JP5018846B2

JP5018846B2 - 電流検出装置

Info

Publication number: JP5018846B2
Application number: JP2009199977A
Authority: JP
Inventors: 宏樹岩井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2029-08-31
Also published as: DE102010037237A1; JP2011052998A

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、バッテリ端子に取り付けられてシャント抵抗として機能するバスバーの２点間の電圧降下量に基づいてバッテリの充放電電流を検出する電圧降下式電流計測装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この電圧降下式電流計測装置は、バッテリの側面に配置され、長手方向の両端に２つの貫通孔が設けられている。一方の貫通孔（上側）は、バッテリのプラス端子から延びる導電金具にボルトで締結するためのものである。また、他方の貫通孔（下側）は、スタータへの電源供給用の電線にボルトで締結するためのものである。

特開２００５−１８８９４５号公報（第５−１０頁、図１−１０）

ところで、特許文献１に開示された電圧降下式電流計測装置は、バッテリの側面に搭載されるため、他の部品の搭載状態によっては両端の貫通孔にボルトを通して電気的な接続を行う際の作業性が悪いという問題があった。特に、車室内スペースを広くするためにエンジンルームに余裕がない場合やエンジンルーム内のレイアウトの都合により、バッテリ側面の十分なスペースを確保できない場合があり、作業性の改善が望まれる。

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、バッテリに取り付ける際の作業性を向上させ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、バッテリの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、バッテリ側の配線に固定されて電気的な接続が行われる第１の固定部と、ハーネスが固定されて電気的な接続が行われる第２の固定部と、第１および第２の固定部との間に挿入された抵抗体と、抵抗体の通電方向に沿った２箇所の電位差に基づいて抵抗体を流れる電流を検出する電流検出回路が搭載される回路基板と、第１および第２の固定部の間に配置され、抵抗体と回路基板とが収納されるケースとを備え、第１の固定部においてバッテリ側の配線を取り付ける第１の取付面と、第２の固定部においてハーネスを取り付ける第２の取付面のそれぞれは、バッテリの上面と平行であり、第１および第２の取付面をともにバッテリの上方に配置するとともに、第１の取付面よりも第２の取付面を低い位置に配置している。

第１の取付面と第２の取付面の両方をバッテリの上方に配置するとともにこれらをともにバッテリの上面と平行にすることにより、バッテリの上面近傍で第１の固定部とバッテリ端子側の配線の固定作業や第２の固定部とハーネスの固定作業を行うことができるため、バッテリに電流検出装置を取り付ける際の作業性を向上させることができる。また、２つの取付面に段差を付けることにより、それぞれの取付面について固定作業を行った際に、工具が反対側の固定部に接触することを防止することができる。さらに、２つの取付面に段差があるため、２つの取付面の間に被水等による水や泥、電解液などが隙間なく溜まることを防止することができる。また、第２の固定部の位置を低くすることにより、車体第２の固定部が車体に接触することを未然に防止することができる。

また、上述した第１の取付面は、バッテリの端子と同じ高さにあり、第２の取付面は、バッテリの端子よりも低い位置にあることが望ましい。特に、上述した第２の取付面は、バッテリの上面よりも低い位置にあることが望ましい。これにより、第２の固定部にハーネスを取り付ける際に、工具を回しすぎても工具がバッテリ側面に当たって止まるため、工具が他のバッテリ端子（第１の固定部が接続される側の端子ではなく他方の端子）に接触して短絡することを回避することができる。

また、上述したケースは、第１の固定部が接続されるバッテリの端子に最も近いバッテリの側面に沿って配置されることが望ましい。これにより、第１の固定部を中心に電流検出装置が回った場合であっても、ケースがバッテリ側面に当接した状態でそれ以上回ることを防止することができるため、第１の固定部とバッテリ端子側との固定がゆるむことを防止することができる。

また、上述した抵抗体は、ケース内で折り返されたＵ字形状を有することが望ましい。これにより、第１の固定部と第２の固定部の間隔を接近させることができ、電流検出装置全体の小型化と、バッテリ側面のスペースの有効利用を図ることができる。

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。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。

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。

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板１２０と、バスバー１１０と回路基板１２０を収納するケース１３０と、回路基板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、回路基板１２０が収納されるケース１３０の凹部の開口をふさぐ蓋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字形状を有しており、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が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、横断面がコの字型形状を有しており、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１１０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。

図４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４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。

このように、本実施形態の電流検出装置１００では、第１の取付面１１２Ｂと第２の取付面１１４Ｂの両方をバッテリ２００の上方に配置するとともにこれらをともにバッテリ２００の上面２００Ａと平行にすることにより、バッテリ２００の上面２００Ａ近傍で第１の固定部１１２とバッテリ端子側の取付金具２１０への固定作業や第２の固定部１１４へのハーネス３００の固定作業を行うことができるため、バッテリ２００に電流検出装置１００を取り付ける際の作業性を向上させることができる。また、２つの取付面１１２Ｂ、１１４Ｂに段差を付けることにより、それぞれの取付面１１２Ｂ、１１４Ｂについて固定作業を行った際に、工具が反対側の固定部に接触することを防止することができる。さらに、２つの取付面１１２Ｂ、１１４Ｂに段差があるため（同一平面上にないため）、これら２つの取付面の間に被水等による水や泥、電解液などが隙間なく溜まることを防止することができる。

また、第１の取付面１１２Ｂをバッテリ２００の端子２０２と同じ高さにするとともに、第２の取付面１１４Ｂをバッテリ２００の端子２０２よりも低い位置、具体的にはバッテリ２００の上面２００Ａよりも低い位置に設定しているため、第２の固定部１１４にハーネス３００を取り付ける際に、工具を回しすぎても工具がバッテリ２００側面に当たって止まるため、工具が他のバッテリ２００の他方の端子（端子２０２と反対側の端子）に接触して短絡することを回避することができる。

また、バスバー１１０の一部および回路基板１２０などが収納される縦長形状のケース１３０を端子２０２に最も近いバッテリ２００の側面に沿って配置することにより、第１の固定部１１２を中心に電流検出装置１００が回った場合であっても、ケース１３０がバッテリ側面に当接した状態でそれ以上回ることを防止することができるため、第１の固定部１１２とバッテリ側の取付金具２１０との固定がゆるむことを防止することができる。

また、バスバー１１０を、ケース１３０内で折り返したＵ字形状とすることにより、第１の固定部１１２と第２の固定部１１４の間隔を接近させることができ、電流検出装置１００全体の小型化と、バッテリ側面のスペースの有効利用を図ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、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、上述した実施形態では、バッテリ２００のマイナス側の端子２０２に電流検出装置を接続したが、プラス側の端子に電流検出装置１００を接続するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、バッテリ２００の端子２０２に最も近い側面に沿って電流検出装置１００のケース１３０を配置したが、取付金具２１０や第１の固定部１１２の長さによっては端子２０２と電流検出装置１００との間の距離がある程度長くなることが許容されるため、バッテリ２００の他の側面に沿ってケース１３０を配置するように電流検出装置１００を実装してもよい。

また、上述した実施形態では、回路基板１２０が収納されるケース１３０の凹部の開口を蓋１５０によってふさぐようにしたが、回路基板１２０を含む凹部全体を、エポキシ樹脂等の充填剤を充填して覆うようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、バスバー１１０と一体に形成された抵抗体（シャント抵抗）を用いたが、少なくとも電位差を検出する２箇所が含まれる範囲をバスバー１１０とは別体の抵抗体に置き換えるようにしてもよい。

上述したように、本発明によれば、バッテリ２００の上面２００Ａ近傍で第１の固定部１１２とバッテリ端子側の配線の固定作業や第２の固定部１１４とハーネス３００の固定作業を行うことができるため、バッテリ２００に電流検出装置１００を取り付ける際の作業性を向上させることができる。また、２つの取付面１１２Ｂ、１１４Ｂに段差を付けることにより、それぞれの取付面について固定作業を行った際に、工具が反対側の固定部に接触することを防止することができる。さらに、２つの取付面に段差があるため、２つの取付面の間に被水等による水や泥、電解液などが隙間なく溜ま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回路基板
１３０ケース
１４０コネクタ
１４２コネクタターミナル
１５０蓋
２００バッテリ
２０２、３０２端子
２１０取付金具
３００ハーネス

Claims

バッテリの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、
前記バッテリ側の配線に固定されて電気的な接続が行われる第１の固定部と、
前記ハーネスが固定されて電気的な接続が行われる第２の固定部と、
前記第１および第２の固定部との間に挿入された抵抗体と、
前記抵抗体の通電方向に沿った２箇所の電位差に基づいて前記抵抗体を流れる電流を検出する電流検出回路が搭載される回路基板と、
前記第１および第２の固定部の間に配置され、前記抵抗体と前記回路基板とが収納されるケースと、
を備え、前記第１の固定部において前記バッテリ側の配線を取り付ける第１の取付面と、前記第２の固定部において前記ハーネスを取り付ける第２の取付面のそれぞれは、前記バッテリの上面と平行であり、
前記第１および第２の取付面をともに前記バッテリの上方に配置するとともに、前記第１の取付面よりも第２の取付面を低い位置に配置することを特徴とする電流検出装置。
請求項１において、
前記第１の取付面は、前記バッテリの端子と同じ高さにあり、
前記第２の取付面は、前記バッテリの端子よりも低い位置にあることを特徴とする電流検出装置。
請求項２において、
前記第２の取付面は、前記バッテリの上面よりも低い位置にあることを特徴とする電流検出装置。
請求項１において、
前記ケースは、前記第１の固定部が接続される前記バッテリの端子に最も近い前記バッテリの側面に沿って配置さ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、
前記抵抗体は、前記ケース内で折り返されたＵ字形状を有することを特徴とする電流検出装置。