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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromdetektionsvorrichtung zum Messen eines Stroms, der durch eine Busstange bzw. Busschiene usw. fließt, wobei sie sich insbesondere auf eine Shunt- bzw. Nebenschlussstromdetektionsvorrichtung bezieht, die einen Strom mit hoher Genauigkeit als ein Nebenschlusswiderstand messen kann, während die Busstange als Stromverdrahtung für den Nebenschlusswiderstand verwendet wird.
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Technischer Hintergrund
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Der Strom wird in üblicher Weise bei verschiedenen Arten von Stromdetektionsvorgängen durch Verwendung des Shunt- bzw. Nebenschlusswiderstandes detektiert, der eine Spannung misst, welche dadurch verursacht wird, dass der Strom durch den Nebenschlusswiderstand fließt. Die Detektionsvorgänge weisen die Detektion eines elektrischen Lade- und Entladestroms in einer Batterie auf, weiter die Detektion eines Motorstroms, der ein elektrisches Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug usw. antreibt, die Detektion eines Stroms in einer elektrischen Einrichtung, wie beispielsweise einer Klimaanlage, und die Detektion eines Stroms bei Leistungserzeugungsmaschinen, was Solarbatterien usw. mit einschließt.
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Im Fall einer Busstange bzw. Busschiene, die als ein Strompfad von einer Leistungsversorgung, wie beispielsweise von Batterien, zu verschiedenen elektrischen Einrichtungen verwendet wird, muss der Nebenschlusswiderstand für die Stromdetektion mit der Busstange verbunden sein. In einem solchen Fall sind die Busstange und der Nebenschlusswiderstand in herkömmlicher Weise mit einer Schraubenbefestigung oder eine Lötstelle verbunden, um den Anschluss oder eine Elektrode des Nebenschlusswiderstandes und einen Anschluss der Busstange aneinander zu befestigen (siehe offengelegte
japanische Patentveröffentlichung 2011-003694 ).
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Jedoch tritt bei einer solchen Verbindung zwischen der Busstange und dem Nebenschlusswiderstand wegen der Zunahme der Verbindungspunkte eine Wärmeerzeugung durch einen Kontaktwiderstand der Verbindung zwischen diesem auf, und es tritt ein Problem auf, eine sichere Verbindung zuverlässig bereitzustellen. Dann ist eine Stromdetektionsvorrichtung erforderlich, die verwendet werden kann, um einen großen Strom mit hoher Zuverlässigkeit zu detektieren. Die offengelegte
japanische Patentveröffentlichung 2008-039571 offenbart einen Busstangen-Shunt-Widerstand bzw. Busstangen-Nebenschlusswiderstand, der ein erstes langes Verdrahtungsglied, ein zweites Verdrahtungsglied und einen Widerstandskörper aufweist, der zwischen den ersten und zweiten Verdrahtungsgliedern geschweißt und befestigt ist (siehe
6 usw.).
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Da jedoch die Busstange, die als ein Nebenschlusswiderstand geformt ist, im Allgemeinen lang bemessen ist, gibt es die Möglichkeit, dass Vibrationen erzeugt werden. Wenn beispielsweise Vibrationen durch einen Motor und andere Teile in der Busstange erzeugt werden, welche als ein Nebenschlusswiderstand geformt ist, und wenn beide Enden fest sind, wird die Schwingung an die Verbindungsschnittstelle übertragen, da der Widerstandskörper mit den Verdrahtungsgliedern verbunden ist, und die Schwingung beeinflusst die Verbindungsschnittstelle. Somit gibt es die Möglichkeit, dass ein Detektionsfehler durch die Vibration in der Stromdetektionsvorrichtung verursacht wird.
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Die Erfindung ist basierend auf den oben erwähnten Umständen gemacht worden. Somit ist es ein Ziel der Erfindung, eine Stromdetektionsvorrichtung vorzusehen, die es möglich macht, einen Einfluss der Schwingung zu eliminieren, die auf eine Busstange aufgebracht wird, welche als ein Nebenschlusswiderstand konfiguriert ist, um den Strom mit hoher Genauigkeit und hoher Zuverlässigkeit zu messen.
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Lösung für das Problem
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Die Stromdetektionsvorrichtung gemäß der Erfindung weist ein erstes Verdrahtungsglied und ein zweites Verdrahtungsglied auf, die aus einem leitenden Metallmaterial bestehen; einen Widerstandskörper, der aus einem Metallmaterial besteht, der einen niedrigeren Temperaturwiderstandskoeffizienten hat als jene Verdrahtungsglieder, und wobei der Widerstandskörper zwischen dem ersten Verdrahtungsglied und dem zweiten Verdrahtungsglied angeschlossen ist; Verbindungsteile zum Herstellen einer Verbindung mit einem weiteren Verdrahtungsglied oder einer Vorrichtung, die jeweils in dem ersten Verdrahtungsglied und in dem zweiten Verdrahtungsglied ausgebildet sind; und ein Befestigungsglied, welches zwischen einem der Verbindungsteile, die in den ersten und zweiten Verdrahtungsgliedern geformt sind, und der Verbindung mit dem Widerstandskörper ausgebildet sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Stromdetektionsvorrichtung des Ausführungsbeispiels 1 der Erfindung.
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2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Stromdetektionsvorrichtung des Ausführungsbeispiels 2 der Erfindung.
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3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Stromdetektionsvorrichtung des Ausführungsbeispiels 3 der Erfindung.
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4 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Stromdetektionsvorrichtung des Ausführungsbeispiels 4 der Erfindung.
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5 ist eine Draufsicht der Stromdetektionsvorrichtung des Ausführungsbeispiels 5 der Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unten mit Bezugnahme auf 1 bis 5 beschrieben. Gleiche oder entsprechende Teile oder Elemente werden in allen Ansichten durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und erklärt.
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1 veranschaulicht die Stromdetektionsvorrichtung des Ausführungsbeispiels 1 der Erfindung. Ein Widerstandskörper 13 ist zwischen Busstangen angeschweißt, d. h. dem ersten Verdrahtungsglied 11 und dem zweiten Verdrahtungsglied 12. Das erste Verdrahtungsglied 11 ist länger als das zweite Verdrahtungsglied 12. Die Stromdetektionsvorrichtung 10 ist so aufgebaut, dass der Widerstandskörper 13 zwischen einer Busstange des Verdrahtungsgliedes 11 und einer Busstange des Verdrahtungsgliedes 12 angeschlossen ist. Insgesamt kann die Vorrichtung 10 einen Strom als ein Nebenschlusswiderstand messen und hat gleichzeitig die Funktion einer Busstange bzw. Busschiene. Beide Verdrahtungsglieder 11, 12 oder jedes der Verdrahtungsglieder 11, 12 hat eine längere Größe, sodass die Stromdetektionsvorrichtung 10 länger als übliche Shunt- bzw. Nebenschlusswiderstände ist.
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Das erste Verdrahtungsglied 11 und das zweite Verdrahtungsglied 12 bestehen aus einem streifenförmigen oder stangenförmigen stark leitendem Metallmaterial, wie beispielsweise Cu, einer Legierung des Cu-Systems oder Al usw.. Der Widerstandskörper 13 besteht aus Metallwiderstandslegierungsmaterialien, wie beispielsweise einer Legierung aus dem Cu-Mn-System, einer Legierung aus dem Cu-Ni-System oder einer Legierung aus dem Ni-Cr-System, welches einen viel niedrigeren Widerstandstemperaturkoeffizienten hat als ein Metallmaterial, wie Cu usw.. Beide Endstirnseiten des Widerstandskörpers 13 sind an Endstirnseiten des Verdrahtungsgliedes 11 und des Verdrahtungsgliedes 12 angrenzend und daran angeschweißt, wo die Verbindung zwischen dem Widerstandskörper 13 und den Anschlussgliedern 11, 12 gebildet wird. Elektronenstrahlschweißen, Laserstrahlschweißen, Hartlöten, Weichlöten usw. können für die Verbindung verwendet werden. Ein Endteil des Widerstandskörpers und ein Endteil des Verdrahtungsgliedes können übereinandergelegt werden und pressgeschweißt werden, um die Verbindung zu formen.
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Spannungsdetektionsanschlüsse 14, 15 sind an den Verdrahtungsgliedern 11, 12 in der Nachbarschaft des Widerstandskörpers 13 vorgesehen. Der Strom, der durch die Verdrahtungsglieder 11, 12 fließt, läuft durch den Widerstandskörper 13 und erzeugt eine Spannungsdifferenz zwischen beiden Enden des Widerstandskörpers. Die Spannungsdifferenz wird durch die Spannungsdetektionsanschlüsse 14, 15 detektiert.
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Das Verdrahtungsglied führt eine Funktion einer Elektrode (eines Anschlusses) des Nebenschlusswiderstandes aus, während es eine Funktion einer Busstange bzw. Busschiene ausführt, wobei damit die Busstangenfunktion und die Nebenschlusswiderstandsfunktion kombiniert wird. Damit wird ein Verbindungsteil, in dem ein großer Strom fließt, unnötig, und eine Anzahl von Teilen kann verringert werden. Außerdem wird es möglich, einen Strom, der durch eine Busstange fließt, mit hoher Genauigkeit und hoher Zuverlässigkeit zu messen.
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Der Verbindungsteil 20 ist an beiden Enden der Verdrahtungsglieder 11, 12 von beiden Seiten des Widerstandskörpers 13 vorgesehen. Gemäß dem Verbindungsteil 20, und durch Verwendung eines Durchgangsloches 18 und einer Schraubenbefestigung mit einer Schraube 20a und einer Mutter 20b usw. kann die Stromdetektionsvorrichtung 10, die als ein Nebenschlusswiderstand konfiguriert ist, mit anderen Busstangen der Verdrahtungsglieder 16, 17, mit Batterieanschlüssen und Einrichtungen, wie beispielsweise einem Motor usw., verbunden werden. Weiterhin kann der Verbindungsteil 20 durch Schweißen usw. geformt werden.
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Der Positionierungsteil 21 ist nahe dem Verbindungsteil 20 vorgesehen. Gemäß dem Verbindungsteil 21 und durch Einführen einer Schraube 21a in die Durchgangslöcher in den Verdrahtungsgliedern 12 und 17, werden die geschraubte Befestigungsschraube 21a mit der Mutter 21b mit den Durchgangslöchern der Verdrahtungsglied 12, 17 positioniert. Wenn eine Verbindung der Verdrahtungsglieder 12 und 17 durch Einführen der Schraube 20a in die Durchgangslöcher 18 und durch Schraubenbefestigung mit der Mutter 20b gebildet wird, wird eine Drehung von einem Verdrahtungsglied gegenüber einem anderen Verdrahtungsglied gestoppt, wenn die Verdrahtungsglieder 12 und 17 exakt auf der gleichen Linie positioniert werden, mit der Schraube 20a und der Mutter 20b durch Schrauben befestigt werden und so verbunden sind.
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Das Verdrahtungsglied 11 ist länger als das Verdrahtungsglied 12. Ein Befestigungsglied 22 zum Befestigen der Stromdetektionsvorrichtung 10, welche als ein Nebenschlusswiderstand konfiguriert ist, an dem Gehäuse 23 usw. ist zwischen dem Verbindungsteil 20, das in der Stromdetektionsvorrichtung 10 ausgeformt ist, und der Verbindung mit dem Widerstandskörper 13 vorgesehen. Das Befestigungsglied 22 befestigt das lang bemessene erste Verdrahtungsglied 11 an dem Befestigungsteil 23 eines Gehäuses usw. durch Schraubbefestigung usw. an einer Zwischenposition (zwei gebogene Teile in 1) zwischen dem Verbindungsteil 20 und der Verbindungsschnittstelle mit dem Widerstandskörper 13.
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Das Befestigungsglied 22 ist vorzugsweise näher an der Verbindung mit dem Widerstandskörper 13 als in der Mitte zwischen dem Verbindungsteil 20 und der Verbindung mit dem Widerstandskörper 13 ausgeformt. Im Ausführungsbeispiel 1 gibt es zwei Befestigungsglieder 22. Eines von zwei Befestigungsgliedern 22, welches näher an der Verbindung mit dem Widerstandskörper 13 ist, entspricht der oben erwähnten bevorzugten Position. Als eine Folge kann ein Einfluss der Schwingung auf die Verbindung mit dem Widerstandskörper 13 besser ausgeschlossen werden. In dem Fall, dass der Verbindungsteil 20 beispielsweise mit einer Schiene verbunden ist, wie beispielsweise mit einem Motor, kann der Einfluss der Schwingung durch den Motor usw. leichter ausgeschlossen werden, indem das Befestigungsglied 20 näher an der Verbindung mit dem Widerstandskörper 13 ausgeformt ist als in der Mitte zwischen dem Verbindungsteil 20 und der Verbindung mit dem Widerstandskörper 13.
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Bei der Stromdetektionsvorrichtung 10 ist der Widerstandskörper 13 zwischen Verdrahtungsgliedern 11, 12 angeschlossen, so dass insgesamt eine Busstangenfunktion vorgesehen wird, wobei eine Endstirnseite der Verdrahtungsglieder (Elektroden) und eine Endstirnseite des Widerstandskörpers anliegend und verschweißt sind, und die Verbindung wird durch Schweißen geformt. Im Fall von Stoßschweißen hat die Verbindung einen kleinen Querschnitt, und die Festigkeit der Verbindung ist unzureichend. Wenn das Befestigungsglied 22 nicht vorgesehen ist und wenn die Stromdetektionsvorrichtung 10 lang ist, wobei die Verbindungsteile 20 an beiden Enden befestigt sind, dann wird bei Schwingungen die Verbindung durch Schwingung beeinflusst, und Druckkraft und Zugkraft werden auf die Verbindung aufgebracht. Dann gibt es die Möglichkeit, dass eine Fehlerspannung verursacht werden kann.
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Die. Stromdetektionsvorrichtung des Ausführungsbeispiels 1 ist mit zwei Befestigungsgliedern 22 versehen, welche eine Zwischenposition des ersten Verdrahtungsgliedes 11 an einem Befestigungsteil 23 des Gehäuses usw. befestigen, welches festgelegt werden soll (an zwei gebogenen Teilen in 1). Das Verdrahtungsglied 11 ist durch eine Schraubenbefestigung mit der Schraube 22a usw. befestigt. Wenn daher eine Schwingung in der Stromdetektionsvorrichtung 10 auftritt, die an beiden Enden festgelegt ist und als ein Nebenschlusswiderstand konfiguriert ist, wird die Schwingung durch die Befestigungsglieder 22 gestoppt, die in der Stromdetektionsvorrichtung 10 ausgebildet sind, und es wird verhindert, dass eine Druckkraft und eine Zugkraft entsprechend der Schwingung auf die Verbindung aufgebracht werden. Dann kann die Erzeugung eine Fehlerspannung verhindert werden, und der Strom kann mit hoher Genauigkeit und hoher Zuverlässigkeit gemessen werden.
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2 veranschaulicht eine Stromdetektionsvorrichtung des Ausführungsbeispiels 2. In dem Ausführungsbeispiel ist das Befestigungglied 22 zwischen einem Verbindungsteil 20, der an einem Ende der Stromdetektionsvorrichtung 10 ausgeformt ist, die als ein Nebenschlusswiderstand konfiguriert ist, und einer Verbindung zwischen dem Widerstandskörper 13, genauso wie im ersten Ausführungsbeispiel, vorgesehen. Jedoch ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Ausnehmung 22a in dem ersten Verdrahtungsglied 11a ausgeformt, wobei die Ausnehmung 22a in das Verriegelungsglied 22b gepasst ist, welches an dem Befestigungsteil 23 ausgeformt ist, und dann wird das Befestigungsglied 22 geformt. Dadurch wird die Erzeugung einer Fehlerspannung verhindert und der Strom kann mit hoher Genauigkeit und hoher Zuverlässigkeit gemessen werden, wie beim Ausführungsbeispiel 1.
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3 veranschaulicht die Stromdetektionsvorrichtung des Ausführungsbeispiels 3. In dem Ausführungsbeispiel ist das Befestigungsglied 22 zwischen einem Verbindungsteil 20, der an einem Ende der Stromdetektionsvorrichtung 10 ausgebildet ist, die als ein Nebenschlusswiderstand konfiguriert ist, und einer Verbindung mit dem Widerstandskörper 13 geformt, wie bei den Ausführungsbeispielen 1 und 2. Jedoch ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Befestigungsglied 22, welches ein Teil eines Verdrahtungsgliedes 11 ist, das horizontal davon vorsteht, ausgeformt, und das Befestigungsglied 22 ist an dem Befestigungsteil 23 mit einer Schraube 22c usw. befestigt. Dann wird die Erzeugung einer Fehlerspannung verhindert und ein Strom kann mit hoher Genauigkeit und hoher Zuverlässigkeit gemessen werden, wie in den obigen Ausführungsbeispielen.
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4 veranschaulicht die Stromdetektionsvorrichtung des Ausführungsbeispiels 4. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Befestigungsglied 22 zwischen einem Verbindungsteil 20, der an einem Ende der Stromdetektionsvorrichtung 10 ausgeformt ist, die als ein Nebenschlusswiderstand konfiguriert ist, und einer Verbindung mit dem Widerstandskörper 13 genauso wie in den obigen Ausführungsbeispielen ausgeformt. Jedoch ist in diesem Ausführungsbeispiel das Verdrahtungsglied 12 mit einem Durchgangsloch versehen, eine Mutter 22d ist an dem Durchgangsloch durch Schweißen oder Presspassung befestigt, und das Befestigungsglied 22 wird durch Anordnung eines Befestigungsteils 23a des Gehäuses an dem Verdrahtungsglied 12 und durch Schraubenbefestigung dieser mit der Schraube 22a und der Mutter 22d gebildet.
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Indem die Mutter 22d an dem Verdrahtungsglied 12 zuvor befestigt wird, kann das Verdrahtungsglied 12 leicht an dem Befestigungsteil 23a befestigt werden. Dann wird die Erzeugung einer Fehlerspannung verhindert und ein Strom kann mit hoher Genauigkeit und hoher Zuverlässigkeit gemessen werden, wie in den obigen Ausführungsbeispielen.
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5 veranschaulicht die Stromdetektionsvorrichtung des Ausführungsbeispiels 5. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Befestigungsglied 22 zwischen einem Verbindungsteil 20, der an einem Ende der Stromdetektionsvorrichtung 10 geformt ist, die als ein Nebenschlusswiderstand konfiguriert ist, und einer Verbindung mit dem Widerstandskörper 13 ausgeformt, genauso wie in den obigen Ausführungsbeispielen. Jedoch ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Paar von Befestigungsgliedern 22, die jeweils um eine Distanz zu einer Verbindung mit dem Widerstandskörper 13 getrennt sind, symmetrisch in der Stromdetektionsvorrichtung angeordnet. Ein Paar von Teilen 24 mit schmaler Breite, die ein Spannungsabbaubereich sind, ist symmetrisch angeordnet, wobei jeder Teil mit schmaler Breite zwischen dem Befestigungsglied 22 und der Verbindung mit dem Widerstandskörper 13 angeordnet ist.
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Der Teil 24 mit schmaler Breite ist ein Spannungsabbaubereich, wobei Einschnitte von beiden Seiten des Verdrahtungsgliedes ausgeformt sind, um die Breite wesentlich schmaler zu machen, und um das Verdrahtungsglied einfach biegbar zu machen. Als eine Folge kann der Effekt der Absorption von Schwingungen erwartet werden. Durch Anordnung des Befestigungsgliedes 22 an einer Außenseite des Teils 24 mit schmaler Breite kann der Einfluss der Schwingung auf die Verbindung mit dem Widerstandskörper 13 weiter verringert werden. Dann wird die Erzeugung einer Fehlerspannung verhindert und der Strom kann mit hoher Genauigkeit und hoher Zuverlässigkeit gemessen werden, wie in den obigen Ausführungsbeispielen.
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Obwohl Ausführungsbeispiele der Erfindung erklärt worden sind, wird die Erfindung jedoch nicht durch die obigen Ausführungsbeispiele eingeschränkt, und verschiedene Veränderungen und Modifikationen können innerhalb des Umfangs des technischen Konzeptes der Erfindung vorgenommen werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die Erfindung kann in geeigneter Weise für Stromdetektionsvorrichtungen verwendet werden, welche Strom mit hoher Genauigkeit messen.
