JP2020035589A - 過電流遮断ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】製造工程や部品点数が増加することを抑制しつつ、過電流を遮断する。【解決手段】本明細書によって開示される電圧検出ユニット10は、導電性を有する芯線24を絶縁性を有する絶縁被覆26によって覆った電線20と、電極端子Tに接続される端子接続部42と、端子接続部42に連なって設けられ、電線20の端末において絶縁被覆26から露出した芯線24に接続される接続片44の芯線接続部47と、電線20の延び方向に芯線接続部47と並んで設けられ、電線20の絶縁被覆26を保持する第2被覆保持部50とを備え、芯線接続部47と第2被覆保持部50との間に配された電線20は、絶縁被覆26から露出した状態で芯線24を小径にした溶断部60を有する構成とした。【選択図】図1

Description

本明細書によって開示される技術は、過電流遮断ユニットに関する。
過電流を遮断可能な電圧検出モジュールとして、特開2018−97988号公報(下記特許文献1)に記載のものが知られている。
この電圧検出モジュールは、電池セルの電極端子に接続されるバスバと、電圧検出導体に設けられた中継端子と、モールド樹脂部材とを備えている。中継端子は、電圧検出導体に圧着される圧着部と、断面積が小さい可溶部とを有しており、可溶部がモールド樹脂部材に埋設された状態でバスバと接続されることで、バスバと電圧検出導体とが中継端子を介して接続されている。そして、バスバに過電流が流れると可溶部が溶断することで過電流がバスバと電圧検出導体との間において遮断されるようになっている。
特開2018−97988号公報
ところで、一般に、圧着部を有する中継端子は、銅合金で形成されるため、中継端子の可溶部を溶断させるためには、可溶部を極細に形成しなければならない。また、モールド樹脂部材に埋設された可溶部は、バスバやバレル以外にモールド樹脂部材への熱引き効果も生じるため、可溶部を長く設定しなければならない。したがって、バレルを有する中継端子に極細で長い可溶部を形成するためには、製造工程が増加してしまう。だからといって、例えば、バスバと電圧検出導体との間に過電流遮断素子を取り付けると、部品点数が増加してしまう。
本明細書では、製造工程や部品点数が増加することを抑制しつつ、過電流を遮断する技術を開示する。
本明細書によって開示される技術は、過電流遮断ユニットであって、導電性を有する芯線を絶縁性を有する被覆によって覆った電線と、電源端子に接続される端子接続部と、前記端子接続部に連なって設けられ前記電線の端末において前記被覆から露出した前記芯線に接続される芯線接続部と、前記電線の延び方向に前記芯線接続部と並んで設けられ、前記電線の前記被覆を保持する被覆保持部とを備え、前記芯線接続部と前記被覆保持部との間に配された前記電線は、前記被覆から露出した状態で前記芯線を小径にした溶断部を有する構成とした。
このような過電流遮断ユニットによると、端子接続部に過電流が流れると芯線を小径にした溶断部が溶断することで端子接続部からの過電流を遮断することができる。また、芯線接続部と被覆保持部との間に配された電線の被覆と芯線の一部を取り除くことで溶断部を形成することができるから、製造工程や部品点数が増加することを抑制することができる。
本明細書によって開示される過電流遮断ユニットは、以下の構成としてもよい。
前記溶断部と隣り合う前記被覆の端部と、前記溶断部とは、覆い部によって全周に亘って覆われている構成としてもよい。
電線の被覆と芯線の一部を取り除いて小径に形成された溶断部は、強度が低下するため、他の部材が接触するなどして破損することが懸念される。しかしながら、このような構成によると、溶断部が覆い部によって覆われているから、溶断部を補強することで溶断部が破損することを防ぐことができると共に、溶断部に他の部材が接触することを防ぐことができる。
前記覆い部は、形状を保持可能な円筒状をなしており、前記溶断部と隣り合う前記被覆の端部に固定されている構成としてもよい。
このような構成によると、覆い部が形状を円筒状に保持されたまま電線の被覆に固定されているから、溶断部に覆い部が接触することを防ぐことができる。すなわち、溶断部と覆い部との間に空気層を設け、覆い部の熱引きによって溶断部が溶断しなくなることを防ぐことができる。
前記芯線は、導電性を有する複数本の第1素線と、前記第1素線よりも電気抵抗が大きい少なくとも1本以上の第2素線とを有しており、前記溶断部は、前記電線の前記被覆と共に前記複数本の第1素線を取り除いて形成されている構成としてもよい。
このような構成によると、第1素線よりも電気抵抗が大きい第2素線によって溶断部が形成されるから、例えば、第1素線によって溶断部を形成する場合に比べて、溶断部を短い長さで溶断させることができる。すなわち、溶断部が長くなって過電流遮断ユニットが大型化することを抑制することができる。
前記第1素線は、銅または銅合金によって形成されており、前記第2素線は、鋼によって形成されている構成としてもよい。
ここで、鋼とは、炭素などを微量に含む鉄合金であって、例えば、クロムやニッケルを含むステンレス鋼(SUS:Steel Use Stainless)などが挙げられる。
このような構成によると、ステンレス鋼製の素線の周りを、銅もしくは銅合金製の複数の素線で囲んだ従来の高強度電線によって溶断部を容易に形成することができる。すなわち、新規に電線を製造せずに過電流遮断ユニットを製造することができる。
本明細書によって開示される技術によれば、製造工程や部品点数が増加することを抑制しつつ、過電流を遮断することができる。
実施形態1に係る電圧検出ユニットの平面図 電圧検出ユニットの正面図 電圧検出ユニットの側面図 図1のA−A線断面図 図1のB−B線断面図 接続端子に電線を載置した状態を示す斜視図 実施形態2に係る溶断部をスリーブで覆った状態を示す斜視図 溶断部をスリーブで覆った状態を示す平面図 図8のC−C線断面図 図8のD−D線断面図 実施形態3に係る図9の断面に相当する断面図 図10の断面に相当する断面図
<実施形態1>
本明細書に開示された技術における実施形態1について図1から図6を参照して説明する。
本実施形態は、車両に搭載される図示しない蓄電装置の電極端子(「電源端子」の一例)Tと図示しないECU(Electronic Control Unit)とを接続する電圧検出ユニット(「過電流遮断ユニット」の一例)10を例示している。
電圧検出ユニット10は、図1に示すように、ECUに接続される電線20と、電線20の端末に接続される接続端子40とを備えて構成されている。
電線20は、導電性を有する芯線24と、芯線24の外周面を全周に亘って覆う絶縁性を有する絶縁被覆26とによって形成されている。
芯線24は、図5に示すように、ステンレス鋼からなる少なくとも1本以上の鋼線(「第2素線」の一例)21を、銅または銅合金からなる複数本の銅線(「第1素線」の一例)22によって囲んで構成されている。ステンレス鋼とは、炭素クロム、ニッケルを含む鉄合金であって、例えば、銅や銅合金よりも電気抵抗が大きいSUS(Steel Use Stainless)などが挙げられる。
本実施形態では、芯線24は1本の鋼線21を、鋼線21とほぼ同径6本の銅線22によって全周に亘って囲んで構成されている。つまり、芯線24は、銅線22よりも電気抵抗が大きい1本の鋼線21の周りに複数の銅線22が配された形態とされている。なお、芯線24は、1本の鋼線21を、鋼線21よりも小径の7本以上の銅線22によって全周に亘って囲んだ構成してもよい。
接続端子40は、図1および図6に示すように、略矩形平板状の端子接続部42と、端子接続部42から後方に向かって延出された接続片44と、端子接続部42から後方に向かって延出された保持片48とを備えて構成されている。
端子接続部42は、左右方向に長い略矩形状をなし、角部が丸みを帯びた形態とされている。端子接続部42は、板厚方向に貫通する丸孔状の端子挿通孔42Aを有しており、端子挿通孔42Aは、端子接続部42の一方(図1の左方)に偏って設けられている。
端子挿通孔42Aには、蓄電装置の電極端子Tが挿通可能とされており、図1に示すように、端子挿通孔42Aに挿通された電極端子TにナットNを締め込むことで端子接続部42と電極端子Tとが電気的に接続されるようになっている。
端子接続部42における長手方向の後側縁には、接続片44と保持片48とが左右方向に並んで設けられている。
接続片44は、端子接続部42の一方の端部(図1の左側の端部)42Lよりもやや中央寄りの位置に設けられている。
接続片44は、端子接続部42に連なる第1延出片45と、第1延出片45の端部に設けられた第1被覆保持部46と、第1被覆保持部46に連なって設けられた芯線接続部47とを備えて構成されている。
第1延出片45は、前後方向に延びる略矩形状平板状に形成されており、第1延出片45の後側左側縁部に第1被覆保持部46が設けられている。
第1被覆保持部46は、第1延出片45に連なる底板46Aと、底板46Aの前後方向の両側縁から延出された一対の第1バレル片46Bとを有している。第1被覆保持部46は、図1、図3および図4に示すように、電線20の端末における絶縁被覆26を底板46A上に載置し、一対の第1バレル片46Bを絶縁被覆26に巻き付けるようにして圧着することで電線20の端末を保持している。また、第1被覆保持部46が電線20の絶縁被覆26に圧着されると、第1延出片45の後端部上に、第1被覆保持部46から右側に引き出された電線20が配されるようになっている。
芯線接続部47は、第1被覆保持部46の底板46Aに連なる底板47Aと、底板47Aの前後方向の両側縁から延出された一対のワイヤバレル片47Bとを有している。芯線接続部47は、図2および図4に示すように、絶縁被覆26を皮剥ぎして電線20の端末において露出された芯線24を底板47A上に載置し、一対のワイヤバレル片47Bを芯線24に対して圧着することで電線20に圧着固定されている。これにより、接続端子40と電線20とは電気的に接続されている。
一方、保持片48は、端子接続部42の他方の端部(図1の右側の端部)42Rよりもやや中央寄りの位置に設けられている。言い換えると、保持片48は、図1および図6に示すように、接続片44に圧着された電線20の延び方向である左右方向に接続片44と所定の間隔を隔てて並んで設けられている。
保持片48は、端子接続部42に連なる第2延出片49と、第2延出片49の端部に設けられた第2被覆保持部50とを備えて構成されている。
第2延出片49は、前後方向に延びる略矩形状平板状に形成されており、第2延出片49の後側右側縁部に第2被覆保持部50が設けられている。
第2被覆保持部50は、第2延出片49に連なる底板50Aと、底板50Aの前後方向の両側縁から延出された一対の第2バレル片50Bとを有している。第2被覆保持部50は、図1、図3および図4に示すように、電線20の端末から離れた中間位置の絶縁被覆26を底板50A上に載置し、一対の第2バレル片50Bを途中位置の絶縁被覆26に巻き付けるようにして圧着することで電線20の途中位置を保持している。また、第2被覆保持部50が電線20の絶縁被覆26に圧着されると、第2延出片49の後端部上に、第2被覆保持部50から左側に引き出された電線20が配されるようになっている。
さて、電線20は、図1に示すように、接続片44の芯線接続部47と保持片48の第2被覆保持部50との間に溶断部60を有している。
溶断部60は、接続片44の第1延出片45よりもやや保持片48側の位置から保持片48の第2延出片49よりもやや接続片44側の位置に設けられている。また、溶断部60は、電線20の絶縁被覆26を皮剥ぎして、芯線24における6本の銅線22を取り除いて1本の鋼線21を残すことにより芯線24を小径にして形成されている。
つまり、溶断部60は、電線20の絶縁被覆26と芯線24の銅線22を取り除くことで、銅線22よりも電気抵抗の大きい鋼線21のみを残して形成されている。
本実施形態は、以上のような構成であって、続いて、電圧検出ユニット10の作用および効果について説明する。
例えば、蓄電装置の電源端子に接続される接続部と、電源装置の電圧を検出するための検出器の電線との間に接続される電圧検出ユニットにおいて、過電流が流れた際に、接続部に設けられた可溶部を溶断することにより過電流を遮断する方法が知られている。しかしながら、このような場合、可溶部を極細に形成する必要がある。また、可溶部がモールド樹脂部材に埋設されている場合には、可溶部のモールド樹脂部材への熱引き効果を考慮し、可溶部を長く設定しなければならない。だからといって、可溶部の代替として、例えば、過電流遮断素子を取り付けると、部品点数が増加してしまう。
ところが、本実施形態の電圧検出ユニット10は、導電性を有する芯線24を絶縁性の絶縁被覆26によって覆った電線20と、電極端子Tに接続される端子接続部42と、端子接続部42に連なって設けられ、電線20の端末において絶縁被覆26から露出した芯線24に接続される接続片44の芯線接続部47と、電線20の延び方向に芯線接続部47と並んで設けられ、電線20の絶縁被覆26を保持する第2被覆保持部50とを備え、芯線接続部47と第2被覆保持部50との間に配された電線20は、絶縁被覆26から露出した状態で芯線24を小径にした溶断部60を有している。
つまり、本実施形態によると、蓄電装置の電極端子Tに過電流が生じ、接続端子40に過電流が流れると芯線24を小径にした溶断部60が溶断することにより過電流を遮断することができる。これにより、接続端子40から電線20を介してECUに過電流が流れることを防ぐことができる。また、本実施形態によると、芯線接続部47と第2被覆保持部50との間に配された電線20の絶縁被覆26と芯線24の一部を取り除いて芯線24を小径にして溶断部60を形成することができるから、電圧検出ユニット10の製造工程や部品点数が増加することを抑制することができる。
また、本実施形態によると、芯線24は、導電性を有する複数本の銅線22と、銅線22よりも電気抵抗が大きい少なくとも1本以上の鋼線21とを有しており、溶断部60は、電線20の絶縁被覆26と共に複数本の銅線22を取り除いて1本の鋼線21のみによって形成されている。
つまり、本実施形態によると、銅線22よりも電気抵抗が大きい1本の鋼線21によって溶断部60が形成されるから、例えば、銅線によって溶断部を形成する場合に比べて、溶断部60を短い長さ寸法によって溶断させることができる。すなわち、溶断部60が長くなって電圧検出ユニット10が大型化することを抑制することができる。
また、本実施形態によると、ステンレス鋼製の鋼線21の周りを、銅もしくは銅合金製の複数の銅線22で囲んだ高強度電線によって溶断部60を形成することができる。すなわち、新規な電線を製造せずに従来から製造されている高強度電線を用いて電圧検出ユニット10を製造することができるから、電圧検出ユニット10の製造コストが増加することを抑制することができる。
<実施形態2>
次に、実施形態2について図7から図10を参照して説明する。
実施形態2の溶断部60は、実施形態1における溶断部60の外周をスリーブ(「覆い部」の一例)80によって覆ったものであって、実施形態1と共通する構成、作用、および効果については重複するため、その説明を省略する。また、実施形態1と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。
実施形態2のスリーブ80は、合成樹脂製であって、図7から図10に示すように、略円筒状の形状を保持可能とされている。
スリーブ80の左右方向の長さ寸法L1は、図9に示すように、溶断部60の左右方向の長さ寸法L2よりも左右方向にやや長めとされている。スリーブ80の内径寸法は、電線20の絶縁被覆26の外形寸法よりも僅かに大きく設定されている。したがって、スリーブ80は、電線20を挿通して、溶断部60の左右両側に隣り合う絶縁被覆26の端部26Aと溶断部60とを全周に亘って覆うことが可能とされている。
スリーブ80は、溶断部60の左右両側における絶縁被覆26の端部26Aと溶断部60とをスリーブ80によって覆った状態で、例えば、接着剤、スリーブ80の内面に設けられた粘着層や溶着層などによって電線20の絶縁被覆26に固定されている。つまり、溶断部60は、スリーブ80によって補強されている。
すなわち、溶断部60は、電線20の絶縁被覆26と芯線24の一部を取り除いて小径に形成されて強度が低下しているものの、スリーブ80によって覆われて補強されているから、溶断部60が破損することを防ぐことができると共に、溶断部60に他の部材が接触することを防ぐことができるようになっている。
また、本実施形態によると、図9および図10に示すように、溶断部60とスリーブ80との間に空気層ALが形成されているから、スリーブ80が熱引きによって溶断部60が溶断しなくなることを防ぐことができる。
なお、スリーブ80の外面に樹脂テープなどを巻き付けてスリーブ80、ひいては溶断部60をさらに補強してもよい。
<実施形態3>
次に、実施形態3について図11および図12を参照して説明する。
実施形態3の電線120は、実施形態2における電線20の芯線24を変更したものであって、実施形態1と共通する構成、作用、および効果については重複するため、その説明を省略する。また、実施形態1と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。
実施形態3の電線120における芯線124は、図11および図12に示すように、銅または銅合金製の単芯線122とされている。溶断部160は、電線120の絶縁被覆26を皮剥ぎすると共に、例えば、切削加工により単芯線122を小径にして形成されている。
したがって、本実施形態によると、単芯線122を切削する割合を容易に変化させることができるから、過電流に対する溶断時間や溶断部160の長さを調整し易くすることができる。
<他の実施形態>
本明細書で開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。
(1)上記実施形態1および2では、1本の鋼線21と6本の銅線22によって芯線24を構成した。しかしながら、これに限らず、2本以上の鋼線と複数本の銅線によって芯線を構成してもよい。
(2)上記実施形態1および2では、芯線24を構成する鋼線21と銅線22との線径をほぼ同じに構成した。しかしながら、これに限らず、鋼線よりも銅線を小径に構成してもよく、銅線よりも鋼線を小径に構成してもよい。
(3)上記実施形態1および2では、複数本の銅線22と銅線22よりも少ない本数の鋼線21によって芯線24を構成した。しかしながら、これに限らず、複数本の銅線と銅線よりも少ない本数のアルミニウム線によって芯線を構成してもよい。
(4)上記実施形態2および3では、溶断部60を筒状のスリーブ80によって覆った構成とした。しかしながら、これに限らず、シート状の樹脂フィルムを絶縁被覆26に巻き付けて溶断部を樹脂フィルムによって覆う構成にしてもよい。
10:電圧検出ユニット(「過電流遮断ユニット」の一例)
20:電線
21:鋼線(「第2素線」の一例)
22:銅線(「第1素線」の一例)
24:芯線
26:絶縁被覆(「被覆」の一例)
42:端子接続部
47:芯線接続部
50:第2被覆保持部(「被覆保持部」の一例)
60:溶断部
80:スリーブ(「覆い部」の一例)
T:電極端子(「電源端子」の一例)

Claims (5)

  1. 導電性を有する芯線を絶縁性を有する被覆によって覆った電線と、
    電源端子に接続される端子接続部と、
    前記端子接続部に連なって設けられ、前記電線の端末において前記被覆から露出した前記芯線に接続される芯線接続部と、
    前記電線の延び方向に前記芯線接続部と並んで設けられ、前記電線の前記被覆を保持する被覆保持部とを備え、
    前記芯線接続部と前記被覆保持部との間に配された前記電線は、前記被覆から露出した状態で前記芯線を小径にした溶断部を有する過電流遮断ユニット。
  2. 前記溶断部と隣り合う前記被覆の端部と、前記溶断部とは、覆い部によって全周に亘って覆われている請求項1に記載の過電流遮断ユニット。
  3. 前記覆い部は、形状を保持可能な円筒状をなしており、
    前記溶断部と隣り合う前記被覆の端部に固定されている請求項2に記載の過電流遮断ユニット。
  4. 前記芯線は、導電性を有する複数本の第1素線と、前記第1素線よりも電気抵抗が大きい少なくとも1本以上の第2素線とを有しており、
    前記溶断部は、前記電線の前記被覆と共に前記複数本の第1素線を取り除いて形成されている請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の過電流遮断ユニット。
  5. 前記第1素線は、銅または銅合金によって形成されており、前記第2素線は、鋼によって形成されている請求項4に記載の過電流遮断ユニット。
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