-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromsensor zum Messen eines durch eine Sammelschiene fließenden elektrischen Stroms auf der Grundlage eines Widerstandswerts der Sammelschiene und eines Spannungsabfalls über der Sammelschiene.
-
Es ist ein Stromsensor vorgeschlagen worden, der einen elektrischen Strom, der durch einen Nebenschlusswiderstand fließt, auf der Grundlage eines Widerstandswerts des Nebenschlusswiderstands und eines Spannungsabfalls über dem Nebenschlusswiderstand erfasst. Zum Beispiel wird dieser Typ eines Stromsensors verwendet, um Lade- und Entladeströme einer Fahrzeugbatterie oder einen Erregungsstrom eines Elektromotors zu erfassen, der in ein elektrisches Hybridfahrzeug bzw. EHV und ein Elektrofahrzeug bzw. EV eingebaut ist.
-
Ein Nebenschlusswiderstand, der in
JP-A-H8-115802 offenbart ist, beinhaltet L-förmige Schenkel und weist einen niedrigen Temperaturkoeffizienten auf. Der Nebenschlusswiderstand ist durch Löten der L-förmigen Schenkel auf eine gedruckte Leiterplatte auf die Leiterplatte oberflächenmontiert. Ein Widerstandselement, das in der
JP-A-H9-213503 offenbart ist, beinhaltet einen vergossenen Leiter, der freiliegende Endabschnitte aufweist, die plattiert sind, um als Kontakte zu wirken. Ein Stromsensor, der in der
US 4 675 255 offenbart ist, beinhaltet einen Kontakt, der an einem Batterieanschluss eines Fahrzeugs angebracht ist, einen Nebenschlusswiderstand, der elektrisch mit dem Kontakt gekoppelt ist, eine Erfassungsschaltung zum Erfassen eines elektrischen Stroms, der durch den Nebenschlusswiderstand fließt, einen Polkörper zum Bedecken des Kontakts und ein Gehäuse, das mit dem Polkörper zusammenhängt und den Nebenschlusswiderstand und die Erfassungsschaltung unterbringt. Dieser Stand der Technik weist die folgenden Probleme auf:
Bezüglich des Nebenschlusswiderstands, der in der
JP-A-H8-115802 offenbart ist, und des Widerstandselements, das in der
JP-A-H9-213503 offenbart ist, sind der Nebenschlusswiderstand und das Widerstandselement durch ein Lot auf die gedruckte Leiterplatte montiert. Deshalb kann ein offener Stromkreis durch ein kaltes Lot verursacht werden oder kann ein Kurzschluss durch ein Lothaar verursacht werden. Weiterhin können, da eine typische gedruckte Leiterplatte einen niedrigen thermischen Widerstandswert von ungefähr 110 Grad Celsius (°C) aufweist, der Nebenschlusswiderstand und das Widerstandselement nicht unter Bedingungen einer hohen Temperatur verwendet werden und können nicht verwendet werden, um einen großen Strom zu erfassen. Zum Beispiel können der Nebenschlusswiderstand und das Widerstandselement nicht in einem Motorraum verwendet werden, in dem sich die Temperatur bis zu 150°C erhöht, und können nicht verwendet werden, um den Batterielade- und -entladestrom zu erfassen, welcher ungefähr 1000 Ampere (A) erreicht. Weiterhin ist eine Erfassungsschaltung zum Erfassen des Stroms mit mehreren Schaltungselementen aufgebaut, die durch das Lot auf die gedruckte Leiterplatte montiert sind. Deshalb sind viele Herstellungsschritte und Kosten erforderlich, um die Schaltungselemente an die gedruckte Leiterplatte zu Töten, und können die Probleme aufgrund des kalten Lots und des Lothaars auftreten.
-
Bezüglich des Stromsensors, der in der
US 4 675 255 offenbart ist, ist ein Raum zwischen der Batterie und einer Motorhaube des Fahrzeugs erforderlich, da der Kontakt an dem Batterieanschluss des Fahrzeugs angebracht ist. Weiterhin ist der Kontakt auf eine bestimmte Weise an dem Batterieanschluss angebracht. Deshalb ist es wahrscheinlich, dass der Kontakt während eines Austauschs der Batterie fehlerhaft an dem Batterieanschluss angebracht wird. Weiterhin ist das Gehäuse nicht an der Batterie befestigt, wohingegen der Polkörper, welcher mit dem Gehäuse zusammenhängt, an der Batterie befestigt ist. Deshalb wird eine große Kraft auf einen Verbindungsabschnitt zwischen dem Gehäuse und dem Polkörper ausgeübt und beschädigt den Verbindungsabschnitt.
-
Die
DE 199 06 276 A1 beschreibt einen Stromsensor zum Messen eines elektrischen Stroms, der durch eine Stromleitung fließt, wobei der Stromsensor aufweist: eine elektrisch leitende Sammelschiene, die in der Stromleitung anordenbar ist, um zuzulassen, dass der elektrische Strom durch die Sammelschiene fließt, wobei die Sammelschiene einen ersten Endabschnitt, der mit einer ersten Seite der Stromleitung verbindbar ist, einen zweiten Endabschnitt, der mit einer zweiten Seite der Stromleitung verbindbar ist, und einen Mittenabschnitt aufweist, der die ersten und zweiten Endabschnitte verbindet; einen Verbinder zur Verbindung mit einer externen Vorrichtung; einen blanken Halbleiterchip, der auf dem Mittenabschnitt angeordnet ist und eine Erfassungsschaltung aufweist, die den elektrischen Strom auf der Grundlage eines Widerstandswerts der Sammelschiene und eines Spannungsabfalls über der Sammelschiene erfasst, wobei die Erfassungsschaltung ein Datensignal, das den erfassten elektrischen Strom anzeigt, über den Verbinder zu der externen Vorrichtung ausgibt; einen ersten Kontaktierungsdraht, der den blanken Chip elektrisch mit der Sammelschiene koppelt; und einen zweiten Kontaktierungsdraht, der den blanken Chip elektrisch mit dem Verbinder koppelt.
-
Die
DE 203 18 266 U1 betrifft eine Vorrichtung zur Strommessung mit einem Messwiderstand. Der Strommesser weist ein Gehäuse auf und ist in einer Stromschiene angeordnet. Das Gehäuse umfasst einen Verbinder mit einer Schnittstelle für eine externe Vorrichtung. Auch die
DE 100 49 071 A1 beschreibt einen Strommesser, der in einem Gehäuse angeordnet ist, das einen Anschluss für eine externe Vorrichtung aufweist.
-
Im Hinblick auf das zuvor beschriebene Problem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Stromsensor zu schaffen, der eine hohe Zuverlässigkeit, eine hohe Festigkeit und eine kleine Abmessung aufweist und mit niedrigen Kosten hergestellt wird. Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Ein Stromsensor weist eine elektrisch leitende Sammelschiene, ein elektrisch nicht leitendes Gehäuses, einen Verbinder, einen blanken Halbleiterchip und erste und zweite Kontaktierungsdrähte auf. Die Sammelschiene ist in einer Stromleitung anordenbar, in der ein zu messender elektrischer Strom auf eine derartige Weise fließt, dass der elektrische Strom durch die Sammelschiene fließt. Die Sammelschiene weist einen ersten Endabschnitt, der mit einer ersten Seite der Stromleitung verbindbar ist, einen zweiten Endabschnitt, der mit einer zweite Seite der Stromleitung verbindbar ist, und einen Mittenabschnitt auf, der die ersten und zweiten Endabschnitte verbindet.
-
Das Gehäuse beinhaltet einen Gehäusekörper und einen Gehäusedeckel. Der Gehäusekörper verkapselt den Mittenabschnitt der Sammelschiene und weist einen Innenraum auf. Der Gehäusedeckel ist an dem Gehäusekörper angebracht, um den Innenraum zu bedecken. Der Verbinder beinhaltet ein Verbindergehäuse und einen Verbinderanschluss, der in dem Verbinderkörper gehalten wird. Der Verbinderkörper ist an dem Gehäusekörper befestigt. Der Verbinderanschluss weist einen ersten Abschnitt, der zu dem Innenraum des Gehäusekörpers freiliegt, und einen zweiten Abschnitt auf, der nach außerhalb des Gehäusekörpers freiliegt, um mit einer externen Vorrichtung verbindbar zu sein.
-
Der blanke Halbleiterchip ist in dem Innenraum des Gehäusekörpers angeordnet und weist eine Erfassungsschaltung auf. Die Erfassungsschaltung erfasst den elektrischen Strom auf der Grundlage eines Widerstandswerts der Sammelschiene und eines Spannungsabfalls über der Sammelschiene und gibt ein Datensignal, das den erfassten elektrischen Strom anzeigt, über den Verbinder zu der externen Vorrichtung aus. Der erste Kontaktierungsdraht koppelt den blanken Chip elektrisch mit der Sammelschiene, so dass die Erfassungsschaltung in dem blanken Chip den elektrischen Strom auf der Grundlage des Widerstandswerts der Sammelschiene und des Spannungsabfalls über der Sammelschiene erfassen kann. Der zweite Kontaktierungsdraht koppelt elektrisch den blanken Chip mit dem ersten Abschnitt des Verbinderanschlusses des Verbinders, so dass die Erfassungsschaltung in dem blanken Chip das Datensignal über den Verbinder zu der externen Vorrichtung ausgeben kann.
-
Die Sammelschiene und die Erfassungsschaltung sind in dem Stromsensor ohne Löten zusammengebaut. Bei einer derartigen Lösung kann der Stromsensor Probleme aufgrund eines kalten Lots und eines Lothaars vermeiden. Deshalb kann der Stromsensor zuverlässig arbeiten und genau den elektrischen Strom erfassen. Die Erfassungsschaltung ist auf dem blanken Chip als eine monolithische integrierte Schaltung realisiert. Daher kann der Stromsensor eine kleine Abmessung aufweisen und mit niedrigen Kosten hergestellt werden. Der blanke Chip ist in dem Innenraum des Gehäusekörpers angeordnet und der Gehäusedeckel bedeckt den Innenraum. Bei einer derartigen Lösung kann auch dann, wenn eine externe Kraft auf den Gehäusekörper und den Gehäusedeckel ausgeübt wird, verhindert werden, dass der blanke Chip durch die externe Kraft beschädigt wird. Deshalb kann der Stromsensor eine hohe Festigkeit aufweisen und zuverlässig arbeiten.
-
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben.
-
Es zeigt:
-
1A eine Seitenansicht eines Stromsensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
1B eine Draufsicht des Stromsensors von 1A;
-
1C eine Vorderansicht des Stromsensors von 1A;
-
2 eine perspektivische Ansicht des Stromsensors von 1A, wobei ein Gehäusedeckel abgenommen ist;
-
3 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III von 1C;
-
4 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV von 1C;
-
5 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie V-V von 1B;
-
6A eine Seitenansicht einer Sammelschiene des Stromsensors von 1A;
-
6B eine Draufsicht der Sammelschiene von 6A;
-
6C eine Vorderansicht der Sammelschiene von 6A;
-
7 eine Querschnittsansicht eines Motorraums, wobei der Stromsensor von 1A montiert ist, um einen Lade- und Entladestrom einer Fahrzeugbatterie zu erfassen;
-
8A eine Seitenansicht einer Sammelschiene gemäß einer Ausgestaltung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
-
8B eine Draufsicht der Sammelschiene von 8A;
-
8C eine Vorderansicht der Sammelschiene von 8A;
-
9A eine Seitenansicht eines Stromsensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
9B eine Draufsicht des Stromsensors von 9A;
-
9C eine Vorderansicht des Stromsensors von 9A;
-
10A eine Seitenansicht eines Stromsensors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
10B eine Draufsicht des Stromsensors von 10A;
-
10C eine Vorderansicht des Stromsensors von 10A;
-
11 eine Vorderansicht eines Stromsensors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
12A eine Querschnittsansicht eines Stromsensors gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
12B eine Draufsicht eines Abschnitts einer Sammelschiene des Stromsensors von 12A;
-
13A eine Querschnittsansicht eines Stromsensors gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
13B eine Draufsicht eines Abschnitts einer Sammelschiene des Stromsensors von 13A;
-
14A eine Vorderansicht eines Stromsensors gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
14B eine Vorderansicht einer Sammelschiene des Stromsensors von 14A; und
-
14C eine Seitenansicht der Sammelschiene von 14B.
-
Es wird auf die 1A bis 7 verwiesen. Ein Stromsensor 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist eine Sammelschiene 11, einen Gehäusekörper 12, einen Verbinderkörper 13, einen Gehäusedeckel 14, einen Verbinderanschluss 15, einen Chip 16 einer integrierten Schaltung bzw. IC-Chip 16, erste und zweite Kontaktierungsdrähte 17, 18 und erste und zweite Verkapselungselemente 19, 20 auf. Der Stromsensor 10 wird verwendet, um zum Beispiel Lade- und Entladeströme einer Fahrzeugbatterie zu erfassen.
-
Wie es zum Beispiel in 6C gezeigt ist, weist die Sammelschiene 11 eine große Länge auf und weist erste und zweite Anschlüsse 11a, 11b und einen Nebenschlusswiderstand 11c auf. Die Sammelschiene 11 bildet einen Masseanschluss eines Kabelbaums aus. Jeder der ersten und zweiten Anschlüsse 11a, 11b ist durch Biegen einer rechteckigen Metallplatte ausgebildet, die aus einem Material eines niedrigen Widerstandswerts, wie zum Beispiel Kupfer oder einer Kupferlegierung, besteht. Der Nebenschlusswiderstand 11c ist zwischen die ersten und zweiten Anschlüsse 10a, 10b geschweisst. Die ersten und zweiten Anschlüsse 10, 10b sind bezüglich des Nebenschlusswiderstands 11c in eine entgegengesetzte Richtung gebogen.
-
Der erste Anschluss 11a weist ein erstes Ende, das an den Nebenschlusswiderstand 11c geschweisst ist, und ein zweites Ende auf, das mit einem Crimp-Anschluss bzw. einer Quetschverbindung 11d versehen ist. Der Crimp-Anschluss 11d weist einen U-förmigen offenen Zylinder auf. Die ersten und zweiten Enden des ersten Anschlusses 11a befinden sich in einer Dickenrichtung der Sammelschiene 11 in unterschiedlichen Nähen und sind in einer Längsrichtung der Sammelschiene 11 parallel. Der zweite Anschluss 11b weist ein drittes Ende, das an den Nebenschlusswiderstand 11c geschweisst ist, und ein viertes Ende auf, das mit einem Ringanschluss 11e versehen ist. Der Ringanschluss 11e weist ein Montageloch auf. Die dritten und vierten Enden des zweiten Anschlusses 11b befinden sich in der Dickenrichtung in unterschiedlichen Höhen und sind in der Längsrichtung parallel. Das erste Ende des ersten Anschlusses 11a weist eine zylindrische Elektrode 11f auf, die in der Dickenrichtung nach oben hervorsteht. Ebenso weist das dritte Ende des zweiten Anschlusses 11e eine zweite zylindrische Elektrode 11g auf, die in der Dickenrichtung nach oben hervorsteht.
-
Der Nebenschlusswiderstand 11c besteht aus einem Metallmaterial, das einen niedrigen Widerstandstemperaturkoeffizienten aufweist. Zum Beispiel besteht der Nebenschlusswiderstand 11c aus einer Kupfer-Mangan-Nickel-Legierung einer Legierung, das heisst Manganin, einer Kupfer-Nickel-Legierung, einer Nickel-Chrom-Legierung, einer Eisen-Chrom-Legierung oder dergleichen. Deshalb ändert sich der Widerstandswert des Nebenschlusswiderstands 11c wenig mit der Temperatur.
-
Wie es in 5 gezeigt ist, sind der Nebenschlusswiderstand 11c, ein Spitzenabschnitt des ersten Endes des ersten Anschlusses 11a und ein Spitzenabschnitt des dritten Endes des zweiten Anschlusses 11b in einer Bodenwand des Gehäusekörpers 12 verkapselt. Der Gehäusekörper 12 weist vier Seitenwände auf. Der erste Anschluss 11a durchdringt eine erste Seitenwand des Gehäusekörpers 12, so dass das zweite Ende des ersten Anschlusses 11a nach außerhalb des Gehäusekörpers 12 freiliegt. Der zweite Anschluss 11b durchdringt eine zweite Seitenwand des Gehäusekörpers 12, so dass das vierte Ende des zweiten Anschlusses 11b nach außerhalb des Gehäusekörpers 12 freiliegt. Die erste Seitenwand liegt der zweiten Seitenwand gegenüber.
-
Der Verbinderkörper 13 ist integral durch Spritzgießen mit dem Gehäusekörper 12 ausgebildet und dehnt sich von einer dritten Seitenwand des Gehäusekörpers 12 aus. Deshalb hängt der Verbinderkörper 13 mit dem Gehäusekörper 12 zusammen. Der Gehäusekörper 12 und der Verbinderkörper 13 bestehen aus einem elektrisch nicht leitenden Material. Wie es in 4 gezeigt ist, ist der Verbinderkörper 13 in einem im Wesentlichen hohlen Zylinder geformt und weist einen Luftdurchgang 13a auf. Der Innenraum 12a des Gehäusekörpers 12 steht über den Luftdurchgang 13a mit einem Inneren des Verbinderkörpers 13 in Verbindung. Der Gehäusekörpers 12 weist eine vertiefte Rille 12b auf, die einen rechteckigen Querschnitt aufweist und den Innenraum 12a umgibt.
-
Der Gehäusedeckel 14 weist einen Vorsprung 14a auf einer Seite um seinen Umfang auf. Wie es in 5 gezeigt, steht der Vorsprung 14a des Gehäusedeckels 14 in Eingriff mit der Vertiefung 12b des Gehäusekörpers 12. Ein Klebstoff (nicht gezeigt) ist zwischen der Rille 12b und dem Vorsprung 14a aufgetragen, so dass der Gehäusedeckel 14 fest an dem Gehäusekörper 12 befestigt ist. Daher verkapselt der Gehäusedeckel 14 den Innenraum 12a des Gehäusekörpers 12.
-
Der Verbinderanschluss 15 wird in dem Verbinderkörper 13 gehalten. Wie es in 3 gezeigt ist, weist der Verbinderanschluss 15 ein erstes Ende 15a, das nach außerhalb des Verbinderkörpers 13 freiliegt, und ein zweites Ende 15b auf, das zu einer Bodenoberfläche des Innenraums 12a des Gehäusekörpers 12 freiliegt.
-
Der IC-Chip 16 ist durch einen Klebstoff (nicht gezeigt) an der Bodenoberfläche des Innenraums 12a befestigt. Der IC-Chip 16 ist ein monolithisches IC und weist eine darin integrierte Erfassungsschaltung auf. Der IC-Chip 16 ist ein blanker Chip. Anders ausgedrückt ist der IC-Chip 16 nicht in einem Verkapselungsharz verkapselt.
-
Der IC-Chip 16 weist eine Kontaktierungsanschlussfläche (nicht gezeigt) auf. Wie es in 3 gezeigt ist, ist die Kontaktierungsanschlussfläche des IC-Chips 16 über den ersten Kontaktierungsdraht 17 durch Drahtkontaktieren elektrisch mit dem zweiten Ende 15b des Verbinderanschlusses 15 verbunden. Weiterhin ist die Kontaktierungsanschlussfläche des IC-Chips 16 über den zweiten Kontaktierungsdraht 18 durch Drahtkontaktieren elektrisch mit jeder der ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g der Sammelschiene 11 verbunden. Daher ist der IC-Chip 16 durch ein Verfahren zum Montieren eines blanken Chips elektrisch mit jedem des Verbinderanschlusses 15 und der Sammelschiene 11 verbunden.
-
Wie es in 5 gezeigt ist, ist die Sammelschiene 11 mit dem ersten Verkapselungselement 19 innerhalb des Innenraums 12a des Gehäusekörpers 12 auf eine derartige Weise bedeckt, dass die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g derart freiliegen, dass der zweite Kontaktierungsdraht 18 mit jeder der ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g verbunden ist. Der Innenraum 12a ist mit dem zweiten Verkapselungselement 20 gefüllt. Daher sind die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g der Sammelschiene 11, das zweite Ende 15b des Verbinderanschlusses 15, der IC-Chip 16, die ersten und zweiten Kontaktierungsdrähte 17, 18 und das erste Verkapselungselement 19 in dem zweiten Verkapselungselement 20 verkapselt.
-
Wie es in 7 gezeigt ist, ist der Stromsensor 10 an eine Karosserie BD eines Fahrzeugs montiert. Die Karosserie BD definiert einen Motorraum ER. Der Stromsensor 10 misst Lade- und Entladeströme einer Batterie 30, die in den Motorraum ER eingebaut ist.
-
Ein positives Kabel 31 des Kabelbaums weist ein erstes Ende, das mit einem positiven Kontakt 31a versehen ist, und ein zweites Ende auf, das mit einer elektrischen Vorrichtung (nicht gezeigt) verbunden ist, die in das Fahrzeug eingebaut ist. Der positive Kontakt 31a des positiven Kabels 31 ist an einer positiven Elektrode 30a der Batterie 30 angebracht. Ein negatives Kabel 32 des Kabelbaums weist ein erstes Ende, das mit einem negativen Kontakt 32a versehen ist, und zweites Ende auf, das mit dem Crimp-Anschluss 11d des ersten Anschlusses 11a der Sammelschiene 11 verbunden ist. Der negative Kontakt 32a ist an einer negativen Elektrode 30b der Batterie 30 angebracht. Um das negative Kabel 32 mit dem Crimp-Anschluss 11d der Sammelschiene 11 zu verbinden, ist das negative Kabel 32 in den offenen Zylinder des Crimp-Anschlusses 11d eingeführt. Der Zylinder des Crimp-Anschlusses 11d wird dann mit einem Werkzeug gecrimpt, welches den Zylinder zusammendrückt und bewirkt, dass das negative Kabel 32 fest mit dem Crimp-Anschluss 11d verbunden ist.
-
Der Stromsensor 10 ist durch eine Schraube 33, die durch das Montageloch des Ringanschlusses 11e des zweiten Anschlusses 11b der Sammelschiene 11 eingeführt ist, an der Karosserie BD befestigt. Daher ist die Batterie 30 über die Sammelschiene 11 und die Schraube 33 an der Karosserie BD an Masse gelegt.
-
Der Ladestrom fließt von der negativen Elektrode 30b der Batterie 30 über den negativen Kontakt 32a, das negative Kabel 32, den Crimp-Anschluss 11d, den ersten Anschluss 11a, den Nebenschlusswiderstand 11c, den zweiten Anschluss 11b, den Ringanschluss 11e und die Schraube 33 zu der Karosserie BD. Der Entladestrom fließt von der Karosserie BD über die Schraube 33, den Ringanschluss 11e, den zweiten Anschluss 11b, den Nebenschlusswiderstand 11c, den ersten Anschluss 11a, den Crimp-Anschluss 11d, das negative Kabel 32 und den negativen Kontakt 32a zu der negativen Elektrode 30b der Batterie 30. Daher fließen beide der Lade- und Entladeströme der Batterie 30 durch den Nebenschlusswiderstand 11c.
-
Wie es in 5 gezeigt ist, sind die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g in der Nähe des Nebenschlusswiderstands 11c angeordnet und durch den zweiten Kontaktierungsdraht 18 elektrisch mit dem IC-Chip 16 verbunden. Die Erfassungsschaltung in dem IC-Chip 16 erfasst einen Spannungsabfall über dem Nebenschlusswiderstand 11c durch Erfassen einer Potentialdifferenz zwischen den ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g. Die Erfassungsschaltung berechnet die Lade- und Entladeströme auf der Grundlage eines Widerstandswerts des Nebenschlusswiderstands 11c und des Spannungsabfalls über den Nebenschlusswiderstand 11c unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes. Die Erfassungsschaltung in dem IC-Chip 16 gibt ein Datensignal, das den berechneten Strom anzeigt, zu einer externen Vorrichtung (nicht gezeigt) aus, die mit dem Verbinderanschluss 15 verbunden ist.
-
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung misst der Stromsensor 10 die Lade- und Entladeströme der Batterie 30 und gibt das Datensignal aus, das den gemessenen Strom anzeigt. Der Nebenschlusswiderstand 11c ist zum Beispiel durch elektronisches Strahlschweißen, Laserschweißen, Widerstandsschweißen oder dergleichen zwischen die ersten und zweiten Anschlüsse 11a, 11b geschweißt. Kurz gesagt ist der Nebenschlusswiderstand 11c nicht an die ersten und zweiten Anschlüsse 11a, 11b gelötet und nicht auf eine gedruckte Leiterplatte montiert. Bei einer derartigen Lösung kann der Stromsensor 10 Probleme aufgrund eines Kaltlötens und eines niedrigen thermischen Widerstands der gedruckten Leiterplatte verhindern. Deshalb kann der Stromsensor 10 eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen. Um eine Genauigkeit eines Erfassens der Lade- und Entladeströme der Batterie 30 zu verbessern, muss ein Widerstandswert eines geschweißten Abschnitts, an dem der Nebenschlusswiderstand 11c an die ersten und zweiten Anschlüsse 11a, 11b geschweisst ist, genau eingestellt werden. Deshalb ist es bevorzugt, das elektronische Strahlschweißen oder das Laserschweißen anstatt das Widerstandsschweißen zu verwenden.
-
Die Sammelschiene 11 ist durch Einführen des negativen Kabels 32 in den Zylinder des Crimp-Anschlusses 11d der Sammelschiene 11 und durch Crimpen bzw. Quetschen des Zylinders mit dem negativen Kabel 32 verbunden. Ebenso ist die Sammelschiene 11 durch ein Einführen der Schrauben 33 durch das Montageloch in den Ringanschluss 11e und durch Schrauben der Schraube 33 in die Karosserie BD an der Karosserie BD angebracht. Kurz gesagt ist der Stromsensor 10 auf eine lötfreie Weise montiert. Daher erleichtern der Crimp-Anschluss 11d und der Ringanschluss 11e die Montage des Stromsensors 10.
-
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind der Gehäusekörper 12 und der Verbinderkörper 13 als ein einzelnes Stück durch Spritzgießen ausgebildet. Der Gehäusekörper 12 und der Verbinderkörper 13 bestehen aus Gummi oder synthetischem Harz, die einen hohen chemischen Widerstand, einen hohen thermischen Widerstand, eines hohes elektrisches Isolationsvermögen und eine hohe Beständigkeit aufweisen. Zum Beispiel können der Gehäusekörper 12 und der Verbinderkörper 13 aus Polyphenylensulfid bzw. PPS, Polybutylenterepthalat bzw. PBT oder dergleichen bestehen.
-
Der Stromsensor 10 verwendet nicht die gedruckte Leiterplatte, welche einen niedrigen thermischen Widerstand aufweist. Weiterhin bestehen der Gehäusekörper 12 und der Verbinderkörper 13 aus einem Material, das einen hohen thermischen Widerstand aufweist. Deshalb kann der Stromsensor 10 verwendet werden, um einen großen Strom unter Bedingungen einer hohen Temperatur zu erfassen. Zum Beispiel kann der Stromsensor 10, wie es zuvor beschrieben worden ist, in einen Motorraum ER montiert sein, um die Lade- und Entladeströme der Batterie 30 zu erfassen, die in den Motorraum ER eingebaut ist.
-
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Erfassungsschaltung zum Erfassen des Stroms, der durch den Nebenschlusswiderstand 11c fließt, in den IC-Chip 16 integriert, welcher der blanke Chip ist. Der IC-Chip 16 ist durch den zweiten Kontaktierungsdraht 18 elektrisch mit den ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g verbunden. Der IC-Chip 16 ist über den ersten Kontaktierungsdraht 17 elektrisch mit dem zweiten Ende 15b des Verbinderanschlusses 15 verbunden. Daher ist der IC-Chip 16 durch das Verfahren zum Montieren eines blanken Chips elektrisch mit jedem des Verbinderanschlusses 15 und der Sammelschiene 11 verbunden. Kurz gesagt ist die Erfassungsschaltung auf die lötfreie Weise in den Stromsensor 10 eingebaut und ist nicht auf die gedruckte Leiterplatte montiert. Bei einer derartigen Lösung kann der Stromsensor 10 Probleme aufgrund des Kaltlötens und des niedrigen thermischen Widerstands der gedruckten Leiterplatte vermeiden. Deshalb kann der Stromsensor 10 eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen. Weiterhin kann die Erfassungsschaltung, da die Erfassungsschaltung als ein monolithisches IC aufgebaut ist, mit niedrigen Kosten hergestellt werden und eine kleine Abmessung aufweisen.
-
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Stromsensor 10 durch die Schraube 33, die in das Montageloch der Sammelschiene 11 eingeführt ist, an der Karosserie BD befestigt. Deshalb kann der Stromsensor 10 auch dann, wenn wenig Raum zwischen einer Motorhaube des Fahrzeugs und der Batterie 30 ist, in den Motorraum ER montiert werden.
-
Herkömmlicherweise weist das negative Kabel 32 einen Ringanschluss auf und ist die Batterie 30 durch Einführen der Schraube 33 in die Karosserie BD über ein Montageloch des Ringanschlusses an der Karosserie BD an Masse gelegt. Wie es zuvor beschrieben worden ist, ist der Stromsensor 10 auf die gleiche Weise an der Karosserie BD befestigt, auf welche die Batterie 30 an der Karosserie BD an Masse gelegt ist. Deshalb ist es unwahrscheinlich, dass der Stromsensor 10 während eines Austauschs der Batterie 30 fehlerhaft an das Fahrzeug montiert wird.
-
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die ersten und zweiten Anschlüsse 11a, 11b und der Nebenschlusswiderstand 11c durch Schweissen in der Sammelschiene 11 zusammengebaut. Deshalb kann auch dann, wenn eine Kraft durch das negative Kabel 32 auf den ersten Anschluss 11a ausgeübt wird, verhindert werden, dass die Sammelschiene 11 durch die Kraft gebrochen oder deformiert wird. Weiterhin ist der Nebenschlusswiderstand 11c in dem Gehäusekörper 12 verkapselt und ist der IC-Chip 16 in dem Innenraum 12a des Gehäusekörpers 12 untergebracht. Der Gehäusedeckel 14 verkapselt den Innenraum 12a. Daher kann auch dann, wenn eine Kraft auf den Gehäusekörper 12 und den Gehäusedeckel 14 ausgeübt wird, verhindert werden, dass der Nebenschlusswiderstand 11c und der IC-Chip 16 durch die Kraft gebrochen werden. Deshalb weist der Stromsensor 10 eine hohe Festigkeit auf und arbeitet zuverlässig.
-
Der Nebenschlusswiderstand 11c kann durch Hinterspritzen des Nebenschlusswiderstands 11c in den Gehäusekörper 12 in dem Gehäusekörper 12 verkapselt sein. Die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g der Sammelschiene liegen an der Bodenoberfläche des Innenraums 12a des Gehäusekörpers 12 frei. Deshalb kann der IC-Chip 16, welcher an der Bodenoberfläche befestigt ist, durch den zweiten Kontaktierungsdraht 18 einfach an der Sammelschiene 11 drahtkontaktiert werden. Die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g können zusammenhängend mit den ersten bzw. zweiten Anschlüssen 11a, 11b sein. In diesem Fall sind die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g durch Stanzen, Walzen oder dergleichen ausgebildet. Alternativ können die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g nicht mit den ersten bzw. zweiten Anschlüssen 11a, 11b zusammenhängend sein. In diesem Fall sind die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g an die ersten bzw. zweiten Anschlüsse 11a, 11b geschweisst. Alternativ können die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g in Löcher geschlagen sein, die auf den ersten bzw. zweiten Anschlüssen 11a, 11b ausgebildet sind.
-
Die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g können andere Formen als die zylindrische Form aufweisen. Zum Beispiel können die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g, wie es in den 8A bis 8C gezeigt ist, eine kubische Form aufweisen.
-
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Gehäusedeckel 14 durch Eingreifen des Vorsprungs 14a des Gehäusedeckels 14 in die Rille 12b des Gehäusekörpers 12 derart an dem Gehäusekörper 12 angebracht, dass der Gehäusekörper 12 und der Gehäusedeckel 14 an ihren Umfängen in engem Kontakt zueinander sind. Der Gehäusedeckel 14 ist durch den Klebstoff, welcher auf die Rille 12b oder dem Vorsprung 14a im Voraus aufgetragen ist, an dem Gehäusekörper 12 befestigt. Daher verkapselt der Gehäusedeckel 14 den Innenraum 12a des Gehäusekörpers 12 auf eine flüssigkeitsdichte Weise. Alternativ kann der Gehäusekörper 12 den Vorsprung 14a aufweisen und kann der Gehäusedeckel 14 die Vertiefung 12b aufweisen.
-
Wie es zuvor beschrieben worden ist, sind die Schaltungskomponenten, die die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g der Sammelschiene 11, das zweite Ende 15b des Verbinderanschlusses 15, den IC-Chip 15 und die ersten und zweiten Kontaktierungsdrähte 17, 18 beinhalten, in dem Innenraum 12a untergebracht, welcher durch den Gehäusedeckel 14 auf die flüssigkeitsdichte Weise verkapselt ist. Deshalb können auch dann, wenn eine Flüssigkeit (zum Beispiel Motoröl, Kraftstoff, Batteriefluid, Motorkühlmittel, Regenwasser oder dergleichen) auf den Stromsensor 10 spritzt, die Schaltungskomponenten in dem Innenraum 12a des Gehäusekörpers 12 vor Beschädigungen aufgrund der gespritzten Flüssigkeit geschützt werden.
-
Der Verbinderkörper 13 weist den Luftdurchgang 13a auf, über welchen der Innenraum 12a des Gehäusekörpers 12 mit dem Inneren des Verbinderkörpers 13 in Verbindung steht. Der Luftdurchgang 13a lässt zu, dass Luft nach außerhalb des Innenraums 12a entweicht. Deshalb kann ein wärmeaushärtender Klebstoff verwendet werden, um den Gehäusedeckel 14 an dem Gehäusekörper 12 zu befestigen. Der Durchmesser des Luftdurchgangs 13a wird durch ein Experiment derart bestimmt, dass der Luftdurchgang 13a die heisse Luft geeignet freigeben kann. Zum Beispiel kann der Durchmesser des Luftdurchgangs 13a ungefähr 0,8 mm sein.
-
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Sammelschiene 11 mit dem ersten Verkapselungselement 19 innerhalb des Innenraums 12a des Gehäusekörpers 12 auf eine derartige Weise bedeckt, dass die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g derart freiliegen, dass der zweite Kontaktierungsdraht 18 mit den ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g verbunden ist. Weiterhin ist der Innenraum 12a mit dem zweiten Verkapselungstelement 20 gefüllt. Daher sind die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g der Sammelschiene 11, das zweite Ende 15b des Verbinderanschlusses 15, der IC-Chip 16, die ersten und zweiten Kontaktierungsdrähte 17, 18 und das erste Verkapselungselement 19 in dem zweiten Verkapselungselement 20 verkapselt. Bei einer derartigen Losung schützen die ersten und zweiten Verkapselungselemente 19, 20 die Schaltungskomponenten auch dann, wenn es einen Zwischenraum zwischen dem Gehäusekörper 12 und dem Gehäusedeckel 14 gibt und die gespritzte Flüssigkeit den Innenraum 12a über den Zwischenraum erreicht, vor den Beschädigungen aufgrund der gespritzten Flüssigkeit.
-
Die ersten und zweiten Verkapselungselemente 19, 20 bestehen aus Gummi oder einem synthetischen Harz, die den IC-Chip 16 nicht beeinträchtigen, und weisen einen hohen chemischen Widerstand, einen hohen thermischen Widerstand, ein hohes elektrisches Isolationsvermögen und eine hohe Beständigkeit auf. Zum Beispiel können die ersten und zweiten Verkapselungselemente 19, 20 aus Fluorsilikongummi, fluoriniertem Harz oder dergleichen bestehen. Alternativ können die ersten und zweiten Verkapselungselemente 19, 20 aus einem Gel bestehen, das eine niedrige Viskosität aufweist und unter Raumtemperatur oder einer höheren Temperatur als die Raumtemperatur ausgehärtet werden kann, da ein derartiges Gel den IC-Chip 16 nicht beeinträchtigt.
-
Die ersten und zweiten Kontaktierungsdrähte 17, 18 können durch Vibration oder eine thermische Expansion des zweiten Verkapselungselements 20 von dem IC-Chip 16 oder dem Verbinderanschluss 15 gebrochen oder getrennt werden. Um dieses Problem zu verhindern, muss das zweite Verkapselungselement 20 eine niedrige Viskosität und einen niedrigen thermischen Expansionskoeffizienten aufweisen. Weiterhin ist es, um dieses Problem zu lösen, bevorzugt, dass es einen Raum zwischen dem Gehäusedeckel 14 und dem zweiten Verkaspelungselement 20 gibt, wie es in 5 gezeigt ist. Kurz gesagt ist es bevorzugt, dass der Innenraum 12a des Gehäusekörpers 12 teilweise mit dem zweiten Verkapselungselement 20 gefüllt ist. Bei einer derartigen Lösung liegen die ersten und zweiten Kontaktierungsdrähte 17, 18 mindestens teilweise frei, so dass das Brechen und Trennen der ersten und zweiten Kontaktierungsdrähte 17, 18 verhindert werden kann. Alternativ kann, wenn die Vibration und die thermische Expansion des zweiten Verkaspelungselements 20 vernachlässigt werden können, der Innenraum 12a des Gehäusekörpers 12 vollständig mit dem zweiten Verkaspelungselement 20 gefüllt sein.
-
Das zweite Ende 15b des Verbinderanschlusses 15 und der ersten und der zweiten Elektroden 11f, 11g der Sammelschiene 11 kann mit Gold oder Nickel plattiert sein. Bei einer derartigen Lösung kann der IC-Chip 16 über die ersten bzw. zweiten Kontaktierungsdrähte 17, 18 sicher an dem Verbinderanschluss 15 und der Sammelschiene 11 verbunden sein.
-
Die ersten und zweiten Anschlüsse 11a, 11b der Sammelschiene 11 ausgenommen der ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g können mit einem korrosionsbeständigen Material, wie zum Beispiel Zink, plattiert sein. Bei einer derartigen Lösung kann die Sammelschiene 11 auch dann vor einer Korrosion geschützt sein, wenn eine Flüssigkeit (zum Beispiel Batteriefluid), welche imstande ist, zu bewirken, dass die Sammelschiene 11 korrodiert, an der Sammelschiene 11 haftet.
-
Ein Stromsensor 40 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den 9A bis 9C gezeigt. Ein Unterschied zwischen den Stromsensoren 10, 40 besteht darin, dass der Crimp-Anschluss 11d durch eine Schraube 41 ersetzt ist. Die Schraube 41 wird durch elektronisches Strahlschweißen, Laserschweißen, Widerstandsschweißen oder dergleichen an das zweite Ende des ersten Anschlusses 11a der Sammelschiene 11 geschweisst. Alternativ kann die Schraube 41 mit dem ersten Anschluss 11a der Sammelschiene 11 zusammenhängend sein.
-
Um die Sammelschiene 11 mit dem negativen Kabel 32 zu verbinden, ist die Schraube 41 durch ein Montageloch eines Ringanschlusses (nicht gezeigt) eingeführt, der an dem negativen Kabel 32 angebracht ist. Eine Mutter (nicht gezeigt) ist dann auf der Schraube 41 festgezogen, so dass die Sammelschiene 11 elektrisch mit dem negativen Kabel 32 verbunden sein kann.
-
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Sammelschiene 11 durch die Schraube 41 anstelle des Crimp-Anschlusses 11d mit dem negativen Kabel 32 verbunden. Bei einer derartigen Lösung kann der Stromsensor 40 nach Bedarf an dem negativen Kabel 32 angebracht und von diesem gelöst werden.
-
Ein Stromsensor 50 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den 10A bis 10C gezeigt. Ein Unterschied zwischen dem Stromsensor 50 und dem Stromsensor 10 des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Crimp-Anschluss 11d durch einen Ringanschluss 51 ersetzt ist. Der Ringanschluss 5 weist ein Montageloch auf.
-
Um die Sammelschiene 11 mit dem negativen Kabel 32 zu verbinden, wird eine Schraube (nicht gezeigt) durch das Montageloch des Ringanschlusses 51 und ein Montageloch eines Ringanschlusses (nicht gezeigt) eingeführt, der an dem negativen Kabel 32 angebracht ist. Eine Mutter (nicht gezeigt) wird dann auf der Schraube festgezogen, so dass die Sammelschiene 11 elektrisch mit dem negativen Kabel 32 verbunden sein kann.
-
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Sammelschiene 11 durch den Ringanschluss 51 anstelle des Crimp-Anschlusses 11d mit dem negativen Kabel 32 verbunden. Bei einer derartigen Losung kann der Stromsensor 50 nach Bedarf an dem negativen Kabel 32 angebracht und von diesem gelöst sein.
-
Ein Stromsensor 60 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 11 gezeigt. Ein Unterschied zwischen dem Stromsensor 60 und dem Stromsensor 50 des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der erste Anschluss 11a der Sammelschiene 11 mit einem Montageelement 61 und einer Schraube 61 versehen ist.
-
Das Montageelement 61 beinhaltet eine Halterung 61a und einen Schnappverschlussstift 61b. Die Halterung 61a ist an dem zweiten Ende des ersten Anschlusses 11a befestigt und der Schnappverschlussstift 61b ist an der Halterung 61a befestigt. Der Schnappverschlussstift 61b ist pilzförmig. Die Halterung 61a und der Schnappverschlussstift 61b bestehen aus Gummi oder synthetischem Harz, die einen hohen chemischen Widerstand, einen hohen thermischen Widerstand, ein hohes elektrisches Isolationsvermögen und eine hohe Beständigkeit aufweisen. Zum Beispiel können die Halterung 61 und der Schnappverschlussstift 61b aus Polyphenylensulfid bzw. PPS, Polybutylenterepthalat bzw. PBT oder dergleichen bestehen.
-
Die Schraube 62 ist durch das Montageloch des Ringanschlusses 51 eingeführt. Ein Kopf der Schraube 62 ist durch die Halterung 61a derart verriegelt, dass die Schraube 62 durch das Montageloch des Ringanschlusses 51 eingeführt gehalten werden kann. Um die Sammelschiene 11 mit dem negativen Kabel 32 zu verbinden, ist die Schraube 62 durch ein Montageloch eines Ringanschlusses (nicht gezeigt) eingeführt, der an dem negativen Kabel 32 angebracht ist. Eine Mutter (nicht gezeigt) wird dann derart auf der Schraube 62 festgezogen, dass die Sammelschiene 11 elektrisch mit dem negativen Kabel 32 verbunden sein kann. Bei einer derartigen Lösung kann der Stromsensor 60 nach Bedarf an dem negativen Kabel 32 angebracht und von diesem gelöst sein.
-
Die Karosserie BD des Fahrzeugs ist mit einem Schnappverschlussloch BDa und einem Schraubenloch BDb versehen. Der Schnappverschlussstift 61b ist derart in das Schnappverschlussloch BDa eingeführt, dass der erste Anschluss 11a der Sammelschiene 11 mechanisch mit der Karosserie BD verbunden ist. Die Schraube 33, die durch das Montageloch des Ringanschlusses 11e eingeführt ist, ist derart in das Schraubenloch BDb eingeführt, dass der zweite Anschluss 11b der Sammelschiene 11 mechanisch und elektrisch mit der Karosserie BD verbunden ist.
-
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Sammelschiene 11 an beiden Enden an der Karosserie BD befestigt. Daher kann der Stromsensor 10 sicher an der Karosserie BD befestigt sein. Auch dann, wenn eine grolle Kraft durch das negative Kabel 32 auf den ersten Anschluss 11a ausgeübt wird, kann verhindert werden, dass die Sammelschiene 11 durch die Kraft gebrochen oder deformiert wird.
-
Da das Montageelement 61 aus dem elektrisch nicht leitenden Material besteht, kann der Lade- und Entladestrom der Batterie 30 nicht über das Montageelement 31 von und zu der Karosserie BD fließen. Deshalb kann der Stromsensor 60 zweckmäßig arbeiten, obgleich der Stromsensor 60 an beiden Enden an der Karosserie BD befestigt ist.
-
Der Schnappverschlussstift 61b des Montageelements 61 kann andere Formen als den Pilz aufweisen. Zum Beispiel kann der Schnappverschlussstift 61b pfeilförmig sein. Eine Kombination des Ringanschlusses 51 und der Schraube 62 kann durch den Crimp-Anschluss 11d des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung oder die geschweisste Schraube 41 des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ersetzt sein.
-
Ein Stromsensor 70 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den 12A, 12B gezeigt. Unterschiede zwischen dem Stromsensor 70 und dem Stromsensor 10 des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung sind wie folgt:
Wie es in 12B gezeigt ist, weisen die ersten und zweiten Anschlüsse 11a, 11b der Sammelschiene 11 die ersten bzw. zweiten Ausdehnungsabschnitte 11h, 11i in der Nähe des Nebenschlusswiderstands 11c auf. Die ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11h, 11i dehnen sich in eine Richtung aus, die senkrecht zu der Länge der Sammelschiene 11 ist. Die ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11h, 11i weisen Spitzenabschnitte auf, die mit den ersten bzw. zweiten Elektroden 11f, 11g versehen sind. Die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g stehen in der Dickenrichtung der Sammelschiene 11 nach oben hervor. Der erste Ausdehnungsabschnitt 11h weist eine konstante Breite auf, die geringfügig größer als ein Durchmesser der ersten Elektrode 11f ist. Der zweite Ausdehnungsabschnitt 11i weist eine konstante Breite auf, die geringfügig größer als ein Durchmesser der zweiten Elektrode 11g ist. Zusätzlich zu dem Nebenschlusswiderstand 11c, dem Spitzenabschnitt des ersten Endes des ersten Anschlusses 11a und dem Spitzenabschnitt des dritten Endes des zweiten Anschlusses 11b sind die ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11h, 11i in der Bodenwand des Gehäusekörpers 12 verkapselt. Demgemäß ist die Abmessung des Gehäusekörpers 12 des fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung größer als die des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
-
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Kontaktierungsanschlussfläche des IC-Chips 16 durch den ersten Kontaktierungsdraht 17 durch Drahtkontaktieren elektrisch mit dem zweiten Ende 15b des Verbinderanschlusses 15 verbunden. Demgemäß ist die Länge des zweiten Endes 15b des fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung größer als die des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
-
Der Innenraum 12a des Gehäusekörpers 12 befindet sich zwischen den ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitten 11h, 11i. Der IC-Chip 16 ist durch den Klebstoff an der Bodenoberfläche des Innenraums 12a befestigt.
-
Bei dem Stromsensor 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegeriden Erfindung befindet sich der Innenraum 12a über dem Nebenschlusswiderstand 11c und ist der IC-Chip 16 an der Bodenoberfläche des Innenraums 12a befestigt. Kurz gesagt ist der IC-Chip 16 in der Nähe des Nebenschlusswiderstands 11c angeordnet. Deshalb kann Wärme, die von dem Nebenschlusswiderstand 11c erzeugt wird, zu dem IC-Chip 16 übertragen werden und den IC-Chip 16 beeinträchtigen. Im Gegensatz dazu ist in dem Stromsensor 70 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der IC-Chip 16 entfernt von dem Nebenschlusswiderstand 11c angeordnet. Deshalb kann die Wärme, die zu dem IC-Chip 16 übertragen wird, verringert werden.
-
Ein Stromsensor 80 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den 13A, 13B gezeigt. Ein Unterschied zwischen dem Stromsensor 80 und dem Stromsensor 70 des fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11h, 11i durch erste bzw. zweite Ausdehnungsabschnitte 11j, 11k ersetzt sind.
-
Wie es in 13B gezeigt ist, dehnen sich ähnlich dem ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitten 11h, 11i die ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11j, 11k in der Richtung aus, die senkrecht zu der Länge der Sammelschiene 11 ist. Die ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11j, 11k weisen Spitzenabschnitte auf, die mit den ersten bzw. zweiten Elektroden 11f, 11g versehen sind. Jedoch ist anders als bei den ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitten 11h, 11i die Breite der ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11j, 11k nicht konstant. Genauer gesagt verschmälern sich die ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11j, 11k zu den jeweiligen Spitzenabschnitten hin.
-
Zusätzlich zu dem Nebenschlusswiderstand 11c, dem Spitzenabschnitt des ersten Endes des ersten Anschlusses 11a und dem Spitzenabschnitt des dritten Endes des zweiten Anschlusses 11b sind die ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11j, 11k in der Bodenwand des Gehäusekörpers 12 verkapselt. Demgemäß ist die Abmessung des Gehäusekörpers 12 des sechsten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung größer als die des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
-
Wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der IC-Chip 16 entfernt von dem Nebenschlusswiderstand 11c angeordnet. Deshalb kann die Wärme, die zu dem IC-Chip 16 übertragen wird, verringert werden.
-
Ein Stromsensor 90 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung 1st in den 14A bis 14C gezeigt. Ein Unterschied zwischen dem Stromsensor 90 und dem Stromsensor 10 des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Stromsensor 90 weiterhin erste und zweite Wärmesenken 91a, 91b beinhaltet. Jede der ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b weist mehrere Kühlrippen zum Erzeugen eines größeren Oberflächenbereichs auf. Die erste Wärmesenke 91a ist an dem ersten Ende des ersten Anschlusses 11a der Sammelschiene 11 angebracht. Die zweite Wärmesenke 91b ist an dem zweiten Ende des zweiten Anschlusses 11b der Sammelschiene 11 angebracht. Deshalb sind die ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b in der Nähe des Nebenschlusswiderstands 11c angeordnet. Die ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b liegen nach außerhalb des Gehäusekörpers 12 frei.
-
Jede der ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b besteht aus einem Metallmaterial, das eine niedrige spezifische Wärme aufweist. Zum Beispiel kann jede der ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b aus Kupfer, einer Kupferlegierung oder dergleichen bestehen. Die ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b können mit den ersten bzw. zweiten Anschlüssen 11a, 11b zusammenhängend sein. In diesem Fall sind die ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b durch Biegen der ersten bzw. zweiten Anschlüsse 11a, 11b ausgebildet. Alternativ können die ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b nicht mit den ersten bzw. zweiten Anschlüssen 11a, 11b zusammenhängend sein. In diesem Fall sind die ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b an die ersten bzw. zweiten Anschlüsse 11a, 11b geschweisst.
-
Gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b in der Nähe des Nebenschlusswiderstands 11c vorgesehen. Die Wärme, die von dem Nebenschlusswiderstand 11c erzeugt wird, wird durch die ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b nach außerhalb des Gehäusekörpers 12 geleitet. Daher wird der Nebenschlusswiderstand 11c derart gekühlt, dass Messfehler aufgrund eines Temperaturkoeffizienten des Nebenschlusswiderstands 11c verringert werden können.
-
Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann auf verschiedene Weisen ausgestaltet werden. Zum Beispiel kann die Sammelschiene 11 aus einem Materialtyp bestehen. Die ersten und zweiten Anschlüsse 11a, 11b können aus dem gleichen Material wie der Nebenschlusswiderstand 11c bestehen. Bei einer derartigen Lösung können Herstellungsschritte verringert werden, so dass Herstellungskosten verringert werden können. Zum Beispiel kann die gesamte Sammelschiene 11 aus einer Kupferlegierung (zum Beispiel Messing) bestehen. In diesem Fall kann die Sammelschiene 11 mit einem Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur der Sammelschiene 11 versehen sein. Der erfasste Strom kann auf der Grundlage der erfassten Temperatur korrigiert werden, da eine Kupferlegierung einen verhältnismäßig hohen Widerstandstemperaturkoeffizienten aufweist.
-
Die in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschriebenen Stromsensoren können verwendet werden, um verschiedene Typen eines elektrischen Stroms zu erfassen. Zum Beispiel können die Stromsensoren verwendet werden, um einen Erregungsstrom eines Elektromotors zu erfassen, der in ein elektrisches Hybridfahrzeug bzw. EHV und ein Elektrofahrzeug bzw. EV eingebaut ist.
-
Derartige Änderungen und Ausgestaltungen verstehen sich als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, wie er durch die beiliegenden Ansprüche offenbart ist.
-
Ein zuvor beschriebener erfindungsgemäßer Stromsensor weist eine Sammelschiene, ein Gehäuse, einen Verbinder und einen blanken Chip auf, der eine Stromerfassungsschaltung aufweist. Die Sammelschiene weist einen Crimp-Anschluss an einem Ende, einen Ringanschluss an dem anderen Ende und einen Nebenschlusswiderstand auf, der zwischen die Crimp- und Ringanschlüsse geschweisst ist. Der Nebenschlusswiderstand ist in dem Gehäuse verkapselt und die Sammelschiene weist eine Elektrode auf, die an einem verkapselten Innenraum des Gehäuses freiliegt. Der Verbinder weist einen Verbinderkörper, der mit dem Gehäuse zusammenhängt, und einen Verbinderanschluss auf, der an einem Ende zu dem Innenraum und an dem anderen Ende nach außerhalb des Verbinderkörpers freiliegt. Der blanke Chip ist in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet und zu jedem der Sammelschiene und des Verbinderanschlusses drahtkontaktiert.
