特開 2024-121055 電流センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024121055

(43)【公開日】2024-09-06

(54)【発明の名称】電流センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/00 20060101AFI20240830BHJP

   H01C 1/14 20060101ALI20240830BHJP

   H01C 13/00 20060101ALI20240830BHJP

【ＦＩ】

G01R15/00 500

H01C1/14 Z

H01C13/00 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023027922

(22)【出願日】2023-02-27

(71)【出願人】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】川口 泰典

【テーマコード（参考）】

2G025

5E028

【Ｆターム（参考）】

2G025AA00

2G025AB05

2G025AC01

5E028BA21

5E028BB01

5E028JB03

(57)【要約】

【課題】部品点数を削減することができる電流センサを提供する。
【解決手段】電流センサ１は、一対のバスバー３，３の間にシャント抵抗４が接合された検出用導体２と、一対のバスバー３，３のそれぞれに少なくとも１つ設けられ、バスバー３と電流検出用の電線Ｗとを接続する導電部材５とを備える。導電部材５は、バスバー３に接合された接合部１０と、接合部１０と反対側に設けられ、電線Ｗに対して圧着される電線圧着部１１とを有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対のバスバーの間にシャント抵抗が接合された検出用導体と、
一対の前記バスバーのそれぞれに少なくとも１つ設けられ、前記バスバーと電流検出用の電線とを接続する導電部材と、を備え、
前記導電部材は、
前記バスバーに接合された接合部と、
前記接合部と反対側に設けられ、前記電線に対して圧着される電線圧着部と、を有する
ことを特徴とする電流センサ。

【請求項2】

前記電線圧着部は、
当該電線圧着部の延在方向に沿って延在する基部、及び、前記基部から前記延在方向と交差する方向に沿って両側に延在された一対のバレル部を含み、
複数の前記導電部材は、
各前記接合部が各前記バスバーに接合された接合状態において、各前記一対のバレル部が前記基部に対して同じ側に位置する
請求項１に記載の電流センサ。

【請求項3】

前記導電部材は、
前記接合部と前記電線圧着部との間に形成された屈曲部を有し、
前記屈曲部は、
前記バスバーにおいて前記接合部が接合された被接合面と交差する方向に屈曲する
請求項１または２に記載の電流センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のシャント式の電流センサでは、大電流を流すためにバスバーとシャント抵抗を組み合わせて使用している。この場合、電流検出用の基板とバスバーとの接続には、例えば、端子付きの電線が利用されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１８０２０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の電流センサでは、バスバーに対して電線付き端子をねじ止めしていることから、ねじが必須となり、部品点数の点で改善の余地がある。

【0005】

本発明は、部品点数を削減することができる電流センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係る電流センサは、一対のバスバーの間にシャント抵抗が接合された検出用導体と、一対の前記バスバーのそれぞれに少なくとも１つ設けられ、前記バスバーと電流検出用の電線とを接続する導電部材と、を備え、前記導電部材は、前記バスバーに接合された接合部と、前記接合部と反対側に設けられ、前記電線に対して圧着される電線圧着部と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る電流センサによれば、部品点数を削減することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る電流センサの概略構成を示す斜視図である。

【図2】図２は、実施形態に係る電流センサの電線接続例を示す斜視図である。

【図3】図３は、実施形態に係る電流センサの平面図である。

【図4】図４は、第１変形例に係る電流センサの概略構成を示す斜視図である。

【図5】図５は、第２変形例に係る電流センサの概略構成を示す斜視図である。

【図6】図６は、第３変形例に係る電流センサの概略構成を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明に係る電流センサについて図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態及び変形例により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態及び変形例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれ、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。

【0010】

また、以下に開示される実施形態および変形例には、同様の構成要素が含まれる。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される。

【0011】

［実施形態］
本実施形態に係る電流センサ１は、例えば、自動車等の車両（不図示）に搭載されたバッテリ（不図示）の充放電電流を計測するものである。電流センサ１は、例えば、バッテリの負極側に接続され、当該バッテリと車両負荷部や接地部（車両ボディ等）との間に介在し、その間に流れる電流を検出する。

【0012】

電流センサ１は、いわゆるシャント式の電流センサである。電流センサ１は、一対のバスバー３，３の間にシャント抵抗４が接合された検出用導体２と、検出用導体２に接合された一対の導電部材５，５とを備える。電流センサ１は、検出用導体２の延在方向Ｙに電流を流し、通電した際の電圧降下と当該シャント抵抗４の抵抗値とからオームの法則を用いて電流値を計測するものである。電流センサ１は、例えば、検出用導体２の延在方向Ｙに流れる電流に応じてシャント抵抗４の両端に発生する電圧（検出電圧）を増幅回路（不図示）によって増幅して出力し、当該増幅回路の出力に基づいて検出用導体２を流れる電流を検出する。

【0013】

なお、以下の説明において、便宜上、図示のＸ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向のうち、Ｘ方向を検出用導体２の「厚み方向Ｘ」といい、Ｙ方向を検出用導体２の「延在方向Ｙ」といい、Ｚ方向を検出用導体の「幅方向Ｚ」という。厚み方向Ｘと延在方向Ｙと幅方向Ｚとは、相互に直交する。特に、幅方向Ｚは、一方を「第１幅方向Ｚ１」、他方を「第２幅方向Ｚ２」という。以下の説明で用いる各方向は、特に断りのない限り、各部が相互に組み付けられた状態での方向として説明する。

【0014】

検出用導体２は、平板状に形成された一対のバスバー３，３と、平板状に形成され、一対のバスバー３，３間に介在するシャント抵抗４とで構成される。検出用導体２は、延在方向Ｙに延在し、厚み方向Ｘから見て矩形板状に形成される。検出用導体２は、厚み方向Ｘに貫通する一対の貫通孔３ｃ，３ｃを有する。貫通孔３ｃ，３ｃは、いずれも厚み方向Ｘから視た形状が円形を有する。検出用導体２は、例えば、各貫通孔３ｃにボルト等が挿通された状態で、当該検出用導体２の固定先に固定される。一対の貫通孔３ｃ，３ｃのうち、一方は、一対のバスバー３，３の一方に設けられ、他方は、一対のバスバー３，３の他方に設けられる。検出用導体２は、例えば、一方のバスバー３側にバッテリが接続され、他方のバスバー３側に車両負荷部や接地部が接続される。

【0015】

導電部材５は、一対のバスバー３，３のそれぞれに設けられ、バスバー３と電流検出用の電線Ｗとを接続するものである。導電部材５は、１つの検出用導体２に対して２つ接合されている。一対の導電部材５は、検出用導体２の異なる面ではなく同一面に接合されており、例えば、図１～図３に示すように、検出用導体２の表面２ａに接合されている。導電部材５は、バスバー３に接合された接合部１０と、接合部１０と反対側に設けられ、電線Ｗに対して圧着される電線圧着部１１とを有する。この電線Ｗは、一般的な電線であり、導電性を有する線状の芯線部Ｗ１と、芯線部Ｗ１の外側を覆う絶縁性の被覆部Ｗ２とを含んで構成される（図１参照）。

【0016】

２本の電線Ｗは、いずれも電流検出用の回路基板（不図示）に接続されている。電流検出用の回路基板には、例えば、上述した、検出用導体２の延在方向Ｙに流れる電流に応じてシャント抵抗４の両端に発生する電圧を増幅して出力する増幅回路が含まれる。電線Ｗは、一方の端末が導電部材５に接続されており、他方の端末が、電流検出用の回路基板に対して、直接半田付けされていてもよいし、コネクタ、端子等を介して接続されていてもよい。

【0017】

接合部１０は、平板状に形成され、バスバー３に接合される部分である。本実施形態の接合部１０は、バスバー３の表面３ａに接合される。接合部１０は、電線圧着部１１側に端部に設けられた連結部１２を介して電線圧着部１１に連結されている。導電部材５は、接合部１０、電線圧着部１１、連結部１２、及び屈曲部１３が一体的に形成されている。

【0018】

屈曲部１３は、導電部材５において、接合部１０と電線圧着部１１との間に形成されている。屈曲部１３は、接合部１０がバスバー３に接合された接合状態において、当該バスバー３において接合部１０が接合された被接合面である表面３ａと交差する方向に屈曲している。言い換えると、接合部１０は、電線圧着部１１及び連結部１２の連結方向に対して交差する方向に屈曲している。屈曲部１３は、例えば、接合部１０がバスバーに接合された接合状態において、延在方向Ｙから視た角度が略９０°に形成されている。屈曲部１３の屈曲方向は、例えば、接合部１０がバスバーに接合された接合状態において、第２幅方向Ｚ２側に向けて屈曲している。

【0019】

電線圧着部１１は、電線Ｗに圧着され部分である。電線圧着部１１は、当該電線圧着部１１の延在方向Ｙに沿って延在する基部２０、及び、基部２０から延在方向Ｙと交差する方向に沿って両側に延在された一対のバレル部２１，２１を含む。一対の導電部材５，５は、各接合部１０が各バスバー３に接合された接合状態において、各一対のバレル部２１，２１が基部２０に対して同じ側に位置する。バレル部２１は、電線Ｗの芯線部Ｗ１に圧着する芯線圧着部２２と、電線Ｗの被覆部Ｗ２に圧着する被覆圧着部２３とを有する。芯線圧着部２２及び被覆圧着部２３は、いずれも接合部１０がバスバー３に接合された接合状態において、基部２０に対して同じ側に位置する。本実施形態における一対の導電部材５，５は、各接合部１０が各バスバー３に接合された接合状態において、各一対のバレル部２１，２１が第１幅方向Ｚ１側に位置する一方、各接合部１０が第２幅方向Ｚ２側に位置する。

【0020】

電線圧着部１１は、一対のバレル部２１，２１の延在方向が、屈曲部１３の屈曲方向と反対側になるように形成される。言い換えると、導電部材５における屈曲部１３の屈曲方向は、電線圧着部１１の一対のバレル部２１，２１の延在方向と異なる方向となる。

【0021】

次に、電流センサ１の製造方法について簡単に説明する。まず、組立作業者は、検出用導体２に対して一対の導電部材５，５を接合する。接合部１０とバスバー３の接合は、例えば、ロウ付けや抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接等により行われる。なお、接合部１０とバスバー３の接合は、これらに限定されるものではない。導電部材５は、例えば、検出用導体２を治具に固定した状態で、当該検出用導体２に対して導電部材５を位置決めして接合を行う。屈曲部１３は、屈曲する方向を、溶接治具やレーザー溶接の際に用いるレーザー光等と干渉しない方向とすることが好ましい。

【0022】

次に、組立作業者は、導電部材５の電線圧着部１１を電線Ｗに圧着する。この場合、例えば、圧着端子用の圧着装置を利用して圧着してもよいし、治具等を用いて圧着してもよい。このように、本実施形態の電流センサ１の製造方法は、導電部材５を電線Ｗに圧着した後に、当該導電部材５をバスバー３に接合する場合と比較して、例えば導電部材５とバスバー３との溶接時に生じる熱が電線Ｗの被覆部Ｗ２に伝わらないので、被覆部Ｗ２の熱による劣化を防止することができる。

【0023】

以上説明した電流センサ１は、一対のバスバー３，３の間にシャント抵抗４が接合された検出用導体２と、一対のバスバー３，３のそれぞれに少なくとも１つ設けられ、バスバー３と電流検出用の電線Ｗとを接続する導電部材５とを備える。導電部材５は、バスバー３に接合された接合部１０と、接合部１０と反対側に設けられ、電線Ｗに対して圧着される電線圧着部１１とを有する。

【0024】

電流センサ１は、上記構成により、バスバー３に電流検出用の電線Ｗを接続する場合において、バスバー３に接合された接合部１０を有する導電部材５により、当該導電部材５の電線圧着部１１に電線Ｗを圧着することで、バスバー３と電線Ｗとの接続を容易に行うことが可能となる。この結果、電流センサ１は、バスバーに端子をネジ止めする従来の電流センサ１に比べて、ねじが不要となり、部品点数を削減することができる。また、電流センサ１は、バスバーに対して電線Ｗを直接接合する場合と比べて、導電部材５を介して電線Ｗを接合するので、接合する位置を安定させることが可能となる。また、電流センサ１は、電線Ｗが撚り線である場合、当該電線Ｗを直接バスバーに接合することが容易ではないが、導電部材５によりバスバー３に対して接合部１０を面当てすることができるので、バスバー３に対する電線Ｗの接合を安定させることができる。

【0025】

また、電流センサ１は、電線圧着部１１が、当該電線圧着部１１の延在方向Ｙに沿って延在する基部２０、及び、基部２０から延在方向Ｙと交差する方向に沿って両側に延在された一対のバレル部２１，２１を含むものである。複数の導電部材５は、各接合部１０が各バスバー３に接合された接合状態において、各一対のバレル部２１，２１が基部２０に対して同じ側に位置する。これにより、電流センサ１は、導電部材５に対する電線Ｗの接続を、例えば端子圧着装置等を利用して容易に行うことができる。

【0026】

また、電流センサ１は、導電部材５が、接合部１０と電線圧着部１１との間に形成された屈曲部１３を有する。屈曲部１３は、バスバー３において接合部１０が接合された被接合面である表面３ａと交差する方向に屈曲する。これにより、電流センサ１は、例えば、導電部材５によりバスバー３の被接合面である表面３ａに対して接合部１０を面当てすることができるので、バスバー３に対する電線Ｗの接合を安定させることができる。

【0027】

また、電流センサ１は、導電部材５における屈曲部１３の屈曲方向が、電線圧着部１１における一対のバレル部２１，２１の延在方向と異なる方向となる。これにより、電流センサ１は、一対のバレル部２１，２１と、例えば、溶接治具やレーザー溶接の際に用いるレーザー光等とを干渉させることなく、バスバー３に対して接合部１０を接合することができる。

【0028】

なお、上記実施形態では、導電部材５における屈曲部１３の屈曲方向が、電線圧着部１１における一対のバレル部２１，２１の延在方向と異なる方向としているが、これに限定されるものではない。例えば、一対のバレル部２１，２１と、溶接治具やレーザー溶接の際に用いるレーザー光等とを干渉させることなく、バスバー３に対して接合部１０を接合することができれば、屈曲部１３の屈曲方向が、一対のバレル部２１，２１の延在方向と同じ方向であってもよい。また、屈曲部１３は、接合状態において、延在方向Ｙから視た角度が略９０°に形成されているが、これに限定されるものではない。

【0029】

［第１変形例］
図４は、第１変形例に係る電流センサの概略構成を示す斜視図である。図４に示す電流センサ１Ａは、バスバー３に対する導電部材５Ａの接合位置が異なる点で上記実施形態の電流センサ１と異なる。

【0030】

一対の導電部材５Ａは、検出用導体２の異なる面ではなく同一面に接合されており、図４に示すように、検出用導体２の側面２ｂに接合されている。導電部材５Ａは、バスバー３に接合された接合部１０と、接合部１０と反対側に設けられ、電線Ｗに対して圧着される電線圧着部１１とを有するが、連結部１２及び屈曲部１３を有していない点で導電部材５と異なる。一対の導電部材５Ａは、いずれも、バスバー３の幅方向Ｚの両端に形成された側面３ｂの一方に接合されている。一対の導電部材５Ａは、各接合部１０が各バスバー３に接合された接合状態において、各一対のバレル部２１，２１が基部２０に対して同じ側に位置する。導電部材５Ａは、バスバー３の側面３ｂに対して接合部１０の表面（接合面）を重ね合わせるように接合される。

【0031】

導電部材５Ａは、バスバー３の側面３ｂに対して平板状の接合部１０が厚み方向Ｘに沿って接合されている。これにより、電流センサ１Ａは、電流センサ１に比べて、屈曲部１３を設けることなく導電部材５Ａを製造することが可能となるので、部品の製造コストを低減することが可能となる。また、電流センサ１Ａは、電流センサ１に比べて、電線圧着部１１を、検出用導体２の幅方向Ｚにおいて側面３ｂより外側に位置することが可能となるので、検出用導体２に対する電線Ｗのレイアウト上の自由度を向上させることが可能となる。

【0032】

また、第１変形例に係る電流センサ１Ａは、上記構成により、上記実施形態と同様の作用及び効果を有する。

【0033】

［第２変形例］
図５は、第２変形例に係る電流センサの概略構成を示す斜視図である。図５に示す電流センサ１Ｂは、バスバー３に対する導電部材５Ｂの接合位置が異なる点で上記実施形態及び第１変形例の電流センサ１，１Ａと異なる。

【0034】

一対の導電部材５Ｂは、検出用導体２の異なる面ではなく同一面に接合されており、図５に示すように、検出用導体２の側面２ｂに接合されている。導電部材５Ｂは、上記導電部材５Ａと同様に、連結部１２及び屈曲部１３を有していない点で導電部材５と異なる。導電部材５Ｂは、導電部材５Ａと同じ形状である。一対の導電部材５Ｂは、いずれも、バスバー３の幅方向Ｚの両端に形成された側面３ｂの一方に接合されている。一対の導電部材５Ｂは、各接合部１０が各バスバー３に接合された接合状態において、各一対のバレル部２１，２１が基部２０に対して同じ側に位置する。導電部材５Ｂは、バスバー３の側面３ｂに対して接合部１０の先端を突き当てるように接合される。

【0035】

導電部材５Ｂは、バスバー３の側面３ｂに対して平板状の接合部１０が交差する幅方向Ｚに接合されている。これにより、電流センサ１Ｂは、電流センサ１に比べて、屈曲部１３を設けることなく導電部材５Ａを製造することが可能となるので、部品の製造コストを低減することが可能となる。また、電流センサ１Ｂは、電流センサ１に比べて、電線圧着部１１を、検出用導体２の幅方向Ｚにおいて側面３ｂより外側に位置することが可能となるので、検出用導体２に対する電線Ｗのレイアウト上の自由度を向上させることが可能となる。また、電流センサ１Ｂは、電流センサ１，１Ａと比べて、検出用導体２に対して電線Ｗを幅方向Ｚから接続することが可能となる。

【0036】

また、第２変形例に係る電流センサ１Ｂは、上記構成により、上記実施形態及び変形例と同様の作用及び効果を有する。

【0037】

［第３変形例］
図６は、第３変形例に係る電流センサの概略構成を示す斜視図である。図６に示す電流センサ１Ｃは、バスバー３に対する導電部材５Ａの接合位置が上記第１変形例の導電部材５Ａと同じであるが、バスバー３に対する導電部材５の接合数の点で上記第１変形例の電流センサ１Ａと異なる。

【0038】

４つの導電部材５Ａは、図６に示すように、検出用導体２の側面２ｂに接合されている。このように、本実施形態及び変形例に係る電流センサ１，１Ａ～１Ｃは、いずれもバスバー３に対して導電部材５を複数接合することができる。これにより、電流センサ１，１Ａ～１Ｃと電流検出用の基板とを一対一で対応させることなく、各電流センサ１，１Ａ～１Ｃを複数の検出用基板で共用することが可能となる。

【符号の説明】

【0039】

１ 電流センサ
２ 検出用導体
３ バスバー
４ シャント抵抗
５ 導電部材
１０ 接合部
１１ 電線圧着部
１２ 連結部
１３ 屈曲部
２０ 基部
２１ バレル部
２２ 芯線圧着部
２３ 被覆圧着部
Ｗ 電線
Ｗ１ 芯線部
Ｗ２ 被覆部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】