KR20150023704A

KR20150023704A - 분로 저항형 전류 센서

Info

Publication number: KR20150023704A
Application number: KR20157000645A
Authority: KR
Inventors: 타카시 사토
Original assignee: 야자키 소교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2015-03-05
Also published as: WO2014010410A1; EP2872909A1; CN104471416A; US20150108965A1; JP2014016298A

Abstract

분로 저항형 전류 센서는 대략 평판 형상을 갖는 버스바와, 버스바에 설치되는 회로 기판과, 회로 기판을 버스바에 전기적으로 접속하는 한 쌍의 접속 단말부와, 회로 기판 상에 장착되고 버스바를 통해 흐르는 전류의 레벨을 계산하도록 한 쌍의 접속 단말부를 통해 회로 기판에 가해지는 전압값을 검출하는 전압 검출 유닛을 포함한다. 한 쌍의 접속 단말부의 각각은 버스바의 가장자리로부터 연장되고 회로 기판을 향해 기립하여 회로 기판을 관통한다.

Description

분로 저항형 전류 센서{SHUNT RESISTANCE TYPE CURRENT SENSOR}

본 발명은 분로 저항형 전류 센서에 관한 것이다.

일반적으로, 펄스 전류, 교류 대전류 등을 검출하기 위해, 측정 전류가 이미 아는 저항값을 갖는 분로 저항부에 공급되고 이 분로 저항부에서 발생한 전압 강하를 검출하여 측정 전류의 크기를 검출하는 분로 저항형 전류 센서가 제안된다. 예를 들어, 자동차와 같은 차량에서, 버스바로 불리는 금속 피스가 배전(electric power distribution)을 위해 사용되고, 전류 경로에 상응하는 버스바의 일부가 분로 저항부로 사용되는 경우가 있다. 버스바 상에 회로 기판이 배치되고, 버스바를 통해 흐르는 측정 전류의 크기를 검출하기 위해 전압값을 검출하는 전압 검출 수단이 회로 기판 상에 장착된다. 버스바와 회로 기판은 접속 단말부에 의해 서로 전기적으로 접속된다. 그러나, 버스바와 회로 기판 사이의 열팽창 계수의 차이에 의해, 버스바와 회로 기판 사이의 접속부에 응력(stress)이 가해지고, 그 결과, 내구성의 저하가 야기될 우려가 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 버스바와 버스바에 부착되는 배선 재료 사이의 접속부의 응력을 완화시키는 전류 센서를 개시한다. 특허문헌 1에 따른 전류 센서는 측정 대상이 되는 전류 경로에 개재되는 버스바와 전류 측정 회로가 포함되는 플랙시블 배선 기판을 포함한다. 플랙시블 배선 기판은 버스바와 중첩하도록 배치되고, 전류 측정 회로를 구성하는 플랙시블 배선 기판 상의 배선 패턴은 납땜에 의해 버스바에 전기적 및 기계적으로 접속된다.

특허문헌 2에 따른 전류 센서는 측정 대상이 되는 전류 경로에 장착되는 버스바와 전류 측정 회로가 포함되는 회로 기판을 포함된다. 버스바와 회로 기판은 직선 형상의 핀-형상 접속 부재에 의해 서로 전기적 및 기계적으로 접속된다.

일본 특허공개공보 제2005-188972호 일본 특허공개공보 제2005-188973호

그러나, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 기술에 따르면, 고가의 플랙시블 배선 기판이 필요하거나 핀-형상의 접속 부재가 추가로 필요하여 비용이 증가한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 버스바와 회로 기판 사이의 열팽창 계수의 차이에 의해 버스바와 회로 기판 사이의 접속부에 가해지는 응력을 비용의 증가 없이 효과적으로 완화할 수 있는 분로 저항형 전류 센서를 제공하는 것이다.

(1) 분로 저항형 전류 센서는 대략 평판 형상을 갖는 버스바, 버스바에 설치되는 회로 기판, 회로 기판을 버스바에 전기적으로 접속하는 한 쌍의 접속 단말부, 및 회로 기판 상에 장착되고 버스바를 통해 흐르는 전류의 레벨을 계산하기 위해 한 쌍의 접속 단말부를 통해 회로 기판에 가해지는 전압값을 검출하는 전압 검출 유닛을 포함한다. 한 쌍의 접속 단말부 각각은 버스바의 가장자리로부터 연장되고 회로 기판을 관통하도록 회로 기판을 향해 기립한다.

(2) 구성 (1)의 분로 저항형 전류 센서에서, 한 쌍의 접속 단말부 중 하나는 한 쌍의 접속 단말부 중 다른 하나가 연장하는 방향과 다른 방향으로 연장하고, 한 쌍의 접속 단말부 중 하나는 한 쌍의 접속 단말부 중 다른 하나와 평행하도록 배열된다.

(3) 구성 (1) 또는 (2)의 분로 저항형 전류 센서에서, 접속 단말부들 중 적어도 하나는 길이 방향의 길이가 길이 방향에 수직인 폭 방향의 길이보다 긴 관계를 갖는 가늘고 긴 형상을 갖는다.

(4) 구성 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 분로 저항형 전류 센서에서, 한 쌍의 접속 단말부 중 하나는 한 쌍의 접속 단말부 중 다른 하나에 평행하도록 배열된다.

본 발명에 따르면, 버스바와 회로 기판 사이의 열팽창 계수의 차이에 의해 버스바와 회로 기판 사이의 접속부에 작용하는 응력을 비용 증가없이 효과적으로 완화할 수 있다.

도 1은 실시형태에 따른 분로 저항형 전류 센서를 개략적으로 도시하는 상면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 분로 저항형 전류 센서를 개략적으로 도시하는 측면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 분로 저항형 전류 센서의 버스바를 개략적으로 도시하는 상면도들이다.
도 4는 분로 저항형 전류 센서의 사용 상태를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 5는 변형예에 따른 분로 저항형 전류 센서를 개략적으로 도시하는 측면도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 분로 저항형 전류 센서를 개략적으로 도시하는 상면도들이다.

도 1은 실시형태에 따른 분로 저항형 전류 센서(1)를 개략적으로 도시하는 상면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 분로 저항형 전류 센서(1)를 개략적으로 도시하는 측면도이다. 본 실시예에 따른 분로 저항형 전류 센서(1)는 배터리 단말로 사용되고 버스바(10)와 회로 기판(20)을 주성분으로 구성되어 있다.

버스바(10)는 대략 평판 형상의 도전 부재이고, 예를 들어, 구리-망간 합금, 구리-니켈 합금 등으로 만들어진다. 버스바(10)는 그 일부에 분로 저항부(SR)를 포함하고 피측정 전류가 흐르도록 되어 있다. 버스바(10)는 평판 형상 부재를 프레스 성형하여 원하는 형상으로 형성된다.

도 3a는 분로 저항형 전류 센서(1)의 버스바(10)를 개략적으로 도시하는 상면도이다. 본 실시예에 따르면, 버스바(10)는, 예를 들어, 대략 L-형상으로 형성되고 각 선단에 각각 형성된 관통홀들(11, 12)을 포함한다. 일 관통홀(11)은 배터리 포스트(battery post)용 홀로서 기능하고, 타 관통홀(12)은 와이어 하네스 고정 스크류(wire harness fixing screw)용 홀로서 기능한다.

또한, 분로 저항형 전류 센서(1)는 한 쌍의 접속 단말부(40)를 포함한다. 접속 단말부들(40)은 각각 분로 저항부(SR)의 양단에 대응하도록 제공되고 버스바(10)와 회로 기판(20)을 전기적으로 접속한다. 본 실시예에 따르면, 한 쌍의 접속 단말부(40)는 길이 방향의 길이가 길이 방향에 수직인 폭 방향의 길이보다 긴 관계를 갖는 가늘고 긴 형상을 갖는다. 접속 단말부들(40)은, 예를 들어, 평판 형상 재료를 프레스 성형하여 버스바(10)와 함께 동시에 형성되어, 버스바(10)와 동일한 부재로 구성된다.

한 쌍의 접속 단말부(40)의 각각은 버스바(10)의 주변 가장자리로부터 연장되고, 또한 후술하는 회로 기판(20)의 하방에서 90도로 구부러져 상방(즉, 회로 기판 측)으로 기립하게 된다. 한 쌍의 기립된 접속 단말부(40)는 그 상태로 회로 기판을 관통하여 연장된다(도 2 참조).

여기서, 도 3b는 접속 단말부들(40)이 기립되어 있는 기립 위치들(41)을 도시하는 설명도로, 기립되기 전의 편평항 상태가 편의상 도시되어 있다. 대략 L-형상의 접속 단말부들(40)은 회로 기판(20)을 관통하여 연장하는 형상을 갖고, 따라서 기립 위치들(41)과 그 자유단들 사이의 특정 길이가 필요하다. 따라서, 버스바(10)의 전체 형상의 소형화(compact)를 얻고 동시에 한 쌍의 접속 단말부(40)가 기립되기 전에 서로 중첩되는 것을 방지하기 위해, 한 쌍의 접속 단말부(40)는 버스바(10)의 서로 대항하는 주변 가장자리들로부터 서로 멀어지는 방향으로 각각 연장되어, 서로 나란히 평행하게 배열된다.

도 1 및 도 2로 돌아가서, 회로 기판(20)은, 버스바(10) 상에, 버스바(10)와 마주보도록 간격을 두고 설치되어 있다. 회로 기판(20)은 그 위에 회로 패턴(21)이 형성되어 있다. 회로 패턴(21)의 단부들은, 회로 기판(20)을 관통하여 연장되는 접속 단말부들(40)의 자유단들에 의해 지지되고 접속되어, 회로 기판(20)의 상부면을 넘어 돌출한다. 접속 단말부들(40)과 접속 패턴(21) 각각은, 예를 들어 납땜에 의해, 서로 전기적으로 접속된다.

전압 검출 IC(30)는 회로 기판(20) 상에 장착되고 회로 기판(20) 상에 형성된 회로 기판(21)에 접속된다. 전압 검출 IC(전압 검출 수단)(30)는, 버스바(10)를 통해 흐르는 측정 전류의 크기를 검출하기 위해, 회로 기판(20)에 가해진 전압값을 검출한다. 다시 말해, 전압 검출 IC(30)는 버스바(10)의 분로 저항부(SR)에 발생된 전압 강하를 검출한 후, 전압 강하로부터 버스바를 통해 흐르는 측정 전류의 크기를 검출한다.

도 4는 본 실시예에 따른 분로 저항형 전류 센서의 사용 상태를 개략적으로 도시하는 설명도이다. 본 실시예에 따른 분로 저항형 전류 센서(1)의 버스바(10)는 배터리 단말로서 사용된다. 예를 들어, 버스바(10)의 관통홀(11)은 배터리(70)의 부전극(nagative electrode)측의 배터리 포스트(71)에 접속되고, 타 관통홀(12)은 와이어 하네스 고정 스크류(72)에 의해 와이어 하네스(W)에 접속된다. 이 경우, 회로 기판(20)과 분로 저항형 전류 센서(1) 등은 외장 케이스(미도시)에 수용된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 분로 저항형 전류 센서(1)에서, 한 쌍의 접속 단말부(40)는 그 주변 가장자리들로부터 연장된 버스바(10)의 일부에 의해 형성되고, 버스바(10)로부터 연장된 한 쌍의 접속 단말부(40)는 회로 기판(20)의 하방에서 기립하여 회로 기판(20)을 관통하여 연장된다.

상기 구성에 따르면, 버스바(10)와 회로 기판(20) 사이의 열팽창 계수의 차이에 의해 응력이 발생하더라도, 접속 단말부들의 탄성력에 의해 응력이 완화된다. 또한, 버스바(10)와 회로 기판(20) 사이의 열팽창 계수의 차이에 의해 영향을 받는 거리가 짧아지고, 이에 따라, 버스바(10)와 회로 기판(20) 사이의 접속부들에 작용하는 응력이 효과적으로 완화된다. 또한, 접속 단말부들(40)이 버스바(10)로부터 연장되기 때문에, 플랙시블 배선 기판이나 핀-형상 접속 부재를 사용하는 것과 같은 비용 증가가 또한 야기되지 않는다. 그 결과, 내구성의 저하가 효과적으로 금지된다. 더욱이, 본 실시예에 따르면, 한 쌍의 접속 단말부(40)는 하부면으로부터 상부면에 걸쳐 회로 기판(20)을 관통하여 연장하므로, 회로 기판(20)의 상부면 측에 제공된 회로 패턴(21)이 접속 단말부들(40)에 용이하게 접속된다. 그 결과, 접속 단말부들(40)과 회로 기판(20) 사이의 전기적 접속의 안정성이 향상된다.

또한, 한 쌍의 접속 단말부(40) 각각은 서로 멀어지는 방향으로 연장되어 서로 평행하게 나란히 배열된다.

예를 들어, 한 쌍의 접속 단말부(40)가 그 정면에서 서로 마주보도록 서로 대항하여 연장되는 경우, 그 말단들이 서로 간섭하지 않는 정도의 길이만이 얻어진다. 그러나, 본 실시예에 따르면, 한 쌍의 접속 단말부(40)가 서로 평행하게 나란히 배열되기 때문에, 한 쌍의 접속 단말부(40)가, 기립되기 전의 편평한 상태에서도, 서로 중첩되기 않아, 충분한 길이가 얻어진다. 그 결과, 버스바(10)의 전체 형상의 소형화를 얻고 동시에 회로 기판(20)을 관통하여 연장하는데 필요한, 기립 위치들(41)과 자유단들 사이의 길이가 효과적으로 얻어진다.

또한, 본 실시예에 따르면, 한 쌍의 접속 단말부(40)는 길이 방향의 길이가 길이 방향에 수직인 폭 방향의 길이보다 긴 관계를 갖는 가늘고 긴 형상을 갖는다.

접속 단말부들(40) 각각은 전압만을 검출하는 단말이고 전류가 그것을 통해 거의 흐르지 않으므로, 폭 방향의 길이가 가능한 짧게 된다. 이러한 가늘고 긴 형상에서는, 그로부터 열이 빠져나가기 어렵고, 따라서 접속 단말부들(40)과 회로 패턴(21) 사이의 납땜이 용이하게 수행될 수 있는 이점이 얻어진다.

한편, 이러한 접속 단말부들(40)을 갖는 버스바(10)의 구성은 상술한 실시예로 제한되지 않는다. 예를 들어, 도 5, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 예를 들어, U 형상을 갖는 버스바(10A)를 채용할 수 있다. 도 6a는 도 5에 도시된 분로 저항형 전류 센서(1)의 버스바(10A)를 개략적으로 도시하는 상면도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 버스바(10A)의 접속 단말부들(40)이 기립된 기립 위치들(41)을 도시하는 설명도로, 기립되기 전의 편평한 상태를 편의상 도시하였다.

구체적으로, 한 쌍의 접속 단말부(40)는 분로 저항부(SR)의 양단에 상응하도록 각각 제공되고 서로 마주보는 버스바(10A)의 주변 가장자리부들로부터 각각 연장된다. 접속 단말부들(40)은 상방으로(즉, 회로 기판측) 기립되는 회로 기판(20) 하방으로 90도 구부러져, 회로 기판(20)을 관통하여 연장된다. 또한, 한 쌍의 접속 단말부(40) 각각은 멀어지는 방향으로 연장하여, 서로 평행하게 나란히 배열된다.

이러한 구성의 경우에도, 상술한 버스바(10)와 동일한 효과가 얻어진다.

이상, 본 실시예에 따른 분로 저항형 전류 센서를 설명하였으나, 본 발명은 이 실시예에 제한되지 않고, 따라서, 다양한 변형이 본 발명의 범위 내에서 만들어질 수 있다. 예를 들어, 버스바의 일부가 분로 저항부로서 포함되는 구성을 버스바가 갖더라도, 버스바는 이 구성에 제한되지 않고, 버스바의 전체가 분로 저항부로 사용될 수 있다.

본 출원은 2012년 7월 11일자로 출원된 일본 특허출원 제2012-155190호에 기초한 것으로, 그 전체 내용은 여기에 참조로서 포함된다.

[산업상 이용가능성]

새로운 구성요소를 추가하지 않고 온도 센서의 이상을 결정할 수 있는 분로 저항형 전류 센서를 제공한다.

1: 분로 저항형 전류 센서
10: 버스바
11: 관통홀
12: 관통홀
20: 회로 기판
21: 회로 패턴
30: 전압 감지 IC
40: 접속 단말부들
41: 기립 위치
70: 배터리
71: 배터리 포스트
72: 고정 스크류
SR: 분로 저항부
W: 와이어 하네스

Claims

대략 평판 형상을 갖는 버스바;
상기 버스바에 설치되는 회로 기판;
상기 회로 기판을 상기 버스바에 전기적으로 접속하는 한 쌍의 접속 단말부; 및
상기 회로 기판상에 장착되고, 상기 버스바를 통해 흐르는 전류의 레벨을 계산하기 위해 한 쌍의 접속 단말부를 통해 상기 회로 기판에 가해지는 전압값을 검출하는 전압 검출 유닛을 포함하고,
상기 한 쌍의 접속 단말부의 각각은 상기 버스바의 가장자리로부터 연장되고, 상기 회로 기판을 관통하도록 상기 회로 기판을 향해 기립하는 것을 특징으로 하는 분로 저항형 전류 센서.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 접속 단말부 중 하나는 상기 한 쌍의 접속 단말부 중 다른 하나가 연장하는 방향과 다른 방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 분로 저항형 전류 센서.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 접속 단말부 중 적어도 하나는, 그 길이 방향의 길이가 길이 방향에 수직인 폭 방향의 길이보다 긴 관계를 갖는 가늘고 긴 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 분로 저항형 전류 센서.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 접속 단말부 중 하나는 상기 한 쌍의 접속 단말부 중 다른 하나와 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 분로 저항형 전류 센서.