JP2021085732A - Current measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シャント抵抗器と回路基板とを有する電流計測装置に関する。 The present invention relates to a current measuring device having a shunt resistor and a circuit board.
バッテリと、バッテリを電力源として駆動する負荷と、を備えた装置では、過電流が生じているか否かの判定や、バッテリの充電率を推定することを目的としてバッテリの電流が計測されている。電流計測装置としては、シャント抵抗器を用いた電流計測装置がある(例えば、特許文献1参照)。 In a device equipped with a battery and a load driven by the battery as a power source, the current of the battery is measured for the purpose of determining whether or not an overcurrent has occurred and estimating the charge rate of the battery. .. As the current measuring device, there is a current measuring device using a shunt resistor (see, for example, Patent Document 1).
図7に示すように、特許文献1の電流計測装置80は、シャント抵抗器81と、回路基板82と、を備える。シャント抵抗器81は、抵抗体81aと、抵抗体81aを挟む状態で接合された一対の電極82bと、を備える。回路基板82は、シャント抵抗器81に対して垂直に立設され、回路基板82の実装面82aは、シャント抵抗器81の厚さ方向の両面に対し直交している。回路基板82の実装面82aには図示しない電子部品が実装されている。電流計測装置80の回路基板82は、ケース83の内部に収容されるとともに、シャント抵抗器81は、ケース83の開口部を塞ぐ状態でケース83に固定されている。
As shown in FIG. 7, the
ところが、特許文献1の電流計測装置80においては、シャント抵抗器81に電流が流れ、シャント抵抗器81に熱が発生したとき、シャント抵抗器81からの熱の放出先に存在する回路基板82に熱が及んでしまう。
However, in the
本発明の目的は、シャント抵抗器で発生した熱を回路基板に及びにくくできる電流計測装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a current measuring device capable of making it difficult for heat generated by a shunt resistor to reach a circuit board.
上記問題点を解決するための電流計測装置は、電流経路に設けられる電流計測装置であって、平板状の抵抗体、及び当該抵抗体の厚さ方向に交差する一つの方向である並設方向に沿って前記抵抗体を挟む一対の電極端子を有するシャント抵抗器と、前記抵抗体の前記一対の電極端子の電圧を計測する制御部が実装面に配置された回路基板と、を有するとともに、前記抵抗体の前記厚さ方向の両面と前記回路基板の前記実装面の延長面同士が交差する状態で前記シャント抵抗器と前記回路基板が一体化されており、前記シャント抵抗器において、前記抵抗体の前記厚さ方向及び前記並設方向に直交する方向を幅方向とすると、前記幅方向の外側から前記シャント抵抗器及び前記回路基板を見た正面視において、前記シャント抵抗器と前記回路基板とは重ならず、かつ前記厚さ方向の外側から前記シャント抵抗器及び前記回路基板を見た平面視において、前記シャント抵抗器と前記回路基板とは重なっていないことを要旨とする。 The current measuring device for solving the above problem is a current measuring device provided in the current path, and is a flat plate-shaped resistor and a parallel direction which is one direction intersecting the thickness direction of the resistor. It has a shunt resistor having a pair of electrode terminals sandwiching the resistor along the same, and a circuit board in which a control unit for measuring the voltage of the pair of electrode terminals of the resistor is arranged on a mounting surface. The shunt resistor and the circuit board are integrated in a state where both sides of the resistor in the thickness direction and the extension surfaces of the mounting surface of the circuit board intersect with each other. Assuming that the direction orthogonal to the thickness direction and the juxtaposition direction of the body is the width direction, the shunt resistor and the circuit board are viewed from the outside of the width direction when the shunt resistor and the circuit board are viewed from the outside. The gist is that the shunt resistor and the circuit board do not overlap with each other in a plan view of the shunt resistor and the circuit board from the outside in the thickness direction.
これによれば、シャント抵抗器に電流が流れると、抵抗体及び電極端子が発熱するが、シャント抵抗器の厚さ方向に沿う放熱先、及び幅方向に沿う放熱先には回路基板が存在しないため、シャント抵抗器で発生した熱が回路基板に及びにくい。 According to this, when a current flows through the shunt resistor, the resistor and the electrode terminals generate heat, but there is no circuit board at the heat dissipation destination along the thickness direction and the heat dissipation destination along the width direction of the shunt resistor. Therefore, the heat generated by the shunt resistor is unlikely to reach the circuit board.
また、電流計測装置について、前記シャント抵抗器の前記電極端子と、前記回路基板における前記制御部の導通部には金属製の接続部材が接続され、前記接続部材は、前記電極端子に締結される平板状の抵抗側接続部と、前記導通部に締結される平板状の基板側接続部とを有するとともに、前記並設方向の外側から前記接続部材を見た側面視がL形であり、当該接続部材によって前記シャント抵抗器と前記回路基板とが一体化されていてもよい。 Further, regarding the current measuring device, a metal connecting member is connected to the electrode terminal of the shunt resistor and the conductive portion of the control unit in the circuit board, and the connecting member is fastened to the electrode terminal. It has a flat plate-shaped resistance-side connecting portion and a flat-plate-shaped substrate-side connecting portion to be fastened to the conductive portion, and the side view of the connecting member viewed from the outside in the parallel arrangement direction is L-shaped. The shunt resistor and the circuit board may be integrated by a connecting member.
これによれば、シャント抵抗器で発生した熱は、電極端子から抵抗側接続部及び基板側接続部を介して導通部に伝わり、導通部から回路基板に伝わるが、接続部材は、回路基板とは別体であるため、回路基板に対する伝熱を抑制できる。また、金属製の接続部材により、電極端子と導通部との電気的な接続を行うことができる。このため、例えば、電極端子と導通部との電気的な接続を半田によって行う場合のように、熱影響によって半田にクラックが生じるといった熱影響による不具合を無くすことができる。 According to this, the heat generated by the shunt resistor is transferred from the electrode terminal to the conductive portion via the resistance side connection portion and the substrate side connection portion, and is transmitted from the conductive portion to the circuit board. Is a separate body, so heat transfer to the circuit board can be suppressed. Further, the metal connecting member enables electrical connection between the electrode terminal and the conductive portion. For this reason, it is possible to eliminate problems due to thermal influence such as cracks in the solder due to thermal influence, as in the case where the electrode terminal and the conductive portion are electrically connected by solder, for example.
また、電流計測装置について、前記回路基板は、前記制御部の配置された前記実装面を第1実装面として厚さ方向の一面に備えるとともに、前記厚さ方向の他面に前記接続部材の前記基板側接続部が配置される第2実装面を備え、前記基板側接続部は、前記第2実装面に沿って前記シャント抵抗器から最も離れた位置に基板側端面を有し、前記第2実装面に沿って前記基板側端面よりも前記シャント抵抗器に近い位置に電子部品が実装されていてもよい。 Further, regarding the current measuring device, the circuit board includes the mounting surface on which the control unit is arranged as a first mounting surface on one surface in the thickness direction, and the other surface in the thickness direction of the connecting member. A second mounting surface on which a board-side connecting portion is arranged is provided, and the board-side connecting portion has a substrate-side end surface at a position farthest from the shunt resistor along the second mounting surface, and the second mounting portion is provided. The electronic component may be mounted at a position closer to the shunt resistor than the substrate side end surface along the mounting surface.
これによれば、シャント抵抗器は、平面視及び正面視のいずれにおいても回路基板に重なっていないため、第2実装面において、基板側端面よりもシャント抵抗器に近い位置に実装された電子部品であっても、シャント抵抗器で発生した熱の影響を小さくできる。 According to this, since the shunt resistor does not overlap the circuit board in either the plan view or the front view, the electronic component mounted at a position closer to the shunt resistor than the substrate side end surface on the second mounting surface. Even so, the effect of heat generated by the shunt resistor can be reduced.
また、電流計測装置について、前記平面視では、前記第2実装面から前記シャント抵抗器が前記幅方向に突出し、前記第2実装面に実装された電子部品の前記第2実装面からの突出寸法は、前記第1実装面に実装された電子部品の前記第1実装面からの突出寸法より大きく、かつ前記シャント抵抗器の前記第2実装面からの突出寸法より小さくてもよい。 Further, with respect to the current measuring device, in the plan view, the shunt resistor projects from the second mounting surface in the width direction, and the protruding dimension of the electronic component mounted on the second mounting surface from the second mounting surface. May be larger than the protrusion dimension of the electronic component mounted on the first mounting surface from the first mounting surface and smaller than the protrusion dimension of the shunt resistor from the second mounting surface.
これによれば、平面視では、第2実装面からシャント抵抗器が幅方向に突出しているため、シャント抵抗器の幅方向の寸法内であれば、電子部品の突出寸法が大きくても電流計測装置が大型化しない。また、第1実装面に実装される電子部品の突出寸法を、第2実装面に実装される電子部品の突出寸法より小さくすることで、電流計測装置が大型化せずに済む。 According to this, since the shunt resistor protrudes in the width direction from the second mounting surface in a plan view, current measurement is performed even if the protruding dimension of the electronic component is large as long as it is within the width direction of the shunt resistor. The device does not become large. Further, by making the protruding dimension of the electronic component mounted on the first mounting surface smaller than the protruding dimension of the electronic component mounted on the second mounting surface, it is not necessary to increase the size of the current measuring device.
また、電流計測装置について、前記電極端子と前記接続部材とは重合方向に締結され、前記重合方向における前記電極端子と前記接続部材との間には弾性部材が介在し、前記弾性部材は前記電極端子に比べて熱抵抗が高くてもよい。 Further, in the current measuring device, the electrode terminal and the connecting member are fastened in the polymerization direction, an elastic member is interposed between the electrode terminal and the connecting member in the polymerization direction, and the elastic member is the electrode. The thermal resistance may be higher than that of the terminal.
これによれば、シャント抵抗器に電流が流れると、電極端子が発熱して熱膨張する。電極端子と接続部材とが重合方向に締結された状態で電極端子が重合方向へ熱膨張しても、電極端子の熱膨張は、弾性部材の厚さが薄くなるように弾性部材が重合方向に弾性変形することで吸収される。さらに、弾性部材の熱抵抗により、電極端子から接続部材への熱伝導を抑制するため、回路基板への熱伝導を抑制できる。 According to this, when a current flows through the shunt resistor, the electrode terminals generate heat and thermally expand. Even if the electrode terminal thermally expands in the polymerization direction while the electrode terminal and the connecting member are fastened in the polymerization direction, the thermal expansion of the electrode terminal causes the elastic member to expand in the polymerization direction so that the thickness of the elastic member becomes thinner. It is absorbed by elastic deformation. Further, since the thermal resistance of the elastic member suppresses the heat conduction from the electrode terminal to the connecting member, the heat conduction to the circuit board can be suppressed.
本発明によれば、シャント抵抗器で発生した熱を回路基板に及びにくくできる。 According to the present invention, the heat generated by the shunt resistor can be made difficult to reach the circuit board.
以下、電流計測装置を具体化した一実施形態を図1〜図6にしたがって説明する。
図1に示すように、電池パック10は、パックケース11内に複数の二次電池12を備える。二次電池12は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池など充放電可能なものであればどのようなものを用いていてもよい。複数の二次電池12同士は直列接続されている。なお、複数の二次電池12は、並列接続されていてもよいし、直列接続、又は並列接続された複数の二次電池12同士を直列接続や並列接続したものであってもよい。即ち、複数の二次電池12同士の接続態様は任意である。
Hereinafter, an embodiment in which the current measuring device is embodied will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
As shown in FIG. 1, the
電池パック10は、EVやPHVの電源として搭載されている。電池パック10は、モータ等の負荷への供給電力を蓄える。複数の二次電池12が並ぶ方向は、パックケース11の長手方向と一致している。
The
電池パック10は、当該電池パック10から負荷への電力経路に設けられた電流計測装置20を備える。電流計測装置20は、負荷への電流経路に流れる電流を計測する。電流計測装置20は、電池パック10に取り付けられたケース13に収容されている。ケース13は、パックケース11の長手方向の両端面のうちの一端面である取付面11aに取り付けられている。なお、取付面11aは平坦面状であり、パックケース11の長手方向に延びる軸線Lに直交する面である。
The
図2に示すように、ケース13は、有底箱状の金属製の第1ケース部材14と、有蓋筒状の合成樹脂製の第2ケース部材15とを有する。第1ケース部材14は、矩形板状の底板14aと、底板14aの縁から四角筒状に立設する第1周壁14bと、底板14aから立設された複数の基板取付ボス14cと、第1周壁14bの四隅に位置し、かつ底板14aから立設されたケース取付ボス14dと、を有する。基板取付ボス14c及びケース取付ボス14dの内周面には図示しない雌ねじが設けられている。
As shown in FIG. 2, the
第1ケース部材14の開口部を閉塞する第2ケース部材15は、矩形板状の蓋板15aと、蓋板15aの縁から四角筒状に立設する第2周壁15bと、第2周壁15bの四隅に位置する図示しない貫通孔とを有する。また、第2ケース部材15は、第2周壁15bの一部を貫通するコネクタ貫通孔15eを有する。
The
電流計測装置20の回路基板31を貫通させた基板取付ねじ17を基板取付ボス14cに螺合することで第1ケース部材14に電流計測装置20が取り付けられるとともに、第2ケース部材15の貫通孔に挿通されたケース固定ねじ16がケース取付ボス14dに螺合されることで第1ケース部材14と第2ケース部材15が組付けられている。第1ケース部材14と第2ケース部材15が一体に組付けられることによりケース13が構成されるとともに、ケース13内に電流計測装置20が収容されている。
The
ケース13は、第1ケース部材14の底板14aの外面をパックケース11の取付面11aに接触させた状態でパックケース11に取り付けられている。したがって、ケース13は、第1ケース部材14と第2ケース部材15の組付け方向がパックケース11の長手方向に一致する状態でパックケース11に取り付けられている。
The
図4に示すように、ケース13に収容された電流計測装置20は、シャント抵抗器21と、回路基板31と、シャント抵抗器21と回路基板31とを接続する二つの接続部材41と、を有する。また、電流計測装置20は、各接続部材41をシャント抵抗器21及び回路基板31に締結する基板用リベット44及び抵抗用リベット45と、シャント抵抗器21と接続部材41との間に位置する弾性部材48と、を有する。
As shown in FIG. 4, the
シャント抵抗器21は、例えば、Cu−Mn−Ni系等の抵抗合金から構成される抵抗体22と、Cu等の金属から構成される一対の電極端子23とを有する。抵抗体22は矩形平板状である。各電極端子23は矩形平板状である。シャント抵抗器21は、一方の電極端子23、抵抗体22、及び他方の電極端子23を、電極端子23の長手へ一列に並べて構成されている。電極端子23の長手方向は、電極端子23の六つの側面のうち、最も面積の大きい二つの側面の長手が延びる方向であり、電極端子23の短手方向は、最も面積の大きい二つの側面の短手が延びる方向である。
The
図2又は図3に示すように、シャント抵抗器21において、一方の電極端子23、抵抗体22、及び他方の電極端子23が一列に並ぶ方向を並設方向Xとする。シャント抵抗器21の並設方向Xは、電極端子23の長手方向と一致する。また、各電極端子23の短手方向をシャント抵抗器21の幅方向Wとする。さらに、電極端子23の最も面積の大きい二つの側面を繋ぐ方向を、シャント抵抗器21の厚さ方向D1とする。したがって、並設方向Xは、抵抗体22の厚さ方向D1に交差する一つの方向である。また、幅方向Wは、抵抗体22の厚さ方向D1及び並設方向Xに直交する方向である。なお、抵抗体22の厚さ方向D1は、電極端子23の厚さ方向と一致するとともにシャント抵抗器21の厚さ方向と一致する。
As shown in FIG. 2 or 3, in the
図3又は図4に示すように、一方の電極端子23は、並設方向Xにおける抵抗体22の第1端面22aに接合され、他方の電極端子23は、並設方向Xにおいて抵抗体22の第1端面22aと反対側に位置する第2端面22bに接合されている。抵抗体22と各電極端子23とは、レーザ溶接又は電子ビーム溶接によって接合されている。
As shown in FIG. 3 or 4, one
各電極端子23は、並設方向Xにおける抵抗体22寄りに透孔23aを有する。透孔23aは、電極端子23を厚さ方向D1に貫通する。電極端子23は、厚さ方向D1の一方に平坦な第1面25を備えるとともに厚さ方向D1の他方に平坦な第2面26を備える。なお、第1面25は、電極端子23の六つの側面のうち、最も面積の大きい二つの側面のうちの一方であり、第2面26は他方である。また、各電極端子23は、並設方向Xにおける透孔23aとは反対側の端部寄りに連結孔23bを有する。連結孔23bは、電極端子23を厚さ方向D1に貫通する。
Each
各電極端子23の連結孔23bには、図示しないバスバーを貫通させた図示しない接続用ボルトが貫通するとともに、電極端子23を貫通した接続用ボルトには図示しない接続用ナットが螺合されている。接続用ボルトと接続用ナットの螺合により、各電極端子23にはバスバーが締結されるとともに、各電極端子23にはバスバーが電気的に接続されている。各電極端子23と電気的に接続されたバスバーは、電池パック10と負荷とを接続する電流経路に接続されている。したがって、バスバーは、電池パック10と負荷とを接続する電流経路の一部を構成しているといえる。
A connection bolt (not shown) penetrating a bus bar (not shown) penetrates through the connecting
回路基板31は、ガラスエポキシ製の本体部34を備える。図5に示すように、本体部34の厚さ方向D2の第1実装面34aには、制御部としての電圧増幅IC32が実装されている。電圧増幅ICは半田によって第1実装面34aに実装されている。電圧増幅IC32は、電池パック10から負荷への電流経路に流れる電流を計測可能な電圧に変換するための集積回路である。電圧増幅IC32は、回路基板31の第1実装面34aに実装された電子部品を構成する。
The
図3又は図5に示すように、本体部34の厚さ方向D2の第2実装面34bには、電流検出の配線パターンPが設けられているとともに、電解コンデンサ35、その他の電子部品36が半田付けによって実装されている。また、図2に示すように、第2実装面34bには接続用コネクタ37が実装されている。本体部34の四隅には、孔33が設けられている。各孔33には上記した基板取付ねじ17が挿通されている。
As shown in FIG. 3 or 5, a wiring pattern P for current detection is provided on the second mounting
図3又は図5に示すように、二つの接続部材41は、それぞれL形の金属製である。本実施形態では接続部材41は銅製である。各接続部材41は、回路基板31の配線パターンPと締結される基板側接続部42と、シャント抵抗器21の電極端子23と締結される抵抗側接続部43とを備える。基板側接続部42及び抵抗側接続部43はそれぞれ矩形平板状である。基板側接続部42の五つの側面のうち、最も面積の大きい二つの面のうちの一方を外面42aとし、他方を内面42bとする。また、抵抗側接続部43の五つの側面のうち、最も面積の大きい二つの面のうちの一方を外面43aとし、他方を内面43bとする。
As shown in FIG. 3 or 5, the two connecting
基板側接続部42の外面42aと抵抗側接続部43の外面43aとは互いに直交し、基板側接続部42の内面42bと抵抗側接続部43の内面43bとは互いに直交する。したがって、基板側接続部42と抵抗側接続部43は直交している。並設方向Xの外側から接続部材41を見た側面視では、接続部材41はL形である。
The
各接続部材41は、基板側接続部42の外面42aと抵抗側接続部43の外面43aとが交わる位置に第1交差線N1を有する。第1交差線N1は、接続部材41の外面側の角上に位置する。また、各接続部材41は、基板側接続部42の内面42bと抵抗側接続部43の内面43bとが交わる位置に第2交差線N2を有する。第2交差線N2は、接続部材41の内面側の角上に位置する。第1交差線N1は、外面42a,43aの短手方向に延びる直線であり、第2交差線N2は、内面42b,43bの短手方向に延びる直線である。
Each connecting
図4又は図5に示すように、基板側接続部42は、基板用リベット44によって回路基板31の配線パターンPに締結され、抵抗側接続部43は、抵抗用リベット45によって弾性部材48を介してシャント抵抗器21の電極端子23に締結されている。各接続部材41において、基板側接続部42の外面42aは、回路基板31の第2実装面34bに設けられた配線パターンPに接触している。また、抵抗側接続部43の外面43aは、弾性部材48を介して各電極端子23の第2面26に接触している。
As shown in FIG. 4 or 5, the substrate
回路基板31において、シャント抵抗器21に最も近い本体部34の端縁を抵抗側端縁31aとする。本実施形態では、抵抗側端縁31aは直線状に延びる。二つの接続部材41は、回路基板31の第2実装面34bに接続されているが、第1交差線N1が抵抗側端縁31aよりもシャント抵抗器21寄りの外側に位置するように回路基板31から離れている。より具体的には、シャント抵抗器21を並設方向Xの外側から見た側面視において、各接続部材41は、抵抗側接続部43の外面43aが抵抗側端縁31aよりも外側に離れるように、回路基板31に締結されている。したがって、側面視において、抵抗側接続部43に締結されたシャント抵抗器21は、回路基板31から離れている。よって、図4に示すように、電流計測装置20を、シャント抵抗器21の幅方向Wの外側から見た正面視において、シャント抵抗器21は、回路基板31に重なっていない。
In the
また、図5に示すように、電流計測装置20において、電極端子23の厚さ方向D1の両面である第1面25及び第2面26の延長面M1と、回路基板31の第1実装面34a及び第2実装面34bの延長面M2とは、互いに交差しており、本実施形態では直交している。つまり、シャント抵抗器21を並設方向Xに沿って見た側面視、及び第1面25側から見た平面視において、シャント抵抗器21は回路基板31の第2実装面34bから幅方向Wに突出するように回路基板31から立設されている。したがって、側面視では、電流計測装置20はL形である。
Further, as shown in FIG. 5, in the
側面視において、第2実装面34bに実装された電解コンデンサ35及び電子部品36の第2実装面34bからの突出寸法は、第1実装面34aに実装された電子部品である電圧増幅IC32の第1実装面34aからの突出寸法より大きい。また、第2実装面34bに実装された電解コンデンサ35及び電子部品36の第2実装面34bからの突出寸法は、シャント抵抗器21の第2実装面34bからの突出寸法より小さい。このため、電流計測装置20を、シャント抵抗器21の第1面25側から見た平面視において、第2実装面34bに実装された電解コンデンサ35及び電子部品36は、シャント抵抗器21から突出していない。
In a side view, the protrusion dimension of the
また、図4に示すように、各接続部材41の基板側接続部42は、第2実装面34bに沿ってシャント抵抗器21から最も離れた位置に基板側端面42cを有する。基板側端面42cは、基板側接続部42の五つの側面のうち、外面42a及び内面42bに直交し、かつ最も面積の小さい面である。そして、電流計測装置20において、回路基板31の第2実装面34bには、当該第2実装面34bに沿って基板側端面42cよりもシャント抵抗器21に近い位置に電子部品36が実装されている。つまり、第2実装面34bには、シャント抵抗器21に近い位置にも電子部品36が実装されている。
Further, as shown in FIG. 4, the substrate-
電流計測装置20において、基板用リベット44により、基板側接続部42と回路基板31は互いに重なる状態で挟持されている。基板用リベット44による挟持により、基板側接続部42と配線パターンPとが密接している。この密接により配線パターンPと接続部材41とが電気的に接続されている。
In the
図6に示すように、シャント抵抗器21において、幅方向Wの両端縁に位置し、かつ並設方向Xに延びる一対の端縁のうち、回路基板31に近い端縁を基板側端縁21aとする。シャント抵抗器21は、接続部材41の抵抗側接続部43の外面43aに配置されているが、抵抗側接続部43の長手方向において、基板側端縁21aが第2交差線N2よりも抵抗側接続部43の先端寄りに位置するように配置されている。より具体的には、シャント抵抗器21を第1面25側から見た平面視において、シャント抵抗器21は、基板側端縁21aが基板側接続部42の内面42bよりも、抵抗側接続部43の先端寄りに位置するように配置されている。したがって、シャント抵抗器21を外側となる第1面25側から見た平面視において、シャント抵抗器21は、回路基板31に重なっていない。さらに、平面視において、シャント抵抗器21は、回路基板31の第2実装面34bから離間している。
As shown in FIG. 6, in the
図5に示すように、抵抗用リベット45により、抵抗側接続部43と、弾性部材48と、電極端子23とが挟持されている。抵抗用リベット45による挟持により、電極端子23と弾性部材48とが密接しているとともに、抵抗側接続部43と弾性部材48とが密接している。なお、弾性部材48は、電極端子23の第2面26と、抵抗側接続部43の外面43aとの間に配置されるとともに、両面26,43aによって重合方向に挟持されている。したがって、弾性部材48は、当該弾性部材48の厚さ方向が重合方向に一致するように、電流計測装置20に設けられている。また、各弾性部材48は、抵抗用リベット45によるかしめによって、重合方向に圧縮されている。
As shown in FIG. 5, the
弾性部材48は、例えばシリコンシートによってリング状に形成されている。シャント抵抗器21に電流が流れているときの発熱に耐え得るため、弾性部材48の耐熱温度は150〜170度に設定されるのが好ましい。また、弾性部材48は、シャント抵抗器21に生じた熱を回路基板31に伝えにくくするために、電極端子23に比べて熱抵抗が高く設定されるのが好ましい。
The
電流計測装置20において、各抵抗用リベット45は、電極端子23の第1面25と電気的に接続されるとともに、抵抗側接続部43の内面43bと電気的に接続されている。したがって、各電極端子23は、抵抗用リベット45を介して接続部材41と電気的に接続されている。そして、接続部材41の基板側接続部42は、回路基板31の配線パターンPと電気的に接続され、配線パターンPは電圧増幅ICと電気的に接続されている。これにより、電圧増幅IC32は、抵抗体22の一対の電極端子23の電圧を図示しないマイコンで計測可能な電圧に増幅し、マイコンは増幅された電圧に基づいて、電流経路を流れる電流を計測する。
In the
次に、電流計測装置20の作用を説明する。
電池パック10から負荷への電流経路に流れている電流が、一方の電極端子23から抵抗体22に流れ、他方の電極端子23へ流れる。抵抗体22を電流が流れることによって生じる電圧が、抵抗用リベット45、接続部材41、及び配線パターンPを介して電圧増幅IC32に入力される。電圧増幅IC32は、入力された電圧を増幅し、図示しないマイコンは増幅された電圧値に基づいて電流値を計測する。
Next, the operation of the
The current flowing in the current path from the
シャント抵抗器21に電流が流れると、シャント抵抗器21が発熱する。シャント抵抗器21で発生した熱は、シャント抵抗器21における電極端子23の第1面25及び第2面26と、抵抗体22の厚さ方向D1の両面から放出されるとともに、幅方向W及び並設方向Xの両端面から放出される。熱の放出先には、回路基板31が存在しないため、シャント抵抗器21から発せられる熱が回路基板31に及びにくい。
When a current flows through the
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)シャント抵抗器21で発生した熱が回路基板31に及びにくいため、回路基板31に実装された電解コンデンサ35及び電子部品36にも熱が及びにくくなり、電解コンデンサ35及び電子部品36への熱影響を抑えることができるとともに、電解コンデンサ35及び電子部品36を実装するための半田への熱影響も抑えることができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the heat generated by the
(2)電流計測装置20の側面視はL形である。このため、シャント抵抗器21において放熱量の大きい厚さ方向D1の端面は回路基板31の第2実装面34bと向き合っていない。よって、シャント抵抗器21で発生した熱を第2実装面34bに及びにくくできる。
(2) The side view of the
(3)シャント抵抗器21は、平面視及び正面視のいずれにおいても回路基板31に重なっていないため、第2実装面34bにおいて、基板側端面42cよりもシャント抵抗器21に近い位置に実装された電子部品36であっても、シャント抵抗器21で発生した熱の影響を小さくできる。
(3) Since the
(4)シャント抵抗器21と回路基板31は二つの接続部材41によって接続され、電流計測装置20はL形に形成されている。そして、接続部材41に対するシャント抵抗器21及び回路基板31の配置を調節することで、シャント抵抗器21と回路基板31の電気的な絶縁に関する沿面距離及び空間距離を確保できる。
(4) The
(5)シャント抵抗器21と回路基板31はL形の接続部材41によって接続されている。例えば、シャント抵抗器21の厚さ方向D1の端面と回路基板31の第2実装面34bとを対向させ、電極端子23と配線パターンPとを半田接続する場合と比べると、接続部材41の方が半田に比べて表面積を大きくできる。このため、シャント抵抗器21と回路基板31を半田接続した場合と比べると、接続部材41からの放熱量を多くでき、シャント抵抗器21で発生した熱が回路基板31に及びにくくなる。
(5) The
(6)接続部材41とシャント抵抗器21とは抵抗用リベット45によって機械的に締結され、接続部材41と回路基板31とは基板用リベット44によって機械的に締結されている。このため、シャント抵抗器21と回路基板31とを半田接続する場合のような、熱影響によって半田にクラックが生じることを無くすことができる。
(6) The connecting
(7)シャント抵抗器21と回路基板31とを一体化する方法として、例えば、回路基板31の一部を屈曲させて屈曲部を形成し、屈曲部とシャント抵抗器21とを接合する方法を採用することで、正面視及び平面視においてシャント抵抗器21と回路基板31とを重ならせずに一体化できる。しかし、この方法では、シャント抵抗器21から発せられた熱が回路基板31に直接伝わることになり、好ましくない。接続部材41を介してシャント抵抗器21と回路基板31とを一体化して接続した場合は、シャント抵抗器21で発生した熱は、接続部材41を介して回路基板31に伝わるが、回路基板31とは別体の接続部材41を介するため、回路基板31に対する伝熱を抑制できる。
(7) As a method of integrating the
(8)第2実装面34bに実装された電解コンデンサ35及び電子部品36の第2実装面34bからの突出寸法は、第1実装面34aに実装された電圧増幅IC32及び電子部品36の第1実装面34aからの突出寸法より大きく、かつシャント抵抗器21の第2実装面34bからの突出寸法より小さい。このため、シャント抵抗器21の幅方向Wの寸法内であれば、電解コンデンサ35及び電子部品36の突出寸法が大きくても電流計測装置20が大型化しない。また、第1実装面34aに実装される電圧増幅IC32及び電子部品36の突出寸法を、第2実装面34bに実装される電解コンデンサ35及び電子部品36の突出寸法より小さくすることで、電流計測装置20が大型化せずに済む。
(8) The protruding dimensions of the
(9)電極端子23と抵抗側接続部43とは抵抗用リベット45によって締結されるとともに、電極端子23と抵抗側接続部43との間には弾性部材48が介在する。シャント抵抗器21に電流が流れると、電極端子23が発熱して熱膨張したとき、抵抗用リベット45により、電極端子23と抵抗側接続部43とが重合方向に締結された状態で電極端子23が重合方向へ熱膨張しても、電極端子23の熱膨張は、弾性部材48の厚さが薄くなるように弾性部材48が重合方向に弾性変形することで吸収される。さらに、弾性部材48の熱抵抗により、電極端子23から接続部材41への熱伝導を抑制するため、回路基板31への熱伝導を抑制できる。
(9) The
(10)電流計測装置20は側面視L形に形成され、シャント抵抗器21の第2面26には回路基板31が対向しておらず、開放されている。このため、電極端子23とバスバーとの締結が行いやすい。
(10) The
(11)シャント抵抗器21は、抵抗側接続部43の外面43aに配置され、回路基板31は、基板側接続部42の外面42aに配置されている。このため、シャント抵抗器21及び回路基板31が接続部材41によって一体化される構成において、例えば、シャント抵抗器21と回路基板31を接続部材41の内面42b,43bに配置する場合と比べて、シャント抵抗器21と回路基板31を離すことができる。
(11) The
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 実施形態において、シャント抵抗器21の電極端子23と接続部材41とを締結する方法は、抵抗用リベット45に変えてボルト及びナットで行ってもよいし、回路基板31と接続部材41とを締結する方法は、基板用リベット44に変えてボルト及びナットで行ってもよい。
This embodiment can be modified and implemented as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
○ In the embodiment, the method of fastening the
○ シャント抵抗器21の電極端子23と抵抗側接続部43との間に弾性部材48を介在させなくてもよい。
○ 第2実装面34bに実装された電解コンデンサ35及び電子部品36の少なくとも一つにおいて、第2実装面34bからの突出寸法が、第2実装面34bからのシャント抵抗器21の突出寸法より大きくてもよい。この場合、電解コンデンサ35及び電子部品36の少なくとも一つにおいて、第2実装面34bからの突出寸法が、第1実装面34aからの電圧増幅IC32及び電子部品36の突出寸法より小さくてもよいし、大きくてもよい。
○ It is not necessary to interpose the
○ In at least one of the
○ 第2実装面34bにおいて、基板側端面42cよりもシャント抵抗器21に近い位置に電子部品36が実装されていなくてもよい。
○ 平面視及び正面視において、シャント抵抗器21と回路基板31が重ならなければ、シャント抵抗器21は、抵抗側接続部43の外面43a及び内面43bのいずれに配置されてもよいし、回路基板31も、基板側接続部42の外面42a及び内面42bのいずれに配置されてもよい。
○ On the second mounting
○ As long as the
○ 平面視及び正面視において、シャント抵抗器21と回路基板31が重ならなければ、接続部材41の基板側接続部42は、回路基板31の第1実装面34a及び第2実装面34bに跨がる状態で本体部34に取り付けられていてもよい。
○ If the
○ シャント抵抗器21は、当該シャント抵抗器21の並設方向Xが第2実装面34bから突出する状態で回路基板31に一体化されていてもよい。つまり、シャント抵抗器21は、各電極端子23の長手が回路基板31の第2実装面34bから延びる状態で回路基板31に一体化されていてもよい。
The
○ 接続部材41の基板側接続部42と回路基板31とは半田によって電気的に接続され、接続部材41の抵抗側接続部43とシャント抵抗器21とは半田によって電気的に接続されていてもよい。
○ Even if the board-
○ 電流計測装置20において、抵抗体22の厚さ方向D1の両面である第1面25及び第2面26の延長面M1と、回路基板31の第1実装面34a及び第2実装面34bの延長面M2とは交差していれば直交していなくてもよい。
○ In the
○ シャント抵抗器21と回路基板31は一体化されていなくてもよい。例えば、シャント抵抗器21を第2ケース部材15の第2周壁15bに支持させ、回路基板31を第1ケース部材14の底板14aに支持させてもよい。
○ The
○ 電流計測装置20は、二次電池12を複数有する電池パック10ではなく、バッテリに設けられてもよい。
○ The
D1,D2…厚さ方向、M1,M2…延長面、P…導通部としての配線パターン、X…並設方向、W…幅方向、20…電流計測装置、21…シャント抵抗器、22…抵抗体、23…電極端子、31…回路基板、32…制御部及び電子部品としての電圧増幅IC、34a…第1実装面、34b…第2実装面、35…電子部品としての電解コンデンサ、36…電子部品、41…接続部材、42…基板側接続部、42c…基板側端面、43…抵抗側接続部、48…弾性部材。 D1, D2 ... Thickness direction, M1, M2 ... Extension surface, P ... Wiring pattern as a conductive part, X ... Parallel direction, W ... Width direction, 20 ... Current measuring device, 21 ... Shunt resistor, 22 ... Resistance Body, 23 ... electrode terminal, 31 ... circuit board, 32 ... control unit and voltage amplification IC as electronic component, 34a ... first mounting surface, 34b ... second mounting surface, 35 ... electrolytic capacitor as electronic component, 36 ... Electronic component, 41 ... Connection member, 42 ... Board side connection part, 42c ... Board side end face, 43 ... Resistance side connection part, 48 ... Elastic member.
Claims (5)
平板状の抵抗体、及び当該抵抗体の厚さ方向に交差する一つの方向である並設方向に沿って前記抵抗体を挟む一対の電極端子を有するシャント抵抗器と、
前記抵抗体の前記一対の電極端子の電圧を計測する制御部が実装面に配置された回路基板と、を有するとともに、
前記抵抗体の前記厚さ方向の両面と前記回路基板の前記実装面の延長面同士が交差する状態で前記シャント抵抗器と前記回路基板が一体化されており、
前記シャント抵抗器において、前記抵抗体の前記厚さ方向及び前記並設方向に直交する方向を幅方向とすると、
前記幅方向の外側から前記シャント抵抗器及び前記回路基板を見た正面視において、前記シャント抵抗器と前記回路基板とは重ならず、
かつ前記厚さ方向の外側から前記シャント抵抗器及び前記回路基板を見た平面視において、前記シャント抵抗器と前記回路基板とは重なっていないことを特徴とする電流計測装置。 A current measuring device installed in the current path.
A shunt resistor having a flat plate-shaped resistor and a pair of electrode terminals sandwiching the resistor along a parallel direction, which is one direction intersecting the thickness direction of the resistor.
It has a circuit board in which a control unit for measuring the voltage of the pair of electrode terminals of the resistor is arranged on a mounting surface, and also has.
The shunt resistor and the circuit board are integrated in a state where both sides of the resistor in the thickness direction and the extension surfaces of the mounting surface of the circuit board intersect with each other.
In the shunt resistor, the width direction is defined as the direction orthogonal to the thickness direction and the juxtaposition direction of the resistor.
When the shunt resistor and the circuit board are viewed from the outside in the width direction, the shunt resistor and the circuit board do not overlap with each other.
Moreover, the current measuring device is characterized in that the shunt resistor and the circuit board do not overlap in a plan view of the shunt resistor and the circuit board from the outside in the thickness direction.
前記基板側接続部は、前記第2実装面に沿って前記シャント抵抗器から最も離れた位置に基板側端面を有し、
前記第2実装面に沿って前記基板側端面よりも前記シャント抵抗器に近い位置に電子部品が実装されている請求項2に記載の電流計測装置。 The circuit board includes the mounting surface on which the control unit is arranged as a first mounting surface on one surface in the thickness direction, and the substrate-side connecting portion of the connecting member is arranged on the other surface in the thickness direction. With a second mounting surface
The substrate-side connection portion has a substrate-side end surface at a position farthest from the shunt resistor along the second mounting surface.
The current measuring device according to claim 2, wherein the electronic component is mounted at a position closer to the shunt resistor than the substrate side end surface along the second mounting surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019214172A JP2021085732A (en) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | Current measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019214172A JP2021085732A (en) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | Current measuring device |
Publications (1)
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JP2021085732A true JP2021085732A (en) | 2021-06-03 |
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ID=76087343
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JP2019214172A Pending JP2021085732A (en) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | Current measuring device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2021085732A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7485721B2 (en) | 2022-05-11 | 2024-05-16 | 矢崎総業株式会社 | Current Detector |
-
2019
- 2019-11-27 JP JP2019214172A patent/JP2021085732A/en active Pending
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