JP7567261B2

JP7567261B2 - 電流検出装置

Info

Publication number: JP7567261B2
Application number: JP2020130993A
Authority: JP
Inventors: 章人佐々木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2024-10-16
Anticipated expiration: 2040-07-31
Also published as: JP2022027164A

Description

本発明は、シャント抵抗を有する電流検出装置に関するものである。

従来より、シャント抵抗を有する電流検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この電流検出装置では、平板状の第１部材および第２部材を有するバスバーを有し、シャント抵抗を挟むように第１部材および第２部材が配置されている。そして、第１部材および第２部材には、外部回路と接続される端子部がそれぞれ備えられている。なお、この電流検出装置では、第１部材および第２部材に突出部が形成されており、各端子部は、突出部に備えられている。このため、この電流検出装置では、端子部とシャント抵抗との間に段差が形成された状態となっている。また、シャント抵抗は、バスバーよりも抵抗温度係数の小さい材料で構成されている。

このような電流検出装置では、シャント抵抗と端子部とを結ぶ経路に電流が流れ難くなる。つまり、シャント抵抗と端子部との間に位置する抵抗温度係数の大きい第１部材および第２部材を電流が流れ難くなる。このため、上記電流検出装置では、シャント抵抗と端子部との間の電位差を小さくできる。したがって、抵抗温度係数の小さいシャント抵抗を挟むように配置された端子部間の電圧を測定することにより、電流検出装置に流れる電流を高精度に検出できる。

欧州特許出願公開第２４７４００８号明細書

しかしながら、上記のような電流検出装置では、第１部材および第２部材に突出部を形成することによって大型化し易い。特に、このような電流検出装置を車両に搭載する場合には、搭載スペースの縮小を図ることができるように、電流検出装置を小型化することが望まれる。

本発明は上記点に鑑み、大型化することを抑制しつつ、検出精度の向上を図ることができる電流検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１では、シャント抵抗（２０）を有する電流検出装置
であって、一面（１０１ａ、１０２ａ）および一面と反対側の他面（１０１ｂ、１０２ｂ
）を有する平板状とされ、一面側に端子部（３１、３２）が備えられた第１部材（１０１
）および第２部材（１０２）を有するバスバー（１０）と、一面（２０ａ）および一面と
反対側の他面（２０ｂ）を有する平板状とされ、第１部材と第２部材との間に、当該他面
が第１部材および第２部材の他面と平行となる状態で配置されると共に、バスバーより抵
抗温度係数の小さい材料で構成されるシャント抵抗と、を有し、第１部材および第２部材
には、一面のうちの端子部を挟んでシャント抵抗と反対側に位置する部分に溝部（５０）
が形成されており、シャント抵抗は、シャント抵抗の一面が、第１部材の一面および第２
部材の一面よりも凹んだ状態となっており、溝部は、一面に対する法線方向において、端子部を通り、第１部材、第２部材、シャント抵抗の配列方向と交差する方向であって、第１部材および第２部材の一面と平行な方向に延びた仮想線（Ｋ）と交差するように延設されており、さらに、溝部は、第１部材および第２部材のうちのシャント抵抗側の端部まで延設されている。

これによれば、溝部を形成することにより、シャント抵抗と端子部との間を繋ぐ経路に電流が流れ難くなる。つまり、シャント抵抗と端子部との間に位置する抵抗温度係数の大きい第１部材および第２部材を電流が流れ難くなる。このため、上記電流検出装置では、シャント抵抗と端子部との間の電位差を小さくできる。したがって、抵抗温度係数の小さいシャント抵抗を挟むように配置された端子部間の電圧を測定することにより、電流検出装置に流れる電流を高精度に検出できる。

また、溝部を形成することで検出精度が低下することを抑制できるため、大型化することも抑制できる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態における電流検出装置の斜視図である。第１実施形態における電流検出装置の平面図である。図２中のIII－III線に沿った断面図である。電流検出装置に流れる電流のシミュレーション結果を示す図である。第１実施形態の変形例における電流検出装置の平面図である。第１実施形態の変形例における電流検出装置の平面図である。第２実施形態における電流検出装置の平面図である。第２実施形態の変形例における電流検出装置の平面図である。第２実施形態の変形例における電流検出装置の平面図である。第２実施形態の変形例における電流検出装置の平面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の電流検出装置は、電気自動車等を駆動するモータ電流等を検出するのに利用されると好適である。

本実施形態の電流検出装置は、図１～図３に示されるように、バスバー１０、シャント抵抗２０、一対の端子部３１、３２を有する構成とされている。バスバー１０は、一面１０１ａおよび一面１０１ａと反対側の他面１０１ｂを有する平板状とされた第１部材１０１と、一面１０２ａおよび一面１０２ａと反対側の他面１０２ｂを有する平板状とされた第２部材１０２とを有している。なお、第１部材１０１および第２部材１０２は、例えば、銅等で構成されており、厚さが等しくされている。

シャント抵抗２０は、一面２０ａおよび一面２０ａと反対側の他面２０ｂを有する平板状とされ、バスバー１０よりも抵抗温度係数が小さいマンガニン（登録商標）等で構成されている。また、本実施形態では、シャント抵抗２０は、厚さが第１部材１０１および第２部材１０２の厚さよりも薄くされている。

そして、シャント抵抗２０は、第１部材１０１および第２部材１０２との間に配置され、溶接等によって第１部材１０１および第２部材１０２と一体化されている。具体的には、シャント抵抗２０、第１部材１０１、および第２部材１０２は、それぞれの他面２０ｂ、１０１ｂ、１０２ｂが同一平面上に位置するように一体化されている。このため、シャント抵抗２０の一面２０ａは、第１部材１０１の一面１０１ａおよび第２部材１０２の一面１０２ａよりも凹んだ状態となっている。つまり、本実施形態の電流検出装置は、シャント抵抗２０が備えられている部分に凹部４０が形成された状態となっている。

端子部３１、３２は、銅等で構成された棒状とされており、シャント抵抗２０を挟むように、第１部材１０１の一面１０１ａおよび第２部材１０２の一面１０２ａにそれぞれ備えられている。なお、端子部３１、３２は、溶接、リベット、はんだづけ等によって第１部材１０１および第２部材１０２に備えられている。

以上が本実施形態における電流検出装置の基本的な構成である。このような電流検出装置は、端子部３１、３２が外部回路と接続され、端子部３１、３２間の電圧に基づいて流れる電流が検出される。

そして、本実施形態の電流検出装置では、第１部材１０１および第２部材１０２に溝部５０が形成されている。ここで、以下では、第１部材１０１、第２部材１０２、シャント抵抗２０の配列方向をＸ方向とし、Ｘ方向と直交すると共に第１部材１０１等の面方向と平行となる方向をＹ方向とする。

そして、本実施形態の溝部５０は、第１部材１０１および第２部材１０２の一面１０１ａ、１０２ａにおいて、端子部３１、３２を挟んでシャント抵抗２０と反対側となる位置に、Ｙ方向に沿って形成されている。なお、本実施形態の溝部５０は、例えば、プレス成型等によって形成され、断面形状が三角形状とされている。但し、溝部５０の断面形状は、これに限定されるものではなく、矩形状とされていてもよい。

また、本実施形態の溝部５０は、第１部材１０１および第２部材１０２を貫通するようには形成されていない。つまり、溝部５０は、第１部材１０１および第２部材１０２内に底面を有するように構成されている。

以上説明した本実施形態によれば、第１部材１０１の一面１０１ａおよび第２部材１０２の一面１０２ａにおいて、端子部３１、３２を挟んでシャント抵抗２０と反対側に溝部５０が形成されている。このため、電流検出装置に電流が流れる際、図３および図４に示されるように、端子部３１、３２とシャント抵抗２０との間を繋ぐ経路に電流が流れ難くなる。つまり、端子部３１、３２とシャント抵抗２０との間に位置する抵抗温度係数の大きい第１部材１０１および第２部材１０２を電流が流れ難くなる。このため、このような電流検出装置では、端子部３１、３２とシャント抵抗２０との間に電位差が発生することを抑制でき、検出精度が低下することを抑制できる。

また、本実施形態では、第１部材１０１および第２部材１０２に溝部５０を形成することにより、検出精度が低下することを抑制するようにしている。このため、電流検出装置が大型化することも抑制できる。また、溝部５０は、第１部材１０１および第２部材１０２に突出部等を形成する場合と比較して、プレス成型等によって容易に形成されるため、製造工程が複雑化したり、歩留まりが低くなることも抑制できる。

さらに、本実施形態では、シャント抵抗２０の一面２０ａが凹んで配置された構成とされており、端子部３１、３２は、第１部材１０１および第２部材１０２の一面１０１ａ、１０２ａ側に配置されている。このため、シャント抵抗２０の一面２０ａが第１部材１０１および第２部材１０２の一面１０１ａ、１０２ａと同一面上に位置する場合と比較して、第１部材１０１および第２部材１０２のうちの溝部５０が形成される部分と、シャント抵抗２０との間で電流が第１部材１０１および第２部材１０２の厚さ方向に広がることが抑制される。つまり、第１部材１０１および第２部材１０２のうちの端子部３１、３２が備えられる部分の近傍に電流が流れることをさらに抑制できる。したがって、さらに検出精度が低下することを抑制できる。

また、溝部５０は、第１部材１０１および第２部材１０２を貫通するようには形成されていない。このため、溝部５０が第１部材１０１および第２部材１０２を貫通するように形成されている（すなわち、貫通孔が形成されている）場合と比較して、第１部材１０１および第２部材１０２の電流が流れる範囲が小さくなることを抑制でき、発熱が大きくなることを抑制できる。

（第１実施形態の変形例）
上記第１実施形態の変形例について説明する。例えば、図５Ａに示されるように、溝部５０は、第１部材１０１および第２部材１０２に２本ずつ形成されていてもよい。また、特に図示しないが、溝部５０は、第１部材１０１および第２部材１０２に３本ずつ形成されていてもよい。さらに、溝部５０は、第１部材１０１に形成される本数と第２部材１０２に形成される本数とが異なっていてもよい。

また、図５Ｂに示されるように、溝部５０は、上記第１実施形態と比較して、Ｘ方向に沿った長さ（すなわち、幅）が長くされていてもよい。このように溝部５０を形成しても、溝部５０が形成されていることによって端子部３１、３２近傍に電流が流れ難くなるため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、溝部５０の形状を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、図６に示されるように、溝部５０は、第１部材１０１等の面方向に対する法線方向（以下では、単に法線方向ともいう）において、端子部３１、３２を通り、Ｙ方向に延びた仮想線Ｋと交差するように延設されている。なお、第１部材１０１等の面方向に対する法線方向とは、第１部材１０１等の面方向に対する法線方向から視たときということもできる。

本実施形態の溝部５０は、仮想線Ｋと交差する部分を有するように、略Ｖ字状とされている。また、本実施形態の溝部５０は、第１部材１０１および第２部材１０２におけるシャント抵抗２０側の端部に達するように形成されている。

これによれば、上記第１実施形態と比較すると、第１部材１０１および第２部材１０２の端子部３１、３２が備えられる部分に対してＹ方向から回り込む電流を少なくできる。したがって、さらに検出精度が低下することを抑制できる。

（上記第２実施形態の変形例）
上記第２実施形態の変形例について説明する。上記第２実施形態において、図７Ａに示されるように、溝部５０は、法線方向において、略Ｕ字状とされていてもよい。なお、図７Ａでは、溝部５０が２つの角部を有する略Ｕ字状とされているが、溝部５０は、角部を有しない湾曲部のみで構成された略Ｕ字状とされていてもよい。

また、図７Ｂおよび図７Ｃに示されるように、溝部５０は、法線方向において、第１部材１０１および第２部材１０２におけるシャント抵抗２０側の端部に達しないように形成されていてもよい。つまり、溝部５０は、第１部材１０１および第２部材１０２内で終端するように形成されていてもよい。

（他の実施形態）
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

例えば、上記各実施形態において、溝部５０は、第１部材１０１および第２部材１０２の一方にのみ形成されていてもよい。また、上記各実施形態において、シャント抵抗２０は、第１部材１０１の一面１０１ａおよび第２部材１０２の１０２ａと同一平面上に位置するように配置され、他面２０ｂ側が凹んだ状態とされていてもよい。さらに、シャント抵抗２０は、厚さが第１部材１０１および第２部材１０２と同じ厚さとされていてもよい。これらのような電流検出装置としても、溝部５０が形成されていることにより、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記各実施形態において、端子部３１、３２の形状は適宜変更可能である。例えば、第１部材１０１および第２部材１０２の所定領域を端子部３１、３２とし、当該端子部３１、３２をボンディングワイヤ等で外部回路と接続するようにしてもよいし、当該端子部３１、３２をはんだ等で外部回路としてのプリント基板と接続するようにしてもよい。つまり、端子部３１、３２は、第１部材１０１および第２部材１０２の一部で構成されていてもよい。

１０バスバー
２０シャント抵抗
３１、３２端子部
５０溝部
１０１第１部材
１０１ａ一面
１０１ｂ他面
１０２第２部材
１０２ａ一面
１０２ｂ他面

Claims

シャント抵抗（２０）を有する電流検出装置であって、
一面（１０１ａ、１０２ａ）および前記一面と反対側の他面（１０１ｂ、１０２ｂ）を有する平板状とされ、前記一面側に端子部（３１、３２）が備えられた第１部材（１０１）および第２部材（１０２）を有するバスバー（１０）と、
一面（２０ａ）および前記一面と反対側の他面（２０ｂ）を有する平板状とされ、前記第１部材と前記第２部材との間に、当該他面が前記第１部材および前記第２部材の他面と平行となる状態で配置されると共に、前記バスバーより抵抗温度係数の小さい材料で構成される前記シャント抵抗と、を有し、
前記第１部材および前記第２部材には、前記一面のうちの前記端子部を挟んで前記シャント抵抗と反対側に位置する部分に溝部（５０）が形成されており、
前記シャント抵抗は、前記シャント抵抗の一面が、前記第１部材の一面および前記第２部材の一面よりも凹んだ状態となっており、
前記溝部は、前記一面に対する法線方向において、前記端子部を通り、前記第１部材、前記第２部材、前記シャント抵抗の配列方向と交差する方向であって、前記第１部材および前記第２部材の一面と平行な方向に延びた仮想線（Ｋ）と交差するように延設されており、
さらに、前記溝部は、前記第１部材および前記第２部材のうちの前記シャント抵抗側の端部まで延設されている電流検出装置。