(57)【要約】【課題】端子に取り付けられたボルトの回り止めを確実に行うことができるとともに、製造が容易で安全性および品質の向上が可能な電流検出装置を提供すること。【解決手段】電流検出装置１００は、バッテリ２００側の配線に固定されて電気的な接続が行われる第１の固定部１１２と、ハーネス３００が固定されて電気的な接続が行われる第２の固定部１１４と、バスバー１１０と、バスバー１１０と一体あるいは別体で形成された抵抗体と、抵抗体を流れる電流を検出する電流検出回路が搭載される回路基板１２０と、抵抗体と回路基板１２０とが収納されるケース１３０とを備える。第２の固定部１１４は、貫通穴が形成された板状部材と、貫通穴に通されたボルト１１５とを有し、ボルト１１５の頭部１１５Ａの側面は、少なくとも一部が平面状に形成されており、板状部材の一部を折り曲げた部位を平面状の側面に当接させている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの端子を通してハーネスに流れる電流を検出する電流検出装置であって、
前記バッテリ側の配線に固定されて電気的な接続が行われる第１の固定部と、
前記ハーネスが固定されて電気的な接続が行われる第２の固定部と、
前記第１および第２の固定部と一体に形成されたバスバーと、
前記第１および第２の固定部との間に挿入され、前記バスバーと一体あるいは別体で形成された抵抗体と、
前記抵抗体の通電方向に沿った２箇所の電位差に基づいて前記抵抗体を流れる電流を検出する電流検出回路が搭載される回路基板と、
前記抵抗体と前記回路基板とが収納されるケースと、
を備え、前記第２の固定部は、貫通穴が形成された板状部材と、前記貫通穴に通されたボルトとを有し、
前記ボルトの頭部の側面は、少なくとも一部が平面状に形成されており、
前記板状部材の一部を折り曲げた部位を前記平面状の側面に当接させたことを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記頭部は、多角形形状を有しており、
前記多角形形状の２つの側面を、前記板状部材の一部を折り曲げた２つの部位にて押圧して前記頭部を挟持することを特徴とする電流検出装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記多角形形状は四角形形状であり、
前記四角形形状の４つの側面の内の隣接しない２つの側面を前記２つの部位にて押圧して挟持し、他の２つの側面は、前記板状部材の一部を折り曲げた部位と、前記第２の固定部から垂直な向きに連続する前記バスバーとに対向配置されていることを特徴とする電流検出装置。
【請求項４】
請求項２または３において、
前記頭部の反ボルトねじ軸方向端面を、前記板状部材の一部を折り曲げた２つの部位にて押圧して前記頭部を挟持することを特徴とする電流検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記板状部材の一部を折り曲げた部位を部分的に延長した突起部を有し、
前記突起部の全体を、樹脂材料で形成された前記ケース内に埋設することを特徴とする電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載されてバッテリの充放電電流を検出する電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、平板形状のバスバーの長手方向の中間部分に、ケースに収納された電流検出回路を設けた電流センサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この電流センサでは、バスバーはアース端子を構成しており、バッテリのマイナス端子側にこの電流センサが取り付けられ、バッテリの充放電電流を検出するようになっている。この電流センサのバスバーの端子には円形の取付孔が貫通形成されており（特許文献１の図１０参照。）、この取付孔にケーブルの圧着端子とボルトを挿通してナットで締結することにより、ケーブルをバスバーの端子に取り付けるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３９５７１号公報（第２０頁、図１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された構造では、ケーブルをバスバーの端子に取り付けるためにナットを締結する際にボルトが回りやすく、ナットによる締結が不十分になって安全性や品質（電流検出精度）が低下するおそれがあるという問題があった。特許文献１には、ボルトを各種溶接法を用いて端子に固定する構造（特許文献１の図９および対応する段落番号「０１１５」参照。）も記載されているが、溶接による固定は、通常の組み付け工程とは別に溶接工程が必要になるため、工程が複雑になってコスト増加を招くことになる。したがって、溶接を行わずに簡単な方法でボルトの回り止めを行うことができれば便利であり、工程の簡略化およびコスト低減のためにも溶接工程を伴わないボルトの取り付け方法が望まれる。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、端子に取り付けられたボルトの回り止めを確実に行うことができるとともに、製造が容易で安全性および品質の向上が可能な電流検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の電流検出装置は、バッテリの端子を通してハーネスに流れる電流を検出する電流検出装置であって、バッテリ側の配線に固定されて電気的な接続が行われる第１の固定部と、ハーネスが固定されて電気的な接続が行われる第２の固定部と、第１および第２の固定部と一体に形成されたバスバーと、第１および第２の固定部との間に挿入され、バスバーと一体あるいは別体で形成された抵抗体と、抵抗体の通電方向に沿った２箇所の電位差に基づいて抵抗体を流れる電流を検出する電流検出回路が搭載される回路基板と、抵抗体と回路基板とが収納されるケースとを備え、第２の固定部は、貫通穴が形成された板状部材と、貫通穴に通されたボルトとを有し、ボルトの頭部の側面は、少なくとも一部が平面状に形成されており、板状部材の一部を折り曲げた部位を平面状の側面に当接させている。
【０００７】
ハーネスを取り付ける端子としての第２の固定部に取り付けられたボルトの頭部の側面の少なくとも一部を平面状にするとともに、この平面状の側面に、第２の固定部を形成する板状部材を折り曲げた部位を当接させることにより、ボルトにナットを通してハーネス側の端子を締め付けた際にボルトの頭部が回動することを防止することができ、締め付けトルクを強くすることによる接触抵抗の減少（電流検出精度（品質）の向上）や、その後のナットの欠落防止（安全性向上）が可能となる。また、ボルトの頭部を固定するための溶接工程が不要になるため、製造が容易であり、コスト低減が図ることができる。
【０００８】
また、上述した頭部は、多角形形状を有しており、多角形形状の２つの側面を、板状部材の一部を折り曲げた２つの部位にて押圧して頭部を挟持することが望ましい。特に、上述した多角形形状は四角形形状であり、四角形形状の４つの側面の内の隣接しない２つの側面を２つの部位にて押圧して挟持し、他の２つの側面は、板状部材の一部を折り曲げた部位と、第２の固定部から垂直な向きに連続するバスバーとに対向配置されていることが望ましい。これにより、ボルトの頭部を挟持することができるため、ボルトの回り止めを確実に実現すると同時に、第２の固定部にボルトを取り付けた際のボルトの脱落防止を図ることができる。
【０００９】
また、上述した頭部の反ボルトねじ軸方向端面を、板状部材の一部を折り曲げた２つの部位にて押圧して頭部を挟持することが望ましい。板状部材の一部をコの字状に形成してボルトの頭部を挟持することにより、ボルトの固定をさらに確実に行うことが可能となる。
【００１０】
また、上述した板状部材の一部を折り曲げた部位を部分的に延長した突起部を有し、突起部の全体を、樹脂材料で形成されたケース内に埋設することが望ましい。これにより、第２の固定部とケースの密着性を向上させることができ、締め付けトルクを増してナットを締め付けた際に、第２の固定部が剥離してケースとの間に隙間が生じることを防止することができ、さらなる品質向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態の電流検出装置の構成を示す断面図である。
【図２】電流検出装置の側面図である。
【図３】電流検出装置の斜視図である。
【図４】ボルトが取り付けられた第２の固定部の詳細を示す図である。
【図５】ボルトの形状を示す図である。
【図６】電流検出装置の回路の具体例とバッテリ等との接続例を示す図である。
【図７】ボルトが取り付けられた第２の固定部の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した一実施形態の電流検出装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態の電流検出装置は、例えば、車両用鉛バッテリに搭載固定され、バッテリの充放電電流を検出するために用いることができる。
【００１３】
図１は一実施形態の電流検出装置の構成を示す断面図であり、バッテリに取り付けた状態が示されている。また、図２は電流検出装置の側面図、図３は電流検出装置の斜視図である。
【００１４】
これらの図に示すように、本実施形態の電流検出装置１００は、導電性材料を用いて形成される抵抗体（シャント抵抗）としてのバスバー１１０と、バスバー１１０の通電方向に沿った２箇所の電位差に基づいてバスバー１１０を流れる電流を検出する電流検出回路が搭載された回路基板１２０と、バスバー１１０と回路基板１２０を収納するケース１３０と、回路基板１２０との間で電気的な接続が行われる複数のコネクタターミナル１４２が内部に露出したコネクタ１４０と、回路基板１２０が収納されるケース１３０の凹部の開口を塞ぐ蓋１５０とを備えている。
【００１５】
バスバー１１０は、ケース１３０内で折り返されたＵ字形状をしており、一方の端部がバッテリ２００側の配線に固定されて電気的な接続が行われる第１の固定部１１２を形成し、他方の端部がハーネスに固定されて電気的な接続が行われる第２の固定部１１４を形成している。このバスバー１１０は、１枚の板状部材をプレス成形することにより形成されている。本実施形態では、バッテリ２００の側面（電流検出装置１００が取り付けられるバッテリ２００の端子２０２に最も近い側面）近傍に概略的には直方体形状を有するケース１３０が縦長になるように配置されており、この縦長のケース１３０を挟んで両側に水平方向に第１および第２の固定部１１２、１１４が突出している。
【００１６】
第１の固定部１１２は、横断面がコの字形状を有しており、コの字型の底面の一部に貫通穴１１２Ａ（図３参照）が形成されている。一方、図１に示すように、バッテリ２００のマイナス側端子２０２には、電流検出装置１００を取り付けるとともにマイナス側端子２０２と第１の固定部１１２との間の配線を兼ねる取付金具２１０が取り付けられている。この取付金具２１０の端部には、上向きにボルト２１１が突出している。本実施形態では、コの字型形状を有する第１の固定部１１２の凹部開口側から貫通穴１１２Ａに、取付金具２１０のボルト２１１を挿入して第１の固定部１１２をナット（図示せず）で締め付けることにより、取付金具２１０への第１の固定部１１２の固定が行われる。なお、この場合には第１の固定部１１２において取付金具２１０を取り付ける凹部底面（下面）が取付面（第１の取付面）１１２Ｐとなる（図２参照）。
【００１７】
また、第２の固定部１１４は、端部近傍に貫通穴が設けられており、この貫通穴にボルト１１５が挿入されて形成されている。一方、この第２の固定部１１４に電気的に接続されるハーネス３００の端部には貫通穴を有する端子３０２が設けられており、この端子３０２の貫通穴に第２の固定部１１４に設けられたボルト１１５を挿入して端子３０２をナット（図示せず）で締め付けることにより、第２の固定部１１４への端子３０２の固定が行われる。なお、この場合には第２の固定部１１４において端子３０２を取り付ける上面が取付面（第２の取付面）１１４Ｐとなる（図２参照）。
【００１８】
また、本実施形態では、ケース１３０は絶縁性および熱伝導性が良好な樹脂材料、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂によって形成されており、第１の固定部１１２あるいは第２の固定部１１４として外部に露出する部分を除くバスバー１１０の大部分がこの樹脂材料によってインサート成形されている。
【００１９】
次に、第１および第２の固定部１１２、１１４の位置について説明する。本実施形態では、第１の固定部１１２においてバッテリ２００側の取付金具２１０を取り付ける第１の取付面１１２Ｐと、第２の固定部１１４においてハーネス３００の端子３０２を取り付ける第２の取付面１１４Ｐのそれぞれは、バッテリ２００の上面２００Ａ（図１）と平行になるように設定されている。
【００２０】
また、第１および第２の取付面１１２Ｐ、１１４Ｐのそれぞれは、バッテリ２００の上方に配置されているとともに、バッテリ２００側の第１の取付面１１２Ｐよりもハーネス３００側の第２の取付面１１４Ｐの方が低い位置に配置されている。ここで、「バッテリ２００の上方」とは、バッテリ２００の上面２００Ａ近傍の意味であって、例えば低い側の第２の固定部１１４に設けられたボルト１１５の先端がバッテリ２００の上面２００Ａよりも低くならないように第２の取付面１１４Ｐの位置が決定される。
【００２１】
例えば、第１の取付面１１２Ｐは、バッテリ２００の端子２０２と同じ高さに設定されている。また、第２の取付面１１４Ｐは、バッテリ２００の端子２０２よりも低い位置、さらに具体的には、バッテリ２００の上面２００Ａよりも低い位置に設定されている。
【００２２】
本実施形態の電流検出装置１００全体はこのような構造を有しており、次に、第２の固定部１１４に取り付けられるボルト１１５の周辺構造について説明する。
【００２３】
図４は、ボルト１１５が取り付けられた第２の固定部１１４の詳細を示す図であって、図４（Ａ）は正面図、図４（Ｂ）は左側面図、図４（Ｃ）は底面図である。また、図５はボルト１１５の形状を示す図であって、図５（Ａ）は正面図、図５（Ｂ）は底面図である。
【００２４】
図５に示すように、第２の固定部１１４に取り付けられるボルト１１５は、頭部１１５Ａが四角形形状を有している。この四角形形状の頭部１１５Ａは、平面状の４つの側面１１５Ａ１、１１５Ａ２、１１５Ａ３、１１５Ａ４を有する。
【００２５】
一方、ボルト１１５が取り付けられた際にこの頭部１１５Ａが当接する第２の固定部１１４は、ボルト１１５の挿通方向と平行な向きに板状部材を折り曲げることで形成される部位としての３つの側壁部１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃを有している。これら３つの側壁部１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃとバスバー１１０のＵ字形状部分のそれぞれが、四角形形状の頭部１１５Ａの４つの側面１１５Ａ１、１１５Ａ２、１１５Ａ３、１１５Ａ４のそれぞれと対応しており、第２の固定部１１４の貫通穴にボルト１１５を通した後に２つの側壁部１１４Ｂ、１１４Ｃを折り曲げて頭部１１５Ａを押圧した状態で挟持するようになっている。すなわち、四角形形状の頭部１１５Ａの４つの側面１１５Ａ１、１１５Ａ２、１１５Ａ３、１１５Ａ４の内の隣接しない２つの側面１１５Ａ１、１１５Ａ３を、２つの側壁部１１４Ｂ、１１４Ｃにて押圧して挟持している。また、他の２つの側面１１５Ａ４、１１５Ａ２は、側壁部１１４Ａと、バスバー１１０のＵ字状部分とに対向配置されている。
【００２６】
また、先端側（バスバー１１０のＵ字形状部分と貫通穴を挟んで反対側）の側壁部１１４Ａは、その一部を部分的に延長したアンカーとしての２つの突起部１１４Ｄ、１１４Ｅを有している。これらの突起部１１４Ｄ、１１４Ｅは、先端が部分的に折り曲げられている。本実施形態では、これらの突起部１１４Ｄ、１１４Ｅの全体および３つの側壁部１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃのほとんどが樹脂材料で形成されたケース１３０内に埋設されている。例えば、ケース１３０を製造する際に第２の固定部１１４を含むバスバー１１０をインサート成型しており、これにより、突起部１１４Ｄ、１１４Ｅがケース１３０の樹脂材料に対して隙間なく埋設される。
【００２７】
このように、本実施形態では、ハーネス３００を取り付ける端子としての第２の固定部１１４に取り付けられたボルト１１５の四角形形状の頭部１１５Ａの平面状の側面１１５Ａ１等に、第２の固定部１１４を形成する板状部材を折り曲げた部位として側壁部１１４Ａ等を当接させることにより、ボルト１１５にナットを通してハーネス３００側の端子を締め付けた際にボルト１１５の頭部１１５Ａが回動することを防止することができ、締め付けトルクを強くすることによる接触抵抗の減少（電流検出精度（品質）の向上）や、その後のナットの欠落防止（安全性向上）が可能となる。また、ボルト１１５の頭部１１５Ａを固定するための溶接工程が不要になるため、製造が容易であり、コスト低減を図ることができる。
【００２８】
また、側壁部１１４Ａを部分的に延長した突起部１１４Ｄ、１１４Ｅを有し、これらの突起部１１４Ｄ、１１４Ｅの全体を、樹脂材料で形成されたケース１３０内に埋設することにより、第２の固定部１１４とケース１３０の密着性を向上させることができ、締め付けトルクを増してナットを締め付けた際に、第２の固定部１１４が剥離してケース１３０との間に隙間が生じることを防止することができ、さらなる品質向上が可能となる。
【００２９】
図６は、電流検出装置１００の回路の具体例とバッテリ２００等との接続例を示す図である。図６に示すように、電流検出装置１００の回路基板１２０には、バスバー１１０の一部によって形成されるシャント抵抗１００’の両端に接続された差動増幅器１０、バッテリ２００のプラス端子とマイナス端子に接続された差動増幅器１２、温度検出部２０、電流検出処理部３０、電圧検出処理部３２、温度検出処理部３４、バッテリ状態検知部３６、充電制御部４０、通信入出力部（通信Ｉ／Ｏ）５０、５２、ＣＡＮプロトコルにしたがったデータの送受信を行うＣＡＮインタフェース（ＣＡＮ  Ｉ／Ｆ）６０、ＬＩＮプロトコルにしたがったデータの送受信を行うＬＩＮインタフェース（ＬＩＮ  Ｉ／Ｆ）６２とが備わっている。一方の差動増幅器１０は、シャント抵抗１００’の両端電圧を増幅し、電流検出処理部３０は、この差動増幅器１０の出力電圧に基づいてシャント抵抗１００’に流れる電流を検出する。差動増幅器１０と電流検出処理部３０によって電流検出回路が構成されている。他方の差動増幅器１２は、バッテリ２００の両端電圧（バッテリ電圧）を適正レベルに変換し、電圧検出処理部３２は、この差動増幅器１２の出力電圧に基づいてバッテリ電圧を検出する。温度検出部２０は、抵抗とサーミスタによる分圧回路によって構成されており、温度に応じてサーミスタの抵抗値が変化して分圧回路の分圧電圧が変化する。温度検出処理部３４は、温度検出部２０の出力電圧（分圧電圧）に基づいて電流検出装置１００の温度（バッテリ２００の温度）を検出する。バッテリ状態検知部３６は、電流検出処理部３０、電圧検出処理部３２、温度検出処理部３４の各検出値を取り込んでバッテリ状態信号を生成する。電流検出処理部３０、電圧検出処理部３２、温度検出処理部３４、バッテリ状態検知部３６によって状態検知センサ３８が構成されている。充電制御部４０は、バッテリ状態検知部３６によって生成されたバッテリ状態信号に基づいて車両用発電機（Ｇ）８０の発電状態を制御する。この発電制御は、通信入出力部５２、ＬＩＮインタフェース６２を介して、車両用発電機８０に搭載された発電制御装置８２に指示を送ることにより行われる。また、バッテリ状態検知部３６によって生成されたバッテリ状態信号は、通信入出力部５０、ＣＡＮインタフェース６０を介して車両システム７０に送られる。車両システム７０は、受信したバッテリ状態信号等に基づいてエンジンや各種電気負荷に対する統合的な制御を行う。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、バスバー１００と抵抗体が一体になっている場合について説明したが、バスバー１００と別体の抵抗体を用いるようにしてもよい。
【００３１】
また、上述した実施形態では、ボルト１１５の頭部１１５Ａの形状を四角形形状としたが、四角形形状以外の多角形形状としてもよい。この場合には、多角形形状の平面状の各側面に対応するように、第２の固定部１１４に複数の側壁部を形成し（板状部材を折り曲げることでこれら複数の側壁部を容易に形成することができる）、これら複数の側壁部にて多角形形状の頭部１１５Ａを押圧して挟持すればよい。あるいは、四角形形状やその他の多角形形状の２つの側面のみに対応するように第２の固定部１１４に２つの側壁部（一方はバスバー１１０のＵ字形状部分で置き換えるようにしてもよい）を形成し、これら２つの側壁部にて頭部１１５Ａを押圧して教示するようにしてもよい。
【００３２】
また、２つ以上の側壁部やバスバー１１０のＵ字形状部分によって頭部１１５Ａを押圧して挟持するのではなく、頭部１１５Ａの平面状の１つの側面のみに第２の固定部１１４の１つの側壁部を隙間のない状態で当接させるようにしてもよい。例えば、頭部１１５Ａの側面１１５Ａ１に第２の固定部１１４の側壁部１１４Ａを当接させ、他の３つの側面１１５Ａ２、１１５Ａ３、１１５Ａ４に他の側壁部１１４Ｂ等を当接させないようにしてもよい。
【００３３】
また、上述した実施形態では、四角形形状の頭部１１５Ａの２つの側面１１５Ａ１、１１５Ａ３を２つの側壁部１１４Ｂ、１１４Ｃにて押圧して挟持したが、これら２つの側壁部１１４Ｂ、１１４Ｃの先端を延長し、この延長した部分をさらに折り曲げて頭部１１５Ａを挟持するようにしてもよい。
【００３４】
図７は、ボルト１１５が取り付けられた第２の固定部１１４の変形例を示す図である。図７に示すように、頭部１１５Ａの反ボルトねじ軸方向端面が、２つの側壁部１１４Ｂ、１１４Ｃの先端を延長して折り曲げた２つの部位１１４Ｂ１、１１４Ｃ１を有しており、これら２つの部位１１４Ｂ１、１１４Ｃ１にて押圧して頭部１１５Ａを挟持する。このように、板状部材の一部をコの字状に形成してボルト１１５の頭部１１５Ａを挟持することにより、ボルト１１５の固定をさらに確実に行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
上述したように、本発明によれば、ハーネス３００を取り付ける端子としての第２の固定部１１４に取り付けられたボルト１１５の頭部１１５Ａの側面の少なくとも一部を平面状にするとともに、この平面状の側面に、第２の固定部１１４を形成する板状部材を折り曲げた部位を当接させることにより、ボルト１１５にナットを通してハーネス３００側の端子を締め付けた際にボルト１１５の頭部１１５Ａが回動することを防止することができ、締め付けトルクを強くすることによる接触抵抗の減少（電流検出精度（品質）の向上）や、その後のナットの欠落防止（安全性向上）が可能となる。また、ボルト１１５の頭部１１５Ａを固定するための溶接工程が不要になるため、製造が容易であり、コスト低減が図ることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１００  電流検出装置
１１０  バスバー
１１２  第１の固定部
１１２Ａ  貫通穴
１１２Ｐ  第１の取付面
１１４  第２の固定部
１１４Ｐ  第２の取付面
１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃ  側壁部
１１４Ｄ、１１４Ｅ  突起部
１１５、２１１  ボルト
１１５Ａ  頭部
１１５Ａ１、１１５Ａ２、１１５Ａ３、１１５Ａ４  側面
１２０  回路基板
１３０  ケース
１４０  コネクタ
１４２  コネクタターミナル
１５０  蓋
２００  バッテリ
２０２、３０２  端子
２１０  取付金具
３００  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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【図６】
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【図７】
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