JP2005181119A - 電流センサ及び同センサを備えた回路構成体 - Google Patents

Abstract

【課題】 電流センサの薄型化及び構造の簡素化と接続信頼性の向上を図る。さらには、薄型でかつ簡素な構造を維持しながら前記電流センサと電力回路とを併有する回路構成体を構築する。
【解決手段】 入力端子部１１及び出力端子部１２を有する電流検出用バスバー１０と、その特定の計測点１１ｐ，１２ｐ間の電圧降下を計測して電流検出信号を出力する検出回路が組み込まれた回路基板３０とを備え、当該バスバー１０と回路基板３０とを絶縁層を介して貼り合せるとともに前記計測点１１ｐ，１２ｐを前記検出回路に接続することにより、電流センサを構成する。さらに、前記電流検出用バスバー１０と併せて電力回路形成バスバー２２，２４，２５，２６を回路基板３０に貼り合せることにより、前記電流センサを備えた回路構成体を構築する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動車等において電源から出力される電流を検出する電流センサ、及び、当該電流センサと電力回路とを併有する回路構成体に関するものである。

従来、前記のような電流センサとして例えば特許文献１に示されるようなものが知られている。同文献記載の電流センサは、検出抵抗分を有する導体バーが絶縁板上に配置されるとともに、この絶縁板と上下方向に間隔をおいて相対峙するように回路基板が配置されたものであり、当該回路基板に前記検出抵抗分の電圧降下を検出する検出回路が組み込まれ、この検出回路が電圧降下検出用の端子を介して前記導体バーに電気的に接続されている。
特開平８−２５８６２２号公報

前記特許文献１に記載される電流センサでは、検出抵抗分を有する導体バーが配置された絶縁板と、検出回路が組み込まれた回路基板とが互いに上下方向に離間しかつ相対峙する姿勢で結合されるものであるため、高さ寸法が大きく、その削減が課題となる。また、前記導体バーと回路基板の検出回路とを電気的に接続するために、前記導体バーと回路基板とを橋渡しする柱状の端子（電圧降下検出用の端子）を用いなければならず、その分構造が複雑になるとともに、当該電圧降下検出用端子と導体バー及び回路基板との接点確保が難しく、接続信頼性において不利な面もある。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、検出対象となる電流が流される電流検出用導体と、この電流検出用導体における特定の計測点間の電圧降下を計測して電流検出信号を出力する検出回路とを備えた電流センサにおいて、前記検出回路が組み込まれた回路基板を備えるとともに、前記電流検出用導体が金属板からなる電流検出用バスバーにより構成され、この電流検出用バスバーと前記回路基板とが絶縁層を介して貼り合わされ、かつ、前記電流検出用バスバーの前記計測点が前記回路基板に電気的に接続されているものである。

この構成によれば、電流検出用バスバーと、検出回路が組み込まれた回路基板とが絶縁層を介して貼り合わされているため、センサ全体の薄型化が可能であり、また、前記電流検出用バスバーにおける特定の計測点と回路基板の検出回路との電気的接続も、簡単な構造（例えば回路基板に設けられたスルーホールによる半田付け）によって容易にかつ確実に行うことが可能である。

具体的に、前記電流検出用バスバーとしては、互いに特定方向に離間して配列される入力端子部及び出力端子部と、前記入力端子部と出力端子部とをその並び方向に連結する連結部とを一体に有し、前記入力端子部及び出力端子部の少なくとも一部が前記回路基板の縁から外側に突出する状態で前記連結部が前記回路基板に貼り合わされているものが、好適である。

この構成によれば、前記回路基板の縁から入力端子部及び出力端子部が突出しているため、これらの端子部に対して外部回路を容易に接続することができる。

その場合、前記連結部に前記回路基板において前記検出回路を構成する導体パターンが重ねられている構成とすれば、当該導体パターンと前記連結部すなわち検出電流が流れる部分とを同一の温度条件下におくことが可能であり、より安定した検出値を得ることができる。

また、前記電流検出用バスバーの具体的な形状として、前記入力端子部の外側部分が当該入力端子部よりも小幅のつなぎ部を介して前記連結部につながるとともに前記出力端子部の外側部分が当該出力端子部よりも小幅のつなぎ部を介して前記連結部に連結されており、各つなぎ部にそれぞれ前記計測点が設定されている構成とすれば、当該計測点間の電流経路の長さを大きく確保することが可能である。従って、当該電流検出用バスバーを特に大型化しなくても十分な電圧降下を得るのに必要な計測点間の電流経路長さを確保することができる。

また本発明は、前記電流センサを備えた回路構成体であって、前記電流検出用バスバーと略同一平面上に電力回路を構成する複数本のバスバーが配列されて当該電流検出用バスバーとともにバスバー層を構成しており、当該バスバー層が前記回路基板に貼り合わされているものである。

この構成によれば、前記電流センサを構成する電流検出用バスバーと電力回路形成バスバーとを略同一平面上に配した上で共通の回路基板に貼り合せることにより、薄型でかつ簡素な構造を維持しながら、電流センサと電力回路とを併有する回路構成体を構築することができる。

さらに、この回路構成体において、前記回路基板に、前記検出回路に加え、前記電力回路の通電制御を行う制御回路を組み込むことにより、当該回路基板を電流センサにおける検出回路用基板と回路構成体における制御回路用基板とに兼用することが可能であり、構造はさらに簡素化される。

また、この回路構成体では、前記バスバー層の面のうち前記回路基板に貼り合わされている面と反対側の面が共通の放熱部材に絶縁層を介して固着されている構成とすることにより、簡素な構造で、前記検出対象電流が流れる電流検出用バスバーと電力回路を形成する電力回路形成バスバーとの双方を有効に冷却することができる。

ここで、前記電流検出用バスバー及び電力回路形成バスバーが互いに同一の厚みを有し、前記放熱部材に形成された平面状の接着面上に接着される構成とすれば、当該接着面を単純な平面状としながらその上に前記電流検出用バスバーと電力回路形成バスバーの双方を安定した状態で接着することができる。

前記電流検出用バスバーは、前記電力回路形成バスバーを構成する金属板と同一の金属板で形成されたものでもよいが、当該電流検出用バスバーが前記電力回路形成バスバーを構成する金属板よりも導電率の高い金属板で形成されたものとすれば、前記電力回路形成バスバーにはバスバー用配線材として適した材料（例えばリーク抑止性、ばね性、加工性に優れた銅合金）を用いながら、電流検出用バスバーにはそれよりも導電率の高い材料（例えば純銅もしくは純銅に近い銅合金）を用いることにより、当該電流検出用バスバーにおける発熱を有効に抑止することができる。

その場合、前記電力回路形成バスバーが前記回路基板に貼り合わされる貼り合わせ部位の厚みが前記電力回路形成バスバーの厚みと同等であるようにすれば、放熱部材における平板状の接着面に安定した状態で電力回路形成バスバーと電流検出用バスバーの双方を安定して接着することができる。さらに、当該貼り合わせ部位の厚みよりも前記入力端子部及び出力端子部をそれぞれ構成する部位の厚みが大きくなるようにすれば、当該入力端子部及び出力端子部を構成する部位での抵抗ひいては発熱をより有効に抑止することが可能になる。

本発明では、前記電流検出用バスバーの出力端子部が、前記電力回路形成バスバーにより構成される電力回路に電気的に接続されている構成をとることにより、その電流検出部の下流側に電力回路を配することが可能になる。そして、この構成によれば、前記電力回路の上流側で前記電流センサにより供給電流を監視することにより、当該電力回路を過電流から有効に保護することが可能になる。

その場合、前記電流検出用バスバーの出力端子部と前記電力回路との間に当該出力端子部を複数の電力回路形成バスバーに分岐接続する分岐接続モジュールが介設されている構成とすれば、この電流センサを備えた回路構成体に配電器としての機能すなわち共通の入力部から入力される電源を複数の出力部に分配する機能ももたせることが可能になる。

また、前記回路基板に前記計測点同士の間に介在する正サージ吸収素子が設けられている構成とすれば、簡単な構造で、電流センサに供給される電圧のサージ分を予め吸収した状態でその下流側の電力回路へ給電を行うことが可能になる。

また本発明は、前記の電流センサを備えた回路構成体を車両に取付ける構造であって、前記電流検出用バスバーの出力端子部が当該電流センサを他の車載外部回路に接続するための外部回路接続用バスバーと重ねられた状態で車載機器または車体に固定されているものである。

この構造では、前記電流検出用バスバーの出力端子部を外部回路接続用バスバーと重ねて車載機器または車体に締結するだけで、当該電流検出用バスバーの出力端子部と外部回路との接続と、電流センサを備えた回路構成体の固定との双方を同時に実現することができる。

以上のように、本発明にかかる電流センサによれば、センサ全体の大幅な薄型化及び構造の簡素化を実現でき、また接続信頼性の向上を図ることができる効果がある。

さらに、本発明にかかる電流センサを備えた回路構成体では、薄型でかつ簡素な構造を維持しながら、電流センサと電力回路とを併有する回路構成体を構築することができる効果がある。

本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、この実施の形態にかかる回路構成体において形成される電力回路の主要部の構成を示した回路図である。この回路構成体は、詳細後述の電流センサを構成する電流検出用バスバー１０を備え、この電流検出用バスバー１０は、図略の車載電源（ここではオルタネータ）に接続される入力端子部１１と、出力端子部１２とを有している。そして、この電流検出用バスバー１０の出力端子部１２が回路構成体の複数の出力端子２０に分岐接続されており、当該出力端子部１２と各出力端子２０との間にそれぞれヒューズ素子１６及びスイッチング素子１８が介設されている。

なお、このスイッチング素子１８としては、メカニカルリレースイッチやＦＥＴ等の半導体素子が好適である。

この実施の形態において、前記電力回路を形成するための電力回路形成バスバーは、単一の金属板を図２に示すような形状に打ち抜くことにより形成され、これら電力回路形成バスバーと前記電流検出用バスバー１０とが略同一平面上に配列されることによりバスバー層ＢＬを構成する。そして、このバスバー層ＢＬが同図二点鎖線に示す回路基板３０に例えば塗布型接着剤や接着シートからなる絶縁層を介して直接貼り合された後、当該バスバー層ＢＬの適当な部位が切断され、また曲げ加工されることにより、図３（ａ）（ｂ）に示すように極めて薄型かつ簡素な構造で、しかも電流センサと電力回路とを併有する回路構成体の主要部が形成される。

この回路構成体のうち、まず、前記電流検出用バスバー１０を含む電流センサの構成を図４（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。

同図（ａ）は当該電流センサの検出回路を示したものである。この検出回路は、抵抗３２、比較回路３４、ＦＥＴ３６等の回路素子を含み、これらの回路素子は前記回路基板３０上に実装されている。

前記電流検出用バスバー１０上には２つの電位計測点１１ｐ，１２ｐが設定され、これら計測点１１ｐ，１２ｐの間に所定の電流検出用抵抗をもつ電流経路が形成されている。そして、これらの計測点１１ｐ，１２ｐが回路基板３０に電気的に接続されている。

前記計測点１１ｐ，１２ｐのうち、入力端子部１１に近い側の計測点１１ｐは、前記抵抗３２を介して比較回路３４の一方の入力端子に接続され、かつ、ＦＥＴ３６のドレインに接続されている。出力端子部１２に近い側の計測点１２ｐは、そのまま前記比較回路３４の他方の入力端子に接続されている。そして、この比較回路３４が両入力端子に入力される信号の電位差すなわち両計測点１１ｐ，１２ｐ間の電圧降下に相当する信号を出力し、当該信号が前記ＦＥＴ３６のゲートに入力されることにより、このＦＥＴ３６のドレイン−ソース間に前記電圧降下の大きさに対応する大きさの電流が流れるようになっている。

また、前記回路基板３０上には、前記計測点１１ｐ，１２ｐとの間に介在して入力端子部１１から入力される電力に含まれる正サージ圧を吸収するサージ圧吸収素子（例えばツェナーダイオード）が実装されている。

図４（ｂ）は、当該電流センサの具体的構造を示したものである。

前記電流検出用バスバー１０は、単一の金属板で構成されている。その入力端子部１１及び出力端子部１２はそれぞれ短冊状に形成されてその幅方向と平行な方向に互いに離間しかつ隣接する位置に配列されており、当該入力端子部１１及び出力端子部１２の一方の端部同士が当該端子１１，１２の並び方向に延びる連結部１４を介して連結されている。

具体的には、前記入力端子部１１の外側部分が当該入力端子部１１よりも小幅のつなぎ部１１ｂを介して前記連結部１４の一方の端部につながっており、前記出力端子部１２の外側部分が当該出力端子部１２よりも小幅のつなぎ部１２ｂを介して前記連結部１４の他方の端部につながっている。また、各入力端子部１１，１２はその端部が互いに同一の向きに略直角に曲げ起こされており、当該端部にはボルト挿通孔１１ａ，１２ａがそれぞれ設けられている。

なお、このような形状の電流検出用バスバー１０は、例えば長方形の金属板に図示のような逆Ｔ字状のスリット１５を形成してその形成により分離される入力端子部１１，１２をそれぞれ同一の向きに曲げ起こすことにより簡単に形成することが可能である。

このような電流検出用バスバー１０のうち、少なくとも連結部１４を回路基板３０に重ね合わせ、入力端子部１１，１２の少なくとも一部が回路基板３０の縁からその外側に突出するようにして当該電流検出用バスバー１０と回路基板３０とを貼り合せるようにすれば、各端子１１，１２と外部回路との接続を容易に行うことが可能な構造が得られる。

この実施の形態において、前記電流検出用バスバー１０では、前記計測点１１ｐ，１２ｐがそれぞれ前記つなぎ部１１ｂ，１２ｂ上またはその近傍の位置に設定されており、これらの計測点１１ｐ，１２ｐが前記回路基板３０に電気的に接続されている。

ここで、電流検出用バスバー１０と回路基板３０とは前記のように絶縁層を介して直接貼り合わされているため、前記計測点１１ｐ，１２ｐと回路基板３０との接続は簡単な構造で容易に行うことが可能である。例えば、前記回路基板３０にスルーホール部を設けておき、このスルーホール部内に半田を供給して当該スルーホール部と前記計測点１１ｐ，１２ｐとを電気的に接続するようにしてもよいし、電流検出用バスバー１０の各計測点１１ｐ，１２ｐと回路基板３０との双方を貫くように接続ピンを打ち込むようにしてもよい。

また、前記電流センサを構成する回路基板３０上の導体パターン（図４（ｂ）では抵抗３２を構成する蛇行型パターン）を前記連結部１４に重ね合わせるようにすれば、当該導体パターンと前記連結部１４とを同じ温度条件下におくことが可能となり、より適正で安定した電流検出が可能になる。

なお、この電流検出用バスバー１０の具体的な平面形状は特に問わず、少なくとも入力端子部１１と出力端子部１２を含んでいて両端子１１，１２間に計測点が設定され得るものであればよい。ただし、図示のような平面形状としてそのつなぎ部１１ｂ，１２ｂまたはその近傍にそれぞれ計測点１１ｐ，１２ｐを設定するようにすれば、限られたバスバー１０の幅寸法の中で計測点１１ｐ，１２ｐ間の電流経路の長さひいては電流検出用の抵抗分を大きく確保することができる利点がある。

次に、この電流検出用バスバー１０とともにバスバー層ＢＬを構成する電力回路形成バスバーについて説明する。

この電力回路形成バスバーには、複数本の入力用バスバー２２及び入力用バスバー２３と、複数本の出力用バスバー２４，２５とが含まれ、さらに、複数本の信号入出力用バスバー２６も併せて配列されている。

各入力用バスバー２２は、後述の分岐接続モジュール５０及び前記ヒューズ素子１６を介して前記電流検出用バスバー１０の出力端子部１２に接続されるものである。各入力用バスバー２２の片側端部は２ヵ所で曲げ加工されて段が形成されており、当該端部の先端に前記ヒューズ素子１６の端子が圧入可能な二股状のヒューズ接続端子２２ａが形成され、これらヒューズ接続端子２２ａが一列に並ぶように各入力用バスバー２２が配列されている。

入力用バスバー２３は、後述の分岐接続モジュール５０及び前記ヒューズ素子１６を介して前記オルタネータとは別の車載電源（ここではバッテリー）に接続されるものであり、その端部は前記入力用バスバー２２の端部と同じく２ヵ所で曲げ加工されていてその先端には前記ヒューズ接続端子２２ａと同じく二股状のヒューズ接続端子２３ａが形成され、このヒューズ接続端子２３ａが前記ヒューズ接続端子２２ａとともに一列に並ぶように入力用バスバー２３が配設されている。

各出力用バスバー２４，２５は、その適当な部位が特定の入力用バスバー２２の適当な部位に隣接するように配列され、これら入力用バスバー２２と出力用バスバー２４，２５とをまたぐように前記各スイッチング素子１８が配設されるとともに、当該スイッチング素子１８が回路基板３０に電気的に接続されている。このスイッチング素子１８の配設方法としては、例えば次のような方法が好適である。

１）各バスバー２２，２４，２５の適当な部位に図２に示すような半田パターン２７を印刷するとともに、各半田パターン２７に対応して回路基板３０に貫通孔を設ける。

２）前記各貫通孔を通じて各半田パターン２７上にスイッチング素子１８のリード１８ａを載せ、各半田パターン２７を溶融させてフィレットを形成することにより前記リード１８をバスバー２２，２４，２５に電気的に接続する。また、リード１８ａの一部は回路基板３０上の導体パターンに直接半田実装する。

ここで、回路基板３０には、前記電流センサの検出回路に加えて前記スイッチング素子１８のオンオフ制御を行う制御回路が組み込まれており、当該制御回路の出力する制御信号により、前記スイッチング素子１８のオンオフ制御すなわち入力用バスバー２２と出力用バスバー２４，２５との間の通電の制御が行われるようになっている。

前記出力用バスバー２４，２５のうち、出力用バスバー２４の端部は直角に曲げ起こされてその先端に前記図１に示した出力端子２０を構成するタブ端子２４ａが形成され、これらタブ端子２４ａが前記ヒューズ接続端子２２ａと反対側に突出するように出力用バスバー２４が配列されている。これに対して出力用バスバー２５の端部は前記入力用バスバー２２，２３の端部と同じく２ヵ所で曲げ加工されていてその先端には前記ヒューズ接続端子２２ａ，２３ａと同じく二股状のヒューズ接続端子２５ａが形成され、これらヒューズ接続端子２５ａが前記ヒューズ接続端子２２ａ，２３ａとともに一列に並ぶように出力用バスバー２５が配列されている。

信号入出力用バスバー２６は、回路基板３０に設けられた回路と外部回路とを接続するためのもので、その端部は直角に曲げ起こされてその先端にタブ端子２６ａが形成され、これらのタブ端子２６ａが前記タブ端子２４ａとともに一列に並ぶように信号入出力用バスバー２６が配列されている。

また、各バスバー２２〜２６の適当な部位は、前記電流検出用バスバー１０における計測点１１ｐ，１２ｐと同様に回路基板３０に組み込まれた回路にスルーホール等によって直接電気的に接続されている。

なお、前記電流検出用バスバー１０と電力回路形成バスバーは、同じ金属板から打ち抜かれたものでもよいし、それぞれ異なる金属板から形成されたものでもよい。後者の場合、電力回路形成バスバーにはバスバー用配線材として適した材質のもの（例えばリーク抑止性、ばね性、加工性等に優れた銅合金等）を用いる一方、電流検出用バスバー１０には当該電力回路形成バスバーよりも導電性に優れた材質のもの（例えば純銅もしくはこれに近い銅合金）を用いることにより、当該バスバー１０での発熱をより有効に抑止することが可能になる。

さらに、この実施の形態では、前記図３（ａ）（ｂ）に示したバスバー層ＢＬの片側面（回路基板３０に貼り合わされる面と反対側の面）が図６に示すような放熱部材４０に固着されるとともに、これに絶縁カバー４６、分岐接続モジュール５０、及びコネクタハウジング５８が組み付けられることにより、図５〜図７に示すようなパワーディストリビュータ（配電器）としての最終製品が構築されている。

なお、図５（ｂ）では便宜上、互いに重なり合う構成要素を全て実線で示している。

前記放熱部材４０は、この実施の形態ではアルミニウム等の熱伝導性の高い金属材料で板状に形成されており、その片側面が平板状の接着面４１とされ、この接着面４１に接着層を介して前記バスバー層ＢＬが接着されている。この接着層としては、絶縁性及び熱伝導性に優れたものが好ましく、例えばエポキシ樹脂等からなる母材にアルミナ等からなるフィラが混入されたもの等が好適である。

前記接着面４１を平板状とした上でこれに前記バスバー層ＢＬを安定した状態で接着するためには、前記電流検出用バスバー１０及び各電力回路形成バスバーの厚みが均一であることが望まれるが、その場合でも、当該バスバー１０が回路基板３０に貼り合わされる部分（主として連結部１４）の厚みのみを電力回路形成バスバーの厚みと同等にして当該バスバー１０の入力端子部１１及び出力端子部１２の厚みは前記電力回路形成バスバーの厚みよりも大きくすることにより、当該端子１１，１２での発熱を有効に抑止することが可能である。このような電流検出用バスバー１０を得るには、例えば前記端子１１，１２の厚みに等しい厚みをもつ金属板から電流検出用バスバー１０を打ち抜いた後、前記回路基板３０に貼り合される部分に叩き等の塑性加工を施して当該部分の厚みを局所的に減らすことにより電力回路形成バスバーの厚みと同一にするようにしてもよい。

放熱部材４０の上端からは取付部４２が斜め上向きに延長され、この取付部４２と放熱部材４０の本体との間には適当な段差が与えられるとともに、当該取付部４２にこれを板厚方向に貫通するボルト挿通孔４２ａが設けられている。

絶縁カバー４６は、前記取付部４２を片側（バスバー層ＢＬと同じ側）から覆うように配設され、当該絶縁カバー４６にもボルト挿通孔４６ａが設けられている。そして、両ボルト挿通孔４２ａ，４６ａにボルトが挿通されて例えば車両のボディに締結されることにより、放熱部材４０が当該ボディに固定されるとともに当該放熱部材４０の保有する熱がボディ側へ熱伝導によって逃がされるようになっている。

分岐接続モジュール５０は、図５〜図７に示すような絶縁ハウジング５２を有し、この絶縁ハウジング５２には、前記電流検出用バスバー１０とともに、金属板からなる分岐接続用バスバー５４、複数の外部出力用導体５６、及び電源入力用導体５３が保持され、かつ、前記バスバー層ＢＬにおける入力用バスバー２２，２３及び出力用バスバー２５のヒューズ接続端子２２ａ，２３ａ，２５ａが取り込まれている。

ここで、前記分岐接続用バスバー５４は、前記電流検出用バスバー１０の出力端子部１２を前記バスバー層ＢＬの各入力用バスバー２２にそれぞれ前記ヒューズ素子１６を介して分岐接続するためのものであり、外部出力用導体５６は、前記各出力用バスバー２５をそれぞれ前記ヒューズ素子１６を介して外部回路に接続するためのものである。また、電源入力用導体５３は、前記入力用バスバー２３を前記ヒューズ素子１６を介して車載電源であるバッテリーに接続するためのものである。

具体的に、分岐接続用バスバー５４は、前記ヒューズ接続端子２２ａの並び方向と平行な方向（図５及び図７では左右方向）に延び、その一方の端部には当該バスバー５４の長手方向と直交する方向に突出する分岐接続用入力端子５５が形成されている。この分岐接続用入力端子５５は、前記電流検出用バスバー１０の出力端子部１２と重ね合わされるもので、当該入力端子５５には前記出力端子部１２のボルト挿通孔１２ａと合致するボルト挿通孔５５ａが設けられている。

これら出力端子部１２及び分岐接続用入力端子５５は、前記絶縁ハウジング５２に設けられた端子挿通溝５２ｄを通じて当該絶縁ハウジング５２の外側に突出している。そして、これらの端子１２，５５と図６に示すような外部回路接続用バスバー６４，６６とが重ね合された状態で、各バスバーに設けられたボルト挿通孔（前記出力端子部１２及び分岐接続用入力端子５５においては前記ボルト挿通孔１２ａ，５５ａ）に図６（ａ）に示すようなボルト６０が挿入され、このパワーディストリビュータが組み込まれる電気接続箱のケース６２（車体でも良い。）に設けられたねじ孔にねじ込まれることにより、当該パワーディストリビュータの固定と同時に前記出力端子部１２及び分岐接続用入力端子５５と外部回路との接続が実現されるようになっている。

また、前記絶縁ハウジング５２には、前記電流検出用バスバー１０の入力端子部１１を外部に導くための端子挿通溝５２ｃも設けられており、この入力端子部１１はそのボルト挿通孔１１ａに挿通されるボルトによって電源接続用バスバーに接続されるようになっている。

前記分岐接続用バスバー５４の他方の端部には、前記各入力用バスバー２２のヒューズ接続端子２２ａとそれぞれ対応する二股状のヒューズ接続端子５４ａが形成され、これらヒューズ接続端子５４ａは当該ヒューズ接続端子５４ａに対応するヒューズ接続端子２２ａの直上方の位置に配されている。これに対して前記絶縁ハウジング５２には、ヒューズ接続端子２２ａ，５４ａを格納する形状のヒューズ装着部５２ａが形成されており、各ヒューズ装着部５２ａに前記ヒューズ素子１６を挿入することにより当該ヒューズ素子１６の図略の端子対がそれぞれ前記ヒューズ接続端子２２ａ，５４ａに挟持されて電気的に接続され、これによって前記分岐接続用バスバー５４と各入力用バスバー２２との間にヒューズ素子１６が介入するようになっている。

一方、前記各外部出力用導体５６は、前記バスバー層ＢＬの各出力用バスバー２５に対応して設けられている。その一方の端部には当該出力用バスバー２５のヒューズ接続端子２５ａとそれぞれ対応する二股状のヒューズ接続端子５６ａが形成され、これらヒューズ接続端子５６ａは当該ヒューズ接続端子５６ａに対応するヒューズ接続端子２５ａの直上方の位置に配されている。

同様に、前記電源入力用導体５３は、前記バスバー層ＢＬの入力用バスバー２３に対応して設けられている。その一方の端部には当該入力用バスバー２３のヒューズ接続端子２３ａとそれぞれ対応する二股状のヒューズ接続端子５３ａが形成され、これらヒューズ接続端子５３ａは当該ヒューズ接続端子５３ａに対応するヒューズ接続端子２３ａの直上方の位置に配されている。

これに対して前記絶縁ハウジング５２には、ヒューズ接続端子２５ａ，２３ａとヒューズ接続端子５６ａ，５３ａとを格納する形状のヒューズ装着部５２ａが形成されており、各ヒューズ装着部５２ａに前記ヒューズ素子１６を挿入することによりヒューズ素子１６の図略の端子対がそれぞれ前記ヒューズ接続端子２５ａ，５６ａに挟まれるようにして当該端子２５ａ，５６ａと嵌合され、若しくはヒューズ接続端子２３ａ，５３ａに嵌合されるようになっている。この嵌合により、前記各出力用バスバー２５と外部出力用導体５６との間、及び、電源入力用導体２３と入力用バスバー２３との間にそれぞれヒューズ素子１６が介設される。

各外部出力用導体５６及び電源入力用導体５３の他方の端部にはタブ端子５６ｂ，５３ｂがそれぞれ形成され、これらのタブ端子５６ｂ，５３ｂは全て同一の向き（図例では下向き）に突出している。一方、絶縁ハウジング５２には、前記各タブ端子５６ｂ，５３ｂを側方から覆いかつ下側に開放するフード５２ｂが形成され、このフード５２ｂ内に外部回路から導かれたコネクタが挿入されることにより、当該コネクタの端子と前記タブ端子５６ｂ，５３ｂとが嵌合するようになっている。この嵌合により、各外部出力用導体５６が外部回路に接続されるとともに電源入力用導体５３がバッテリーに接続される。

コネクタハウジング５８は、前記バスバー層ＢＬにおける出力用バスバー２４及び信号入出力用バスバー２６のタブ端子２４ａ，２６ａを覆い、かつ側方に開放する形状のフード５８ａを有している。そして、このフード５８ａ内に外部回路から導かれたコネクタが挿入されることにより、当該コネクタの端子と前記タブ端子２４ａ，２６ａとが嵌合して前記出力用バスバー２４及び信号入出力用バスバー２６が外部回路に接続されるようになっている。

次に、この回路構成体の作用を説明する。

まず、電流検出用バスバー１０の入力端子部１１に電源（オルタネータによる電源）が投入されると、当該入力端子部１１から連結部１４を通じて出力端子部１２に電流が流れるとともに、当該バスバー１０の計測点１１ｐ，１２ｐ間で電圧降下が発生する。この電圧降下は当該計測点１１ｐ，１２ｐに接続されている回路基板３０の検出回路により検出され、当該電圧降下に基づいて前記計測点１１ｐ，１２ｐ間を流れる電流の大きさが求められる。

このとき、前記電流に起因して電流検出用バスバー１０が発熱するが、その熱は当該電流検出用バスバー１０が接着されている放熱部材４０を通じて車両のボディへ有効に逃がされる。また、前記計測点１１ｐ，１２ｐ間には回路基板３０上のサージ圧吸収素子が介在しているため、車載電源であるオルタネータから入力される電力にサージ圧が含まれていても前記サージ圧吸収素子の下流側の電力回路には安定した電力が供給されることになる。

具体的に、前記出力端子部１２に流れ込んだ電流は、当該出力端子部１２に接続されている外部回路接続用バスバー６４，６６を通じて外部回路に供給されるとともに、分岐接続用バスバー５４に流れ込み、当該バスバー５４の各ヒューズ接続端子５４ａから各ヒューズ装着部５２ａに装着されているヒューズ素子１６を通じて各入力用バスバー２２のヒューズ接続端子２２ａに分配される。さらに、各入力用バスバー２２に流れ込んだ電流は、スイッチング素子１８を介して出力用バスバー２４，２５に流れ込み、出力用バスバー２４のタブ端子２４からこれに嵌合されるコネクタを通じて外部回路に出力されるとともに、出力用バスバー２５のヒューズ接続端子２５ａからヒューズ素子１６及び外部出力用導体５６さらにはこれに嵌合されるコネクタを通じて外部回路に出力される。

また、前記オルタネータとは別の電源であるバッテリーから電源入力用端子５３及びヒューズ素子１６を経由して入力用バスバー２３にも電源が入力され、電力回路に取り込まれる。

この電力回路においても、前記スイッチング素子１８の駆動や各バスバーを流れる電流によって発熱が生じることになるが、当該熱も前記電流検出用バスバー１０の発する熱と同様に放熱部材４０を通じて外部に有効に逃がされることとなる。

なお、この実施の形態では、電流センサと電力回路を併有する回路構成体を示したが、本発明は電流センサ単独としても（すなわち回路基板３０に電流検出用バスバー１０のみが貼り合わされたものにおいても）、薄型かつ簡素な構造で信頼性の高い電流センサを提供できる効果が得られるものである。

また、電力回路を併有する場合にも、その具体的な回路構成は特に問わず、電力回路形成バスバーの配列によって様々な電力回路を構築することが可能である。

本発明の実施の形態にかかる回路構成体に含まれる電力回路の主要部の構成を示す回路図である。 金属板から前記回路構成体に含まれる電力回路形成バスバーに相当する形状を打ち抜いたものと電流検出用バスバーとを配列した状態を示す正面図である。 図２に示す形状の金属板を加工してバスバー層を形成した状態を示す正面図である。 （ａ）は前記回路構成体に組み込まれる電流センサの検出回路の回路図、（ｂ）は同センサの具体的構造を示す背面図である。 （ａ）は前記回路構成体を含むパワーディストリビュータの平面図、（ｂ）はその正面図である。 （ａ）は図５（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は同図のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は同図のＣ−Ｃ線断面図である。 （ａ）は前記パワーディストリビュータに含まれる分岐接続モジュールの正面図、（ｂ）はその底面図である。

符号の説明

１０ 電流検出用バスバー
１１ 入力端子部
１２ 出力端子部
１１ｂ，１２ｂ つなぎ部
１１ｐ，１２ｐ 計測点
１４ 連結部
１６ ヒューズ素子
１８ スイッチング素子
２２，２３ 入力用バスバー（電力回路形成バスバー）
２４，２５ 出力用バスバー（電力回路形成バスバー）
３０ 回路基板
４０ 放熱部材
４１ 接着面
５０ 分岐接続モジュール
ＢＬ バスバー層

Claims (14)

1. 検出対象となる電流が流される電流検出用導体と、この電流検出用導体における特定の計測点間の電圧降下を計測して電流検出信号を出力する検出回路とを備えた電流センサにおいて、前記検出回路が組み込まれた回路基板を備えるとともに、前記電流検出用導体が金属板からなる電流検出用バスバーにより構成され、この電流検出用バスバーと前記回路基板とが絶縁層を介して貼り合わされ、かつ、前記電流検出用バスバーの前記計測点が前記回路基板に電気的に接続されていることを特徴とする電流センサ。
2. 請求項１記載の電流センサにおいて、前記電流検出用バスバーは、互いに特定方向に離間して配列される入力端子部及び出力端子部と、前記入力端子部と出力端子部とをその並び方向に連結する連結部とを一体に有し、前記入力端子部及び出力端子部の少なくとも一部が前記回路基板の縁から外側に突出する状態で前記連結部が前記回路基板に貼り合わされていることを特徴とする電流センサ。
3. 請求項２記載の電流センサにおいて、前記連結部には前記回路基板において前記検出回路を構成する導体パターンが重ね合わされていることを特徴とする電流センサ。
4. 請求項２または３記載の電流センサにおいて、前記入力端子部の外側部分が当該入力端子部よりも小幅のつなぎ部を介して前記連結部につながるとともに前記出力端子部の外側部分が当該出力端子部よりも小幅のつなぎ部を介して前記連結部に連結されており、各つなぎ部にそれぞれ前記計測点が設定されていることを特徴とする電流センサ。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の電流センサを備えた回路構成体であって、前記電流検出用バスバーと略同一平面上に電力回路を構成する複数本のバスバーが配列されて当該電流検出用バスバーとともにバスバー層を構成しており、当該バスバー層が前記回路基板に貼り合わされていることを特徴とする電流センサを備えた回路構成体。
6. 請求項５記載の電流センサを備えた回路構成体において、前記回路基板には、前記検出回路に加え、前記電力回路の通電制御を行う制御回路が組み込まれていることを特徴とする電流センサを備えた回路構成体。
7. 請求項５または６記載の電流センサを備えた回路構成体において、前記バスバー層の面のうち前記回路基板に貼り合わされている面と反対側の面が放熱部材に絶縁層を介して固着されていることを特徴とする電流センサを備えた回路構成体。
8. 請求項７記載の電流センサを備えた回路構成体において、前記電流検出用バスバー及び電力回路形成バスバーは互いに同一の厚みを有し、前記放熱部材に形成された平面状の接着面上に接着されていることを特徴とする電流センサを備えた回路構成体。
9. 請求項７記載の電流センサを備えた回路構成体において、前記電流検出用バスバーは前記電力回路形成バスバーを構成する金属板よりも導電率の高い金属板で形成されていることを特徴とする電流センサを備えた回路構成体。
10. 請求項８記載の電流センサを備えた回路構成体において、前記電流検出用バスバーは前記電力回路形成バスバーを構成する金属板よりも導電率の高い金属板で形成され、かつ、当該電流検出用バスバーが前記回路基板に貼り合わされる貼り合わせ部位の厚みが前記電力回路形成バスバーの厚みと同等であるとともに、当該貼り合わせ部位の厚みよりも前記入力端子部及び出力端子部をそれぞれ構成する部位の厚みが大きいことを特徴とする電流センサを備えた回路構成体。
11. 請求項５〜１０のいずれかに記載の電流センサを備えた回路構成体において、前記電流検出用バスバーの出力端子部が、前記電力回路形成バスバーにより構成される電力回路に電気的に接続されていることを特徴とする電流センサを備えた回路構成体。
12. 請求項１１記載の電流センサを備えた回路構成体において、前記電流検出用バスバーの出力端子部と前記電力回路との間に当該出力端子部を複数の電力回路形成バスバーに分岐接続する分岐接続モジュールが介設されていることを特徴とする電流センサを備えた回路構成体。
13. 請求項１１または１２記載の電流センサを備えた回路構成体において、前記電流検出用バスバーの特定の計測点同士の間に介在する正サージ吸収素子が前記回路基板に設けられていることを特徴とする電流センサを備えた回路構成体。
14. 請求項５〜１３のいずれかに記載の電流センサを備えた回路構成体を車両に取付けるための構造であって、前記電流センサにおける電流検出用バスバーの出力端子部が当該電流センサを他の車載外部回路に接続するための外部回路接続用バスバーと重ねられた状態で車載機器または車体に固定されていることを特徴とする車両における回路構成体の取付構造。

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