JP2010164517A - 電流検出装置の組付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】材料コストを大幅に削減できるとともに、組付けが容易で、電流検出装置の小型化可能にする電流検出装置の組付け構造を提供する。
【解決手段】センサ本体３０をバスバー２０上に載置した際の、該バスバー２０の上面に面する該センサ本体３０の下面には、突起部２４Ａ、２４Ｂが形成され、バスバー２０には、該バスバー２０の上面から下面にかけて貫通する挿入孔２３Ａ、２３Ｂが形成され、センサ本体３０をバスバー２０上に載置した際に挿入孔２３Ａ、２３Ｂを貫通した突起部２４Ａ、２４Ｂの先端部は、熱溶融されることによって、挿入孔２３Ａ、２３Ｂに固着する。
【選択図】図１

Description

本発明は、精度を犠牲にすることなくバスバーに取付けることができ、しかも安価で量産性の高い電流検出装置の組付け構造に関する。

従来、バッテリーのターミナルに接続されたハーネスに流れる電流から発生する磁束を検出することにより、バッテリーと車輌電装品との間を流れる電流値を検出するための電流検出装置が知られている。この電流検出装置は、ブラケット等の部品を用いて車輌の一部に取付けられている。そして、この電流検出器の検出孔に前記ハーネスを挿通し、その部分で磁束が検出される。

しかしながら、従来の電流検出装置においては、電流検出器を車輌に取付けるために、ブラケット等の別体の部品を用いる必要があるため、部品点数が増加し構成が複雑であった。さらに、可撓性を有するハーネスを検出孔に通す必要があるため、作業性の問題から検出孔を大きくする必要がある。このため、電流検出装置の小型化を図ることが難しかった。

そこで、小型化を図るとともに、組立作業性を向上させ、しかも構成が簡単な車輌用電流検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電流検出装置は、図８に示すように、バッテリー１００のターミナル１０１に、バスバー２００の一端２０１をねじ１０２で締付けて接続させているとともに、電流検出器３００をバスバー２００に支持させている。また、バスバー２００の他端２０２は、車輌電装品（図示しない）と接続されているハーネス４００の端部を加締めているターミナル４０１とねじ４０２により連結される。

また、電流検出器３００には、図９に示すように、合成樹脂製の検出器本体３０１内において、バスバー２００が貫通する検出孔３０４を包囲するようにコア３０２が固定されており、そのコア３０２の両端間に位置するようにホール素子３０３が実装されている。これにより、車輌用電流検出装置を簡単に構成できるとともに、小型化を実現でき、さらに組立作業性の向上を図ることもできる。

特開２００１−２７２４２２号公報

しかしながら、従来の電流検出装置は、下記のような不都合を生じていた。
（１）前述したように、磁束を集めるための磁性体コアを設置するため、バスバーが挿通する孔を開口したコアを設け、その孔にバスバーを挿通させる必要があったこと。
（２）バスバーの形状が複雑であると、上記孔にバスバーを挿通させるのが難しいので、孔を大きめに形成する必要から、磁性体コアが大型化すること。
（３）バスバーの形状が複雑であると、材料カットによる廃棄分が多くなり、材料利用効率が悪くなるほか、曲げ加工などの工程増加による生産コストの上昇を免れ得ないこと。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、材料コストを大幅に削減できるとともに、組付けが容易で、電流検出装置の小型化に好適な電流検出装置の組付け構造を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る電流検出装置の組付け構造は、下記（１）を特徴としている。
（１） バスバーと、
前記バスバーから発生する磁気を検出する磁気検出素子を有する、熱溶融可能な合成樹脂材料により成形されてなるセンサ本体と、
を備え、
前記センサ本体を前記バスバー上に載置した際の、該バスバーの上面に面する該センサ本体の下面には、突起部が形成され、
前記バスバーには、該バスバーの上面から下面にかけて貫通する挿入孔が形成され、
前記センサ本体を前記バスバー上に載置した際に前記挿入孔を貫通した前記突起部の先端部は、熱溶融されることによって、前記挿入孔に固着する、
こと。

上記（１）の電流検出装置の組付け構造では、センサ本体が熱溶融可能な合成樹脂材料からなり、外部から熱を加えることでこれを所定の速度で溶融させることができる。従って、センサ本体の下面に一体に設けられた突起部を、周辺に凸部や凹部等がない長方形の金属板であるバスバーに予め穿設した挿入孔に貫通させながら、バスバーの下方に突出した前記突起部の先端部を熱溶融させ挿入孔の径よりも大きな固着塊部とすることで、この固着塊部付近でバスバーに対しセンサ本体を固着することができる。従って、この固着塊部はその挿入孔周りで、センサ本体とバスバーとを堅固に一体結合する。

また、上記（１）の構成の電流検出装置の組付け構造によれば、センサ本体とバスバーとの一体化を簡易かつ安価な構成で実現できるとともに、電流検出装置の組付けが容易で、しかも電流検出装置の小型化に好適な電流検出装置の組付け構造を提供することができる。

本発明の電流検出装置の組付け構造によれば、バスバーの形状を周辺に凹凸がないシンプルな長方形体とすることで、バスバーの材料費の削減と、バスバーのセンサ本体への組付け作業の効率化を図ることができるとともに、全体として簡易な構成で、組付けが容易で、小型化に適する電流検出装置の組付けを実施できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

本発明の実施形態に係る電流検出装置の構成を示す平面図である。 （Ａ）は図１に示す電流検出装置の側面図、（Ｂ）は図１におけるＩ−Ｉ線断面図である。 図２におけるII‐II線断面図である。 （Ａ）は図１に示す電流検出装置のバスバーを示す平面図、（Ｂ）はその正面図である。 図１に示す電流検出装置の分解斜視図である。 センサ本体とバスバーとの溶着結合状態を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る電流検出装置の組付け方法を示すフローチャートである。 従来の電流検出装置を示す正面図である。 その側面図である。

以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る電流検出装置の構成を示す平面図である。図２は、図２（Ａ）が図１に示す電流検出装置の側面図、図２（Ｂ）が図１におけるＩ−Ｉ線断面図である。図３は、図２におけるII‐II線断面図である。図４は、図４（Ａ）が図１に示す電流検出装置のバスバーを示す平面図、図４（Ｂ）がその縦断面図である。図５は、図１に示す電流検出装置の分解斜視図である。図６は、センサ本体とバスバーとの溶着結合状態を示す断面図である。図７は、本発明の実施形態に係る電流検出装置の組付け方法を示すフローチャートである。

図１及び図２は本発明に係る電流検出装置の組付け方法によって製造された一実施形態に係る電流検出装置１０を示すものであり、この電流検出装置１０は、車両内に設置されており、バスバー２０と、検出部βを有するセンサ本体３０と、磁気シールド体４０と、を備えている。

バスバー２０は、一方の端部（図１では左端部）が、車両電装品とバッテリー（いずれも図示せず）とを連結するためのハーネス（図示せず）の一端部に一体に取付けられるとともに、他方の端部（（図１では右端部）がバッテリーのターミナルに一体に取付けられる。本実施形態のバスバー２０は、図１および図４に示すように、両端部側にねじ止め用の孔２１、２２が開口されており、例えば孔２１を利用してバッテリーのターミナル（ショートを避けるために、図示外のマイナス側のターミナルに連結させてある）との間をボルトやねじで止め付けるとともに、孔２２を利用してハーネスの一端部との間をボルトやねじで止め付ける。

また、本実施形態のバスバー２０には、図４に示すように、ねじ止め用の孔２１、２２間に一対の挿入孔２３Ａ、２３Ｂが、バスバー２０の上面から下面にかけて貫通するよう形成されている。これらの挿入孔２３Ａ、２３Ｂは前記孔２１、２２よりも小径であり、後述のセンサ本体側の突起部が挿入可能なサイズ、形態（通常、丸形）とされる。また、これらの挿入孔２３Ａ、２３Ｂの周辺または内周面を粗面仕上げにしてもよい。この場合には、後述の突起部の挿入孔２３Ａ、２３Ｂに対する熱溶融樹脂の結合度を高めることができる。

本実施形態のセンサ本体３０は、非磁性であって熱溶着可能な合成樹脂材料により一体成形したものであって、バッテリー寄り（図１では右側）の端部側から、順に、コネクタ連結部α、検出部β、位置決め部γで構成されている。なお、これら３つの構成部分の各両側面を、第１側面３０Ａ、第２側面３０Ｂ、第３側面３０Ｃと呼ぶことにする。

コネクタ連結部αは、図示外の信号線に取付けてある図示外のコネクタを連結させるためのものであり、本実施形態では周囲四方向が立壁で囲まれた部屋（以下、コネクタ室３１）がメス型コネクタを構成している。なお、この信号線は、後述する検出部βの磁気検出素子５０で検出する磁界の強さに応じた電気信号を図示外の制御ＩＣ部などへ伝達させるためのものであり、特に本発明で必須のものではない。即ち、磁気検出素子５０で得られたセンサ出力を所望の外部回路素子（例えば、本実施形態では制御ＩＣなど）へ取り出すための手段として、これ以外に、例えば直接リード線で外部へ取り出したり、無線で外部へ送信したりするなど各種の構成が可能である。

検出部βは、周囲四方向を壁で囲まれた磁気室３２内に基板５１を設置しており、この基板５１上に磁気検出素子５０を実装している。この磁気検出素子５０は、バスバー２０を流れる電流Ｉに伴って発生する磁界の強さを検出するものであり、例えば本実施形態では、磁気検出素子５０としてホール効果を利用したホール素子を用いている。このホール素子は、発生する磁界を電気信号に変換して出力するものであり、例えば（バスバー２０を流れる電流Ｉの強さに応じて発生する）磁束密度に比例した出力電圧が各端子（以下、入力端子）５３間に出力される。また、この入力端子５３間に入力された電圧（電気信号）は、コネクタ連結部αのコネクタ室３１に設置した各端子（以下、出力端子）５４に出力される。この出力端子５４は前述したメス型コネクタでの端子を構成している。

なお、磁気検出素子５０を実装している基板５１は、この基板５１の上部に突出する入力端子５３の先端部とともに、全体が合成樹脂等の絶縁被覆５５によって気密的、水密的に被われている。これにより磁気検出素子５０を含む電子回路への湿気の侵入や外部部品等との干渉を回避可能にしている。

位置決め部γは、電流検出装置１０を設置する車体内での位置決めを行うためのものであり、特に本発明に必須のものではないが、本実施形態では係止縁部３３を図示外の位置決め突起などに当接させることにより、車体などに対して正確に位置決め固定される。

一方、センサ本体３０の下面（センサ本体３０の底部を形成する面）には一対の突起部２４Ａ、２４Ｂが下方に向けて突設されている。これらの突起部２４Ａ、２４Ｂはそれぞれ前記コネクタ連結部α及び位置決め部γに対応する位置、詳細には前記バスバー２０の挿入孔２３Ａ、２３Ｂの対応する位置に配置されている。これらの突起部２４Ａ、２４Ｂは挿入孔２３Ａ、２３Ｂに挿入可能なサイズ、長さとなっており、サイズは挿入孔２３Ａ、２３Ｂに対し僅かに小さく、長さはバスバー２０の肉厚よりも十分に大きめの、例えば２〜３倍程度とされている。

従って、バスバー２０をセンサ本体３０に対し後述のように組付ける際に、バスバー２０の各挿入孔２３Ａ、２３Ｂに、センサ本体３０の突起部２４Ａ、２４Ｂが、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように挿入可能となる。

磁気シールド体４０は、適宜の磁性材料、例えば本実施形態の場合には、ばね性を備えた磁性板材などで形成されており、センサ本体３０の検出部β及びバスバー２０の周囲を外から覆うような状態でセンサ本体３０に外装され、これらを磁気シールドする。本実施形態の磁気シールド体４０は、センサ本体３０の検出部βをバスバー２０の下方（外側）から包持させセンサ本体３０の検出部βに一体に固定させるため、図３に示すように、底面４１及びバスバー２０の側方（長手方向）に沿って形成された一対の側壁面４２を備えている。また、この磁気シールド体４０には、側壁面４２の四隅に立爪４２Ａを設けており、これらの立爪４２Ａが第２側面３０Ｂの上端に上から当接する。

この立爪４２Ａは、予め所定の角度に折られており、このままの状態でセンサ本体３０に外装させれば、磁気シールド体４０自身が備えたばね性によって側壁面４２間が広がりながら立爪４２Ａがセンサ本体３０の第２側面３０Ｂを通過してその上端に繰り出してきて、上方から当接できる。なお、この立爪４２Ａについては、磁気シールド体４０をセンサ本体３０に外装してから、組み立て作業者が立爪４２Ａを折り曲げるように構成してもよい。

磁気検出素子５０は、図１に示すバスバー２０での電流Ｉの流れに対して、この電流Ｉの周囲に回るように発生する磁束を検出するものである。このため、磁気検出素子５０は、バスバー２０に流れる電流Ｉの磁束密度を検出する平面方向（つまり、Ｘ−Ｙ面）に配置してあり、バスバー２０の平面に垂直なＺ方向の磁束検出は検出しない。このように、バスバー２０のＸ−Ｙ平面に垂直なＺ方向については、磁気検出素子（ホール素子）５０が磁束を検出しない方向である。このような事情から、磁気検出素子５０は形状的に上部が開いているが、これによって正確な磁気検出を行う際に悪影響をもたらすことはない。

従って、本実施形態に係る車両内の電流検出装置１０によれば、磁気シールド体４０が設けられており、外部の電磁気的な悪影響を抑えることができ、正確な電流検出が行える。

例えば、本実施形態に係る車両内の電流検出装置１０を適用する車両システムによっては、磁気検出素子５０として用いているホール素子の周囲に磁界が発生する場合や、近くにリレーやモーターが設置されているような場合には、そこで発生する磁界が原因となって正確な磁気検出が行えない可能性がある。また、車両走行時の環境の影響として、地磁気や高圧電線の影響なども考えられる。しかしながら、本実施形態に係る電流検出装置１０によれば、磁気シールド体４０が設けられており、この磁気シールド体４０はこれらの影響でセンサ出力が大きく変動するのを効果的に防止している。

次に、本実施形態に係る電流検出装置１０の組付け方法について説明する。
この電流検出装置１０は、嵌着工程Ｓ１と、溶着工程Ｓ２と、外装工程Ｓ３と、バッテリー及びハーネス固定工程Ｓ４とを備えている。なお、本発明の電流検出装置の組付け方法では、バッテリー及びハーネス固定工程については、最初の工程として、バスバー２０の両端側をバッテリー及びハーネスにボルト締めしておくような方法でもよい。

嵌着工程Ｓ１は、センサ本体３０の下面中央部に一端から他端まで面一で形成してあるバー溝（図２（Ｂ）及び図５参照）３４に、バスバー２０を嵌め込ませる。このとき、センサ本体３０の下面に突出している一対の突起部２４Ａ、２４Ｂを、バスバー２０に形成された挿入孔２３Ａ、２３Ｂにそれぞれ挿入する（図２（Ｂ）参照）

溶着工程Ｓ２では、嵌着工程Ｓ１でバスバー２０の挿入孔２３Ａ、２３Ｂに挿入された突起部２４Ａ、２４Ｂのうち、そのバスバー２０の下面から下方へ突出した部分（先端部と称する。）を、レーザ光を用いた加熱手段によって集中的に加熱、溶融させる。この突起部２４Ａ、２４Ｂの溶融時にこの溶融部分をバスバー２０の下面の挿入孔２３Ａ、２３Ｂ周辺に返る（当接する）ように変形させ、続いて加熱を停止して、空冷する。このため、この突起部２４Ａ、２４Ｂの先端部は、バスバー２０の下面側で挿入孔２３Ａ、２３Ｂの内径より大きい固着塊部２４Ｃ、２４Ｄとなり、しかもその挿入孔２３Ａ、２３Ｂの周辺部に密着する。この結果、センサ本体３０の下面にバスバー２０が一体的にかつ強固に固着される。

かかる突起部２４Ａ、２４Ｂの溶融によるセンサ本体３０とバスバー２０との固着は、従来のように固着部材を別途用意することなく、自動的かつ迅速に実施できる。また、材料をカットしてバスバーに爪を延設する必要がないため、材料の廃棄割合を少なくすることができる。また、樹脂成形される突起部２４Ａ、２４Ｂの挿入孔２３Ａ、２３Ｂに対する位置管理は容易であり、前記固定位置の精度が高く、ガタ付きを発生することもない。

外装工程Ｓ３は、センサ本体３０の検出部β及びバスバー２０の周囲を外側から覆うような状態で磁気シールド体４０をセンサ本体３０に外装する。これによりセンサ本体３０にバスバー２０及び磁気シールド体４０が一体に固定される。

バッテリー及びハーネス固定工程Ｓ４は、センサ本体３０及び磁気シールド体４０が一体に固定されているバスバー２０の一端を、バッテリーのターミナル（特に、マイナスのターミナル）にボルトなどで締結するとともに、バスバー２０の他端をハーネスの一端部に螺着させる。

その後、センサ本体３０のコネクタ連結部αに設けたコネクタ室３１で構成するメス型コネクタに、磁気検出素子５０で検出した電流量を図示外の制御ＩＣへ伝達させるための信号線に取付けてあるコネクタを連結させる。

従って、本実施形態に係る車両内の電流検出装置１０の組付け構造、方法によれば、バスバー２０が他の部品に組付けられていても、これにセンサ本体３０及び磁気シールド体４０を取付けることが容易である。

また、本実施形態のように、バスバー形状が単純（略長方形）である場合には、センサ本体３０とバスバー２０とはインサート成形を採用してバスバー２０（またはセンサ本体３０）にセンサ本体３０（またはバスバー２０）を一体に固定させてもよい。また、本発明に係る電流検出装置１０の組付け方法によれば、センサ本体３０とバスバー２０をそれぞれ別々に製造できるので、それぞれ別金型によって小型で量産性の高い電流検出装置が実現できる。

なお、本発明の電流検出装置は、これらの実施形態のような車両内のシステムの一部としての適用に限定されるものではなく、バスバーを備えたものであれば、各種分野での電流検出装置としての適用が可能である。

１０ 電流検出装置
２０ バスバー
２１、２２ 孔
２３Ａ，２３Ｂ 挿入孔
２４Ａ，２４Ｂ 突起部
３０ センサ本体
３０Ａ 第１側壁
３０Ｂ 第２側壁
３０Ｃ 第３側壁
３１ コネクタ室（メス型コネクタ）
３４ バー溝
４０ 磁気シールド体
４１ 底面
４２ 側壁面
５０ 磁気検出素子（ホール素子）
５１ 基板
５３ 入力端子
５４ 出力端子
α コネクタ連結部
β 検出部
γ 位置決め部

Claims (1)

1. バスバーと、
   前記バスバーから発生する磁気を検出する磁気検出素子を有する、熱溶融可能な合成樹脂材料により成形されてなるセンサ本体と、
   を備え、
   前記センサ本体を前記バスバー上に載置した際の、該バスバーの上面に面する該センサ本体の下面には、突起部が形成され、
   前記バスバーには、該バスバーの上面から下面にかけて貫通する挿入孔が形成され、
   前記センサ本体を前記バスバー上に載置した際に前記挿入孔を貫通した前記突起部の先端部は、熱溶融されることによって、前記挿入孔に固着する、
   ことを特徴とする電流検出装置の組付け構造。

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