WO2016175116A1

WO2016175116A1 - 電流検出装置

Info

Publication number: WO2016175116A1
Application number: PCT/JP2016/062600
Authority: WO
Inventors: 仲村　圭史; 宏一簑輪
Original assignee: Koa株式会社
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2016-11-03
Also published as: US10641798B2; US20180120359A1; KR20170141735A; KR102514824B1; CN107533087A; JP2016206138A; DE112016001943T5

Abstract

シャント抵抗として構成されたバスバーに加わる振動の影響を排除し、電流を高精度且つ高信頼性で測定することができる電流検出装置を提供する。導電性の金属材からなる第１配線部材（１１）および第２配線部材（１２）と、これらの配線部材よりも抵抗温度係数の小さい金属材からなり、第１配線部材および第２配線部材と接合された抵抗体（１３）と、を備え、第１配線部材および第２配線部材における抵抗体（１３）との接合部と反対側の端部側には、他の配線部材または機器と接続するための接続部（２０）がそれぞれ形成され、少なくともいずれかの配線部材における該接続部と接合部との間に、固定部（２２）を備える。

Description

電流検出装置

　本発明は、バスバーに流れる電流を測定する電流検出装置に係り、バスバーを電流配線として用いながら精度の高い電流測定が可能なシャント式電流検出装置に関する。

　バッテリの充放電電流の検出、電気自動車やハイブリッド自動車などを駆動するモータ電流の検出、エアコン等の電気機器、太陽電池等による発電設備などの電流検出において、シャント抵抗器を用いて、抵抗体への通電によって生じる電位差を計測することにより、電流が検出されている。

　バッテリ等の電源から各種電装機器に電流を流すための経路としてバスバー（Busbar）が使用され、バスバーにシャント抵抗器を接続して電流検出を行うことがある。このような場合、電流配線であるバスバーとシャント抵抗器は、シャント抵抗器の電極（端子）とバスバーをネジ止めにより固定するか、半田実装等の方法により接続することが行われている（特開２０１１－３６９４号公報等参照）。

　しかしながら、このようなバスバーとシャント抵抗器の接続方法では、接続部分が増えることになるため、接触抵抗による発熱の要因となり、また、接続信頼性の確保において問題がある。例えば、特開２００８－３９５７１号公報には、長尺の第１端子および第２端子と、それら各端子の間に溶接固定された抵抗体を備えた、シャント抵抗として構成されたバスバーが開示されている（その図６等参照）。

　しかしながら、シャント抵抗として構成されたバスバーは長尺であるため、振動を生じる可能性がある。例えば、エンジンその他の振動によって、両端が固定されたシャント抵抗として構成されたバスバーに振動が生じると、抵抗体は端子材に接合されているので、その界面に振動が伝わって影響を受け、電流検出に誤差が生じるおそれがある。

　本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、シャント抵抗として構成されたバスバーに加わる振動の影響を排除し、電流を高精度且つ高信頼性で測定することができる電流検出装置を提供することを目的とする。

　本発明の電流検出装置は、導電性の金属材からなる第１配線部材および第２配線部材と、これらの配線部材よりも抵抗温度係数の小さい金属材からなり、第１配線部材および第２配線部材と接合された抵抗体と、を備え、第１配線部材および第２配線部材には、他の配線部材または機器と接続するための接続部がそれぞれ形成され、少なくともいずれかの配線部材における接続部と、抵抗体との接合部との間に、固定部を備える、ことを特徴とする。

本発明の実施例１の電流検出装置の分解斜視図である。本発明の実施例２の電流検出装置の分解斜視図である。本発明の実施例３の電流検出装置の分解斜視図である。本発明の実施例４の電流検出装置の分解斜視図である。本発明の実施例５の電流検出装置の平面図である。

　以下、本発明の実施形態について、図１乃至図５を参照して説明する。なお、各図中、同一または相当する部材または要素には、同一の符号を付して説明する。

　図１はバスバーに流れる電流を測定する実施例１の電流検出装置を示す。バスバーである第１配線部材１１と第２配線部材１２の間に抵抗体１３を溶接した構造であり、第１配線部材１１は第２配線部材１２よりも長尺としている。すなわち、この電流検出装置は、バスバーである配線部材１１と１２の間に抵抗体１３を組み込み、全体としてシャント方式により電流測定ができ、且つバスバーの機能を兼ね備えた電流検出装置１０である。本発明のシャント式電流検出装置は、抵抗体１３に接続固定される配線部材１１，１２の双方又はいずれか一方が長尺であり、通常のシャント抵抗器よりも長尺である。

　第１配線部材１１と第２配線部材１２はＣｕ、Ｃｕ系合金、Ａｌ等の高導電性の金属材で構成された、帯状や棒状の材料である。抵抗体１３はＣｕ－Ｍｎ系、Ｃｕ－Ｎｉ系、Ｎｉ－Ｃｒ系等の抵抗温度係数がＣｕ等の金属材よりも格段に小さい抵抗合金材からなる金属材で構成されている。そして、抵抗体１３の両端面は配線部材１１の端面と配線部材１２の端面に、端面同士を突き合わせて溶接され、接合面が形成されている。溶接には、電子ビーム溶接、レーザービーム溶接、ろう接、等が用いられる。なお、抵抗体の端部と配線部材の端部を重ねて、圧接する等の構造でもよい。

　抵抗体１３の両側の配線部材１１，１２には、抵抗体１３の近傍に電圧検出端子１４，１５が設けられている。配線部材１１，１２に流れる電流は、抵抗体１３を通過し、その両端の電位差が電圧検出端子１４，１５で検出される。

　そして、配線部材が電極（端子）の機能を果たし、バスバーの機能とシャント抵抗の機能を一体にすることで、大電流が流れる接続部分が不要となり、部品点数を減らすことができ、バスバーに流れる電流を高精度且つ高信頼性で測定することが可能となる。

　抵抗体１３の両側の配線部材１１，１２の両端部には、接続部２０を備え、貫通孔１８を介してボルト２０ａとナット２０ｂの締結等により、シャント抵抗器として構成された電流検出装置１０を他のバスバーである配線部材１６，１７、バッテリの端子、モーター等の機器に接続することができる。なお、接続部２０は溶接等により形成してもよい。

　そして、接続部２０の近傍に位置決め部２１を備える。この位置決め部２１は例えば配線部材１２と１７の貫通孔にボルト２１ａを挿通し、ナット２１ｂに締結することで、配線部材１２と１７の貫通孔を位置決めする。これにより、配線部材１２と１７の貫通孔１８にボルト２０ａを挿通し、ナット２０ｂに締結することで、配線部材１２と１７の接続部２０を形成するに際して、位置決め部２１により、一方の配線部材の回転が阻止され、配線部材１２と１７を正確に位置合わせし、同一直線上に両者を配置して、接続して固定することができる。

　第１配線部材１１は第２配線部材１２よりも長尺である。そして、少なくとも第１配線部材における該接続部２０と抵抗体１３との接合部との間に、シャント抵抗として構成された電流検出装置１０を筐体等に固定する固定部２２を備える。固定部２２は長尺の第１配線部材１１を中間位置（図示の例では曲がった部分の２ヶ所）に、ボルト締め等により筐体等の固着部２３に固定したものである。

　固定部２２は、接続部２０と抵抗体１３の接合部との中間より接合部側に寄せて形成されることが好ましい。実施例１では、固定部２２が２カ所存在するが、抵抗体１３に近い側の固定部２２がこれに該当する。これにより、抵抗体の接合部への振動の影響をより好適に排除することができる。例えば、配線部材１１の接続部２０をモーター等の機器との接続に利用する場合、固定部２２を、接続部２０と抵抗体１３の接合部との中間より接合部側に寄せて形成することで、モーター等の振動の影響を容易に排除することができる。

　配線部材１１と１２の間に抵抗体１３を組み込み、全体がバスバーとしての機能を備えて構成した構造の電流検出装置においては、配線部材（電極）と抵抗体がそれぞれの端面を突き合わせて、溶接により接合されている。突合せて溶接した場合は、接合面が小さく、強度不足の懸念がある。従って、両端の接続部２０を固定した長尺の電流検出装置１０が振動すると、接合部がその影響を受け、接合部に圧縮力・引張力が作用する可能性がある。そうすると、誤差電圧が生じる可能性がある。

　実施例１の電流検出装置においては、第１配線部材１１の中間位置（図示の例では曲がった部分の２ヶ所）を、ボルト２２ａの締め等により実装対象装置に備えた固着部２３に固定した固定部２２を備える。よって、両端が固定されたシャント抵抗として構成された電流検出装置１０に振動が生じたとしても、係る振動は長尺の電流検出装置１０に設けた固定部２２に阻止され、抵抗体１３との接合部に振動に伴う圧縮力・引張力が作用することを防止できる。これにより、誤差電圧の発生を防止し、電流を高精度且つ高信頼性で測定することができる。

　図２は実施例２の電流検出装置を示す。この実施例においても、シャント抵抗として構成された電流検出装置１０の端部に設けた接続部２０と抵抗体１３との接合部の間に固定部２２を備えることは実施例１と同様である。この実施例においては、配線部材１１に凹み２２ａを形成し、固着部２３に設けた係止部２２ｂに嵌め込み固定し、固定部２２を設けている。これにより、振動に伴う誤差電圧の発生を防止し、電流を高精度且つ高信頼性で測定することができることは実施例１と同様である。

　図３は実施例３の電流検出装置を示す。この実施例においても、シャント抵抗として構成された電流検出装置１０の端部に設けた接続部２０と抵抗体１３との接合部の間に固定部２２を備えることは実施例１、２と同様である。この実施例においては、配線部材１１の一部を突出させて固定部２２を形成し、該固定部２２をボルト２２ｃにより、固着部２３に固定している。これにより、振動に伴う誤差電圧の発生を防止し、電流を高精度且つ高信頼性で測定することができることは上記実施例と同様である。

　図４は実施例４の電流検出装置を示す。この実施例においても、シャント抵抗として構成された電流検出装置１０の端部に設けた接続部２０と抵抗体１３との接合部の間に固定部２２を備えることは上記実施例と同様である。この実施例においては、配線部材１２に貫通孔を設け、その下部にナットを溶接や圧入等により固定し、筐体側の固着部２３ａを挟んでボルト２２ａをナット２２ｄに締結することで、固定部２２を形成している。

　配線部材１１にナット２２ｄを予め溶接により固定しておくことで、容易に配線部材を固着部２３ａに固定可能である。これにより、振動に伴う誤差電圧の発生を防止し、電流を高精度且つ高信頼性で測定することができることは上記実施例と同様である。

　図５は実施例５の電流検出装置を示す。この実施例においても、シャント抵抗として構成された電流検出装置１０の端部に設けた接続部２０と抵抗体１３との接合部の間に固定部２２を備えることは上記実施例と同様である。この実施例においては、抵抗体１３との接合部の両側に所定の間隔を空けて固定部２２を対称に配置し、その間に応力緩和部である幅狭部２４を対称に設けている。

　幅狭部２４は配線部材の両側から一部に切れ込みを入れ、幅を狭くして撓みやすい構造とした応力緩和部である。これにより、さらに振動吸収の効果が期待でき、その外側に固定部２２を対称に配置することで、抵抗体１３の接合部への振動の影響をさらに低減可能である。これにより、振動に伴う誤差電圧の発生を防止し、電流を高精度且つ高信頼性で測定することができることは上記実施例と同様である。

　これまで本発明の実施例について説明してきたが、本発明は上述の実施例に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

　本発明は、電流を高精度で測定する電流検出装置に好適に利用可能である。

Claims

　導電性の金属材からなる第１配線部材および第２配線部材と、
　これらの配線部材よりも抵抗温度係数の小さい金属材からなり、第１配線部材および第２配線部材と接合された抵抗体と、を備え、
　第１配線部材および第２配線部材には、他の配線部材または機器と接続するための接続部がそれぞれ形成され、
　少なくともいずれかの配線部材における接続部と、抵抗体との接合部との間に、固定部を備える、シャント式電流検出装置。
　固定部は、接続部と接合部との中間より接合部側に寄せて形成されている、請求項１に記載の電流検出装置。
　固定部は、前記配線部材を貫通した孔または凹みである、請求項１に記載の電流検出装置。
　前記配線部材は、一部に幅を狭くした幅狭部を有する、請求項１に記載の電流検出装置。
　請求項１に記載の電流検出装置の接続部を、他の配線部材または機器に接続し、その固定部を実装対象装置に備えた固着部に固定した、電流検出装置の実装構造。
　前記接続部は貫通孔を介してボルトとナットの締結により、電流検出装置の接続部を、他の配線部材または機器に接続するものであり、前記接続部の近傍に位置決め部を備え、該位置決め部により、接続対象部材を位置合わせした、請求項５に記載の電流検出装置の実装構造。
　請求項１に記載の電流検出装置の接続部は貫通孔を介してボルトとナットの締結により、電流検出装置の接続部を、他の配線部材または機器に接続するものであり、前記接続部の近傍に位置決め部を備え、該位置決め部により、接続対象部材を位置合わせして接続し、前記固定部を実装対象装置に備えた固着部に固定する、電流検出装置の接続方法。