(57)【要約】【課題】簡易な構成で温度異常を検出可能なセンサを提供する。【解決手段】磁界強度に応じて所定の電圧範囲内の出力電圧を出力可能な磁気検出素子と、出力電圧の電圧値を電圧範囲外の電圧値に固定可能な出力電圧固定部と、出力電圧固定部を駆動させるための駆動電圧を出力可能な駆動電圧出力部と、を備えるセンサであって、駆動電圧出力部は、当該駆動電圧出力部の周囲温度が所定の閾値を超えると駆動電圧を出力電圧固定部に出力し、出力電圧固定部は、駆動電圧の入力を契機として出力電圧の電圧値を電圧範囲外の電圧値に固定させるセンサが提供される。【選択図】  図２
2019152466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界強度に応じて所定の電圧範囲内の出力電圧を出力可能な磁気検出素子と、
前記出力電圧の電圧値を前記電圧範囲外の電圧値に固定可能な出力電圧固定部と、
前記出力電圧固定部を駆動させるための駆動電圧を出力可能な駆動電圧出力部と、
を備えるセンサであって、
前記駆動電圧出力部は、当該駆動電圧出力部の周囲温度が所定の閾値を超えると前記駆動電圧を前記出力電圧固定部に出力し、
前記出力電圧固定部は、前記駆動電圧の入力を契機として前記出力電圧の電圧値を前記電圧範囲外の電圧値に固定させる
ことを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記駆動電圧出力部は、直列に接続されてなる固定抵抗素子及び感温抵抗素子を含み、
前記出力電圧固定部は、前記駆動電圧出力部の前記固定抵抗素子及び前記感温抵抗素子の間に電気的に接続される第１の端子と、前記磁気検出素子の出力端子に電気的に接続される第２の端子と、基準電位に電気的に接続される第３の端子とを有し、
前記第１の端子に前記駆動電圧が入力されているときに前記第２の端子及び前記第３の端子が電気的に接続されるオン状態と、前記第１の端子に前記駆動電圧が入力されていないときに前記第２の端子及び前記第３の端子の電気的な接続が切り離されるオフ状態とを相互に切り替え可能に構成されており、
前記オフ状態から前記オン状態に切り替えられると、前記出力電圧の電圧値が前記電圧範囲外の電圧値に固定される
ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記出力電圧固定部は、半導体スイッチ素子を含む
ことを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記センサは、導体に流れる電流を検知する電流センサであり、
前記磁気検出素子、前記出力電圧固定部、及び前記駆動電圧出力部が搭載されている回路基板と、
前記回路基板を保持する筐体と、
をさらに備え、
前記筐体には、絶縁性の伝熱部材を外側に取り付けてなる前記導体を挿入可能な挿通孔が形成されてなり、
前記筐体は、前記駆動電圧出力部を前記伝熱部材の近傍に位置させるように前記回路基板を保持する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ。
【請求項５】
前記筐体は、前記駆動電圧出力部の搭載部位の近傍に位置する前記回路基板の一部を前記伝熱部材に接触させるように前記回路基板を保持する
ことを特徴とする請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
前記センサは、導体に流れる電流を検知する電流センサであり、
前記磁気検出素子、前記出力電圧固定部、及び前記駆動電圧出力部が搭載されている回路基板と、
前記回路基板を保持する筐体と、
をさらに備え、
前記筐体には、前記導体を挿入可能な挿通孔が形成されてなり、
前記挿通孔は、当該挿通孔に挿入される前記導体と前記筐体とが接触するような孔径を有し、
前記筐体は、絶縁性の伝熱部材で構成されてなり、
前記筐体は、前記駆動電圧出力部を、前記挿通孔の近傍に位置させるようにして前記回路基板を保持する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ。
【請求項７】
前記筐体は、前記駆動電圧出力部の搭載部位の近傍に位置する前記回路基板の一部を前記挿通孔の側壁に繋がる前記筐体の内壁面に接触させるように前記回路基板を保持する
ことを特徴とする請求項６に記載のセンサ。
【請求項８】
前記センサは、導体に流れる電流を検知する電流センサであり、
前記磁気検出素子、前記出力電圧固定部、及び前記駆動電圧出力部が搭載されている回路基板と、
前記回路基板を保持する筐体と、
をさらに備え、
前記導体が前記筐体を貫通するように、前記導体と前記筐体とが固定一体化されてなり、
前記筐体は、絶縁性の伝熱部材で構成されてなり、
前記筐体は、当該筐体における前記導体の貫通部分に位置する当該導体を被覆するように形成されてなる被覆部を有し、
前記筐体は、前記駆動電圧出力部を、前記被覆部の近傍に位置させるように前記回路基板を保持する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ。
【請求項９】
前記筐体は、前記駆動電圧出力部の搭載部位の近傍に位置する前記回路基板の一部を前記被覆部に接触させるように前記回路基板を保持する
ことを特徴とする請求項８に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記伝熱部材は、絶縁性樹脂材料により構成される
ことを特徴とする請求項４〜９のいずれかに記載のセンサ。
【請求項１１】
前記樹脂材料の熱伝導率が０．１Ｗ／（ｍ・ｋ）以上である
ことを特徴とする請求項１０に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度異常を検出するためのセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ: Hybrid Electric Vehicle）や電気自動車（ＥＶ: Electric Vehicle）等に搭載される高圧バッテリーには、バッテリーの充放電を制御し、過充電及び過放電などを防止してバッテリーを保護するための保護回路が設けられている。また、温度変化による充電特性の変化に起因するバッテリーの内部発熱により、上記保護回路が損傷する不具合を防止するため、バッテリー管理ユニットを備えたバッテリーパックが知られている。このバッテリー管理ユニットには、大電流経路に取り付けられる電流検出素子を用いて検出される電流値と、大電流経路と電気的に連結される温度センサ（サーミスタ）を用いて検出されるバッテリーの温度とに基づいて、バッテリーの充電電流値を制御するためのマイクロプロセッサが備えられている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９６８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記電気自動車等のバッテリーの入出力電流の制御等に用いられる電流センサとして、ホールＩＣ等の磁気検出素子を用いて、バッテリーに接続されたバスバー等の導体を流れる入出力電流を計測する電流センサが知られている。上記バスバーは、一般的に、例えば銅やアルミニウム等の熱伝導率の高い材料で構成され、例えばバッテリーとコンバータやインバータ、あるいは、それらの接続用の端子台とを電気的に接続するために用いられる。この場合、バスバーは、螺子等の接続部品や、溶接等によりバッテリーとインバータ等に接続され、バッテリーとインバータ等との間の電流経路をなしている。接続部品の不良や接続工程の不備、長期使用による接続箇所の劣化、錆、汚れ等により、バッテリーとインバータ等との接続が不完全となったり、あるいは、バスバー自体が劣化したりすると、上記接続箇所、あるいは、バスバー及びインバータ自体における抵抗値の局所的な上昇によって電流経路に異常な発熱が起こり、電流センサやその他の電流経路の周辺部分に熱的な損傷を及ぼすおそれがある。
【０００５】
電流センサを損傷させないように、例えば、サーミスタ等の感温抵抗素子を用いてバスバーの温度を検出し、検出温度に基づいて、所望のマイクロプロセッサによりバスバー等の導体に流れる入出力電流を制御可能な、上記特許文献１における制御システムに類似するシステムが考えられ得る。しかし、上記システムにおいては、サーミスタを独立して大電流経路に接続しているため、このサーミスタ専用の保持・接続機構が必要となる。また、この場合、ｋＶオーダーの高電圧である電池を含む大電流経路（いわゆる強電側）にあるサーミスタと、耐電圧の低い回路素子で構成されたマイクロプロセッサ（いわゆる弱電側）との絶縁を考慮する必要がある。そのため、サーミスタ（強電側）前後での電圧変化（電気信号）をマイクロプロセッサ（弱電側）に伝達するためのフォトカプラ等の絶縁回路部品及び周辺回路が必要であると考えられる。よって、上記システムにおいては、温度異常を検出するための構成が煩雑になってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、簡易な構成で温度異常を検出可能なセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、磁界強度に応じて所定の電圧範囲内の出力電圧を出力可能な磁気検出素子と、前記出力電圧の電圧値を前記電圧範囲外の電圧値に固定可能な出力電圧固定部と、前記出力電圧固定部を駆動させるための駆動電圧を出力可能な駆動電圧出力部と、を備えるセンサであって、前記駆動電圧出力部は、当該駆動電圧出力部の周囲温度が所定の閾値を超えると前記駆動電圧を前記出力電圧固定部に出力し、前記出力電圧固定部は、前記駆動電圧の入力を契機として前記出力電圧の電圧値を前記電圧範囲外の電圧値に固定させることを特徴とするセンサを提供する。
【０００８】
上記発明において、前記駆動電圧出力部は、直列に接続されてなる固定抵抗素子及び感温抵抗素子を含み、前記出力電圧固定部は、前記駆動電圧出力部の前記固定抵抗素子及び前記感温抵抗素子の間に電気的に接続される第１の端子と、前記磁気検出素子の出力端子に電気的に接続される第２の端子と、基準電位に電気的に接続される第３の端子とを有し、前記第１の端子に前記駆動電圧が入力されているときに前記第２の端子及び前記第３の端子が電気的に接続されるオン状態と、前記第１の端子に前記駆動電圧が入力されていないときに前記第２の端子及び前記第３の端子の電気的な接続が切り離されるオフ状態とを相互に切り替え可能に構成されており、前記オフ状態から前記オン状態に切り替えられると、前記出力電圧の電圧値が前記電圧範囲外の電圧値に固定され得る。また、前記出力電圧固定部は、半導体スイッチ素子を含むのが好ましい。
【０００９】
上記発明において、前記センサは、導体に流れる電流を検知する電流センサであり、前記磁気検出素子、前記出力電圧固定部、及び前記駆動電圧出力部が搭載されている回路基板と、前記回路基板を保持する筐体と、をさらに備え、前記筐体には、絶縁性の伝熱部材を外側に取り付けてなる前記導体を挿入可能な挿通孔が形成されてなり、前記筐体は、前記駆動電圧出力部を前記伝熱部材の近傍に位置させるように前記回路基板を保持し得る。この場合、前記筐体は、前記駆動電圧出力部の搭載部位の近傍に位置する前記回路基板の一部を前記伝熱部材に接触させるように前記回路基板を保持するのが好ましい。
【００１０】
上記発明において、前記センサは、導体に流れる電流を検知する電流センサであり、前記磁気検出素子、前記出力電圧固定部、及び前記駆動電圧出力部が搭載されている回路基板と、前記回路基板を保持する筐体と、をさらに備え、前記筐体には、前記導体を挿入可能な挿通孔が形成されてなり、前記挿通孔は、当該挿通孔に挿入される前記導体と前記筐体とが接触するような孔径を有し、前記筐体は、絶縁性の伝熱部材で構成されてなり、前記筐体は、前記駆動電圧出力部を前記挿通孔の近傍に位置させるようにして前記回路基板を保持し得る。この場合、前記筐体は、前記駆動電圧出力部の搭載部位の近傍に位置する前記回路基板の一部を前記挿通孔の側壁に繋がる前記筐体の内壁面に接触させるように前記回路基板を保持するのが好ましい。
【００１１】
上記発明において、前記センサは、導体に流れる電流を検知する電流センサであり、前記磁気検出素子、前記出力電圧固定部、及び前記駆動電圧出力部が搭載されている回路基板と、前記回路基板を保持する筐体と、をさらに備え、前記導体が前記筐体に貫通するように前記導体と前記筐体とが固定一体化されてなり、前記筐体は、絶縁性の伝熱部材で構成されてなり、前記筐体は、当該筐体における前記導体の貫通部分に位置する当該導体を被覆するように形成されてなる被覆部を有し、前記筐体は、前記駆動電圧出力部を、前記被覆部の近傍に位置させるように前記回路基板を保持し得る。この場合、前記筐体は、前記駆動電圧出力部の搭載部位の近傍に位置する前記回路基板の一部を前記被覆部に接触させるように前記回路基板を保持するのが好ましい。
【００１２】
上記発明において、前記伝熱部材は、絶縁性樹脂材料により構成されるのが好ましく、前記樹脂材料の熱伝導率が０．１Ｗ／（ｍ・ｋ）以上であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易な構成で温度異常を検出可能なセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一実施形態に係るセンサの概略構成を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の他の実施形態に係るセンサの概略構成を示す斜視図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の他の実施形態に係るセンサの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係るセンサの回路構成を概略的に示す回路図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の一実施形態に係るセンサの挿通孔にバスバーが挿入された状態を概略的に示す正面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の一実施形態に係るセンサの挿通孔にバスバーが挿入された状態を概略的に示す側面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の一実施形態に係るセンサの挿通孔にバスバーが挿入された状態を概略的に示す上面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３Ａに示されるセンサのＡ−Ａ’断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本実施形態の変形例に係る伝熱部材が取り付けられたバスバーが本実施形態のセンサの挿通孔に挿入された状態を概略的に示す断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本実施形態の変形例に係る伝熱部材が取り付けられたバスバーが本実施形態のセンサの挿通孔に挿入された状態を概略的に示す断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、本実施形態の変形例に係るセンサの挿通孔にバスバーが挿入された状態を概略的に示す断面図である。
【図５】図５は、バスバーが挿入されたときに、挿通孔の周縁部とバスバーの外周壁面との間に隙間が空くような挿通孔を有するセンサを概略的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。また、本明細書に添付した図面においては、理解を容易にするために、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更したり、誇張したりしている場合がある。
【００１６】
［センサの概略構成］
図１Ａは、本発明の一実施形態に係るセンサの概略構成を示す斜視図であり、図１Ｂ及び図１Ｃは、本発明の他の実施形態に係るセンサの概略構成を示す斜視図である。図１Ａに示されるように、本実施形態に係るセンサは、例えばハイブリッド電気自動車等のバッテリーの入出力電流等の制御のために、バッテリーに接続されたバスバーＢＢに流れる入出力電流を計測する電流センサ１である。電流センサ１は、後述する磁気検出素子１１、駆動電圧出力部１２、出力電圧固定部１３（図１Ａにおいて不図示）が搭載される回路基板１０、回路基板１０を保持する筐体１４、所定の空隙を有する略Ｃ字状の磁性体コア１５及びコネクタ１６を備える。
【００１７】
筐体１４は、回路基板１０が収容される第１筐体１４B、及び第１筐体１４Bの開口を被覆可能な第２筐体１４Cを有する。第１筐体１４B及び第２筐体１４Cのそれぞれには、挿通孔１４BH、挿通孔１４CHが互いに対応する位置に形成されている。第１筐体１４Bの開口が第２筐体１４Cに被覆された状態で、挿通孔１４BH及び挿通孔１４CHに平板状のバスバーＢＢが挿入される。磁性体コア１５は、挿通孔１４BHを取り囲むように第１筐体１４B内に収容されている（図１Ａ参照）。なお、挿通孔１４BH、挿通孔１４CH、及び筐体１４（第１筐体１４B、第２筐体１４C）内における、バスバーＢＢが挿入される空間を含めて挿通孔１４Hとする（図３Ａ参照）。
【００１８】
図１Ａに示されるように、挿通孔１４BH、１４CHは、バスバーＢＢの外側に取り付けられる伝熱部材１７の幅（短手方向の長さ）及び厚さに対応し、伝熱部材１７が取り付けられた（バスバーＢＢを含む）部分全体が挿通可能な孔形状を有する。本実施形態におけるセンサ１に備えられるバスバーＢＢの断面形状は、略長方形状であるが、これに限定されるものではなく、例えば略円形状等であってもよく、バスバーＢＢの断面積も特に限定されるものではない。なお、挿通孔１４BH、１４CHの孔形状は、挿入されるバスバーＢＢの外側に取り付けられる伝熱部材１７の形状に応じて適宜設定され得る。また、伝熱部材１７は、例えば、スナップフィットを介して、又は溶着、接着等によりバスバーＢＢの外側に取り付けられ得る。同様に、バスバーＢＢと共に挿通孔１４Hに挿入される伝熱部材１７についても、上記スナップフィット等を介して筐体１４に接合され得る。
【００１９】
図１Ｂに示されるように、伝熱部材１７が、筐体１４と一体的に形成されていてもよい。伝熱部材１７は、例えば、スナップフィットを介して、又は溶着、接着等により筐体１４と一体的に形成され得る。また、伝熱部材１７が、例えば射出成形等の樹脂成形方法により、筐体１４と一体成形されていてもよい。図１Ｂに示されるセンサ１においては、バスバーＢＢを挿入可能な孔径を有する挿通孔１４BHが伝熱部材１７に形成されており、挿通孔１４BHにバスバーＢＢが挿入され得る。挿通孔１４BHの孔径は、当該挿通孔１４BHに挿入されるバスバーＢＢの幅（短手方向の長さ）及び厚さに対応している。これにより、挿通孔１４BHにバスバーＢＢが挿入される際、バスバーＢＢの外側部分が伝熱部材１７に接触する。また、第２筐体１４Cに形成される挿通孔１４CHは、第２筐体１４Cにより第１筐体１４Bの開口が被覆される際に、バスバーＢＢと共に伝熱部材１７を挿入可能な孔径を有する。また、伝熱部材１７が、筐体１４と別体で構成されていてもよい。伝熱部材１７が筐体１４と別体で構成される場合、上記挿通孔１４BH部分に伝熱部材１７が固定されていてもよい。
【００２０】
図１Ｃに示されるように、バスバーＢＢは、インサート成形等の樹脂成形方法により第１筐体１４Bと一体的に成形されていてもよい。図１Ｃに示されるセンサ１においては、第１筐体１４BをバスバーＢＢが貫通するように第１筐体１４BとバスバーＢＢとが一体的に成形されている。また、第１筐体１４Bは、当該第１筐体１４BにおけるバスバーＢＢの貫通部分に位置し、バスバーＢＢを部分的に被覆してなる被覆部１４BTを有する。被覆部１４BTは、図１Ａや図１Ｂに示される伝熱部材１７と同様の熱伝導作用（後述）を有する。
【００２１】
回路基板１０は第１面１０F及び第１面１０Fに対向する第２面１０Rを有し、第１面１０F側に、磁気検出素子１１、及び駆動電圧出力部１２が配置されている。回路基板１０は、第１面１０Fに配置されている磁気検出素子１１が磁性体コア１５の空隙に位置するように、第１筐体１４B内に取り付けられている。コネクタ１６は、回路基板１０の第２面１０R側に設けられ、螺子１８により回路基板１０に固定されている。回路基板１０は、バスバーＢＢに発生する熱を駆動電圧出力部１２に伝導させ易くする目的で、駆動電圧出力部１２が伝熱部材１７（あるいは図１Ｃに示される被覆部１４BT）の近傍に位置するように、筐体１４に保持される。なお、上記「近傍」とは、異常に発熱したバスバーＢＢの熱により、駆動電圧出力部１２の周囲温度が後述する閾値以上の温度まで上昇したとき、駆動電圧出力部１２に後述する駆動電圧を適正に出力させ得る、駆動電圧出力部１２と伝熱部材１７との相対的な位置関係を意味する。
【００２２】
磁気検出素子１１は、バスバーＢＢを流れる入出力電流により発生する磁界の磁界強度に応じて所定の電圧範囲内の出力電圧を出力可能なホール素子等の磁気センサである。本実施形態における所定の電圧範囲は、例えば電源電圧が５Ｖである場合に、当該電源電圧に対して１Ｖ〜４Ｖの範囲内に設定されているが、これに限定されるものではなく、目標とする出力電圧の電圧値に応じて適宜設定され得る。磁気検出素子１１としては、例えば、プログラマブルホールＩＣのようなホール素子と信号処理ＩＣとが一体化されたものや、ＭＲ素子（ＡＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子）と信号処理ＩＣとがハイブリッド化されたもの等が用いられ得る。なお、磁気検出素子１１には信号処理ＩＣが含まれ、信号処理ＩＣには、出力電圧（出力信号）の特性を調整するための調整用パラメータ等を記憶する記憶部としてＥＥＰＲＯＭ等が内蔵され得る。
【００２３】
駆動電圧出力部１２は、出力電圧固定部１３を駆動させるための駆動電圧を出力可能であり、駆動電圧出力部１２を構成する回路素子として、後述する固定抵抗素子１２F及び感温抵抗素子１２Vが含まれる。駆動電圧出力部１２は、駆動電圧出力部１２の周囲温度が所定の閾値を超えると駆動電圧を出力電圧固定部１３に出力する。本実施形態における上記周囲温度の閾値は、駆動電圧出力部１２が駆動電圧を適正に出力可能なように、例えば駆動電圧出力部１２とバスバーＢＢとの距離等に応じて適宜設定され得る。本実施形態における周囲温度の閾値は、例えば１００°Ｃ〜１５０°Ｃの範囲内で設定されるのが好ましい。上記駆動電圧の電圧値は、出力電圧固定部１３を駆動可能な電圧値であれば特に限定されるものではないが、例えば０．５Ｖ〜０．７Ｖの範囲内で適宜設定され得る。本実施形態における「周囲温度」とは、回路基板１０における駆動電圧出力部１２の搭載部位およびその周辺部位の温度であって、バスバーＢＢから伝熱部材１７（固体）を介して回路基板１０及び駆動電圧出力部１２に伝達される熱の温度を意味する。
【００２４】
出力電圧固定部１３は、磁気検出素子１１から出力される出力電圧の電圧値を所定の電圧範囲外の電圧値に固定可能であり、駆動電圧出力部１２から出力された駆動電圧の入力を契機として当該出力電圧の電圧値を所定の電圧範囲外の電圧値に固定させる回路素子である。出力電圧固定部１３を構成する回路素子として、半導体スイッチ素子等が用いられ得る。本実施形態においては、上述の通り、所定の電圧範囲が０．５Ｖ〜４．５Ｖに設定されていることから、電圧範囲外の電圧値は、０以上０．５Ｖ未満の電圧値、または４．５Ｖを超え、５Ｖ以下の電圧値となる。所定の電圧範囲外の電圧値は、上記に限定されるものではなく、設定される電圧範囲に応じて適宜設定され得る。
【００２５】
コネクタ１６は、接続端子１６Tを有し、回路基板１０上の配線（不図示）を介して接続端子１６Tと磁気検出素子１１の後述する各端子とが接続されている。コネクタ１６は、磁気検出素子１１に入力される電源電圧の入力部として機能し得るとともに、電流センサ１においては磁気検出素子１１から出力される出力電圧の出力部として機能し得る。
【００２６】
［センサの回路構成］
図２は、本実施形態におけるセンサ１の回路構成を概略的に示す回路図である。磁気検出素子１１は、電源端子１１VIN、出力端子１１VOT及び接地端子１１GNDを有する。駆動電圧出力部１２には、直列に接続されてなる固定抵抗素子１２F及び感温抵抗素子１２Vが含まれる。出力電圧固定部１３は、第１の端子１３T1、第２の端子１３T2及び第３の端子１３T3を有する。固定抵抗素子１２Fの一端１２FT1が磁気検出素子１１の電源端子１１VINに電気的に接続され、他端１２FT2が感温抵抗素子１２Vの一端１２VT1に接続され、感温抵抗素子１２Vの他端１２VT2が接地端子１１GNDに電気的に接続されている。出力電圧固定部１３の第１の端子１３T1は、固定抵抗素子１２Fの他端１２FT2と感温抵抗素子１２Vの一端１２VT1との接続点Ｄ（分圧点）に接続され、第２の端子１３T2が磁気検出素子１１の出力端子１１VOTに電気的に接続され、第３の端子１３T3が接地端子１１GNDに電気的に接続されている。
【００２７】
本実施形態における感温抵抗素子１２Vとしては、感温抵抗素子１２V（駆動電圧出力部１２）の周囲温度の上昇に応じて抵抗値が急激に上昇するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタが用いられ得る。本実施形態における駆動電圧出力部１２は、固定抵抗素子１２F及び感温抵抗素子１２Vが直列に接続されることにより分圧回路として機能する。固定抵抗素子１２Fとしては、固定抵抗素子１２Fの抵抗値ＲFと、周囲温度が上記閾値未満の状態における感温抵抗素子１２V（ＰＴＣサーミスタ）の抵抗値ＲVとの抵抗比ＲF：ＲVによって、接続点Ｄ（分圧点）における電圧値が上記の駆動電圧に達しないような定数の抵抗体が選択され得る。例えば、本実施形態においては、５Ｖの電源電圧に対し、０．５Ｖ以上の駆動電圧で出力電圧駆動部１３が駆動されるため、上記の抵抗比が１０：１以上となるような抵抗体を固定抵抗素子１２Fとして選択すればよい。
【００２８】
バスバーＢＢの熱によって感温抵抗素子１２Vの周囲温度が上記閾値を超えると、感温抵抗素子１２Vの抵抗値が上昇する。これにより、上記抵抗比が変化し接続点Ｄの電圧値が上記駆動電圧を超えると、出力電圧固定部１３が駆動する。本実施形態においては、出力電圧固定部１３を駆動させる上記電圧範囲内の電圧値を有する接続点Ｄの電圧を「駆動電圧」としている。
【００２９】
ＰＴＣサーミスタとしては、例えばチタン酸バリウム等の半導体セラミックスを主な構成材料とするセラミックス系ＰＴＣサーミスタを例示することができる。チタン酸バリウム等の半導体セラミックスは、所定の温度（キュリー温度）を超えると、正方晶系から立方晶系へと相転移するため、それにともなって電気抵抗値が急激に上昇する性質を有する材料である。セラミックス系ＰＴＣサーミスタの構成材料として、例えば希土類元素などの添加物を微量添加したチタン酸バリウムを用い、当該材料のキュリー温度を変化させることで、必要な動作温度を得ることができる。そのため、本実施形態における感温抵抗素子１２Vとして、必要な動作温度（閾値として設定される周囲温度）が得られるキュリー温度に調整された材料により構成されるＰＴＣサーミスタが選択され得る。
【００３０】
ＰＴＣサーミスタとしては、セラミックス系ＰＴＣサーミスタに限定されるものではなく、ポリマー系ＰＴＣサーミスタを例示することもできる。ポリマー系ＰＴＣサーミスタの主な構成材料は、カーボンブラックやニッケル微粒子等の導電性粒子を低密度ポリエチレン等の有機ポリマーマトリックスに混合（分散）させた混合材料である。ポリマー系ＰＴＣサーミスタは、通常の温度では密に接触した低抵抗の導電性粒子により、電流はスムーズに流れる一方、電流増大とともに温度上昇すると、有機ポリマーの膨張により導電性粒子同士が分離・非接触となり電流は流れ難くなり、高抵抗になる性質を有する。ポリマー系ＰＴＣサーミスタの構成材料として、例えばニッケル微粒子を低密度ポリエチレンに混合させた混合材料を用い、これらの混合比を種々変更することで、必要な動作温度を得ることができる。そのため、本実施形態における感温抵抗素子１２Vとして、必要な動作温度（閾値として設定される周囲温度）が得られる、特定の混合比に基づいて有機ポリマーマトリックスと導電性粒子とが混合された混合材料により構成されるＰＴＣサーミスタが選択され得る。
【００３１】
出力電圧固定部１３は、第１の端子１３T1に駆動電圧が入力されているときに第２の端子１３T2及び第３の端子１３T3が電気的に接続されるオン状態と、第１の端子１３T1に駆動電圧が入力されていないときに第２の端子１３T2及び第３の端子１３T3の電気的な接続が切り離されるオフ状態とを相互に切り替え可能に構成されている。出力電圧固定部１３としては、例えばトランジスタ等の半導体スイッチ素子が用いられ得る。本実施形態においては、出力電圧固定部１３を構成する半導体スイッチ素子として用いられ得るＮＰＮ型トランジスタを例として説明する。
【００３２】
出力電圧固定部１３としてのＮＰＮ型トランジスタは、第１の端子１３T1に相当するベース（Ｂ）、第２の端子１３T2に相当するコレクタ（Ｃ）、第３の端子１３T3に相当するエミッタ（Ｅ）の３つの端子を有する。上述した通り、第１の端子１３T1（Ｂ）は、固定抵抗素子１２Fの他端１２FT2と感温抵抗素子１２Vの一端１２VT1との接続点Ｄ（分圧点）に接続されている。
【００３３】
［センサの動作］
温度上昇により感温抵抗素子１２Vの抵抗値が上昇し、上記抵抗比ＲF：ＲVが１０：１以上となることで、接続点Ｄの電圧の電圧値（ベース−エミッタ間の電圧の電圧値に相当）が所定の電圧値以上に上昇する。この上昇した電圧値を有する電圧が駆動電圧に相当する。第１の端子１３T1に駆動電圧が入力されることで、第２の端子１３T2（Ｃ）及び第３の端子１３T3（Ｅ）が電気的に接続されると（上記オン状態になると）、出力端子１１VOTの電位が接地端子１１GND（基準電位）と同電位になり、これによって出力電圧の電圧値が上記電圧範囲外の電圧値に固定される。基準電位は、０以上０．５Ｖ未満の範囲内、または４．５Ｖを超え、５Ｖ以下の範囲内で設定され得る。本実施形態における「出力電圧の電圧値が電圧範囲外の電圧値に固定される」とは、磁気検出素子１１から出力される出力電圧の電圧値が、上記電圧範囲内の電圧値から上記電圧範囲外の電圧値に遷移されることを意味する。
【００３４】
本実施形態においては、周囲温度が上記閾値を超えていない通常の状態において、電流センサ１に接続された、例えば車載コンピュータ等の外部機器により、電流センサ１から出力された出力電圧の電圧値に基づいて、バスバーＢＢに流れる入出力電流の電流値が測定される。その一方で、周囲温度が上記閾値を超えている状態において、上記外部機器は、上記電圧範囲外の電圧値に出力電圧が固定されていることに基づき、温度異常が発生していると判定することができる。すなわち、本実施形態における電流センサ１によれば、電流センサ１の出力端子１１VOTが、通常時における出力電圧の出力端子としてだけでなく、温度異常時における固定電圧の出力端子としても機能することから、周囲温度を計測するための温度センサを特別に設けることなく、簡易な構成で温度異常を検出することができる。
【００３５】
上記駆動電圧出力部１２において、周囲温度が上記閾値を超え、感温抵抗素子１２Vの抵抗値が上昇するのと略同時あるいはその直後に、固定抵抗素子１２Fとの間の接続点Ｄに駆動電圧が出力される。また、上記出力電圧固定部１３において、第１の端子１３T1（Ｂ）に上記駆動電圧が入力されるのと略同時あるいはその直後に、第２の端子１３T2（Ｃ）及び第３の端子１３T3（Ｅ）が電気的に接続され、出力電圧の電圧値が上記電圧範囲外の電圧値に固定される。また、上記の通り、上記外部機器において、上記電圧範囲外に出力電圧の電圧値が固定されていることに基づき、温度異常が発生していることが判定され得る。
【００３６】
［伝熱部材］
図３Ａは、本発明の一実施形態に係るセンサの挿通孔にバスバーが挿入された状態を概略的に示す正面図であり、図３Ｂは、本発明の一実施形態に係るセンサの挿通孔にバスバーが挿入された状態を概略的に示す側面図であり、図３Ｃは、本発明の一実施形態に係るセンサの挿通孔にバスバーが挿入された状態を概略的に示す上面図であり、図４Ａは、図３Ａに示されるセンサのＡ−Ａ’断面図である。図４Ｂ及び図４Ｃは、それぞれ、本実施形態の変形例に係る伝熱部材が取り付けられたバスバーが本実施形態のセンサの挿通孔に挿入された状態を概略的に示す断面図である。図４Ｄは、本実施形態の変形例に係るセンサの挿通孔にバスバーが挿入された状態を概略的に示す断面図である。図５は、バスバーが挿入されたときに、挿通孔の周縁部とバスバーの外周壁面との間に隙間（ギャップＧ）が空くような挿通孔を有するセンサを概略的に示す正面図である。なお、図３Ａに示される伝熱部材１７との違いを認識させ易くするために、図５に示されるギャップＧ部分をハッチングで示している。
【００３７】
図５に示されるように、バスバーＢＢが挿通孔１４Hに挿入されたときに、バスバーＢＢと挿通孔１４Hの周縁部との間にギャップＧが空くセンサ１’において、ギャップＧには空気が存在する。一般的に、空気は熱伝導率が相対的に低い（例えば１気圧、１００℃の条件において０．０３１６Ｗ／（ｍ・ｋ）である）。よって、バスバーＢＢの近傍に駆動電圧出力部１２が位置するように回路基板１０が筐体１４’内に保持されていても、バスバーＢＢと挿通孔１４Hとの間に上記ギャップＧ（空気）が存在する（伝熱部材１７の上面と回路基板１０の下端とが離間している）ことから、駆動電圧出力部１２（感温抵抗素子１２V）にバスバーＢＢの熱が伝導するのが遅く、温度異常の検出に時間を要してしまうことになる。
【００３８】
そこで、本実施形態においては、バスバーＢＢの外側に絶縁性の伝熱部材１７を取り付け、伝熱部材１７が外側に取り付けられたバスバーＢＢを挿通孔１４Hに挿入する（図３Ａ〜図３Ｃ参照）。これにより、図５に示されるセンサ１’において空いていたギャップＧが伝熱部材１７により埋められることで、伝熱部材１７を介してバスバーＢＢの熱が駆動電圧出力部１２に伝導され易くなる。また、伝熱部材１７が取り付けられたバスバーＢＢが挿通孔１４Hに挿入された状態において、伝熱部材１７の上面の少なくとも一部と、駆動電圧出力部１２の搭載部位の近傍に位置する回路基板１０の下端とが接触するように回路基板１０が筐体１４に保持されるのが好ましい（図４Ａ参照）。これにより、バスバーＢＢの熱を駆動電圧出力部１２により伝導させ易くすることができる。上述の通り、回路基板１０は、駆動電圧出力部１２が伝熱部材１７の近傍に位置するように筐体１４に保持されている。このため、矢印Ｔで示すように、伝熱部材１７及び回路基板１０を介してバスバーＢＢの熱が駆動電圧出力部１２に伝導され易くなる（図４Ａ参照）。
【００３９】
伝熱部材１７としては、所望の電気絶縁性を有し（例えば電気伝導率が１０6Ｓ／ｍ未満の不導体であり）、かつ、所望の熱伝導率を有する材料で構成されるものあれば特に限定されるものではなく、伝熱部材１７の材料として、例えばポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルサイド、エポキシ等の樹脂材料；セラミックス、ガラス等の無機固体絶縁材料；紙等の有機繊維質材料；ゴム材料等が用いられ得る。本実施形態において、伝熱部材１７は、優れた電気絶縁性を有し、かつ、所望の熱伝導率を有する、上記樹脂材料により構成されるのが好ましく、このような樹脂材料の熱伝導率は、バスバーＢＢの熱を駆動電圧出力部１２に効果的に伝導させ易くする観点から、０．１Ｗ／（ｍ・ｋ）以上であるのが好ましい。
【００４０】
図４Ａに示される伝熱部材１７の端部１７F、１７Rは、バスバーＢＢの長手方向に沿って挿通孔１４Hの両端から筐体１４の外側に突出している。伝熱部材１７の端部１７F、１７Rが挿通孔１４Hの両端から筐体１４の外側に突出する長さは、バスバーＢＢの長手方向両端部に設けられる端子部（接続部）に干渉しない程度である限り特に限定されるものではなく、適宜設定され得る。図４Ａに示される形状を有する伝熱部材１７によれば、大電流が流れるバスバーＢＢにおける、回路基板１０と近接する部分が伝熱部材１７で被覆されるため、バスバーＢＢと回路基板１０とが電気的に確実に絶縁され得る。
【００４１】
伝熱部材１７の形状は、図４Ａに示される形状に限定されるものではなく、図４Ｂ、図４Ｃに示される形状であってもよい。図４Ｂに示される伝熱部材１７の端部１７F、１７Rが筐体１４の外側に突出することなく筐体１４内に収まっている。図４Ｂに示される伝熱部材１７においても、回路基板１０と近接する部分が伝熱部材１７で被覆されるため、バスバーＢＢと回路基板１０とが電気的に絶縁され得る。
【００４２】
図４Ｃに示される伝熱部材１７は、駆動電圧出力部１２の近傍にのみ位置する形状（駆動電圧出力部１２の寸法（幅や厚さ）に対応する寸法（長さや幅））を有する。バスバーＢＢに発生した熱を駆動電圧出力部１２に伝導可能であれば、図４Ｃに示される形状の伝熱部材１７のように、駆動電圧出力部１２の近傍にのみ位置するような形状（バスバーＢＢの長手方向における長さが相対的に短い形状）であってもよい（図４Ｃ参照）。ただし、この場合の伝熱部材１７によっては、バスバーＢＢと回路基板１０とが十分に絶縁されないおそれがある。このため、バスバーＢＢと回路基板１０とを確実に絶縁する観点から、バスバーＢＢの少なくとも筐体１４内に位置する部分がエポキシ樹脂等の絶縁材料で被膜されているのが望ましい。
【００４３】
図４Ｄに示されるセンサ１は、上述した各伝熱部材１７に相当する構成を有しない点で、図４Ａ〜図４Ｃに示される各センサ１と相違する。図４Ｄに示されるセンサ１においては、第１筐体１４B、第２筐体１４Cに、バスバーＢＢを挿入可能な挿通孔１４BH、挿通孔１４CHが形成されている。挿通孔１４BH、挿通孔１４CHは、各挿通孔に挿入されるバスバーＢＢと、第１筐体１４Bおよび第２筐体１４Cとが接触するような孔径をそれぞれ有する。すなわち、挿通孔１４BH、挿通孔１４CHの孔径は、当該挿通孔１４BH、挿通孔１４CHに挿入されるバスバーＢＢの幅（短手方向の長さ）及び厚さに対応している。これにより、挿通孔１４BH、挿通孔１４CHにバスバーＢＢが挿入される際、バスバーＢＢの外側部分が第１筐体１４B、第２筐体１４Cに接触する。第１筐体１４B及び第２筐体１４Cは上記伝熱部材１７を構成する絶縁性の樹脂材料で構成されている。第１筐体１４B、第２筐体１４Cは、駆動電圧出力部１２を、挿通孔１４CHの近傍に位置させるようにして、回路基板１０を保持している。さらに、挿通孔１４BHの側壁１４BT、挿通孔１４CHの側壁１４CTにそれぞれ繋がる、第１筐体１４Bの内壁面１４BW、第２筐体１４Cの内壁面１４CWと、駆動電圧出力部１２の搭載部位の近傍に位置する回路基板１０の各側端部とが接触している。このため、矢印Ｔで示すように、第２筐体１４C及び回路基板１０を介してバスバーＢＢの熱が駆動電圧出力部１２に伝達され得る（図４Ｄ参照）。すなわち、図４Ｄに示されるセンサ１においては、第１筐体１４B及び第２筐体１４Cのそれぞれが、上述した各伝熱部材１７と同様の熱伝導作用を有し得る。
【００４４】
また、図１Ｃに示されるセンサ１が有する被覆部１４BTについても、上述した各伝熱部材１７と同様の熱伝導作用を有し得る。すなわち、第１筐体１４B、第２筐体１４Cは、駆動電圧出力部１２を被覆部１４BTの近傍に位置させるようにして、回路基板１０に保持されており、駆動電圧出力部１２の搭載部位の近傍に位置する回路基板１０の側端部と当該被覆部１４BTとが接触しているため、被覆部１４BT（第１筐体１４B）を介してバスバーＢＢの熱が駆動電圧出力部１２に伝達され得る。
【００４５】
本実施形態におけるセンサ１においては、回路基板１０（駆動電圧出力部１２）とバスバーＢＢとの間に伝熱部材１７あるいは被覆部１４BT（固体）を介在させることにより、固体を伝わる熱伝導を利用するため、バスバーＢＢの熱が駆動電圧出力部１２に早く伝導され得る。そのため、本実施形態におけるセンサ１によれば、温度異常を迅速に検出することができ得る。
【００４６】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００４７】
本実施形態においては、磁気検出素子１１を用いて、バスバーＢＢ等の導体を流れる入出力電流を計測する電流センサ１を例として説明したが、これに限定されるものではない。本実施形態におけるセンサの駆動電圧出力部１２や出力電圧固定部１３の構成は、例えば、磁気検出素子１１を用いて、自動車等のステアリング装置の操舵角を検出する回転角度センサ等にも適用可能である。また、電気自動車等の高圧バッテリーに接続されるバスバーには、電流センサ以外に、例えばフェライトコア等の高周波フィルターやリレー等の種々のデバイスが取り付けられる。高周波フィルターには電気的接続はなく、リレーに出力端子は不要であるが、高周波フィルターのようにバスバーに近接するデバイスや、バスバーに取り付けられるリレー等のデバイスに本実施形態における上記の回路構成を適用することもできる。すなわち、高周波フィルターやリレー等のデバイスについても、本実施形態における電流センサ１と同様に、簡易な構成で温度異常を迅速に検出することができ得る。
【００４８】
本実施形態においては、出力電圧固定部１３を構成する半導体スイッチ素子として、ＮＰＮ型トランジスタを用いた例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect transistor）等が用いられ得る。また、出力電圧固定部１３として、半導体スイッチ素子に限定されるものではなく、メカニカルリレースイッチが用いられ得る。また、駆動電圧出力部１２を構成する感温抵抗素子１２Vとしては、上述したＰＴＣサーミスタに限定されるものではなく、駆動電圧出力部１２の回路構成を変更することにより、例えばＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタや、ＣＴＲ（Critical Temperature resistor）サーミスタ等が用いられ得る。
【符号の説明】
【００４９】
１…センサ
１０…回路基板
１１…磁気検出素子
１２…駆動電圧出力部
１２F…固定抵抗素子
１２V…感温抵抗素子
１３…出力電圧固定部
１３T1…第１の端子
１３T2…第２の端子
１３T3…第３の端子
１４…筐体
１４H…挿通孔
１４BW、１４CW…内壁面
１４BT…被覆部
１７…伝熱部材
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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