JP2012068154A - 電流検出装置およびその取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シールド板の開口部への磁性体の過度の接近を防止し、出力誤差の発生を小さくして安定した出力を得られるようにする。
【解決手段】バスバー３０と磁電変換素子５０と樹脂製のハウジング２０とシールド板６０とを備え、シールド板が断面コ字型に形成されている。ハウジングは、内枠部２６と外枠部２７とを有し、外枠部は、磁電変換素子を搭載した回路基板５１を装着するための一端側開口部２７Ｂと、シールド板を挿入するための他端側開口部２７Ａとを有する筒型に形成されている。外枠部の一端側開口部の開口周縁２７Ｐよりもシールド板の両側板６１の先端６１Ｂが内側に引っ込んだ位置に配置され、それにより、シールド板の両側板の先端から外枠部の一端側開口部の開口周縁までの間に所定の間隔ｄが確保されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両のワイヤーハーネスに流れる電流を検出してバッテリの消耗度を把握するのに適した電流検出装置およびその取付構造に関するものである。

最近は、自動車の電装品の種類と数が急増しており、車載バッテリの消耗がますます激しくなっている。そのため、バッテリに接続されたワイヤーハーネスに流れる電流値を電流検出装置により測定し、その測定データに基づいてバッテリの消耗度を把握することが行われている。

従来、そのような用途に使用される電流検出装置として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。図９は特許文献１に記載された電流検出装置の分解斜視図、図１０はその要部の断面図である。

図９に示すように、この電流検出装置２１０は、電流が流れるバスバー２３０と、このバスバー２３０に近接配置され、バスバー２３０に電流が流れることで発生する磁気に応じた電気信号を出力する磁電変換素子２５０と、この磁電変換素子２５０と磁電変換素子２５０に対向するバスバーの一部２３１とを一定の関係を保った状態で収容する非磁性材料製のハウジング２２０と、ハウジング２２０の本体部２２６に収容保持された磁電変換素子２５０とバスバーの一部２３１とを包囲するようにハウジング２２０の本体部２２６に装着された磁気遮蔽用のシールド板２６０と、を具備している。

バスバーの一部２３１は、図１０に示すように、ハウジング２２０の本体部２２６の一方側の面に形成された収容穴２２６Ａの内部に収容されている。また、磁電変換素子２５０は回路基板２５１に搭載されており、回路基板２５１は、ハウジング２２０の本体部２２６の他方側の面に形成された収容穴２２６Ｂの内部に収容されている。

また、図９および図１０に示すように、シールド板２６０は、一対の側板２６１と、これら両側板２６１の基端同士を連結する連結板２６２とを有し、両側板２６１の先端間が開口部２６５として開放した断面コ字型のものとして形成されており、開口部２６５の先端側からハウジング２２０の本体部２２６の外側に嵌合されている。そして、シールド板２６０の側板２６１の先端の爪部２６３がハウジングの本体部２２６に係合することで、シールド板２６０がハウジング２２０に固定されている。

特開２０１０−７８５８６号公報

ところで、シールド板２６０は、磁電変換素子２５０やその周辺環境を磁気シールドするものであるが、断面コ字状をなしたシールド板２６０の場合、図１１に示すように、その一面にある開口部２６５に車両のボンネットやボディ等の磁性体３００が接近すると、出力誤差（ゲイン誤差）を発生する懸念があることが分かった。

磁性体３００が開口部２６５に接近した際の、シールド板２６０の側板２６１の先端と磁性体３００間の距離ａとゲイン誤差との関係を調べてみたところ、図１２に示すような特性が得られた。この結果から、距離ａがある程度以下（例えば５ｍｍ以下）になると、ゲイン誤差が急増することが分かる。従って、シールド板２６０を用いているにも拘わらず、取付環境によっては、検出精度に影響を受ける可能性がある。

この点、上述した従来の電流検出装置２１０では、シールド板２６０の全体が外部に露出している上、シールド板２６０の両側板２６１の先端がハウジング２２０よりも外に出っ張っているため、シールド板２６０の開口部２６５に対しての磁性体の過度の接近を防止することができず、その結果として出力誤差を発生しやすい可能性があった。

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、シールド板の開口部への磁性体の過度の接近を防止することができ、それにより、出力誤差の発生を小さくして安定した出力を得られるようにした電流検出装置およびその取付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は、下記（１）〜（２）を特徴としている。
（１） 電流が流れるバスバーと、
前記バスバーに近接配置され、該バスバーに電流が流れることで発生する磁気に応じた電気信号を出力する磁電変換素子と、
前記バスバーと磁電変換素子とを一定の関係を保った状態で収容する非磁性材料製のハウジングと、
前記磁電変換素子と該磁電変換素子に対向する前記バスバーの一部とを包囲するように前記ハウジングに装着された磁気遮蔽用のシールド板と、
を備え、
前記シールド板は、一対の側板と、これら両側板の基端同士を連結する連結板とを有し、前記両側板の先端間が開口した断面コ字型に形成され、
前記ハウジングは、内部に前記バスバーと前記磁電変換素子を収容すると共に外部に前記シールド板が配置される内枠部と、前記シールド板の外側を覆う外枠部と、を有し、
前記外枠部は、前記磁電変換素子を搭載した回路基板を前記内枠部の内部に装着するための一端側開口部と、前記シールド板を前記両側板の先端側から前記内枠部の外側に装着するように挿入するための他端側開口部とを有する筒型に形成され、
前記外枠部の一端側開口部の開口周縁よりも前記シールド板の両側板の先端が内側に引っ込んだ位置に配置され、それにより、前記シールド板の両側板の先端から前記外枠部の一端側開口部の開口周縁までの間に所定の間隔が確保されていること。
（２） 上記（１）の構成の電流検出装置において、
前記外枠部の他端側開口部内に露出する前記シールド板の連結板を覆うように、非磁性材料製のカバーが設けられていること。

上記（１）の構成の電流検出装置によれば、シールド板の外側を覆うハウジングの外枠部の一端側開口部の開口周縁が、シールド板の両側板の先端より外側に出っ張っており、シールド板の両側板の先端から外枠部の一端側開口部の開口周縁までの間に所定の間隔が確保されているので、シールド板の開口部への磁性体の過剰な接近を防止することができる。従って、出力誤差の発生を小さくして、安定した出力を得ることができる。また、シールド板をハウジングの外枠部によって保護することができる。
上記（２）の構成の電流検出装置によれば、ハウジングの外枠部の他端側開口部内に露出するシールド板の連結板を覆うように、非磁性材料製のカバーが設けられているので、シールド板の連結板に鉄粉等の磁性体が付着するのを防ぐことができる。また、シールド板に人の手が触れるのを防ぐことができるし、シールド板に物が直接当たり衝撃が加わるのを防ぐことができる。その結果、出力誤差の発生を小さく抑えることができる。

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取付構造は、下記（３）を特徴としている。
（３） 上記（１）または（２）に記載された電流検出装置のバスバーの一端側にバッテリポストへの取付部が設けられると共に、前記バスバーの他端側にワイヤーハーネスへの接続部が設けられており、
前記外枠部の一端側開口部をバッテリの上面に向けて、前記電流検出装置がバッテリの上面に配置され、その状態で、前記取付部がバッテリの上面に突出する前記バッテリポストに接続されることにより、前記電流検出装置がバッテリに取り付けられていること。

上記（３）の構成の取付構造によれば、ハウジングの外枠部の一端側開口部をバッテリの上面に向けて、電流検出装置がバッテリに取り付けられているので、シールド板の開口部が下向きに配置される。従って、バッテリの上側には、シールド板による磁気遮蔽機能に影響を及ぼす可能性のあるボンネット等の磁性体や大電流が流れるワイヤハーネスなどが存在するが、シールド板の開口部が下向きになっていることで、ボンネット等の磁性体や大電流ワイヤハーネスなどによる磁気的な影響を受けないようにすることができる。また、バッテリのケース上部の樹脂を含めて、シールド板の開口部側に非磁性体よりなる空間を十分に確保することができるので、磁性体の接近による影響を受けないようにすることができ、その結果、出力誤差の発生の小さい安定した出力を得られるようにすることができる。

本発明によれば、出力誤差の発生の小さい安定した出力を得ることができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、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、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

本発明の第１実施形態の電流検出装置をバッテリに取り付けた状態を示す斜視図である。 同電流検出装置の分解斜視図である。 同電流検出装置に使用しているバスバーの構成を示す斜視図である。 同電流検出装置の要部断面図である。 同電流検出装置における更に改善すべき問題点の説明に用いる要部断面図である。 本発明の第２実施形態の電流検出装置の要部断面図である。 本発明の第３実施形態の電流検出装置の要部断面図である。 本発明の第４実施形態の電流検出装置の要部断面図である。 従来の電流検出装置の分解斜視図である。 同電流検出装置の要部断面図である。 断面コ字状のシールド板の開口部に磁性体が接近したときの状況を示す概略断面図である。 断面コ字状のシールド板の開口部に磁性体が接近した場合の接近距離とゲイン誤差の関係を示す特性図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
《第１実施形態》
図１は第１実施形態の電流検出装置をバッテリに取り付けた状態を示す斜視図、図２は同電流検出装置の分解斜視図、図３は同電流検出装置に使用しているバスバーの構成を示す斜視図、図４は同電流検出装置の要部断面図である。

図１〜図４に示すように、この電流検出装置１０は、バッテリ１の上面３に突出したバッテリポスト２に取り付けられるバッテリターミナルユニットとして構成されたものであり、電流が流れるバスバー３０と、このバスバー３０に近接配置され、該バスバー３０に電流が流れることで発生する磁気に応じた電気信号を出力する、回路基板５１上に搭載された磁電変換素子（例えば、ホール素子）５０と、バスバー３０と磁電変換素子５０を搭載した回路基板５１とを一定の関係を保った状態で収容する合成樹脂製（非磁性材料製）のハウジング２０と、磁電変換素子５０と該磁電変換素子５０に対向するバスバー３０の被電流検出部（一部）３１とを包囲するようにハウジング２０の本体部２１に装着された磁気遮蔽用のシールド板６０と、を具備している。

バスバー３０は、図３に取り出して示すように、板金を曲げ形成したもので、被電流検出部３１を挟んだ両側に、バッテリポスト２に対する取付部３２と、ワイヤーハーネスＷに対する接続部３３とを備えている。バッテリポスト２に対する取付部３２は、バッテリポスト２に外嵌するＣ環状締結部３２Ａの周方向の両端に、ボルト通し孔３２Ｃを有した一対の締め付け座３２Ｂを設けたもので、図１に示すように、Ｃ環状締結部３２Ａをバッテリポスト２に外嵌し、ボルト通し孔３２Ｃにボルト３５の軸部を通して、その軸部にナット３６を締め付けることで、バッテリポスト２に固定される。また、ワイヤーハーネスＷに対する接続部３３には、ワイヤーハーネスＷの端部に取り付けた端子９０の貫通孔９１を通して、ナット９２で端子９０を締結するためのスタッドボルト３８が固定されている。

ハウジング２０は、必要箇所以外はハウジング２０を構成する樹脂の内部に埋設させるようにバスバー３０を金型内に配置することで、バスバー３０と共にインサート成形されている。即ち、バッテリポスト２に対する取付部３２は全体が外部に露出した状態とされ、被電流検出部３１は、図４に示すように、ハウジング２０の本体部２１の壁内部に埋設され、ワイヤーハーネスＷに対する接続部３３の上面とスタッドボルト３８は露出した状態とされている。

ハウジング２０には、磁電変換素子５０などを収容する本体部２１の他に、本体部２１と隣接したコネクタハウジング部２３や、バスバー３０のワイヤーハーネスに対する接続部３３およびスタッドボルト３８を支持するワイヤーハーネス取付部２２などが設けられている。コネクタハウジング部２３の内部には図示略の端子金具が配置され、これら端子金具の一端は回路基板５１と接続されている。

シールド板６０は、周辺環境の磁気の影響で磁電変換素子５０の出力が大きく変動するのを防止するためのもので、一対の側板６１と、これら両側板６１の基端６１Ａ同士を連結する連結板６２とを有し、両側板６１の先端６１Ｂ間が開口部６５として開放した断面コ字型に形成されている。

また、ハウジング２０の本体部２１は、図４に示すように、内部にバスバー３０の被電流検出部３１と磁電変換素子５０を搭載した回路基板５１を収容すると共に外部にシールド板６０が配置される内枠部２６と、シールド板６０の外側を覆う外枠部２７とを有している。

内枠部２６には収容穴２６Ａが設けられ、その収容穴２６Ａの内部に、磁電変換素子５０を搭載した回路基板５１が収容されている。また、その収容穴２６Ａの底壁の肉厚内にバスバー３０の被電流検出部３１が埋設されており、これにより、バスバー３０の被電流検出部３１と磁電変換素子５０とが一定の関係で対向配置されている。

また、ハウジング２０の外枠部２７は、磁電変換素子５０を搭載した回路基板５１を内枠部２６の内部に装着するための一端側開口部２７Ｂと、シールド板６０を両側板６１の先端６１Ｂ側から内枠部２６の外側に装着するように挿入するための他端側開口部２７Ａとを有する筒型に形成されている。

そして、内枠部２６の外側に、外枠部２７の他端側開口部２７Ａ側からシールド板６０が挿入されて装着され、シールド板６０の連結板６２の貫通孔６３が、内枠部２６の収容穴２６Ａの底壁の外面に突設したピン２６Ｐに嵌められ、そのピン２６Ｐを溶着することで、シールド板６０が内枠部２６に固定されている。

このようにシールド板６０が内枠部２６に固定された状態で、シールド板６０の外側を覆う外枠部２７の一端側開口部２７Ｂの開口周縁２７Ｐよりも、シールド板６０の両側板６１の先端６１Ｂが内側に引っ込んだ位置に配置されており、それにより、シールド板６０の両側板６１の先端６１Ｂから外枠部２７の一端側開口部２７Ｂの開口周縁２７Ｐまでの間に所定の間隔ｄが確保されている。この間隔ｄは、電流検出装置１０に要求される精度に応じて、図１２の特性図より決定されており、例えば、ゲイン誤差が急上昇しない５ｍｍ以上に設定されている。

また、このように構成された電流検出装置１０は、図１および図４に示すように、ハウジング２０の外枠部２７の一端側開口部２７Ｂを、バッテリ１の上面３に向くよう下に向けて、バッテリ１の上面３に配置され、その状態で、取付部３２がバッテリポスト２に接続されることにより、バッテリ１に取り付けられている。

以上の構成の電流検出装置１０によれば、シールド板６０の両側板６１の先端６１Ｂから外枠部２７の一端側開口部２７Ｂの開口周縁２７Ｐまでの間に所定の間隔ｄが確保されているので、シールド板６０の両側板６１の先端６１Ｂ間の開口部６５へのボンネット等の磁性体の過剰な接近を防止することができる。従って、出力誤差の発生を小さくして、安定した出力を得ることができる。また、シールド板６０をハウジング２０の外枠部２７によって保護することができるので、取り付け時などに手を触れたり、不用意に物が当たったりするのを防ぐことができる。

また、上記のように電流検出装置１０をバッテリ１に取り付けたことにより、シールド板６０の開口部６５が下向きに配置され、それによって、バッテリ１の上側には、シールド板６０による磁気遮蔽機能に影響を及ぼす可能性のあるボンネット等の磁性体や大電流が流れるワイヤハーネスなどが存在するが、それらによる磁気的な影響を受けないようにすることができる。

また、図４に示すように、バッテリ１のケース上部の樹脂部４を含めて、シールド板６０の開口部６５（図２参照）側に非磁性体よりなる空間ｃを十分に確保することができるので、磁性体の接近による影響を受けないようにすることができ、その結果、出力誤差の発生の小さい安定した出力を得られるようにすることができる。

ところで、このような姿勢で電流検出装置１０をバッテリ１に取り付けた場合、シールド板６０の連結板６２が、ハウジング２０の外枠部２７の他端側開口部２７Ａから上方に露出することになる。図５に示すように、この上方に露出した連結板６２の上に鉄粉Ｔ等の磁性体が落下して付着すると、磁気特性に微妙な影響が出る可能性（出力誤差を発生する可能性）がある。また、シールド板６０に人の手が触れて錆が発生したり、シールド板６０に物が当たり衝撃が加わったりした場合も、磁気的特性に変化が生じる可能性がある。そこで、その対策を講じたのが、以下の第２〜第４実施形態の電流検出装置である。

《第２〜第４実施形態》
図６〜図８は第２〜第４実施形態の電流検出装置の要部断面図である。これらの実施形態では、外枠部２７の他端側開口部２７Ａ内に露出するシールド板６０の連結板６２を覆うように、非磁性材料製のカバー８０、８１、８２を設けている。

図６の第２実施形態では、薄い樹脂製の平板状のカバー８０を連結板６２の上に配置し、ピン２６Ｐをカバー８０の貫通孔８０Ｐに通して、ピン２６Ｐを溶着することで、カバー８０を固定している。また、図７の第３実施形態では、厚めの樹脂製の平板状のカバー８０を連結板６２の上に配置し、ピン２６Ｐをカバー８０の貫通孔８０Ｐに通して、ピン２６Ｐを溶着することで、カバー８１を固定している。この場合のカバー８１の厚さは、磁性体が接近したり付着しても余計な影響が出ない厚さに設定されている。

図８の第４実施形態では、樹脂製のカバー８２の周縁に複数の係合突起８２Ｎを形成し、これら係合突起８２Ｎをハウジング２０の外枠部２７の係合孔２７Ｎに係合させることで、連結板６２に接触しない状態で、カバー８２により連結板６２の上方を覆っている。

なお、これらの実施形態では、シールド板６０の側板６１に係合孔６１Ｍを設け、その係合孔６１Ｍを外枠部２７の係合突起２７Ｍに係合させることでも、シールド板６０をハウジング２０に固定している。

これら第２〜第４の実施形態の電流検出装置によれば、ハウジング２０の外枠部２７の他端側開口部２７Ａ内に露出するシールド板６０の連結板６２を覆うように、非磁性材料製のカバー８０〜８２を設けているので、シールド板６０の連結板６２に鉄粉等の磁性体が付着するのを防ぐことができる。また、シールド板６０に人の手が触れるのを防ぐことができるし、シールド板６０に物が直接当たり衝撃が加わるのを防ぐことができる。その結果、出力誤差の発生を小さく抑えることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、上記実施形態では、本発明の電流検出装置をバッテリターミナルユニットに適用した場合を示したが、バッテリに取り付けられる電流検出装置に限定されず、図９に示すような、単純な平板状のバスバーを使用した、ワイヤーハーネスの途中に介在させるタイプの電流検出装置として構成することもできる。

１ バッテリ
２ バッテリポスト
３ 上面
１０ 電流検出装置
２０ ハウジング
２６ 内枠部
２７ 外枠部
２７Ａ 他端側開口部
２７Ｂ 一端側開口部
２７Ｐ 開口周縁
３０ バスバー
３１ 被電流検出部（一部）
３２ バッテリポストへの取付部
３３ ワイヤーハーネスへの接続部
５０ 磁電変換素子
５１ 回路基板
６０ シールド板
６１ 側板
６２ 連結板
６５ 開口部
８０〜８２ カバー
ｄ 所定の間隔

Claims (3)

1. 電流が流れるバスバーと、
   前記バスバーに近接配置され、該バスバーに電流が流れることで発生する磁気に応じた電気信号を出力する磁電変換素子と、
   前記バスバーと磁電変換素子とを一定の関係を保った状態で収容する非磁性材料製のハウジングと、
   前記磁電変換素子と該磁電変換素子に対向する前記バスバーの一部とを包囲するように前記ハウジングに装着された磁気遮蔽用のシールド板と、
   を備え、
   前記シールド板は、一対の側板と、これら両側板の基端同士を連結する連結板とを有し、前記両側板の先端間が開口した断面コ字型に形成され、
   前記ハウジングは、内部に前記バスバーと前記磁電変換素子を収容すると共に外部に前記シールド板が配置される内枠部と、前記シールド板の外側を覆う外枠部と、を有し、
   前記外枠部は、前記磁電変換素子を搭載した回路基板を前記内枠部の内部に装着するための一端側開口部と、前記シールド板を前記両側板の先端側から前記内枠部の外側に装着するように挿入するための他端側開口部とを有する筒型に形成され、
   前記外枠部の一端側開口部の開口周縁よりも前記シールド板の両側板の先端が内側に引っ込んだ位置に配置され、それにより、前記シールド板の両側板の先端から前記外枠部の一端側開口部の開口周縁までの間に所定の間隔が確保されていることを特徴とする電流検出装置。
2. 前記外枠部の他端側開口部内に露出する前記シールド板の連結板を覆うように、非磁性材料製のカバーが設けられていることを特徴とする請求項１に記載された電流検出装置。
3. 請求項１または２に記載された電流検出装置の前記バスバーの一端側にバッテリポストへの取付部が設けられると共に、前記バスバーの他端側にワイヤーハーネスへの接続部が設けられており、
   前記外枠部の一端側開口部をバッテリの上面に向けて、前記電流検出装置がバッテリの上面に配置され、その状態で、前記取付部がバッテリの上面に突出する前記バッテリポストに接続されることにより、前記電流検出装置がバッテリに取り付けられていることを特徴とする電流検出装置の取付構造。

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