特開 2024-65042 逆シールド要素を有する電流センサ

(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】P2024065042

(43)【公開日】2024-05-14

(54)【発明の名称】逆シールド要素を有する電流センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/20 20060101AFI20240507BHJP

【ＦＩ】

G01R15/20 A

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023181776

(22)【出願日】2023-10-23

(31)【優先権主張番号】2022113366326

(32)【優先日】2022-10-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】521126966

【氏名又は名称】スージョウ リテルヒューズ オーブイエス カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】エリック チェン

【テーマコード（参考）】

2G025

【Ｆターム（参考）】

2G025AA04

2G025AA05

2G025AA07

2G025AA11

2G025AB02

2G025AC01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】密度及び小型化に対する高まる需要に伴い、既存の電流センサに対する改良が望まれている。
【解決手段】センサデバイスは、筐体内の基板、基板１０４に結合された感知要素、及び感知要素を囲むシールド要素を含み得、シールド要素１４０は基板の開口部を通って延在する。センサデバイスは、筐体を通って延在するバスバー１２８を更に含み得、シールド要素は、バスバーの少なくとも１つの側面に沿った窪み１３８を通って更に延在する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体；
前記筐体内の基板；
前記基板に結合された感知要素；
前記感知要素を囲むシールド要素、ここで前記シールド要素は前記基板の開口部を通って延在する；及び
前記筐体を通って延在するバスバー、ここで前記シールド要素は、前記バスバーの第１の側面に沿った窪みを通って更に延在する、
を備える、センサデバイス。

【請求項2】

前記基板及び前記筐体を貫通するコネクタを更に備える、請求項１に記載のセンサデバイス。

【請求項3】

前記コネクタは、前記筐体のコネクタ開口部内に延在する複数のピンを有する、請求項２に記載のセンサデバイス。

【請求項4】

前記基板はプリント回路基板であり、前記感知要素は回転及び線形位置ホール特定用途向け集積回路、又は電流ホール特定用途向け集積回路である、請求項１に記載のセンサデバイス。

【請求項5】

前記シールド要素は、逆Ｕ字形構成で中央部分から延在する一組の脚部を有し、前記一組の脚部のうち第１の脚部は、前記基板の前記開口部を通って、及び前記バスバーの前記第１の側面に沿った前記窪みを通って延在する、請求項１に記載のセンサデバイス。

【請求項6】

前記一組の脚部のうち第２の脚部は、前記バスバーの第２の側面を取り囲んでいる、請求項５に記載のセンサデバイス。

【請求項7】

前記シールド要素の前記第１の脚部及び前記第２の脚部は、前記筐体の底部カバーに設けられた対応するスロット内で終端する、請求項６に記載のセンサデバイス。

【請求項8】

前記バスバーは、前記基板の第１の主側面に沿って位置決めされ、前記感知要素は、前記基板の第２の主側面に結合されている、請求項１から７のいずれか一項に記載のセンサデバイス。

【請求項9】

筐体内のプリント回路基板（ＰＣＢ）；
前記ＰＣＢに結合された感知要素；
前記感知要素を囲むシールド要素、ここで前記シールド要素は、前記ＰＣＢの開口部を通って延在する；及び
前記筐体を通って延在するバスバー、ここで前記シールド要素は、前記バスバーの第１の側面に沿った窪みを通って更に延在する、
を備える、電流センサ。

【請求項10】

前記ＰＣＢ及び前記筐体を貫通するコネクタを更に備え、前記コネクタは、前記筐体のコネクタ開口部内に延在する複数のピンを有する、請求項９に記載の電流センサ。

【請求項11】

前記感知要素は回転及び線形位置ホール特定用途向け集積回路、又は電流ホール特定用途向け集積回路である、請求項９に記載の電流センサ。

【請求項12】

前記シールド要素は、逆Ｕ字形構成で中央部分から延在する一組の脚部を有し、前記一組の脚部のうち第１の脚部は、前記ＰＣＢの前記開口部を通って、及び前記バスバーの前記第１の側面に沿った前記窪みを通って、又は前記バスバーの前記第１の側面及び第２の側面に沿った前記窪みを通って延在する、請求項９に記載の電流センサ。

【請求項13】

前記一組の脚部のうち第２の脚部は、前記バスバーの前記第２の側面を取り囲んでいる、請求項１２に記載の電流センサ。

【請求項14】

前記シールド要素の前記第１の脚部及び前記第２の脚部は、前記筐体の底部カバーに設けられた対応するスロット内で終端する、請求項１３に記載の電流センサ。

【請求項15】

前記バスバーは、前記ＰＣＢの第１の主側面に沿って位置決めされ、前記感知要素は、前記ＰＣＢの第２の主側面に結合されている、請求項９から１４のいずれか一項に記載の電流センサ。

【請求項16】

筐体内のプリント回路基板（ＰＣＢ）；
前記ＰＣＢに結合された感知要素；
前記ＰＣＢに隣接するバスバー、前記バスバーは、前記筐体を通って延在する；及び
前記感知要素を囲むシールド要素、ここで前記シールド要素は、前記ＰＣＢの開口部を通って、及び、前記バスバーの第１の側面に沿った窪みを通って延在する、
を備える、電流感知デバイス。

【請求項17】

前記ＰＣＢ及び前記筐体を貫通するコネクタを更に備え、前記コネクタは、前記ＰＣＢのコネクタ開口部内に延在する複数のピンを有する、請求項１６に記載の電流感知デバイス。

【請求項18】

前記感知要素は回転及び線形位置ホール特定用途向け集積回路である、請求項１６に記載の電流感知デバイス。

【請求項19】

前記シールド要素は、逆Ｕ字形構成で中央部分から延在する一組の脚部を有し、前記一組の脚部のうち第１の脚部は、前記ＰＣＢの前記開口部を通って、及び前記バスバーの前記第１の側面に沿った前記窪みを通って延在し、前記第１の脚部及び第２の脚部は、前記筐体の底部カバーまで延在する、請求項１６に記載の電流感知デバイス。

【請求項20】

前記バスバーは、前記ＰＣＢの第１の主側面に沿って位置決めされ、前記感知要素は、前記ＰＣＢの第２の主側面に結合されている、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の電流感知デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して電流センサに関し、より具体的には、逆シールドを有する電流センサに関する。

【背景技術】

【0002】

電流センサは、バッテリ充電器システム、バッテリシステム、配電システム、インバータシステム、コンバータシステム、及びその他など、様々な車両システムを流れる電流（代替的な選択としては電圧又は温度感知）を検出する。幾つかの電流センサは、水平方向に印加される磁束密度に比例した出力信号を提供する、単一のホールＩＣを使用する。密度及び小型化に対する高まる需要に伴い、既存の電流センサに対する改良が望まれている。これらの及び他の考慮事項に関して、本開示が提供される。

【発明の概要】

【0003】

この概要は、以下の詳細な説明で更に説明される概念の選択を簡略化した形態で紹介するために提供されている。この概要には、特許請求される主題の重要な特徴又は本質的な特徴を特定する意図はなく、また特許請求される主題の範囲を決定するにあたり、その支援を行う意図もない。

【0004】

一手法において、センサデバイスは、筐体、筐体内の基板、及び基板に結合された感知要素を含み得る。センサデバイスは、感知要素を囲むシールド要素を更に含み得、シールド要素は基板の開口部を通って延在し、バスバーは筐体を通って延在し、シールド要素は、バスバーの第１の側面に沿った窪みを通って更に延在する。

【0005】

別の手法において、電流センサは、筐体内のプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）、ＰＣＢに結合された感知要素、及び感知要素を囲むシールド要素を含み得、シールド要素は、ＰＣＢの開口部を通って延在する。電流センサは、筐体を通って延在するバスバーを更に含み得、シールド要素は、バスバーの第１の側面に沿った窪みを通って更に延在する。

【0006】

更に別の手法において、電流感知デバイスは、筐体内のプリント回路基板（ＰＣＢ）、ＰＣＢに結合された感知要素、及びＰＣＢに隣接するバスバーを含み得、バスバーは、筐体を通って延在する。電流感知デバイスは、感知要素を囲むシールド要素を更に含み得、シールド要素は、ＰＣＢの開口部を通って、及び、バスバーの第１の側面に沿った窪みを通って延在する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

添付図面は、その原理の実際的な応用のためにこれまでに考案された、開示される実施形態の例示的な手法を示す。

【0008】

【図1】本開示の実施形態に係る、感知デバイスの斜視図である。

【0009】

【図2】本開示の実施形態に係る、感知デバイスの別の斜視図である。

【0010】

【図3】本開示の実施形態に係る、感知デバイスの断面図である。

【0011】

【図4】本開示の実施形態に係る、感知デバイスの分解図である。

【0012】

図面は必ずしも原寸に比例していない。図面は単なる表示であり、本開示の特定のパラメータを表現することは意図されていない。図面は、本開示の典型的な実施形態を描くことを意図しており、従って、範囲を限定するものとみなされるべきではない。図面において、同様の参照符号は同様の要素を表す。更に、図のうちの幾つかにおける特定の要素は、説明の明確さのために省略される、又は縮尺どおりに図示されない場合がある。更に、明確にするために、一部の参照符号は、特定の図面において省略されている場合がある。

【発明を実施するための形態】

【0013】

ここで、本開示に係る実施形態が、添付図面を参照して以下にてより十分に説明される。本開示の態様は、多くの異なる形態で具現化されてよく、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が十分及び完全であるように、且つシステムの範囲及び方法を当業者に十分に伝達するように提供される。

【0014】

本明細書で説明される通り、逆シールド要素及びスロット付きプリント回路基板を含む感知デバイスが提供され、これは、感知精度を維持又は改善しつつ、感知デバイスの全体的なサイズを縮小する。幾つかの実施形態において、感知デバイスの感知要素は、センサの精度を高めるために多点較正をサポートする回転及び線形位置ＡＳＩＣであり得る。

【0015】

ここで図１～図４を見ながら、本開示の実施形態に係る感知デバイス（以下、「デバイス」）１００について説明する。デバイス１００は、内部空洞１０５内で基板１０４を囲む筐体１０２を含み得、感知要素１０６は基板１０４に結合されている。非限定的であるが、基板１０４はプリント回路基板（ＰＣＢ）であり得、感知要素１０６は回転及び線形位置ホール特定用途向け集積回路、又は電流ホール特定用途向け集積回路であり得る。基板１０４は、第２の主側面１１０に対向する第１の主側面１０８を含み得る。様々な実施形態において、感知要素１０６は、基板１０４の第１又は第２の主側面１０８、１１０に取り付けられ得る。示されていないが、感知要素１０６は、プロセッサ又はコントローラと通信して、デバイス１００によって検出される電流レベルを判定し得る。

【0016】

幾つかの実施形態において、筐体１０２は、磁場が感知要素１０６に到達するのを阻止することを防ぐべく、非磁性、又はより好ましくは非金属材料で構成され得る。例えば、筐体１０２は、高密度ポリエチレン（Ｈｉｇｈ－Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ：ＨＤＰＥ）又はプラスチック（例えば、ＰＡ６６＋３０ＧＦ）で構成され得る。本開示は、この点に関して限定されない。

【0017】

筐体１０２は、例えば一組のループアーム１１６及びタブ１１８によって底部カバー１１４と結合可能な本体１１２を含み得る。筐体１０２の本体１１２は、コネクタ１２２の複数のピン１２４を受け入れるように動作可能なコネクタ開口部１２０を含み得る。複数のピン１２４は、基板１０４を通って更に延在し得る。他の実施形態において、筐体１０２が、代替的な形状、構成、構成要素の数などを取り得ることを理解されたい。

【0018】

筐体１０２の本体１１２は、その中にバスバー１２８を受け入れるように動作可能なバスバー開口部１２６を含み得る。バスバー１２８は、第２の端部１３２に対向する第１の端部１３０、及び、第２の側面１３６に対向する第１の側面１３４を含み得る。示されている通り、バスバー１２８は、基板１０２の第１の主側面１０８に沿って位置決めされ得る。非限定的であるが、バスバー１２８は、銅又は他の好適な材料から作製され得る。一般的であるように、バスバー１２８の第１の端部１３０及び第２の端部１３２は、筐体１０２の外側に延在し得る。

【0019】

有利にも、バスバー１２８は、その中にシールド要素１４０を受け入れるために、第１の側面１３４に沿った凹部又は窪み１３８を含み得る。窪み１３８は、概して、Ｕ字形又は曲線状であり得る。他の実施形態において、窪み１３８は、バスバー１２８を通るスロット、ノッチ、又は開口部である。図３～４においてより良く示されている通り、シールド要素１４０は、逆Ｕ字形構成で中央部分１４３から延在する第１及び第２の脚部１４１、１４２を含み得る。第１の脚部１４１は、バスバー１２８の窪み１３８を通って、及び基板１０４の開口部１４４を通って延在する。示されている通り、開口部１４４は、基板１０４の側面から延在し得、第１及び第２の主側面１０８、１１０の間全体に延在し得る。シールド要素１４０の第２の脚部１４２は、バスバー１２８の第２の側面１３６を取り囲み、筐体１０２の底部カバー１１４に設けられたスロット１４８内で終端する。第１の脚部１４１は同様に、底部カバー１１４のスロット１４９内に延在し得る。

【0020】

非限定的であるが、シールド要素１４０は、透磁率特性を有する材料から作製され得る。例えば、シールド要素１４０は、パーマロイ材料（例えば、Ｆｅ－Ｎｉ合金）などの磁気シールド材料から作製され得る。磁気シールド材料の使用により、感知要素１０６に近接する内部空洞１０５は、外部磁場によって引き起こされ得る干渉から、及びシールド要素１４０の第１及び第２の脚部１４１、１４２間の集中磁場から隔離される。別の例において、シールド要素１４０は、導電性材料（例えば、Ｆｅ－Ｓｉ合金）から作製され得る。

【0021】

バスバー１２８の窪み１３８を通じて、及び基板１０４の開口部１４４を通じてシールド要素１４０を設けることにより、感知要素１０６の性能を犠牲にすることなく、デバイス１００をよりコンパクトにし得る。

【0022】

上記の論述は、例示及び説明の目的で提示されたものであり、本開示を本明細書に開示された１つの形態又は複数の形態に限定することは意図されていない。例えば、本開示の様々な特徴は、本開示を合理化する目的で、１つ又は複数の態様、実施形態、又は構成において共にグループ化され得る。しかしながら、本開示の特定の態様、実施形態、又は構成の様々な特徴は、代替の態様、実施形態、又は構成において組み合わされ得ることを理解されたい。更に、以下の特許請求の範囲は、この参照によってこの詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、それ自体が本開示の別個の実施形態として独立している。

【0023】

本明細書において使用するとき、単数形で記載され、「一」又は「１つ」という語に続く要素又は段階は、複数の要素又は段階を除外しないものとして理解されるべきであるが、但しそのような除外が明示的に記載されている場合を除く。更に、本開示の「一実施形態」の参照は、記載された特徴をも組み込む追加的な実施形態の存在を除外するものと解釈されることは意図されていない。

【0024】

「含む」、「備える」、又は「有する」、及びそれらの変化形を本明細書において使用することは、それらの後に列挙された項目及びその均等物並びに追加的な項目を包含することを意味している。従って、「含む」、「備える」、又は「有する」という用語及びこれらの変化形は、オープンエンド表現であり、本明細書において交換可能に使用することができる。

【0025】

本明細書において使用するとき、「少なくとも１つ」、「１つ又は複数」、及び「及び／又は」という言い回しは、動作において接続的にも離接的の両方であるオープンエンド表現である。例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの１つ又は複数」、「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの１つ又は複数」、及び「Ａ、Ｂ、及び／又はＣ」という表現のそれぞれは、Ａ単体、Ｂ単体、Ｃ単体、Ａ及びＢの組み合わせ、Ａ及びＣの組み合わせ、Ｂ及びＣの組み合わせ、又はＡ、Ｂ、及びＣの組み合わせを意味する。

【0026】

全ての指向性に関する言及（例えば、近位、遠位、上部、下部、上向き、下向き、左、右、横方向、長手方向、前方、後方、頂部、底部、上、下、垂直方向、水平方向、半径方向、軸方向、時計回り、及び反時計回り）は、本開示の読み手の理解を助けるために識別の目的のためだけに使用されており、とりわけ本開示の位置、配向又は使用について限定を生むものではない。接続に関する言及（例えば、取り付けられる、結合される、接続される、及び接合される）は、広く解釈されるべきであり、別段の指示がない限り、要素の集合間の中間部材及び要素間の相対運動を含んでよい。従って、接続に関する言及は、２つの要素が直接、及び互いに固定された関係で接続されることを必ずしも暗示するものではない。

【0027】

更に、識別に関する言及（例えば、一次、二次、第１、第２、第３、第４など）は、重要度又は優先度を暗示することを意図しておらず、或る特徴を別の特徴と区別するために使用されている。図面は、単に説明を目的としたものであり、本明細書に添付の図面に反映された寸法、位置、順序、及び相対的なサイズは異なってもよい。

【0028】

更に、「実質的」又は「実質的に」という用語、並びに「おおよその」又は「おおよそ」という用語は、幾つかの実施形態において交換可能に使用することができ、当業者によって容認可能な任意の相対的な尺度を使用して説明されることが可能である。例えば、これらの用語は、基準パラメータとの比較としての役割を果たして、意図する機能を提供することが可能な逸脱を示すことができる。非限定的であるが、基準パラメータからの逸脱は、例えば１％未満、３％未満、５％未満、１０％未満、１５％未満、及び２０％未満などの量とすることができる。

【0029】

本開示は、本明細書において説明される特定の複数の実施形態によって範囲を限定されるものではない。実際、本明細書に説明したものに加えて、本開示の様々な他の実施形態及び修正形態は、上述の説明及び添付図面から当業者には明らかであろう。従って、そのような他の実施形態及び修正形態は、本開示の範囲内にあることが意図されている。更に、本開示は、特定の目的のために特定の環境における特定の実装形態の文脈において本明細書で説明されてきた。当業者は、有用性がそれに限定されないことを認識し、本開示は、任意の数の目的のために任意の数の環境において有益に実装されてよい。従って、以下に記載される特許請求の範囲は、本明細書で説明されるような本開示の全容及び趣旨を考慮して解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【外国語明細書】