JP2021135140A - 電流計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極端子と外部接続部材の接続異常の有無の誤判定を減らせる電流計測装置を提供すること。【解決手段】電流計測装置２０は、シャント抵抗器２１と、回路基板３１と、電池ＥＣＵ３８と、を有する。電流計測装置２０において、シャント抵抗器２１は電流経路に設けられ、各電極端子２３にはバスバー６０が接続される。電流計測装置２０は、二つの温度センサ５１を備える。二つの温度センサ５１は、シャント抵抗器２１の温度であって、並設方向に抵抗体２２を挟んだ位置での温度を取得する。電池パック１０の電池ＥＣＵ３８は、各温度センサ５１によって取得される温度の差が閾値を超える場合、電極端子２３とバスバー６０の一対の接続箇所Ｓのうちのいずれか一方に接続異常があると判別する。【選択図】図１

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。

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の電流計測装置は、シャント抵抗器と、回路基板としての基板とに加え、温度センサを備える。シャント抵抗器は、抵抗体と、抵抗体を挟む状態で接合された一対の電極端子としての電極と、を備える。基板は、シャント抵抗器の一面に立設されている。基板の一面には制御用ＩＣが搭載されるとともに、電極の温度を測定する温度センサが複数設けられている。制御用ＩＣは、抵抗体の一対の電極の電圧を、測定された温度に応じた値に補正して高精度の電流測定を行うとしている。

また、電流計測装置において、シャント抵抗器を電流経路に接続するため、シャント抵抗器の一対の電極端子には、バスバーなどの外部接続部材が接続される。外部接続部材は、例えば、外部接続部材及び電極端子を貫通させたボルトにナットを螺合することにより電極端子に締結される。

しかし、振動等によって、外部接続部材と電極端子の接続箇所に弛みが生じ、外部接続部材と電極端子との接触不良といった接続異常が生じる場合がある。接続異常が生じると、外部接続部材と電極端子との間での電気的な抵抗が増大してシャント抵抗器に温度上昇が生じる。このような電気的な接続箇所における接続異常を検出するため、例えば特許文献２のプリント基板実装端子台では、接続箇所の温度を温度センサとしての温度検知素子によって測定している。

図９に示すように、プリント基板実装端子台は、端子金具９０を備える。端子金具９０は、桁部９０ａと脚部９０ｂとを備える。桁部９０ａは、電線接続部９０ｃを二つ有する。各電線接続部９０ｃには、端子固定ねじ９２をねじ止めするためのねじ穴が設けられている。プリント基板９３は、板厚方向の両面にはんだ付け部銅箔パターン９３ａを有するとともに、板厚方向の片面に温度検知素子実装用銅箔パターン９３ｂを有する。

端子金具９０の脚部９０ｂは、はんだ付け部銅箔パターン９３ａにはんだ付けされる。温度検知素子９４は、温度検知素子実装用銅箔パターン９３ｂにはんだ付けされる。また、プリント基板９３の一面には、温度検知素子９４から外部への出力用にコネクタ９５が配置されている。温度検知素子９４には、コネクタ９５を介して図示しない電子回路が接続される。

電線接続部９０ｃにて発生した熱は、脚部９０ｂを通じてはんだ付け部銅箔パターン９３ａへ伝わり、プリント基板９３及び温度検知素子実装用銅箔パターン９３ｂを通じて温度検知素子９４へと伝わる。そして、プリント基板９３上で温度検知素子９４が温度を測定する。電子回路は、温度検知素子９４から取得された温度と各種の情報から、電線接続部９０ｃの接続異常を検知可能としている。

特開２０１９−２０１１３１号公報 特開２０１４−１４６５４５号公報

ところが、電流計測装置における電極端子と外部接続部材の接続異常の有無の判定を、特許文献２のように、回路基板に設けた温度センサによって取得される温度に基づいて行うことを発明者は考えた。しかし、シャント抵抗器そのものは、電流が流れることにより発熱するため、温度上昇が生じても、その温度上昇が接続異常を原因としたものなのか、シャント抵抗器の発熱によるものなのかを判別できず、誤判定に繋がりやすい。

本発明の目的は、電極端子と外部接続部材の接続異常の有無の誤判定を減らせる電流計測装置を提供することにある。

上記問題点を解決するための電流計測装置は、抵抗体、及び当該抵抗体の板厚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、前記抵抗体の一対の前記電極端子の電圧を計測する計測部が実装面に配置される回路基板と、を有し、電流経路に前記シャント抵抗器が設けられ、各前記電極端子に外部接続部材が接続される電流計測装置において、前記シャント抵抗器の温度であって、前記並設方向に前記抵抗体を挟んだ位置での温度を取得するために前記回路基板に設けられる二つの温度センサと、各前記温度センサによって取得される温度の差が閾値を超える場合、前記電極端子と前記外部接続部材の一対の接続箇所のうちのいずれか一方に接続異常があると判別する判定部と、を有することを要旨とする。

これによれば、各電極端子と外部接続部材の接続箇所のうち、接続異常が生じた接続箇所を異常箇所とし、接続異常の生じていない接続箇所を正常箇所とする。異常箇所の電気的な抵抗の値は、正常箇所の電気的な抵抗の値と異なる。このため、シャント抵抗器に電流が流れたとき、シャント抵抗器の温度上昇が生じつつ、異常箇所の温度と正常箇所の温度とに差が生じる。このため、接続異常が生じた場合は、シャント抵抗器の温度上昇が生じつつも、取得される二つの温度に差が付くことになる。したがって、判定部は、二つの温度の差を閾値と比較することで接続異常が有ることを判別でき、誤判定を減らすことができる。

また、電流計測装置について、前記判定部は、二つの前記温度センサのうち、高い温度を取得する一方の前記温度センサに近い前記接続箇所に前記接続異常があると判定してもよい。

これによれば、シャント抵抗器に電流が流れたとき、異常箇所の温度は正常箇所の温度よりも高くなる。このため、二つの温度センサから取得されるシャント抵抗器の温度のうち、異常箇所に近い温度センサによって取得される温度は、正常箇所に近い温度センサによって取得される温度より高くなる。このため、高い温度を取得した温度センサに近い接続箇所が異常箇所となり、判定部は、取得される二つの温度から、異常箇所を特定できる。

また、電流計測装置について、各前記電極端子と、前記回路基板における前記計測部の導通部とにはそれぞれ導電材料製の接続部材が接続され、一対の前記接続部材は、前記並設方向に前記抵抗体を挟む位置に配置され、各前記温度センサは、各前記接続部材の温度を計測してもよい。

これによれば、シャント抵抗器で発生した熱は、各電極端子から各接続部材を介して回路基板に伝わる。回路基板に設けた温度センサによって各接続部材の温度を計測することにより、各温度センサにより各接続箇所の温度を取得できる。また、導電材料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、接続部材を、接続箇所の温度取得と、電流計測の両方に用いることができ、例えば、接続箇所の温度取得と、電流計測とを別々の部材を用いる場合と比べると電流計測装置の部品点数を減らすことができる。

また、電流計測装置について、前記回路基板は、前記回路基板の板厚方向において前記接続部材に重なる位置と前記温度センサに重なる位置とを繋ぐ伝熱部を有してもよい。
これによれば、接続部材に伝わる温度を伝熱部によって温度センサに精度良く伝えることができ、判定部による判定精度を高めることができる。

本発明によれば、電極端子と外部接続部材の接続異常の有無の誤判定を減らせる。

電池モジュールを示す斜視図。 電流計測装置及びケースを示す分解斜視図。 シャント抵抗器及び回路基板を示す斜視図。 電流計測装置を示す部分断面図。 回路基板の伝熱部を示す断面図。 電池ＥＣＵが行う処理を説明するフローチャート。 別例の電流計測装置を示す部分断面図。 回路基板の別例を示す断面図。 背景技術を示す図。

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。

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。

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の多くの部分は、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。

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。

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。

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に回路基板３１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の多くの部分が収容されている。

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。

図１に示すように、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、各接続部材４１の温度を計測する二つの温度センサ５１と、電池ＥＣＵ３８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、を有する。
図３又は図４に示すように、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。

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の板厚方向Ｄ１とする。したがって、並設方向Ｘは、抵抗体２２の板厚方向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の板厚方向Ｄ１及び並設方向Ｘに直交する方向である。なお、抵抗体２２の板厚方向Ｄ１は、電極端子２３の板厚方向と一致するとともにシャント抵抗器２１の板厚方向と一致する。

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。

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を板厚方向Ｄ１に貫通する。電極端子２３は、板厚方向Ｄ１の一方に平坦な第１面２５を備えるとともに板厚方向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を板厚方向Ｄ１に貫通する。

各電極端子２３の連結孔２３ｂには、バスバー６０を貫通させた接続用ボルト６１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６１には接続用ナット６２が螺合されている。接続用ボルト６１と接続用ナット６２の螺合により、各電極端子２３にはバスバー６０が締結されるとともに、バスバー６０と電極端子２３の第１面２５が接触して電極端子２３にバスバー６０が電気的に接続されている。電流計測装置２０において、バスバー６０と電極端子２３とが接続する箇所を接続箇所Ｓとする。電流計測装置２０は、二つの接続箇所Ｓを有し、二つの接続箇所Ｓは、シャント抵抗器２１の抵抗体２２を並設方向Ｘに挟む位置にある。

各電極端子２３と電気的に接続されたバスバー６０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６０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とともに、シャント抵抗器２１は電流経路に設けられているといえる。

図４又は図５に示すように、回路基板３１は、板厚方向Ｄ２の一方面の第１実装面３１ａに銅製の電流検出用パターン３２ａを備える。また、回路基板３１は、板厚方向Ｄ２の他方面の第２実装面３１ｂに銅製の温度用パターン３２ｂを備える。第１実装面３１ａにおいて、電流検出用パターン３２ａには計測部としての電圧増幅ＩＣ３２がはんだ付けされている。よって、電流検出用パターン３２ａは、電圧増幅ＩＣ３２の導通部として機能する。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。

図２又は図３に示すように、第２実装面３１ｂには接続用コネクタ３７が実装されている。また、第２実装面３１ｂにおいて、温度用パターン３２ｂには、二つの温度センサ５１がはんだ付けされている。温度用パターン３２ｂは接続用コネクタ３７に電気的に接続されている。接続用コネクタ３７には電池ＥＣＵ３８が接続線３８ａを介して電気的に接続されている。また、接続用コネクタ３７には、電圧増幅ＩＣ３２が電気的に接続されている。

電池ＥＣＵ３８は、パックケース１１に搭載されている。電池ＥＣＵ３８は、ＣＰＵと、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなる記憶部と、を備える電子制御ユニット(Electronic Control Unit)である。記憶部には、電池パック１０を制御するための種々のプログラムが記憶されている。電池ＥＣＵ３８は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣを備えていてもよい。電池ＥＣＵ３８は、コンピュータプログラムに従って動作する一つ以上のプロセッサ、ＡＳＩＣ等の一つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、それらの組み合わせを含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ、並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆるものを含む。

各温度センサ５１は、それぞれシャント抵抗器２１の温度のうち、並設方向Ｘに抵抗体２２を挟む二つの位置での温度を取得する。各温度センサ５１によって取得される温度は、温度用パターン３２ｂ及び接続用コネクタ３７を通じて電池ＥＣＵ３８に出力される。電池ＥＣＵ３８には、各温度センサ５１によって取得されるシャント抵抗器２１の温度が入力される。電池ＥＣＵ３８は、入力された二つの温度に基づいて、電極端子２３とバスバー６０との接続箇所Ｓにおける接続異常の有無を判定する。電池ＥＣＵ３８による接続異常の有無については後に詳述する。

回路基板３１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。
図３又は図４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は導電材料の一種である銅製である。各接続部材４１は、回路基板３１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。

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。

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に締結されている。二つの接続部材４１は、並設方向Ｘに沿って二つの基板側接続部４２が間を空けて並ぶ状態で回路基板３１に締結されている。つまり、二つの接続部材４１は、並設方向Ｘに抵抗体２２を挟む位置に配置されている。回路基板３１の側端縁のうち、二つの接続部材４１が並ぶ方向に延びる一つの側端縁を基板側端縁３１ｃとすると、各接続部材４１は、抵抗側接続部４３の外面４３ａが基板側端縁３１ｃよりも突出する状態で回路基板３１に締結されている。したがって、基板側接続部４２に直交する抵抗側接続部４３は、回路基板３１の基板側端縁３１ｃから離れた位置に配置されている。

基板側接続部４２は、基板用リベット４４によって電流検出用パターン３２ａと電気的に接続されている。抵抗側接続部４３は、抵抗用リベット４５によってシャント抵抗器２１の電極端子２３に締結されている。また、抵抗側接続部４３の外面４３ａは、各電極端子２３の第２面２６に接触している。抵抗用リベット４５により、抵抗側接続部４３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と抵抗側接続部４３とが接触している。

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と接触することで電気的に接続されるとともに、抵抗側接続部４３の内面４３ｂと接触することで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。各接続部材４１の基板側接続部４２は、基板用リベット４４を介して電流検出用パターン３２ａと電気的に接続され、電流検出用パターン３２ａは電圧増幅ＩＣ３２と電気的に接続されている。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。電圧増幅ＩＣ３２によって計測された電流に関する信号は、接続線３８ａを介して電池ＥＣＵ３８に出力される。

ここで、二つの接続部材４１のうち、図４の左側の接続部材４１を第１接続部材４１１と記載し、図４の右側の接続部材４１を第２接続部材４１２と記載する。そして、二つの温度センサ５１のうち、並設方向Ｘにおいて第１接続部材４１１に近い温度センサ５１を第１温度センサ５１１と記載し、並設方向Ｘにおいて第２接続部材４１２に近い温度センサ５１を第２温度センサ５１２と記載する。

ここで、電流計測装置２０を第２実装面３１ｂに直交する方向に沿って見ることを正面視とする。また、正面視において、第２実装面３１ｂに沿い、かつ並設方向Ｘに直交する方向を縦方向とする。

電流計測装置２０の正面視において、第１温度センサ５１１は、並設方向Ｘに第１接続部材４１１の基板側接続部４２に並んで配置されている。また、電流計測装置２０の正面視において、第１温度センサ５１１は、縦方向の全体が基板側接続部４２に重なり合っている。

電流計測装置２０の正面視において、第２温度センサ５１２は、並設方向Ｘに第２接続部材４１２の基板側接続部４２に並んで配置されている。また、電流計測装置２０の正面視において、第２温度センサ５１２は、縦方向の全体が基板側接続部４２に重なり合っている。電流計測装置２０の正面視において、第１温度センサ５１１と第２温度センサ５１２は、並設方向Ｘにおいて一対の基板側接続部４２の間に間隔を空けて並んで配置されている。

電流計測装置２０の正面視において、第１接続部材４１１の基板側接続部４２の側縁のうち、縦方向に延び、かつ並設方向Ｘの第２接続部材４１２寄りの側縁を第１内側縁４１１ａとする。また、電流計測装置２０の正面視において、第２接続部材４１２の基板側接続部４２の側縁のうち、縦方向に延び、かつ並設方向Ｘの第１接続部材４１１寄りの側縁を第２内側縁４１２ａとする。

電流計測装置２０の正面視では、第１内側縁４１１ａと第２内側縁４１２ａは、互いに平行に直線状に延びる。第２実装面３１ｂに沿って、第１内側縁４１１ａから第１温度センサ５１１に至るまでの最短距離を横寸法Ｋ１とし、第２内側縁４１２ａから第２温度センサ５１２に至るまでの最短距離を横寸法Ｋ２とすると、横寸法Ｋ１と横寸法Ｋ２は等しい又は略等しい。また、第２実装面３１ｂに沿って、回路基板３１の基板側端縁３１ｃから第１温度センサ５１１に至るまでの最短距離を縦寸法Ｋ３とし、基板側端縁３１ｃから第２温度センサ５１２に至るまでの最短距離を縦寸法Ｋ４とすると、縦寸法Ｋ３と縦寸法Ｋ４は等しい又は略等しい。

回路基板３１は、第１温度センサ５１１と板厚方向Ｄ２に重なる位置と、第１接続部材４１１の基板側接続部４２と板厚方向Ｄ２に重なる位置とを繋ぐ第１伝熱部５５を備える。また、回路基板３１は、第２温度センサ５１２と板厚方向Ｄ２に重なる位置と、第２接続部材４１２の基板側接続部４２と板厚方向Ｄ２に重なる位置とを繋ぐ第２伝熱部５６を備える。第１伝熱部５５及び第２伝熱部５６は、それぞれ長方形の銅箔である。第１伝熱部５５及び第２伝熱部５６は、電流計測装置２０の正面視において長手が並設方向Ｘに延びる。第１伝熱部５５及び第２伝熱部５６は、それぞれ回路基板３１の第２実装面３１ｂの表面に露出している。

第１接続部材４１１の基板側接続部４２の外面４２ａは、第１伝熱部５５に直接接触し、第１温度センサ５１１は、第１伝熱部５５に直接接触している。同様に、第２接続部材４１２の基板側接続部４２の外面４２ａは、第２伝熱部５６に直接接触し、第２温度センサ５１２は、第２伝熱部５６に直接接触している。したがって、第１接続部材４１１の基板側接続部４２と第１温度センサ５１１とは、第１伝熱部５５を介して熱的に結合され、第２接続部材４１２の基板側接続部４２と第２温度センサ５１２とは、第２伝熱部５６を介して熱的に結合されている。

第１接続部材４１１は、抵抗用リベット４５によってシャント抵抗器２１の一方の電極端子２３に締結され、第１接続部材４１１とシャント抵抗器２１とは熱的に結合されている。また、シャント抵抗器２１の一方の電極端子２３には、接続用ボルト６１及び接続用ナット６２によってバスバー６０が締結され、バスバー６０とシャント抵抗器２１とは熱的に結合されるとともに、一方の接続箇所Ｓが形成されている。第２接続部材４１２は、抵抗用リベット４５によってシャント抵抗器２１の他方の電極端子２３に締結され、第２接続部材４１２とシャント抵抗器２１とは熱的に結合されている。また、シャント抵抗器２１の他方の電極端子２３には、接続用ボルト６１及び接続用ナット６２によってバスバー６０が締結され、バスバー６０とシャント抵抗器２１とは熱的に結合されるとともに、他方の接続箇所Ｓが形成されている。

したがって、一方の接続箇所Ｓから一方の電極端子２３、抵抗用リベット４５、第１接続部材４１１、基板用リベット４４、第１伝熱部５５及び第１温度センサ５１１までは、熱的に結合され、この伝熱経路を第１伝熱経路とする。他方の接続箇所Ｓから他方の電極端子２３、抵抗用リベット４５、第２接続部材４１２、基板用リベット４４、第２伝熱部５６及び第２温度センサ５１２までは、熱的に結合され、この伝熱経路を第２伝熱経路とする。

並設方向Ｘに沿った各接続箇所Ｓと抵抗用リベット４５の距離Ｋ５は共に等しい又は略等しく、縦方向に沿った抵抗側接続部４３から各基板用リベット４４までの距離Ｋ６は共に等しい又は略等しい。また、上記したように、第１接続部材４１１から第１温度センサ５１１までの距離と、第２接続部材４１２から第２温度センサ５１２までの距離は共に等しい又は略等しい。したがって、第１伝熱経路の長さと、第２伝熱経路の長さは等しい又は略等しい。

そして、一方の接続箇所Ｓの温度は、第１伝熱経路を介して第１温度センサ５１１によって取得される。第１接続部材４１１における基板側接続部４２の温度は、接続箇所Ｓの温度とほぼ等しい。よって、第１温度センサ５１１は、第１接続部材４１１の基板側接続部４２の温度を測定するため、第１温度センサ５１１によって取得される温度は、一方の接続箇所Ｓの温度とほぼ等しい。

同様に、他方の接続箇所Ｓの温度は、第２伝熱経路を介して第２温度センサ５１２によって取得される。第２接続部材４１２における基板側接続部４２の温度は、接続箇所Ｓの温度とほぼ等しい。よって、第２温度センサ５１２は、第２接続部材４１２の基板側接続部４２の温度を測定するため、第２温度センサ５１２によって取得される温度は、他方の接続箇所Ｓの温度とほぼ等しい。

電池ＥＣＵ３８には、第１温度センサ５１１によって取得される第１温度Ｔ１に関する信号と、第２温度センサ５１２によって取得される第２温度Ｔ２に関する信号が入力される。電池ＥＣＵ３８は、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差の絶対値である温度差ΔＴを算出する。電池ＥＣＵ３８は、温度差ΔＴを記憶部に記憶されている閾値Ｔｂと比較する。閾値Ｔｂは、一対の接続箇所Ｓのうちの一方に接続異常が生じ、他方に接続異常が生じていないときの温度差に基づいて設定される。接続異常が生じた接続箇所Ｓを異常箇所Ｓｎとし、接続異常が生じていない接続箇所Ｓを正常箇所Ｓｃとする。

接続異常は、接続用ボルト６１に対する接続用ナット６２の弛みを原因として生じやすい。その他にも、電極端子２３やバスバー６０の変形を原因として生じることもある。このような接続異常が生じた異常箇所Ｓｎでは、電極端子２３とバスバー６０との接触面積が正常箇所Ｓｃと比べて小さくなり、接続箇所Ｓにおける電気的な抵抗が増大する。その結果、シャント抵抗器２１に電流が流れると、異常箇所Ｓｎの温度は、正常箇所Ｓｃの温度より高くなる。このため、異常箇所Ｓｎの温度は、正常箇所Ｓｃの温度より高くなり、温度差ΔＴが生じる。

また、接続箇所Ｓに接続異常がなく、両方の接続箇所Ｓが正常箇所Ｓｃの場合であっても、シャント抵抗器２１に電流が流れると、シャント抵抗器２１の温度は上昇する。このとき、両方の接続箇所Ｓが正常箇所Ｓｃであっても、温度センサ５１によって取得される温度には僅かだが、差が生じる場合があるが、この温度差は小さい。

したがって、一対の接続箇所Ｓのうちの一方に異常箇所Ｓｎが生じ、他方に正常箇所Ｓｃが生じたときの温度差ΔＴを予め実験等により算出しつつ、両方の接続箇所Ｓが正常箇所Ｓｃのときの温度差ΔＴも予め実験等により算出して閾値Ｔｂが設定される。閾値Ｔｂは、実験によって算出された温度差ΔＴのうち、両方の接続箇所Ｓが正常箇所Ｓｃの場合に取り得る温度差ΔＴの最大値よりも若干大きく、かつ、一対の接続箇所Ｓのうちの一方に異常箇所Ｓｎが生じ、他方に正常箇所Ｓｃが生じたときの温度差ΔＴの中の最小値に設定するのが好ましい。

電池ＥＣＵ３８は、算出された温度差ΔＴを記憶されている閾値Ｔｂと比較し、温度差ΔＴが閾値Ｔｂを超える場合は、一対の接続箇所Ｓのうちのいずれか一方に接続異常があると判別する。なお、温度差ΔＴは、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差の絶対値である。

電池ＥＣＵ３８は、電極端子２３とバスバー６０の一対の接続箇所Ｓのうちのいずれか一方に接続異常があると判別する判定部として機能する。また、電池ＥＣＵ３８は、接続異常があると判別した場合、取得される第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２のうち、高い温度を取得した温度センサ５１に近い接続箇所Ｓが異常箇所Ｓｎであると判定する。

次に、接続箇所Ｓの異常の有無の判定方法を説明する。
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、基板用リベット４４及び電流検出用パターン３２ａ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。電圧増幅ＩＣ３２によって計測された電流値は、電池ＥＣＵ３８に出力される。

接続箇所Ｓの異常の有無を判定する場合、図６に示すように、電池ＥＣＵ３８は、シャント抵抗器２１に流れている電流が０Ａより大きいか否かを判定する（ステップＳ１）。電池ＥＣＵ３８は、電圧増幅ＩＣ３２の出力を受信することにより、シャント抵抗器２１に電流が流れていると判定する。

シャント抵抗器２１に電流が流れていない場合（ステップＳ１でＮＯ）の場合、電池ＥＣＵ３８は、ステップＳ１に戻る。シャント抵抗器２１に電流が流れている場合（ステップＳ１でＹＥＳ）の場合、電池ＥＣＵ３８は、第１温度センサ５１１から第１温度Ｔ１を取得するとともに、第２温度センサ５１２から第２温度Ｔ２を取得し、温度差ΔＴを算出するとともに、温度差ΔＴが閾値Ｔｂより大きいか否かを判定する。

温度差ΔＴが閾値Ｔｂより大きい場合（ステップＳ２でＹＥＳ）の場合、電池ＥＣＵ３８は、一対の接続箇所Ｓのうちのいずれか一方に接続異常ありと判定し（ステップＳ３）、温度差ΔＴが閾値Ｔｂ以下の場合（ステップＳ２でＮＯ）の場合、電池ＥＣＵ３８は、一対の接続箇所Ｓに接続異常なしと判定する（ステップＳ４）。その後、電池ＥＣＵ３８は処理を終了する。

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）電流計測装置２０において、電池ＥＣＵ３８は、第１温度センサ５１１によって取得される第１温度Ｔ１と第２温度センサ５１２によって取得される第２温度Ｔ２の温度差ΔＴを算出し、算出された温度差ΔＴと閾値Ｔｂを比較して、接続異常の有無を判定する。接続箇所Ｓに接続異常が生じた場合は、シャント抵抗器２１の温度上昇が生じつつも、温度差ΔＴが閾値Ｔｂより大きくなる。したがって、電池ＥＣＵ３８は、温度差ΔＴを閾値Ｔｂと比較することで接続箇所Ｓのいずれかに接続異常が有ることを判別でき、誤判定を減らすことができる。例えば、一つの温度センサから取得される温度を用いて接続異常の有無の判定を行うと、シャント抵抗器２１に生じた温度上昇が、接続異常による温度上昇なのか、シャント抵抗器２１に電流が流れたことによる温度上昇なのかを判別できなくなる。しかし、温度差ΔＴと閾値Ｔｂを比較することで、接続異常であっても、シャント抵抗器２１の温度上昇と誤判定されたり、シャント抵抗器２１による温度上昇が、接続異常による温度上昇と誤判定されたりする虞を減らすことができる。

（２）電池ＥＣＵ３８は、高い温度を取得した一方の温度センサ５１に近い接続箇所Ｓに接続異常があると判定する。シャント抵抗器２１に電流が流れたとき、異常箇所Ｓｎの温度は正常箇所Ｓｃの温度よりも高くなる。このため、異常箇所Ｓｎに近い温度センサ５１によって取得される温度は、正常箇所Ｓｃに近い温度センサ５１によって取得される温度より高くなる。このため、高い温度を取得した温度センサ５１に近い接続箇所Ｓが異常箇所Ｓｎとなり、電池ＥＣＵ３８は、取得される二つの温度から、接続異常の生じた接続箇所Ｓを特定できる。

（３）各電極端子２３と、電流検出用パターン３２ａとにはそれぞれ接続部材４１が接続され、一対の接続部材４１は、並設方向Ｘに抵抗体２２を挟む位置に配置されている。また、各温度センサ５１は、各接続部材４１の温度を計測する。シャント抵抗器２１で発生した熱は、各電極端子２３から各接続部材４１を介して回路基板３１に伝わる。回路基板３１に設けた温度センサ５１によって各接続部材４１の温度を計測することにより、各温度センサ５１により各接続箇所Ｓの温度を取得できる。また、導電材料製の接続部材４１により、電極端子２３と電流検出用パターン３２ａとの電気的な接続を行うことができる。このため、接続部材４１を、接続箇所Ｓの温度取得と、電流計測の両方に用いることができ、例えば、接続箇所Ｓの温度取得と、電流計測とを別々の部材を用いる場合と比べると電流計測装置２０の部品点数を減らすことができる。

（４）回路基板３１は、銅箔製の第１伝熱部５５及び第２伝熱部５６を備える。このため、接続部材４１に伝わる温度を第１伝熱部５５及び第２伝熱部５６によって各温度センサ５１に精度良く伝えることができ、電池ＥＣＵ３８による判定精度を高めることができる。

（５）接続異常の有無の判定を、接続箇所Ｓに締結された丸端子と配線接続された温度センサによって取得される温度を用いて行う場合があるが、この場合は、接続箇所Ｓの弛みによって、丸端子も弛み、温度センサによる温度の取得精度が下がる。しかし、本実施形態では、接続箇所Ｓの接続異常の有無の判定を、回路基板３１に実装した二つの温度センサ５１を用いて行うため、温度センサ５１によって取得される温度は、接続箇所Ｓの弛みの影響を受けず、接続異常の有無の判定を精度良く行うことができる。また、丸端子と温度センサとを繋ぐ配線も不要となり、配線の配策作業も不要となるため、電流計測装置２０の製造コストを低減できる。さらには、丸端子と温度センサとを繋ぐ配線の断線が無く、接続異常の有無の判定の信頼性の低下も防止できる。

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。
○ 図７に示すように、各温度センサ５１は、回路基板３１の第２実装面３１ｂのうち、接続箇所Ｓの直近に配置されていてもよい。要は、二つの温度センサ５１が抵抗体２２を並設方向Ｘに挟む位置に配置され、かつ二つの接続箇所Ｓの温度を取得できれば、回路基板３１における二つの温度センサ５１の位置は適宜変更してもよく、第１実装面３１ａに配置されていてもよい。

○ 図８に示すように、第１伝熱部５５及び第２伝熱部５６は、回路基板３１の第２実装面３１ｂの表面に露出していなくてもよい。要は、接続部材４１の温度が伝熱部を介して温度センサ５１に伝えることができれば、回路基板３１の板厚方向Ｄ２における伝熱部の位置は適宜変更してもよい。

○ 第１伝熱部５５及び第２伝熱部５６は無くてもよく、温度センサ５１は、接続部材４１から回路基板３１を介して伝わる温度を接続箇所Ｓの温度として取得する。
○ シャント抵抗器２１と回路基板３１を接続する接続部材４１は、逆Ｕ形であってもよい。逆Ｕ形の接続部材４１は、長板状の金属板を逆Ｕ形に屈曲させて形成され、長さ方向の一端側に基板側接続部４２を有し、長さ方向の他端側に抵抗側接続部４３を有する。また、逆Ｕ形の接続部材４１は、基板側接続部４２と抵抗側接続部４３を繋ぐ屈曲部を有する。

○ 接続部材４１は並設方向Ｘの外側から見てＬ字形でなくてもよく、例えば、平板状であってもよい。
○ 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。

○ 接続部材４１の基板側接続部４２と回路基板３１とははんだ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とははんだによって電気的に接続されていてもよい。

○ 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に支持させ、回路基板３１を第１ケース部材１４に支持させてもよい。ただし、シャント抵抗器２１と回路基板３１とは、接続部材４１によって熱的及び電気的に結合される。

○ 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。
○ 外部接続部材は、丸端子を有するワイヤであってもよい。

○ バスバー６０と電極端子２３とはリベットによって接続してもよいし、バスバー６０を貫通した軸部材を、電極端子２３の連結孔２３ｂに嵌入してもよい。
○ 外部接続部材は、バスバー６０以外の導線であってもよい。

○ 計測部の導通部は、回路基板３１の電流検出用パターン３２ａ以外でもよく、導線であってもよい。
○ 電圧増幅ＩＣ３２が実装される面は第２実装面３１ｂであってもよい。

○ 判定部は、電池ＥＣＵ３８でなくてもよく、電池パック１０が搭載されるＥＶやＰＨＶの制御部であってもよい。
○ 各温度センサ５１より温度を取得するための回路及び判定部の少なくとも一方は、回路基板３１に搭載されていてもよい。

上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
（１）前記伝熱部は銅箔製である。

Ｄ１，Ｄ２…板厚方向、Ｓ…接続箇所、Ｘ…並設方向、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、３１ａ…第１実装面、３１ｂ…第２実装面、３２…計測部としての電圧増幅ＩＣ、３２ａ…導通部としての電流検出用パターン、３８…判定部としての電池ＥＣＵ、４１…接続部材、５１…温度センサ、５５…第１伝熱部、５６…第２伝熱部、６０…バスバー。

Claims (4)

1. 抵抗体、及び当該抵抗体の板厚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、
   前記抵抗体の一対の前記電極端子の電圧を計測する計測部が実装面に配置される回路基板と、を有し、
   電流経路に前記シャント抵抗器が設けられ、各前記電極端子に外部接続部材が接続される電流計測装置において、
   前記シャント抵抗器の温度であって、前記並設方向に前記抵抗体を挟んだ位置での温度を取得するために前記回路基板に設けられる二つの温度センサと、
   各前記温度センサによって取得される温度の差が閾値を超える場合、前記電極端子と前記外部接続部材の一対の接続箇所のうちのいずれか一方に接続異常があると判別する判定部と、を有することを特徴とする電流計測装置。
2. 前記判定部は、二つの前記温度センサのうち、高い温度を取得する一方の前記温度センサに近い前記接続箇所に前記接続異常があると判定する請求項１に記載の電流計測装置。
3. 各前記電極端子と、前記回路基板における前記計測部の導通部とにはそれぞれ導電材料製の接続部材が接続され、一対の前記接続部材は、前記並設方向に前記抵抗体を挟む位置に配置され、各前記温度センサは、各前記接続部材の温度を計測する請求項１又は請求項２に記載の電流計測装置。
4. 前記回路基板は、前記回路基板の板厚方向において前記接続部材に重なる位置と前記温度センサに重なる位置とを繋ぐ伝熱部を有する請求項３に記載の電流計測装置。

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