JP2015021816A - Shunt resistance 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に関する。 The present invention relates to a shunt resistance type current sensor.
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、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配置されており、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、シャント抵抗部に印加される電圧値を検出する電圧検出IC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 magnitude of the current to be measured is detected by detecting a voltage drop generated in the shunt resistor. 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 a current path is used as a shunt resistor. A circuit board is disposed on the bus bar, and the circuit board has a voltage detection IC for detecting a voltage value applied to the shunt resistor unit in order to detect the magnitude of the current to be measured flowing through the bus bar. Installed.
また、この類のシャント抵抗式電流センサでは、シャント抵抗部の抵抗値が温度に依存して変化することがあるため、シャント抵抗部の温度を検出し、この温度に応じて抵抗値の補正を行っている。特に、シャント抵抗部に関する温度依存係数が大きい場合には、シャント抵抗部の温度を正確に検出する必要がある。このため、電圧降下を検出するための電圧検出IC等が搭載される回路基板には、温度センサも搭載されている(例えば特許文献1参照)。 In addition, in this type of shunt resistance type current sensor, the resistance value of the shunt resistor part may change depending on the temperature. Therefore, the temperature of the shunt resistor part is detected, and the resistance value is corrected according to this temperature. Is going. In particular, when the temperature dependence coefficient related to the shunt resistor portion is large, it is necessary to accurately detect the temperature of the shunt resistor portion. For this reason, a temperature sensor is also mounted on a circuit board on which a voltage detection IC or the like for detecting a voltage drop is mounted (see, for example, Patent Document 1).
ところで、電圧検出端子やグランド端子といった接続端子は回路基板とバスバとの間の電気的な接続のみならず機械的な接続も行っているが、この接続端子がバスバに対して回路基板を隔てて保持しているため、回路基板とバスバとの間に空隙が生じてしまうという問題がある。この場合、バスバと回路基板との隙間により回路基板上の温度センサとバスバとの距離も離間し、これにより、温度検出精度の低下する虞がある。 By the way, the connection terminals such as the voltage detection terminal and the ground terminal perform not only electrical connection between the circuit board and the bus bar but also mechanical connection, but the connection terminal separates the circuit board from the bus bar. Since it holds, there exists a problem that a space | gap will arise between a circuit board and a bus bar. In this case, the distance between the temperature sensor on the circuit board and the bus bar is also separated by the gap between the bus bar and the circuit board, which may reduce the temperature detection accuracy.
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、回路基板に搭載される温度検出手段に対してバスバの熱状態を効率的に伝えることで、電流検出精度の向上を図ることができるシャント抵抗式電流センサを提供する。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to improve the current detection accuracy by efficiently transmitting the thermal state of the bus bar to the temperature detection means mounted on the circuit board. A shunt resistance type current sensor that can be realized is provided.
かかる課題を解決するために、本発明は、略平板形状のバスバと、バスバと向き合って配置される回路基板と、バスバと回路基板とを電気的に接続するとともに、バスバに対して回路基板を隔てて保持する接続端子と、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当該バスバに印加される電圧値を検出する電圧検出手段と、回路基板においてバスバと対向する面に搭載され、電圧検出手段が補正を行うためにバスバの温度を検出する温度検出手段と、を有し、バスバは、温度検出手段と対応する位置に、回路基板側に向けて突き出した凸部を備えることを特徴とするシャント抵抗式電流センサを提供する。 In order to solve such a problem, the present invention electrically connects a substantially flat bus bar, a circuit board disposed facing the bus bar, the bus bar and the circuit board, and the circuit board is connected to the bus bar. A connection terminal that is held apart, a voltage detection means that is mounted on the circuit board and detects a voltage value applied to the bus bar to detect the magnitude of the current to be measured flowing through the bus bar, and is opposed to the bus bar on the circuit board And a temperature detection means for detecting the temperature of the bus bar so that the voltage detection means performs correction, and the bus bar protrudes toward the circuit board at a position corresponding to the temperature detection means. Provided is a shunt resistance type current sensor including a convex portion.
ここで、本発明において、接続端子は、バスバの辺縁部から延出する帯状の延出片を回路基板側に折り曲げて形成されており、当該延出片の先端領域を回路基板に貫通させていることが好ましい。 Here, in the present invention, the connection terminal is formed by bending a strip-like extension piece extending from the edge of the bus bar to the circuit board side, and penetrating the tip region of the extension piece into the circuit board. It is preferable.
また、本発明において、接続端子は、バスバと同じ板厚に設定される基端部と、バスバよりも薄い板厚に設定される先端部とで構成されており、基端部の途中で回路基板側に折り曲げられるとともに、先端部が回路基板を貫通することが好ましい。 In the present invention, the connection terminal is composed of a base end portion set to the same plate thickness as the bus bar and a tip end portion set to a plate thickness thinner than the bus bar, and a circuit is provided in the middle of the base end portion. It is preferable that the front end portion penetrates the circuit board while being bent toward the substrate side.
また、本実施形態において、凸部と温度検出手段との間の空隙を満たすように配置された熱伝導部材をさらに有することが好ましい。 Moreover, in this embodiment, it is preferable to further have a heat conducting member arranged so as to fill a gap between the convex portion and the temperature detecting means.
本発明によれば、凸部の存在によりバスバの表面上の高さが部分的に嵩上げされることになるので、バスバと回路基板上の温度検出手段と近接させることができる。これにより、温度検出手段に対してバスバの熱状態を効率的に伝えることができ、電流検出精度の向上を図ることができる。 According to the present invention, since the height on the surface of the bus bar is partially raised due to the presence of the convex portion, the bus bar can be brought close to the temperature detecting means on the circuit board. Thereby, the thermal state of the bus bar can be efficiently transmitted to the temperature detecting means, and the current detection accuracy can be improved.
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、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ1を模式的に示す下面図である。図3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り、図1に示すシャント抵抗式電流センサ1を紙面に対して下方側から眺めた状態を示している。本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ1は、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とを主体に構成されている。
FIG. 1 is a top view schematically showing a 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はその一部をシャント抵抗部SRとして機能させることができ、バスバ10に電流が流れることで、シャント抵抗部SRに被測定電流が流れるようになっている。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。
The
本実施形態において、バスバ10は、例えば略U字状に形成され、中央に位置するシャント抵抗部SRの両側に貫通孔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用の孔として機能する。
In this embodiment, the
また、シャント抵抗式電流センサ1は、正極及び負極に対応した一対の電圧検出端子41,42を備えている。個々の電圧検出端子41,42は、回路基板20とバスバ10とを電気的に接続するとともに、バスバ10に対して回路基板20を保持するものである。シャント抵抗式電流センサ1がバッテリターミナルとして用いられてバッテリの負極側のバッテリポストに取り付けられる場合、一方の電圧検出端子41は正極側の電圧検出端子に相当し、他方の電圧検出端子42は負極側の電圧検出端子に相当する。電圧検出端子41,42は、シャント抵抗部SRの両端と対応する位置にそれぞれ設けられている。
The shunt resistance type
本実施形態において、個々の電圧検出端子41,42は、バスバ10の辺縁部から延出された帯状の延出片として構成されている。個々の電圧検出端子41,42は、互いに向き合う辺縁部から互い違いとなる向きに延出されており、平行に並んで配置されている。本実施形態において、これらの電圧検出端子41,42はバスバ10と一体的に形成され、例えば平板形状の鋼材からプレス加工によりバスバ10と同時的に形成されている。個々の電圧検出端子41,42は互いに対応する形態を備えており、電圧検出端子42を例示してその説明を行う。
In the present embodiment, each of the
図4は、図1に示すバスバ10のAA断面を模式的に示す説明図である。電圧検出端子42は、略L字形状に、すなわち、バスバ10の辺縁部から延出した後に回路基板20側へと折り曲げた形状に形成されている。電圧検出端子42において折り曲げ位置よりも先端側の部位は直線状に延在しており、その先端領域が回路基板20を貫通している(図2参照)。
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing an AA section of the
電圧検出端子42は、バスバ10と接続する基端部42aと、基端部42aの先端側に位置づけられる先端部42bとで構成されている。基端部42aは、バスバ10と同じ板厚に設定されており、その途中で回路基板20側に折り曲げられている。一方、先端部42bは、バスバよりも薄い板厚かつ幅狭に設定されており、回路基板20を貫通している。先端部42bは、例えば、板厚を減少させる減厚加工により形成されている。この減厚加工は、回路基板20の貫通を小孔にて実現するための前処理であり、基端部42aにおける曲げ加工に先立ち行われている。
The
ここで、回路基板20に形成されたスルーホールの内径は、先端部42bの外径と対応しており、基端部42aが当該スルーホールに進入することはできない。このため、バスバ10と回路基板20との間には、折り曲げ位置から先端部42bに至る長さに相当する隔たりが存在することとなる。このように、電圧検出端子42は、バスバ10に対して回路基板20を隔てて保持することとなる。
Here, the inner diameter of the through hole formed in the
また、シャント抵抗式電流センサ1は、グランド端子43をさらに備えている。グランド端子43は、バスバ10と回路基板20とを電気的に接続するとともに、一対の電圧検出端子41,42と同様、バスバ10に対して回路基板20を保持している。このグランド端子43は、バスバ10に流れる被測定電流の電流経路を基準として、一対の電圧検出端子41,42よりも外側に配置されている。換言すれば、グランド端子43は、シャント抵抗部SRよりも外側に配置されている。本実施形態において、グランド端子43は、他方の電圧検出端子42とバッテリポスト用の貫通孔11との間に設けられている。
The shunt resistance type
グランド端子43は、バスバ10の辺縁部から延出された帯状の延出片として構成されており、バスバ10の辺縁部から延出した後に回路基板20側へと折り曲げられ、その先端領域が回路基板20を貫通している(図2参照)。なお、グランド端子43の具体的な形態は、電圧検出端子41,42と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
The
再び図1乃至図3を参照するに、回路基板20は、バスバ10と向き合うように所定のスペースを隔てて設置されている。回路基板20には、一対の回路パターン(図示せず)が形成されている。一対の回路パターンの一方の端部は、回路基板20を貫通した電圧検出端子41,42にそれぞれ接続され、他方の端部は、後述する電圧検出IC30にそれぞれ接続されている。また、回路基板20には、グランドパターン(図示せず)が形成されている。グランドパターンの一方の端部は、回路基板20を貫通したグランド端子43に接続され、他方の端部は、電圧検出IC30に接続されている。個々の電圧検出端子41,42と回路パターンとの接続、及びグランド端子43とグランドパターンとの接続は、例えば半田付けにより行われる。
Referring to FIGS. 1 to 3 again, the
電圧検出IC30は、回路基板20上に搭載されており、当該回路基板20上に形成された回路パターン及びグランドパターンと接続されている。電圧検出IC30としては、CPU、ROM、RAM、I/Oインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。この電圧検出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、一対の電圧検出端子41,42を介して回路基板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、その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
また、電圧検出IC30は、後述する温度センサ35による検出結果に応じて補正を行う。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。
The
温度センサ35は、回路基板20において、バスバ10のシャント抵抗部SRと対向する面に設けられており、本実施形態では、回路基板20のうち電圧検出IC30の搭載面と反対側の面に設けられている。このため、温度センサ35は、自身と向き合う位置にあるバスバ10(シャント抵抗部SR)の温度を検出する(温度検出手段)。
The
本実施形態の特徴の一つとして、バスバ10は、温度センサ35と対応する位置に、回路基板20側に向けて突き出した凸部13を備えている。この凸部13は、自身が備える高さを利用して、バスバ10と温度センサ35との熱的な接続を高める機能を担っている。凸部13による突き出し高さは、バスバ10と回路基板20(温度センサ35)との間の距離に基づいて、凸部13と温度センサ35とが極力近づくような関係に設定されることとなる。
As one of the features of this embodiment, the
凸部13は、プレス加工によりバスバ10の成形と同時に形成してもよいし、バスバ10の成形後に追加的に形成してもよい。また、凸部13は、バスバ10と一体的に形成するのみならず、独立した部材により形成してもよい。この凸部13は、温度センサ35とバスバ10との熱的な接続を高めるためのものであり、バスバ10と同等以上の熱伝導性を備えることが望ましい。
The
図6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70に対して利用可能なバッテリターミナルとして用いられる。例えば、バスバ10の一方の貫通孔11は、ボルト14及びナット15(図1参照)を利用してバッテリポスト71の負極側に接続される。また、他方の貫通孔12にはワイヤーハーネス固定ネジ73を介してワイヤーハーネスWに接続される。
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing a usage state of the shunt resistance type
このように本実施形態において、シャント抵抗式電流センサ1は、バスバ10と、バスバ10と向き合って配置される回路基板20と、バスバ10と回路基板20とを電気的に接続するとともにバスバ10に対して回路基板20を隔てて保持する接続端子と、回路基板20に搭載されてバスバ10に流れる被測定電流の大きさを検出するために当該バスバ10に印加される電圧値を検出する電圧検出IC30と、回路基板20においてバスバ10と対向する面に搭載されて電圧検出IC30が補正を行うためにバスバ10の温度を検出する温度センサ35と、を有している。このバスバ10、温度センサ35と対応する位置に、回路基板20側に向けて突き出した凸部13を備えている。本実施形態において、一対の電圧検出端子41,42及びグランド端子43が接続端子にそれぞれ該当している。
As described above, in the present embodiment, the shunt resistance type
凸部13の存在によりバスバ10の表面上の高さが部分的に嵩上げされることになるので、バスバ10と回路基板20上の温度センサ35と近接させることができる。これにより、回路基板20に搭載される温度センサに対してバスバ10の熱状態を効率的に伝えることで、電流検出精度の向上を図ることができる。
Since the height on the surface of the
また、この凸部13をプレス加工を通じたバスバ10自身の形状変形により同時的に形成することで、前述の効果とともに、生産効率の向上を図ることができる。
Further, by simultaneously forming the
また、本実施形態において、接続端子は、バスバ10の辺縁部から延出する帯状の延出片を回路基板10側に折り曲げて形成されており、延出片の先端領域を回路基板20に貫通させている。
In the present embodiment, the connection terminal is formed by bending a strip-like extension piece extending from the edge of the
かかる構成によれば、接続端子における折り曲げ位置と回路基板20の保持位置との間の長さに応じて、バスバ10と回路基板20との間に隔たりが生じてしまう。このような形態を接続端子に採用する場合であっても、凸部13の存在によりバスバ10の表面上の高さが部分的に嵩上げされることになるので、バスバ10と回路基板20上の温度センサ35と近接させることができる。これにより、回路基板20に搭載される温度センサに対してバスバ10の熱状態を効率的に伝えることで、電流検出精度の向上を図ることができる。
According to this configuration, a gap is generated between the
また、本実施形態において、接続端子は、バスバ10と同じ板厚に設定される基端部と、バスバよりも薄い板厚に設定される先端部とで構成されており、基端部の途中で回路基板20側に折り曲げられるとともに、先端部が回路基板20を貫通する構成となっている。
Moreover, in this embodiment, the connection terminal is comprised by the base end part set to the same board thickness as the
減厚加工を施して先端部を形成した場合、当該先端部において生じる加工硬化の影響を考慮して、接続端子の折り曲げは基端部において行うことが好ましい。回路基板20について貫通するのは先端部のみであるため、バスバ10と回路基板20との間には、折り曲げ位置から先端部までに至る長さに相当する隔たりが存在することとなる。すなわち、接続端子を基端部と先端部との二段構成にした場合には、バスバ10と回路基板20との間に必然的に隔たりが生じてしまう。しかしながら、本実施形態によれば、凸部13の存在によりバスバ10の表面上の高さが部分的に嵩上げされることになるので、バスバ10と回路基板20上の温度センサ35と近接させることができる。これにより、回路基板20に搭載される温度センサに対してバスバ10の熱状態を効率的に伝えることで、電流検出精度の向上を図ることができる。
When the distal end portion is formed by performing the thickness reducing process, it is preferable to bend the connection terminal at the proximal end portion in consideration of the effect of work hardening occurring at the distal end portion. Since only the front end penetrates the
(第2の実施形態)
図6は、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ1を模式的に示す説明図である。第2の実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ1が、第1の実施形態と相違する点は、バスバ10と温度センサ35との熱的な接続をさらに改善させたたことにある。なお、第1の実施形態と重複する構成についての説明は省略することとし、以下相違点を中心に説明を行う。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing the shunt resistance type
凸部13を設けることで、バスバ10と温度センサ35とを近接させることができるが、部品の加工精度や個体差に応じて、凸部13と温度センサ35との間に隙間が生じることも考えられる。そこで、本実施形態では、熱伝導部材36を設けることでこれを解消することとする。すなわち、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ1は、凸部13と温度センサ35との間の空隙を満たすように配置された熱伝導部材36をさらに有している。熱伝導部材36としては、例えば、熱伝導樹脂や樹脂に高熱伝導性のフィラーを添加した高熱伝導樹脂を用いることができる。
By providing the
これにより、バスバ10の温度が高熱伝導部材36を介して温度センサ40に速やかに熱伝導するので、凸部13と温度センサ35との間に隙間が生じるような場合でも、温度センサ35とバスバ10との熱的な接続関係を良好に確保することができる。
As a result, the temperature of the
また、本実施形態によれば、凸部13が存在することを前提に、温度センサ35との距離が短くなった状態で熱伝導部材36を配設している。そのため、部品の加工精度や個体差に応じて、凸部13と温度センサ35との間に隙間が生じない場合には、熱伝導部材36を省略することも可能であり、また、これを配設する場合であっても、熱伝導部材36の使用量を抑えたり、これを設けるための作業効率を向上させたりすることができる。
Moreover, according to this embodiment, on the assumption that the
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。 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.
1 シャント抵抗式電流センサ
10 バスバ
13 凸部
20 回路基板
30 電圧検出IC
35 温度センサ
36 熱伝導部材
41 電圧検出端子
42 電圧検出端子
42a 基端部
42b 先端部
43 グランド端子
70 バッテリ
71 バッテリポスト
SR シャント抵抗部
W ワイヤーハーネス
DESCRIPTION OF
35
Claims (4)
前記バスバと向き合って配置される回路基板と、
前記バスバと前記回路基板とを電気的に接続するとともに、前記バスバに対して前記回路基板を隔てて保持する接続端子と、
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当該バスバに印加される電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記回路基板において前記バスバと対向する面に搭載され、前記電圧検出手段が補正を行うために前記バスバの温度を検出する温度検出手段と、を有し、
前記バスバは、前記温度検出手段と対応する位置に、前記回路基板側に向けて突き出した凸部を備え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 disposed facing the bus bar;
A connection terminal for electrically connecting the bus bar and the circuit board, and holding the circuit board with respect to the bus bar.
Voltage detection means mounted on the circuit board for detecting a voltage value applied to the bus bar in order to detect the magnitude of the current to be measured flowing through the bus bar;
Temperature detection means mounted on a surface of the circuit board facing the bus bar and detecting the temperature of the bus bar so that the voltage detection means performs correction,
The bus bar includes a projecting portion protruding toward the circuit board at a position corresponding to the temperature detecting means.
前記バスバと同じ板厚に設定される基端部と、
前記バスバよりも薄い板厚に設定される先端部とで構成されており、
前記基端部の途中で前記回路基板側に折り曲げられるとともに、前記先端部が前記回路基板を貫通す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抵抗式電流センサ。 The connection terminal is
A base end set to the same thickness as the bus bar;
It consists of a tip part set to a plate thickness thinner than the bus bar,
3. The shunt resistance type current sensor according to claim 1, wherein the shunt resistance current sensor is bent toward the circuit board in the middle of the base end portion, and the tip end portion penetrates the circuit board.
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