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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung basiert auf den
japanischen Patentanmeldungen 2009-200022 und
2010-110708 , eingereicht am 31. August 2009 bzw. am 13. Mai 2010. Diese Anmeldung beansprucht das Vorrecht der Priorität aus den japanischen Patentanmeldungen, sodass die Beschreibungen derselben hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Messvorrichtungen eines elektrischen Stroms, die in beispielsweise Motorfahrzeugen, wie z. B. Personenfahrzeugen und Motorlastkraftwagen, einzubauen sind; diese Messvorrichtungen eines elektrischen Stroms sind betriebsfähig, um einen elektrischen Strom, der in eine Speicherungsbatterie, die in ihren entsprechenden Motorfahrzeugen angebracht ist, geladen oder aus derselben entladen wird, zu erfassen oder zu messen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein Typ von Stromsensoren als Strommessvorrichtungen ist mit einem Mantel, einer Strommessschaltung, die in dem Mantel festgehalten ist, und einer flachen langen Sammelschiene als ein Nebenschlusswiderstand ausgestattet; diese flache lange Sammelschiene dient als eine Masseleitung, die sich von einem negativen Anschluss (Minusanschluss) einer Speicherungsbatterie erstreckt; der Mantel ist auf dem Mittelabschnitt der flachen Sammelschiene angeordnet. Die Strommessschaltung misst einen elektrischen Strom, der durch den negativen Anschluss der Speicherungsbatterie und die Masseleitung in die Speicherungsbatterie geladen oder aus derselben entladen wird, basierend auf einem Spannungsabfall über der Sammelschiene durch den elektrischen Strom. Ein Beispiel dieses Typs von Stromsensoren ist in der
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-39571 offenbart.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfinder haben entdeckt, dass es einen Punkt gibt, der bei diesen Stromsensoren des einen Typs verbessert werden sollte.
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Die Sammelschiene eines Stromsensors des einen Typs, die eine flache und lange Form hat, ist genauer gesagt durch eine Klammer an den negativen Anschluss der Speicherungsbatterie direkt oder indirekt elektrisch gefügt, sodass sich die Sammelschiene von dem negativen Anschluss derselben erstreckt. Diese Einbaustruktur des Stromsensors an dem negativen Anschluss der Batterie verursacht, dass ein Teil der Sammelschiene, der von dem negativen Anschluss der Speicherungsbatterie vorsteht, hinsichtlich der Länge erhöht ist. Wenn somit ein solcher Stromsensor, dessen Sammelschiene eine lange vorstehende Länge von dem negativen Anschluss der Speicherungsbatterie hat, in einer Vorrichtung, die mit der Speicherungsbatterie ausgestattet ist, eingebaut wird, ist ein großer Platz für den Einbau des Stromsensors erforderlich, was die Einbaubarkeit des Stromsensors reduzieren kann.
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Um die Genauigkeit eines Messens des elektrischen Stroms zu erhöhen, ist es vorzuziehen, den Spannungsabfall über der Sammelschiene zu erhöhen. Eine erste Maßnahme zum Erhöhen des Spannungsabfalls über der Sammelschiene besteht darin, die Sammelschiene hinsichtlich der Breite länger und hinsichtlich der Dicke kürzer zu machen. Wenn die erste Maßnahme auf einen Stromsensor des einen Typs angewendet wird, kann sich die Menge einer Wärmeerzeugung von der Sammelschiene erhöhen, sodass der Widerstand der Sammelschiene schwanken kann, was in einem Verschlechtern der Strommessungsgenauigkeit resultiert.
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Zum Erhöhen des Spannungsabfalls über der Sammelschiene wird somit eine zweite Maßnahme verwendet; diese zweite Maßnahme besteht darin, die Sammelschiene hinsichtlich der Länge länger zu machen. Wenn jedoch die zweite Maßnahme auf einen Stromsensor des einen Typs angewendet wird, werden die Instabilität und die Vibrationswiderstandsfähigkeit des Stromsensors möglicherweise weiter verschlechtert, sowie die Sammelschiene hinsichtlich der Länge länger wird.
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Angesichts der im Vorhergehenden dargelegten Umstände strebt die vorliegende Erfindung danach, Strommessvorrichtungen zu schaffen, die entworfen sind, um sich dem Punkt zuzuwenden, der bei den Stromsensoren des einen Typs, der im Vorhergehenden dargelegt ist, verbessert werden sollte.
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Die vorliegende Erfindung zielt genauer gesagt darauf ab, Strommessvorrichtungen zu schaffen, die entworfen sind, um eine verbesserte Instabilität und eine verbesserte Vibrationswiderstandsfähigkeit zu haben.
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Die vorliegende Erfindung zielt ferner darauf ab, Strommessvorrichtungen zu schaffen, die entworfen sind, um eine verbesserte Genauigkeit eines Messens eines elektrischen Stroms zu haben.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Strommessvorrichtung zum Messen eines elektrischen Stroms, der zwischen einem Anschluss einer Batterie und einem Draht durchfließt, geschaffen. Die Strommessvorrichtung weist ein Widerstandsglied, das eine Länge und ein erstes und ein zweites Ende in einer Richtung der Länge hat, auf. Das erste Ende ist an dem Anschluss der Batterie elektrisch zu fixieren. Das zweite Ende ist an dem Draht elektrisch zu fixieren. Das Widerstandsglied bildet zwischen dem Anschluss der Batterie und dem Draht einen Stromflussweg. Das Widerstandsglied hat einen gekrümmten Abschnitt, durch den sich der Stromflussweg erstreckt. Die Strommessvorrichtung weist eine Schaltungsplatte, in der eine Strommessschaltung eingebaut ist, auf. Die Strommessschaltung ist konfiguriert, um einen elektrischen Strom, der durch das Widerstandsglied fließt, basierend auf einem Potenzialunterschied zwischen zwei unterschiedlichen Punkten, die auf dem Widerstandsglied definiert sind, zu messen.
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Das Widerstandsglied, das den Stromflussweg zwischen dem Anschluss der Batterie und dem Draht bildet, ist konfiguriert, um den gekrümmten Abschnitt zu haben, durch den sich der Stromflussweg erstreckt. Die Konfiguration des Widerstandsglieds ist mit anderen Worten konfiguriert, um den Potenzialunterschied zwischen den zwei unterschiedlichen Punkten, die auf dem Widerstandsglied definiert sind, unabhängig von der Länge des Intervalls zwischen dem ersten und dem zweiten Ende zu bestimmen.
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Diese Konfiguration des Widerstandsglieds ermöglicht, dass das Intervall zwischen dem ersten und dem zweiten Ende so viel wie möglich reduziert wird, während der Stromflussweg durch das Widerstandsglied hinsichtlich der Länge lang gehalten wird. Dies macht es möglich, die Instabilität und die Vibrationswiderstandsfähigkeit der Strommessvorrichtung zu verbessern, während ein hohes Niveau der Strommessgenauigkeit derselben beibehalten wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Andere Aufgaben und Aspekte der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich. Es zeigen:
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1 eine Teilschnittansicht einer Messvorrichtung eines elektrischen Stroms gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Seitenansicht der Strommessvorrichtung, die in 1 dargestellt ist;
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3 eine perspektivische Ansicht der Strommessvorrichtung, die in 1 dargestellt ist;
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4A eine Vorderansicht einer Sammelschiene der in 3 dargestellten Strommessvorrichtung;
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4B eine vergrößerte Seitenansicht der in 4A dargestellten Sammelschiene;
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5 ein Schaltungsdiagramm, das eine Schaltungsstruktur der in 1 dargestellten Strommessvorrichtung schematisch darstellt;
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6A eine Vorderansicht einer Modifikation der Sammelschiene gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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6B eine vergrößerte Seitenansicht der Modifikation der in 6A dargestellten Sammelschiene;
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7 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines welligen Abschnitts einer alternativen Modifikation der Sammelschiene gemäß dem Ausführungsbeispiel; und
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8 eine vergrößerte Teilschnittansicht einer Messvorrichtung eines elektrischen Stroms gemäß einer weiteren Modifikation des Ausführungsbeispiels.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind identische Bezugszeichen genutzt, um identische entsprechende Komponenten zu identifizieren.
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Bezug nehmend auf 1 bis 4 ist eine Messvorrichtung 100 eines elektrischen Stroms gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt; diese Vorrichtung 100 ist an einer Speicherungsbatterie 200 befestigt und betriebsfähig, um einen elektrischen Strom, der in eine Speicherungsbatterie 200 geladen oder aus derselben entladen wird, zu messen. Die Speicherungsbatterie 200 ist an ihrer Unterseitenoberfläche an beispielsweise dem Boden des Maschinenraums des Motorfahrzeugs angebracht. Die Batterie 200 hat eine obere Oberfläche 200A, an der ein positiver (Plus) Anschluss 201 (siehe 5) und ein negativer (Minus-)Anschluss 202 vorgesehen sind.
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Die Strommessvorrichtung 100 weist eine Sammelschiene 110, eine Schaltungsplatte 120, einen Mantel 130, ein Verbinder 140 und eine Abdeckung 150 auf.
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Die Sammelschiene 110 ist aus einem leitfähigen Material hergestellt. An der Schaltungsplatte 120 ist eine Strommessschaltung angebracht, die betriebsfähig ist, um einen Potenzialunterschied zwischen zwei Punkten auf der Sammelschiene 110 zu überwachen; diese zweit Punkte befinden sich entlang einer Richtung, in der ein zu messender elektrischer Strom durch die Sammelschiene 110 fließt. Die Strommessschaltung ist ferner betriebsfähig, um den elektrischen Strom, der durch die Sammelschiene 110 fließt, zu messen (zu erhalten).
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Der Mantel 130 hat ein im Wesentlichen rechtwinklig parallelepipedförmiges, innen hohles Gehäuse mit einer Öffnungswand. In dem Mantel 130 ist ein Hauptteil der Sammelschiene 110 und der Schaltungsplatte 120 aufbewahrt. Der Verbinder 140 weist eine Mehrzahl von Verbinderanschlüssen 142, die mit der Schaltungsplatte 120 elektrisch verbunden sind, auf. Die Abdeckung 150 ist in die Öffnungswand der Abdeckung 130 gepasst, um den innen hohlen Abschnitt (eine Kammer) des Mantels 130 zu schließen.
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Die Sammelschiene 110 ist als eine gefaltete flache Sammelschiene geformt. Die Sammelschiene 110 hat Endabschnitte, die von dem Mantel 130 freigelegt sind, wobei einer derselben als ein erster Fixierungsabschnitt 112, der an der Batterie 200 fixiert ist, dient, um eine elektrische Verbindung mit der Batterie 200 einzurichten, wobei der andere derselben als ein zweiter Fixierungsabschnitt 114, der an einem Kabelbaum 300, wie z. B. einem Bündel von Drähten für eine elektrische Verbindung einer Mehrzahl von Komponenten, die in dem Motorfahrzeug eingebaut sind, fixiert ist, dient.
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Wie in 1 dargestellt ist, ist der Mantel 130 derart angeordnet, dass seine Längsrichtung im Wesentlichen parallel zu der Höhenrichtung der Batterie 200 zwischen der oberen Oberfläche 200A und der Unterseitenoberfläche ist, und die Öffnungswand liegt der einen Seitenoberfläche 200B der Batterie 200 nahe gegenüber; diese eine Seitenoberfläche 200B ist die nächste zu dem negativen Anschluss 202 von allen Seitenoberflächen derselben. Eine oberste Seitenwand 130A des Gehäuses des Mantels 130 ist dem negativen Anschluss 202 der Batterie 200 zugewandt. Ein Teil der anderen Wand 130B des Gehäuses des Mantels 130, der der Öffnungswand desselben gegenüberliegt, steht in einer Richtung weg von der einen Seitenoberfläche 200B vor.
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Wie in 1, 4A und 4B dargestellt ist, weist der Hauptteil der Sammelschiene 110 einen ersten Messungswiderstandsabschnitt 110C, der in der anderen Wand 130B eingebettet ist und sich in der Längsrichtung des Mantels 130 erstreckt, auf; ein oberes Ende des ersten Messungswiderstandsabschnitts 110C ist in einer horizontalen Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Mantels 130 gebogen. Das obere Ende des ersten Messungswiderstandsabschnitts 110C erstreckt sich in der obersten Seitenwand 130A des Mantels 130 in der horizontalen Richtung weg von der anderen Wand 130B, um an den ersten Fixierungsabschnitt 112 gefügt zu sein.
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Der Hauptteil der Sammelschiene 110 weist einen zweiten Messungswiderstandsabschnitt 110D, der in der anderen Wand 130B eingebettet ist und sich in der Längsrichtung des Mantels 130 gegenüber dem ersten Messungswiderstandsabschnitt 110C erstreckt, auf. Wie in 4B dargestellt ist, liegt genauer gesagt eine innere Hauptseite des ersten Messungswiderstandsabschnitts 110C derselben des zweiten Messungswiderstandsabschnitts 110D gegenüber. Ein oberes Ende des zweiten Messungsabschnitts 110D ist so freigelegt, dass ein Ende des zweiten Fixierungsabschnitts 114, das auf dem vorstehenden Teil der anderen Wand 130B positioniert ist, an das freigelegte obere Ende des zweiten Messungsabschnitts 110D gefügt ist.
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Der Hauptteil der Sammelschiene 110 weist ferner einen im Wesentlichen U-förmigen gekrümmten Abschnitt 110E, der in der anderen Wand 130B eingebettet ist und ein unteres Ende des ersten Messungswiderstandsabschnitts 110C und des zweiten Messungswiderstandsabschnitts 110D kontinuierlich zusammengefügt, auf, sodass die Sammelschiene 110 so geformt ist, um bei dem Krümmungsabschnitt 110E zurückgefaltet zu sein.
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Das heißt, der erste und der zweite Fixierungsabschnitt 112 und 114 liegen, wie in 1 bis 4 dargestellt ist, auf beiden Seiten des Hauptteils der Sammelschiene 110 und erstrecken sich entgegengesetzt senkrecht zu der Längsrichtung des Mantels 130.
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Der erste Fixierungsabschnitt 112 hat in seinem lateralen Querschnitt im Wesentlichen eine C-Form. Der erste Fixierungsabschnitt 112 ist mit anderen Worten, wie es deutlich in 3 dargestellt ist, aus einer Unterseite (einer Hauptseitenwand) und zwei aufrechten Seitenwänden, die sich von den Enden der Unterseite senkrecht zu der Unterseite erstrecken, gebildet. Die Unterseite hat ein kreisförmiges Durchgangsloch 112A, das darin gebildet ist.
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Zurück Bezug nehmend auf 1 ist eine metallische Klammer 210 mit einem Bolzen 211 zum Befestigen der Messvorrichtung 100 eines elektrischen Stroms an der Batterie 200 vorgesehen. Die metallische Klammer, die als eine Anschlussklemme dient, ist genauer gesagt an den negativen Anschluss 202 der Batterie 200 zum elektrischen Verbinden des ersten Fixierungsabschnitts 112 der Sammelschiene 110 mit der Batterie 200 gepasst, wodurch die Strommessvorrichtung 100 an der Batterie 200 fixiert wird. Die metallische Klammer 210 funktioniert als eine elektrische Zuleitung, die zwischen der Strommessvorrichtung 100 und der Batterie 200 eine elektrische Verbindung einrichtet.
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Die metallische Klammer 210 hat genauer gesagt an einem Ende derselben den Bolzen 211, der sich von der metallischen Klammer 210 vertikal erstreckt. Der Einbau des ersten Fixierungsabschnitts 212 an der metallischen Klammer 210 wird durch Passen des Durchgangslochs 112A des ersten Fixierungsabschnitts 112 über den Kopfabschnitt des Bolzens 211 der metallischen Klammer 210 durch ein offenes Ende des ersten Fixierungsabschnitts 112 und schraubbares Festziehen einer Mutter 221 auf dem mit einem Gewinde versehenen Abschnitt des Bolzens 211, um den ersten Fixierungsabschnitt 112 an der metallischen Klammer 210 fest festzuhalten, erreicht. Die Unterseite des ersten Fixierungsabschnitts 112 dient als eine erste Fügeoberfläche 112B, wie es in 2 dargestellt ist, an die die metallische Klammer 210 fest gefügt ist.
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Der zweite Fixierungsabschnitt 114 der Sammelschiene 110 hat ein kreisförmiges Durchgangsloch, das darin gebildet ist. Ein Bolzen 115 ist bei seinem Kopfabschnitt in dem vorstehenden Teil der anderen Wand 130B eingebettet, um bei seinem mit einem Gewinde versehenen Abschnitt von dem vorstehenden Teil derselben vorzustehen, sodass der mit einem Gewinde versehene Abschnitt des Bolzens 115 durch das kreisförmige Loch eingeführt ist. Der Kabelbaum 300 hat an seinem Ende einen Anschluss 302, in dem ein Durchgangsloch gebildet ist, gebildet. Die Fügung des Anschlusses 302 an den zweiten Fixierungsabschnitt 114 wird durch Passen des Durchgangslochs von dem einen Ende des Anschlusses 302 über den mit einem Gewinde versehenen Abschnitt des Bolzens 115, der in dem vorstehenden Teil des Mantels 130 eingebaut ist, und schraubbares Festziehen einer Mutter 222 an dem mit einem Gewinde versehenen Abschnitt des Bolzens 115, um den Anschluss 302 des Kabelbaums 300 an dem zweiten Fixierungsabschnitt 114 zu fixieren, erreicht. Eine obere Oberfläche des zweiten Fixierungsabschnitts 114 dient als eine zweite Fügeoberfläche 114B, wie es in 2 dargestellt ist, an die der Anschluss 302 fest gefügt ist.
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Der Mantel 130 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist aus Harz, wie zum Beispiel PPS-(= Polyphenylen-Sulfid-)Harz, das im Vergleich zu Luft eine größere elektrische Isolation und thermische Leitfähigkeit hat, hergestellt.
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Die Sammelschiene 110 wird beispielsweise durch Formen des Harzes in einen Hohlraum einer Form, die dem Mantel 130 entspricht, mit vorher gebildeten Einlegeteilen, die dem Hauptteil der Sammelschiene 110, dem Kopfabschnitt des Bolzens 115 und dergleichen, die in dem Hohlraum vorgesehen sind, entsprechen, gebildet. Das Einlegeteil (die Sammelschiene 110) wird durch beispielsweise Pressen eines leitfähigen Materials, wie zum Beispiel eines Metallmaterials, in eine Stangenform und danach Biegen des stangenförmigen leitfähigen Materials in die Form der Sammelschiene 110 gebildet.
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Die Messvorrichtung 100 eines elektrischen Stroms weist ein Paar von Potenzialunterschied erfassenden Anschlüssen 110A und 110B, die in dem Mantel 130 eingebaut sind und sich auf dem ersten bzw. zweiten Messungswiderstandsabschnitt 110C und 110D zu der Schaltungsplatte 120 von entsprechenden Messungspunkten erstrecken, auf. Die Höhe des Messungspunkts auf dem ersten Messungswiderstandsabschnitt 110C von einer Bezugsebene, die an das Unterseitenende des U-förmigen Krümmungsabschnitts 110E angrenzt, ist größer als dieselbe des Messungspunkts an dem zweiten Messungswiderstandsabschnitt 110D von der Bezugsebene.
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Der Abschnitt der Sammelschiene
110, der von dem Messungspunkt an dem ersten Messungswiderstandsabschnitt
110C zu dem Messungspunkt an dem zweiten Messungswiderstandsabschnitt
110D definiert ist, ist als ein Nebenschlusswiderstand
mit einem vorbestimmten Widerstand bzw. Widerstandswert definiert.
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Das Paar von Potenzialunterschied erfassenden Anschlüssen 110A und 110B wird beispielsweise einstückig mit der Sammelschiene 110 aus dem gleichen leitfähigen Material bei dem Pressverfahren in eine lineare Stangenform gebildet. Nach dem Pressverfahren wird während des Biegeverfahrens der Sammelschiene 110 der Potenzialunterschied erfassende Anschluss 110A in einer Richtung senkrecht zu der Längenrichtung des ersten Messungswiderstandsabschnitts 110C weg von dem zweiten Messungswiderstandsabschnitt 110D gebogen, und der Potenzialunterschied erfassende Anschluss 110B wird in einer Richtung senkrecht zu der Längenrichtung des zweiten Messungswiderstandsabschnitts 110D zu dem ersten Messungswiderstandsabschnitt 110C gebogen. Das Biegeverfahren der Potenzialunterschied erfassenden Anschlüsse 110A und 110E kann nach dem Biegeverfahren der Sammelschiene 110 ausgeführt werden.
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Sich erstreckende Enden der Potenzialunterschied erfassenden Anschlüsse 110A und 110E sind mit der Strommessschaltung der Schaltungsplatte 120 elektrisch verbunden.
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Der Verbinder 140 ist mit dem Mantel 130 einstückig gebildet, um sich von einer Unterseiten-Seitenwand 130C nach unten zu erstrecken. Die Verbinderanschlüsse 142 werden beispielsweise durch Einlegeteileformen, das im Vorhergehenden dargelegt ist, zusammen mit der Sammelschiene 140 gebildet.
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5 stellt schematisch ein Beispiel der Schaltungsstruktur der Strommessvorrichtung 100, die in einer Verbindung mit der Batterie 200 platziert ist, dar. Die Strommessvorrichtung 100 hat die Schaltungsplatte 120, auf/in der ein Differenzverstärker 10, ein Differenzverstärker 12, ein Temperaturdetektor 20, ein Strom detektierender Prozessor 30, ein Spannung detektierender Prozessor 32, ein Temperatur detektierender Prozessor 34, eine Batterie-SOC (= State-Of-Charge = Ladungszustand) bestimmende Schaltung 36, eine Ladungssteuerung 40, Kommunikations-I/O-Schaltungen 50 und 52, eine CAN-Schnittstelle 60 und eine LIN-Schnittstelle 62 gefertigt sind.
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Der Differenzverstärker
10 ist mit Enden des Nebenschlusswiderstands
, das heißt den existierenden Enden der Potenzialunterschied erfassenden Anschlüsse
110A und
110B der Sammelschiene
110 verbunden. Der Differenzverstärker
12 ist mit dem positiven Anschluss
201 und dem negativen Anschluss
202 der Batterie
200 verbunden. Die CAN-Schnittstelle
60 ist betriebsfähig, um Daten in der Form eines CAN-Protokols zu senden und zu empfangen. Die LIN-Schnittstelle
62 ist betriebsfähig, um Daten in der Form eines LIN-Protokolls zu senden und zu empfangen.
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Der Differenzverstärker
10 ist betriebsfähig, um eine Spannung über den Enden (den Messungspunkten) des Nebenschlusswiderstands
zu verstärken. Der Strom detektierende Prozessor
30 ist betriebsfähig, um einen elektrischen Strom, der durch den Nebenschlusswiderstand
(den Abschnitt der Sammelschiene
110 zwischen den Messungspunkten über den U-förmigen Krümmungsabschnitt
110E) fließt, basierend auf der Spannung, die von dem Differenzverstärker
10 ausgegeben wird, zu bestimmen. Der Strom detektierende Prozessor
30 ist genauer gesagt betriebsfähig, um einen Pegel des elektrischen Stroms unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes, der Spannung, die von dem Differenzverstärker
10 ausgegeben wird, und dem vorbestimmten Widerstand bzw. Widerstandswert des Nebenschlusswiderstands
zu berechnen. Der Strom detektierende Prozessor
30 ist ferner betriebsfähig, um zu der Batterie-SOC bestimmenden Schaltung
36 ein Signal in einem analogen oder digitalen Format auszugeben, das den Pegel des elektrischen Stroms angibt. Der Differenzverstärker
10 und der Strom detektierende Prozessor
30 dienen als die Strommessschaltung.
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Der Differenzverstärker 12 ist betriebsfähig, um die Spannung, mit anderen Worten die Batteriespannung, über dem positiven oder negativen Anschluss 201 und 202 der Batterie 200 in einen ausgewählten Spannungspegel zu wandeln. Der Spannung detektierende Prozessor 32 ist betriebsfähig, um basierend auf der Spannung, die von dem Differenzverstärker 12 ausgegeben wird, die Batteriespannung zu bestimmen und ein Signal in einem analogen oder digitalen Format auszugeben, das die Batteriespannung angibt.
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Der Temperaturdetektor 20 weist beispielsweise einen Spannungsteiler, der aus mindestens einem Widerstand 20A mit einem festen Widerstandswert und einem Thermistor 20B, die zwischen einer angelegten Spannung VA (Spannungsquelle) in Reihe geschaltet sind, sodass die Spannung an dem Punkt zwischen dem mindestens einem Widerstand 20A und dem Thermistor 20B als ein Bruchteil der angelegten Spannung VA definiert ist, besteht, auf; dieser Bruchteil ist durch den festen Widerstandswert des Widerstands 20A und den Widerstandswert des Thermistors 20B bestimmt; dieser Widerstandswert des Thermistors 20B ändert sich mit einer Änderung der Temperatur um den Thermistor 20B. Das heißt, der Temperaturdetektor 20 ist betriebsfähig, um den Bruchteil der angelegten Spannung Va über der Reihenschaltung als einen Parameter, der die Temperatur um den Thermistor 20B angibt, zu detektieren.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der mindestens eine Widerstand 20A mit der Spannungsquellenseite elektrisch verbunden, und der Thermistor 20B ist mit der Masseseite elektrisch verbunden, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Struktur begrenzt. Der Thermistor 20B kann genauer gesagt mit der Spannungsquellenseite elektrisch verbunden sein, und der mindestens eine Widerstand 20A kann mit der Masseseite elektrisch verbunden sein.
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Der Temperatur detektierende Prozessor 34 ist betriebsfähig, um den Bruchteil der angelegten Spannung Va, der von dem Temperaturdetektor 20 ausgegeben wird, zu überwachen, um die Temperatur der Strommessvorrichtung 100, d. h. die Temperatur der Batterie 200, zu bestimmen. Der Temperatur detektierende Prozessor 34 ist betriebsfähig, um ein Signal in einem analogen oder digitalen Format auszugeben, das die Temperatur der Batterie 200 angibt.
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Die Batterie-SOC bestimmende Schaltung 36 ist betriebsfähig, um die Signale, die aus dem Strom detektierenden Prozessor 30, dem Spannung detektierenden Prozessor 32 und dem Temperatur detektierenden Prozessor 34 ausgegeben werden, zu empfangen, um dadurch ein Batterieladungszustandssignal zu erzeugen. Der Strom detektierende Prozessor 30, der Spannung detektierende Prozessor 32, der Temperatur detektierende Prozessor 34 und die Batterie-SOC bestimmende Schaltung 36 dienen als ein SOC erfassender Sensor.
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Die Ladungssteuerung 40 ist betriebsfähig, um das Batterieladungszustandssignal, das von der Batterie-SOC bestimmenden Schaltung 36 ausgegeben wird, abzutasten, um dadurch eine elektrische Erzeugung, d. h. eine Ausgangsleistung, eines fahrzeuginternen elektrischen Generators 80, der in beispielsweise dem Maschinenraum des Motorfahrzeugs eingebaut ist, zu steuern.
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Die Ladungssteuerung 40 ist genauer gesagt betriebsfähig, um durch die Kommunikations-I/O-Schaltung 52 und die LIN-Schnittstelle 62 Steuersignale in der Form des LIN-Protokolls zu einer Generatorsteuerung 82, die beispielsweise in dem Generator 80 eingebaut ist, auszugeben, um dadurch die Ausgangsleistung des Generators 80 zu steuern.
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Das Batterieladungszustandssignal, wie es von der Batterie-SOC bestimmenden Schaltung 36 ausgegeben wird, wird durch die Kommunikations-I/O-Schnittstelle 50 und die CAN-Schnittstelle 60 zu einem Fahrzeugsteuersystem 70, das beispielsweise in dem Maschinenraum des Motorfahrzeugs eingebaut ist, gesendet. Das Fahrzeugsteuersystem 70 ist betriebsfähig, um gegebene integrierte Steueraufgaben durchzuführen, um Betriebsvorgänge der Maschine und verschiedener fahrzeuginterner elektrischer Lasten, die in dem Motorfahrzeug eingebaut sind, basierend auf dem Ladungszustand der Batterie 200, der durch das Batterieladungszustandssignal ermittelt wird, durchzuführen.
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Die Strommessvorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist derart konfiguriert, dass die Sammelschiene 110 den ersten und den zweiten Messungswiderstandsabschnitt 110C und 110D, die sich von dem ersten bzw. zweiten Fixierungsabschnitt 112 und 114 erstrecken, und den U-förmigen Krümmungsabschnitt 110E, der die sich erstreckenden Enden des ersten und des zweiten Messungswiderstandsabschnitts 110C und 110D kontinuierlich zusammengefügt, aufweist.
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Die Konfiguration der Sammelschiene 110 ist mit anderen Worten konfiguriert, um den Spannungsabfall zwischen dem ersten und dem zweiten Messungspunkt an der Sammelschiene 110 unabhängig von der Länge des Intervalls zwischen dem ersten und dem zweiten Fixierungsabschnitt 112 und 114 zu bestimmen.
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Diese Konfiguration der Sammelschiene 110 ermöglicht, dass das Intervall zwischen dem ersten und dem zweiten Fixierungsabschnitt 112 und 114 soviel wie möglich reduziert wird, während der leitfähige Weg durch die Sammelschiene 110 hinsichtlich der Länge lang gehalten wird. Die Konfiguration der Sammelschiene 110 verbessert daher die Instabilität und die Vibrationswiderstandsfähigkeit der Strommessvorrichtung 100, während die Strommessgenauigkeit derselben auf einem hohen Pegel beibehalten wird.
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Diese Konfiguration der Sammelschiene 100 ermöglicht ferner, dass der Mantel 130 der einen Seitenoberfläche 200B der Batterie 200 nahe gegenüberliegt. Dies resultiert in einer Reduzierung der Länge, die sich von dem negativen Anschluss 202 der Batterie 200 erstreckt.
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Die Strommessvorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ferner derart konfiguriert, dass der Hauptteil der Sammelschiene 110 in dem harzgeformten Mantel 130 eingebettet ist. Diese Konfiguration überträgt von der Sammelschiene 110 zu dem Mantel 130 effektiv Wärme, die erzeugt wird, wenn die Sammelschiene 110 erregt ist, da das Harz eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Luft hat, um dadurch den Anstieg der Temperatur der Sammelschiene 110 zu reduzieren, wenn die Sammelschiene 110 erregt ist, was in einer Verbesserung der Strommessgenauigkeit der Strommessvorrichtung 100 resultiert.
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Die Strommessvorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ferner derart konfiguriert, dass der Hauptteil der Sammelschiene 110 durch das Einlegeteilformen einstückig mit dem Mantel 130 gebildet ist. Dieses Merkmal überträgt von der Sammelschiene 110 zu dem Mantel 130 effektiv Wärme, die erzeugt wird, wenn die Sammelschiene 110 erregt ist, da das Harz eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Luft hat, um dadurch das Ansteigen der Temperatur der Sammelschiene 110 zu reduzieren, wenn die Sammelschiene 110 erregt ist, was in einer Verbesserung der Strommessgenauigkeit der Strommessvorrichtung 100 resultiert.
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Der Mantel 130 der Strommessvorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist aus einem Harz, wie zum Beispiel einem PPS-Harz, hergestellt, das eine größere elektrische Isolation und thermische Leitfähigkeit hat, was eine stabile Wärmeübertragung von der Sammelschiene 110 zu dem harzgeformten Mantel 130 sicherstellt, sodass das Ansteigen der Temperatur der Sammelschiene 110 reduziert wird. Der harzgeformte Mantel 130, der im Vorhergehenden dargelegt ist, verbessert ferner ihr Haltbarkeitsverhalten gegenüber einer Temperatur und/oder einer Flüssigkeit, der dieselbe ausgesetzt ist, wenn dieselbe in dem Maschinenraum eingebaut ist.
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Die Strommessvorrichtung
100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ferner derart konfiguriert, dass der Hauptteil der Sammelschiene
110, die den ersten und den zweiten Messungswiderstandsabschnitt
110C und
110D und den U-förmigen Krümmungsabschnitt
110E aufweist, in dem harzgeformten Mantel
130 eingebettet ist. Diese Konfiguration überträgt von dem Nebenschlusswiderstand
zu dem Mantel
130 effektiver Wärme, die erzeugt wird, wenn die Sammelschiene
110 erregt ist, was in einer stabileren Verbesserung der Strommessgenauigkeit der Strommessvorrichtung
100 resultiert.
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Während die vorliegende Erfindung angesichts des bevorzugten Ausführungsbeispiels zum Erleichtern eines besseren Verständnisses derselben beschrieben ist, kann das Ausführungsbeispiel innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung modifiziert sein.
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Die Strommessvorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist mit dem negativen Anschluss 202 der Batterie 200 verbunden, kann jedoch mit dem positiven Anschluss 201 derselben verbunden sein.
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Der Hauptteil der Sammelschiene 110 außer dem freigelegten ersten und zweiten Fixierungsabschnitt 112 und 114 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist so durch Einlegeteilformen gebildet, um in dem Mantel 130 eingebettet zu sein, es kann jedoch ein Teil des Hauptteils der Sammelschiene 110 zu dem Inneren oder Äußeren des Mantels 130 freigelegt sein, was in einer Reduzierung der Region des Hauptteils der Sammelschiene 110 resultiert; diese Region ist in dem Mantel 130 eingebettet.
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Die Kammer des Mantels 130, in der die Schaltungsplatte 120 gemäß diesem Ausführungsbeispiel platziert ist, ist durch die Abdeckung 150 geschlossen, kann jedoch alternativ mit beispielsweise Epoxidharz gefüllt sein, um die Schaltungsplatte 120 zu verkapseln.
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Der Abschnitt der Sammelschiene
110, der von dem Messungspunkt auf dem ersten Messungswiderstandsabschnitt
110C zu dem Messungspunkt auf dem zweiten Messungswiderstandsabschnitt
110D definiert ist, ist als der Nebenschlusswiderstand
gemäß diesem Ausführungsbeispiel definiert, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt.
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Ein alternativer Widerstand, der von der Sammelschiene
110 getrennt ist und zwischen den Messungspunkt an dem ersten Messungswiderstandsabschnitt
110C und dem Messungspunkt an dem zweiten Messungswiderstandsabschnitt
110D geschaltet ist, kann genauer gesagt als der Nebenschlusswiderstand
verwendet sein.
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Der erste Fixierungsabschnitt 112 gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat in seinem lateralen Querschnitt im Wesentlichen eine C-Form, kann jedoch in seinem lateralen Querschnitt im Wesentlichen eine V-Form haben. Der erste Fixierungsabschnitt 112 kann in seinem lateralen Querschnitt eine flache Form haben, wenn die Strommessvorrichtung 100 für Fahrzeuge mit einer geringeren Vibration verwendet ist.
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Der erste Messungswiderstandsabschnitt 110C und der zweite Messungswiderstandsabschnitt 110D gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind angeordnet, um einander gegenüberzuliegen (siehe 4A), dieselben können jedoch einen Versatz (eine Verschiebung) in einer Richtung senkrecht zu ihren inneren Hauptseiten und ihren Längsrichtungen haben.
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6A ist eine Vorderansicht einer solchen Modifikation 110M1 der Sammelschiene 110, und 6B ist eine vergrößerte Seitenansicht der Modifikation 110M1 der Sammelschiene 110, die in 6A dargestellt ist.
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Die Modifikation 110M1 der Sammelschiene 110 hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie dieselbe der Sammelschiene 110, außer dass der erste und der zweite Messungswiderstandsabschnitt 110C und 110D einen Versatz (eine Verschiebung) in einer Richtung senkrecht zu ihren inneren Hauptseiten und ihren Längsrichtungen haben. Die Konfiguration der Modifikation 110M1 der Sammelschiene 110 ermöglicht, dass das Intervall zwischen dem ersten und dem zweiten Fixierungsabschnitt 112 und 114 so viel wie möglich reduziert ist, während der leitfähige Weg durch die Sammelschiene 110 hinsichtlich der Länge lang gehalten wird. Die Konfiguration der Modifikation 110M1 der Sammelschiene 110 verbessert die Instabilität und die Vibrationswiderstandsfähigkeit der Strommessvorrichtung 100.
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Sowohl der erste als auch der zweite Messungswiderstandsabschnitt 110C und 110D gemäß diesem Ausführungsbeispiel erstrecken sich in ihrer Stromflussrichtung linear, jedoch kann sich mindestens ein Teil von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Messungswiderstandsabschnitt 110C und 110D in einer wellenartigen Weise in seiner Stromflussrichtung erstrecken.
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7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines welligen Abschnitts einer solchen Modifikation 110M2 der Sammelschiene 110. Ein Teil des zweiten Messungswiderstandsabschnitts 110D der Modifikation 110M2 der Sammelschiene 110 erstreckt sich in einer wellenartigen Weise in seiner Stromflussrichtung. Der wellige Abschnitt von mindestens entweder dem ersten oder dem zweiten Messungswiderstandsabschnitt 110C und 110D erhöht im Vergleich mit der Sammelschiene 110 den Berührungsbereich zwischen der Modifikation 110M2 der Sammelschiene 110 und dem harzgeformten Mantel 130. Dies resultiert in einer effektiveren Übertragung von Wärme, die erzeugt wird, wenn die modifizierte Sammelschiene 110M2 erregt ist, von der modifizierten Sammelschiene 110M2 zu dem harzgeformten Mantel 130, in einer stärkeren Verbesserung der Strommessgenauigkeit der Strommessvorrichtung 100, und in einer stärkeren Erhöhung der Festigkeit der modifizierten Sammelschiene 110M2, um dadurch die Vibrationswiderstandsfähigkeit derselben zu verbessern.
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Wie in 7 dargestellt ist, kann ein Teil des zweiten Messungswiderstandsabschnitts 110D lediglich in einer wellenartigen Weise gebildet sein. Der zweite Fixierungsabschnitt 114, an dem der Kabelbaum 300 für eine elektrische Verbindung der Mehrzahl von fahrzeuginternen Komponenten fixiert ist, kann verglichen mit dem ersten Fixierungsabschnitt 112, der über die metallische Klammer 210 an dem negativen Anschluss 202 der Batterie 200 fixiert ist, Vibrationen stärker ausgesetzt sein. Aus diesem Grund verbessert der wellige Abschnitt des zweiten Messungswiderstandsabschnitts 110D die Festigkeit desselben, um die Vibrationswiderstandsfähigkeit des zweiten Messungswiderstandsabschnitts 110D zu verbessern. Ein Teil von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Messungswiderstandsabschnitt 110C und 110D kann auf eine wellenartige Weise gebildet sein; diese Konfiguration steigert die im Vorhergehenden dargelegten Effekte. Lediglich ein Teil des ersten Messungswiderstandsabschnitts 110C kann in einer wellenartigen Weise gebildet sein.
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Die Strommessvorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist derart entworfen, dass der Mantel 130 der Sammelschiene 110 angeordnet ist, um der einen Seitenoberfläche 200B der Batterie 200 eng gegenüberzuliegen, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt. Der Mantel kann an einer Seitenoberfläche 200B der Batterie 200 angebracht sein. Eine Modifikation 100M der Strommessvorrichtung 100 ist zusätzlich derart entworfen, dass der Mantel 130, wie in 8 dargestellt ist, der oberen Oberfläche 200A der Batterie 200 eng gegenüberliegt oder an derselben angebracht ist. Diese Konfiguration ermöglicht, dass sich sowohl der erste als auch der zweite Messungswiderstandsabschnitt 110C und 110D in einer Richtung parallel zu der oberen Oberfläche 200A der Batterie 200 erstrecken. In 8 ist ein Teil des zweiten Messungswiderstandsabschnitts 110D in einer wellenartigen Form gebildet.
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Die Modifikation 100M der Strommessvorrichtung 100 positioniert die Sammelschiene 110 in einem Überkopfplatz der Batterie 200, der breiter als ein begrenzter Seitenplatz derselben ist, was in einer stärkeren Verbesserung der Instabilität der Modifikation 100M der Strommessvorrichtung 100 resultiert. Die Sammelschiene 110 weist zusätzlich ein Paar des ersten und des zweiten Messungswiderstandsabschnitts 110C und 110D, die sich von dem ersten bzw. zweiten Fixierungsabschnitt 112 und 114 in der Richtung parallel zu der oberen Oberfläche 200A der Batterie 200 erstrecken, und den U-förmigen Krümmungsabschnitt 110E, der die sich erstreckenden Enden des ersten und des zweiten Messungswiderstandsabschnitts 110C und 110D kontinuierlich zusammenfügt, auf. Aus diesem Grund reduziert die Modifikation 100M der Strommessvorrichtung 100 die Menge der Sammelschiene 110, die verglichen mit einem Stromsensor, der eine flache und lange Sammelschiene verwendet, von dem Überkopfplatz der Batterie vorsteht, was in einer stärkeren Verbesserung der Einbaubarkeit der modifizierten Strommessvorrichtung 100M resultiert.
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Obwohl beschrieben ist, was derzeit als dieses Ausführungsbeispiel und seine Modifikationen der vorliegenden Erfindung betrachtet wird, versteht es sich von selbst, dass verschiedene Modifikationen, die noch nicht beschrieben sind, daran vorgenommen sein können, und es ist beabsichtigt, in den beigefügten Ansprüchen alle solche Modifikationen, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen, abzudecken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2009-200022 [0001]
- JP 2010-110708 [0001]
- JP 2008-39571 [0003]
