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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromerfassungsvorrichtung.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Herkömmlicherweise gibt es Shunt-Widerstände. Die
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2016 -
053 521 offenbart einen Shunt-Widerstand, der zumindest in einem Abschnitt ein Widerstandselement mit einem voreingestellten Widerstandswert enthält, zwischen zwei Elektroden eine Brücke bildet und den Stromwert des zwischen den Elektroden fließenden Stroms durch Erfassen des Spannungsabfalls aufgrund des Widerstandselements erfasst. Der Shunt-Widerstand der
japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2016 -
053 521 umfasst ein Paar Verbindungsabschnitte, die durch einen leitfähigen Klebstoff an den jeweiligen Elektroden befestigt und elektrisch verbunden sind, einen Brückenabschnitt, der sich von einem der Verbindungsabschnitte zum anderen erstreckt, um eine Brücke zwischen den Verbindungsabschnitten zu bilden, und ein Paar von Verbindungsdrähten zum Erfassen des Spannungsabfalls von einer Seite zur anderen des Widerstandselements. Die Verbindungsdrähte sind mit dem Brückenabschnitt verbunden.
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Bei einer Stromerfassungsvorrichtung mit einem Shunt-Widerstand ist es wünschenswert, eine Abnahme der Erfassungsgenauigkeit zu begrenzen. Wenn z. B. ein Substrat mit einem Stromerfassungsabschnitt über ein Leiterpaar mit einem Shunt-Widerstand verbunden ist, führen Modifikationen in den Verbindungswinkeln der Leiter in Bezug auf den Shunt-Widerstand zu einer Verringerung der Erfassungsgenauigkeit.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stromerfassungsvorrichtung bereitzustellen, die eine Abnahme der Stromerfassungsgenauigkeit begrenzen kann.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, umfasst eine Stromerfassungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Shunt-Widerstand mit einem Widerstandselement, durch das ein Strom in einer ersten Richtung fließt, einem ersten Leiter, der mit einem Ende in der ersten Richtung des Widerstandselements verbunden ist, und einem zweiten Leiter, der mit dem anderen Ende in der ersten Richtung des Widerstandselements verbunden ist; ein Substrat mit einem Stromerfassungsabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er einen Wert eines durch den Shunt-Widerstand fließenden Stroms erfasst; eine erste Stromschiene, die sich in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung erstreckt, an dem ersten Leiter und dem Substrat befestigt ist und den ersten Leiter und den Stromerfassungsabschnitt elektrisch verbindet; und eine zweite Stromschiene, die sich in der zweiten Richtung erstreckt, an dem zweiten Leiter und dem Substrat befestigt ist und den zweiten Leiter und den Stromerfassungsabschnitt elektrisch verbindet.
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Das Vorstehende sowie weitere Aufgaben, Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Stromerfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
- 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Stromerfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
- 3 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Anschlussblocks und eines zweiten Anschlussblocks gemäß der Ausführungsform;
- 4 ist eine Draufsicht auf eine erste Stromschiene und eine zweite Stromschiene gemäß der Ausführungsform;
- 5 ist eine perspektivische Ansicht der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene gemäß der Ausführungsform;
- 6 ist eine Draufsicht auf die Stromerfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
- 7 ist eine Querschnittsansicht der Stromerfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform.
- 8 ist eine perspektivische Ansicht der Stromerfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform; und
- 9 ist eine Draufsicht auf die Stromerfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun eine Stromerfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Die Erfindung ist durch diese Ausführungsform nicht beschränkt. In der folgenden Ausführungsform sind Elemente enthalten, die vom Fachmann leicht übernommen werden können oder die im Wesentlichen gleich sind.
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Ausführungsform
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 wird nun eine Ausführungsform beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform betrifft eine Stromerfassungsvorrichtung. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Stromerfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Stromerfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Anschlussblocks und eines zweiten Anschlussblocks gemäß der Ausführungsform. 4 ist eine Draufsicht auf eine erste Stromschiene und eine zweite Stromschiene gemäß der Ausführungsform. 5 ist eine perspektivische Ansicht der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene gemäß der Ausführungsform. 6 ist eine Draufsicht auf die Stromerfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform. 7 ist eine Querschnittsansicht der Stromerfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform. 8 ist eine perspektivische Ansicht einer Stromerfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform. 9 ist eine Draufsicht auf die Stromerfassungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform. 7 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie VII-VII in 6.
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Wie in den 1 und 2 dargestellt, umfasst eine Stromerfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Shunt-Widerstand 2, ein Substrat 3, eine erste Stromschiene 4A und eine zweite Stromschiene 4B. Die Stromerfassungsvorrichtung 1 kann beispielsweise in einer Fahrzeugbatterie angebracht werden, um den Lade- und Entladestrom der Batterie zu erkennen. Bei der Stromerfassungsvorrichtung 1 handelt es sich um einen so genannten Shunt-Stromsensor. Das heißt, die Stromerfassungsvorrichtung 1 legt einen Strom an den Shunt-Widerstand 2 an und misst den Stromwert unter Verwendung des Ohm'schen Gesetzes aus dem Spannungsabfall und dem Widerstandswert des Shunt-Widerstands 2, der auftritt, wenn der Strom angelegt wird. Die Stromerfassungseinrichtung 1 kann als Überwachungseinheit zur Überwachung der Batterie ausgebildet sein.
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Der Shunt-Widerstand 2 umfasst ein Widerstandselement 20, einen ersten Leiter 21 und einen zweiten Leiter 22. Das Widerstandselement 20 hat einen vorgegebenen Widerstandswert.
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Die Stromerfassungsvorrichtung 1 berechnet den Stromwert auf der Grundlage des Widerstandswerts des Widerstandselements 20. Das dargestellte Widerstandselement 20 hat die Form einer rechteckigen flachen Platte. Die ersten und zweiten Leiter 21 und 22 sind Leiter aus hochleitfähigem Metall, wie z. B. Kupfer. Die abgebildeten ersten und zweiten Leiter 21 und 22 haben die Form einer flachen Platte. Bei den ersten und zweiten Leitern 21 und 22 handelt es sich um so genannte Stromschienen, also um starre Leiter. Die ersten und zweiten Leiter 21 und 22 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Widerstandselements 20 angeordnet, so dass das Widerstandselement 20 sandwichartig ist. Die ersten und zweiten Leiter 21 und 22 sind physisch und elektrisch mit dem Widerstandselement 20 verbunden.
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Einer der ersten und zweiten Leiter 21 und 22 kann z. B. mit der negativen Elektrode einer Batterie verbunden sein. Der andere der ersten und zweiten Leiter 21 und 22 ist z. B. mit einem geerdeten Abschnitt der Fahrzeugkarosserie verbunden. Die Batterie wird auf der Grundlage des von der Stromerfassungsvorrichtung 1 erfassten Stromwerts überwacht und gesteuert.
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Ein Strom fließt durch das Widerstandselement 20 in einer ersten Richtung X. Die erste Richtung X ist die Richtung, in der sich der erste und der zweite Leiter 21 und 22 gegenüberliegen. Der erste Leiter 21 ist mit einem Ende in der ersten Richtung X des Widerstandselements 20 verbunden. Der zweite Leiter 22 ist mit dem anderen Ende in der ersten Richtung X des Widerstandselements 20 verbunden.
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In der folgenden Beschreibung wird eine Breitenrichtung des Shunt-Widerstands 2 als „zweite Richtung Y“ und eine Dickenrichtung des Shunt-Widerstands 2 als „dritte Richtung Z“ bezeichnet. Die zweite Richtung Y verläuft senkrecht zur ersten Richtung X. Die dritte Richtung Z verläuft senkrecht sowohl zur ersten Richtung X als auch zur zweiten Richtung Y.
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Wie in 2 dargestellt, hat der erste Leiter 21 ein erstes Durchgangsloch 21a und ein zweites Durchgangsloch 21b. Der zweite Leiter 22 hat ein erstes Durchgangsloch 22a und ein zweites Durchgangsloch 22b. Die ersten Durchgangslöcher 21a und 22a befinden sich in der Nähe des Widerstandselements 20. Die beiden ersten Durchgangslöcher 21a und 22a sind symmetrisch zum Widerstandselement 20 angeordnet.
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Eine Schraube 61, die die erste Stromschiene 4A am ersten Leiter 21 befestigt, ist in das erste Loch 21a eingeführt. Eine Mutter 66, die in die Schraube 61 eingreift, ist an dem ersten Leiter 21 befestigt. Die Mutter 66 befindet sich auf der Rückseite des ersten Leiters 21 und ist koaxial mit dem ersten Durchgangsloch 21a. Eine Schraube 62, mit der die zweite Stromschiene 4B am zweiten Leiter 22 befestigt ist, wird in das erste Durchgangsloch 22a eingeführt. Eine Mutter 67, die in die Schraube 62 eingreift, ist an dem zweiten Leiter 22 befestigt. Die Mutter 67 befindet sich auf der Rückseite des zweiten Leiters 22 und ist koaxial mit dem ersten Durchgangsloch 22a.
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Die zweiten Durchgangslöcher 21 b und 22b befinden sich weiter von dem Widerstandselement 20 entfernt als die ersten Durchgangslöcher 21a und 22a. In die zweiten Durchgangslöcher 21b und 22b werden Befestigungselemente, wie z. B. Bolzen, eingesetzt. Die in die zweiten Durchgangslöcher 21 b und 22b eingeführten Elemente befestigen den ersten Leiter 21 und den zweiten Leiter 22 an Stromschienen oder dergleichen des Gegenstücks.
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Das Substrat 3 kann z.B. eine gedruckte Leiterplatte (PCB) sein. Das dargestellte Substrat 3 hat eine rechteckige Form. Das Substrat 3 hat einen Stromerfassungsabschnitt 31. Bei dem Stromerfassungsabschnitt 31 kann es sich zum Beispiel um eine Stromerfassungsschaltung handeln. Das Substrat 3 kann eine Steuereinheit aufweisen, die die Überwachung und Steuerung der Batterie übernimmt.
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Ein erster Anschlussblock 7A und ein zweiter Anschlussblock 7B sind auf dem Substrat 3 befestigt. Die Anschlussblöcke 7A und 7B bestehen aus Platten aus leitfähigem Metall wie z. B. Kupfer. Der erste und der zweite Anschlussblock 7A und 7B sind jeweils elektrisch mit dem Stromerfassungsabschnitt 31 verbunden. Die ersten und zweiten Anschlussblöcke 7A und 7B befinden sich an einem Randabschnitt 3a des Substrats 3. Der Randabschnitt 3a liegt in der zweiten Richtung Y neben dem Shunt-Widerstand 2.
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Wie in 3 dargestellt, umfassen der erste und der zweite Anschlussblock 7A und 7B jeweils einen Verbindungsabschnitt 71 und zwei Schenkel 72. Die Verbindungsabschnitte 71 sind mit der ersten Stromschiene 4A und der zweiten Stromschiene 4B verbunden und stützen die erste Stromschiene 4A und die zweite Stromschiene 4B. Jeder Verbindungsabschnitt 71 hat die Form einer flachen Platte. Der Verbindungsabschnitt 71 umfasst einen Innengewindeabschnitt 71a. Der Innengewindeabschnitt 71a weist eine zylindrische Form auf. Die Innenumfangsfläche des Innengewindeabschnitts 71a weist ein Gewinde auf.
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Jeder Schenkel 72 ist im rechten Winkel zum Verbindungsabschnitt 71 gebogen. Die Schenkel 72 befinden sich an gegenüberliegenden Kanten des Verbindungsabschnitts 71 und stützen den Verbindungsabschnitt 71. Die Schenkel 72 stehen in Kontakt mit dem Substrat 3 und sind durch Lötmittel oder dergleichen am Substrat 3 befestigt. Die Schenkel 72 verbinden den Verbindungsabschnitt 71 mit dem Stromerfassungsabschnitt 31.
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In der vorliegenden Ausführungsform werden als erste Stromschiene 4A und als zweite Stromschiene 4B Stromschienen 4 mit der gleichen Form verwendet. Die Stromschienen 4 bestehen aus Platten aus leitfähigem Metall wie Kupfer. Wie in den 4 und 5 dargestellt, hat jede Stromschiene 4 einen ersten Anschlussabschnitt 41, einen zweiten Anschlussabschnitt 42 und einen Abschnitt 43 mit geringer Steifigkeit. Der erste Anschlussabschnitt 41 bildet ein Ende der Stromschiene 4 und ist ein Befestigungsabschnitt, der am Shunt-Widerstand 2 zu befestigen ist. Der zweite Anschlussabschnitt 42 bildet das andere Ende der Stromschiene 4 und ist ein Befestigungsabschnitt, der an dem Anschlussblock 7A, 7B zu befestigen ist. Der Abschnitt 43 mit geringer Steifigkeit ist der Abschnitt zwischen dem ersten Anschlussabschnitt 41 und dem zweiten Anschlussabschnitt 42.
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Der erste Anschlussabschnitt 41 weist ein Durchgangsloch 41a auf, in das die Schraube 61, 62 eingeführt werden kann. Das Durchgangsloch 41a befindet sich im mittleren Abschnitt in der ersten Richtung X des ersten Anschlussabschnitts 41. Mit anderen Worten befindet sich das Durchgangsloch 41a im mittleren Abschnitt in der Breitenrichtung des ersten Anschlussabschnitts 41. Das dargestellte Durchgangsloch 41a hat die Form einer Ellipse mit einer längeren Achse, die sich in der zweiten Richtung Y erstreckt. Wie in 5 dargestellt, umfasst die Stromschiene 4 einen ersten Begrenzungsabschnitt 44. Der erste Begrenzungsabschnitt 44 wird durch Biegen des distalen Endes des ersten Anschlussabschnitts 41 der Stromschiene 4 gebildet. Der erste Begrenzungsabschnitt 44 steht senkrecht zu dem ersten Anschlussabschnitt 41. Der erste Begrenzungsabschnitt 44 weist eine Begrenzungsfläche 44a auf, die dem zweiten Anschlussabschnitt 42 zugewandt ist. Die Begrenzungsfläche 44a kann die Erstreckungsrichtung der Stromschiene 4 begrenzen, wie weiter unten beschrieben wird.
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Der zweite Anschlussabschnitt 42 weist ein Durchgangsloch 42a auf, in das die in 2 dargestellten Schrauben 63, 64 eingeführt werden können. Das Durchgangsloch 42a befindet sich im mittleren Abschnitt in der ersten Richtung X des zweiten Anschlussabschnitts 42. Das dargestellte Durchgangsloch 42a hat die Form einer Ellipse mit einer längeren Achse, die sich in der ersten Richtung X erstreckt. Wie in 5 dargestellt, umfasst die Stromschiene 4 einen zweiten Begrenzungsabschnitt 46. Der zweite Begrenzungsabschnitt 46 wird durch Biegen des distalen Endes des zweiten Anschlussabschnitts 42 der Stromschiene 4 gebildet. Der zweite Begrenzungsabschnitt 46 steht senkrecht zum zweiten Anschlussabschnitt 42.
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Der Abschnitt 43 mit geringer Steifigkeit befindet sich im mittleren Abschnitt in der zweiten Richtung Y der Stromschiene 4. Die Steifigkeit des Abschnitts 43 mit geringer Steifigkeit ist geringer als die Steifigkeit des ersten Anschlussabschnitts 41 und die Steifigkeit des zweiten Anschlussabschnitts 42. Der Abschnitt 43 mit geringer Steifigkeit wurde einer Wandausdünnung unterzogen, die die Querschnittsfläche eines Querschnitts senkrecht zur zweiten Richtung Y verringert. Der dargestellte Abschnitt 43 mit geringer Steifigkeit weist ein Durchgangsloch 43a auf und hat somit eine Querschnittsfläche mit einem kleinen Wert. Das Durchgangsloch 43a erstreckt sich durch die Stromschiene 4 in Richtung der Dicke. Das abgebildete Durchgangsloch 43a weist die Form eines Rechtecks auf, das sich in der zweiten Richtung Y erstreckt.
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Der Abschnitt 43 mit geringer Steifigkeit weist einen gebogenen Abschnitt 45 auf. Der gebogene Abschnitt 45 wird durch Biegen der Stromschiene 4 an zwei Stellen gebildet. Der gebogene Abschnitt 45 umfasst einen ersten gebogenen Abschnitt 45a und einen zweiten gebogenen Abschnitt 45b. In Längsrichtung der Stromschiene 4 unterscheidet sich die Position des ersten gebogenen Abschnitts 45a von der Position des zweiten gebogenen Abschnitts 45b. Der erste gebogene Abschnitt 45a befindet sich näher an dem ersten Anschlussabschnitt 41 als der zweite gebogene Abschnitt 45b.
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Die Stromschiene 4 ist im Wesentlichen im ersten gebogenen Abschnitt 45a und im zweiten gebogenen Abschnitt 45b rechtwinklig gebogen. Zwischen dem ersten und dem zweiten gebogenen Abschnitt 45a und 45b ist ein Abschnitt 45c vorgesehen, der sich in der dritten Richtung Z erstreckt. Durch den gebogenen Abschnitt 45 wird eine Stufe in der dritten Richtung Z zwischen dem ersten Anschlussabschnitt 41 und dem zweiten Anschlussabschnitt 42 gebildet.
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Der Abschnitt 43 mit geringer Steifigkeit kann Spannungen absorbieren, wenn eine äußere Kraft auf die Stromschiene 4 wirkt. Zum Beispiel hat der Abschnitt 43 mit geringer Steifigkeit eine kleine Querschnittsfläche und ist daher in der Lage, Spannungen zu absorbieren, wenn eine Kraft in der dritten Richtung Z auf die Stromschiene 4 einwirkt. Der Abschnitt 43 mit geringer Steifigkeit weist beispielsweise den gebogenen Abschnitt 45 auf und ist somit in der Lage, Spannungen zu absorbieren, wenn eine Kraft in der ersten Richtung X oder der zweiten Richtung Y auf die Stromschiene 4 einwirkt. Auf diese Weise kann die Stromschiene 4 an dem Abschnitt 43 mit geringer Steifigkeit die durch die starre Befestigung an beiden Enden verursachten Spannungen aufnehmen.
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Wie in 6 dargestellt, sind die erste und die zweite Stromschiene 4A und 4B der vorliegenden Ausführungsform so an dem Shunt-Widerstand 2 und dem Substrat 3 befestigt, dass sie sich in der zweiten Richtung Y erstrecken. Die erste und die zweite Stromschiene 4A und 4B sind so befestigt, dass die Mittellinien CL der Stromschienen 4 in der Draufsicht beispielsweise senkrecht zur ersten Richtung X verlaufen. Die Mittellinie CL der ersten Stromschiene 4A ist vorzugsweise parallel zur Mittellinie CL der zweiten Stromschiene 4B.
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Der erste Anschlussabschnitt 41 der ersten Stromschiene 4A ist durch die Schraube 61 am ersten Leiter 21 des Shunt-Widerstandes 2 befestigt. Die Schraube 61 wird in das Durchgangsloch 41a des ersten Anschlussabschnitts 41 und in das erste Durchgangsloch 21a des ersten Leiters 21 eingeführt und greift in die Mutter 66 ein. Mit anderen Worten sind der erste Leiter 21 und die erste Stromschiene 4A durch die Schraube 61 und die Mutter 66 miteinander verbunden.
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Der zweite Anschlussabschnitt 42 der ersten Stromschiene 4A ist mit einer Schraube 63 am ersten Anschlussblock 7A befestigt. Die Schraube 63 wird in das Durchgangsloch 42a des zweiten Anschlussabschnitts 42 eingeführt und greift in den Innengewindeabschnitt 71a des ersten Anschlussblocks 7A ein. Das heißt, die Schraube 63 befestigt den zweiten Anschlussabschnitt 42 am ersten Anschlussblock 7A.
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Wie in 7 dargestellt, ist der erste Begrenzungsabschnitt 44 der ersten Stromschiene 4A einer Seitenfläche 21c des ersten Leiters 21 zugewandt. Die Seitenfläche 21c des ersten Leiters 21 ist eine Seitenfläche, die senkrecht zur zweiten Richtung Y verläuft und vom Substrat 3 abgewandt ist. Die Begrenzungsfläche 44a des ersten Begrenzungsabschnitts 44 ist der Seitenfläche 21c zugewandt und befindet sich in der Nähe der Seitenfläche 21c. Der erste Begrenzungsabschnitt 44 dient als Führung, wenn die Stromschiene 4 an dem Shunt-Widerstand 2 befestigt ist. Wenn beispielsweise die erste Stromschiene 4A auf den ersten Leiter 21 aufgesetzt wird, positioniert der erste Begrenzungsabschnitt 44 die erste Stromschiene 4A relativ zum ersten Leiter 21. Insbesondere wird der erste Begrenzungsabschnitt 44 von der Seitenfläche 21c so geführt, dass die Erstreckungsrichtung der ersten Stromschiene 4A senkrecht zur ersten Richtung X verläuft.
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Der erste Begrenzungsabschnitt 44 kann auch die Drehung der Stromschiene 4 gegen das beim Eingriff der Schraube 61 erzeugte Drehmoment begrenzen. Das heißt, wenn das von der Schraube 61 übertragene Drehmoment im Begriff ist, die erste Stromschiene 4A zu drehen, kommt die Begrenzungsfläche 44a in Kontakt mit der Seitenfläche 21c, um die Drehung der ersten Stromschiene 4A zu begrenzen. Somit kann der erste Begrenzungsabschnitt 44 das Kippen der ersten Stromschiene 4A in Bezug auf die zweite Richtung Y begrenzen.
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Der zweite Begrenzungsabschnitt 46 der ersten Stromschiene 4A ist einer Endfläche 72a des ersten Anschlussblocks 7A zugewandt. Die Endfläche 72a des ersten Anschlussblocks 7A ist eine Endfläche, die senkrecht zur zweiten Richtung Y verläuft und vom Shunt-Widerstand 2 abgewandt ist. Der zweite Begrenzungsabschnitt 46 hat eine Begrenzungsfläche 46a, die der Endfläche 72a zugewandt ist. Der zweite Begrenzungsabschnitt 46 dient als Führung, wenn die Stromschiene 4 auf den ersten Anschlussblock 7A aufgesetzt wird. Der zweite Begrenzungsabschnitt 46 wird von der Endfläche 72a so geführt, dass die Erstreckungsrichtung der ersten Stromschiene 4A senkrecht zur ersten Richtung X verläuft.
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Der zweite Begrenzungsabschnitt 46 kann auch die Drehung der Stromschiene 4 gegen das beim Eingriff der Schraube 63 erzeugte Drehmoment begrenzen. Wenn das von der Schraube 63 übertragene Drehmoment im Begriff ist, die erste Stromschiene 4A zu drehen, kommt die Begrenzungsfläche 46a in Kontakt mit der Endfläche 72a, um die Drehung der ersten Stromschiene 4A zu begrenzen. Somit kann der zweite Begrenzungsabschnitt 46 das Kippen der ersten Stromschiene 4A in Bezug auf die zweite Richtung Y begrenzen.
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Der erste Anschlussabschnitt 41 der zweiten Stromschiene 4B ist durch die Schraube 62 am zweiten Leiter 22 des Shunt-Widerstands 2 befestigt. Die Schraube 62 wird in das Durchgangsloch 41a des ersten Anschlussabschnitts 41 und in das erste Durchgangsloch 22a des zweiten Leiters 22 eingeführt und greift in die Mutter 67 ein. Der zweite Anschlussabschnitt 42 der zweiten Stromschiene 4B wird mit der Schraube 64 an dem zweiten Anschlussblock 7B befestigt. Die Schraube 64 wird in das Durchgangsloch 42a des zweiten Anschlussabschnitts 42 eingeführt und greift in den Innengewindeabschnitt 71a des zweiten Anschlussblocks 7B ein.
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Der erste Begrenzungsabschnitt 44 der zweiten Stromschiene 4B kann das Kippen der zweiten Stromschiene 4B in Bezug auf die zweite Richtung Y begrenzen. Wie in 2 dargestellt, weist der zweite Leiter 22 eine Seitenfläche 22c auf, die der Seitenfläche 21c ähnlich ist. Die Seitenfläche 22c steht senkrecht zur zweiten Richtung Y und ist vom Substrat 3 abgewandt. Der erste Begrenzungsabschnitt 44 der zweiten Stromschiene 4B ist der Seitenfläche 22c des zweiten Leiters 22 zugewandt und bewirkt, dass sich die zweite Stromschiene 4B in der zweiten Richtung Y erstreckt.
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Der zweite Begrenzungsabschnitt 46 der zweiten Stromschiene 4B kann das Kippen der zweiten Stromschiene 4B in Bezug auf die zweite Richtung Y begrenzen. Der zweite Begrenzungsabschnitt 46 der zweiten Stromschiene 4B ist der Endfläche 72a des zweiten Anschlussblocks 7B zugewandt und bewirkt, dass sich die zweite Stromschiene 4B in die zweite Richtung Y erstreckt.
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Die Stromerfassungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht es, dass die erste und die zweite Stromschiene 4A und 4B starr befestigt sind, während sich sowohl die erste als auch die zweite Stromschiene 4A und 4B in der zweiten Richtung Y erstrecken können. Wenn sich die erste und die zweite Stromschiene 4A und 4B in einer Richtung senkrecht zur Stromflussrichtung erstrecken, werden die Schwankungen im Spannungsmessabstand reduziert.
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Als Vergleichsbeispiel wird nun eine Konfiguration betrachtet, bei der der Shunt-Widerstand 2 und das Substrat 3 mit Drähten verbunden sind. In diesem Vergleichsbeispiel werden Anschlüsse, die an Drähten befestigt sind, mit Schrauben an den Shunt-Widerstand 2 geschraubt. In diesem Fall ist es nicht einfach, jeden Draht in der zweiten Richtung Y genau zu verlängern. Das Drehmoment, das beim Anziehen der Schraube entsteht, führt dazu, dass der Anschluss gedreht wird. Wenn die Anschlüsse gegenüber der normalen Position gedreht werden, enthält der Widerstandswert zwischen den Anschlüssen die Widerstandskomponenten des ersten und zweiten Leiters 21 und 22. Dadurch verringert sich die Genauigkeit der Strommessung.
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Bei der Stromerfassungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist es dagegen weniger wahrscheinlich, dass sich die Erstreckungsrichtung der ersten und zweiten Stromschienen 4A und 4B ändert. Wenn beispielsweise der Shunt-Widerstand 2 und das Substrat 3 im Voraus festgelegt werden, bestimmen die relativen Positionen des Shunt-Widerstands 2 und der Anschlussblöcke 7A und 7B die Erstreckungsrichtung der ersten und zweiten Stromschienen 4A und 4B. Dadurch können sich die erste und die zweite Stromschiene 4A und 4B genau in der zweiten Richtung Y erstrecken.
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Ferner sind die Stromschienen 4 der vorliegenden Ausführungsform so gestaltet, dass die Stromschienen 4 problemlos senkrecht zur ersten Richtung X positioniert werden können. Wie zuvor beschrieben, ist das Durchgangsloch 41a des ersten Anschlussabschnitts 41 eine Ellipse, die sich in Längsrichtung der Stromschiene 4 erstreckt. Im Gegensatz dazu ist das Durchgangsloch 42a des zweiten Anschlussabschnitts 42 eine Ellipse, die sich in der Breitenrichtung der Stromschiene 4 erstreckt.
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Da das Durchgangsloch 41a eine Ellipse ist, die sich in der zweiten Richtung Y erstreckt, ist es weniger wahrscheinlich, dass sich die Stromschiene 4 relativ zum Shunt-Widerstand 2 dreht, wenn der erste Anschlussabschnitt 41 am Shunt-Widerstand 2 befestigt ist. Da das Durchgangsloch 41a eine Ellipse ist, die sich in der zweiten Richtung Y erstreckt, ist es außerdem einfach, die Begrenzungsfläche 44a des ersten Begrenzungsabschnitts 44 in Kontakt mit der Seitenfläche 21c, 22c zu halten, wenn der erste Anschlussabschnitt 41 an dem Shunt-Widerstand 2 befestigt ist. Da das Durchgangsloch 41a eine Ellipse ist, die sich in der zweiten Richtung Y erstreckt, ist es außerdem weniger wahrscheinlich, dass sich die Position des ersten Anschlussabschnitts 41 in der ersten Richtung X verschiebt. Das heißt, die Positionen, an denen die ersten Anschlussabschnitte 41 in Kontakt mit dem ersten Leiter 21 und dem zweiten Leiter 22 sind, werden weniger wahrscheinlich verschoben. Dadurch können die Positionen, an denen die ersten Anschlussabschnitte 41 mit dem ersten Leiter 21 und dem zweiten Leiter 22 in Kontakt sind, näher am Widerstandselement 20 liegen, wodurch die Widerstandskomponenten des ersten und zweiten Leiters 21 und 22 minimiert werden können.
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Da es sich bei dem Durchgangsloch 42a um eine Ellipse handelt, die sich in der ersten Richtung X erstreckt, kann der zweite Anschlussabschnitt 42 mit der Stromschiene 4, die sich in der zweiten Richtung Y erstreckt, leicht am Substrat 3 befestigt werden. Die Stromschienen 4 der vorliegenden Ausführungsform werden vorzugsweise am Substrat 3 befestigt, nachdem sie am Shunt-Widerstand 2 befestigt wurden.
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Die Stromerfassungsvorrichtung 1 kann ein in 8 dargestelltes Gehäuse 10 umfassen. Das Gehäuse 10 kann z. B. aus einem isolierenden Kunstharz geformt sein. Das Gehäuse 10 umfasst eine Gehäusekammer 11, in der das Substrat 3 untergebracht ist, und einen Halteabschnitt 12, in dem der Shunt-Widerstand 2 gehalten wird. Die Gehäusekammer 11 ist kastenförmig und nimmt das Substrat 3 auf. In der Draufsicht hat die Gehäusekammer 11 eine rechteckige Form.
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Der Halteabschnitt 12 ragt von der Außenfläche der Gehäusekammer 11 in die zweite Richtung Y. Der dargestellte Halteabschnitt 12 hat die Form einer rechteckigen Platte. Die Seitenwand der Gehäusekammer 11 weist einen Ausschnitt 11a auf, der mit dem Halteabschnitt 12 korrespondiert. Der Ausschnitt 11a verbindet den Innenraum der Gehäusekammer 11 mit dem Außenraum auf der dem Halteabschnitt 12 entsprechenden Seite. Der Ausschnitt 11 a ist so ausgebildet, dass die Gehäusekammer 11 nicht mit den ersten und zweiten Stromschienen 4A und 4B kollidiert. Der Shunt-Widerstand 2 ist mit den Schrauben 68 und 69 am Halteabschnitt 12 befestigt. Der Halteabschnitt 12 kann Muttern aufweisen, die in die Schrauben 68 und 69 eingreifen.
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Wie in 9 dargestellt, bewirkt der Halteabschnitt 12, dass das erste Durchgangsloch 21a des ersten Leiters 21 dem Innengewindeabschnitt 71a des ersten Anschlussblocks 7A in der zweiten Richtung Y gegenüberliegt. Das heißt, das Gehäuse 10 hält das Substrat 3 und den Shunt-Widerstand 2 so, dass eine imaginäre Linie 13A, die den Innengewindeabschnitt 71a des ersten Anschlussblocks 7A und das erste Durchgangsloch 21a verbindet, senkrecht zur ersten Richtung X verläuft. Außerdem bewirkt der Halteabschnitt 12, dass das erste Durchgangsloch 22a des zweiten Leiters 22 dem Innengewindeabschnitt 71a des zweiten Anschlussblocks 7B in der zweiten Richtung Y gegenüberliegt. Das heißt, das Gehäuse 10 hält das Substrat 3 und den Shunt-Widerstand 2 so, dass eine imaginäre Linie 13B, die den Innengewindeabschnitt 71a des zweiten Anschlussblocks 7B mit dem ersten Durchgangsloch 22a verbindet, senkrecht zur ersten Richtung X verläuft.
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Da das einzelne Gehäuse 10 das Substrat 3 und den Shunt-Widerstand 2 enthält, ist es einfach, die Ausdehnungsrichtung der ersten und zweiten Stromschienen 4A und 4B zu steuern. Mit anderen Worten, die ersten und zweiten Stromschienen 4A und 4B können leicht mit dem Shunt-Widerstand 2 senkrecht zur Stromflussrichtung verbunden werden.
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Wie zuvor beschrieben, umfasst die Stromerfassungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform den Shunt-Widerstand 2, das Substrat 3, die erste Stromschiene 4A und die zweite Stromschiene 4B. Der Shunt-Widerstand 2 umfasst das Widerstandselement 20, den ersten Leiter 21 und den zweiten Leiter 22, durch die ein Strom in der ersten Richtung X fließt. Der erste Leiter 21 ist mit einem Ende in der ersten Richtung X des Widerstandselements 20 verbunden. Der zweite Leiter 22 ist mit dem anderen Ende in der ersten Richtung X des Widerstandselements 20 verbunden. Das Substrat 3 enthält den Stromerfassungsabschnitt 31, der den Wert des im Shunt-Widerstand 2 fließenden Stroms ermittelt.
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Die erste Stromschiene 4A erstreckt sich in der zweiten Richtung Y senkrecht zur ersten Richtung X, ist an dem ersten Leiter 21 und dem Substrat 3 befestigt und verbindet den ersten Leiter 21 und den Stromerfassungsabschnitt 31 elektrisch miteinander. Die zweite Stromschiene 4B erstreckt sich in der zweiten Richtung Y, ist an dem zweiten Leiter 22 und dem Substrat 3 befestigt und verbindet den zweiten Leiter 22 und den Stromerfassungsabschnitt 31 elektrisch. In der Stromerfassungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform sind die erste und die zweite Stromschiene 4A und 4B an dem Shunt-Widerstand 2 und dem Substrat 3 befestigt. Daher ist es einfach, die Erstreckungsrichtung der ersten und zweiten Stromschienen 4A und 4B senkrecht zur ersten Richtung X einzustellen. Es ist auch einfach, die ersten und zweiten Stromschienen 4A und 4B so einzustellen, dass sie parallel zueinander verlaufen. Infolgedessen kann die Stromerfassungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform eine Abnahme der Stromerfassungsgenauigkeit begrenzen.
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Die ersten und zweiten Leiter 21 und 22 der vorliegenden Ausführungsform weisen die Seitenflächen 21c und 22c senkrecht zur zweiten Richtung Y auf. Die ersten und zweiten Stromschienen 4A und 4B weisen jeweils den ersten Begrenzungsabschnitt 44 auf, der durch Biegen des Endabschnitts auf der Seite gebildet wird, die dem Shunt-Widerstand 2 entspricht. Die ersten Begrenzungsabschnitte 44 sind den Seitenflächen 21c und 22c in der zweiten Richtung Y zugewandt und begrenzen das Kippen der ersten und zweiten Stromschienen 4A und 4B in Bezug auf die zweite Richtung Y. Infolgedessen kann die Stromerfassungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform eine Verringerung der Stromerfassungsgenauigkeit begrenzen.
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Die erste und die zweite Stromschiene 4A und 4B gemäß der vorliegenden Ausführungsform schließen jeweils den Abschnitt 43 mit geringer Steifigkeit zwischen dem Befestigungsabschnitt für den Shunt-Widerstand 2 und dem Befestigungsabschnitt für das Substrat 3 ein. Die ersten und zweiten Stromschienen 4A und 4B weisen die Durchgangslöcher 43a in den Abschnitten 43 mit geringer Steifigkeit auf. Die Abschnitte 43 mit geringer Steifigkeit können die in den ersten und zweiten Stromschienen 4A und 4B erzeugten Spannungen absorbieren. Jeder Abschnitt 43 mit geringer Steifigkeit kann anstelle des Durchgangslochs 43a oder zusätzlich zu diesem einen Ausschnitt aufweisen.
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Die Abschnitte 43 mit geringer Steifigkeit der vorliegenden Ausführungsform umfassen die gebogenen Abschnitte 45. Die gebogenen Abschnitte 45 werden durch Biegen der ersten und zweiten Stromschienen 4A und 4B an zwei verschiedenen Positionen in Längsrichtung gebildet. Jeder gebogene Abschnitt 45 umfasst einen Abschnitt 45c, der sich in der dritten Richtung Z erstreckt, die sowohl zur ersten Richtung X als auch zur zweiten Richtung Y senkrecht ist. Der Abschnitt 43 mit geringer Steifigkeit kann an drei oder mehr Positionen gebogen werden.
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Die Stromerfassungsvorrichtung 1 kann das Gehäuse 10, den ersten Anschlussblock 7A und den zweiten Anschlussblock 7B aufweisen. Das Gehäuse 10 umfasst die Gehäusekammer 11, in der das Substrat 3 untergebracht ist, und den Halteabschnitt 12, der den Shunt-Widerstand 2 aufnimmt. Die ersten und zweiten Anschlussblöcke 7A und 7B sind auf dem Substrat 3 befestigt. In diesem Fall ist die erste Stromschiene 4A am ersten Anschlussblock 7A befestigt und über den ersten Anschlussblock 7A mit dem Stromerfassungsabschnitt 31 verbunden. Die zweite Stromschiene 4B ist am zweiten Anschlussblock 7B befestigt und über den zweiten Anschlussblock 7B mit dem Stromerfassungsabschnitt 31 verbunden. Da der Shunt-Widerstand 2 und das Substrat 3 in dem Gehäuse 10 untergebracht sind, können die entsprechenden relativen Positionen des Shunt-Widerstands 2 und des Substrats 3 leicht gesichert werden.
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Das Gehäuse 10, der Shunt-Widerstand 2, das Substrat 3, die erste Stromschiene 4A und die zweite Stromschiene 4B sind miteinander verbunden und bilden eine Überwachungseinheit. Sobald die Überwachungseinheit gebildet ist, kann überwacht werden, ob der Widerstandswert zwischen den Stromschienen 4A und 4B dem gewünschten Wert entspricht. Da die Überwachungseinheit, bei der überprüft wird, ob der Widerstandswert dem gewünschten Wert entspricht, mit der Batterie gekoppelt ist, wird die Genauigkeit der Stromerfassung weniger wahrscheinlich beeinträchtigt.
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Die Mittel zur Befestigung des Shunt-Widerstands 2 am Gehäuse 10 sind nicht auf die Schrauben 68 und 69 beschränkt. Zum Beispiel kann der Halteabschnitt 12 des Gehäuses 10 eine Haltestruktur aufweisen, die den Shunt-Widerstand 2 festhält. Die Haltestruktur kann eine Aussparung zur Aufnahme des Shunt-Widerstands 2 aufweisen. In diesem Fall kann der Shunt-Widerstand 2 in die Aussparung des Halteabschnitts 12 eingepresst werden.
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Die in der obigen Ausführungsform offenbarten Inhalte können je nach Bedarf kombiniert und umgesetzt werden.
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Bei der Stromerfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Stromschiene, die sich in der zweiten Richtung senkrecht zur Stromflussrichtung erstreckt, an dem ersten Leiter und dem Substrat befestigt, und die zweite Stromschiene, die sich in der zweiten Richtung erstreckt, ist an dem zweiten Leiter und dem Substrat befestigt. Gemäß der Stromerfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung sind die erste Stromschiene und die zweite Stromschiene starr mit dem Shunt-Widerstand und dem Substrat verbunden. Dies hat den vorteilhaften Effekt, dass eine Verringerung der Stromerfassungsgenauigkeit, die sonst aufgrund von Schwankungen in den Anschlusswinkeln entstehen würde, begrenzt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016 [0002]
- JP 053521 [0002]
