WO2011102005A1 - 車両用の電線 - Google Patents

Abstract

　少なくとも耐熱温度を含む仕様条件が相違する領域を連続的に配線する電線において、重量、コスト等の低減を図る。ハイブリッド自動車または電気自動車等に配索する車両用の電線であって、配線領域で要求される耐熱温度を含む仕様条件に応じて被覆材料あるいは／および芯線の種類を相違させた異種の電線を用い、前記配線領域が変わる位置で前記異種の電線の芯線同士を溶接、中間圧着端子を用いた加締め圧着、コネクタを用いた端子接続、圧接、ハンダ付けのいずれかで接続し、連続した１回路を構成する電線としている。

Description

車両用の電線

　本発明は車両用の電線に関し、詳しくは、ハイブリッド自動車または電気自動車に配索する車両用の電線で、配線領域で要求される耐熱温度を含む仕様条件が相違する場合に配索領域の仕様条件に適合した電線とするものである。

　従来、ハイブリッド自動車や電気自動車に配索される電力ケーブルの配線構造として、特開２００４－２２４１５６号公報で、図７（Ａ）（Ｂ）に示す構造が提案されている。該構造は、リア側に搭載されたインバータ１００と接続する３本の電力ケーブル１０２Ｕ、１０２Ｖ、１０２Ｗをそれぞれ金属製の保護パイプ１１０を通してフロア下方に前方へと配線してフロント側のエンジンルーム内に引き込み、エンジンルーム内に搭載されたモータ１０１と接続しており、エンジンルーム内では可撓性のある保護チューブ１２０に挿通している。

　前記のように電力ケーブル（高圧ケーブル）をフロア下方に配線する領域では剛直な金属パイプに通し、エンジンルーム内に配線する領域では可撓性を有するチューブに通して保護パイプの種類を相違させている。これにより、電力ケーブルのフロア下方での配線を可能とし、フロア上部スペースを有効利用できるようにしている。

特開２００４－２２４１５６号公報

　前記特許文献１では、電力ケーブルをフロア下方に配線することができる利点を有するが、インバータとモータとを接続する３本の電力ケーブルは、それぞれ１本の連続した電線を３本用いている。これら３本の電線は雰囲気温度と通電値によりケーブルサイズが決定しており、通常は、雰囲気温度が高くなり、電力ケーブルにとっては熱害のあるエンジンルーム内の雰囲気温度に依存して、サイズを含めたケーブルの種類が決定される場合があり、電線サイズが肥大化につながることがある。

　電力ケーブルとして耐熱温度が高い種類のケーブルを採用すると、電線サイズが肥大化することにより重量が増加し、かつ、コスト高になる問題がある。フロア下方の配索領域では放熱性の良い金属パイプを通しているにも拘わらず、耐熱温度が高いケーブルを使用することになる。このように、フロア下方の配索領域では、使用するケーブルの重量低減およびコスト低減できるように改善する余地がある。

　前記課題を解決するため、本発明は、配線領域で要求される耐熱温度を含む仕様条件に応じて被覆の材料および／または芯線の種類を相違させた異種の電線を用い、前記配線領域が変わる位置で前記異種の電線の芯線同士を接続して連続した１回路を構成する電線としていることを特徴とする車両用の電線を提供している。

　本発明が対象とする電線は、前記従来例に記載した車両のリア側からフロント側へとフロア下方に配線され、フロント側で床下からエンジンルームに引き込まれる３相または２相の電力ケーブルに適用される。しかしながら、該床下配線の電力ケーブル（交流３回路、直流２回路）に限定されず、雰囲気温度の相違により要求される耐熱温度が相違する領域に連続的に配線する場合には、本発明を適用できる。

　具体的には、ハイブリッド自動車または電気自動車からなる電動自動車に配線される電線であり、
　前記電動自動車のフロア下方の床下からエンジンルームに連続配線され、
　前記床下の配線領域に第１電線を配線し、前記エンジンルーム室内は第２電線を配線し、
　前記第１電線の電線径は第２電線の電線径より小さくし、第１電線と第２電線とはエンジンルーム室内または床下のいずれかで接続されている。

　また、雰囲気温度の低い前記床下の配線領域に配線する第１電線の耐熱温度より、雰囲気温度が高い領域のエンジンルーム室内に配線する第２電線の耐熱温度を高くし、第１電線は導体抵抗を下げることができるものとしている。　
　このように、本発明では、雰囲気温度が相違することにより、要求される耐熱温度が相違する領域に連続配線される電線として、少なくとも耐熱温度が相違する異種の電線を接続して連続配線している。これにより、過剰な耐熱温度の電線を配線することで、重量およびコストが高くなる問題を解消している。

　具体的には、リア側からフロント側へ床下配線する領域では耐熱温度が比較的低い第１電線とし、例えば、耐熱温度は８０℃以上２００℃未満の耐熱温度としている。また、該第１電線の単芯線、撚線またはエナメル線を絶縁樹脂で被覆している。
　フロント側のエンジンルームの配線領域では耐熱温度が比較的高い第２電線とし、例えば、耐熱温度は１２０℃以上としている。また、該第２電線は撚線の芯線を絶縁樹脂で被覆している。
　前記第１電線は床下からエンジンルームに引き出し、エンジンルーム内で前記第２電線と接続していることが好ましい。
　前記のように第１電線は、フロア下方を略直線状に配線するため、比較的剛直となる単芯線もしくはエナメル線を用いてもよい。一方、エンジンルーム内に配線する第２電線は、屈曲させて配線する箇所が有るため、単芯線ではなく、可撓性のよい撚線とすることが好ましい。

　前記耐熱温度が比較的低い第１電線として、アルミニウム系金属の単芯線の電線が好適に用いられ、耐熱温度が比較的高い前記第２電線としてアルミニウム系金属の撚線の電線が好適である。
　前記のように第１電線をアルミニウム系金属の単芯線とした電線とすると、軽量化と小スペース化を図ることができる。
　また、第２電線もアルミニウム系金属の撚線を電線とすると、軽量化を図ることができる。
　なお、第１、第２電線はアルミウム系電線に限定されず、銅線を使用してもよい。

　前記アルミニウム系金属の単芯線の電線は、従来用いられている銅系金属線の撚線からなる電線に対して、単位長さ当たりの重量が６０～７０％低減でき、外径が約２０％低減できる。

　本発明の電線は、前記従来例と同様な、車両のリア側に搭載するインバータとエンジンルーム内に搭載するモータとを接続する３本の電線または、車両のリア側に搭載するバッテリとエンジンルーム内のインバータとを接続する２本の電線として好適に用いられる。前記床下の配線領域では各電線は硬質パイプに挿通していることが好ましい。

　前記第１電線と第２電線とからなる異種の電線の接続は、これら電線の芯線同士の溶接、中間圧着端子を用いた加締め圧着、コネクタを用いた端子接続、ボルト締結、冷間・熱間圧接、ハンダ付けから選択され、かつ、
　前記溶接接続は、超音波溶接、摩擦溶接、抵抗溶接、アーク溶接、レーザ溶接、電子ビーム溶接、高周波溶接、プラズマ溶接のいずれかである。
　このように、電線同士を接続できる手段であれば、いずれでも良いが、超音波溶接あるいは抵抗溶接が接続作業が簡単に行えると共に安価にでき、かつ、接続部が肥大化せずスペース的にも有利である。

　前記のように、本発明では、雰囲気温度が相違することにより、要求される耐熱温度が相違する領域に連続配線される電線として、耐熱温度が相違する異種の電線を接続して連続配線している。これにより、過剰な耐熱特性を有する電線の代わりに、適性な耐熱温度の電線を配線して、電線重量低減、コスト低減等を図ることができる。

本発明の実施形態の電線の配線構造を示し、（Ａ）は概略平面図、（Ｂ）は自動車に配索した状態の概略図である。 前記実施形態の各電線を示し、（Ａ）は第１電線と第２電線とを接続して形成した電線の構成を示す図面、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ－Ｃ線断面図、（Ｄ）は（Ａ）のＤ－Ｄ線断面図である。 前記第１電線と第２電線との接続部分を示す斜視図である。 図３の説明図である。 （Ａ）は本実施形態の構成を示す説明図、（Ｂ）は対比して示す従来例の説明図である。 （Ａ）（Ｂ）は第１、第２電線の他の接続形態を示す概略図である。 （Ａ）（Ｂ）は従来例を示す図面である。

　以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
　本発明はハイブリッド自動車において、図１に示すように、リア側に搭載したインバータ１とエンジンルーム内に搭載したモータ２とを接続するため、リア側からフロント側にかけてフロア３の下方に３本の電線１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）を配線し、フロント側でフロア上方へと引き出し、前記モータ２と接続している。

　図２に示すように、前記３本の電線１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）はフロア３の下方に床下配線される領域Ｘでは第１電線２０とし、フロア３の下方から第２電線３０とし、 該第２電線３０をエンジンルーム内に引き込んでいる。
　前記床下配線する第１電線２０は、８０℃以上２００℃未満の耐熱温度のアルミニウム系金属からなる単芯線の芯線２２を絶縁樹脂２１で被覆している。エンジンルーム内を配線領域とする前記第２電線３０は１２０℃以上の耐熱温度としたアルミニウム系金属の素線を撚った撚線からなる芯線３２を絶縁樹脂３１で被覆している。
　本実施形態では、前記第１電線２０として芯線断面積が１２ｓｑの電線を用い、第２電線３０として芯線断面積が１５ｓｑの電線を用いている。

　第１電線２０と第２電線３０とは、互いに接続する端末側の絶縁被覆２１、３１を皮剥ぎして芯線２２、３２を露出させ、該芯線２２、３２を重ね合わせて超音波溶接して接続している。　
　超音波溶接した接続部分１３に熱収縮チューブ１４を被せて熱収縮させ、露出した接続部分の絶縁を確保している。該熱収縮チューブ１４の外周にグロメット１９を外嵌している。

　３本の電線１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）の単芯線からなる第１電線２０の部分は、シールド性を兼ねるアルミニウム系金属からなる金属パイプ１６（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ）に１本づつ通して保護している。
　一方、３本の電線１０の前記第２電線３０の部分は集束して、１つの金属編組チューブ（図示せず）を通すと共に、該金属編組チューブの外周にコルゲートチューブ１５を被せて保護している。

　図３、図４に示すように、各金属パイプ１６から引き出した３本の電線１０は、前記第１電線２０と第２電線３０との前記接続部分１３となり、該接続部分１３の第２電線３０側を集束している。この接続部分１３を挟む金属パイプ１６で通した部分と、コルゲートチューブ１５で被覆する部分との間は、拡径筒部１９ａの一端から大径筒部１９ｂが突出するとともに他端からは蛇腹筒部１９ｃを突出させたグロメット１９に通して保護している。該グロメット１９の大径筒部１９ｂの大径側から前記金属パイプ１６を引き出し、蛇腹筒部１９ｃの開口端から第２電線３０を集束して引き出し、引き出した第２電線は前記コルゲートチューブ１５で被覆保護している。

　前記のように、床下に沿ってリア側からフロント側へ略真っすぐに配線する領域では耐熱温度１２０℃未満の単芯線からなる第１電線２０を用い、各電線を１本づつ金属パイプ１６に通している。
　この３本の金属パイプ１６（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ）は図５（Ａ）に示すように並列として床下配線している。
　図５（Ｂ）は従来の１つの金属パイプ１６０内に３本の電線を配線している状態を示す。
　本発明の図５（Ａ）の構造とすると、図５（Ｂ）に示す配線構造と比較して、重量が６０％低減し、スペース的に４０％低減することができる。　
　かつ、第１電線２０と第２電線３０とからなる電線１０と、従来の銅系撚線からなる電線を連続して用いた場合とで比較すると、コストを低減することができる。

　本発明は前記実施形態に限定されず、第１電線２０と第２電線３０との接続は、図６（Ａ）に示すように、中間圧着端子４０を用いてカシメ圧着してもよい。また、図６（Ｂ）に示すように、コネクタ（図示せず）を用い、第１電線２０、第２電線３０の端末に接続した端子Ｔ１、Ｔ２を圧着し、これらをそれぞれコネクタに収容してコネクタ同士を嵌合して端子Ｔ１、Ｔ２同士を接続してもよい。また、ボルト締結により接続してもよい。
　さらに、前記実施形態の超音波溶接に代えて、第１電線２０と第２電線３０の端末に露出した芯線を重ね合わせて、抵抗溶接、摩擦溶接、アーク溶接、レーザ溶接、電子ビーム溶接、高周波溶接、プラズマ溶接を行ってもよい。かつ、半田塗布して接続してもよい。

　また、前記実施形態では第１電線２０および第２電線ともアルミニウム系金属からなる芯線の電線であるが、これに限定されず、従来汎用されている銅系金属からなる芯線の電線を用いることもできる。

　また、車両のリア側に搭載するバッテリーとエンジンルーム内のインバータとを２本の電線で接続してもよい。
　さらに、床下からエンジルーム内へと連続配線する電線に限定されず、要求される耐熱温度が相違する領域を連続的に通る電線であれば、本発明が好適に用いられる。

　１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）　電線
　１３　接続部分
　１４　熱収縮チューブ
　１５　コルゲートチューブ
　１６（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ）　金属パイプ　
　１９　グロメット
　２０　第１電線
　３０　第２電線

Claims (6)

1. 　配線領域で要求される耐熱温度を含む仕様条件に応じて被覆の材料および／または芯線の種類を相違させた異種の電線を用い、前記配線領域が変わる位置で前記異種の電線の芯線同士を接続して連続した１回路を構成する電線としていることを特徴とする車両用の電線。
2. 　ハイブリッド自動車または電気自動車からなる電動自動車に配線される電線であり、
   　前記電動自動車のフロア下方の床下からエンジンルームに連続配線され、
   　前記床下の配線領域に第１電線を配線し、前記エンジンルーム室内は第２電線を配線し、
   　前記第１電線の電線径は第２電線の電線径より小さくし、第１電線と第２電線とはエンジンルーム室内または床下のいずれかで接続されている請求項１に記載の車両用の電線。
3. 　ハイブリッド自動車または電気自動車からなる電動自動車に配線される電線であり、
   　前記電動自動車のフロア下方の床下からエンジンルームに連続配線され、
   　雰囲気温度の低い前記床下の配線領域では耐熱温度の低い第１電線とし、エンジンルーム室内の雰囲気温度が高い領域では耐熱温度が高い第２電線とし、前記第１電線は導体抵抗を下げることが出来るものとし、
     前記第１電線と第２電線とはエンジンルーム室内または床下のいずれかで接続されている請求項１に記載の車両用の電線。
4. 　前記異種電線である第１電線はアルミニウム系金属または銅系金属の単芯線、撚線またはエナメル線から選択される電線であり、前記第２電線はアルミニウム系金属または銅系金属の撚線を芯線とした電線である請求項１乃至請求項3のいずれか１項に記載の車両用の電線。
5. 　前記異種電線同士の接続は、これら電線の芯線同士の溶接、中間圧着端子を用いた加締め圧着、コネクタを用いた端子接続、ボルト締結、冷間・熱間圧接、ハンダ付けから選択され、かつ、
   　前記溶接接続は、超音波溶接、摩擦溶接、抵抗溶接、アーク溶接、レーザ溶接、電子ビーム溶接、高周波溶接、プラズマ溶接のいずれかである請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両用の電線。
6. 　車両のリア側に搭載するバッテリーとエンジンルーム内のインバータとを接続する２本の高圧ケーブル、または、リア側に搭載するインバータとエンジンルーム側のモータとを接続する３本の高圧ケーブルをそれぞれ前記異種電線を接続して形成しており、前記床下の配線領域では各電線は硬質パイプに挿通している請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の車両用の電線。

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