JP7116026B2 - シャント抵抗式電流検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、シャント抵抗式電流検出装置に関する。

従来シャント抵抗を用いた電流値の測定は、シャント抵抗と両端に設けられたバスバーとの電位差を電流検出装置が検出して行われる。シャント抵抗式電流検出装置は、バッテリーの充放電電流の検出、ハイブリッド自動車や電気自動車のモータなどの電流の検出に用いる。

特許文献１のシャント抵抗と２つのバスバーの溶接方法においては、シャント抵抗と２つのバスバーの間にそれぞれ溶接部を介在させるため、２つのバスバーに対してシャント抵抗をそれぞれ当接させた状態で溶接する技術が開示されている。

特開２０１７－１１６４６１号公報

しかしながら、特許文献１は、２つのバスバーに対してシャント抵抗を挟み込み、その状態を維持したまま溶接を行う必要がある。２つのバスバーに対してシャント抵抗を挟み込む際や、溶接を行う際に、２つのバスバーに対するシャント抵抗の位置関係が設計上と異なってしまう場合がある。このため、各シャント抵抗式電流検出装置は、２つのバスバーに対するシャント抵抗の溶接状態が異なることとなる。溶接状態は、シャント抵抗を流れる電流の流れ方に大きな影響を与え、同一条件における電流値がシャント抵抗式電流検出装置ごとに異なり、検出精度が安定しないという問題がある。また、検出精度を安定させるために、シャント抵抗にトリミング等の加工を加えることで溶接状態を安定させることも考えられるが、生産コストが増加する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡単な方法で溶接時における各バスバーに対するシャント抵抗の位置関係を安定させることができるシャント抵抗式電流検出装置を提案する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、平板状の第一バスバーと平板状の第二バスバーとの間に平板状のシャント抵抗が接合するシャント抵抗式電流検出装置において、前記各バスバーは、電流検出装置と接続する検出導体をそれぞれ有し、前記シャント抵抗および前記各バスバーは、溶接部を介して接合されており、前記第一バスバーと前記第二バスバーとの間に前記シャント抵抗が設置される隙間が形成されおり、前記隙間において対向する対向面から前記隙間に向かって突出する凸部がそれぞれ形成され、前記シャント抵抗は、垂直方向において前記凸部にそれぞれ接触する、ことを特徴とする。

本発明にかかるシャント抵抗式電流検出装置は、隙間において対向する対向面から隙間に向かって突出する凸部にシャント抵抗を載置することができるので、簡単な方法で溶接時における各バスバーに対するシャント抵抗の位置関係を安定させることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態におけるシャント抵抗式電流検出装置を示す斜視図である。 図２は、実施形態におけるシャント抵抗式電流検出装置の部分断面図である。 図３－１は、シャント抵抗の設置方法を示す図である。 図３－２は、シャント抵抗の設置方法を示す図である。 図３－３は、シャント抵抗の設置方法を示す図である。 図３－４は、シャント抵抗の設置方法を示す図である。 図４は、変形例におけるシャント抵抗式電流検出装置の部分断面図である。

以下に、本発明に係るシャント抵抗式電流検出装置１の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、いわゆる当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、下記の実施形態における構成要素は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

〔実施形態〕
図１および図２を参照して、本実施形態におけるシャント抵抗式電流検出装置１を説明する。図１は、実施形態におけるシャント抵抗式電流検出装置を示す斜視図である。図２は、実施形態におけるシャント抵抗式電流検出装置の部分断面図である。

以下の説明において、図示のＸ軸方向は、本実施形態におけるシャント抵抗式電流検出装置１の前後方向であり、第一バスバー２、第二バスバー３およびシャント抵抗４の配列方向である。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向と直交する方向であり、本実施形態におけるにおけるシャント抵抗式電流検出装置１の幅方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向と直交する方向であり、本実施形態におけるシャント抵抗式電流検出装置１の上下方向であり、第一バスバー２、第二バスバー３ｂおよびシャント抵抗４の厚さ方向であり、鉛直方向と平行な方向である。Ｘ１は前方向であり、Ｘ２は後方向であり、Ｙ１は手前方向であり、Ｙ２は奥方向であり、Ｚ１は上方向であり、Ｚ２は下方向である。

シャント抵抗式電流検出装置１は、図１に示すように、ヒュージブルリンク１００の一部を構成し、例えば、図示しない自動車に搭載されている。ここで、自動車には、後述する電源装置であるバッテリー５および電流検出装置６が搭載されている。シャント抵抗式電流検出装置１は、第一バスバー２と、第二バスバー３と、シャント抵抗４とを備え、バッテリー５と電流検出装置６とそれぞれ電気的に接続される。第一バスバー２および第二バスバー３は、前後方向に離間して配置されており、第一バスバー２および第二バスバー３の間に隙間Ｓ１が設けられている。第一バスバー２および第二バスバー３は、第一バスバー２が前後方向のうち、前方向側に設けられ、第二バスバー３が後方向側に配置される。第一バスバー２と第二バスバー３との間にはシャント抵抗４が設置され、すなわち隙間Ｓ１にシャント抵抗４が設けられ、第一バスバー２および第二バスバー３に対してシャント抵抗４が電気的に接続することで、シャント抵抗式電流検出装置１を構成する。

ここで、ヒュージブルリンク１００は、バッテリー５からの電力を図示しない電線を介して自動車の各機器に分配するものである。ヒュージブルリンク１００は、環状部１０１と、ボルト挿入部１０２と、第一バスバー２と、第二バスバー３とを備え、導電性を有する金属板のプレス折り曲げ加工により、これらが一体に形成されている。

環状部１０１は、バッテリー５の図示しないバッテリーポストが挿入されるポスト挿入孔１０３と、当該ポスト挿入孔１０３と連続するスリット１０４が形成される。ポスト挿入孔１０３は、略円形状に形成され、バッテリーポストが挿入された状態で、各内周面がバッテリーポストと接触するように、内周壁面に上述したバッテリーポストテーパに対応したテーパが形成されている。なお、環状部１０１は、例えば、ボルトと、ナットとを含んで構成される図示しない締付部２３により、ポスト挿入孔１０３内にバッテリーポストが挿入された状態で、スリット１０４の幅を狭くすることで、バッテリーポスト１０２に締結するものである。環状部１０１は、前方向側において、第一バスバー２およびボルト挿入部１０２と連結されている。

ボルト挿入部１０２は、図示しないスタッドボルトが挿入されるものである。ボルト挿入部１０２は、平板状に形成されており、ボルト挿入孔１０５が形成されている。ここで、スタッドボルトは、導電性を有し、ボルト挿入孔１０５に挿入された状態で、ボルト挿入孔１０５から露出した軸部に電線の末端に設けられた端子等の金具が接触した状態で、ボルトが螺合され、電線がボルト挿入部１０２と電気的に接続される。ボルト挿入部１０２は、後方向側において環状部１０１と連結され、幅方向のうち、手前方向側において第二バスバー３と連結されている。

第一バスバー２は、平板状であり、例えば、Ｃｕなどの導電性金属で構成される。第一バスバー２は、本体部２１と、対向面２２と、凸部２３と、検出導体２４と、一対の分割部２５、２６とを有する。本体部２１は、後方向側において、環状部１０１と連結され、前方向側において、シャント抵抗４を介して第二バスバー３と連結されている。本体部２１は、前後方向に延在する平面上に形成されており、シャント抵抗４から流れてきたバッテリー５からの電流をボルト挿入部１０２に向けて流すものである。対向面２２は、本体部の側面のうち、第２バスバー３と対向する側面、すなわち、前方向側の側面である。対向面２２は、上下方向および幅方向を含む平面にて形成されている。対向面２２は、隙間Ｓ１を構成するものであり、隙間Ｓ１を挟んで後述する対向面２３と前後方向において対向する。凸部２３は、対向面２２から隙間Ｓ１に向かって、すなわち後方向に向かって突出して形成されている。本実施形態における凸部２３は、幅方向において一対の分割部２５，２６まで延在して形成されている。検出導体２４は、電流検出装置６と電気手に接続するものである。本実施形態における検出導体２４は、本体部２１の側面のうち、手前方向側の側面から手前方向側に突出し、先端部が上下方向のうち上方向側に向かって形成されている。検出導体２４は、本体部２１の側面のうち、手前方向側の側面から手前方向側に突出する棒状部を上方向側に曲げ加工することで形成されている。一対の分割部２５、２６は、隙間Ｓ１を構成するものであり、幅方向において、対向面２２を挟んで第２バスバー３に向かって突出してそれぞれ形成されている。

第二バスバー３は、平板状であり、例えば、Ｃｕなどの導電性金属で構成される。第二バスバー３は、本体部３１と、対向面３２と、凸部３３と、検出導体３４と、一対の分割部３５、３６とを有する。本体部３１は、奥行き方向側において、ボルト挿入部１０２と連結され、後方向側において、シャント抵抗４を介して第一バスバー２と連結されている。本体部３１は、前後方向に延在する平面上に形成されており、環状部１０１から流れてきたバッテリー５からの電流をシャント抵抗４に向けて流すものである。対向面３２は、本体部の側面のうち、第１バスバー２と対向する側面、すなわち、後方向側の側面である。対向面３２は、隙間Ｓ１を構成するものであり、隙間Ｓ１を挟んで後述する対向面３３と前後方向において対向する。凸部３３は、対向面３２から隙間Ｓ１に向かって、すなわち前方向に向かって突出して形成されている。本実施形態における凸部３３は、幅方向において一対の分割部３３，３６まで延在して形成されている。検出導体３４は、電流検出装置６と電気手に接続するものである。本実施形態における検出導体３４は、本体部３１の側面のうち、手前方向側の側面から手前方向側に突出し、先端部が上下方向のうち上方向側に向かって形成されている。検出導体３４は、本体部３１の側面のうち、手前方向側の側面から手前方向側に突出する棒状部を上方向側に曲げ加工することで形成されている。一対の分割部３５、３６は、隙間Ｓ１を構成するものであり、幅方向において、対向面３２を挟んで第一バスバー２に向かって突出してそれぞれ形成されている。ここで、分割部２５および分割部３５の間に隙間Ｓ２が形成され、分割部２６および分割部３６の間に隙間Ｓ３が形成されている。つまり、第一バスバー２および第２バスバー３は、シャント抵抗４が設置された状態では、連結されていない。また、分割部２５および分割部３５、分割部２６および分割部３６は、予めそれぞれ連結されており、第一バスバー２および第二バスバー３を連結する一対の連結部２０１，２０２（図３－１参照）を構成しており、シャント抵抗４が設置される際に分断される。

シャント抵抗４は、平板状に形成されており、隙間Ｓ１に挿入されるものであり、上下方向から見た場合において、幅方向を長手方向とする矩形状である。本実施形態におけるシャント抵抗４は、第１バスバー２および第２バスバー３とは異なる材料で構成されており、例えばＣｕ－Ｍｎ－Ｎｉ系金属、Ｃｕ－Ｎｉ系金属、Ｎｉ－Ｃｒ系金属などの導電性金属で構成される。シャント抵抗４は、前後方向における長さが隙間Ｓ１の前後方向における長さと同じあるいは若干短く、かつ、前後方向における凸部２３，３３の間の長さよりも長く形成されている。つまり、シャント抵抗４は、隙間Ｓ１に挿入された際に、下方向の底面が凸部２３，３３にそれぞれ接触することで、隙間Ｓ１に対する位置決めが行われる。シャント抵抗４は、側面のうち、前後方向における両側面が対向面２２，３２と対向し、接続面として機能する。

ここで、シャント抵抗４は、第一バスバー２および第二バスバー３に対して、溶接部７１，７２を介してそれぞれ接合されることで、第一バスバー２および第二バスバー３の間の隙間Ｓ１に設置される。溶接部７１は、前後方向において第一バスバー２とシャント抵抗４との境界に存在するものであり、第一バスバー２およびシャント抵抗４が溶融することで接合した部分である。溶接部７２は、前後方向において第二バスバー３とシャント抵抗４との境界に存在するものであり、第二バスバー３およびシャント抵抗４が溶融することで接合した部分である。溶融部７１，７２は、上下方向および幅方向を含む平面として形成される。各バスバー２，３およびシャント抵抗４の溶接は、種類は問わないが、レーザー溶接、電子ビープ溶接、アーク溶接などが好ましい。

次に、本実施形態におけるシャント抵抗式電流検出装置１の製造について説明する。図３－１～図３－４は、シャント抵抗の設置方法を示す図である。なお、隙間Ｓ１にシャント抵抗４が設置されていない状態では、図３－１に示すように、一対の連結部２０１，２０２が形成されている。これは、シャント抵抗４を設置する際に、溶接などの外力により、隙間Ｓ１が変形することを抑制するものである。

まず、作業員は、隙間Ｓ１にシャント抵抗４を挿入する。ここでは、作業員が隙間Ｓ１にシャント抵抗４を挿入することで、一対の凸部２３，３３にシャント抵抗４が接触することで、シャント抵抗４が一対の凸部２３，３３に載置される。これにより、シャント抵抗４と、対向面２３，３３とが前後方向において対向し、各バスバー２，３に対するシャント抵抗４の前後方向における位置決めが行われる。

次に、作業員は、隙間Ｓ１にシャント抵抗４が挿入された状態で、各バスバー２，３に対してシャント抵抗４をそれぞれ溶接により接合する。ここでは、シャント抵抗４が一対の凸部２３，３３に載置された状態で、図３－２に示すように、第一バスバー２とシャント抵抗４との間に、上下方向および幅方向に延在する溶接部７１が形成され、第二バスバー３とシャント抵抗４との間に、上下方向および幅方向に延在する溶接部７２が形成される。

次に、作業員は、各バスバー２，３に対してシャント抵抗４を接合した状態で、一対の連結部２０１，２０２を分断して、第一バスバー２および第二バスバー３を非連結とする。ここでは、図３－３に示すように、一対の連結部２０１，２０２に対して切断加工を行うことで、一対の連結部２０１，２０２をそれぞれ分断し、第一バスバー２に一対の分割部２５，２６を形成し、第二バスバー３に一対の分割部３５，３６を形成する。つまり、作業員は、分割部２５，３５との間に隙間Ｓ２を形成し、分割部２６，３６との間に隙間Ｓ３を形成する。

次に、作業員は、一対の検出導体２４，３４を成形する。ここでは、図３－４に示すように、一対の検出導体２４，３４に対して曲げ加工を行うことで、手前方向に延在している先端部を上方向に向ける。これにより、シャント抵抗式電流検出装置１を製造する。

次に、本実施形態におけるシャント抵抗式電流検出装置１の電流の流れ方と電流検出方法について説明する。バッテリー５から電流は、図１に示すように、環状部１０１、ボルト挿入部１０２の順で流れるとともに、環状部１０１、第一バスバー２、シャント抵抗４、第二バスバー３、ボルト挿入部１０２の順で流れる。詳細には、電流の流れは、環状部１０１、本体部２１、溶接部７１、シャント抵抗４、溶接部７２、本体部３１、ボルト挿入部１０２の順となる。シャント抵抗４において電流が通過する際に、シャント抵抗４を挟んで各バスバー２，３に形成された検出導体２４および検出導体２５の電位差を電流検出装置６が電流値として検出する。

以上のように、本実施形態におけるシャント抵抗式電流検出装置１は、各バスバー２，３に対してシャント抵抗４を溶接により接合する際に、シャント抵抗４を予め一対の凸部２３，３３に接触させておくことができる。つまり、シャント抵抗４は、溶接作業前に、隙間Ｓ１から抜け落ちたり、隙間Ｓ１において各バスバー２，３に対する相対位置が変化することを抑制することができる。従って、隙間Ｓ１において対向する対向面２２，３２から隙間Ｓ１に向かって突出する凸部２３，３３にシャント抵抗４を載置することができるので、簡単な方法で溶接時における各バスバー２，３に対するシャント抵抗４の位置関係を安定させることができる。

なお、本実施形態におけるシャント抵抗式電流検出装置１は、溶接部７１，７２が上下方向に平行に形成されているがこれに限定されるものではなく、上下方向に対して傾斜して形成されてもよい。図４は、変形例におけるシャント抵抗式電流検出装置の部分断面図である。

変形例におけるシャント抵抗式電流検出装置１は、溶接部７１，７２が上下方向のうち、上方向側から下方向側に向かうに伴い隙間Ｓ１に向かって突出するように傾斜して形成されている。溶接部７１，７２が上下方向に対して傾斜して形成されるためには、対向面２２，３２およびシャント抵抗４の前後方向における両側面も同様な傾斜面として形成されていることとなる。つまり、対向面２２，３２は、上方向側から下方向側に向かうに伴い隙間Ｓ１に向かって突出するように傾斜する傾斜面である。従って、隙間Ｓ１は、上方向側から下方向側に向かうに伴い、前後方向における長さが短くなる。また、シャント抵抗４の前後方向における両側面、すなわち接続面は、上方向側から下方向側に向かうに伴い隙間Ｓ１に向かって突出するように傾斜する傾斜面である。従って、シャント抵抗４は、上方向側から下方向側に向かうに伴い、前後方向における長さが短くなる。なお、対向面２２，３２は、幅方向から見た場合において、上下方向に対する傾斜角がシャント抵抗４の前後方向における両側面の傾斜角と同じである。

作業員により隙間Ｓ１にシャント抵抗４を挿入する際、一対の凸部２３，３３にシャント抵抗４が接触するとともに、対向面２２，３２にシャント抵抗４が接触することで、シャント抵抗４が一対の凸部２３，３３に載置された状態で、シャント抵抗４が対向面２２，３２と接触する状態を維持できる。これにより、シャント抵抗４と、対向面２３，３３とが前後方向において対向し、各バスバー２，３に対するシャント抵抗４の前後方向における位置決めが行われ、簡単な方法で溶接時における各バスバー２，３に対するシャント抵抗４の位置関係をさらに安定させることができる。

なお、変形例におけるシャント抵抗式電流検出装置１は、凸部２３，３３が形成されているが、凸部２３，３３が形成されていなくてもよい。これは、隙間Ｓ１にシャント抵抗４を挿入した際に、対向面２２，３３が傾斜面であるため、対向面２２，２３とシャント抵抗４とが接触することで、シャント抵抗４が隙間Ｓ１の下方向側から抜け落ちることを抑制することができる。

１ シャント抵抗式電流検出装置
２ 第一バスバー
２１ 本体部
２２ 対向面
２３ 凸部
２４ 検出導体
２５，２６ 分割部
３ 第二バスバー
３１ 本体部
３２ 対向面
３３ 凸部
３４ 検出導体
３５，３６ 分割部
４ シャント抵抗
５ バッテリー
６ 電流検出装置
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 隙間
１００ ヒュージブルリンク
１０１ 環状部
１０２ ボルト挿入部
１０３ ポスト挿入孔
１０４ スリット
１０５ ボルト挿入孔

Claims (2)

1. 平板状の第一バスバーと平板状の第二バスバーとの間に平板状のシャント抵抗が接合するシャント抵抗式電流検出装置において、
   前記第一バスバーおよび前記第二バスバーは、本体部および電流検出装置と接続する検出導体をそれぞれ有し、
   前記シャント抵抗および前記第一バスバーは、溶接部を介して接合されており、
   前記シャント抵抗および前記第二バスバーは、溶接部を介して接合されており、
   前記第一バスバーと前記第二バスバーとの間に前記シャント抵抗が設置される隙間が形成されており、前記隙間において対向する対向面から前記隙間に向かって突出する凸部がそれぞれ形成され、
   前記シャント抵抗は、上下方向において前記凸部にそれぞれ接触し、
   前記検出導体は、前記本体部の側面のうち、手前方向側の側面から手前方向側に突出し、先端部が上下方向のうち上方向側に向かって形成される、
   ことを特徴とするシャント抵抗式電流検出装置。
2. 前記溶接部は、上下方向に対して傾斜して形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシャント抵抗式電流検出装置。

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