的日本专利申请
发明内容
本发明待解决的问题
例如，如图6中的立体图所示，分流电阻器101通常由两种类型的材料组成，形成电阻体103的电阻材料和形成电极105a和105b的电极材料。分流电阻器101的阻值-温度特性随所述两种材料特性的变化而变化。其中的一种材料为电阻材料，另一种材料为处于分流电压检测信号端子、电阻材料及电极端子之间结合处的导电材料(通常为铜)。在图6中，当分流电阻器101通电时，温度较高的区域，即成为发热部位的电阻体103区域示为阴影区域。从图6中可以看出，通电时，电极105a，105b与电阻体103之间将产生温度差，并且边界区域的温度尤其变得较高。
此两种材料具有互不相同的导电率-温度特性，而且分流阻值-温度特性由对分流电阻器结构所决定的分流电阻值具有影响的贡献量决定。
图7所示为通过上述分流电阻器101获得的电阻值随温度变化一例。
分流阻值-温度特性由对分流电阻器101结构所决定的分流电阻值具有影响的贡献量决定。横轴表示温度，纵轴表示电阻率的变化率，单位为％。
在图7中，条件1的锰铜温度与铜温度相等，条件2的锰铜温度等于铜温度+15℃，条件3的锰铜温度等于铜温度+25℃，条件4的锰铜温度等于铜温度+35℃。图7中的实线(条件1)表示在将未通电的分流电阻器101置于恒温槽内后在使温度可变的同时测量电阻值一例，并且从图7可以获得条件1的数据。
然而，这其中并未考虑如以上图6说明的实际通电状态下锰铜部分与铜质部分之间所产生温度差的影响，对于高精度电流检测中的温度补偿处理而言，仅使用其中一种部件的温度存在不太周全的问题。
本发明的目的在于，在采用分流电阻器的电流检测电路中，使得采用分流电阻TCR补偿的高精度电流检测器实现比现有技术精度更高的温度补偿方式。
本发明的目的还在于，对在未达到过热保护工作温度的情况下因分流器安装螺栓紧固状况欠佳而发生的异常进行检测时，即使不增大通电电流，也能实现此类异常检测。
解决问题的技术手段
根据本发明的一个方面，提供一种分流电阻器安装结构，包括：分流电阻器，该分流电阻器包括一对电极以及电阻体；含控制电路的电流检测基板，所述分流电阻器的一对电压检测端子与该基板的电压检测单元连接；以及用于测量所述电极温度的温度传感器。
所述温度传感器优选装于所述基板上。通过装于该基板上，易于实施温度校正等操作。
所述温度传感器优选包括用于测量所述电阻体温度的第一温度传感器。
通过该第一温度传感器，能够以良好的精度测量作为发热部位的所述电阻体的温度。
所述温度传感器可包括用于测量所述一对电极的温度的第二温度传感器和第三温度传感器。
通过该第二和第三温度传感器感测的电极温度以及所述第一温度传感器感测的电阻体温度，可以改善分流电阻值的温度补偿。
与所述电压检测端子相比，该第二和第三温度传感器优选设于距所述电阻体更远处。
通过设于距作为发热部位的电阻体结合部分稍微更远处，能够减小电阻体发热所致影响。
本说明书包含作为本申请优先权基础的申请号为2018-095426的日本专利申请的公开内容。
发明效果
根据本发明，能够在分流电阻值温度补偿中实现高精度的电流检测。
此外，根据本发明，能够提供一种具有优异安全性的高精度高可靠性分流检测器的实际安装结构。
附图说明
图1为采用根据本发明一种实施方式的分流电阻器的电流检测装置的一种例示结构的斜视图。
图2为在采用图1所示分流电阻器的电流检测装置上安装内含控制集成电路的电流检测器基板的分流电阻器安装结构的一种例示结构的斜视图。
图3为图2中第一温度传感器附近部分的放大图。
图4为图2所示实际安装结构中安装覆盖基板的壳体后结构的斜视图。
图5为分流电阻器的温度补偿电路的一种例示结构的功能框图。
图6为现有分流电阻器的例示结构斜视图。
图7所示为通过图6所示分流电阻器获得的电阻值随温度变化一例。
具体实施方式
以下，参考附图，对根据本发明实施方式的分流电阻器安装结构(采用分流电阻器的电流检测电路)进行详细说明。
此外，在本说明书中，电阻器的电极-电阻体-电极排列方向称为长度方向，与该长度方向相交的方向称为宽度方向。
第一实施方式
首先，对采用根据本发明第一实施方式的分流电阻器的电流检测装置1进行说明。图1为采用根据本实施方式的分流电阻器的电流检测装置1的一种例示结构的斜视图。图1所示采用电流检测装置1的分流电阻器包括两个电极5a(第一电极)，5b(第二电极)，设于电极5a，5b之间的电阻体3以及电压检测端子17。其中，电阻体3与电极5a，5b组成的部分也称为导体，电极5a，5b也称为电极端子。电极5a，5b分别包括处于末端一侧的电极主要部分(5a，5b当中除5c，5d之外的部分定义为电极主要部分)以及宽度比电极主要部分窄2W2且处于电阻体3一侧的电极狭窄部分5c，5d。电阻体3设于电极狭窄部分5c，5d之间。电极狭窄部分5c，5d的长度方向尺寸标为W1。该尺寸W1例如为1～3mm左右。在图1中，附图标记15表示螺栓孔。
此外，电极材料和电阻材料均可从长的材料(板)上剪切而下。
此外，在本例中，电极主要部分的电极狭窄部分5c，5d附近分别设有一个电压检测端子17。
此外，电压检测端子17也可设于电极狭窄部分5c，5d上。通过在电极狭窄部分5c，5d上或电极主要部分的电极狭窄部分5c，5d附近设置电压检测端子17，可以缩短电压检测端子17之间的距离，从而可以提高四端测量法的电流测量精度。
在图1所示结构中，含有因电阻体3与电极5a，5b之间的焊接等原因形成的结合部分13a、13b的部分区域中，可通过形成在宽度方向上朝内凹入的凹口7而形成宽度缩小的狭窄部分，或称宽缩部分。在该情形中，电极狭窄部分5c，5d的宽度与电阻体3的宽度大略相等。因凹口7而形成的宽度缩小部分称为狭窄部分或宽缩部分。
此外，作为形成电阻体3的电阻材料，可使用Cu-Ni类、Cu-Mn类、Ni-Cr类等金属的金属板。此外，也可使用由86％的铜、12％的锰、2％的镍形成的锰铜
Figure BDA0002775762360000051
在下文中，将以使用锰铜的情形为例进行说明，但本发明并不限于锰铜。
图2为在采用图1所示分流电阻器的电流检测装置1上安装内含控制集成电路的电流检测器基板21的分流电阻器安装结构的一种例示结构的斜视图。
如图2所示，基板21竖立设置于采用分流电阻器的电流检测装置1的一面2a上。在图2示例中，基板21的一面21a上装有控制集成电路51，基板21的与该面21a相交的侧面21b与一面2a相接。在该状态下，基板21的所述一面21a上形成例如用于分别容纳两个电压检测端子17，17的端子容纳单元31，31。端子容纳单元31，31中形成用于供两个电压检测端子17，17插入的端子插入孔31a，31a。两个电压检测端子17，17在端子插入孔31a，31a内与形成于基板21上的线路等(未图示)电连接，从而使得来自两个电压检测端子17，17的电压信号传输至基板21内的控制集成电路51。控制集成电路51可根据来自两个电压检测端子17，17的电压信号，确定分流电阻器中流过的电流。
此外，基板21上还形成连接器41，该连接器具有用于与外部装置等连接的端子连接单元43。如此，通过该连接器，可例如进行将控制集成电路51确定的电流值显示于外部装置上之类的处理。
另外，设于上述一面2a上的基板21的所述一面21a上设有第一温度传感器18a，第二温度传感器18b以及第三温度传感器18c。这些温度传感器的感测信号可例如由控制集成电路51读取。
第一温度传感器18a设于电极5b上方，以感测电极5b的温度。第一温度传感器18a优选设于电极5b的电阻体3附近或凹口7附近。
第二温度传感器18b设于电阻体3上方，以感测电阻体3的温度。
第三温度传感器18c设于电极5a上方，以感测电极5a的温度。第三温度传感器18c优选设于电极5a的电阻体3附近或凹口7附近。
图3为图2中第一温度传感器18a附近部分的放大图。如图2和图3所示，优选地，与电压检测端子17相比，第一温度传感器18a的设置位置在长度方向上距电阻体3更远。例如，如图3所示，当将从第一温度传感器18的位置(长度方向上的中心位置)至上述结合部分13b的长度方向距离标为L1，并将从电压检测端子17的位置(中心位置)至上述结合部分13b的长度方向距离标为L2时，优选L1>L2。将L1设为长于L2的原因在于，如果过于靠近作为发热部位的电阻体3结合部分13b，很有可能会受到电阻体3发热所致影响。
第三温度传感器18c优选具有与第一温度传感器18a相同的位置关系。
第二温度传感器18b优选设于电阻体3的长度方向中心位置。这是因为，如此可实现以良好的精度感测电阻体3的温度。
图4为图2所示实际安装结构中安装覆盖基板21的壳体80后结构的斜视图。其中，例如设置围绕基板21的第一壳体部分81和第二壳体部分83。第一壳体部分81和第二壳体部分83可使用众所周知的互嵌结构，以形成同一个壳体80。壳体80设置为使得基板21中的端子连接单元43处于壳体80的外部。如此，可使得从端子连接单元43接出的信号线缆等易于连接。此外，壳体80还设置为使得电极5a，5b也伸出于壳体80的外部。如此，能够在分流电阻器的电极5a，5b之间施加所需的电压。
如上所述，通过设置以壳体部分81，83覆盖电阻体3四周的结构，能够实现对基板21的保护。由于基板21容纳于壳体之内(即电阻体3容纳于壳体之内)，因此通过在电阻体3以及其附近的电极5a，5b上设置第一至第三温度传感器18a～18c以进行温度补偿，可以实现将壳体影响考虑在内的更加精确的温度补偿。
温度补偿电路说明
以下，对使用第一至第三温度传感器18a～18c的温度补偿电路进行说明。温度补偿电路可装于控制集成电路51内。
图5为分流电阻器1的温度补偿电路61的一种例示结构的功能框图。如图5所示，温度补偿电路61包括：平均值计算电路61-1，该电路用于计算第一温度传感器18a的温度测量值θ1、第二温度传感器18b的温度测量值θ2以及第三温度传感器18c的温度测量值θ3的平均值；温度变化量计算单元61-2，该单元用于根据温度测量值θ2以及平均值计算电路61-1输出的θpin，计算锰铜等制成的电阻体3的温度变化(升温)量Δθ；电阻值计算单元(存有电阻值查找表)61-3，该单元用于根据Δθ和θpin，确定电阻值；电流计算单元61-4，该单元用于根据分流电阻器1中用于确定增益和偏置的处理单元61-5的输出值以及上述电阻值，确定所检测的电流；以及电流信号输出值计算单元61-6，该单元用于根据所确定的电流I，确定电流信号输出值。
如上所述，通过采用第一至第三温度传感器18a～18c的温度补偿电路，可以实现高精度的温度补偿。
如上所述，在采用分流电阻器的高精度电流检测装置中，通过在锰铜等制成的电阻元件以及分流电压输出信号附近的铜质部分添加用于补偿电阻-温度特性的温度测量点，能够以更高精度测量电阻体和电极的温度，从而能够实现更高精度的温度补偿。
如上所述，本实施方式的分流电阻器安装结构通过在分流电阻值温度补偿过程中将锰铜等制成的电阻体与铜等制成的电极在通电时产生的温度差考虑在内，可以实现高精度的电流检测。
此外，对于分流器安装螺栓紧固状况欠佳时发生的异常温度上升，即使在分流器过热保护水平(绝对温度值)以下也能实现异常检测，因此能够提供一种具有优异安全性的高精度高可靠性分流检测器。
上述实施方式并不局限于附图所示的各种结构，在能够实现本发明效果的范围内还可进行适当改变。此外，只要不脱离本发明目的的范围，还可在适当变更后实施。
另外，本发明的各组成要素可以进行任意的取舍和选择，所有具备通过此等取舍和选择而获得的结构的发明同样涵盖于本发明中。
工业实用性
本发明可用于分流电阻器安装结构。
附图标记
1 采用分流电阻器的电流检测装置
3 电阻体
5a，5b 电极
13a，13b 结合部分
17 电压检测端子
18a 第一温度传感器
18b 第二温度传感器
18c 第三温度传感器
21 基板
31a，31a 端子插入孔
43 端子连接单元
51 控制集成电路
81 第一壳体部分
83 第二壳体部分
本说明书中引用的所有出版物、专利及专利申请皆因该引用而完整并入本说明书中。

Claims (5)

1.一种分流电阻器安装结构，其特征在于，包括：
一分流电阻器，包括一对电极以及电阻体；
用于电流检测的基板，安装有控制电路，所述分流电阻器的一对电压检测端子与所述基板的电压检测单元连接；以及
一温度传感器，用于测量所述电极的温度。
2.如权利要求1所述的分流电阻器安装结构，其特征在于，所述温度传感器安装于所述基板上。
3.如权利要求1或2所述的分流电阻器安装结构，其特征在于，所述温度传感器包括用于测量所述电阻体温度的第二温度传感器。
4.如权利要求1至3中任一项所述的分流电阻器安装结构，其特征在于，所述温度传感器包括用于测量所述一对电极的温度的第一温度传感器和第三温度传感器。
5.如权利要求4所述的分流电阻器安装结构，其特征在于，与所述电压检测端子相比，所述第一温度传感器和所述第三温度传感器设置于距所述电阻体更远的位置。
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