KR20160078385A

KR20160078385A - 전류 검출 장치

Info

Publication number: KR20160078385A
Application number: KR1020167013238A
Authority: KR
Inventors: 게이시 나카무라; 마사카즈 이토; 겐지 가메코
Original assignee: 코아가부시끼가이샤
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2014-10-03
Publication date: 2016-07-04
Also published as: JP2015083944A; KR102181276B1; JP6177090B2; US20160231359A1; CN105683764A; DE112014004887T5; WO2015060102A1

Abstract

본 발명은 대전류를 고정밀도이고 또한 고신뢰성으로 측정할 수 있는 전류 검출 장치를 제공한다. 고도전 재료로 이루어지는 제1 배선 부재(11)와, 고도전 재료로 이루어지는 제2 배선 부재(12)와, 이 배선 부재에 사용되는 고도전 재료보다도 저항 온도 계수가 작은 금속재로 이루어지는 저항체(13)를 구비하고, 해당 저항체에, 제1 배선 부재와 제2 배선 부재가 용접되고, 제2 배선 부재는 제1 배선 부재보다도 길게 되어 있다. 제2 배선 부재(12)에 복수의 굽힘부(16, 17, 18)를 갖는다. 복수의 굽힘부는 수평 방향 및 수직 방향으로의 굽힘부를 포함한다. 제1 및 제2 배선 부재(11, 12)에 있어서의 저항체(13)의 근방에, 전압 검출 단자(14, 15)가 형성되어 있다.

Description

전류 검출 장치 {CURRENT DETECTION DEVICE}

본 발명은 전류 배선으로서 사용하면서 정밀도가 높은 전류 측정이 가능한 전류 검출 장치에 관한 것이다.

배터리의 충방전 전류의 검출, 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등을 구동하는 모터 전류의 검출, 에어컨 등의 전기 기기, 태양 전지 등에 의한 발전 설비 등의 전류 검출에 있어서, 션트 저항기를 사용하여, 저항체로의 통전에 의해 발생하는 전위차를 계측함으로써, 전류가 검출되고 있다.

특히, 배터리 등의 전원으로부터 각종 전장 기기에 전류를 흐르게 하기 위한 경로로서 버스 바(Busbar)가 사용되고, 버스 바에 션트 저항기를 접속하여 전류 검출을 행하는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 전류 배선인 버스 바와 션트 저항기는 션트 저항기의 전극과 버스 바를 나사 고정에 의해 고정하거나, 땜납 실장 등의 방법에 의해 접속하는 것이 행해지고 있다(일본 특허 공개 제2011-3694호 공보, 일본 특허 공개 평6-224014호 공보 참조).

그러나, 이와 같은 버스 바와 션트 저항기의 접속 방법에서는, 접속 부분이 증가하게 되므로, 발열의 요인이 되고, 또한 접속 신뢰성의 확보에 있어서 문제가 있다. 따라서, 대전류를 검출하는 용도에 높은 신뢰성으로 사용할 수 있는 전류 검출 장치가 요망되고 있다.

또한, 버스 바의 일부에 긴 구멍을 형성함으로써, 버스 바의 일부에 션트 저항을 구성하는 것이 제안되어 있다(일본 특허 공개 제2001-349907호 공보 참조). 그러나, 버스 바는 일반적으로 Cu 등의 체적 저항률은 낮지만 저항 온도 계수가 높은 금속이 사용된다. 이로 인해, 버스 바의 일부에, 그 재질(Cu)을 바꾸지 않고 저항부를 구성해도, 고정밀도의 전류 검출은 곤란하다.

본 발명은 상술한 사정에 기초하여 이루어진 것으로, 버스 바에 흐르는 전류를 고정밀도이고 또한 고신뢰성으로 측정할 수 있는 전류 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 전류 검출 장치는 고도전 재료로 이루어지는 제1 배선 부재와, 고도전 재료로 이루어지는 제2 배선 부재와, 이들 배선 부재에 사용되는 고도전 재료보다도 저항 온도 계수가 작은 금속재로 이루어지는 저항체를 구비하고, 당해 저항체에, 제1 배선 부재와 제2 배선 부재가 용접되고, 제2 배선 부재는 제1 배선 부재보다도 긴 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 저항체의 양단부는 배선 부재에 강고하게 고정되므로, 버스 바의 기능과 션트 저항의 기능을 일체로 할 수 있고, 접속이 불필요해지므로, 부품 개수를 줄일 수 있고, 또한 접속 신뢰성을 높일 수 있다. 그리고, 버스 바에 저항 온도 계수가 작은 금속재로 이루어지는 저항체가 내장되므로, 션트 저항기와 마찬가지로 높은 정밀도에서의 대전류의 검출이 가능해져, 상기 과제가 해결된다.

그리고, 제2 배선 부재를 길게 함으로써, 배선 부재를 복잡한 굽힘 형상에 대응하는 것이 가능해져, 유저의 사양에 맞춘 구조로 할 수 있다. 제1 배선 부재는 짧게 되어 있고, 제1 배선 부재와 저항체의 부분을 반제품으로 하여 규격화하고, 제2 배선 부재를 주로 유저의 사양에 맞춘 구조로 함으로써, 양산성과 커스텀성의 양립이 가능해진다. 또한, 제2 배선 부재에 복수 개소의 굽힘부를 형성함으로써, 저항체와 배선 부재의 용접 부분으로의 응력 집중을 완화하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 전류 검출 장치의 사시도이다.
도 2의 상단은 도 1의 평면도이고, 하단 좌측도는 도 1의 정면도이고, 하단 우측도는 도 1의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예의 전류 검출 장치의 사시도이다.
도 4의 상단은 도 3의 평면도이고, 하단은 도 3의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예의 전류 검출 장치의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예의 전류 검출 장치의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예의 전류 검출 장치의 사시도이다.
도 8은 전압 검출 단자의 다른 실시예의 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면 중, 동일 또는 상당하는 부재 또는 요소에는 동일한 부호를 부여하여 설명한다.

도 1 내지 도 2는 버스 바에 흐르는 전류를 측정하는 제1 실시예의 전류 검출 장치를 도시한다. 제1 배선 부재(11)와 제2 배선 부재(12) 사이에 저항체(13)를 용접한 구조이고, 제2 배선 부재(12)는 제1 배선 부재(11)보다도 길게 하고 있다. 즉, 이 전류 검출 장치는 배선 부재(11과 12) 사이에 션트 저항(13)을 내장하고, 전체가 버스 바를 구성한 구조이다.

제1 배선 부재(11)와 제2 배선 부재(12)는 Cu, Cu계 합금, Al 등의 고도전성의 금속재인 고도전 재료로 구성된, 띠 형상의 재료이다. 고도전이라 함은, 금속 일반에 있어서 도전성이 높은 것, 또한 저항체(13)보다도 도전성이 높은 것을 의미한다. 저항체(13)는 Cu-Mn계, Cu-Ni계, Ni-Cr계 등의 저항 온도 계수가 Cu 등의 금속재보다도 현저히 작은 저항 합금재로 이루어지는 금속재로 구성되어 있다. 그리고, 저항체(13)의 양 단부면은 배선 부재(11)의 단부면과 배선 부재(12)의 단부면에, 단부면끼리가 맞대어 용접되고, 견고한 접합면이 형성되어 있다. 용접에는 전자 빔 용접, 레이저 빔 용접, 남땜, 등이 사용된다. 또한, 저항체의 단부와 배선 부재를 겹치고, 압접하는 등의 구조여도 된다.

저항체(13)의 양측의 배선 부재(11, 12)에는 저항체(13)의 근방에 전압 검출 단자(14, 15)가 설치되어 있다. 배선 부재(11, 12)에 흐르는 전류는 저항체(13)를 통과하고, 그 양단부의 전위차가 전압 검출 단자(14, 15)에서 검출된다. 따라서, 이 전류 검출 장치의 저항체(13)와 그 주변의 구조는 션트 저항기와 마찬가지이고(예를 들어, 일본 특허 공개 평6-224014호 공보 참조), 동등한 높은 전류 검출 정밀도가 얻어진다. 그리고, 배선 부재가 전극의 기능을 완수하고, 버스 바의 기능과 션트 저항의 기능을 일체로 함으로써, 대전류가 흐르는 접속 부분이 불필요해져, 부품 개수를 줄일 수 있고, 버스 바에 흐르는 전류를 고정밀도이고 또한 고신뢰성으로 측정하는 것이 가능해진다.

제2 배선 부재(12)는 제1 배선 부재(11)보다도 길게 되어 있다. 그리고, 제2 배선 부재에 복수의 굽힘부를 갖는다. 이 실시예에서는, 굽힘부(16)는 면 방향(수평 방향)으로의 굽힘부이고, 굽힘부(17)는 면 방향(수평 방향)으로부터 수직 방향으로의 굽힘부이고, 굽힘부(18)는 수직 방향으로부터 면 방향(수평 방향)으로의 굽힘부이다.

긴 배선 부재(12)에 복수의 굽힘부(16, 17, 18)를 구비함으로써, 유저의 사양에 대응한 커스텀 디자인의 굽힘 형상으로 할 수 있고, 장착하는 기기의 소형 콤팩트화가 가능해진다. 또한, 복수의 굽힘부를 구비함으로써, 버스 바에 인가되는 응력을 분산시킬 수 있고, 저항체(13)와 배선 부재(11, 12)의 접합면에 인가되는 응력을 저감할 수 있다.

배선 부재(11, 12)의 양단부에는 구멍(19, 20)을 구비하고, 볼트 체결 등에 의해, 션트 저항 기능을 구비한 버스 바를 대상 기기 사이에 접속할 수 있다. 또한, 구멍(19, 20)을 형성하지 않고, 용접 등에 의해 대상 기기 사이에 접속할 수도 있다.

제1 배선 부재(11)를 짧게 함으로써, 저항체(13)의 부분을 포함하여 규격화할 수 있고, 양산화가 용이하다. 그리고, 제2 배선 부재(12)를 길게 함으로써, 복잡한 굽힘 형상에 대응하는 것이 가능하고, 이 부분을 유저의 사양에 맞춘 구조로 할 수 있고, 양산성과 커스텀성을 겸비한 전류 검출 장치로 할 수 있다.

도 3 내지 도 4는 버스 바에 흐르는 전류를 측정하는 제2 실시예의 전류 검출 장치를 도시한다. 이 예도, 제1 배선 부재(11)와 긴 제2 배선 부재(12) 사이에 저항체(13)를 용접한 구조인 점에서, 제1 실시예와 공통된다. 이 예에서는, 구멍(19)으로부터 구멍(20)까지, 직선적인 배선 부재로도 접속 가능하지만, 유저의 사양에 대응시켜, 굽힘부(21, 22, 23, 24)를 설치하여 배선 부재(12)를 하측으로 우회시키고 있다. 이에 의해, 유저측에서 기기의 소형 콤팩트화가 가능해지고, 또한 부품 개수를 삭감할 수 있다.

도 5는 버스 바에 흐르는 전류를 측정하는 제3 실시예의 전류 검출 장치를 도시한다. 이 예도, 유저의 사양에 대응시켜, 굽힘부(25, 26, 27, 28)를 설치하고, 배선 부재(12)를 수평면 내에서 횡측으로 우회시키고 있다. 이에 의해, 유저측에서 기기의 소형 콤팩트화가 가능해지고, 또한 부품 개수를 삭감할 수 있다.

도 6은 버스 바에 흐르는 전류를 측정하는 제4 실시예의 전류 검출 장치를 도시한다. 이 예도, 유저의 사양에 대응시켜, 굽힘부(29, 30, 31, 32, 33)를 설치하고, 배선 부재(12)를 저항체(13)측으로부터 수직 방향으로 하방으로 굽히고[굽힘부(29)], 하측으로 우회시키고, 수평 방향으로 굽히고[굽힘부(30)], 수평면 내에서 수직 방향으로 굽히고[굽힘부(31)], 횡측으로 우회시키고, 또한 수직 방향으로 굽히고[굽힘부(32)], 또한 수평 방향으로 굽히고 있다[굽힘부(33)]. 이에 의해, 유저측에서 기기의 소형 콤팩트화가 가능해져, 부품 개수를 삭감할 수 있다.

도 7은 버스 바에 흐르는 전류를 측정하는 제5 실시예의 전류 검출 장치를 도시한다. 이 구조예에서는 구멍(19, 20)의 주변을 제외하고 배선 부재(11, 12) 및 저항체(13)의 전체면을 보호막(35)으로 피복하고, 전압 검출 단자(14, 15)만이 보호막(35)으로부터 돌출되어 있다. 또한, 보호막에 피복되어 있지 않은 구멍(19, 20)의 주변은 Sn, Ni 등의 도금막(36, 37)으로 표면 처리되어 있다. 보호막(35) 및 도금막(36, 37)을 피복함으로써, 버스 바 전체의 산화를 방지할 수 있다. 보호막(35)으로서는, 유리, 세라믹 등의 무기 재료에 의한 코트, 알루마이트 처리에 의해 형성된 부도체 산화막 등이 사용된다.

전압 검출 단자(14, 15)는, 상기 실시예에서는 배선 부재의 표면에 수직 방향으로 세워 설치되어 있다. 그러나, 전압 검출 단자(14, 15)는 배선 부재의 저항체와의 접합면 근방에 설치하면 되는 것이고, 도 8에 도시하는 구성도 가능하다. 즉, 도 8의 좌측도는 전압 검출 단자(14a, 15a)를 배선 부재의 측면에 수평 방향으로 세워 설치하고 있다. 또한, 도 8의 우측도는 배선 부재의 저항체와의 접합면 근방에 컷팅부(38, 39)를 형성하고, 해당 컷팅부와 접합면 사이를 전압 검출 단자(14b, 15b)로서 사용하고 있다.

지금까지 본 발명의 실시예에 대해 설명해 왔지만, 본 발명은 상술한 실시예로 한정되지 않고, 그 기술적 사상의 범위 내에 있어서 다양한 다른 형태로 실시되어도 되는 것은 물론이다.

본 발명은 대전류 배선에 있어서 전류를 측정하는 전류 검출 장치에 적절하게 이용 가능하다.

Claims

고도전 재료로 이루어지는 제1 배선 부재와,
고도전 재료로 이루어지는 제2 배선 부재와,
이들 배선 부재에 사용되는 고도전 재료보다도 저항 온도 계수가 작은 금속재로 이루어지는 저항체를 구비하고,
당해 저항체에, 제1 배선 부재와 제2 배선 부재가 용접되고, 제2 배선 부재는 제1 배선 부재보다도 긴 것을 특징으로 하는, 전류 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 배선 부재에 복수의 굽힘부를 갖는 것을 특징으로 하는, 전류 검출 장치.
제2항에 있어서, 상기 복수의 굽힘부는 수평 방향 및 수직 방향으로의 굽힘부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전류 검출 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 배선 부재에 있어서의 상기 저항체의 근방에, 전압 검출 단자가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 전류 검출 장치.