JP2013224835A - Shunt resistance type current sensor, and method for manufacturing shunt resistance type current sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シャント抵抗式電流センサ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a shunt resistance type current sensor and a manufacturing method thereof.
従来、パルス電流や交流大電流等を検出するため、抵抗値が既知なシャント抵抗部に被測定電流を流し、このシャント抵抗部に生じる電圧降下を検出することで被測定電流の大きさを検出するシャント抵抗式電流センサが提案されている。例えば、自動車などの車両では配電にバスバと呼ばれる金属片が使用されることがあり、被測定電流の経路に相当するバスバの一部をシャント抵抗部として利用している。このバスバ上には回路基板が設置されており、当該回路基板には、バスバに流れる被測定電流の大きさを検出するために、電圧値を検出する電圧検出手段が搭載される。 Conventionally, in order to detect a pulse current, a large alternating current, etc., the current to be measured is passed through a shunt resistor having a known resistance value, and the voltage drop generated in this shunt resistor is detected to detect the magnitude of the current to be measured. A shunt resistance type current sensor has been proposed. For example, in a vehicle such as an automobile, a metal piece called a bus bar is sometimes used for power distribution, and a part of the bus bar corresponding to the path of the current to be measured is used as a shunt resistor. A circuit board is installed on the bus bar, and voltage detection means for detecting a voltage value is mounted on the circuit board in order to detect the magnitude of the current to be measured flowing through the bus bar.
例えば特許文献1には、被測定電流が流れる経路に介装される電流計測装置が開示されており、この装置は、電流経路をなすバスバの所定の2点間に生じる電圧降下量に基づいて被計測電流を計測する。この装置は、被測定電流を計測する回路が設けられた回路基板を備え、当該回路基板は、バスバの配線材固定部間に位置したバスバ上に配設されている。また、回路基板は、バスバの長さ方向に離隔した2点位置に、当該バスバと接続される接続部をそれぞれ備え、回路基板における基板本体部と両接続部との間に基板スリット部がそれぞれ形成されている。また、バスバにも同様にスリットが形成されている。
For example,
特許文献1に開示された手法によれば、回路基板とバスバとの間の接続部位の応力を緩和することを目的としてスリットを施しているが、かかる手法によれば、回路基板にスリットを設けているため、回路基板に複雑な加工が必要であったり回路パターンの設計に大きな制約が発生したりするという問題がある。
According to the technique disclosed in
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複雑な加工や回路パターンに制約を与えることなく、回路基板とバスバとの間の接続部位の応力を有効に緩和することである。 The present invention has been made in view of such problems, and the object thereof is to effectively relieve the stress at the connection portion between the circuit board and the bus bar without restricting complicated processing and circuit patterns. That is.
かかる課題を解決するために、第1の発明は、略平板形状のバスバと、バスバ上に設置された回路基板と、バスバと回路基板とを電気的に接続する接続部材と、回路基板に搭載され、バスバに流れる被測定電流の大きさを検出するために接続部材を介して回路基板に印加される電圧値を検出する電圧検出手段と、を有するシャント抵抗式電流センサを提供する。この場合、接続部材は可撓性を備えて構成されている。 In order to solve such a problem, the first invention is mounted on the circuit board, a substantially flat bus bar, a circuit board installed on the bus bar, a connection member for electrically connecting the bus bar and the circuit board, and And a voltage detecting means for detecting a voltage value applied to the circuit board via the connecting member in order to detect the magnitude of the current to be measured flowing in the bus bar. In this case, the connecting member is configured with flexibility.
ここで、第1の発明において、接続部材は、FPC又はFFCであることが好ましい。 Here, in the first invention, the connecting member is preferably FPC or FFC.
また、第1の発明は、成形によりバスバと一体形成される箱状のケース本体をさらに有していてもよく、この場合、回路基板は、ケース本体の内部に組み付けられて、ケース本体内の底部に収容されたバスバ上に設置されることが好ましい。 The first invention may further include a box-shaped case main body integrally formed with the bus bar by molding. In this case, the circuit board is assembled inside the case main body, It is preferable to install on the bus bar accommodated in the bottom.
また、第2の発明は、略平板形状のバスバに流れる被測定電流の大きさを検出するシャント抵抗式電流センサの製造方法を提供する。この場合、電圧値を検出する電圧検出手段を搭載する回路基板に、可撓性を備える接続部材の一方の端部を接続するステップと、成形によりバスバに箱状のケース本体を形成するステップと、回路基板をケース本体の内部に組み付けて、ケース本体内の底部に収容されたバスバ上に設置するステップと、バスバに接続部材の他方の端部を接続して、接続部材を介してバスバと回路基板とを電気的に接続するステップと、を有する。 The second invention provides a method of manufacturing a shunt resistance type current sensor that detects the magnitude of a current to be measured flowing in a substantially flat bus bar. In this case, a step of connecting one end of a flexible connecting member to a circuit board on which a voltage detection means for detecting a voltage value is mounted, and a step of forming a box-shaped case body on the bus bar by molding Mounting the circuit board inside the case body and installing the circuit board on the bus bar housed in the bottom of the case body, connecting the other end of the connection member to the bus bar, and connecting the bus bar via the connection member. Electrically connecting to the circuit board.
本発明によれば、バスバと回路基板との間に作用する応力を、接続部材にて吸収することができるので、バスバと回路基板との間の接続部位に作用する応力を緩和することができる。 According to the present invention, since the stress acting between the bus bar and the circuit board can be absorbed by the connecting member, the stress acting on the connection portion between the bus bar and the circuit board can be relaxed. .
図1は、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ1を模式的に示す上面図であり、図2は、図1に示すシャント抵抗式電流センサ1を模式的に示す側面図である。本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ1は、例えばバッテリターミナルとして用いられるものであって、バスバ10と、回路基板20と、電圧検出IC30とを備えている。
FIG. 1 is a top view schematically showing the shunt resistance type
バスバ10は、略平板形状の導電部材であって、例えば銅マンガン合金や銅ニッケル合金などにより構成されている。このバスバ10は、被測定電流が流れるようになっており、本実施形態では、その一部にシャント抵抗部SRを含んで構成されている。
The
バスバ10は、平板形状の鋼材からプレス成形により所望の形状に形成される。バスバ10は、例えば略L字状に形成され、それぞれの先端部に貫通孔11,12が形成されている。一方の貫通孔11は、バッテリポスト用の孔として機能すると共に、他方の貫通孔12はワイヤーハーネス固定ネジ用の孔として機能する。
The
回路基板20は、バスバ10上に載置されている。例えばシャント抵抗式電流センサ1の使用状態において、回路基板20は、バスバ10に一体形成された箱状のケース部材に組み付けられることで、バスバ10上に載置される。回路基板20には、回路パターン21が形成されており、回路パターン21の端部は、後述する接続部材40を介して、バスバ10と電気的に接続される。
The
電圧検出IC30は、回路基板20に形成された回路パターン21上に搭載されている。電圧検出IC30は、バスバ10に流れる被測定電流の大きさを検出するために、回路基板20に印加される電圧値を検出する(電圧検出手段)。すなわち、電圧検出IC30は、バスバ10のシャント抵抗部SRに生じる電圧降下を検出し、そして、電圧降下からバスバ10に流れる被測定電流の大きさを検出する。
The
なお、回路基板20のバスバ10と対向する面に温度センサを搭載し、電圧検出IC30は、温度センサによる検出結果に応じて補正を行ってもよい。すなわち、電圧検出IC30は、温度変化による抵抗変化の影響を受けて誤った電流値を検出しないように、温度結果に応じてシャント抵抗部SRにおける抵抗値の補正を行うことができる。
Note that a temperature sensor may be mounted on the surface of the
バスバ10と、回路基板20とは、一対の接続部材40を介して電気的に接続されている。個々の接続部材40は、導電性を備えることはさることながら、可撓性を備えて構成されている。このような接続部材40としては、例えばFFC(Flexible Flat Cable)又はFPC(Flexible Printed Circuits)を用いることができる。接続部材40の一方の端部42は、回路基板20における回路パターン21の端部にそれぞれ接続されている。また、接続部材40の他方の端部41は、バスバ10の所定位置に接続されている。なお、一対の接続部材40において、その他方の端部41の接続位置は電圧降下が測定できる範囲であればどこでもよく、これにより、シャント抵抗部SRの両端部分に接続部材40(他方の端部41)がそれぞれ接続されることとなる。
The
図3は、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ1の使用状態を模式的に示す説明図である。本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ1のバスバ10はバッテリターミナルとして用いられる。例えば、バスバ10の貫通孔11は、バッテリ70の負極側のバッテリポスト71に接続され、他方の貫通孔12にはワイヤーハーネス固定ネジ72を介してワイヤーハーネスWに接続される。
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a usage state of the shunt resistance type
図4は、図3に示すシャント抵抗式電流センサ1の使用状態を模式的に示す説明図であり、図5は、図4に示すシャント抵抗式電流センサ1を模式的に示す断面図である。シャント抵抗式電流センサ1のバスバ10をバッテリターミナルとして用いる場合、回路基板20を含む主要部は、ケース50内に収容されている。このケース50は、例えば樹脂材から形成されており、箱状のケース本体51と、平板状の蓋部52とで構成されている。
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a usage state of the shunt resistance type
ケース本体51は、バスバ10と一体形成されており、回路基板20は、ケース本体51の内部に組み付けられて、ケース本体51内の底部に収容されたバスバ10上に設置されている。一方、蓋部52は、ケース本体51の開口部に取り付けられて、当該ケース50を密閉している。
The case
図6は、シャント抵抗式電流センサ1の製造工程を模式的に示す説明図である。以下、係るシャント抵抗式電流センサ1のバスバ10をバッテリターミナルとして用いることとして、シャント抵抗式電流センサ1の製造方法について説明する。
FIG. 6 is an explanatory view schematically showing a manufacturing process of the shunt resistance type
第1の工程として、FFC又はFPCといった接続部材40を用意し、同図(a)に示すように、電圧検出IC30を搭載する回路基板20に、接続部材40の一方の端部42を接続する。回路基板20と接続部材40との接続は、ハンダ付け、溶接、熱圧着等といった周知の手法にて行うことができる。
As a first step, a
第2の工程として、同図(b)に示すように、成形によりバスバ10に箱状のケース本体51を形成する。ケース本体51は、例えば樹脂性であり、ケース本体51に応じた所望の成形型を用いて所定の樹脂材によりインサート成形する。これにより、ケース本体51が、箱形状に形成されるとともに、その底部にバスバ10を配設した状態で一体化されることとなる。なお、第1の工程と、第2の工程とは、タイミング的に先後してもよいし、同時であっても問題はない。
As a second step, a box-
第3の工程として、同図(c)に示すように、回路基板20をケース本体51の内部に組み付ける。例えば、ケース本体51の内部には、中段位置に、回路基板20の形状と対応した溝状の段差部が設けられており、当該段差部にて回路基板20が保持される。ケース本体51と回路基板20との固定は、ネジ止めや接着といった固定手法を用いることができる。これにより、回路基板20がケース本体51に組み付けられ、ケース本体51内の底部に収容されたバスバ10上に設置する。
As a third step, the
第4の工程として、同図(c)に示すように、バスバ10に接続部材40の他方の端部41を接続する。これにより、接続部材40を介してバスバ10と回路基板20とが電気的に接続される。回路基板20と接続部材40との接続は、ハンダ付け、溶接、熱圧着等といった周知の手法にて行うことができる。
As the fourth step, the
そして、第5の工程として、ケース本体51の開口部に蓋部52を取り付けることにより、ケース本体51を密閉する(図4参照)。ケース本体51への蓋部52の取り付けは、ネジ止めや接着といった取り付け手法を用いることができる。蓋部52による密閉により、バッテリ液などがケース本体51内に入り込んだりするといった事態を抑制することができる。
And as a 5th process, the case
このように本実施形態のシャント抵抗式電流センサ1は、バスバ10と回路基板20とを電気的に接続する接続部材40を備え、また、この接続部材40は、可撓性を備えて構成されている。係る構成によれば、バスバ10や回路基板20に外力が加えられたり変形が生じたりするような場合であっても、バスバ10と回路基板20との間の接続部位に作用する応力を、接続部材40にて吸収することができる。これにより、バスバ10と回路基板20との間の接続部位(接続部材40そのものや、当該接続部材40とバスバ10及び回路基板20との接続部分)作用する応力を緩和することができる。
As described above, the shunt resistance type
また、銅合金からなるバスバ10は、その導電率が純銅の数十%であるため、シャント抵抗として使用するには、数mm以上の長さが必要となる。このため、バスバ10と回路基板20との接続部位に作用するエネルギーが高くなる傾向にあるが、本実施形態によれば、当該接続部位に作用する応力を有効に緩和することができる。また、回路基板20にスリットなどを設ける必要がないので、複雑な加工が不要となるとともに、回路パターンの設計に制約が伴うといった不都合を抑制することができる。
In addition, the
また、本実施形態において、接続部材40は、FPC又はFFCを用いることができる。FPCやFFCは十分な可撓性を備えるとともに配線材としても機能するので、前述した接続部材40としての作用・効果を有効に奏することができる。
In the present embodiment, the connecting
また、本実施形態において、シャント抵抗式電流センサ1は、成形によりバスバ10と一体形成される箱状のケース本体51をさらに有し、回路基板20は、ケース本体51の内部に組み付けられて、ケース本体51内の底部に収容されたバスバ10上に設置される。かかる構成によれば、接続部材40が可撓性を備えるため、これにより、回路基板20をバスバ10上に支持することはできないが、ケース本体51により、回路基板20をバスバ10上に設置した状態で保持することができる。
Further, in the present embodiment, the shunt resistance type
以上、本実施形態にかかるシャント抵抗式電流センサについて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることなく、その発明の範囲において種々の変更が可能である。例えば、バスバは、その一部をシャント抵抗部として含む形態であるが、これに限らず、その全部をシャント抵抗部として利用してもよい。また、このようなシャント抵抗式電流センサを製造する方法自体も本発明の一部として機能する。 The shunt resistance type current sensor according to the present embodiment has been described above, but the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, the bus bar is configured to include a part of the bus bar as the shunt resistance unit, but the bus bar is not limited thereto, and the whole may be used as the shunt resistance unit. Also, the method of manufacturing such a shunt resistance type current sensor itself functions as part of the present invention.
1 シャント抵抗式電流センサ
10 バスバ
11 貫通孔
12 貫通孔
20 回路基板
21 回路パターン
30 電圧検出IC
40 接続部材
41,42 端部
50 ケース
51 ケース本体
52 蓋部
70 バッテリ
71 バッテリポスト
72 固定ネジ
SR シャント抵抗部
W ワイヤーハーネス
DESCRIPTION OF
40 connecting
Claims (4)
前記バスバ上に設置された回路基板と、
前記バスバと前記回路基板とを電気的に接続する接続部材と、
前記回路基板に搭載され、前記バスバに流れる被測定電流の大きさを検出するために前記接続部材を介して回路基板に印加される電圧値を検出する電圧検出手段と、を有し、
前記接続部材は可撓性を備えて構成されていることを特徴とするシャント抵抗式電流センサ。 A substantially flat bus bar;
A circuit board installed on the bus bar;
A connection member for electrically connecting the bus bar and the circuit board;
Voltage detecting means mounted on the circuit board and detecting a voltage value applied to the circuit board via the connection member in order to detect the magnitude of the current to be measured flowing through the bus bar;
The shunt resistance type current sensor, wherein the connecting member is configured to be flexible.
前記回路基板は、前記ケース本体の内部に組み付けられて、当該ケース本体内の底部に収容された前記バスバ上に設置されることを特徴とする請求項1又は2に記載されたシャント式電流センサ。 It further has a box-shaped case body formed integrally with the bus bar by molding,
3. The shunt current sensor according to claim 1, wherein the circuit board is assembled on the inside of the case main body and installed on the bus bar accommodated in the bottom of the case main body. 4. .
電圧値を検出する電圧検出手段を搭載する回路基板に、可撓性を備える接続部材の一方の端部を接続するステップと、
成形により前記バスバに箱状のケース本体を形成するステップと、
前記回路基板を前記ケース本体の内部に組み付けて、当該ケース本体内の底部に収容された前記バスバ上に設置するステップと、
前記バスバに前記接続部材の他方の端部を接続して、当該接続部材を介して前記バスバと前記回路基板とを電気的に接続するステップと、
を有することを特徴とするシャント抵抗式電流センサの製造方法。 In the manufacturing method of the shunt resistance type current sensor for detecting the magnitude of the current to be measured flowing through the substantially flat bus bar,
Connecting one end of a flexible connecting member to a circuit board on which a voltage detecting means for detecting a voltage value is mounted;
Forming a box-shaped case body on the bus bar by molding;
Assembling the circuit board inside the case body, and installing the circuit board on the bus bar housed in the bottom of the case body;
Connecting the other end of the connecting member to the bus bar and electrically connecting the bus bar and the circuit board via the connecting member;
A method for manufacturing a shunt resistance type current sensor.
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