-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Stromsensor zum Messen eines
durch eine Sammelschiene fließenden
elektrischen Stroms auf der Grundlage eines Widerstandswerts der
Sammelschiene und eines Spannungsabfalls über der Sammelschiene.
-
Es
ist ein Stromsensor vorgeschlagen worden, der einen elektrischen
Strom, der durch einen Nebenschlusswiderstand fließt, auf
der Grundlage eines Widerstandswerts des Nebenschlusswiderstands
und eines Spannungsabfalls über
dem Nebenschlusswiderstand erfasst. Zum Beispiel wird dieser Typ
eines Stromsensors verwendet, um Lade- und Entladeströme einer
Fahrzeugbatterie oder einen Erregungsstrom eines Elektromotors zu
erfassen, der in ein elektrisches Hybridfahrzeug bzw. EHV und ein
Elektrofahrzeug bzw. EV eingebaut ist.
-
Ein
Nebenschlusswiderstand, der in
JP-A-H8-115802 offenbart ist, beinhaltet L-förmige Schenkel und weist einen
niedrigen Temperaturkoeffizienten auf. Der Nebenschlusswiderstand
ist durch Löten
der L-förmigen
Schenkel auf eine gedruckte Leiterplatte auf die Leiterplatte oberflächenmontiert. Ein
Widerstandselement, das in der
JP-A-H9-213503 offenbart ist, beinhaltet einen
vergossenen Leiter, der freiliegende Endabschnitte aufweist, die
plattiert sind, um als Kontakte zu wirken. Ein Stromsensor, der
in der
US 4 675 255 offenbart
ist, beinhaltet einen Kontakt, der an einem Batterieanschluss eines
Fahrzeugs angebracht ist, einen Nebenschlusswiderstand, der elektrisch
mit dem Kontakt gekoppelt ist, eine Erfassungsschaltung zum Erfassen
eines elektrischen Stroms, der durch den Nebenschlusswiderstand
fließt,
einen Polkörper
zum Bedecken des Kontakts und ein Gehäuse, das mit dem Polkörper zusammenhängt und
den Nebenschlusswiderstand und die Erfassungsschaltung unterbringt.
Dieser Stand der Technik weist die folgenden Probleme auf:
Bezüglich des
Nebenschlusswiderstands, der in der
JP-A-H8-115802 offenbart ist, und des Widerstandselements,
das in der
JP-A-H9-213503 offenbart
ist, sind der Nebenschlusswiderstand und das Widerstandselement
durch ein Lot auf die gedruckte Leiterplatte montiert. Deshalb kann
ein offener Stromkreis durch ein kaltes Lot verursacht werden oder
kann ein Kurzschluss durch ein Lothaar verursacht werden. Weiterhin
können,
da eine typische gedruckte Leiterplatte einen niedrigen thermischen
Widerstandswert von ungefähr
110 Grad Celsius (°C)
aufweist, der Nebenschlusswiderstand und das Widerstandselement nicht
unter Bedingungen einer hohen Temperatur verwendet werden und können nicht
verwendet werden, um einen großen
Strom zu erfassen. Zum Beispiel können der Nebenschlusswiderstand
und das Widerstandselement nicht in einem Motorraum verwendet werden,
in dem sich die Temperatur bis zu 150°C erhöht, und können nicht verwendet werden, um
den Batterielade- und -entladestrom zu erfassen, welcher ungefähr 1000
Ampere (A) erreicht. Weiterhin ist eine Erfassungsschaltung zum
Erfassen des Stroms mit mehreren Schaltungselementen aufgebaut,
die durch das Lot auf die gedruckte Leiterplatte montiert sind.
Deshalb sind viele Herstellungsschritte und Kosten erforderlich,
um die Schaltungselemente an die gedruckte Leiterplatte zu löten, und
können
die Probleme aufgrund des kalten Lots und des Lothaars auftreten.
-
Bezüglich des
Stromsensors, der in der
US 4 675
255 offenbart ist, ist ein Raum zwischen der Batterie und
einer Motorhaube des Fahrzeugs erforderlich, da der Kontakt an dem
Batterieanschluss des Fahrzeugs angebracht ist. Weiterhin ist der
Kontakt auf eine bestimmte Weise an dem Batterieanschluss angebracht.
Deshalb ist es wahrscheinlich, dass der Kontakt während eines
Austauschs der Batterie fehlerhaft an dem Batterieanschluss angebracht
wird. Weiterhin ist das Gehäuse
nicht an der Batterie befestigt, wohingegen der Polkörper, welcher
mit dem Gehäuse
zusammenhängt,
an der Batterie befestigt ist. Deshalb wird eine große Kraft
auf einen Verbindungsabschnitt zwischen dem Gehäuse und dem Polkörper ausgeübt und beschädigt den
Verbindungsabschnitt.
-
Im
Hinblick auf das zuvor beschriebene Problem ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung einen Stromsensor zu schaffen, der eine
hohe Zuverlässigkeit,
eine hohe Festigkeit und eine kleine Abmessung aufweist und mit
niedrigen Kosten hergestellt wird.
-
Diese
Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen
gelöst.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand
der abhängigen
Ansprüche.
-
Ein
Stromsensor weist eine elektrisch leitende Sammelschiene, ein elektrisch
nicht leitendes Gehäuses,
einen Verbinder, einen blanken Halbleiterchip und erste und zweite
Kontaktierungsdrähte
auf. Die Sammelschiene ist in einer Stromleitung anordenbar, in
der ein zu messender elektrischer Strom auf eine derartige Weise
fließt,
dass der elektrische Strom durch die Sammelschiene fließt. Die
Sammelschiene weist einen ersten Endabschnitt, der mit einer ersten
Seite der Stromleitung verbindbar ist, einen zweiten Endabschnitt,
der mit einer zweite Seite der Stromleitung verbindbar ist, und
einen Mittenabschnitt auf, der die ersten und zweiten Endabschnitte verbindet.
-
Das
Gehäuse
beinhaltet einen Gehäusekörper und
einen Gehäusedeckel.
Der Gehäusekörper verkapselt
den Mittenabschnitt der Sammelschiene und weist einen Innenraum
auf. Der Gehäusedeckel ist
an dem Gehäusekörper angebracht,
um den Innenraum zu bedecken. Der Verbinder beinhaltet ein Verbindergehäuse und
einen Verbinderanschluss, der in dem Verbinderkörper gehalten wird. Der Verbinderkörper ist
an dem Gehäusekörper befestigt. Der
Verbinderanschluss weist einen ersten Abschnitt, der zu dem Innenraum
des Gehäusekörpers freiliegt,
und einen zweiten Abschnitt auf, der nach außerhalb des Gehäusekörpers freiliegt,
um mit einer externen Vorrichtung verbindbar zu sein.
-
Der
blanke Halbleiterchip ist in dem Innenraum des Gehäusekörpers angeordnet
und weist eine Erfassungsschaltung auf. Die Erfassungsschaltung
erfasst den elektrischen Strom auf der Grundlage eines Widerstandswerts
der Sammelschiene und eines Spannungsabfalls über der Sammelschiene und gibt
ein Datensignal, das den erfassten elektrischen Strom anzeigt, über den
Verbinder zu der externen Vorrichtung aus. Der erste Kontaktierungsdraht
koppelt den blanken Chip elektrisch mit der Sammelschiene, so dass
die Erfassungsschaltung in dem blanken Chip den elektrischen Strom
auf der Grundlage des Widerstandswerts der Sammelschiene und des
Spannungsabfalls über
der Sammelschiene erfassen kann. Der zweite Kontaktierungsdraht
koppelt elektrisch den blanken Chip mit dem ersten Abschnitt des
Verbinderanschlusses des Verbinders, so dass die Erfassungsschaltung
in dem blanken Chip das Datensignal über den Verbinder zu der externen
Vorrichtung ausgeben kann.
-
Die
Sammelschiene und die Erfassungsschaltung sind in dem Stromsensor
ohne Löten
zusammengebaut. Bei einer derartigen Lösung kann der Stromsensor Probleme
aufgrund eines kalten Lots und eines Lothaars vermeiden. Deshalb
kann der Stromsensor zuverlässig
arbeiten und genau den elektrischen Strom erfassen. Die Erfassungsschaltung
ist auf dem blanken Chip als eine monolithische integrierte Schaltung
realisiert. Daher kann der Stromsensor eine kleine Abmessung aufweisen
und mit niedrigen Kosten hergestellt werden. Der blanke Chip ist
in dem Innenraum des Gehäusekörpers angeordnet
und der Gehäusedeckel
bedeckt den Innenraum. Bei einer derartigen Lösung kann auch dann, wenn eine
externe Kraft auf den Gehäusekörper und
den Gehäusedeckel
ausgeübt
wird, verhindert werden, dass der blanke Chip durch die externe Kraft
beschädigt
wird. Deshalb kann der Stromsensor eine hohe Festigkeit aufweisen
und zuverlässig arbeiten.
-
Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben.
-
Es
zeigt:
-
1A eine
Seitenansicht eines Stromsensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
1B eine
Draufsicht des Stromsensors von 1A;
-
1C eine
Vorderansicht des Stromsensors von 1A;
-
2 eine
perspektivische Ansicht des Stromsensors von 1A, wobei
ein Gehäusedeckel
abgenommen ist;
-
3 eine
Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III von 1C;
-
4 eine
Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV von 1C;
-
5 eine
Querschnittsansicht entlang einer Linie V-V von 1B;
-
6A eine
Seitenansicht einer Sammelschiene des Stromsensors von 1A;
-
6B eine
Draufsicht der Sammelschiene von 6A;
-
6C eine
Vorderansicht der Sammelschiene von 6A;
-
7 eine
Querschnittsansicht eines Motorraums, wobei der Stromsensor von 1A montiert ist,
um einen Lade- und Entladestrom einer Fahrzeugbatterie zu erfassen;
-
8A eine
Seitenansicht einer Sammelschiene gemäß einer Ausgestaltung des ersten
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
-
8B eine
Draufsicht der Sammelschiene von 8A;
-
8C eine
Vorderansicht der Sammelschiene von 8A;
-
9A eine
Seitenansicht eines Stromsensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
9B eine
Draufsicht des Stromsensors von 9A;
-
9C eine
Vorderansicht des Stromsensors von 9A;
-
10A eine Seitenansicht eines Stromsensors gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
10B eine Draufsicht des Stromsensors von 10A;
-
10C eine Vorderansicht des Stromsensors von 10A;
-
11 eine
Vorderansicht eines Stromsensors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
12A eine Querschnittsansicht eines Stromsensors
gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
12B eine Draufsicht eines Abschnitts einer Sammelschiene
des Stromsensors von 12A;
-
13A eine Querschnittsansicht eines Stromsensors
gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
13B eine Draufsicht eines Abschnitts einer Sammelschiene
des Stromsensors von 13A;
-
14A eine Vorderansicht eines Stromsensors gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
-
14B eine Vorderansicht einer Sammelschiene des
Stromsensors von 14A; und
-
14C eine Seitenansicht der Sammelschiene von 14B.
-
Es
wird auf die 1A bis 7 verwiesen. Ein
Stromsensor 10 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weist eine Sammelschiene 11,
einen Gehäusekörper 12,
einen Verbinderkörper 13,
einen Gehäusedeckel 14,
einen Verbinderanschluss 15, einen Chip 16 einer
integrierten Schaltung bzw. IC-Chip 16,
erste und zweite Kontaktierungsdrähte 17, 18 und
erste und zweite Verkapselungselemente 19, 20 auf.
Der Stromsensor 10 wird verwendet, um zum Beispiel Lade-
und Entladeströme
einer Fahrzeugbatterie zu erfassen.
-
Wie
es zum Beispiel in 6C gezeigt ist, weist die Sammelschiene 11 eine
große
Länge auf und
weist erste und zweite Anschlüsse 11a, 11b und einen Nebenschlusswiderstand 11c auf.
Die Sammelschiene 11 bildet einen Masseanschluss eines Kabelbaums
aus. Jeder der ersten und zweiten Anschlüsse 11a, 11b ist
durch Biegen einer rechteckigen Metallplatte ausgebildet, die aus
einem Material eines niedrigen Widerstandswerts, wie zum Beispiel Kupfer
oder einer Kupferlegierung, besteht. Der Nebenschlusswiderstand 11c ist
zwischen die ersten und zweiten Anschlüsse 10a, 10b geschweisst.
Die ersten und zweiten Anschlüsse 10, 10b sind
bezüglich
des Nebenschlusswiderstands 11c in eine entgegengesetzte
Richtung gebogen.
-
Der
erste Anschluss 11a weist ein erstes Ende, das an den Nebenschlusswiderstand 11c geschweisst
ist, und ein zweites Ende auf, das mit einem Crimp-Anschluss bzw.
einer Quetschverbindung 11d versehen ist. Der Crimp-Anschluss 11d weist
einen U-förmigen
offenen Zylinder auf. Die ersten und zweiten Enden des ersten Anschlusses 11a befinden sich
in einer Dickenrichtung der Sammelschiene 11 in unterschiedlichen
Höhen und
sind in einer Längsrichtung
der Sammelschiene 11 parallel. Der zweite Anschluss 11b weist
ein drittes Ende, das an den Nebenschlusswiderstand 11c geschweisst
ist, und ein viertes Ende auf, das mit einem Ringanschluss 11e versehen
ist. Der Ringanschluss 11e weist ein Montageloch auf. Die
dritten und vierten Enden des zweiten Anschlusses 11b befinden
sich in der Dickenrichtung in unterschiedlichen Höhen und
sind in der Längsrichtung
parallel. Das erste Ende des ersten Anschlusses 11a weist
eine zylindrische Elektrode 11f auf, die in der Dickenrichtung
nach oben hervorsteht. Ebenso weist das dritte Ende des zweiten
Anschlusses 11e eine zweite zylindrische Elektrode 11g auf,
die in der Dickenrichtung nach oben hervorsteht.
-
Der
Nebenschlusswiderstand 11c besteht aus einem Metallmaterial,
das einen niedrigen Widerstandstemperaturkoeffizienten aufweist.
Zum Beispiel besteht der Nebenschlusswiderstand 11c aus einer
Kupfer-Mangan-Nickel-Legierung einer Legierung, das heisst Manganin,
einer Kupfer-Nickel-Legierung, einer Nickel-Chrom-Legierung, einer
Eisen-Chrom-Legierung oder dergleichen. Deshalb ändert sich der Widerstandswert
des Nebenschlusswiderstands 11c wenig mit der Temperatur.
-
Wie
es in 5 gezeigt ist, sind der Nebenschlusswiderstand 11c,
ein Spitzenabschnitt des ersten Endes des ersten Anschlusses 11a und
ein Spitzenabschnitt des dritten Endes des zweiten Anschlusses 11b in
einer Bodenwand des Gehäusekörpers 12 verkapselt.
Der Gehäusekörper 12 weist
vier Seitenwände
auf. Der erste Anschluss 11a durchdringt eine erste Seitenwand
des Gehäusekörpers 12,
so dass das zweite Ende des ersten Anschlusses 11a nach
außerhalb
des Gehäusekörpers 12 freiliegt. Der
zweite Anschluss 11b durchdringt eine zweite Seitenwand
des Gehäusekörpers 12,
so dass das vierte Ende des zweiten Anschlusses 11b nach
außerhalb
des Gehäusekörpers 12 freiliegt.
Die erste Seitenwand liegt der zweiten Seitenwand gegenüber.
-
Der
Verbinderkörper 13 ist
integral durch Spritzgießen
mit dem Gehäusekörper 12 ausgebildet und
dehnt sich von einer dritten Seitenwand des Gehäusekörpers 12 aus. Deshalb
hängt der
Verbinderkörper 13 mit
dem Gehäusekörper 12 zusammen. Der
Gehäusekörper 12 und
der Verbinderkörper 13 bestehen
aus einem elektrisch nicht leitenden Material. Wie es in 4 gezeigt
ist, ist der Verbinderkörper 13 in
einem im Wesentlichen hohlen Zylinder geformt und weist einen Luftdurchgang 13a auf.
Der Innenraum 12a des Gehäusekörpers 12 steht über den Luftdurchgang 13a mit
einem Inneren des Verbinderkörpers 13 in
Verbindung. Der Gehäusekörpers 12 weist
eine vertiefte Rille 12b auf, die einen rechteckigen Querschnitt
aufweist und den Innenraum 12a umgibt.
-
Der
Gehäusedeckel 14 weist
einen Vorsprung 14a auf einer Seite um seinen Umfang auf. Wie
es in 5 gezeigt, steht der Vorsprung 14a des Gehäusedeckels 14 in
Eingriff mit der Vertiefung 12b des Gehäusekörpers 12. Ein Klebstoff
(nicht gezeigt) ist zwischen der Rille 12b und dem Vorsprung 14a aufgetragen,
so dass der Gehäusedeckel 14 fest
an dem Gehäusekörper 12 befestigt
ist. Daher verkapselt der Gehäusedeckel 14 den
Innenraum 12a des Gehäusekörpers 12.
-
Der
Verbinderanschluss 15 wird in dem Verbinderkörper 13 gehalten.
Wie es in 3 gezeigt ist, weist der Verbinderanschluss 15 ein
erstes Ende 15a, das nach außerhalb des Verbinderkörpers 13 freiliegt,
und ein zweites Ende 15b auf, das zu einer Bodenoberfläche des
Innenraums 12a des Gehäusekörpers 12 freiliegt.
-
Der
IC-Chip 16 ist durch einen Klebstoff (nicht gezeigt) an
der Bodenoberfläche
des Innenraums 12a befestigt. Der IC-Chip 16 ist
ein monolithisches IC und weist eine darin integrierte Erfassungsschaltung
auf. Der IC-Chip 16 ist ein blanker Chip. Anders ausgedrückt ist
der IC-Chip 16 nicht in einem Verkapselungsharz verkapselt.
-
Der
IC-Chip 16 weist eine Kontaktierungsanschlussfläche (nicht
gezeigt) auf. Wie es in 3 gezeigt ist, ist die Kontaktierungsanschlussfläche des IC-Chips 16 über den
ersten Kontaktierungsdraht 17 durch Drahtkontaktieren elektrisch
mit dem zweiten Ende 15b des Verbinderanschlusses 15 verbunden. Weiterhin
ist die Kontaktierungsanschlussfläche des IC-Chips 16 über den
zweiten Kontaktierungsdraht 18 durch Drahtkontaktieren
elektrisch mit jeder der ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g der
Sammelschiene 11 verbunden. Daher ist der IC-Chip 16 durch
ein Verfahren zum Montieren eines blanken Chips elektrisch mit jedem
des Verbinderanschlusses 15 und der Sammelschiene 11 verbunden.
-
Wie
es in 5 gezeigt ist, ist die Sammelschiene 11 mit
dem ersten Verkapselungselement 19 innerhalb des Innenraums 12a des
Gehäusekörpers 12 auf
eine derartige Weise bedeckt, dass die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g derart
freiliegen, dass der zweite Kontaktierungsdraht 18 mit
jeder der ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g verbunden ist.
Der Innenraum 12a ist mit dem zweiten Verkapselungselement 20 gefüllt. Daher
sind die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g der
Sammelschiene 11, das zweite Ende 15b des Verbinderanschlusses 15, der
IC-Chip 16, die ersten und zweiten Kontaktierungsdrähte 17, 18 und
das erste Verkapselungselement 19 in dem zweiten Verkapselungselement 20 verkapselt.
-
Wie
es in 7 gezeigt ist, ist der Stromsensor 10 an
eine Karosserie BD eines Fahrzeugs montiert. Die Karosserie BD definiert
einen Motorraum ER. Der Stromsensor 10 misst Lade- und
Entladeströme
einer Batterie 30, die in den Motorraum ER eingebaut ist.
-
Ein
positives Kabel 31 des Kabelbaums weist ein erstes Ende,
das mit einem positiven Kontakt 31a versehen ist, und ein
zweites Ende auf, das mit einer elektrischen Vorrichtung (nicht
gezeigt) verbunden ist, die in das Fahrzeug eingebaut ist. Der positive
Kontakt 31a des positiven Kabels 31 ist an einer
positiven Elektrode 30a der Batterie 30 angebracht.
Ein negatives Kabel 32 des Kabelbaums weist ein erstes
Ende, das mit einem negativen Kontakt 32a versehen ist,
und zweites Ende auf, das mit dem Crimp-Anschluss 11d des
ersten Anschlusses 11a der Sammelschiene 11 verbunden
ist. Der negative Kontakt 32a ist an einer negativen Elektrode 30b der
Batterie 30 angebracht. Um das negative Kabel 32 mit
dem Crimp-Anschluss 11d der
Sammelschiene 11 zu verbinden, ist das negative Kabel 32 in
den offenen Zylinder des Crimp-Anschlusses 11d eingeführt. Der
Zylinder des Crimp-Anschlusses 11d wird dann
mit einem Werkzeug gecrimpt, welches den Zylinder zusammendrückt und
bewirkt, dass das negative Kabel 32 fest mit dem Crimp-Anschluss 11d verbunden
ist.
-
Der
Stromsensor 10 ist durch eine Schraube 33, die
durch das Montageloch des Ringanschlusses 11e des zweiten
Anschlusses 11b der Sammelschiene 11 eingeführt ist,
an der Karosserie BD befestigt. Daher ist die Batterie 30 über die
Sammelschiene 11 und die Schraube 33 an der Karosserie
BD an Masse gelegt.
-
Der
Ladestrom fließt
von der negativen Elektrode 30b der Batterie 30 über den
negativen Kontakt 32a, das negative Kabel 32,
den Crimp-Anschluss 11d, den ersten Anschluss 11a,
den Nebenschlusswiderstand 11c, den zweiten Anschluss 11b,
den Ringanschluss 11e und die Schraube 33 zu der
Karosserie BD. Der Entladestrom fließt von der Karosserie BD über die
Schraube 33, den Ringanschluss 11e, den zweiten
Anschluss 11b, den Nebenschlusswiderstand 11c,
den ersten Anschluss 11a, den Crimp-Anschluss 11d,
das negative Kabel 32 und den negativen Kontakt 32a zu
der negativen Elektrode 30b der Batterie 30. Daher
fließen
beide der Lade- und
Entladeströme
der Batterie 30 durch den Nebenschlusswiderstand 11c.
-
Wie
es in 5 gezeigt ist, sind die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g in
der Nähe
des Nebenschlusswiderstands 11c angeordnet und durch den
zweiten Kontaktierungsdraht 18 elektrisch mit dem IC-Chip 16 verbunden.
Die Erfassungsschaltung in dem IC-Chip 16 erfasst einen
Spannungsabfall über
dem Nebenschlusswiderstand 11c durch Erfassen einer Potentialdifferenz
zwischen den ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g.
Die Erfassungsschaltung berechnet die Lade- und Entladeströme auf der
Grundlage eines Widerstandswerts des Nebenschlusswiderstands 11c und
des Spannungsabfalls über
den Nebenschlusswiderstand 11c unter Verwendung des Ohmschen
Gesetzes. Die Erfassungsschaltung in dem IC-Chip 16 gibt
ein Datensignal, das den berechneten Strom anzeigt, zu einer externen
Vorrichtung (nicht gezeigt) aus, die mit dem Verbinderanschluss 15 verbunden
ist.
-
Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung misst der Stromsensor 10 die Lade-
und Entladeströme
der Batterie 30 und gibt das Datensignal aus, das den gemessenen
Strom anzeigt. Der Nebenschlusswiderstand 11c ist zum Beispiel
durch elektronisches Strahlschweißen, Laserschweißen, Widerstandsschweißen oder
dergleichen zwischen die ersten und zweiten Anschlüsse 11a, 11b geschweißt. Kurz
gesagt ist der Nebenschlusswiderstand 11c nicht an die
ersten und zweiten Anschlüsse 11a, 11b gelötet und
nicht auf eine gedruckte Leiterplatte montiert. Bei einer derartigen
Lösung kann
der Stromsensor 10 Probleme aufgrund eines Kaltlötens und
eines niedrigen thermischen Widerstands der gedruckten Leiterplatte
verhindern. Deshalb kann der Stromsensor 10 eine hohe Zuverlässigkeit
aufweisen. Um eine Genauigkeit eines Erfassens der Lade- und Entladeströme der Batterie 30 zu verbessern,
muss ein Widerstandswert eines geschweißten Abschnitts, an dem der
Nebenschlusswiderstand 11c an die ersten und zweiten Anschlüsse 11a, 11b geschweisst
ist, genau eingestellt werden. Deshalb ist es bevorzugt, das elektronische
Strahlschweißen
oder das Laserschweißen
anstatt das Widerstandsschweißen
zu verwenden.
-
Die
Sammelschiene 11 ist durch Einführen des negativen Kabels 32 in
den Zylinder des Crimp-Anschlusses 11d der Sammelschiene 11 und durch
Crimpen bzw. Quetschen des Zylinders mit dem negativen Kabel 32 verbunden.
Ebenso ist die Sammelschiene 11 durch ein Einführen der
Schrauben 33 durch das Montageloch in den Ringanschluss 11e und
durch Schrauben der Schraube 33 in die Karosserie BD an
der Karosserie BD angebracht. Kurz gesagt ist der Stromsensor 10 auf
eine lötfreie
Weise montiert. Daher erleichtern der Crimp-Anschluss 11d und
der Ringanschluss 11e die Montage des Stromsensors 10.
-
Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sind der Gehäusekörper 12 und der Verbinderkörper 13 als
ein einzelnes Stück durch
Spritzgießen
ausgebildet. Der Gehäusekörper 12 und
der Verbinderkörper 13 bestehen
aus Gummi oder synthetischem Harz, die einen hohen chemischen Widerstand,
einen hohen thermischen Widerstand, eines hohes elektrisches Isolationsvermögen und
eine hohe Beständigkeit
aufweisen. Zum Beispiel können
der Gehäusekörper 12 und
der Verbinderkörper 13 aus
Polyphenylensulfid bzw. PPS, Polybutylenterepthalat bzw. PBT oder
dergleichen bestehen.
-
Der
Stromsensor 10 verwendet nicht die gedruckte Leiterplatte,
welche einen niedrigen thermischen Widerstand aufweist. Weiterhin
bestehen der Gehäusekörper 12 und
der Verbinderkörper 13 aus einem
Material, das einen hohen thermischen Widerstand aufweist. Deshalb
kann der Stromsensor 10 verwendet werden, um einen großen Strom
unter Bedingungen einer hohen Temperatur zu erfassen. Zum Beispiel
kann der Stromsensor 10, wie es zuvor beschrieben worden
ist, in einen Motorraum ER montiert sein, um die Lade- und Entladeströme der Batterie 30 zu
erfassen, die in den Motorraum ER eingebaut ist.
-
Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Erfassungsschaltung zum Erfassen
des Stroms, der durch den Nebenschlusswiderstand 11c fließt, in den
IC-Chip 16 integriert, welcher der blanke Chip ist. Der
IC-Chip 16 ist durch den zweiten Kontaktierungsdraht 18 elektrisch mit
den ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g verbunden.
Der IC-Chip 16 ist über
den ersten Kontaktierungsdraht 17 elektrisch mit dem zweiten
Ende 15b des Verbinderanschlusses 15 verbunden.
Daher ist der IC-Chip 16 durch das Verfahren zum Montieren
eines blanken Chips elektrisch mit jedem des Verbinderanschlusses 15 und
der Sammelschiene 11 verbunden. Kurz gesagt ist die Erfassungsschaltung auf
die lötfreie
Weise in den Stromsensor 10 eingebaut und ist nicht auf
die gedruckte Leiterplatte montiert. Bei einer derartigen Lösung kann
der Stromsensor 10 Probleme aufgrund des Kaltlötens und
des niedrigen thermischen Widerstands der gedruckten Leiterplatte
vermeiden. Deshalb kann der Stromsensor 10 eine hohe Zuverlässigkeit
aufweisen. Weiterhin kann die Erfassungsschaltung, da die Erfassungsschaltung
als ein monolithisches IC aufgebaut ist, mit niedrigen Kosten hergestellt
werden und eine kleine Abmessung aufweisen.
-
Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist der Stromsensor 10 durch die
Schraube 33, die in das Montageloch der Sammelschiene 11 eingeführt ist,
an der Karosserie BD befestigt. Deshalb kann der Stromsensor 10 auch dann,
wenn wenig Raum zwischen einer Motorhaube des Fahrzeugs und der Batterie 30 ist,
in den Motorraum ER montiert werden.
-
Herkömmlicherweise
weist das negative Kabel 32 einen Ringanschluss auf und
ist die Batterie 30 durch Einführen der Schraube 33 in
die Karosserie BD über
ein Montageloch des Ringanschlusses an der Karosserie BD an Masse
gelegt. Wie es zuvor beschrieben worden ist, ist der Stromsensor 10 auf
die gleiche Weise an der Karosserie BD befestigt, auf welche die
Batterie 30 an der Karosserie BD an Masse gelegt ist. Deshalb
ist es unwahrscheinlich, dass der Stromsensor 10 während eines
Austauschs der Batterie 30 fehlerhaft an das Fahrzeug montiert
wird.
-
Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sind die ersten und zweiten Anschlüsse 11a, 11b und
der Nebenschlusswiderstand 11c durch Schweissen in der
Sammelschiene 11 zusammengebaut. Deshalb kann auch dann, wenn
eine Kraft durch das negative Kabel 32 auf den ersten Anschluss 11a ausgeübt wird,
verhindert werden, dass die Sammelschiene 11 durch die
Kraft gebrochen oder deformiert wird. Weiterhin ist der Nebenschlusswiderstand 11c in
dem Gehäusekörper 12 verkapselt
und ist der IC-Chip 16 in dem Innenraum 12a des
Gehäusekörpers 12 untergebracht.
Der Gehäusedeckel 14 verkapselt
den Innenraum 12a. Daher kann auch dann, wenn eine Kraft
auf den Gehäusekörper 12 und
den Gehäusedeckel 14 ausgeübt wird,
verhindert werden, dass der Nebenschlusswiderstand 11c und
der IC-Chip 16 durch die Kraft gebrochen werden. Deshalb
weist der Stromsensor 10 eine hohe Festigkeit auf und arbeitet
zuverlässig.
-
Der
Nebenschlusswiderstand 11c kann durch Hinterspritzen des
Nebenschlusswiderstands 11c in den Gehäusekörper 12 in dem Gehäusekörper 12 verkapselt
sein. Die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g der
Sammelschiene liegen an der Bodenoberfläche des Innenraums 12a des
Gehäusekörpers 12 frei.
Deshalb kann der IC-Chip 16, welcher an der Bodenoberfläche befestigt
ist, durch den zweiten Kontaktierungsdraht 18 einfach an
der Sammelschiene 11 drahtkontaktiert werden. Die ersten und
zweiten Elektroden 11f, 11g können zusammenhängend mit
den ersten bzw. zweiten Anschlüssen 11a, 11b sein.
In diesem Fall sind die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g durch
Stanzen, Walzen oder dergleichen ausgebildet. Alternativ können die ersten
und zweiten Elektroden 11f, 11g nicht mit den ersten
bzw. zweiten Anschlüssen 11a, 11b zusammenhängend sein.
In diesem Fall sind die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g an
die ersten bzw. zweiten Anschlüsse 11a, 11b geschweisst.
Alternativ können
die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g in
Löcher
geschlagen sein, die auf den ersten bzw. zweiten Anschlüssen 11a, 11b ausgebildet
sind.
-
Die
ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g können andere
Formen als die zylindrische Form aufweisen. Zum Beispiel können die
ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g, wie es
in den 8A bis 8C gezeigt
ist, eine kubische Form aufweisen.
-
Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist der Gehäusedeckel 14 durch
Eingreifen des Vorsprungs 14a des Gehäusedeckels 14 in die
Rille 12b des Gehäusekörpers 12 derart
an dem Gehäusekörper 12 angebracht,
dass der Gehäusekörper 12 und
der Gehäusedeckel 14 an ihren
Umfängen
in engem Kontakt zueinander sind. Der Gehäusedeckel 14 ist durch
den Klebstoff, welcher auf die Rille 12b oder dem Vorsprung
14a im Voraus aufgetragen ist, an dem Gehäusekörper 12 befestigt.
Daher verkapselt der Gehäusedeckel 14 den Innenraum 12a des
Gehäusekörpers 12 auf
eine flüssigkeitsdichte
Weise. Alternativ kann der Gehäusekörper 12 den
Vorsprung 14a aufweisen und kann der Gehäusedeckel 14 die
Vertiefung 12b aufweisen.
-
Wie
es zuvor beschrieben worden ist, sind die Schaltungskomponenten,
die die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g der
Sammelschiene 11, das zweite Ende 15b des Verbinderanschlusses 15, den
IC-Chip 16 und die ersten und zweiten Kontaktierungsdrähte 17, 18 beinhalten,
in dem Innenraum 12a untergebracht, welcher durch den Gehäusedeckel 14 auf
die flüssigkeitsdichte
Weise verkapselt ist. Deshalb können
auch dann, wenn eine Flüssigkeit (zum
Beispiel Motoröl,
Kraftstoff, Batteriefluid, Motorkühlmittel, Regenwasser oder
dergleichen) auf den Stromsensor 10 spritzt, die Schaltungskomponenten in
dem Innenraum 12a des Gehäusekörpers 12 vor Beschädigungen
aufgrund der gespritzten Flüssigkeit
geschützt
werden.
-
Der
Verbinderkörper 13 weist
den Luftdurchgang 13a auf, über welchen der Innenraum 12a des Gehäusekörpers 12 mit
dem Inneren des Verbinderkörpers 13 in
Verbindung steht. Der Luftdurchgang 13a lässt zu,
dass Luft nach außerhalb
des Innenraums 12a entweicht. Deshalb kann ein wärmeaushärtender
Klebstoff verwendet werden, um den Gehäusedeckel 14 an dem
Gehäusekörper 12 zu
befestigen. Der Durchmesser des Luftdurchgangs 13a wird
durch ein Experiment derart bestimmt, dass der Luftdurchgang 13a die
heisse Luft geeignet freigeben kann. Zum Beispiel kann der Durchmesser
des Luftdurchgangs 13a ungefähr 0,8 mm sein.
-
Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Sammelschiene 11 mit dem
ersten Verkapselungselement 19 innerhalb des Innenraums 12a des
Gehäusekörpers 12 auf
eine derartige Weise bedeckt, dass die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g derart
freiliegen, dass der zweite Kontaktierungsdraht 18 mit
den ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g verbunden
ist. Weiterhin ist der Innenraum 12a mit dem zweiten Verkapselungstelement 20 gefüllt. Daher
sind die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g der
Sammelschiene 11, das zweite Ende 15b des Verbinderanschlusses 15,
der IC-Chip 16, die ersten und zweiten Kontaktierungsdrähte 17, 18 und
das erste Verkapselungselement 19 in dem zweiten Verkapselungselement 20 verkapselt.
Bei einer derartigen Lösung
schützen
die ersten und zweiten Verkapselungselemente 19, 20 die Schaltungskomponenten
auch dann, wenn es einen Zwischenraum zwischen dem Gehäusekörper 12 und
dem Gehäusedeckel 14 gibt
und die gespritzte Flüssigkeit
den Innenraum 12a über
den Zwischenraum erreicht, vor den Beschädigungen aufgrund der gespritzten
Flüssigkeit.
-
Die
ersten und zweiten Verkapselungselemente 19, 20 bestehen
aus Gummi oder einem synthetischen Harz, die den IC-Chip 16 nicht
beeinträchtigen,
und weisen einen hohen chemischen Widerstand, einen hohen thermischen
Widerstand, ein hohes elektrisches Isolationsvermögen und
eine hohe Beständigkeit
auf. Zum Beispiel können
die ersten und zweiten Verkapselungselemente 19, 20 aus
Fluorsilikongummi, fluoriniertem Harz oder dergleichen bestehen.
Alternativ können
die ersten und zweiten Verkapselungselemente 19, 20 aus
einem Gel bestehen, das eine niedrige Viskosität aufweist und unter Raumtemperatur
oder einer höheren
Temperatur als die Raumtemperatur ausgehärtet werden kann, da ein derartiges
Gel den IC-Chip 16 nicht beeinträchtigt.
-
Die
ersten und zweiten Kontaktierungsdrähte 17, 18 können durch
Vibration oder eine thermische Expansion des zweiten Verkapselungselements 20 von
dem IC-Chip 16 oder
dem Verbinderanschluss 15 gebrochen oder getrennt werden.
Um dieses Problem zu verhindern, muss das zweite Verkapselungselement 20 eine
niedrige Viskosität
und einen niedrigen thermischen Expansionskoeffizienten aufweisen.
Weiterhin ist es, um dieses Problem zu lösen, bevorzugt, dass es einen
Raum zwischen dem Gehäusedeckel 14 und
dem zweiten Verkaspelungselement 20 gibt, wie es in 5 gezeigt
ist. Kurz gesagt ist es bevorzugt, dass der Innenraum 12a des Gehäusekörpers 12 teilweise
mit dem zweiten Verkapselungselement 20 gefüllt ist.
Bei einer derartigen Lösung
liegen die ersten und zweiten Kontaktierungsdrähte 17, 18 mindestens
teilweise frei, so dass das Brechen und Trennen der ersten und zweiten Kontaktierungsdrähte 17, 18 verhindert
werden kann. Alternativ kann, wenn die Vibration und die thermische
Expansion des zweiten Verkaspelungselements 20 vernachlässigt werden
können,
der Innenraum 12a des Gehäusekörpers 12 vollständig mit
dem zweiten Verkaspelungselement 20 gefüllt sein.
-
Das
zweite Ende 15b des Verbinderanschlusses 15 und
der ersten und der zweiten Elektroden 11f, 11g der
Sammelschiene 11 kann mit Gold oder Nickel plattiert sein.
Bei einer derartigen Lösung kann
der IC-Chip 16 über
die ersten bzw. zweiten Kontaktierungsdrähte 17, 18 sicher
an dem Verbinderanschluss 15 und der Sammelschiene 11 verbunden
sein.
-
Die
ersten und zweiten Anschlüsse 11a, 11b der
Sammelschiene 11 ausgenommen der ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g können mit
einem korrosionsbeständigen
Material, wie zum Beispiel Zink, plattiert sein. Bei einer derartigen
Lösung
kann die Sammelschiene 11 auch dann vor einer Korrosion geschützt sein,
wenn eine Flüssigkeit
(zum Beispiel Batteriefluid), welche imstande ist, zu bewirken,
dass die Sammelschiene 11 korrodiert, an der Sammelschiene 11 haftet.
-
Ein
Stromsensor 40 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in den 9A bis 9C gezeigt.
Ein Unterschied zwischen den Stromsensoren 10, 40 besteht
darin, dass der Crimp-Anschluss 11d durch eine Schraube 41 ersetzt
ist. Die Schraube 41 wird durch elektronisches Strahlschweißen, Laserschweißen, Widerstandsschweißen oder
dergleichen an das zweite Ende des ersten Anschlusses 11a der
Sammelschiene 11 geschweisst. Alternativ kann die Schraube 41 mit
dem ersten Anschluss 11a der Sammelschiene 11 zusammenhängend sein.
-
Um
die Sammelschiene 11 mit dem negativen Kabel 32 zu
verbinden, ist die Schraube 41 durch ein Montageloch eines
Ringanschlusses (nicht gezeigt) eingeführt, der an dem negativen Kabel 32 angebracht
ist. Eine Mutter (nicht gezeigt) ist dann auf der Schraube 41 festgezogen,
so dass die Sammelschiene 11 elektrisch mit dem negativen
Kabel 32 verbunden sein kann.
-
Gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist die Sammelschiene 11 durch die
Schraube 41 anstelle des Crimp-Anschlusses 11d mit
dem negativen Kabel 32 verbunden. Bei einer derartigen
Lösung
kann der Stromsensor 40 nach Bedarf an dem negativen Kabel 32 angebracht und
von diesem gelöst
werden.
-
Ein
Stromsensor 50 gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in den 10A bis 10C gezeigt. Ein Unterschied zwischen dem Stromsensor 50 und
dem Stromsensor 10 des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung besteht darin, dass der Crimp-Anschluss 11d durch
einen Ringanschluss 51 ersetzt ist. Der Ringanschluss 5 weist
ein Montageloch auf.
-
Um
die Sammelschiene 11 mit dem negativen Kabel 32 zu
verbinden, wird eine Schraube (nicht gezeigt) durch das Montageloch
des Ringanschlusses 51 und ein Montageloch eines Ringanschlusses (nicht
gezeigt) eingeführt,
der an dem negativen Kabel 32 angebracht ist. Eine Mutter
(nicht gezeigt) wird dann auf der Schraube festgezogen, so dass
die Sammelschiene 11 elektrisch mit dem negativen Kabel 32 verbunden
sein kann.
-
Gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Sammelschiene 11 durch
den Ringanschluss 51 anstelle des Crimp-Anschlusses 11d mit
dem negativen Kabel 32 verbunden. Bei einer derartigen
Lösung
kann der Stromsensor 50 nach Bedarf an dem negativen Kabel 32 angebracht
und von diesem gelöst
sein.
-
Ein
Stromsensor 60 gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in 11 gezeigt.
Ein Unterschied zwischen dem Stromsensor 60 und dem Stromsensor 50 des
dritten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der erste Anschluss 11a der
Sammelschiene 11 mit einem Montageelement 61 und
einer Schraube 61 versehen ist.
-
Das
Montageelement 61 beinhaltet eine Halterung 61a und
einen Schnappverschlussstift 61b. Die Halterung 61a ist
an dem zweiten Ende des ersten Anschlusses 11a befestigt
und der Schnappverschlussstift 61b ist an der Halterung 61a befestigt. Der
Schnappverschlussstift 61b ist pilzförmig. Die Halterung 61a und
der Schnappverschlussstift 61b bestehen aus Gummi oder
synthetischem Harz, die einen hohen chemischen Widerstand, einen
hohen thermischen Widerstand, ein hohes elektrisches Isolationsvermögen und
eine hohe Beständigkeit
aufweisen. Zum Beispiel können
die Halterung 61 und der Schnappverschlussstift 61b aus
Polyphenylensulfid bzw. PPS, Polybutylenterepthalat bzw. PBT oder
dergleichen bestehen.
-
Die
Schraube 62 ist durch das Montageloch des Ringanschlusses 51 eingeführt. Ein
Kopf der Schraube 62 ist durch die Halterung 61a derart
verriegelt, dass die Schraube 62 durch das Montageloch des
Ringanschlusses 51 eingeführt gehalten werden kann. Um
die Sammelschiene 11 mit dem negativen Kabel 32 zu
verbinden, ist die Schraube 62 durch ein Montageloch eines
Ringanschlusses (nicht gezeigt) eingeführt, der an dem negativen Kabel 32 angebracht
ist. Eine Mutter (nicht gezeigt) wird dann derart auf der Schraube 62 festgezogen,
dass die Sammelschiene 11 elektrisch mit dem negativen
Kabel 32 verbunden sein kann. Bei einer derartigen Lösung kann
der Stromsensor 60 nach Bedarf an dem negativen Kabel 32 angebracht
und von diesem gelöst sein.
-
Die
Karosserie BD des Fahrzeugs ist mit einem Schnappverschlussloch
BDa und einem Schraubenloch BDb versehen. Der Schnappverschlussstift 61b ist
derart in das Schnappverschlussloch BDa eingeführt, dass der erste Anschluss 11a der
Sammelschiene 11 mechanisch mit der Karosserie BD verbunden
ist. Die Schraube 33, die durch das Montageloch des Ringanschlusses 11e eingeführt ist,
ist derart in das Schraubenloch BDb eingeführt, dass der zweite Anschluss 11b der
Sammelschiene 11 mechanisch und elektrisch mit der Karosserie
BD verbunden ist.
-
Gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Sammelschiene 11 an beiden
Enden an der Karosserie BD befestigt. Daher kann der Stromsensor 10 sicher
an der Karosserie BD befestigt sein. Auch dann, wenn eine große Kraft durch
das negative Kabel 32 auf den ersten Anschluss 11a ausgeübt wird,
kann verhindert werden, dass die Sammelschiene 11 durch
die Kraft gebrochen oder deformiert wird.
-
Da
das Montageelement 61 aus dem elektrisch nicht leitenden
Material besteht, kann der Lade- und Entladestrom der Batterie 30 nicht über das Montageelement 31 von
und zu der Karosserie BD fließen.
Deshalb kann der Stromsensor 60 zweckmäßig arbeiten, obgleich der
Stromsensor 60 an beiden Enden an der Karosserie BD befestigt
ist.
-
Der
Schnappverschlussstift 61b des Montageelements 61 kann
andere Formen als den Pilz aufweisen. Zum Beispiel kann der Schnappverschlussstift 61b pfeilförmig sein.
Eine Kombination des Ringanschlusses 51 und der Schraube 62 kann
durch den Crimp-Anschluss 11d des ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung oder die geschweisste Schraube 41 des
zweiten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung ersetzt sein.
-
Ein
Stromsensor 70 gemäß einem
fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in den 12A, 12B gezeigt. Unterschiede zwischen dem Stromsensor 70 und
dem Stromsensor 10 des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
sind wie folgt:
Wie es in 12B gezeigt
ist, weisen die ersten und zweiten Anschlüsse 11a, 11b der
Sammelschiene 11 die ersten bzw. zweiten Ausdehnungsabschnitte 11h, 11i in
der Nähe
des Nebenschlusswiderstands 11c auf. Die ersten und zweiten
Ausdehnungsabschnitte 11h, 11i dehnen sich in
eine Richtung aus, die senkrecht zu der Länge der Sammelschiene 11 ist.
Die ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11h, 11i weisen
Spitzenabschnitte auf, die mit den ersten bzw. zweiten Elektroden 11f, 11g versehen
sind. Die ersten und zweiten Elektroden 11f, 11g stehen
in der Dickenrichtung der Sammelschiene 11 nach oben hervor.
Der erste Ausdehnungsabschnitt 11h weist eine konstante
Breite auf, die geringfügig
größer als
ein Durchmesser der ersten Elektrode 11f ist. Der zweite Ausdehnungsabschnitt 11i weist
eine konstante Breite auf, die geringfügig größer als ein Durchmesser der
zweiten Elektrode 11g ist. Zusätzlich zu dem Nebenschlusswiderstand 11c,
dem Spitzenabschnitt des ersten Endes des ersten Anschlusses 11a und dem
Spitzenabschnitt des dritten Endes des zweiten Anschlusses 11b sind
die ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11h, 11i in
der Bodenwand des Gehäusekörpers 12 verkapselt.
Demgemäß ist die Abmessung
des Gehäusekörpers 12 des
fünften Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung größer als
die des ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
-
Wie
bei dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Kontaktierungsanschlussfläche des
IC-Chips 16 durch den ersten Kontaktierungsdraht 17 durch
Drahtkontaktieren elektrisch mit dem zweiten Ende 15b des
Verbinderanschlusses 15 verbunden. Demgemäß ist die
Länge des
zweiten Endes 15b des fünften
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung größer als
die des ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
-
Der
Innenraum 12a des Gehäusekörpers 12 befindet
sich zwischen den ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitten 11h, 11i.
Der IC-Chip 16 ist durch den Klebstoff an der Bodenoberfläche des
Innenraums 12a befestigt.
-
Bei
dem Stromsensor 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung befindet sich der Innenraum 12a über dem
Nebenschlusswiderstand 11c und ist der IC-Chip 16 an
der Bodenoberfläche
des Innenraums 12a befestigt. Kurz gesagt ist der IC-Chip 16 in
der Nähe
des Nebenschlusswiderstands 11c angeordnet. Deshalb kann
Wärme,
die von dem Nebenschlusswiderstand 11c erzeugt wird, zu
dem IC-Chip 16 übertragen
werden und den IC-Chip 16 beeinträchtigen. Im Gegensatz dazu
ist in dem Stromsensor 70 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung der IC-Chip 16 entfernt von dem Nebenschlusswiderstand 11c angeordnet.
Deshalb kann die Wärme,
die zu dem IC-Chip 16 übertragen
wird, verringert werden.
-
Ein
Stromsensor 80 gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in den 13A, 13B gezeigt. Ein Unterschied zwischen dem Stromsensor 80 und
dem Stromsensor 70 des fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung besteht darin, dass die ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11h, 11i durch
erste bzw. zweite Ausdehnungsabschnitte 11j, 11k ersetzt sind.
-
Wie
es in 13B gezeigt ist, dehnen sich ähnlich dem
ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitten 11h, 11i die
ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11j, 11k in
der Richtung aus, die senkrecht zu der Länge der Sammelschiene 11 ist. Die
ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11j, 11k weisen
Spitzenabschnitte auf, die mit den ersten bzw. zweiten Elektroden 11f, 11g versehen
sind. Jedoch ist anders als bei den ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitten 11h, 11i die
Breite der ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11j, 11k nicht konstant.
Genauer gesagt verschmälern
sich die ersten und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11j, 11k zu den
jeweiligen Spitzenabschnitten hin.
-
Zusätzlich zu
dem Nebenschlusswiderstand 11c, dem Spitzenabschnitt des
ersten Endes des ersten Anschlusses 11a und dem Spitzenabschnitt
des dritten Endes des zweiten Anschlusses 11b sind die ersten
und zweiten Ausdehnungsabschnitte 11j, 11k in
der Bodenwand des Gehäusekörpers 12 verkapselt.
Demgemäß ist die
Abmessung des Gehäusekörpers 12 des
sechsten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung größer als
die des ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
-
Wie
bei dem fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist der IC-Chip 16 entfernt von dem Nebenschlusswiderstand 11c angeordnet. Deshalb
kann die Wärme,
die zu dem IC-Chip 16 übertragen
wird, verringert werden.
-
Ein
Stromsensor 90 gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in den 14A bis 14C gezeigt. Ein Unterschied zwischen dem Stromsensor 90 und
dem Stromsensor 10 des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung besteht darin, dass der Stromsensor 90 weiterhin
erste und zweite Wärmesenken 91a, 91b beinhaltet.
Jede der ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b weist
mehrere Kühlrippen
zum Erzeugen eines größeren Oberflächenbereichs
auf. Die erste Wärmesenke 91a ist
an dem ersten Ende des ersten Anschlusses 11a der Sammelschiene 11 angebracht.
Die zweite Wärmesenke 91b ist
an dem zweiten Ende des zweiten Anschlusses 11b der Sammelschiene 11 angebracht.
Deshalb sind die ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b in
der Nähe
des Nebenschlusswiderstands 11c angeordnet. Die ersten
und zweiten Wärmesenken 91a, 91b liegen
nach außerhalb
des Gehäusekörpers 12 frei.
-
Jede
der ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b besteht
aus einem Metallmaterial, das eine niedrige spezifische Wärme aufweist.
Zum Beispiel kann jede der ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b aus
Kupfer, einer Kupferlegierung oder dergleichen bestehen. Die ersten
und zweiten Wärmesenken 91a, 91b können mit
den ersten bzw. zweiten Anschlüssen 11a, 11b zusammenhängend sein.
In diesem Fall sind die ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b durch
Biegen der ersten bzw. zweiten Anschlüsse 11a, 11b ausgebildet.
Alternativ können
die ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b nicht
mit den ersten bzw. zweiten Anschlüssen 11a, 11b zusammenhängend sein.
In diesem Fall sind die ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b an
die ersten bzw. zweiten Anschlüsse 11a, 11b geschweisst.
-
Gemäß dem siebten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung sind die ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b in
der Nähe
des Nebenschlusswiderstands 11c vorgesehen. Die Wärme, die von
dem Nebenschlusswiderstand 11c erzeugt wird, wird durch
die ersten und zweiten Wärmesenken 91a, 91b nach
außerhalb
des Gehäusekörpers 12 geleitet.
Daher wird der Nebenschlusswiderstand 11c derart gekühlt, dass
Messfehler aufgrund eines Temperaturkoeffizienten des Nebenschlusswiderstands 11c verringert
werden können.
-
Das
zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann auf verschiedene Weisen ausgestaltet
werden. Zum Beispiel kann die Sammelschiene 11 aus einem
Materialtyp bestehen. Die ersten und zweiten Anschlüsse 11a, 11b können aus
dem gleichen Material wie der Nebenschlusswiderstand 11c bestehen.
Bei einer derartigen Lösung
können
Herstellungsschritte verringert werden, so dass Herstellungskosten
verringert werden können.
Zum Beispiel kann die gesamte Sammelschiene 11 aus einer
Kupferlegierung (zum Beispiel Messing) bestehen. In diesem Fall
kann die Sammelschiene 11 mit einem Temperatursensor zum Erfassen
einer Temperatur der Sammelschiene 11 versehen sein. Der
erfasste Strom kann auf der Grundlage der erfassten Temperatur korrigiert
werden, da eine Kupferlegierung einen verhältnismäßig hohen Widerstandstemperaturkoeffizienten
aufweist.
-
Die
in den Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung beschriebenen Stromsensoren können verwendet
werden, um verschiedene Typen eines elektrischen Stroms zu erfassen.
Zum Beispiel können
die Stromsensoren verwendet werden, um einen Erregungsstrom eines
Elektromotors zu erfassen, der in ein elektrisches Hybridfahrzeug
bzw. EHV und ein Elektrofahrzeug bzw. EV eingebaut ist.
-
Derartige Änderungen
und Ausgestaltungen verstehen sich als innerhalb des Umfangs der
vorliegenden Erfindung, wie er durch die beiliegenden Ansprüche offenbart
ist.
-
Ein
zuvor beschriebener erfindungsgemäßer Stromsensor weist eine
Sammelschiene, ein Gehäuse,
einen Verbinder und einen blanken Chip auf, der eine Stromerfassungsschaltung
aufweist. Die Sammelschiene weist einen Crimp-Anschluss an einem Ende, einen Ringanschluss
an dem anderen Ende und einen Nebenschlusswiderstand auf, der zwischen
die Crimp- und Ringanschlüsse
geschweisst ist. Der Nebenschlusswiderstand ist in dem Gehäuse verkapselt
und die Sammelschiene weist eine Elektrode auf, die an einem verkapselten
Innenraum des Gehäuses
freiliegt. Der Verbinder weist einen Verbinderkörper, der mit dem Gehäuse zusammenhängt, und
einen Verbinderanschluss auf, der an einem Ende zu dem Innenraum
und an dem anderen Ende nach außerhalb
des Verbinderkörpers
freiliegt. Der blanke Chip ist in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet
und zu jedem der Sammelschiene und des Verbinderanschlusses drahtkontaktiert.