JP2010223868A - 電流検出装置の組付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、組付けを容易化でき、電流検出装置を小型化できるとともに、磁気歪の発生を防止可能にする。
【解決手段】ハウジング２０に、このハウジング２０の下面から下方に向かって突出する第１の凸部２６を突設し、そのハウジング２０にバスバー４０および磁気シールド５０を組付けた後に、熱溶融して固化した第１の凸部２６によって、磁気シールド５０がハウジング２０から抜け出ることを妨げる構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、精度を犠牲にすることなくバスバーに取り付けることができ、しかも量産性の高い電流検出装置の組付け構造に関する。

従来、バッテリーのターミナルに接続されたハーネスに流れる電流から発生する磁束を検出することにより、バッテリーと車輌電装品との間を流れる電流値を検出するための電流検出装置が知られている。この電流検出装置は、ブラケット等の治具を用いて車輌の一部に取り付けられている。そして、この電流検出器の検出孔に前記ハーネスを挿通し、その部分で磁束が検出される。

しかしながら、従来の電流検出装置においては、電流検出器を車輌に取り付けるために、ブラケット等の別体の部品を用いる必要があるため、部品点数が増加し構成が複雑であった。さらに、可撓性を有するハーネスを検出孔に通す必要があるため、作業性の問題から検出孔を大きくする必要がある。このため、電流検出装置の小型化を図ることが難しかった。

そこで、小型化を図るとともに、組立作業性を向上させ、しかも構成が簡単な車輌用電流検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電流検出装置は、図７に示すように、バッテリーのターミナル１０１に、バスバー２００の一端２０１をネジ１０２で締付けて接続させているとともに、電流検出器３００をバスバー２００に支持させている。また、バスバー２００の他端２０２は、車輌電装品（図示しない）と接続されているハーネス４００の端部をかみ締めているターミナル４０１とネジ４０２により連結される。

また、電流検出器３００には、図８に示すように、合成樹脂製の検出器本体３０１内において、バスバー２００が貫通する検出孔３０４を包囲するようにコア３０２が固定されており、そのコア３０２の両端間に位置するようにホール素子３０３が実装されている。これにより、車輌用電流検出装置を簡単に構成できるとともに、小型化を実現でき、さらに組立作業性の向上を図ることもできる。

特開２００１−２７２４２２号公報

しかしながら、従来の電流検出装置は、下記のような不都合を生じていた。すなわち、前述したように、磁束を集めるための磁性体コアを設置するため、バスバーが挿通する孔を開口したコアを設け、その孔にバスバーを挿通させる必要があった。また、バスバーの形状が複雑であると、上記孔にバスバーを挿通させるのが難しいので、孔を大きめに形成する必要から、磁性体コアが大型化してしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成であるとともに、組付けが容易で、しかも電流検出装置の小型化に好適な電流検出装置の組付け構造を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る電流検出装置の組付け構造は、下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１） バスバーと、
前記バスバーから発生する磁気を検出する磁気検出素子を有し、その検出した磁気に基づいて前記バスバーに流れる電流の値を算出するセンサ本体と、
前記センサ本体を収容するセンサ室を有し、前記バスバーの一方の面に下面が臨むハウジングと、
前記センサ本体および前記バスバーが内部に位置するように前記ハウジングに装着される磁気シールドと、
を備え、
前記ハウジングには、該ハウジングの下面から下方に向かって突出する第１の凸部が突設され、
前記ハウジングに前記バスバーおよび前記磁気シールドを組付けた後に熱溶融される前記第１の凸部は、その後固化したときに前記磁気シールドが前記ハウジングから抜け出ることを妨げる形状である、
こと。
（２） 上記（１）の構成の電流検出装置の組付け構造において、
前記磁気シールドには、前記ハウジングに前記バスバーおよび前記磁気シールドを組付けた際に前記第１の凸部によって貫通される孔が形成され、
前記磁気シールドの前記孔を貫通した前記第１の凸部の先端が、該孔に熱溶着する、
こと。
（３）上記（２）の構成の電流検出装置の組付け構造において、
前記第１の凸部は、前記ハウジングの下面から下方に向かって突出する固定台から、下方に向かって突出し、
前記バスバーには、前記ハウジングに前記バスバーおよび前記磁気シールドを組付けた際の前記固定台に対向する箇所に切欠きが形成され、
前記第１の凸部は、前記ハウジングに前記バスバーおよび前記磁気シールドを組付けた際に、前記バスバーの切欠きを通過して、前記磁気シールドの孔を貫通し、前記固定台によって前記磁気シールドが支持される、
こと。
（４） 上記（１）の構成の電流検出装置の組付け構造において、
前記第１の凸部は、前記ハウジングに組付けられたＵ字状の前記磁気シールドの底部よりも外側に位置しており、熱溶融時に該磁気シールドの底面に向けて折り曲げられる、
こと。
（５） 上記（１）〜（４）のいずれか一つの構成の電流検出装置の組付け構造において、
前記ハウジングには、該ハウジングの下面から下方に向かって突出する第２の凸部が突設され、
前記バスバーには、前記ハウジングに前記バスバーおよび前記磁気シールドを組付けた際に前記第２の凸部によって貫通される孔が形成され、
前記バスバーの前記孔を貫通した前記第２の凸部の先端が、該孔に熱溶着する、
こと。

上記（１）〜（５）の構成の電流検出装置の組付け構造によれば、センサ本体とバスバーとの一体化を簡易な構成で図ることができるとともに、電流検出装置の組付けが容易で、しかも電流検出装置の小型化に好適な電流検出装置の組付け構造を提供することができる。また、磁気シールドやバスバーをハウジングに固定するのに金属部材による加締部を用いないので、この加締部の形状が不揃いであったり、折損したりすること等による磁気ヒステリシス特性の不均一または劣化を招くといった問題がなくなり、磁気検出および電流検出の感度劣化を未然に回避することができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。さらに、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細はさらに明確化されるであろう。

本発明の第１の実施形態に係る電流検出装置の構成を示す断面図である。 その分解斜視図である。 その組付け方法を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る電流検出装置の構成を示す断面図である。 その分解斜視図である。 その組付け方法を示す説明図である。 従来の電流検出装置を示す正面図である。 その側面図である。

以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明に係る電流検出装置の組付け構造を適用して製造された第１の実施形態に係る電流検出装置１０Ａを示すものであり、この電流検出装置１０Ａは、車両内に設置されており、ハウジング２０と、センサ本体３０と、バスバー４０と、磁気シールド５０と、を備えている。

本実施形態のハウジング２０は、適宜の合成樹脂材料などの非磁性および非導電性の材料で一体成形したものであって、バッテリー寄り（図１では右側）の端部側から、順に、固定部γ、コネクタ連結部α、検出部β、固定部γの順で構成されている。

コネクタ連結部αは、図示外の信号線に取り付けてある図示外のコネクタを連結させるためのものであり、本実施形態では周囲四方向が立壁で囲まれた部屋（以下、コネクタ室２１）がコネクタを構成している。なお、この信号線は、後述する検出部βの磁気検出素子３２で検出する磁界の強さに応じた電気信号を図示外の制御ＩＣ部などへ伝達させるためのものである。

検出部βは、周囲四方向を壁で囲まれたセンサ室２２内に基板３１を設置しており、この基板３１上に磁気検出素子３２を実装している。また、ハウジング２０の検出部βの下面には、下方に向かって突出する固定台２３と、その固定台２３から下方に向かって突出する第１の凸部２６、２７が突設されている。詳細は後述するが、ハウジング２０にバスバー４０を組付ける際に固定台２３が切欠き４５、４６を貫通し、バスバー４０が組付けられたハウジング２０に磁気シールドを組付ける際に第１の凸部２６、２７が孔５３を貫通することになる。

固定部γは、ハウジング２０にバスバー４０を組付けた際に、磁気シールド５０に設けた孔から突出させたハウジング２０下面の第２の凸部２４、２５を溶融することによって、ハウジング２０にバスバー４０を固定するものである。このため、ハウジング２０の固定部γの下面には、下方に向かって突出する第２の凸部２４、２５が突設されている。

センサ本体３０は、バスバー４０から発生する磁界を検出する前述の磁気検出素子３２を有しており、その検出した磁界の強さに基づいてバスバー４０に流れる電流（Ｉ）の値を算出する。本実施形態のセンサ本体３０は、上述したように、センサ室２２内に基板３１を設置しており、この基板３１上に磁気検出素子３２を実装している。

この磁気検出素子３２は、図１に示すバスバー４０での電流（Ｉ）の流れに対して、この電流（Ｉ）の周囲に回るように発生する磁束を検出させるものである。即ち、本実施形態の磁気検出素子３２は、バスバー４０に流れる電流（Ｉ）の磁束密度を検出する平面方向（Ｘ−Ｙ面）に配置してあり、バスバー４０の平面に垂直なＺ方向の磁束は検出しない。このように、バスバー４０のＸ−Ｙ平面に垂直なＺ方向については、磁気検出素子３２が磁束を検出しない方向である。このような事情から、磁気検出素子３２は形状的に上部が開いているが、これによって正確な磁気検出を行う際に悪影響をもたらすことはない。

なお、この磁気検出素子３２には、ホール効果を利用したホール素子を用いており、例えば（バスバー４０を流れる電流Ｉの強さに応じて発生する）磁界密度に比例した出力電圧が出力される。

バスバー４０は、一方の端部（図１では左端部）が、車両電装品とバッテリー（いずれも図示せず）とを連結させるためのハーネス（図示せず）の一端部に一体に取り付けられているとともに、他方の端部（図１では右端部）がバッテリーのターミナルに一体に取り付けられている。また、本実施形態のバスバー４０では、図３に示すように、第２の凸部２４、２５を挿通させるための孔４３、４４が開口されている。

さらに、これらの孔４３、４４に挿入された第２の凸部２４、２５のうち、バスバー４０の背面から突出した部分を溶融すると、その溶融部がその背面に折り返されるように孔４３、４４に溶着した後、固化する。このためバスバー４０は背面側（下面側）からハウジング２０に保持される。また、バスバー４０の孔４３、４４間には、幅方向の両側に、該幅方向の外側から内側に向かって切り込まれた切欠き４５、４６（バスバー４０の他の箇所よりも幅が狭くなっている箇所）が設けられている。この切欠き４５、４６は、ハウジング２０にバスバー４０を組付ける際に、固定台２３によって貫通される。この切欠き４５、４６は、固定台２３を貫通させるために設けられた孔であるが、かならずしも、矩形形状に限るものではない。

磁気シールド５０は、適宜の磁性材料、例えば本実施形態の場合には、ばね性を備えた磁性体などで形成されており、ハウジング２０の検出部βおよびバスバー４０の周囲を外から覆うような状態でハウジング２０に外装され、該磁気シールド５０外部からの磁気の伝搬をシールドするとともに、該磁気シールド５０内部を伝搬する磁界の強度を増幅する。

本実施形態の磁気シールド５０は、上面および対向する２側面が開口した略箱型形状を呈するものであり、ハウジング２０の検出部βをバスバー２０の下方（外側）から包持させハウジング２０の検出部βに一体に固定させるため、ハウジング２０内の係止爪２８、２９に係止される係止切欠５１、５２が設けられている。また、磁気シールド５０の一対の立ち上がり片５０ａによって挟まれる底片５０ｂには、第１の凸部２６、２７が挿入される各一の孔５３が設けられている。

次に、本実施形態に係る電流検出装置１０Ａの組付け方法について、図２および図３を参照しながら説明する。
（１）初めに、基板３１に磁気検出素子３２を実装させる。
（２）次に、磁気検出素子３２が下面になるように基板３１の上下を反転させてから、ハウジング２０のセンサ室２２に上方から基板３１を組み付ける。
（３）その後、ハウジング２０を逆さまにしてから、バスバー４０を載置する。このとき、第２の凸部２４、２５を孔４３、４４に挿入する。また、固定台２３を切欠き４５、４６に挿入する。こうして、バスバー４０の一方の面にハウジング２０の下面が臨むことになる。
（４）次に、ハウジング２０の両側を挟みこむような状態で磁気シールド５０を取り付ける。このとき、ハウジング２０内の係止爪２８、２９に磁気シールド５０の係止切欠５１、５２を嵌合させるとともに、第１の凸部２６、２７を孔５３に挿通させる。第１の凸部２６、２７が孔５３を挿通したハウジング２０は、図１に示すように、固定台２３が磁気シールド５０の底片５０ｂに接触し、該底片５０ｂを支持する。
（５）最後に、前記磁気シールド５０の孔５３から突出する第１の凸部２６、２７を熱溶融させ、磁気シールド５０の下面に折り返すように溶着させ、自然冷却させる。同様に、バスバー４０の孔４３、４４から突出する第２の凸部２４、２５を熱溶融させ、バスバー４０の下面に折り返すように溶着させ、自然冷却させる。これによりバスバー４０および磁気シールド５０は樹脂の溶着によってハウジング２０に一体結合される。

従って、本実施形態に係る車両内の電流検出装置１０Ａによれば、磁気シールド５０が設けられており、外部の電磁気的な悪影響を抑えることができ、正確な電流検出が行える。
例えば、本実施形態に係る車両内の電流検出装置１０Ａを適用する車両システムによっては、磁気検出素子３２として用いているホール素子の周囲に磁界が発生する場合や、近くにリレーやモーターが設置されているような場合には、そこで発生する磁界が原因となって正確な磁気検出が行えない可能性がある。また、車両走行時の環境の影響として、地磁気や高圧電線の影響なども考えられる。しかしながら、本実施形態に係る電流検出装置１０Ａによれば、磁気シールド５０が設けられており、この磁気シールド５０はこれらの影響でセンサ出力が大きく変動するのを効果的に防止している。

ところで、例えば、仮に磁気シールド５０を加締めなどの手段で止め付けることによって製造された電流検出装置（電流センサ）の場合には、磁気歪が発生し易いといった大きな問題が発生している。しかし、合成樹脂製のハウジングの一部となる第１の凸部２６、２７や第２の凸部２４、２５を溶融して固化させ、その凸部が貫通する孔に固着させることで、この第１の実施形態に係る電流検出装置１０Ａでは、そのような磁気歪みの発生がなく（若しくは可及的に減少され）、信頼度の高い電流センサが実現できる。

従って、本実施形態に係る車両内の電流検出装置１０Ａの組付け構造によれば、磁気シールド５０およびバスバー４０のハウジング２０への固定に金属材料（磁性材料）を用いないため、従来の加締めによる磁気歪の発生がなくなり、磁気検出および電流検出の精度向上、延いては信頼度の高い電流検出装置が形成される。
また、本実施形態では、ハウジング２０の第１の凸部２６、２７および第２の凸部２４、２５はそれぞれバスバー４０の孔４３、４４および切欠き４５、４６、磁気シールド５０の孔５３が一致するように、これらの孔を介して、各部材の位置決めを行っておくことができるので、組み付け作業が迅速に行える。この結果、簡易な構成で、組付けが容易となり、電流検出装置の小型化が可能になる。また、磁気歪の発生を防止できる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図４乃至図６を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。

本実施形態の電流検出装置１０Ｂが第１の実施形態の電流検出装置１０Ａと異なるところは、主に、第１の実施形態の第１の凸部に相当する部材が、ハウジング２０の両端に下方に向かって延設された突起片２０Ａである点、その突起片２０Ａがハウジング２０に装着された際の磁気シールド５０の底片５０ｂよりも外側に位置している点である。さらに、磁気サンセ室６０が、ハウジング２０の下面において開口されていることと、そのセンサ室６０の開口を覆うスペーサ７０によって、センサ本体３０がセンサ室６０内において固定されている点である。スペーサ７０を利用した構成については、第１の実施形態に適用することができる。

スペーサ７０は、基部７１の一面に支承突起７２および位置決め突起７３を設けており、ハウジング２０とバスバー４０によって狭持されることによって、支承突起７２が基板３１の下面を線接触状態で支持するとともに、位置決め突起７３が基板３１の側面に当接して位置のずれおよび基板３１の振動を阻止している。

次に、本実施形態に係る電流検出装置１０Ｂの組付け方法について、図５および図６を参照しながら説明する。
（１）初めに、基板３１に磁気検出素子３２を実装させる。
（２）次に、ハウジング２０を反転させてセンサ室２２に磁気検出素子３２が下面になるようにして、スペーサ７０を介して、基板３１をハウジング２０のセンサ室６０に組み付ける。
（３）その後、ハウジング２０を逆さまにしたまま、バスバー４０を載置する。このとき孔４３、４４をハウジング２０の第２の凸部２４、２５に嵌め込む。
（４）次に、ハウジング２０の両側を挟みこむような状態で磁気シールド５０を取り付ける。このとき、磁気シールド５０に形成された係止切欠５１、５２はハウジング２０内の係止爪２８、２９に係合させる。
（５）最後に、バスバー４０の孔４３、４４から突出する第２の凸部２４、２５を熱溶融してそのバスバー４０の下面に折り返すように溶着させるとともに、ハウジング２０の両端に下方に向かって延設された突起片２０Ａを溶融して、磁気シールド５０の底片５０ｂと２つの立ち上がり片５０ａが連続する角部付近の外側面を覆わせるように、該底片５０に向けて折り曲げる。これにより、溶融した突起片２０Ａが固化することにより、突起片２０Ａが磁気シールド５０がハウジング２０から抜け出ることを妨げる形状となっているため、バスバー４０および磁気シールド５０はハウジング２０に対し一体結合される。

従って、本実施形態に係る車両内の電流検出装置１０Ｃの組付け構造によれば、磁気シールド５０およびバスバー４０のハウジング２０への固定に金属材料（磁性材料）を用いないため、従来の加締めによる磁気歪の発生がなくなり、磁気検出および電流検出の精度向上、延いては信頼度の高い電流家検出装置が形成される。

また、スペーサ７０を利用した本実施形態によれば、車両が大きな衝撃を受けてバッテリーのターミナルに接続されたバスバー４０などが振動しても、センサ本体３０はバスバー４０上にあってスペーサ７０で固定され、バスバー４０に対しズレや変位を発生することはない。従って、前記衝撃が電流センサの電流検出精度に影響を与えることはない。

また、この実施形態でも、ハウジング２０の第２の凸部２４、２５および孔４３、４４が一致するようにこれらの孔を介して、各部材の位置決めを行っておくことができるので、組み付け作業が迅速に行える。この結果、簡易な構成で、組付けが容易となり、電流検出装置の小型化が可能になる。また、磁気歪の発生も生じない。

なお、本発明の電流検出装置は、これらの実施形態のような車両内のシステムの一部としての適用に限定されるものではなく、バスバーを備えたものであれば、各種分野での電流検出装置としての適用が可能である。

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 電流検出装置
２０ ハウジング
２１ コネクタ室
２２、６０ センサ室
２３ 固定台
２４、２５ 第２の凸部
２６、２７ 第１の凸部
３０ センサ本体
３１ 基板
３２ 磁気検出素子
４０ バスバー
４１、４２、４３、４４、５３ 孔
４５、４６ 切欠き
５０ 磁気シールド
α コネクタ連結部
β 検出部
γ 固定部

Claims (5)

1. バスバーと、
   前記バスバーから発生する磁気を検出する磁気検出素子を有し、その検出した磁気に基づいて前記バスバーに流れる電流の値を算出するセンサ本体と、
   前記センサ本体を収容するセンサ室を有し、前記バスバーの一方の面に下面が臨むハウジングと、
   前記センサ本体および前記バスバーが内部に位置するように前記ハウジングに装着される磁気シールド体と、
   を備え、
   前記ハウジングには、該ハウジングの下面から下方に向かって突出する第１の凸部が突設され、
   前記ハウジングに前記バスバーおよび前記磁気シールドを組付けた後に熱溶融される前記第１の凸部は、その後固化したときに前記磁気シールドが前記ハウジングから抜け出ることを妨げる形状である、
   ことを特徴とする電流検出装置の組付け構造。
2. 前記磁気シールドには、前記ハウジングに前記バスバーおよび前記磁気シールドを組付けた際に前記第１の凸部によって貫通される孔が形成され、
   前記磁気シールドの前記孔を貫通した前記第１の凸部の先端が、該孔に熱溶着する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置の組付け構造。
3. 前記第１の凸部は、前記ハウジングの下面から下方に向かって突出する固定台から、下方に向かって突出し、
   前記バスバーには、前記ハウジングに前記バスバーおよび前記磁気シールドを組付けた際の前記固定台に対向する箇所に切欠きが形成され、
   前記第１の凸部は、前記ハウジングに前記バスバーおよび前記磁気シールドを組付けた際に、前記バスバーの切欠きを通過して、前記磁気シールドの孔を貫通し、前記固定台によって前記磁気シールドが支持される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電流検出装置の組付け構造。
4. 前記第１の凸部は、前記ハウジングに組付けられたＵ字状の前記磁気シールドの底部よりも外側に位置しており、熱溶融時に該磁気シールドの底面に向けて折り曲げられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置の組付け構造。
5. 前記ハウジングには、該ハウジングの下面から下方に向かって突出する第２の凸部が突設され、
   前記バスバーには、前記ハウジングに前記バスバーおよび前記磁気シールドを組付けた際に前記第２の凸部によって貫通される孔が形成され、
   前記バスバーの前記孔を貫通した前記第２の凸部の先端が、該孔に熱溶着する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電流検出装置の組付け構造。

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