(57)【要約】【課題】電流の検出精度の悪化を招くことなく、回路基板とグランドとの接続を適切な形態で実現したシャント抵抗式電流センサを提供する。【解決手段】シャント抵抗式電流センサ１は、略平板形状のバスバ１０と、これと向き合って配置される回路基板２０と、バスバ１０と回路基板２０とを電気的に接続する一対の電圧検出端子４１，４２と、回路基板２０に搭載されてバスバ１０に流れる被測定電流の大きさを検出するために一対の電圧検出端子４１，４２を介して回路基板２０に印加される電圧値を検出する電圧検出ＩＣ３０と、バスバ１０と回路基板２０とを電気的に接続するグランド端子４３と、を有している。この場合、グランド端子４３は、バスバ１０に流れる被測定電流の電流経路を基準として、一対の電圧検出端子４１，４２の外側に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平板形状のバスバと、
前記バスバと向き合って配置される回路基板と、
前記バスバと前記回路基板とを電気的に接続する一対の電圧検出端子と、
前記回路基板に搭載されて、前記バスバに流れる被測定電流の大きさを検出するために前記一対の電圧検出端子を介して回路基板に印加される電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記バスバと前記回路基板とを電気的に接続するグランド端子と、を有し、
前記グランド端子は、前記バスバに流れる被測定電流の電流経路を基準として、前記一対の電圧検出端子の外側に配置されることを特徴とするシャント抵抗式電流センサ。
【請求項２】
前記電圧検出手段は、自己消費する電流量を予め記憶しており、前記検出した電圧値から得られる電流量に、前記自己消費する電流量を加算することにより、前記バスバに流れる被測定電流の大きさを検出することを特徴とする請求項１に記載されたシャント抵抗式電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャント抵抗式電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルス電流や交流大電流等を検出するため抵抗値が既知なシャント抵抗部に被測定電流を流し、このシャント抵抗部に生じる電圧降下を検出することで被測定電流の大きさを検出するシャント抵抗式電流センサが提案されている。例えば、自動車などの車両では配電にバスバと呼ばれる金属片が使用されることがあり、電流の経路に相当するバスバの一部をシャント抵抗部として利用している。このバスバには、これと向き合うように回路基板が配置されており、当該回路基板には、バスバに流れる被測定電流の大きさを検出するために、シャント抵抗部における電圧値を検出する電圧検出手段が搭載される。バスバと回路基板とは、一対の接続端子によって電気的に接続される。
【０００３】
例えば特許文献１には、測定対象となる電流経路に介挿されるバスバと、電流測定用回路が組込まれたフレキシブル配線板とを備えた電流センサが開示されている。フレキシブル配線板は、バスバと重ね合うように配設されており、フレキシブル配線板において電流測定用回路を構成する配線パターンがバスバに半田付け等で電気的、機械的に接続されている。また、特許文献２には、測定対象となる電流経路に介装されたバスバと、電流測定用の回路が組込まれた回路基板とを備えた電流センサが開示されている。バスバと回路基板とは、直線形状のピン状接続部材を介して電気的、機械的に接続されている。また、特許文献３には、バッテリ状態検出装置が開示されている。このバッテリ状態検出装置は、マイコンと、電源ＩＣと、温度検出素子を用いてバッテリの温度を検出する検出回路とを備える。マイコン、電源ＩＣ、検出回路が同一の回路基板に実装され、バッテリの負極ターミナルに接続されるバスバと温度検出素子とが熱的に連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８８９７２号公報
【特許文献２】特開２００５−１８８９７３号公報
【特許文献３】特開２００９−４０３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、回路基板はグランドと接続する必要があるが、上記の特許文献にはこのことについて具体的に記載されるものではない。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電流の検出精度の悪化を招くことなく、回路基板とグランドとの接続を適切な形態で実現するシャント抵抗式電流センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するために、本発明は、略平板形状のバスバと、バスバと向き合って配置される回路基板と、バスバと回路基板とを電気的に接続する一対の電圧検出端子と、回路基板に搭載されて、バスバに流れる被測定電流の大きさを検出するために一対の電圧検出端子を介して回路基板に印加される電圧値を検出する電圧検出手段と、バスバと回路基板とを電気的に接続するグランド端子と、を有するシャント抵抗式電流センサを提供する。この場合、グランド端子は、バスバに流れる被測定電流の電流経路を基準として、一対の電圧検出端子の外側に配置される。
【０００８】
また、本発明において、電圧検出手段は、自己消費する電流量を予め記憶しており、検出した電圧値から得られる電流量に、自己消費する電流量を加算することにより、バスバに流れる被測定電流の大きさを検出することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回路基板に流れる電流がグランド端子を通じて、一対の電圧検出端子間に流れ込むことを抑制することができる。これにより、電流の検出精度の悪化を招くことなく、回路基板とグランドとの接続を適切な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサを模式的に示す上面図
【図２】図１に示すシャント抵抗式電流センサを模式的に示す側面図
【図３】シャント抵抗式電流センサのバスバを模式的に示す断面図
【図４】シャント抵抗式電流センサのバスバを模式的に示す側面図
【図５】シャント抵抗式電流センサの使用状態を模式的に示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ１を模式的に示す上面図である。図２は、図１に示すシャント抵抗式電流センサ１を模式的に示す側面図であり、図１の紙面に対して下方側から眺めたシャント抵抗式電流センサ１の要部を示している。図３は、シャント抵抗式電流センサ１のバスバ１０を模式的に示す断面図であり、図４は、シャント抵抗式電流センサ１のバスバ１０を模式的に示す側面図である。
【００１２】
本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ１は、バッテリターミナルとして用いられるものであって、バスバ１０と、回路基板２０とを主体に構成されている。
【００１３】
バスバ１０は、略平板形状の導電部材であって、例えば銅マンガン合金や銅ニッケル合金などにより構成されている。このバスバ１０は、その一部にシャント抵抗部ＳＲを含んで構成されており、被測定電流が流れるようになっている。バスバ１０は、平板形状の鋼材からプレス成形により所望の形状に形成される。
【００１４】
本実施形態において、バスバ１０は、例えば略Ｕ字状に形成され、中央に位置するシャント抵抗部ＳＲのそれぞれの両側に貫通孔１１，１２が形成されている。一方の貫通孔１１は、バッテリポスト用の孔として機能すると共に、他方の貫通孔１２は、ワイヤーハーネス固定ネジ用の孔として機能する。
【００１５】
シャント抵抗式電流センサ１は、正極及び負極に対応した一対の電圧検出端子４１，４２を備えており、個々の電圧検出端子４１，４２は、回路基板２０とバスバ１０とを電気的に接続する。シャント抵抗式電流センサ１がバッテリターミナルとして用いられてバッテリ７０に配設された負極側のバッテリポスト７１に取り付けられる場合、一方の電圧検出端子４１は正極側の電圧検出端子に相当し、他方の電圧検出端子４２は負極側の電圧検出端子に相当する。個々の電圧検出端子４１，４２は、シャント抵抗部ＳＲの両端と対応する位置に設けられている。本実施形態において、一対の電圧検出端子４１，４２は、バスバ１０と一体的に形成され、例えば、平板形状の鋼材からプレス成形によりバスバ１０と同時的に形成されている。
【００１６】
個々の電圧検出端子４１，４２は、バスバ１０の辺縁部より延出した延出片として構成されている。具体的には、電圧検出端子４１，４２は、バスバ１０の辺縁部より延出すると、後述する回路基板２０と対応する位置において、回路基板２０側へ向けて約９０度の角度で折り曲げられている。折り曲げられた電圧検出端子４１，４２は、そのまま延在して回路基板２０を貫通している（図２参照）。本実施形態において、一対の電圧検出端子４１，４２は、延出方向の長さがこれと直交する幅方向の長さよりも大きい関係となる細長形状を有している。なお、一対の電圧検出端子４１，４２は、バスバ１０において互いに向き合う辺縁部より互い違いとなる向きにそれぞれ延出して、互いに平行に並んだ状態となっている。
【００１７】
また、シャント抵抗式電流センサ１は、グランド端子４３をさらに備えており、このグランド端子４３は、グランドに相当するバスバ１０と回路基板２０とを電気的に接続する。このグランド端子４３は、バスバ１０に流れる被測定電流の電流経路ＣＲを基準として、一対の電圧検出端子４１，４２の外側に配置されている。換言すれば、グランド端子４３は、シャント抵抗部ＳＲの外側に配置されている。本実施形態において、グランド端子４３は、電流方向において一対の電圧検出端子４１，４２よりも下流側、すなわち、負極側の電圧検出端子４２とバッテリポスト用の貫通孔１１との間に設けられている。
【００１８】
グランド端子４３は、バスバ１０の辺縁部より延出する延出片として構成されている。具体的には、グランド端子４３は、辺縁部から延出すると、回路基板２０と対応する位置において、回路基板２０側へ向けて約９０度の角度で折り曲げられている。折り曲げられたグランド端子４３は、そのまま延在して回路基板２０を貫通している（図２参照）。グランド端子４３は、一対の電圧検出端子４１，４２と同様、バスバ１０と一体的に形成され、例えば、平板形状の鋼材からプレス成形によりバスバ１０と同時的に形成されている。
【００１９】
再び図１及び図２を参照するに、回路基板２０は、バスバ１０と向き合うように所定のスペースを隔てて設置されている。回路基板２０には、一対の回路パターンが形成されている。一対の回路パターンの端部は、回路基板２０を貫通した電圧検出端子４１，４２の自由端側に接続されている。電圧検出端子４１，４２と回路パターンとは、例えば半田付けにより電気的に接続される。同様に、回路基板２０には、グランドパターンが形成されている。グランドパターンの端部は、回路基板２０を貫通したグランド端子４３の自由端側に接続されている。
【００２０】
電圧検出ＩＣ３０は、回路基板２０上に搭載されており、電圧検出端子４１，４２とそれぞれ接続する一対の回路パターンと接続されている。電圧検出ＩＣ３０としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。この電圧検出ＩＣ３０は、バスバ１０に流れる被測定電流の大きさを検出するために、一対の電圧検出端子４１，４２を介して回路基板２０に印加される電圧値を検出する（電圧検出手段）。すなわち、電圧検出ＩＣ３０は、シャント抵抗部ＳＲの電圧降下に相当する電圧値を検出し、その電圧値からバスバ１０に流れる被測定電流の大きさを検出する。
【００２１】
また、本実施形態との関係において、電圧検出ＩＣ３０は、図示しないメモリ（例えばＲＯＭ）に、自己消費する電流量を予め記憶している。この電圧検出ＩＣ３０は、電流演算においてメモリより自己消費する電流量を読み出すと、検出した電圧値から得られる電流量に、自己消費する電流量を加算することにより、バスバ１０に流れる被測定電流の大きさを検出する。
【００２２】
図５は、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ１の使用状態を模式的に示す説明図である。本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ１のバスバ１０はバッテリターミナルとして用いられる。例えば、バスバ１０の一方の貫通孔１１は、ボルト１３及びナット１４（図１参照）を利用してバッテリ７０の負極側のバッテリポスト７１に接続され、他方の貫通孔１２は、ワイヤーハーネス固定ネジ７２を介してワイヤーハーネスＷに接続される。
【００２３】
このように本実施形態において、シャント抵抗式電流センサ１は、略平板形状のバスバ１０と、これと向き合って配置される回路基板２０と、バスバ１０と回路基板２０とを電気的に接続する一対の電圧検出端子４１，４２と、回路基板２０に搭載されてバスバ１０に流れる被測定電流の大きさを検出するために一対の電圧検出端子４１，４２を介して回路基板２０に印加される電圧値を検出する電圧検出ＩＣ３０と、バスバ１０と回路基板２０とを電気的に接続するグランド端子４３と、を有している。この場合、グランド端子４３は、バスバ１０に流れる被測定電流の電流経路を基準として、一対の電圧検出端子４１，４２よりも外側に配置される。
【００２４】
回路基板２０とグランドとを接続する場合、すなわち、回路基板２０のグランドパターンとバスバ１０とをグランド端子４３で接続する場合、一対の電圧検出端子４１，４２の間にグランド端子４３を設けると、回路基板２０に流れる電流がグランド端子４３を介して一対の電圧検出端子４１，４２間に流れ込むこととなる。この場合には、電圧検出ＩＣ３０は、グランド端子４３から流れ込んだ電流の電圧降下を検出し、電流検出に誤差を生じ可能性がある。この点、本実施形態によれば、グランド端子４３は、バスバ１０に流れる被測定電流の電流経路を基準として一対の電圧検出端子４１，４２よりも外側に配置されるので、回路基板２０に流れる電流がグランド端子４３を通じて、一対の電圧検出端子４１，４２間に流れ込むことを抑制することができる。これにより、電流の検出精度の悪化を招くことなく、回路基板とグランドとの接続を適切な形態で実現することができる。
【００２５】
また、本実施形態において、電圧検出ＩＣ３０は、自己消費する電流量を予め記憶している。そして、電圧検出ＩＣ３０は、検出した電圧値から得られる電流量に、自己消費する電流量を加算することにより、バスバに流れる被測定電流の大きさを検出している。
【００２６】
一対の電圧検出端子４１，４２よりも外側にグランド端子４３を配置した場合、バッテリ７０から供給された回路基板２０に流れる電流（電圧検出ＩＣ３０で自己消費する電流）が、バスバ１０のシャント抵抗部ＳＲを通過しないため、バッテリ７０の放電電流に微小な誤差が生じる。この点、本実施形態によれば、電圧検出ＩＣ３０が自己消費する電流量を加算して被測定電流の大きさを検出することにより、この微小の誤差を補正することができる。これにより、電流検出を精度よく行うことができる。
【００２７】
以上、本実施形態にかかるシャント抵抗式電流センサについて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることなく、その発明の範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１    シャント抵抗式電流センサ
１０    バスバ
１１    貫通孔
１２    貫通孔
１３    ボルト
１４    ナット
２０    回路基板
２１    回路パターン
３０    電圧検出ＩＣ
４１    電圧検出端子
４２    電圧検出端子
４３    グランド端子
７０    バッテリ
７１    バッテリポスト
７２    固定ネジ
ＳＲ    シャント抵抗部
Ｗ    ワイヤーハーネス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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