JP6910762B2 - 電流測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、電流測定装置に関する。

例えば、特許文献１には、シャント抵抗器と温度検出回路を内蔵する回路基板とを、ケース内に配置した構造が記載されている。この構造により、例えば、バッテリ（電池）に流れる電流を検出してバッテリの充電状態を検出することができる。

特開２０１３−１７４５５５号公報

例えば、上記のような温度検出回路を内蔵する回路基板にマイコンやアンプなどの、検出信号を処理するための電子部品を搭載したい場合がある。

しかしながら、従来の構造では、回路基板に電子部品を搭載すると、装置全体が大きくなってしまうという問題がある。

本発明は、電流測定装置を小型にすることを目的とする。また、電流測定装置に電子部品を搭載しやすくすることを目的とする。

本発明の一観点によれば、電流を測定するための電流測定装置であって、電流を流す導体と（電極端子と抵抗体とを備えた抵抗器でもよいし、抵抗体を備えないバスバーでもよい）、前記導体の電流方向に離間して配置された少なくとも一対の電圧検出端子と、前記電圧検出端子が接続される基板と、を備え、前記基板は、電流方向に長さを有し、前記基板の、前記電圧検出端子との接続部は、前記基板の長さ方向の一端部側に偏った位置に配置されている電流測定装置が提供される。

接続部を一端部側に偏らせることで、他端部側にスペースを持たせることができる。
前記一対の電圧検出端子は、前記基板の一端部側に偏った位置に配置されていることが好ましい。これにより、基板とのバランスをとることができる。
前記基板の一端側とは反対側に、電子部品が搭載されているようにすると良い。

前記基板は、前記導体の幅以下の幅を有することが好ましい。その差はケースの厚さ程度が良い。

前記導体と前記基板との間に配置される台座を有するようにすると良い。導体の幅をケースの幅と同じにすることで、出っぱりのない外観を持たせることができる。

前記導体における、前記基板の一端部側とは反対の側に、前記基板を固定するための固定部を有することが好ましい。

前記固定部を前記基板の長さ方向の一端部側に偏った位置に配置したことで、電圧検出端子の固定部とともにバランス良く固定することができる。

本発明によれば、電流測定装置を小型にすることができる。また、電流測定装置に電子部品を搭載しやすくすることができる。

本発明の実施の形態による電流測定装置の一構成例を示す分解斜視図である。 図１の電流測定装置に対応する回路構成の一例を示す図である。 図３（ａ）、図３（ｂ）は、抵抗器と台座とを接続する様子を示す斜視図である。 図３（ｂ）の構造に、基板を固定した構造の一例を示す図である。 図４の構造にケースを取り付けた構造の一例を示す図である。 本発明の実施の形態による電流測定装置の断面図である。

以下、本発明の実施の形態による電流測定装置について、抵抗体と電極との端面同士を突き合わせた突き合わせ構造の抵抗器を用いて構成した場合を例にして、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、抵抗器は、抵抗体と電極とが表面で接続されている構造に適用することも可能である。

尚、本明細書において、抵抗器の電極−抵抗体−電極が配置される方向を長さ方向と称し、それと交差する方向を幅方向と称する。

まず、本発明の実施の形態による電流測定装置について説明する。
図１は、本発明の実施の形態による電流測定装置の一構成例を示す分解斜視図である。図２は、図１の電流測定装置に対応する回路構成の一例を示す図である。図３、図４および図５は、図１の各部の構成例を示す斜視図である。図６は、組み立てられた電流測定装置の図１に示すＩａ−Ｉｂ線に沿う断面図である。

図１に示すように、本実施の形態による電流測定装置Ａは、シャント抵抗器１と、その上に配置される台座２１と、その上に配置される基板４１と、上から全体を収容するケース６１と、を有する。そして、例えば、バッテリ（電池）に流れる電流を検出してバッテリの状態を検出する。シャント抵抗器１は、測定対象の電流を流すために電流経路と接続する端子５ａ、５ｂを有し、電流の変化に応じた電位差を生じる。そして、シャント抵抗器１に生じる電圧降下によってバッテリの状態を検出する。

シャント抵抗器（以下、「抵抗器」と称する。）１は、例えば、抵抗体３と、第１および第２の電極（一対の端子部）５ａ、５ｂとの端面を突き合わせた突き合わせ構造を有する。抵抗体３は、Ｃｕ−Ｎｉ系、Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｃｕ−Ｍｎ系などの抵抗材料を用いることができる。電極５ａ、５ｂは、Ｃｕなどの材料を用いることができる。抵抗体３と電極５ａ、５ｂとの接合は、電子ビーム、レーザービームなどの溶接の他、クラッド接合、金属ナノペーストによるろう付け等を用いて形成することができる。

本実施の形態による抵抗器１においては、さらに、板状の電極５ａ、５ｂから立ち上がる電圧検出端子１７ａ、１７ｂが設けられており、この例では電極５ａ、５ｂをそれぞれ１本ずつ、抵抗体３との境界に近い位置に設けている。

抵抗体３の長さは、目標とする抵抗値に合わせるための長さＬ３であり、電極５ａの長さはＬ２、電極５ｂの長さはＬ１であり、ここでは、Ｌ２＞Ｌ１となっている。

抵抗器１上には、後述する台座２１を介して、基板４１、例えばプリント基板が配置されている。

基板４１は、上記電圧検出端子１７ａ、１７ｂを通す孔を形成するとともに、上から、はんだなどを用いて電気的に接続する接続部４７ａ、４７ｂを有している。接続部４７ａ、４７ｂには、例えば、配線４５などの一端が接続されており、配線４５を介して後述するように電圧を検出することができる。

基板４１は、抵抗器１における電流を流す方向（長さ方向ＡＲ１）に長さを有し、接続部４７ａ、４７ｂは、基板の長さ方向の中央部ではなく、ＡＲ１の一端部側（図１では矢印ＡＲ１の方向と反対方向）に偏った位置に配置されている。基板４１の一端部側と反対方向の端部には、外部へ信号を取り出すための端末８６が設けられている。さらに基板４１の四隅には、貫通孔４８が設けられている。

ケース６１は、前記一端部側とは反対方向の側面に開口部６３を有している。
尚、基板４１の幅Ｗ２は、抵抗器の幅Ｗ１以下である。基板４１を抵抗器１よりも幅を狭くすることで、後述するケース６１を小型化することができ、電流測定装置を全体として小型にすることができる。

基板４１における電圧接続端子の位置の長さ方向の偏りに対応して、抵抗器１の電圧検出端子１７ａ、１７ｂの長さ方向（ＡＲ１）の位置を中央部よりも偏った位置に配設しており、図４において示すように、抵抗器１、台座２１、基板４１を組み立てた状態では、抵抗器１の長さ方向ＡＲ１の中央部に基板４１を位置させることができる。

尚、図１において、符号１５は、ボルト孔であり、例えば、バスバーなどに固定するための孔である。符号１１は、台座２１を介して電流検出用基板４１を固定するための孔である。孔１１，１１は、電極５ａに形成されている。

次に、抵抗器１と基板４１とを固定するための支持部材として機能する台座２１について説明する。

台座２１は、平板２３の４隅に設けられた足部３１ａから３１ｄまでと、足部３１ａから３１ｄまでの上面（基板４１側）に設けられた例えば円柱状の突起部３３ａから３３ｄまでを、有している。さらに、平板２３には、電圧検出端子１７ａ、１７ｂを通す貫通孔２５ａ、２５ｂと、後述するボルトを通す貫通孔２７、２７が設けられている。

図２は、図１の電流測定装置に対応する回路構成の一例を示す図である。
図２に示す電流測定装置（電流検出モジュール）Ｂは、例えば、上記のシャント抵抗器１と、上記の基板４１であって、シャント抵抗器１の両端子５ａ、５ｂ間の電圧信号を電圧検出端子１７ａ、１７ｂを介して増幅するアンプ５３と、アンプ５３により増幅した信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器５５と、デジタル信号出力を受け取って演算を行うマイコン５７とを有する。なお、図１において、アンプ５３等は省略している。

通電時に、電流検出用抵抗器１の電圧検出端子１７ａ、１７ｂより取得した電圧値が増幅され、デジタルデータに変換され、マイコン５７によってバッテリの電流値が演算される。電流値は、データバス等を通じて図示しない各種電気機器へ送られる。これにより、バッテリの状態を精度良く検出することができる。

図３（ａ）、図３（ｂ）は、抵抗器１と台座２１とを接続する様子を示す斜視図である。
図３（ａ）に示すように、抵抗器１上に台座２１を、電圧検出端子１７ａ、１７ｂが貫通孔２５ａ、２５ｂに入るように位置決めして配置する。２つ貫通孔２５ａ、２５ｂは位置決め用の孔として機能する。

次いで、ボルト７１ａ、７１ｂを、孔１１、１１および貫通孔２７、２７に挿入し、ナット７３ａ、７３ｂでネジ止めする。この固定構造は、基板４１の一端部側とは反対の側に偏った位置で、基板４１および台座２１を固定する。固定部の位置は、一方のボルト７１ａを一端部側とは反対側の端部とし、他方のボルト７１ｂを、台座２１の中央部分にて固定される。これにより、図３（ｂ）に示すように、抵抗器１と台座２１とを位置決めしながらボルト７１ａ、７１ｂとナット７３ａ、７３ｂで強固に固定することができる。

次に、図３（ｂ）の構造を組み立てた後に、図４に示すように、基板４１を台座２１上に固定する。すなわち、突起部３３ａから３３ｄを基板４１の貫通孔４８にそれぞれ嵌め込む。突起部３３ａから３３ｄの高さを基板４１の厚さと同じにしておけば、図４の状態で、突起部３３ａから３３ｄの先端面と基板面とを面一にすることができる。

この状態で、２つの接続部４７ａ、４７ｂに接続された電圧検出端子１７ａ、１７ｂは、基板４１の上面から少しだけ突き出す長さを有している。

ここで、電圧検出端子１７ａ、１７ｂを基板４１の長さ方向の一端部側に偏った位置に配置したため、基板４１の中央部から他端側に空きスペースができる。この空きスペースに、例えば、抵抗器１から得られた電位差に基づく信号を処理するための各種電子部品８１、８３を搭載することができる。

電子部品８１、８３からの出力信号を外部に取り出すため端子部８６から取り出された信号は、図５に示すように、開口部６３を通るケーブル９１などにより、例えば、ＥＣＵなどの処理装置に対して信号を送信することができる。

前述のように、例えば、基板４１の幅Ｗ２を、抵抗器１の幅Ｗ１よりもケース６１の厚さｄ（図１参照）分だけ狭くすることで、図５に示すように、抵抗器１の幅とケース６１の幅とを同じにして出っぱりのない、突出部等が少ない構成とすることができる。

図６の断面図にも示すように、基板４１の中央部から他端側に形成された空きスペースにおいて、基板と台座とをボルト７１ａ、７１ｂ−ナット７３ａ、７３ｂにより固定するとともに、基板４１の上面と下面との少なくともいずれか一方の空きスペースに、電子部品８１、８３などを搭載することができる。搭載する部品は、例えばアンプやＡ／Ｄ変換器、温度補正回路、マイコンなどである。

また、抵抗器１における電圧検出端子１７ａ、１７ｂの配置を抵抗器１の中央部から片側寄りに偏らせるとともに、基板における電圧検出端子の接続位置も同位置に偏らせることで、空スペースを形成するとともに、抵抗器１に対してケース６１を、長さ方向のほぼ中央に配置することが可能である。

上記の実施の形態においては、抵抗器１を用いた。抵抗器の代わりにバスバーを用いても良い。すなわち、台座２１を介して基板４１に取り付ける対象は、電位差を検出できる導体であれば良く、例えば、抵抗器の代わりにバスバーを用いても良い。

以上に説明したように、本実施の形態による電流検出装置によれば、電流測定装置を小型にすることができる。従って、バッテリに取り付けても、邪魔になりにくい。また、電流測定装置に電子部品を搭載しやすくなる。ケースにより保護されているため、衝撃にも強く、自動車などにも取り付けが可能である。

上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。

本発明は、電流検出装置に利用可能である。

Ａ…電流測定装置
１…抵抗器（導体）
３…抵抗体
５ａ、５ｂ…第１および第２の電極（一対の端子部）
１７ａ、１７ｂ…電圧検出端子
２１…台座
３１ａ〜３１ｄ…足部
３３ａ〜３３ｄ…突起部
４１…基板
４７ａ、４７ｂ…接続部
６１…ケース
７１ａ、７１ｂ…ボルト
７３ａ、７３ｂ…ナット
８１、８３…電子部品

Claims (6)

1. 電流を測定するための電流測定装置であって、
   電流を流す導体と、
   前記導体の電流方向に離間して配置された少なくとも一対の電圧検出端子と、
   前記電圧検出端子が接続される基板と、を備え、
   前記導体は、第１の電極および前記第１の電極より短い第２の電極と、を含み、
   前記基板は、前記第１の電極の長さ方向に沿う長さを有し、
   前記基板の、前記電圧検出端子との接続部の全ては、前記基板の長さ方向の一端部側に偏った位置に配置され、且つ、前記基板の長さ方向の他端部側が前記第１の電極上に配置された電流測定装置。
2. 前記一対の電圧検出端子は、前記基板の一端部側に偏った位置に配置されている
   請求項１に記載の電流測定装置。
3. 前記基板の前記一端側とは反対側の、前記電圧検出端子が配置されていない前記他端部側に、電子部品が搭載されている
   請求項２に記載の電流測定装置。
4. 前記基板は、前記導体の幅以下の幅を有する
   請求項１から３までのいずれか１項に記載の電流測定装置。
5. 前記導体と前記基板との間に配置される台座を有する
   請求項１から４までのいずれか１項に記載の電流測定装置。
6. 前記導体における、前記基板の一端部側とは反対の側に、前記導体と前記基板とを固定するための固定部を有する請求項１から５までのいずれか１項に記載の電流測定装置。

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