JP2011117853A

JP2011117853A - 電流検出装置

Info

Publication number: JP2011117853A
Application number: JP2009275998A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Iwai; 宏樹岩井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2011-06-16

Abstract

【課題】回路基盤を装着、保護するケースと蓋を確実に密着させることができ、しかも低コストで実現することができる電流検出装置を提供すること。
【解決手段】電流検出装置１００は、バッテリ端子を通してハーネス３００に流れる電流を検出するものであって、回路基盤１２０を収納する凹部を有するケース１３０と、ケース１３０の凹部の開口を塞ぐ蓋１５０とを備える。ケース１３０と蓋１５０のそれぞれは、２つ以上の異なる平面上にある複数の対向面を有し、これらの対向面が接着剤で接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗用車やトラック等に搭載されてバッテリの充放電電流を検出する電流検出装置に関する。

従来から、ケース内の回路基盤をシールド部材やシールドカバーで絶縁保護するとともに、ケースと蓋を１つの対向面で密着し、蓋側に爪、ケース側に爪をはめる穴を設け、蓋をケースに固定するようにした電流検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平６−２８９０５９号公報（第４−６頁、図１−１０）

ところで、特許文献１に開示された構造では、蓋の密着面が１面であるため、外部からの衝撃や、熱による蓋の変形等によってケースから蓋が外れやすく、蓋が外れると外部から水や塵の侵入によって回路基盤が損傷する可能性があるという問題があった。特に、車両のエンジンルーム内は高温で、しかも水や塵の影響を受けやすい環境であるため、より確実性の高いケースの密閉方法が望まれる。また、ケースと蓋を爪ではめ合う構造は、部品の精度が必要であり、製造時および組付時のそれぞれにおいて公差を厳しくしなければならないため、専用の冶具が必要になることも含め、生産コストが高くなるという問題があった。さらに、ケースと蓋の密着面が１面であるため、接着剤で蓋を完全に密閉した時に、ケース外部に接着剤が溢れ、使用量が密閉に必要な量以上になり、コストが増加するという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、回路基盤を装着、保護するケースと蓋を確実に密着させることができ、しかも低コストで実現することができる電流検出装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の電流検出装置は、バッテリ端子を通してハーネスに流れる電流を検出しており、回路基盤を収納する凹部を有するケースと、凹部の開口を塞ぐ蓋とを備え、ケースと蓋のそれぞれは、２つ以上の異なる平面上にある複数の対向面を有し、これらの対向面が接着剤で接合されている。これにより、ケースと蓋の接着面積を広く取ることができ、外部からの衝撃によって蓋を外れ難くすることができ、水や塵の侵入によって回路基盤が損傷することを防止することができる。

また、上述した複数の対向面には、開口端部からケースの内側に向かうほど外周部が小さくなるようにすり鉢状に傾斜した傾斜面が含まれることが望ましい。これにより、ケースと蓋の組付時に接触する面がずれていても、傾斜面がガイドの役目をなして蓋がケースに倣うため位置決めが容易であり、その結果部品の公差を広く設計することがことができ、生産効率の向上が可能となる。また、組み付けに際して専用の冶具も必要としないため、設備投資の面からも生産コストを低減することができる。また、樹脂の使用量を低減することができるため、材料費においても生産コストを低減することができる。さらに、傾斜面を備えることでケースおよび蓋の型抜き性がよくなるため、型寿命向上によっても生産コストを低減することができる。

また、上述した複数の対向面には、傾斜面に対して内径側および外径側のそれぞれにつながる複数の面が含まれることが望ましい。これにより、傾斜面に主に接着剤を塗布するようにすれば、ケースと蓋の組付時に使用する接着剤が傾斜面に隣接する他の対向面を越えて外部に溢れることを防止することができるため、溢れる分の接着剤量を低減することができ、生産コストを低減することが可能となる。

また、上述した複数の対向面には、凹部の内周面全体に対向し、傾斜面に対して内径側につながる突出壁面が含まれることが望ましい。これにより、蓋とケースの接触面積を更に広く取るとともに、蓋とケースの位置ズレを防止することができる。また、突出壁面にリブとしての役割も持たせることができるため、外部からの衝撃に強くなるとともに、熱によって蓋が変形することを防止することができる。以上により、水や塵の侵入による回路基盤の損傷をさらに防ぐことができる。

また、上述した蓋は、バッテリと回路基盤の間に配置されていることが望ましい。上述した蓋形状によって、エンジンルーム内の熱による熱変形や、それに伴うバッテリとの干渉を防止することができるので、干渉による振動や蓋の破損による回路基盤の損傷を防ぐことができる。以上により、バッテリに対して短い距離の位置に電流検出装置を取り付けることができるので、バッテリ側面から電流検出装置の突出を小さくすることができ、車両への搭載性の悪化を低減することが可能となる。また、蓋がバッテリ側に配置されるため、カーシャンプーや塩水などの電解液が外部から掛かっても直接蓋に掛かることを防止することができ、たとえケースと蓋との接着面が不具合を生じても、回路基盤の損傷を低減することができる。

第一実施形態の電流検出装置の構成を示す断面図である。電流検出装置の側面図である。電流検出装置の斜視図である。蓋の形状を示す図である。蓋の部分的な拡大断面図である。電流検出装置の回路の具体例とバッテリ等との接続例を示す図である。変形例の蓋の部分的な拡大断面図である。

以下、本発明を適用した一実施形態の電流検出装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態の電流検出装置は、例えば、車両用鉛バッテリに搭載固定され、バッテリの充放電電流を検出するために用いることができる。

図１は一実施形態の電流検出装置の構成を示す断面図であり、バッテリに取り付けた状態が示されている。また、図２は電流検出装置の側面図、図３は電流検出装置の斜視図である。

これらの図に示すように、本実施形態の電流検出装置１００は、導電性材料を用いて形成される抵抗体（シャント抵抗）としてのバスバー１１０と、バスバー１１０の通電方向に沿った２箇所の電位差に基づいてバスバー１１０を流れる電流を検出する電流検出回路が搭載された回路基盤１２０と、バスバー１１０と回路基盤１２０を収納するケース１３０と、回路基盤１２０との間で電気的な接続が行われる複数のコネクタターミナル１４２が内部に露出したコネクタ１４０と、回路基盤１２０が収納されるケース１３０の凹部の開口を塞ぐ蓋１５０とを備えている。

バスバー１１０は、ケース１３０内で折り返されたU字形状をしており、一方の端部がバッテリ２００側の配線に固定されて電気的な接続が行われる第１の固定部１１２を形成し、他方の端部がハーネスに固定されて電気的な接続が行われる第２の固定部１１４を形成している。本実施形態では、バッテリ２００の側面（電流検出装置１００が取り付けられるバッテリ２００の端子２０２に最も近い側面）近傍に概略的には直方体形状を有するケース１３０が縦長になるように配置されており、この縦長のケース１３０を挟んで両側に水平方向に第１および第２の固定部１１２、１１４が突出している。

第１の固定部１１２は、横断面がコの字形状を有しており、コの字型の底面の一部に貫通穴１１２Ａ（図３参照）が形成されている。一方、図１に示すように、バッテリ２００のマイナス側端子２０２には、電流検出装置１００を取り付けるとともにマイナス側端子２０２と第１の固定部１１２との間の配線を兼ねる取付金具２１０が取り付けられている。この取付金具２１０の端部には、上向きにボルト２１１が突出している。本実施形態では、コの字型形状を有する第１の固定部１１２の凹部開口側から貫通穴１１２Ａに、取付金具２１０のボルト２１１を挿入して第１の固定部１１２をナット（図示せず）で締め付けることにより、取付金具２１０への第１の固定部１１２の固定が行われる。なお、この場合には第１の固定部１１２において取付金具２１０を取り付ける凹部底面（下面）が取付面（第１の取付面）１１２Ｂとなる（図２参照）。

また、第２の固定部１１４は、端部近傍に貫通穴が設けられており、この貫通穴にボルト１１５が挿入されている。一方、この第２の固定部１１４に電気的に接続されるハーネス３００の端部には貫通穴を有する端子３０２が設けられており、この端子３０２の貫通穴に第２の固定部１１４に設けられたボルト１１５を挿入して端子３０２をナット（図示せず）で締め付けることにより、第２の固定部１１４への端子３０２の固定が行われる。なお、この場合には第２の固定部１１４において端子３０２を取り付ける上面が取付面（第２の取付面）１１４Ｂとなる（図２参照）。

また、本実施形態では、ケース１３０は絶縁性および熱伝導性が良好な樹脂材料、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂によって形成されており、第１の固定部１１２あるいは第２の固定部１１４として外部に露出する部分を除くバスバー１１０の大部分がこの樹脂材料によってインサート成形されている。

次に、第１および第２の固定部１１２、１１４の位置について説明する。本実施形態では、第１の固定部１１２においてバッテリ２００側の取付金具２１０を取り付ける第１の取付面１１２Ｂと、第２の固定部１１４においてハーネス３００の端子３０２を取り付ける第２の取付面１１４Ｂのそれぞれは、バッテリ２００の上面２００Ａ（図１）と平行になるように設定されている。

また、第１および第２の取付面１１２Ｂ、１１４Ｂのそれぞれは、バッテリ２００の上方に配置されているとともに、バッテリ２００側の第１の取付面１１２Ｂよりもハーネス３００側の第２の取付面１１４Ｂの方が低い位置に配置されている。ここで、「バッテリ２００の上方」とは、バッテリ２００の上面２００Ａ近傍の意味であって、例えば低い側の第２の固定部１１４に設けられたボルト１１５の先端がバッテリ２００の上面２００Ａよりも低くならないように第２の取付面１１４Ｂの位置が決定される。

例えば、第１の取付面１１２Ｂは、バッテリ２００の端子２０２と同じ高さに設定されている。また、第２の取付面１１４Ｂは、バッテリ２００の端子２０２よりも低い位置、さらに具体的には、バッテリ２００の上面２００Ａよりも低い位置に設定されている。

本実施形態の電流検出装置１００全体はこのような構造を有しており、次に、蓋１５０の細部の形状とケース１３０との関係について説明する。図４は、蓋１５０の形状を示す図であり、図４（Ａ）には裏面図（ケース１３０内部に対向する側）が、図４（Ｂ）にはＢ−Ｂ線断面図が、図４（Ｃ）にはＣ−Ｃ線断面図が示されている。また、図５は蓋１５０の部分的な拡大断面図であり、ケース１３０に対向する係合部分の詳細形状が示されている。

ケース１３０に接着される蓋１５０は、ケース１３０と同様に、絶縁性および熱伝導性が良好な樹脂材料、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂によって形成されている。この蓋１５０は、２つ以上の異なる平面上にある複数の対向面であって、互いに異なる角度を有する３つの面１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃを有し、これら３つの面１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃのそれぞれをケース１３０の開口端部に対向させた状態でケース１３０に接着されている。具体的には、ケース１３０は、蓋１５０の３つの面１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃに対応する３つの面１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃを開口端部に有しており、面１５０Ａと面１３０Ａを、面１５０Ｂと面１３０Ｂを、面１５０Ｃと面１３０Ｃをそれぞれ対向させた状態でこれらが相互に接着されている。この接着には、耐熱、耐薬品性に優れるエポキシ系の接着剤が用いられる。また、例えば、３つの面１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃは、その中の２つの面１５０Ａ、１５０Ｃが互いに直交する向きに形成されており、残りの１つの面１５０Ｂが他の２つの面１５０Ａ、１５０Ｃに対して約４５度の傾斜をなす向きに形成されている。換言すれば、面１５０Ｃは、ケース１３０の凹部の開口端部からケース１３０の内側に向かうほど外周部が小さくなるようにすり鉢状に傾斜した傾斜面となっている。また、複数の対向面には、この傾斜面１５０Ｂに対して内径側および外径側のそれぞれにつながる複数の１５０Ｃ、１５０Ａ面が含まれていている。

このように、１箇所の横断面に着目したときに、ケース１３０と蓋１５０とを３つの面を対向させた状態で接着することにより、単一面を対向させた場合に比べて接着面積を広くすることができる。これにより、振動荷重によって蓋１５０が外れることを防ぐことが、水や塵の侵入による回路基盤１２０の損傷を防ぐことができる。

また、ケース１３０と蓋１５０の接着面に、傾斜した面１５０Ｂを含めることにより、ケース１３０と蓋１５０の組付時に接触する面がずれていても、この傾斜した面１５０Ｂに対向するケース１３０の面１３０Ｂがガイドとして機能して蓋１５０がケース１３０に倣うため、蓋１５０の位置決めが容易であり、その結果部品の公差を広く設計することができ、生産効率の向上が可能となる。また、組み付けに際して専用の冶具も必要としないため、設備投資の面からも生産コストを低減することができる。さらに、傾斜した面１３０Ｂ、１５０Ｂを有することにより、ケース１３０および蓋１５０の型抜き性がよくなるため、型寿命向上によっても生産コストを低減することができる。

また、ケース１３０と蓋１５０の接着面に傾斜した面１５０Ｂを持つことにより、この面１５０Ｂに主に接着剤を塗布するようにすれば、ケース１３０と蓋１５０の組付時に使用する接着剤が他の面１５０Ａ、１５０Ｃを越えて外部に溢れることを防止することができるため、溢れる分の接着剤量を低減することができ、生産コストを低減することが可能になる。

また、ケース１３０と蓋１５０の接着面に、ケース１３０の側面と平行な面（突出壁面）１５０Ｃを持つことにより、蓋１５０とケース１３０の位置ズレを防止することができ、水や塵の侵入を防止することができる。また、この面１５０Ｃにリブとしての役割も持たせることができるため、蓋１５０の強度が上がり、振動荷重や熱変形にも強くなるため、回路基盤１２０が収納される電流検出装置１００をバッテリ２００に対して短い距離の位置に搭載することができ、バッテリ側面のスペースを有効利用して搭載性を向上させることができる。また、蓋１５０がバッテリ２００側（バッテリ２００と回路基盤１２０の間）に配置されるため、カーシャンプーや塩水などの電解液が外部から掛かっても直接蓋１５０に掛かることを防止することができ、たとえケース１３０と蓋１５０との接着面が不具合を生じても、回路基盤１２０の損傷を低減することができる。

図６は、電流検出装置１００の回路の具体例とバッテリ２００等との接続例を示す図である。図６に示すように、電流検出装置１００の回路基板１２０には、バスバー１１０の一部によって形成されるシャント抵抗１００’の両端に接続された差動増幅器１０、バッテリ２００のプラス端子とマイナス端子に接続された差動増幅器１２、温度検出部２０、電流検出処理部３０、電圧検出処理部３２、温度検出処理部３４、バッテリ状態検知部３６、充電制御部４０、通信入出力部（通信Ｉ／Ｏ）５０、５２、ＣＡＮプロトコルにしたがったデータの送受信を行うＣＡＮインタフェース（ＣＡＮＩ／Ｆ）６０、ＬＩＮプロトコルにしたがったデータの送受信を行うＬＩＮインタフェース（ＬＩＮＩ／Ｆ）６２とが備わっている。一方の差動増幅器１０は、シャント抵抗１００’の両端電圧を増幅し、電流検出処理部３０は、この差動増幅器１０の出力電圧に基いてシャント抵抗１００’に流れる電流を検出する。差動増幅器１０と電流検出処理部３０によって電流検出回路が構成されている。他方の差動増幅器１２は、バッテリ２００の両端電圧（バッテリ電圧）を適正レベルに変換し、電圧検出処理部３２は、この差動増幅器１２の出力電圧に基いてバッテリ電圧を検出する。温度検出部２０は、抵抗とサーミスタによる分圧回路によって構成されており、温度に応じてサーミスタの抵抗値が変化して分圧回路の分圧電圧が変化する。温度検出処理部３４は、温度検出部２０の出力電圧（分圧電圧）に基いて電流検出装置１００の温度（バッテリ２００の温度）を検出する。バッテリ状態検知部３６は、電流検出処理部３０、電圧検出処理部３２、温度検出処理部３４の各検出値を取り込んでバッテリ状態信号を生成する。電流検出処理部３０、電圧検出処理部３２、温度検出処理部３４、バッテリ状態検知部３６によって状態検知センサ３８が構成されている。充電制御部４０は、バッテリ状態検知部３６によって生成されたバッテリ状態信号に基いて車両用発電機（Ｇ）８０の発電状態を制御する。この発電制御は、通信入出力部５２、ＬＩＮインタフェース６２を介して、車両用発電機８０に搭載された発電制御装置８２に指示を送ることにより行われる。また、バッテリ状態検知部３６によって生成されたバッテリ状態信号は、通信入出力部５０、ＣＡＮインタフェース６０を介して車両システム７０に送られる。車両システム７０は、受信したバッテリ状態信号等に基づいてエンジンや各種電気負荷に対する統合的な制御を行う。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、振動荷重や熱の発生が少ないエンジンルームのような特別な使用環境やコストのバリエーションに応じて、ケース１３０と蓋１５０が対向する面の数や形状を変形するようにしてもよい。

図７は、変形例の蓋の部分的な拡大断面図であり、ケースに対向する係合部分の詳細形状が示されている。図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、蓋２５０は、傾斜した面２５０Ｂと隣接する一方の面２５０Ｃあるいは２５０Ａのみを有している。このように、蓋２５０とケース２３０とを２面で対向させる構造にした場合であっても、ケース２３０と蓋２５０の接着面積を広く取ることができ、上述した実施形態と同等の効果を得ることができる。図７（Ｂ）に示すように一方の面を省略した場合には、その分だけ蓋２５０の体積が減るため、樹脂材料を減らして生産コストを低減することができる。また、一方の面を省略した場合には、それに伴ってケース２３０および蓋２５０の構造が単純になるため、生産に必要な成形型の作成が容易になり、型費の低減からも生産コストを低減することができる。なお、図７（Ｃ）に示すように、蓋３５０の傾斜した面３５０Ｂに隣接する２つの面３５０Ａ、３５０Ｃが互いに平行に形成するようにしてもよい。

上述したように、本発明によれば、ケース１３０と蓋１５０の接着面積を広く取ることができ、外部からの衝撃によって蓋を外れ難くすることができ、水や塵の侵入によって回路基盤１２０が損傷することを防止することができる。

１００電流検出装置
１１０バスバー
１１２第１の固定部
１１２Ａ貫通穴
１１２Ｂ第１の取付面
１１４第２の固定部
１１４Ｂ第２の取付面
１１５、２１１ボルト
１２０回路基盤
１３０、２３０、３３０ケース
１４０コネクタ
１４２コネクタターミナル
１５０、２５０、３５０蓋
１５０Ａ、Ｂ、Ｃ面
２００バッテリ
２０２、３０２端子
２１０取付金具
３００ハーネス

Claims

バッテリ端子を通してハーネスに流れる電流を検出する電流検出装置であって、
回路基盤を収納する凹部を有するケースと、
前記凹部の開口を塞ぐ蓋と、
を備え、前記ケースと前記蓋のそれぞれは、２つ以上の異なる平面上にある複数の対向面を有し、これらの対向面が接着剤で接合されていることを特徴とする電流検出装置。
請求項１において、
前記複数の対向面には、開口端部から前記ケースの内側に向かうほど外周部が小さくなるようにすり鉢状に傾斜した傾斜面が含まれることを特徴とする電流検出装置。
請求項２において、
前記複数の対向面には、前記傾斜面に対して内径側および外径側のそれぞれにつながる複数の面が含まれることを特徴とする電流検出装置。
請求項２において、
前記複数の対向面には、前記凹部の内周面全体に対向し、前記傾斜面に対して内径側につながる突出壁面が含まれることを特徴とする電流検出装置。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記蓋は、バッテリと前記回路基盤の間に配置されていることを特徴とする電流検出装置。