(57)【要約】【課題】シャント抵抗式電流センサにおいて、複雑な加工や回路パターンに制約を与えることなく、回路基板とバスバとの間の接続部位の応力を有効に緩和する。【解決手段】シャント抵抗式電流センサ１は、バスバ１０と回路基板２０とを電気的に接続する接続部材４０を備え、また、この接続部材４０は、可撓性を備えて構成されている。係る構成によれば、バスバ１０や回路基板２０に外力が加えられたり変形が生じたりするような場合であっても、バスバ１０と回路基板２０との間の接続部位に作用する応力を、接続部材４０にて吸収することができる。これにより、バスバ１０と回路基板２０との間の接続部位）作用する応力を緩和することができる。【選択図】図２
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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、
前記バスバ上に設置された回路基板と、
前記バスバと前記回路基板とを電気的に接続する接続部材と、
前記回路基板に搭載され、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接続部材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、を有し、
前記接続部材は可撓性を備えて構成されてい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】
前記接続部材は、ＦＰＣ又はＦＦＣであ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。
【請求項３】
成形により前記バスバと一体形成される箱状のケース本体をさらに有し、
前記回路基板は、前記ケース本体の内部に組み付けられて、当該ケース本体内の底部に収容された前記バスバ上に設置されることを特徴とする請求項１又は２に記載されたシャント式電流センサ。
【請求項４】
略平板形状のバスバに流れる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の製造方法において、
電圧値を検出する電圧検出手段を搭載する回路基板に、可撓性を備える接続部材の一方の端部を接続するステップと、
成形により前記バスバに箱状のケース本体を形成するステップと、
前記回路基板を前記ケース本体の内部に組み付けて、当該ケース本体内の底部に収容された前記バスバ上に設置するステップと、
前記バスバに前記接続部材の他方の端部を接続して、当該接続部材を介して前記バスバと前記回路基板とを電気的に接続するステップと、
を有することを特徴とするシャント抵抗式電流センサの製造方法。
【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及びその製造方法に関する。
【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、被測定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。このバスバ上には回路基板が設置されており、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、電圧値を検出する電圧検出手段が搭載される。
【０００３】
例えば特許文献１には、被測定電流が流れる経路に介装される電流計測装置が開示されており、この装置は、電流経路をなすバスバの所定の２点間に生じる電圧降下量に基づいて被計測電流を計測する。この装置は、被測定電流を計測する回路が設けられた回路基板を備え、当該回路基板は、バスバの配線材固定部間に位置したバスバ上に配設されている。また、回路基板は、バスバの長さ方向に離隔した２点位置に、当該バスバと接続される接続部をそれぞれ備え、回路基板における基板本体部と両接続部との間に基板スリット部がそれぞれ形成されている。また、バスバにも同様にスリットが形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８８９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された手法によれば、回路基板とバスバとの間の接続部位の応力を緩和することを目的としてスリットを施しているが、かかる手法によれば、回路基板にスリットを設けているため、回路基板に複雑な加工が必要であったり回路パターンの設計に大きな制約が発生したりするという問題がある。
【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、複雑な加工や回路パターンに制約を与えることなく、回路基板とバスバとの間の接続部位の応力を有効に緩和することである。
【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、第１の発明は、略平板形状のバスバと、バスバ上に設置された回路基板と、バスバと回路基板とを電気的に接続する接続部材と、回路基板に搭載され、バスバに流れる被測定電流の大きさを検出するために接続部材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、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、接続部材は可撓性を備えて構成されている。
【０００８】
ここで、第１の発明において、接続部材は、ＦＰＣ又はＦＦＣであることが好ましい。
【０００９】
また、第１の発明は、成形によりバスバと一体形成される箱状のケース本体をさらに有していてもよく、この場合、回路基板は、ケース本体の内部に組み付けられて、ケース本体内の底部に収容されたバスバ上に設置されることが好ましい。
【００１０】
また、第２の発明は、略平板形状のバスバに流れる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の製造方法を提供する。この場合、電圧値を検出する電圧検出手段を搭載する回路基板に、可撓性を備える接続部材の一方の端部を接続するステップと、成形によりバスバに箱状のケース本体を形成するステップと、回路基板をケース本体の内部に組み付けて、ケース本体内の底部に収容されたバスバ上に設置するステップと、バスバに接続部材の他方の端部を接続して、接続部材を介してバスバと回路基板とを電気的に接続するステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、バスバと回路基板との間に作用する応力を、接続部材にて吸収することができるので、バスバと回路基板との間の接続部位に作用する応力を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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使用状態を模式的に示す説明図
【図４】図３に示すシャント抵抗式電流センサの模式的に示す上面図
【図５】図４に示すシャント抵抗式電流センサを模式的に示す断面図
【図６】シャント抵抗式電流センサの製造工程を模式的に示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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り、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る。本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ１は、例えば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、電圧検出ＩＣ３０とを備えている。
【００１４】
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、被測定電流が流れるようになっており、本実施形態では、その一部にシャント抵抗部ＳＲを含んで構成されている。
【００１５】
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。バスバ１０は、例えば略Ｌ字状に形成され、それぞれの先端部に貫通孔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。
【００１６】
回路基板２０は、バスバ１０上に載置されている。例えばシャント抵抗式電流センサ１の使用状態において、回路基板２０は、バスバ１０に一体形成された箱状のケース部材に組み付けられることで、バスバ１０上に載置される。回路基板２０には、回路パターン２１が形成されており、回路パターン２１の端部は、後述する接続部材４０を介して、バスバ１０と電気的に接続される。
【００１７】
電圧検出ＩＣ３０は、回路基板２０に形成された回路パターン２１上に搭載されている。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、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、バスバ１０のシャント抵抗部ＳＲに生じる電圧降下を検出し、そして、電圧降下からバスバ１０に流れる被測定電流の大きさを検出する。
【００１８】
なお、回路基板２０のバスバ１０と対向する面に温度センサを搭載し、電圧検出ＩＣ３０は、温度センサによる検出結果に応じて補正を行ってもよい。すなわち、電圧検出ＩＣ３０は、温度変化による抵抗変化の影響を受けて誤った電流値を検出しないように、温度結果に応じてシャント抵抗部ＳＲにおける抵抗値の補正を行うことができる。
【００１９】
バスバ１０と、回路基板２０とは、一対の接続部材４０を介して電気的に接続されている。個々の接続部材４０は、導電性を備えることはさることながら、可撓性を備えて構成されている。このような接続部材４０としては、例えばＦＦＣ（Flexible Flat Cable）又はＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）を用いることができる。接続部材４０の一方の端部４２は、回路基板２０における回路パターン２１の端部にそれぞれ接続されている。また、接続部材４０の他方の端部４１は、バスバ１０の所定位置に接続されている。なお、一対の接続部材４０において、その他方の端部４１の接続位置は電圧降下が測定できる範囲であればどこでもよく、これにより、シャント抵抗部ＳＲの両端部分に接続部材４０（他方の端部４１）がそれぞれ接続されることとなる。
【００２０】
図３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の貫通孔１１は、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に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。
【００２１】
図４は、図３に示す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り、図５は、図４に示すシャント抵抗式電流センサ１を模式的に示す断面図である。シャント抵抗式電流センサ１のバスバ１０をバッテリターミナルとして用いる場合、回路基板２０を含む主要部は、ケース５０内に収容されている。このケース５０は、例えば樹脂材から形成されており、箱状のケース本体５１と、平板状の蓋部５２とで構成されている。
【００２２】
ケース本体５１は、バスバ１０と一体形成されており、回路基板２０は、ケース本体５１の内部に組み付けられて、ケース本体５１内の底部に収容されたバスバ１０上に設置されている。一方、蓋部５２は、ケース本体５１の開口部に取り付けられて、当該ケース５０を密閉している。
【００２３】
図６は、シャント抵抗式電流センサ１の製造工程を模式的に示す説明図である。以下、係るシャント抵抗式電流センサ１のバスバ１０をバッテリターミナルとして用いることとして、シャント抵抗式電流センサ１の製造方法について説明する。
【００２４】
第１の工程として、ＦＦＣ又はＦＰＣといった接続部材４０を用意し、同図（ａ）に示すように、電圧検出ＩＣ３０を搭載する回路基板２０に、接続部材４０の一方の端部４２を接続する。回路基板２０と接続部材４０との接続は、ハンダ付け、溶接、熱圧着等といった周知の手法にて行うことができる。
【００２５】
第２の工程として、同図（ｂ）に示すように、成形によりバスバ１０に箱状のケース本体５１を形成する。ケース本体５１は、例えば樹脂性であり、ケース本体５１に応じた所望の成形型を用いて所定の樹脂材によりインサート成形する。これにより、ケース本体５１が、箱形状に形成されるとともに、その底部にバスバ１０を配設した状態で一体化されることとなる。なお、第１の工程と、第２の工程とは、タイミング的に先後してもよいし、同時であっても問題はない。
【００２６】
第３の工程として、同図（ｃ）に示すように、回路基板２０をケース本体５１の内部に組み付ける。例えば、ケース本体５１の内部には、中段位置に、回路基板２０の形状と対応した溝状の段差部が設けられており、当該段差部にて回路基板２０が保持される。ケース本体５１と回路基板２０との固定は、ネジ止めや接着といった固定手法を用いることができる。これにより、回路基板２０がケース本体５１に組み付けられ、ケース本体５１内の底部に収容されたバスバ１０上に設置する。
【００２７】
第４の工程として、同図（ｃ）に示すように、バスバ１０に接続部材４０の他方の端部４１を接続する。これにより、接続部材４０を介してバスバ１０と回路基板２０とが電気的に接続される。回路基板２０と接続部材４０との接続は、ハンダ付け、溶接、熱圧着等といった周知の手法にて行うことができる。
【００２８】
そして、第５の工程として、ケース本体５１の開口部に蓋部５２を取り付けることにより、ケース本体５１を密閉する（図４参照）。ケース本体５１への蓋部５２の取り付けは、ネジ止めや接着といった取り付け手法を用いることができる。蓋部５２による密閉により、バッテリ液などがケース本体５１内に入り込んだりするといった事態を抑制することができる。
【００２９】
このように本実施形態のシャント抵抗式電流センサ１は、バスバ１０と回路基板２０とを電気的に接続する接続部材４０を備え、また、この接続部材４０は、可撓性を備えて構成されている。係る構成によれば、バスバ１０や回路基板２０に外力が加えられたり変形が生じたりするような場合であっても、バスバ１０と回路基板２０との間の接続部位に作用する応力を、接続部材４０にて吸収することができる。これにより、バスバ１０と回路基板２０との間の接続部位（接続部材４０そのものや、当該接続部材４０とバスバ１０及び回路基板２０との接続部分）作用する応力を緩和することができる。
【００３０】
また、銅合金からなるバスバ１０は、その導電率が純銅の数十％であるため、シャント抵抗として使用するには、数ｍｍ以上の長さが必要となる。このため、バスバ１０と回路基板２０との接続部位に作用するエネルギーが高くなる傾向にあるが、本実施形態によれば、当該接続部位に作用する応力を有効に緩和することができる。また、回路基板２０にスリットなどを設ける必要がないので、複雑な加工が不要となるとともに、回路パターンの設計に制約が伴うといった不都合を抑制することができる。
【００３１】
また、本実施形態において、接続部材４０は、ＦＰＣ又はＦＦＣを用いることができる。ＦＰＣやＦＦＣは十分な可撓性を備えるとともに配線材としても機能するので、前述した接続部材４０としての作用・効果を有効に奏することができる。
【００３２】
また、本実施形態において、シャント抵抗式電流センサ１は、成形によりバスバ１０と一体形成される箱状のケース本体５１をさらに有し、回路基板２０は、ケース本体５１の内部に組み付けられて、ケース本体５１内の底部に収容されたバスバ１０上に設置される。かかる構成によれば、接続部材４０が可撓性を備えるため、これにより、回路基板２０をバスバ１０上に支持することはできないが、ケース本体５１により、回路基板２０をバスバ１０上に設置した状態で保持することができる。
【００３３】
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。例えば、バスバは、その一部をシャント抵抗部として含む形態であるが、これに限らず、その全部をシャント抵抗部として利用してもよい。また、このようなシャント抵抗式電流センサを製造する方法自体も本発明の一部として機能する。
【符号の説明】
【００３４】
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
２０    回路基板
２１    回路パターン
３０    電圧検出ＩＣ
４０    接続部材
４１，４２    端部
５０    ケース
５１    ケース本体
５２    蓋部
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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【図６】
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