JP4891217B2 - Current sensor - Google Patents
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Description
この発明は、バスバーに流れる電流を検知する電流センサに関する。 The present invention relates to a current sensor that detects a current flowing through a bus bar.
従来、この種の電流センサとして、バスバーに流れた電流により生じた磁界の強度を磁気センサにより検出することで、バスバーに流れた電流を検出するものがある。同電流センサは、検出可能な磁束を得るために、磁束を集めるためのコアが設けられている(例えば、特許文献1参照。)。しかしながら、特許文献1に記載の電流センサでは、コアを設けるための配置スペースが必要であり、電流センサの大型化を招いていた。
Conventionally, as this type of current sensor, there is one that detects the current flowing in the bus bar by detecting the intensity of the magnetic field generated by the current flowing in the bus bar by the magnetic sensor. The current sensor is provided with a core for collecting magnetic flux in order to obtain a detectable magnetic flux (see, for example, Patent Document 1). However, the current sensor described in
そこで、コアをなくした電流センサが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。特許文献2に記載の電流センサでは、バスバーをコ字形状とすることで、対向配置されて互いに逆方向に電流が流れる導体部が形成され、それら導体部の中間位置に磁気センサが設けられている。このように構成することで、対向配置された導体部に流れる電流(バスバーに流れる電流)により発生する磁界は、導体部の中間位置において増幅されるため、コアを設けなくても磁気センサからの検出信号に基づく電流検知が可能となる。
ところで、上記特許文献2に記載の電流センサでは、前記磁気センサを構成する磁気検出素子が収容されたパッケージは制御装置等が設けられる基板に設けられている。この基板は、バスバーの側方へ大きく突出して設けられ、電流センサの大型化を招いていた。また、上記特許文献1に記載の電流センサでは、磁気検出素子は基板に設けられており、同様に電流センサの大型化を招いていた。これらの電流センサは、バスバーに対して磁気検出素子が設けられた基板を組み付けて使用するものであり、組み付ける際にバスバーに対して磁気検出素子がずれて、検出精度が低下するおそれがあった。そのため、小型であるととともに、検出精度が安定した電流センサが求められていた。
By the way, in the current sensor described in
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型であるとともに、検出精度が安定した電流センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a current sensor that is small in size and has stable detection accuracy.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項1に記載の発明は、導電体からなり、コ字状の導体部が形成されたバスバーと、同バスバーに流れる電流を磁気的に検出する磁気検出素子とを備えた電流センサにおいて、前記磁気検出素子と、同磁気検出素子からの出力を処理する処理回路と、外部との接続端子とが樹脂材料によるモールド成形により形成されてなる半導体パッケージが、前記導体部の内部に同磁気検出素子が位置するように配置された状態で、前記バスバーの両端部が露出するように、同バスバーと前記半導体パッケージとが樹脂材料によるモールド成形により一体に形成されることをその要旨としている。
In the following, means for achieving the above object and its operational effects will be described.
The invention according to
同構成によれば、磁気検出素子及び処理回路等が収容されて半導体パッケージが形成されるため、従来のように磁気検出素子と基板に設けられた処理回路とが別々に配置されるものと比較して、小型にすることができる。また、バスバーの導体部に磁気検出素子が位置するようにバスバーと半導体パッケージとが製造段階で一体に形成されるため、従来のようにバスバーに組み付ける際に、バスバーに対して磁気検出素子がずれることがなく、検出精度を安定させることができる。さらに、磁気検出素子等は半導体パッケージにモールドされ、バスバーと半導体パッケージとがさらにモールドされており、防水性がある。 According to this configuration, the magnetic detection element and the processing circuit are accommodated to form the semiconductor package, so that the magnetic detection element and the processing circuit provided on the substrate are separately arranged as in the conventional case. And it can be made small. In addition, since the bus bar and the semiconductor package are integrally formed at the manufacturing stage so that the magnetic detection element is positioned on the conductor portion of the bus bar, the magnetic detection element is shifted with respect to the bus bar when assembled to the bus bar as in the conventional case. In this case, the detection accuracy can be stabilized. Further, the magnetic detection element or the like is molded in a semiconductor package, and the bus bar and the semiconductor package are further molded, and is waterproof.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電流センサにおいて、前記モールド成形により前記半導体パッケージの接続端子を囲繞するコネクタハウジングが形成されることをその要旨としている。 According to a second aspect of the present invention, the gist of the current sensor according to the first aspect is that a connector housing surrounding the connection terminals of the semiconductor package is formed by the molding.
同構成によれば、コネクタハウジングがモールド成形により形成されるため、半導体パッケージの接続端子が保護されるとともに、外部端子を接続する際に位置決めが行い易くなる。また、半導体パッケージの端子をコネクタ端子としたことにより、従来のように外部の基板等への接続が不要である。なお、コネクタハウジングは、半導体パッケージをモールド成形する際でもよいし、バスバーと半導体パッケージとを一体にモールド成形する際に形成してもよい。 According to this configuration, since the connector housing is formed by molding, the connection terminals of the semiconductor package are protected, and positioning is facilitated when connecting the external terminals. Further, since the terminal of the semiconductor package is a connector terminal, connection to an external substrate or the like is unnecessary as in the prior art. The connector housing may be formed when the semiconductor package is molded, or may be formed when the bus bar and the semiconductor package are integrally molded.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の電流センサにおいて、更に前記半導体パッケージに前記バスバーの温度を検出する温度検出手段を収容することをその要旨としている。
The gist of the invention described in
同構成によれば、半導体パッケージに温度検出手段を設けたため、バスバーの温度を検出することができるともに、別途設けたものと比較して小型化することができる。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電流センサの前記バスバーが車両のバッテリーに接続される電路に適用されることをその要旨としている。
According to this configuration, since the temperature detecting means is provided in the semiconductor package, the temperature of the bus bar can be detected and the size can be reduced as compared with a separately provided one.
The gist of the invention described in
同構成によれば、バスバーが車両のバッテリーに接続される電路に適用される、すなわち電流センサが車両のバッテリーと接続される電路の電流検出に適用される。車両のバッテリー及びその電路は雨水に曝されることが有り得るが本発明の電流センサは防水性があるため、特に車両のバッテリーに接続される電路への適用は効果的である。 According to this configuration, the bus bar is applied to the electric circuit connected to the vehicle battery, that is, the current sensor is applied to the current detection of the electric circuit connected to the vehicle battery. Although the vehicle battery and its electric circuit may be exposed to rain water, the current sensor of the present invention is waterproof, so that it is particularly effective when applied to an electric circuit connected to the vehicle battery.
本発明によれば、小型であるとともに、検出精度が安定した電流センサを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a current sensor that is small in size and stable in detection accuracy.
以下、本発明の一実施形態について図1〜図4を参照して説明する。
図1に示されるように、電流検出対象である車両のバッテリーに接続される電路上に設けられる電流センサ1は、導電体としての帯状の金属板(本実施形態では銅板とする。)がコ字状に塑性変形されてなるバスバー2と、同バスバー2に流れる電流を磁気的に検出する磁気検出素子等が収容された半導体パッケージ3とを備えている。これらバスバー2及び半導体パッケージ3は、絶縁性を有する樹脂製のハウジング4により覆われている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, a
バスバー2のコ字状をなす導体部23の両端には、第1接続孔21aが形成された第1接続部21と、第2接続孔22aが形成された第2接続部22とが設けられている。これら第1接続部21と第2接続部22とは、ハウジング4の外部に突出するとともに、同軸上で逆方向へ延出している。なお、バスバー2の導体部23の形成方法としては、コ字状の型を用いて鋳造によって形成してもよい。
At both ends of the U-shaped
図2に示されるように、半導体パッケージ3は、磁気検出素子としてのホール素子31と、バスバー2の温度を検出する温度検出手段としてのサーミスタ32と、これらホール素子31及びサーミスタ32からの出力を処理する処理回路33とが導電性ペーストによりリードフレームに実装され、絶縁性を有する樹脂材料により直方体状にモールド成形されてなる。リードフレームの一部は、外部との接続端子34としてモールド部分から外部へ突出している。ホール素子31は、磁界を検出できる感磁軸が半導体パッケージ3の長側面3aに垂直に設けられているため、図1に示されるように、半導体パッケージ3は、バスバー2に流れる電流Iによって発生する磁束がホール素子31の長側面31aを垂直に通過するように配置されている。
As shown in FIG. 2, the
図2に示されるように、ハウジング4は、絶縁性を有する樹脂材料によるモールド成形により一体形成され、バスバー2の導体部23、及び半導体パッケージ3を覆う本体ハウジング41と、ハウジング4の外面から突出した接続端子34を覆うコネクタハウジング42とからなっている。言い換えれば、半導体パッケージ3の接続端子34がコネクタハウジング42に囲繞されて露出した状態となっている。つまり、半導体パッケージ3の接続端子34がコネクタ端子となっている。電流センサ1は、ハウジング4によって、バスバー2と半導体パッケージ3とが一体に形成されている。
As shown in FIG. 2, the
次に、電流センサ1の製造方法について図3及び図4を参照して説明する。
まず、外部との接続端子34が形成されたリードフレームにホール素子31、サーミスタ32、及び処理回路33を導電性ペーストにより実装する。リードフレームに実装されたホール素子31、サーミスタ32、及び処理回路33を接続端子34が突出するように、直方体状にモールド成形する。これにより、半導体パッケージ3が形成される。
Next, a method for manufacturing the
First, the
そして、図3に示されるように、導体部23を流れる電流によって発生する磁束が半導体パッケージ3の長側面3aを通過するように同半導体パッケージ3をバスバー2のコ字状の導体部23内に配置する。バスバー2の導体部23に半導体パッケージ3を配置した状態で、バスバー2及び半導体パッケージ3をモールド成形する。これにより、図4に示されるように、本体ハウジング41及びコネクタハウジング42からなるハウジング4が形成される。以上で、電流センサ1の製造が完了となる。
Then, as shown in FIG. 3, the
次に、前述した電流センサ1の作用について説明する。
図1に示されるように、バスバー2に電流Iが流れると、バスバー2の導体部23に磁界MFが形成される。すると、ホール素子31は磁界強度に応じた電圧を処理回路33に出力する。また、サーミスタ32は、バスバー2の温度を検出し、その温度に応じた電圧を処理回路33に出力する。正確には、バスバー2に電流が流れることにより発生するジュール熱がハウジング4及び半導体パッケージ3を介してサーミスタ32に伝達され、同サーミスタ32が温度を検出する。バスバー2の温度を検出することにより、バスバー2に接続されたバッテリーが異常発熱等を検知することができるようになる。処理回路33はホール素子31の出力値及びサーミスタ32の出力値を演算して接続端子(リードフレーム)34を介して接続端子34に接続された図示しない外部機器の制御装置等に出力する。
Next, the operation of the
As shown in FIG. 1, when a current I flows through the
このとき、バスバー2の導体部23には、磁束が集中することとなる。すなわち、導体部23の内部では、磁界の向きが同じであることから、磁界が密になり、磁界が強められる。そして、このように磁束が集中する導体部23内にホール素子31が配置されていることからホール素子31(正確には、その長側面31a。)を垂直に通過する磁束密度、すなわち磁界強度が十分に確保され、バスバー2に流れる電流を磁気的に検出することができる。すなわち、電流によって発生した磁界をホール素子31により電圧に変換して検出する。
At this time, the magnetic flux is concentrated on the
以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)磁気検出素子としてのホール素子31及び演算装置としての処理回路33等が収容されて半導体パッケージ3が形成されるため、従来のように磁気検出素子と基板に設けられた演算装置とが別々に配置されるものと比較して、小型にすることができる。また、バスバー2の導体部23にホール素子31が位置するようにバスバー2と半導体パッケージ3とが製造段階で一体に形成されるため、従来のようにバスバーに組み付ける際に、バスバーに対して磁気検出素子がずれることがなく、検出精度を安定させることができる。さらに、ホール素子31等は半導体パッケージ3にモールドされ、バスバー2と半導体パッケージ3とがさらにモールドされており、防水性がある。
As described above, according to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) Since the
(2)コネクタハウジング42がモールド成形により形成されるため、半導体パッケージ3の接続端子34が保護されるとともに、外部端子を接続する際に位置決めが行い易くなる。また、半導体パッケージの端子をコネクタ端子としたことにより、従来のように外部の基板等への接続が不要である。
(2) Since the
(3)半導体パッケージ3に温度検出手段としてのサーミスタ32を設けたため、バスバー2の温度を検出することができるともに、別途設けたものと比較して小型化することができる。
(3) Since the thermistor 32 as temperature detecting means is provided in the
(4)車両のバッテリー及びその電路は雨水に曝されることが有り得るが本実施形態の電流センサ1は防水性があるため、耐久性を向上させることができる。
(5)バスバー2の両端に取付部としての第1接続部21及び第2接続部22が設けられたことにより、電流センサ1をバスバー2と一体に電路に取り付けることができる。
(4) Although the battery of the vehicle and its electric circuit may be exposed to rainwater, the
(5) By providing the
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態では、車両のバッテリーに接続される電路に電流センサ1を適用したが、車両のバッテリーに接続される電路に限らず他の電路に適用してもよい。
In addition, the said embodiment can be implemented with the following forms which changed this suitably.
-In above-mentioned embodiment, although the
・上記実施形態では、バスバー2は銅板で形成されているものとしたが、バスバー2は例えばアルミニウム等の他の金属板で形成してもよい。
・上記実施形態では、半導体パッケージ3にホール素子31と、サーミスタ32と、処理回路33とを収容したが、これらの他に必要な回路を収容してもよい。
In the above embodiment, the
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、温度検出手段としてサーミスタ32を半導体パッケージ3に収容したが、温度検出が必要なければ、温度検出手段を省略した構成を採用してもよい。
・上記実施形態では、コネクタハウジング42は、をバスバー2と半導体パッケージ3とを一体にモールド成形する際に形成したが、半導体パッケージ3をモールド成形する際に形成してもよい。
In the above embodiment, the thermistor 32 is housed in the
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、ホール素子31の接続端子34をコネクタハウジング42で覆ったが、コネクタハウジング42を省略した構成にしてもよい。
・上記実施形態では、磁気検出素子としてホール素子31を用いたが、ホール素子31に限らずGMR(Giant Magneto Resistive)素子等の磁気検出素子を用いてもよい。
In the above embodiment, the
In the above embodiment, the
1…電流センサ、2…バスバー、3…半導体パッケージ、3a…長側面、4…ハウジング、21…第1接続部、21a…第1接続孔、22…第2接続部、22a…第2接続孔、23…導体部、31…ホール素子、32…サーミスタ、33…処理回路、34…接続端子、41…本体ハウジング、42…コネクタハウジング、I…電流、MF…磁界。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記磁気検出素子と、同磁気検出素子からの出力を処理する処理回路と、外部との接続端子とが樹脂材料によるモールド成形により形成されてなる半導体パッケージが、前記導体部の内部に同磁気検出素子が位置するように配置された状態で、前記バスバーの両端部が露出するように、同バスバーと前記半導体パッケージとが樹脂材料によるモールド成形により一体に形成される
ことを特徴とする電流センサ。 In a current sensor comprising a bus bar formed of a conductor and having a U-shaped conductor portion and a magnetic detection element that magnetically detects a current flowing through the bus bar,
A semiconductor package in which the magnetic detection element, a processing circuit for processing the output from the magnetic detection element, and a connection terminal to the outside are formed by molding with a resin material is detected inside the conductor portion. The current bar, wherein the bus bar and the semiconductor package are integrally formed by molding with a resin material so that both ends of the bus bar are exposed in a state where the elements are disposed.
ことを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。 The current sensor according to claim 1, wherein a connector housing that surrounds a connection terminal of the semiconductor package is formed by the molding.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電流センサ。 The current sensor according to claim 1, wherein temperature detection means for detecting a temperature of the bus bar is housed in the semiconductor package.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電流センサ。 The current sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the bus bar is applied to an electric circuit connected to a battery of a vehicle.
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