WO2020145065A1 - シャントセンサ - Google Patents

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WO2020145065A1
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base material
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resistor
terminal
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Inventor
建二 村上
昭夫 麦島
Original Assignee
サンコール株式会社
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/20Modifications of basic electric elements for use in electric measuring instruments; Structural combinations of such elements with such instruments
    • G01R1/203Resistors used for electric measuring, e.g. decade resistors standards, resistors for comparators, series resistors, shunts

Definitions

  • the present invention relates to a shunt sensor in which a substrate having a current detection circuit mounted on a shunt resistor is fixed, and particularly in an electric vehicle (EV vehicle), a hybrid vehicle (HV vehicle), a plug-in hybrid vehicle (PHV vehicle), and the like.
  • EV vehicle electric vehicle
  • HV vehicle hybrid vehicle
  • PHSV vehicle plug-in hybrid vehicle
  • the present invention relates to a shunt sensor used when measuring a current value of a current path in which a large current flows from a high-voltage battery used to a motor circuit.
  • a shunt sensor as described in Patent Document 1 is known as a conventional shunt sensor.
  • a substrate on which a current detection circuit is mounted is arranged on the electrodes of a shunt resistor including a resistor and a pair of electrodes, and fixed by screws.
  • the shunt sensor as described above has a problem in that the heat radiation countermeasure is insufficient because the shunt sensor is screwed and fixed despite the fact that the substrate that is most heat generating and the peripheral portion are arranged. was there.
  • heat dissipation measures have become more problematic.
  • an object of the present invention is to provide a shunt sensor capable of improving heat dissipation measures and reducing the number of parts.
  • the measuring terminal (22) is A shaft portion (22a), When the measurement terminal (22) is fixed on the base material (21), a flange portion protruding outward from the shaft portion (22a) in the circumferential direction so as to protrude from the base material (21). (22b) and,
  • the substrate (3, 3A) is The shaft portion (22a) is inserted and fixed by welding (32), and the shaft portion (22a) is arranged on the collar portion (22b).
  • the base material (21) is The convex portion (21b) is provided on the surface facing the substrate (3, 3B),
  • the substrate (3, 3B) is The measuring terminal (22, 22B) is inserted and fixed by welding (32, 32B), and is arranged on the convex portion (21b).
  • the substrate (3A, 3B) is provided on the substrate (3A, 3B) at a position facing the base material (21). It is characterized in that at least one fixing terminal (4A, 4B) for arranging and fixing 3B) is fixed.
  • one of the fixing terminals (4A, 4B) fixed to the substrate (3A, 3B) is the substrate (3).
  • 3A, 3B) is connected to a ground pattern formed on the upper surface.
  • the substrate (3, 3A) when the substrate (3, 3A) is arranged at a position facing the base material (21), the substrate (3, 3A) is placed on the collar portion (22b). Therefore, a void (S1) is formed between the base material (21) and the substrate (3, 3A), and the void (S1) causes the voids (S1) in the resistor (20) and its surroundings. The generated heat is radiated.
  • the substrate (3, 3A) when the substrate (3, 3A) is arranged at a position facing the base material (21), it is not necessary to screw and fix as in the conventional case, but only the welding (32). Since it is fixed, the number of parts can be reduced.
  • the substrate (3, 3B) when the substrate (3, 3B) is arranged at a position facing the base material (21), the substrate (3, 3B) is placed on the convex portion (21b). As a result, a void (S1) is formed between the base material (21) and the substrate (3, 3B), and this void (S1) causes the resistor (20) and its The heat generated in the periphery is radiated.
  • the substrate (3, 3B) when the substrate (3, 3B) is arranged at a position facing the base material (21), it is not necessary to fix the substrate by screwing, but welding (32, 32B) is performed. Since it is fixed only by itself, the number of parts can be reduced.
  • the substrate (3A, 3B) when the substrate (3A, 3B) is arranged and fixed at a position facing the base material (21), at least the fixing terminals (4A, 4B) are provided on the substrate (3A, 3B). Since one is fixed, the substrates (3A, 3B) can be firmly arranged and fixed at positions facing the base material (21).
  • one of the fixing terminals (4A, 4B) fixed to the substrate (3A, 3B) is a ground pattern formed on the substrate (3A, 3B). Since it is connected to, it is possible to take measures against noise, and thus it is possible to accurately measure the current value of the current path through which a large current flows from the battery for high voltage to the motor circuit.
  • the up, down, left, and right directions indicate the up, down, left, and right as viewed from the front of the figure.
  • a large current is supplied from a battery for high voltage used in an electric vehicle (EV vehicle), a hybrid vehicle (HV vehicle), a plug-in hybrid vehicle (PHV vehicle) and the like to a motor circuit. It is used when measuring the current value of the flowing current path.
  • the shunt sensor 1 is composed of a shunt resistor 2 and a substrate 3.
  • the shunt resistor 2 is provided with a resistor 20, a pair of base materials 21 integrally formed with the resistor 20 so as to sandwich the resistor 20, and a pair of base materials 21 that are erected and fixed on the pair of base materials 21 by welding. And a measuring terminal 22 that is present.
  • the resistor 20 is, for example, a thick plate having a thickness of about 3 mm to 5 mm and formed in a short rectangular shape.
  • a Cu—Mn alloy or a Cu—Ni alloy is used.
  • Ni-Cr alloy, etc. is a resistor of about 50 ⁇ to 200 ⁇ .
  • a base material 21 located on the left side of the figure is joined to one side surface 20a of the resistor 20 by welding, on both side surfaces 20a and 20b of the resistor 20 formed in this way.
  • the base material 21 located on the right side in the figure is joined to the other side surface 20b of the resistor 20 by welding.
  • the pair of base materials 21 are integrally formed with the resistor 20 so as to sandwich the resistor 20.
  • the base material 21 is a so-called busbar and is made of a metal such as copper.
  • the base material 21 is, for example, a thick plate having a thickness of about 3 mm to 5 mm and a long rectangular shape. Has been formed.
  • a diameter of about 1.5 mm to 2 mm and a depth of about 1 mm to 1 are set.
  • a circular concave hole 21a of 0.5 mm is formed. Further, as shown in FIGS.
  • the base material 21 is provided at a position separated from the concave hole 21a by a predetermined distance in the opposite direction to the side surfaces 20a and 20b of the resistor 20.
  • a thick plate rectangular convex portion 21b is integrally formed in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the.
  • a concave portion 21c is formed on the lower surface of the base material 21 at a position opposite to the position where the convex portion 21b is formed.
  • the convex portion 21b and the concave portion 21c are formed by doweling or the like.
  • the measurement terminal 22 is capable of mounting the substrate 3 for current detection and is formed of copper, tin plating or the like, and as shown in FIGS. 1 and 2, the rod-shaped shaft portion 22a and the shaft portion 22a. It is integrally formed with a circular collar portion 22b which is provided on the lower side of 22a so as to project outward from the circumferential direction.
  • the shaft portion 22a is a current measuring terminal used when measuring a current value, and has a diameter of, for example, about 1 mm to 1.5 mm, which is smaller than the diameter of the concave hole 21a. ing. As a result, as shown in FIG. 2, the shaft portion 22a can be inserted into the concave hole 21a.
  • the diameter of the collar portion 22b is, for example, about 2.5 mm to 3 mm, which is slightly larger than the diameter of the concave hole 21a.
  • the shaft portion 22a is inserted into the concave hole 21a, and the collar portion 22b is placed on the upper surface of the base material 21.
  • the measuring terminal 22 is vertically fixed on the base material 21.
  • the thickness of the collar portion 22b is substantially the same as the thickness of the convex portion 21b.
  • the substrate 3 is provided with a substrate body 30 formed in a horizontally long rectangular shape and made of resin or the like. As shown in FIGS. 1 and 2, various IC chips 31 constituting a current detection circuit are mounted on the substrate body 30 and are electrically connected by a wiring pattern (not shown).
  • the substrate body 30 is provided with a through hole 30a into which the shaft portion 22a of the measurement terminal 22 can be inserted.
  • the through hole 30a is provided so as to pass through in a circular shape in the vertical direction, has a diameter of about 1.5 mm to 2 mm, is formed slightly larger than the diameter of the shaft portion 22a, and is slightly larger than the diameter of the flange portion 22b. It is formed small.
  • the substrate 3 is arranged and fixed at a position facing the base material 21 in this way, the current value generated by the detected current flowing from the base material 21 through the resistor 20 is extracted from the measurement terminal 22.
  • the signals are processed by various IC chips 31 forming the current detection circuit, and output as a detection current from the output terminal (not shown) of the substrate 3. This makes it possible to measure the current value of the current path through which a large current flows from the battery for high voltage use to the motor circuit.
  • a power source pattern and a ground pattern are formed on the substrate body 30.
  • the substrate 3 when the substrate 3 is arranged and fixed at a position facing the base material 21, it is not fixed by screwing as in the conventional case, but is fixed only by the welding 32 by resistance welding or the like. I am trying. As a result, the number of parts can be reduced.
  • the shunt sensor 1 shown in the present embodiment is merely an example, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.
  • the fixing terminal may be used to fix the substrate 3 more firmly. This point will be specifically described with reference to FIG.
  • the same components as those of the shunt sensor 1 shown in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the shunt sensor 1A shown in FIG. 3 includes a shunt resistor 2A, a substrate 3A, and a fixing terminal 4A.
  • the difference between the shunt resistor 2A shown in FIG. 3 and the shunt resistor 2 shown in FIGS. 1 and 2 is that the thickness of the convex portion 21bA formed on the upper surface of the base material 21 shown in FIG. It is smaller than the thickness of the convex portion 21b formed on the upper surface of the base material 21 shown in FIG. 2, and is otherwise the same. As a result, the thickness of the convex portion 21bA is smaller than the thickness of the collar portion 22b.
  • a fixing terminal through hole 30aA into which the fixing terminal 4A can be inserted is newly formed.
  • the fixing terminal through holes 30aA are provided on both end surface sides of the substrate body 30 and are provided so as to penetrate through the upper and lower portions in a circular shape in the vertical direction.
  • the fixing terminal 4A includes a rod-shaped shaft portion 4aA and a circular collar portion 4bA which is located at a lower end of the shaft portion 4aA and which is provided so as to project outward from the circumferential direction. It is formed integrally.
  • the shaft portion 4aA is inserted into the fixing terminal through hole 30aA formed in the substrate 3A and has a diameter slightly smaller than the diameter of the fixing terminal through hole 30aA. Is formed in.
  • the collar portion 4bA is placed on the convex portion 21bA formed on the upper surface of the base material 21, and has a diameter slightly larger than the diameter of the fixing terminal through hole 30aA. ..
  • the collar portion 4bA is placed on the convex portion 21bA, and the lower surface of the substrate body 30 is , Will be placed on the collar portion 4bA.
  • the fixing terminal is provided on the convex portion 21bA formed on the upper surface of the base material 21.
  • the substrate 3A will be fixed upright. Further, if the side peripheral surface of the shaft portion 4aA located on the upper surface side of the substrate body 30 is welded 4dA by resistance welding or the like, the substrate 3A is more firmly fixed to the position facing the base material 21. Becomes The thickness of the collar portion 4bA is almost the same as the thickness of the collar portion 22b when combined with the thickness of the convex portion 21bA so that the lower surface of the substrate body 30 is placed on the collar portion 4bA.
  • the void S1 is formed between the base material 21 and the substrate 3A, and the void S1 causes the resistor 20 and its periphery. The heat is released.
  • fixing is done only by welding, so the number of parts can be reduced.
  • one of the two fixing terminals 4A illustrated in FIG. 3 is connected to a ground pattern (not shown) formed on the substrate body 30.
  • noise countermeasures can be taken, and the current value of the current path through which a large current flows from the battery for high voltage to the motor circuit can be measured with high accuracy.
  • FIG. 3 shows an example in which two fixing terminals 4A are used, one terminal may be used or three or more terminals may be used.
  • the void S1 in the shunt sensor 1 shown in FIGS. 1 and 2, an example in which the convex portion 21b formed on the upper surface of the base material 21 and the flange portion 22b of the measurement terminal 22 are formed,
  • the convex portion 21bA formed on the upper surface of the base material 21, the flange portion 22b of the measuring terminal 22, and the flange portion 4bA of the fixing terminal 4A are formed.
  • the void S1 may be formed by forming only one of the portion and the flange portion.
  • the shunt sensor 1B shown in FIG. 4 includes a shunt resistor 2B, a substrate 3B, and a fixing terminal 4B.
  • the difference between the shunt resistor 2B shown in FIG. 4 and the shunt resistor 2 shown in FIGS. 1 and 2 is that a fixing terminal 4B is inserted into the upper surface of the base material 21 in addition to the concave hole 21a. This is the point where the concave hole 21aB is formed.
  • the measurement terminal 22B is formed only by the rod-shaped shaft portion 22a.
  • a fixing terminal through hole 30aB into which the fixing terminal 4B can be inserted is newly formed.
  • the fixing terminal through holes 30aB are provided on both end surface sides of the substrate body 30, and are provided so as to pass through in a circular shape in the vertical direction.
  • the difference between the fixing terminal 4B shown in FIG. 4 and the fixing terminal 4A shown in FIG. 3 is that the fixing terminal 4A is formed only by the rod-shaped shaft portion 4aA.
  • the shaft portion 22a of the measuring terminal 22B thus formed is inserted into the recessed hole 21a, and the side peripheral surface of the shaft portion 22a is welded 22cB by resistance welding or the like, so that the base metal
  • the measurement terminal 22B is erected and fixed on 21.
  • the shaft portion 4aA of the fixing terminal 4B is inserted into the fixing terminal concave hole 21aB, and the side peripheral surface of the shaft portion 4aA is welded 4cB by resistance welding or the like, whereby the base material 21
  • the fixing terminal 4B is vertically fixed.
  • the lower surface of the substrate body 30 is It will be placed on the convex portion 21b of the base material 21.
  • the side peripheral surface of the shaft portion 22a located on the upper surface side of the substrate body 30 is welded 32B by resistance welding or the like, and further, the shaft portion located on the upper surface side of the substrate body 30. If the side peripheral surface of 4aA is welded 4 dB by resistance welding or the like, the substrate 3B is fixedly arranged at a position facing the base material 21.
  • the void S1 is formed between the base material 21 and the substrate 3B, and the void S1 causes the resistor 20 and its surroundings. The heat is released.
  • fixing is done only by welding, so the number of parts can be reduced.
  • the board 3B is arranged and fixed at a position facing the base material 21 by using a plurality of fixing terminals 4B (three terminals in the figure), it is arranged and fixed more firmly.
  • one fixing terminal 4B is connected to a ground pattern (not shown) formed on the substrate body 30.
  • noise countermeasures can be taken, and the current value of the current path through which a large current flows from the battery for high voltage to the motor circuit can be measured with high accuracy.
  • only one fixing terminal 4B among the plurality of fixing terminals 4B (three in the figure) is formed on the substrate pattern 30 (see FIG. (Not shown).
  • the shape of the convex portions 21b and 21bA the thick plate rectangular shape is exemplified, but the shape is not limited thereto, and may be a circular shape, or any shape as long as the substrate body 30 can be mounted. Further, when forming the convex portions 21b and 21bA on the upper surface of the base material 21, it may be formed not only in the width direction of the base material 21 but only in the center portion in the width direction. It may be formed in
  • the shunt sensors 1, 1A, and 1B exemplified in the present embodiment are particularly applicable to high-voltage batteries used in electric vehicles (EV vehicles), hybrid vehicles (HV vehicles), plug-in hybrid vehicles (PHV vehicles), and the like. It is useful when measuring the current value of the current path through which a large current flows to the motor circuit.

Abstract

【課題】放熱対策を向上させることができると共に、部品点数を削減することができるシャントセンサを提供することを目的としている。 【解決手段】抵抗体20と、抵抗体20を挟んで当該抵抗体20に一体的に形成された一対の母材21と、母材21上に固定される測定端子22と、測定端子22が挿入され、母材21と対向する位置に配置固定される基板3と、を有し、 測定端子2は、軸部22aと、測定端子22が母材21上に固定される際、当該母材21上から突出されるように軸部22aの周方向外側に向かって突出する鍔部22bと、を有し、 基板3は、軸部22aが挿入されて溶接32固定されると共に、鍔部22b上に配置されてなる。

Description

シャントセンサ
 本発明は、シャント抵抗器に電流検出回路が搭載された基板が固定されたシャントセンサに関し、特に、電気自動車(EV車)、ハイブリット車(HV車)、プラグインハイブリット車(PHV車)等で使用される高電圧用途のバッテリーからモータ回路へ大電流が流れる電流経路の電流値を計測する際に用いられるシャントセンサに関する。
 従来のシャントセンサとして、特許文献1に記載のようなシャントセンサが知られている。このシャントセンサは、抵抗体と一対の電極を備えたシャント抵抗器の電極に、電流検出回路を搭載した基板が配置され、ネジ止め固定されているものである。
特開2015-145813号公報
 しかしながら、上記のようなシャントセンサは、一番発熱する抵抗体とその周辺部分に基板が配置されているにも係らず、ネジ止め固定されていることから、放熱対策が不十分であるという問題があった。特に、大電流が流れる用途に用いられる際、放熱対策がより問題となっていた。
 さらに、ネジ止め固定するにあたっては、数千個/月~数万個/月の取付け作業をする際、作業工数が非常に煩雑である上、部品点数が増大するといった問題があった。
 そこで、本発明は、上記問題に鑑み、放熱対策を向上させることができると共に、部品点数を削減することができるシャントセンサを提供することを目的としている。
 上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
 請求項1の発明によれば、抵抗体(20)と、
 前記抵抗体(20)を挟んで当該抵抗体(20)に一体的に形成された一対の母材(21)と、
 前記母材(21)上に固定される測定端子(22)と、
 前記測定端子(22)が挿入され、前記母材(21)と対向する位置に配置固定される基板(3,3A)と、を有し、
 前記測定端子(22)は、
 軸部(22a)と、
 前記測定端子(22)が前記母材(21)上に固定される際、当該母材(21)上から突出されるように前記軸部(22a)の周方向外側に向かって突出する鍔部(22b)と、を有し、
 前記基板(3,3A)は、
 前記軸部(22a)が挿入されて溶接(32)固定されると共に、前記鍔部(22b)上に配置されてなることを特徴としている。
 一方、請求項2の発明によれば、抵抗体(20)と、
 前記抵抗体(20)を挟んで当該抵抗体(20)に一体的に形成された一対の母材(21)と、
 前記母材(21)上に固定される測定端子(22,22B)と、
 前記測定端子(22,22B)が挿入され、前記母材(21)と対向する位置に配置固定される基板(3,3B)と、を有し、
 前記母材(21)は、
 前記基板(3,3B)と対向する面に凸部(21b)が設けられており、
 前記基板(3,3B)は、
 前記測定端子(22,22B)が挿入されて溶接(32,32B)固定されると共に、前記凸部(21b)上に配置されてなることを特徴としている。
 また、請求項3の発明によれば、上記請求項1又は2に記載のシャントセンサにおいて、前記基板(3A,3B)には、前記母材(21)と対向する位置に当該基板(3A,3B)を配置固定する固定用端子(4A,4B)が少なくとも一つ固定されてなることを特徴としている。
 さらに、請求項4の発明によれば、上記請求項3に記載のシャントセンサにおいて、前記基板(3A,3B)に固定されている固定用端子(4A,4B)の一つは、当該基板(3A,3B)上に形成されているグランドパターンに接続されてなることを特徴としている。
 次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
 請求項1に係る発明によれば、母材(21)と対向する位置に基板(3,3A)が配置される際、鍔部(22b)上に基板(3,3A)が載置されることとなるから、母材(21)と基板(3,3A)との間に空隙(S1)が形成されることとなり、もって、この空隙(S1)によって、抵抗体(20)及びその周辺で生じる熱が放熱されることとなる。
 しかして、本発明によれば、放熱対策を向上させることができる。
 また、本発明によれば、母材(21)と対向する位置に基板(3,3A)を配置する際、従来のようにネジ止め固定するようなことはせず、溶接(32)のみで固定するようにしているから、部品点数を削減することができる。
 一方、請求項2に係る発明によれば、母材(21)と対向する位置に基板(3,3B)が配置される際、凸部(21b)上に基板(3,3B)が載置されることとなるから、母材(21)と基板(3,3B)との間に空隙(S1)が形成されることとなり、もって、この空隙(S1)によって、抵抗体(20)及びその周辺で生じる熱が放熱されることとなる。
 しかして、本発明によれば、放熱対策を向上させることができる。
 また、本発明によれば、母材(21)と対向する位置に基板(3,3B)を配置する際、従来のようにネジ止め固定するようなことはせず、溶接(32,32B)のみで固定するようにしているから、部品点数を削減することができる。
 一方、請求項3の発明によれば、母材(21)と対向する位置に基板(3A,3B)を配置固定するにあたって、基板(3A,3B)に固定用端子(4A,4B)が少なくとも一つ固定されているから、強固に、母材(21)と対向する位置に基板(3A,3B)を配置固定することができる。
 また、請求項4の発明によれば、基板(3A,3B)に固定されている固定用端子(4A,4B)の一つは、当該基板(3A,3B)上に形成されているグランドパターンに接続されているから、ノイズ対策を行うことができ、もって、高電圧用途のバッテリーからモータ回路へ大電流が流れる電流経路の電流値の計測を高精度に行うことができる。
本発明の一実施形態に係るシャントセンサの斜視図である。 同実施形態に係るシャントセンサの一部半断面図である。 他の実施形態に係るシャントセンサの一部半断面図である。 他の実施形態に係るシャントセンサの一部半断面図である。
 以下、本発明に係るシャントセンサの一実施形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明において、上下左右の方向を示す場合は、図示正面から見た場合の上下左右をいうものとする。
 本実施形態に係るシャントセンサは、特に、電気自動車(EV車)、ハイブリット車(HV車)、プラグインハイブリット車(PHV車)等で使用される高電圧用途のバッテリーからモータ回路へ大電流が流れる電流経路の電流値を計測する際に用いられるもので、図1及び図2に示すように、シャントセンサ1は、シャント抵抗器2と、基板3と、で構成されている。
 シャント抵抗器2は、抵抗体20と、抵抗体20を挟むように抵抗体20と一体的に形成された一対の母材21と、一対の母材21上にそれぞれ溶接により立設固定されている測定端子22とで構成されている。抵抗体20は、図1及び図2に示すように、例えば、厚み約3mm~5mmの厚板状で短尺の矩形状に形成されており、例えば、Cu-Mn系合金、Cu-Ni系合金、Ni-Cr系合金、等で形成されていることが好ましく、50μΩから200μΩ程度の抵抗体である。このように形成される抵抗体20の両側面20a,20bには、図1及び図2に示すように、図示左に位置する母材21が抵抗体20の一方の側面20aに溶接により接合され、図示右に位置する母材21が抵抗体20の他方の側面20bに溶接により接合されている。これにより、一対の母材21が、抵抗体20を挟むように抵抗体20と一体的に形成されることとなる。
 一方、母材21は、所謂バスパーと呼ばれるもので、銅等の金属からなり、図1及び図2に示すように、例えば、厚み約3mm~5mmの厚板状で、長尺の矩形状に形成されている。そして、この母材21の上面には、抵抗体20の両側面20a,20bの近傍に、図1及び図2に示すように、例えば、直径約1.5mm~2mm、深さ約1mm~1.5mmの円形状の凹孔21aが形成されている。また、この母材21の上面には、図1及び図2に示すように、凹孔21aから、抵抗体20の両側面20a,20bとは反対方向に所定間隔離れた位置に、母材21の長手方向と直交する方向に、厚板矩形状の凸部21bが一体的に形成されている。さらに、この母材21の下面には、図1及び図2に示すように、上記凸部21bが形成されている位置と背向する位置に、凹部21cが形成されている。なお、この凸部21b及ぶ凹部21cは、ダボ加工等により形成されているものである。
 他方、測定端子22は、電流検出用の基板3を実装可能なもので、銅,錫メッキ等で形成されており、図1及び図2に示すように、棒状の軸部22aと、軸部22aの下方側に位置する周方向より外側に向って突出して設けられている円形状の鍔部22bとで一体的に形成されている。この軸部22aは、電流値を測定する際に用いられる電流測定端子であって、その直径は、例えば、約1mm~1.5mmに形成され、凹孔21aの直径よりも径小に形成されている。これにより、図2に示すように、凹孔21a内に軸部22aが挿入できることとなる。
 一方、鍔部22bの直径は、例えば、約2.5mm~3mmに形成されており、凹孔21aの直径よりも若干径大に形成されている。これにより、図2に示すように、凹孔21a内には、軸部22aのみが挿入され、鍔部22bは、母材21の上面に載置されることとなる。この状態で、図2に示すように、鍔部22bの側周面を、抵抗溶接等により溶接22cするようにすれば、母材21上に測定端子22が立設固定されることとなる。なお、鍔部22bの厚みは、凸部21bの厚みとほぼ同一となっている。
 基板3は、図1に示すように、横長矩形状に形成され、樹脂等で形成されている基板本体30を備えている。この基板本体30には、図1及び図2に示すように、電流検出回路を構成する様々なICチップ31が搭載され、図示しない配線パターンによって電気的に接続されている。また、この基板本体30には、図1に示すように、測定端子22の軸部22aが挿入可能な貫通孔30aが穿設されている。この貫通孔30aは、上下方向に円形状に貫通して設けられ、直径約1.5mm~2mmに形成され、軸部22aの直径より若干径大に形成され、鍔部22bの直径より若干径小に形成されている。これにより、図2に示すように、貫通孔30a内に測定端子22の軸部22aのみが挿入され、基板本体30の下面は、測定端子22の鍔部22bに載置され、さらに、基板本体30の下面は、凸部21bに載置されることとなる。そしてこの状態で、図2に示すように、基板本体30の上面側に位置する軸部22aの側周面を、抵抗溶接等により溶接32するようにすれば、母材21と対向する位置に基板3が配置固定されることとなる。
 かくして、このように、母材21と対向する位置に基板3を配置固定するようにすれば、被検出電流が母材21から抵抗体20を流れることによって生じる電流値が測定端子22から取り出され、電流検出回路を構成する様々なICチップ31によって信号処理され、基板3の出力端子(図示せず)から検出電流として出力されることとなる。これにより、高電圧用途のバッテリーからモータ回路へ大電流が流れる電流経路の電流値を計測することができることとなる。なお、基板本体30には、図示はしないが、電源パターンと、グランドパターンが形成されている。
 しかして、以上説明した本実施形態によれば、母材21と対向する位置に基板3を配置固定した際、基板本体30の下面が、測定端子22の鍔部22bに載置されると共に、凸部21bに載置されることとなる。これにより、図2に示すように、母材21と基板3との間に空隙S1が形成されることとなり、もって、この空隙S1によって、抵抗体20及びその周辺で生じる熱が放熱されることとなる。
 しかして、本実施形態によれば、放熱対策を向上させることができる。
 また、本実施形態によれば、母材21と対向する位置に基板3を配置固定するにあたって、従来のようにネジ止め固定するようなことはせず、抵抗溶接等により溶接32のみで固定するようにしている。これにより、部品点数を削減することができる。
 なお、本実施形態において示したシャントセンサ1は、あくまで一例であり、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において種々の変形・変更が可能である。例えば、母材21と対向する位置に基板3を配置固定するにあたっては、より強固に固定するため、固定用端子を用いて固定するようにしても良い。この点、図3を参照して具体的に説明する。なお、図1及び図2に示すシャントセンサ1と同一の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略することとする。
 図3に示すシャントセンサ1Aは、シャント抵抗器2Aと、基板3Aと、固定用端子4Aとで構成されている。図3に示すシャント抵抗器2Aと、図1及び図2に示すシャント抵抗器2との相違は、図3に示す母材21の上面に形成されている凸部21bAの厚みが、図1及び図2に示す母材21の上面に形成されている凸部21bの厚みよりも小さい点であり、それ以外は同一である。これにより、凸部21bAの厚みが、鍔部22bの厚みよりも小さくなっている。
 一方、図3に示す基板3Aと、図1及び図2に示す基板3との相違は、固定用端子4Aが挿入できる固定用端子貫通孔30aAが新たに穿設されている点であり、それ以外は同一である。この固定用端子貫通孔30aAは、基板本体30の両側端面側に設けられており、上下方向に円形状に貫通して設けられている。
 固定用端子4Aは、図3に示すように、棒状の軸部4aAと、軸部4aAの下端に位置し、周方向より外側に向って突出して設けられている円形状の鍔部4bAとで一体的に形成されている。この軸部4aAは、図3に示すように、基板3Aに穿設されている固定用端子貫通孔30aAに挿入されるもので、直径が、固定用端子貫通孔30aAの直径よりも若干径小に形成されている。
 一方、鍔部4bAは、母材21の上面に形成されている凸部21bA上に載置されるもので、直径が、固定用端子貫通孔30aAの直径よりも若干径大に形成されている。これにより、図3に示すように、固定用端子貫通孔30aA内には、軸部4aAのみが挿入され、鍔部4bAは、凸部21bA上に載置されると共に、基板本体30の下面が、鍔部4bAに載置されることとなる。この状態で、図3に示すように、鍔部4bAの側周面を、抵抗溶接等により溶接4cAするようにすれば、母材21の上面に形成されている凸部21bA上に固定用端子4Aが立設固定されることとなる。さらに、基板本体30の上面側に位置する軸部4aAの側周面を、抵抗溶接等により溶接4dAするようにすれば、母材21と対向する位置に基板3Aがより強固に固定されることとなる。なお、鍔部4bAの厚みは、基板本体30の下面が鍔部4bAに載置されるように、凸部21bAの厚みと合わせると、鍔部22bの厚みとほぼ同一となっている。
 しかして、このようにしても、図3に示すように、母材21と基板3Aとの間に空隙S1が形成されることとなり、もって、この空隙S1によって、抵抗体20及びその周辺で生じる熱が放熱されることとなる。
 しかして、本実施形態においても、放熱対策を向上させることができる。
 またさらに、従来のようにネジ止め固定するようなことはせず、全て溶接のみで固定するようにしているため、部品点数を削減することができる。
 ところで、図3に示す固定用端子4Aとして例示している2本のうち、何れか1本は、基板本体30に形成されているグランドパターン(図示せず)に接続されている。これにより、ノイズ対策を行うことができ、もって、高電圧用途のバッテリーからモータ回路へ大電流が流れる電流経路の電流値の計測を高精度に行うことができる。
 ここで、図3に示す固定用端子4Aとして例示している2本すべてを基板本体30に形成されているグランドパターン(図示せず)に接続せず、何れか1本のみを接続しているのは、以下の理由によるものである。すなわち、図3に示す固定用端子4Aとして例示している2本すべてを、基板本体30に形成されているグランドパターン(図示せず)に接続してしまうと、2本の固定用端子4Aが電気的に接続されることになる。これにより、被検出電流が母材21から抵抗体20を流れることによって生じる電流が基板本体30に形成されているグランドパターン(図示せず)に流れてしまう可能性がある。しかして、このようにグランドパターン(図示せず)に電流が流れてしまうと、この流れてしまった電流も加わって、測定端子22から誤った電流値が取り出されてしまう可能性があり、もって、計測誤差が生じる可能性がある。それゆえ、本実施形態においては、このような計測誤差を生じる可能性を低減させるべく、図3に示す固定用端子4Aとして例示している2本すべてを基板本体30に形成されているグランドパターン(図示せず)に接続せず、何れか1本のみを接続するようにしている。
 また、図3においては、固定用端子4Aを2本用いる例を示したが、1本でも良く、3本以上用いても良い。さらに、空隙S1を形成するにあたって、図1及び図2に示すシャントセンサ1では、母材21の上面に形成されている凸部21bと、測定端子22の鍔部22bを形成する例を示し、図3に示すシャントセンサ1Aでは、母材21の上面に形成されている凸部21bAと、測定端子22の鍔部22b、固定用端子4Aの鍔部4bAを形成する例を示したが、凸部と鍔部のどちらか一方のみを形成し、空隙S1を形成するようにしても良い。この点、凸部のみを形成した場合の例として、図4を参照して具体的に説明する。なお、図1及び図2に示すシャントセンサ1、図3に示すシャントセンサ1Aと同一の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略することとする。
 図4に示すシャントセンサ1Bは、シャント抵抗器2Bと、基板3Bと、固定用端子4Bとで構成されている。図4に示すシャント抵抗器2Bと、図1及び図2に示すシャント抵抗器2との相違は、母材21の上面に、凹孔21a以外に、固定用端子4Bが挿入される固定用端子凹孔21aBが形成されいる点である。そしてさらに、測定端子22Bは、棒状の軸部22aのみで形成されている点である。
 一方、図4に示す基板3Bと、図1及び図2に示す基板3との相違は、固定用端子4Bが挿入できる固定用端子貫通孔30aBが新たに穿設されている点であり、それ以外は同一である。この固定用端子貫通孔30aBは、基板本体30の両側端面側に設けられており、上下方向に円形状に貫通して設けられている。
 さらに、図4に示す固定用端子4Bと、図3に示す固定用端子4Aとの相違は、固定用端子4Aが棒状の軸部4aAのみで形成されている点である。
 かくして、このように形成される測定端子22Bの軸部22aが、凹孔21a内に挿入され、この軸部22aの側周面が、抵抗溶接等により溶接22cBされることにより、もって、母材21上に測定端子22Bが立設固定されることとなる。また、固定用端子4Bの軸部4aAが、固定用端子凹孔21aB内に挿入され、この軸部4aAの側周面が、抵抗溶接等により溶接4cBされることにより、もって、母材21上に固定用端子4Bが立設固定されることとなる。
 しかして、この状態で、固定用端子貫通孔30aB内に、固定用端子4Bの軸部4aAを挿入し、貫通孔30a内に測定端子22の軸部22aを挿入すると、基板本体30の下面が、母材21の凸部21bに載置されることとなる。そしてこの状態で、図4に示すように、基板本体30の上面側に位置する軸部22aの側周面を抵抗溶接等により溶接32Bし、さらに、基板本体30の上面側に位置する軸部4aAの側周面を抵抗溶接等により溶接4dBするようにすれば、母材21と対向する位置に基板3Bが配置固定されることとなる。
 しかして、このようにしても、図4に示すように、母材21と基板3Bとの間に空隙S1が形成されることとなり、もって、この空隙S1によって、抵抗体20及びその周辺で生じる熱が放熱されることとなる。
 しかして、本実施形態においても、放熱対策を向上させることができる。
 またさらに、従来のようにネジ止め固定するようなことはせず、全て溶接のみで固定するようにしているため、部品点数を削減することができる。
 またさらに、複数の固定用端子4B(図示では、3本)を用いて、母材21と対向する位置に基板3Bを配置固定しているため、より強固に配置固定されることとなる。
 そして、複数の固定用端子4B(図示では、3本)のうち、1本の固定用端子4Bは、基板本体30に形成されているグランドパターン(図示せず)に接続されている。これにより、ノイズ対策を行うことができ、もって、高電圧用途のバッテリーからモータ回路へ大電流が流れる電流経路の電流値の計測を高精度に行うことができる。また、計測誤差を生じる可能性を低減させるべく、複数の固定用端子4B(図示では、3本)のうち、1本の固定用端子4Bのみが基板本体30に形成されているグランドパターン(図示せず)に接続されている。
 ところで、本実施形態においては、凸部21b、21bAの形状として、厚板矩形状を例示したが、それに限らず、円形状でも良く、基板本体30が載置できればどのような形状でも良い。さらに、母材21の上面に凸部21b、21bAを形成するにあたっては、母材21の幅方向全てに形成せずとも、幅方向中央部分にだけ形成するようにしても良く、どのような位置に形成しても良い。
 本実施形態において例示したシャントセンサ1,1A,1Bは、特に、電気自動車(EV車)、ハイブリット車(HV車)、プラグインハイブリット車(PHV車)等で使用される高電圧用途のバッテリーからモータ回路へ大電流が流れる電流経路の電流値を計測する際に用いるのが有用である。
1,1A,1B  シャントセンサ
2,2A,2B  シャント抵抗器
3,3A,3B  基板
4A,4B    固定用端子
20       抵抗体
21       母材
21b      凸部
22,22B   測定端子
22a      軸部
22b      鍔部
32,32B   溶接
S1       空隙
 
 

Claims (4)

  1.  抵抗体と、
     前記抵抗体を挟んで当該抵抗体に一体的に形成された一対の母材と、
     前記母材上に固定される測定端子と、
     前記測定端子が挿入され、前記母材と対向する位置に配置固定される基板と、を有し、
     前記測定端子は、
     軸部と、
     前記測定端子が前記母材上に固定される際、当該母材上から突出されるように前記軸部の周方向外側に向かって突出する鍔部と、を有し、
     前記基板は、
     前記軸部が挿入されて溶接固定されると共に、前記鍔部上に配置されてなるシャントセンサ。
  2.  抵抗体と、
     前記抵抗体を挟んで当該抵抗体に一体的に形成された一対の母材と、
     前記母材上に固定される測定端子と、
     前記測定端子が挿入され、前記母材と対向する位置に配置固定される基板と、を有し、
     前記母材は、
     前記基板と対向する面に凸部が設けられており、
     前記基板は、
     前記測定端子が挿入されて溶接固定されると共に、前記凸部上に配置されてなるシャントセンサ。
  3.  前記基板には、前記母材と対向する位置に当該基板を配置固定する固定用端子が少なくとも一つ固定されてなる請求項1又は2に記載のシャントセンサ。
  4.  前記基板に固定されている固定用端子の一つは、当該基板上に形成されているグランドパターンに接続されてなる請求項3に記載のシャントセンサ。
     
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