JP6082604B2 - Shunt resistance type current sensor - Google Patents
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Description
本発明は、シャント抵抗式電流センサに関する。 The present invention relates to a shunt resistance type current sensor.
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、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。このバスバには、これと向き合うように回路基板が配置されており、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、シャント抵抗部における電圧値を検出する電圧検出手段が搭載される。バスバと回路基板とは、一対の接続端子によって電気的に接続される。 Conventionally, in order to detect a pulse current, a large alternating current, etc., the current to be measured is passed through a shunt resistor having a known resistance value, and the magnitude of the current to be measured is detected by detecting a voltage drop generated in the shunt resistor. A shunt resistance type current sensor has been proposed. For example, in a vehicle such as an automobile, a metal piece called a bus bar is sometimes used for power distribution, and a part of the bus bar corresponding to a current path is used as a shunt resistor. In this bus bar, a circuit board is arranged so as to face the bus bar, and in order to detect the magnitude of the current to be measured flowing in the bus bar, the voltage detection for detecting the voltage value in the shunt resistor portion is provided on the circuit board. Means are installed. The bus bar and the circuit board are electrically connected by a pair of connection terminals.
例えば特許文献1には、測定対象となる電流経路に介挿されるバスバと、電流測定用回路が組込まれたフレキシブル配線板とを備えた電流センサが開示されている。フレキシブル配線板は、バスバと重ね合うように配設されており、フレキシブル配線板において電流測定用回路を構成する配線パターンがバスバに半田付け等で電気的、機械的に接続されている。また、特許文献2には、測定対象となる電流経路に介装されたバスバと、電流測定用の回路が組込まれた回路基板とを備えた電流センサが開示されている。バスバと回路基板とは、直線形状のピン状接続部材を介して電気的、機械的に接続されている。また、特許文献3には、バッテリ状態検出装置が開示されている。このバッテリ状態検出装置は、マイコンと、電源ICと、温度検出素子を用いてバッテリの温度を検出する検出回路とを備える。マイコン、電源IC、検出回路が同一の回路基板に実装され、バッテリの負極ターミナルに接続されるバスバと温度検出素子とが熱的に連結されている。 For example, Patent Document 1 discloses a current sensor including a bus bar inserted in a current path to be measured and a flexible wiring board in which a current measurement circuit is incorporated. The flexible wiring board is disposed so as to overlap the bus bar, and the wiring pattern constituting the current measuring circuit is electrically and mechanically connected to the bus bar by soldering or the like. Patent Document 2 discloses a current sensor including a bus bar interposed in a current path to be measured and a circuit board in which a current measurement circuit is incorporated. The bus bar and the circuit board are electrically and mechanically connected via a linear pin-shaped connecting member. Patent Document 3 discloses a battery state detection device. The battery state detection device includes a microcomputer, a power supply IC, and a detection circuit that detects the temperature of the battery using a temperature detection element. The microcomputer, the power supply IC, and the detection circuit are mounted on the same circuit board, and the bus bar connected to the negative terminal of the battery and the temperature detection element are thermally connected.
一般に、回路基板はグランドと接続する必要があるが、上記の特許文献にはこのことについて具体的に記載されるものではない。 In general, the circuit board needs to be connected to the ground, but the above-mentioned patent document does not specifically describe this.
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、電流の検出精度の悪化を招くことなく、回路基板とグランドとの接続を適切な形態で実現するシャント抵抗式電流センサを提供する。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a shunt resistance type current sensor that realizes connection between a circuit board and a ground in an appropriate form without causing deterioration in current detection accuracy. I will provide a.
かかる課題を解決するために、本発明は、略平板形状のバスバと、バスバと向き合って配置される回路基板と、バスバと回路基板とを電気的に接続する一対の電圧検出端子と、回路基板に搭載されて、バスバに流れる被測定電流の大きさを検出するために一対の電圧検出端子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、バスバと回路基板とを電気的に接続するグランド端子と、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、グランド端子は、バスバに流れる被測定電流の電流経路を基準として、一対の電圧検出端子の外側に配置される。 In order to solve such a problem, the present invention provides a substantially flat bus bar, a circuit board disposed to face the bus bar, a pair of voltage detection terminals that electrically connect the bus bar and the circuit board, and a circuit board. And a voltage detection means for detecting a voltage value applied to the circuit board via a pair of voltage detection terminals to detect the magnitude of the current to be measured flowing through the bus bar, and electrically connecting the bus bar and the circuit board. A shunt resistance type current sensor is provided. In this case, the ground terminal is disposed outside the pair of voltage detection terminals with reference to the current path of the current to be measured flowing through the bus bar.
また、本発明において、電圧検出手段は、自己消費する電流量を予め記憶しており、検出した電圧値から得られる電流量に、自己消費する電流量を加算することにより、バスバに流れる被測定電流の大きさを検出することが好ましい。 Further, in the present invention, the voltage detecting means stores in advance the amount of current consumed by itself, and adds the amount of current consumed by the amount of current obtained from the detected voltage value to measure the current flowing through the bus bar. It is preferable to detect the magnitude of the current.
本発明によれば、回路基板に流れる電流がグランド端子を通じて、一対の電圧検出端子間に流れ込むことを抑制することができる。これにより、電流の検出精度の悪化を招くことなく、回路基板とグランドとの接続を適切な形態で実現することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the current flowing through the circuit board from flowing between the pair of voltage detection terminals through the ground terminal. Thereby, the connection between the circuit board and the ground can be realized in an appropriate form without deteriorating the current detection accuracy.
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る。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り、図1の紙面に対して下方側から眺めたシャント抵抗式電流センサ1の要部を示している。図3は、シャント抵抗式電流センサ1のバスバ10を模式的に示す断面図であり、図4は、シャント抵抗式電流センサ1のバスバ10を模式的に示す側面図である。
FIG. 1 is a top view schematically showing a shunt resistance type current sensor 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a side view schematically showing the shunt resistance type current sensor 1 shown in FIG. 1, and shows a main part of the shunt resistance type current sensor 1 viewed from the lower side with respect to the paper surface of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the
本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ1は、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とを主体に構成されている。
The shunt resistance type current sensor 1 according to the present embodiment is used as a battery terminal, and mainly includes a
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、その一部にシャント抵抗部SRを含んで構成されており、被測定電流が流れるようになっている。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。
The
本実施形態において、バスバ10は、例えば略U字状に形成され、中央に位置するシャント抵抗部SRのそれぞれの両側に貫通孔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。
In the present embodiment, the
シャント抵抗式電流センサ1は、正極及び負極に対応した一対の電圧検出端子41,42を備えており、個々の電圧検出端子41,42は、回路基板20とバスバ10とを電気的に接続する。シャント抵抗式電流センサ1がバッテリターミナルとして用いられてバッテリ70に配設された負極側のバッテリポスト71に取り付けられる場合、一方の電圧検出端子41は正極側の電圧検出端子に相当し、他方の電圧検出端子42は負極側の電圧検出端子に相当する。個々の電圧検出端子41,42は、シャント抵抗部SRの両端と対応する位置に設けられている。本実施形態において、一対の電圧検出端子41,42は、バスバ10と一体的に形成され、例えば、平板形状の鋼材からプレス成形によりバスバ10と同時的に形成されている。
The shunt resistance type current sensor 1 includes a pair of
個々の電圧検出端子41,42は、バスバ10の辺縁部より延出した延出片として構成されている。具体的には、電圧検出端子41,42は、バスバ10の辺縁部より延出すると、後述する回路基板20と対応する位置において、回路基板20側へ向けて約90度の角度で折り曲げられている。折り曲げられた電圧検出端子41,42は、そのまま延在して回路基板20を貫通している(図2参照)。本実施形態において、一対の電圧検出端子41,42は、延出方向の長さがこれと直交する幅方向の長さよりも大きい関係となる細長形状を有している。なお、一対の電圧検出端子41,42は、バスバ10において互いに向き合う辺縁部より互い違いとなる向きにそれぞれ延出して、互いに平行に並んだ状態となっている。
The individual
また、シャント抵抗式電流センサ1は、グランド端子43をさらに備えており、このグランド端子43は、グランドに相当するバスバ10と回路基板20とを電気的に接続する。このグランド端子43は、バスバ10に流れる被測定電流の電流経路CRを基準として、一対の電圧検出端子41,42の外側に配置されている。換言すれば、グランド端子43は、シャント抵抗部SRの外側に配置されている。本実施形態において、グランド端子43は、電流方向において一対の電圧検出端子41,42よりも下流側、すなわち、負極側の電圧検出端子42とバッテリポスト用の貫通孔11との間に設けられている。
The shunt resistance type current sensor 1 further includes a
グランド端子43は、バスバ10の辺縁部より延出する延出片として構成されている。具体的には、グランド端子43は、辺縁部から延出すると、回路基板20と対応する位置において、回路基板20側へ向けて約90度の角度で折り曲げられている。折り曲げられたグランド端子43は、そのまま延在して回路基板20を貫通している(図2参照)。グランド端子43は、一対の電圧検出端子41,42と同様、バスバ10と一体的に形成され、例えば、平板形状の鋼材からプレス成形によりバスバ10と同時的に形成されている。
The
再び図1及び図2を参照するに、回路基板20は、バスバ10と向き合うように所定のスペースを隔てて設置されている。回路基板20には、一対の回路パターンが形成されている。一対の回路パターンの端部は、回路基板20を貫通した電圧検出端子41,42の自由端側に接続されている。電圧検出端子41,42と回路パターンとは、例えば半田付けにより電気的に接続される。同様に、回路基板20には、グランドパターンが形成されている。グランドパターンの端部は、回路基板20を貫通したグランド端子43の自由端側に接続されている。
Referring to FIGS. 1 and 2 again, the
電圧検出IC30は、回路基板20上に搭載されており、電圧検出端子41,42とそれぞれ接続する一対の回路パターンと接続されている。電圧検出IC30としては、CPU、ROM、RAM、I/Oインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。この電圧検出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、一対の電圧検出端子41,42を介して回路基板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、シャント抵抗部SRの電圧降下に相当する電圧値を検出し、その電圧値からバスバ10に流れる被測定電流の大きさを検出する。
The
また、本実施形態との関係において、電圧検出IC30は、図示しないメモリ(例えばROM)に、自己消費する電流量を予め記憶している。この電圧検出IC30は、電流演算においてメモリより自己消費する電流量を読み出すと、検出した電圧値から得られる電流量に、自己消費する電流量を加算することにより、バスバ10に流れる被測定電流の大きさを検出する。
Further, in relation to the present embodiment, the
図5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の一方の貫通孔11は、ボルト13及びナット14(図1参照)を利用してバッテリ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。
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing a usage state of the shunt resistance type current sensor 1 according to the present embodiment. The
このように本実施形態において、シャント抵抗式電流センサ1は、略平板形状のバスバ10と、これと向き合って配置される回路基板20と、バスバ10と回路基板20とを電気的に接続する一対の電圧検出端子41,42と、回路基板20に搭載されてバスバ10に流れる被測定電流の大きさを検出するために一対の電圧検出端子41,42を介して回路基板20に印加される電圧値を検出する電圧検出IC30と、バスバ10と回路基板20とを電気的に接続するグランド端子43と、を有している。この場合、グランド端子43は、バスバ10に流れる被測定電流の電流経路を基準として、一対の電圧検出端子41,42よりも外側に配置される。
As described above, in the present embodiment, the shunt resistance type current sensor 1 includes a substantially
回路基板20とグランドとを接続する場合、すなわち、回路基板20のグランドパターンとバスバ10とをグランド端子43で接続する場合、一対の電圧検出端子41,42の間にグランド端子43を設けると、回路基板20に流れる電流がグランド端子43を介して一対の電圧検出端子41,42間に流れ込むこととなる。この場合には、電圧検出IC30は、グランド端子43から流れ込んだ電流の電圧降下を検出し、電流検出に誤差を生じ可能性がある。この点、本実施形態によれば、グランド端子43は、バスバ10に流れる被測定電流の電流経路を基準として一対の電圧検出端子41,42よりも外側に配置されるので、回路基板20に流れる電流がグランド端子43を通じて、一対の電圧検出端子41,42間に流れ込むことを抑制することができる。これにより、電流の検出精度の悪化を招くことなく、回路基板とグランドとの接続を適切な形態で実現することができる。
When the
また、本実施形態において、電圧検出IC30は、自己消費する電流量を予め記憶している。そして、電圧検出IC30は、検出した電圧値から得られる電流量に、自己消費する電流量を加算することにより、バスバに流れる被測定電流の大きさを検出している。
In the present embodiment, the
一対の電圧検出端子41,42よりも外側にグランド端子43を配置した場合、バッテリ70から供給された回路基板20に流れる電流(電圧検出IC30で自己消費する電流)が、バスバ10のシャント抵抗部SRを通過しないため、バッテリ70の放電電流に微小な誤差が生じる。この点、本実施形態によれば、電圧検出IC30が自己消費する電流量を加算して被測定電流の大きさを検出することにより、この微小の誤差を補正することができる。これにより、電流検出を精度よく行うことができる。
When the
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。 The shunt resistance type current sensor according to the present embodiment has been described above, but the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
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
13 ボルト
14 ナット
20 回路基板
21 回路パターン
30 電圧検出IC
41 電圧検出端子
42 電圧検出端子
43 グランド端子
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shunt resistance type
41
Claims (2)
前記バスバと向き合って配置される回路基板と、
前記バスバと前記回路基板とを電気的に接続する一対の電圧検出端子と、
前記回路基板に搭載されて、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一対の電圧検出端子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、
前記バスバと前記回路基板とを電気的に接続するグランド端子と、を有し、
前記グランド端子は、前記バスバに流れる被測定電流の電流経路を基準として、前記一対の電圧検出端子の外側に配置されることを特徴とするシャント抵抗式電流センサ。 A substantially flat bus bar;
A circuit board disposed facing the bus bar;
A pair of voltage detection terminals for electrically connecting the bus bar and the circuit board;
Voltage detection means mounted on the circuit board for detecting a voltage value applied to the circuit board via the pair of voltage detection terminals in order to detect the magnitude of the current to be measured flowing in the bus bar;
A ground terminal for electrically connecting the bus bar and the circuit board;
The shunt resistance type current sensor, wherein the ground terminal is disposed outside the pair of voltage detection terminals with reference to a current path of a current to be measured flowing through the bus bar.
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