(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定位置で分断した主電線の双方の導体間には、前記主電線よりも小さい通電断面積を有すると共に長さの異なる複数の細径電線が併設されることによって、前記主電線の通電断面積以上の通電断面積を有する分岐接続部が設けられることを特徴とする電力ケーブルの回路遮断構造。
【請求項２】
請求項１に記載の電力ケーブルの回路遮断構造であって、
前記分岐接続部を内方に挿通するとともに前記分岐接続部の両端側に接続された前記主電線の所定長部分を収容する筒状の絶縁保護ハウジングと、
前記主電線の所定長部分を前記絶縁保護ハウジングに対して電線挿通方向に移動可能に保持する端部絶縁ハウジングと、
を備えることを特徴とする電力ケーブルの回路遮断構造。
【請求項３】
請求項２に記載の電力ケーブルの回路遮断構造であって、
前記絶縁保護ハウジングの両端部には、前記端部絶縁ハウジングを前記絶縁保護ハウジングに対して電線挿通方向に所定長移動可能とする余長部が設けられることを特徴とする電力ケーブルの回路遮断構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力ケーブルの回路遮断構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータを走行用動力源として搭載した電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の電動車両が知られている。このような電動車両では、車載バッテリから供給される直流電力がインバータ等の電力変換装置で交流電力に変換されて、モータへ印加される。そして、電動車両の衝突時に電力変換装置とモータとを接続する電力ケーブルを安全に断線させることによって、高圧安全性を向上させる電動車両が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このような電動車両は、駆動部収容室内に配置されてモータとの間で電力を授受する電力変換装置を収納したケースと、電力変換装置とモータとを電気接続する電力ケーブルとを備える。電動車両は、図６に示すように、電力ケーブルＰ（Ｐ１，Ｐ２）が、ケース側コネクタ５０１と、モータ側コネクタ５０３とを接続している。電力ケーブルＰは、図７に示すように、導電性の芯線５０５と、芯線５０５よりも伸び率が大きい材料で形成されて芯線５０５の周囲を被覆する被覆部５０７とを含む。芯線５０５には、車両衝突時に引張力Ｔ１が作用したときに破断しやすい芯線破断予定部５０９が上記ケース側に設けられ、被覆部５０７には、上記引張力が作用したときに破断しやすい被覆破断予定部５１１が上記モータ側に設けられている。
【０００３】
電力ケーブルＰにおける芯線５０５の破断予定部及び被覆部５０７の破断予定部は、いずれも、切り込み部５１３によって構成されている。これらの切り込み部５１３は、芯線５０５及び被覆部５０７の引っ張り強度を低下させて芯線５０５及び被覆部５０７を車両衝突時に断線または破断しやすくする。
【０００４】
車両衝突時にケースが移動して電力ケーブルＰに引張力Ｔ１が作用したとき、まず、伸び率が比較的小さい芯線破断予定部５０９で断線が生じ、次いで、伸び率が比較的大きい被覆破断予定部５１１で破断が生じる。このように電力ケーブルＰにおいて、芯線５０５がケース側で先に断線することで電力変換装置からモータへの電力供給が遮断されるので、後に被覆部５０７がモータ側で破断して芯線５０５が露出しても高電圧に対する危険がない。
【０００５】
また、図８に示すように、電力ケーブルＰの別の例では、芯線５０５の断面積を低下させることなく脆性が他の芯線部分より高くされている脆弱部５１５が、破断予定部として電力ケーブルＰの芯線５０５に設けられている。この例によれば、電力ケーブルＰを安全に断線させることができるとともに、脆弱部５１５における抵抗の増加及び発熱を低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２１９８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、切り込み部５１３を設けて破断しやすい形状を作る場合、通電に必要な断面積の確保などの制約があるため、切り欠き形状を大きくすることができず、設計の自由度が小さい。同様に、導体の一部に脆性材料による脆弱部５１５を設ける場合も、延性・脆性材料の違いだけでは、引張強度に大きな差異を設定することができず、設計の自由度が小さい。
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、切り欠き形状や脆性材料を使用せずに、設計の自由度を確保しながら、破断しやすい部分を設けることができる電力ケーブルの回路遮断構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）  所定位置で分断した主電線の双方の導体間には、前記主電線よりも小さい通電断面積を有すると共に長さの異なる複数の細径電線が併設されることによって、前記主電線の通電断面積以上の通電断面積を有する分岐接続部が設けられることを特徴とする電力ケーブルの回路遮断構造。
【００１０】
上記（１）の構成の電力ケーブルの回路遮断構造によれば、複数の細径電線を併設することによって、分岐接続部は通電断面積が主電線の通電断面積以上となるように構成される。また、分岐接続部を介して接続された主電線が引っ張られると、主電線と分岐接続部とのそれぞれに等しく引張力が加わる。分岐接続部では、それぞれ主電線よりも小さい通電断面積を有する複数の細径電線の長さが異なるため、まず、最も短い側の細径電線が先に破断限界を迎える。その結果、主電線が引っ張られたときに、最も短い側の細径電線が最初に断線する部位となる。次に、２番目に短い側の細径電線が限界を迎え、破断する。そして、分岐接続部の複数の細径電線が短い側から全て破断されると、主電線は分岐接続部で分断される。
従って、上記構成の電力ケーブルの回路遮断構造では、主電線に所定以上の引張力が作用したときに、分岐接続部で主電線を確実に分断させることができる。そこで、分岐接続部の周辺に絶縁保護対策を行えばよく、絶縁保護・電気的安全の対策を効果的に行うことができる。また、通電に必要な断面積を確保しながら、分岐接続部における複数の細径電線の太さ、長さ等の変更により、所望の破断強度を容易に設定することができ、設計の自由度が大きい。
【００１１】
（２）  上記（１）の構成の電力ケーブルの回路遮断構造であって、前記分岐接続部を内方に挿通するとともに前記分岐接続部の両端側に接続された前記主電線の所定長部分を収容する筒状の絶縁保護ハウジングと、前記主電線の所定長部分を前記絶縁保護ハウジングに対して電線挿通方向に移動可能に保持する端部絶縁ハウジングと、を備えることを特徴とする電力ケーブルの回路遮断構造。
【００１２】
上記（２）の構成の電力ケーブルの回路遮断構造によれば、分岐接続部が筒状の絶縁保護ハウジングによって覆われている主電線に引張力が作用した際、端部絶縁ハウジングが主電線とともに絶縁保護ハウジングに対して摺動することで、引張力は分岐接続部に作用することができる。そして、分岐接続部を覆う絶縁保護ハウジングは、電力ケーブルの引張破断時の絶縁保護を確実に行うことができる。
【００１３】
（３）  上記（２）の構成の電力ケーブルの回路遮断構造であって、前記絶縁保護ハウジングの両端部には、前記端部絶縁ハウジングを前記絶縁保護ハウジングに対して電線挿通方向に所定長移動可能とする余長部が設けられることを特徴とする電力ケーブルの回路遮断構造。
【００１４】
上記（３）の構成の電力ケーブルの回路遮断構造によれば、電力ケーブルの引張破断時における主電線の所定長内の移動では、端部絶縁ハウジングが絶縁保護ハウジングの余長部から脱落することがないので、破断した分岐接続部の導体部分が、絶縁保護ハウジングの外部へ抜け出るのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る電力ケーブルの回路遮断構造によれば、切り欠き形状や脆性材料を使用せずに、設計の自由度を確保しながら、破断しやすい部分を設けることができる。
【００１６】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力ケーブルの回路遮断構造を表す分解斜視図である。
【図２】図１に示した電力ケーブルの回路遮断構造を表す縦断面図である。
【図３】図１に示した分岐接続部の拡大斜視図である。
【図４】図３に示した分岐接続部の平面図である。
【図５】図３に示した分岐接続部の要部拡大斜視図である。
【図６】従来例の電動車両におけるケース側コネクタと、モータ側コネクタと、その間に配索された電力ケーブルの模式図である。
【図７】図６に示した電力ケーブルに引張力が作用したときの様子を表す断面図である。
【図８】芯線破断予定部が脆弱部によって構成される他の従来例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係る電力ケーブルの回路遮断構造は、主電線１７と、所定位置で分断した主電線１７の双方の導体間に設けられた分岐接続部１１と、絶縁保護ハウジング２３と、端部絶縁ハウジング２５と、を有する。
【００１９】
主電線１７は、電動車両において、モータと電力変換装置とを接続する電力ケーブルである。主電線１７は、図３に示すように、主電線導体２７が被覆２９によって覆われている。電動車両のモータ（図示略）は、駆動部収容室内に配置される。電力変換装置（図示略）は、駆動部収容室とは異なる車体の部分に設けられたケースに収納される。これらモータと電力変換装置との間が主電線１７と分岐接続部１１とからなる電力ケーブルによって接続されている。主電線１７は、モータ側コネクタ（図示略）を介してモータと接続され、ケース側コネクタ（図示略）を介して電力変換装置に接続される。
【００２０】
本実施形態に係る分岐接続部１１は、図３及び図４に示すように、所定位置で分断した主電線１７の双方の主電線導体２７間を接続する第１細径電線１９及び第２細径電線２１により構成されている。第１細径電線１９及び第２細径電線２１は、それぞれ主電線１７よりも小さい通電断面積を有するが、合計した通電断面積は主電線１７の通電断面積以上とされている（本実施形態において、第１細径電線１９及び第２細径電線２１の各通電断面積は、主電線１７の通電断面積の略半分）。また、本実施形態において、第１細径電線１９及び第２細径電線２１は、図４に示す細径導体３１が被覆２９によって覆われている。なお、細径導体３１を覆う被覆２９は、第１細径電線１９及び第２細径電線２１が後述する絶縁保護ハウジング２３に覆われることから、省略することも可能である。
【００２１】
第２細径電線２１は、第１細径電線１９よりも長く形成され、第１細径電線１９とともに主電線１７の双方の導体（主電線導体２７）に併設して接続されている。これら第１細径電線１９及び第２細径電線２１の細径導体３１は、主電線導体２７と同一材料のものが用いられるが、異なる材料が用いられてもよい。また、細径導体３１は、複数の素線を束ねた芯線、或いは１本の導体（円柱、角柱形状の導体）であってもよい。
【００２２】
なお、本実施形態では、分岐接続部１１が、第１細径電線１９及び第２細径電線２１の２本を併設した場合を例に説明するが、本発明に係る電力ケーブルの回路遮断構造は、分岐接続部１１が、３本以上の細径電線によって構成されてもよい。この場合、短尺の細径電線から徐々に太さを大きくすることにより、破断の速度を調整する等、設計自由度を高めることができる。
【００２３】
更に、本実施形態の分岐接続部１１は、絶縁保護ハウジング２３によって覆われる。絶縁保護ハウジング２３は、筒状に形成され分岐接続部１１を内方に挿通する。本実施形態において、絶縁保護ハウジング２３は、絶縁樹脂材料によって円筒形状に形成されるが、この他、角筒形状に形成されてもよい。また、絶縁保護ハウジング２３は、例えば透明材料を用いることができる。絶縁保護ハウジング２３を透明とすることで、分岐接続部１１の破断状態を外部から容易に視認することがきるようになる。
【００２４】
絶縁保護ハウジング２３は、図２に示すように、分岐接続部１１の長さＬ１よりも全長Ｌが長く形成されている。このため、絶縁保護ハウジング２３は、分岐接続部１１の両端側に接続された主電線１７の所定長部分Ｌ２を収容することができる。
【００２５】
絶縁保護ハウジング２３内において、主電線１７の所定長部分Ｌ２が、端部絶縁ハウジング２５によって保持される。端部絶縁ハウジング２５は、主電線１７の所定長部分Ｌ２を絶縁保護ハウジング２３に対して電線挿通方向に移動可能に保持する。更に、絶縁保護ハウジング２３の両端部には、端部絶縁ハウジング２５を絶縁保護ハウジング２３に対して電線挿通方向に所定長（例えば、６０ｍｍ程度）移動可能とする余長部３７が設けられている。
【００２６】
本実施形態において、端部絶縁ハウジング２５は、円筒形状の絶縁保護ハウジング２３の内周に嵌合する扁平な円柱体形状で形成される。端部絶縁ハウジング２５は、例えば絶縁性の樹脂材料からなる。円柱本体部３３の中心には、主電線１７が貫通される貫通孔３５が穿設されている。また、円柱本体部３３の外周には、凹溝３９が形成される。この凹溝３９には、ゴム等の弾性材料からなるＯリング４１が装着される。Ｏリング４１は、円柱本体部３３と絶縁保護ハウジング２３との間を水密にシールすると共に、端部絶縁ハウジング２５と絶縁保護ハウジング２３とが不用意に相対移動することがないように、適度な摺動抵抗を付与している。そして、主電線１７に引張力が作用して分岐接続部１１が破断されると、端部絶縁ハウジング２５は、主電線１７と共に絶縁保護ハウジング２３に対して相対移動することができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、分岐接続部１１が、絶縁保護ハウジング２３によって覆われる例を説明するが、本発明の電力ケーブルの回路遮断構造は、分岐接続部１１を他の部材で保護することも可能である。例えば、絶縁樹脂製の角筒体を軸線と平行な面で本体部と蓋部とに分割した所謂プロテクタによって、分岐接続部１１を保護することもできる。この場合、分岐接続部１１の両側に接続される主電線１７は、車体に取付けられたプロテクタに対して移動自在に保持される。これにより、所定の引張力が主電線１７に加えられた際の分岐接続部１１の破断が可能となる。主電線１７は、プロテクタに所定長部分Ｌ２が収容されることで、分岐接続部１１が破断された後も、露出した主電線導体２７がプロテクタ内に留まることとなる。
【００２８】
更に、本実施形態においては、分岐接続部１１の両端側のそれぞれと主電線１７が接続金具１３によって接続されている。接続金具１３は、図３に示すように、電線挿通方向に長い短冊状に形成された連結板部４３の長手方向両端に、細径電線側接続部１５と、主電線側接続部４５とを備える。細径電線側接続部１５は、図５に示すように、連結板部４３の一端側に形成され、第１細径電線１９及び第２細径電線２１の細径導体３１が一体に圧着接続される。主電線側接続部４５は、連結板部４３の他端側に形成され、主電線１７の主電線導体２７が圧着接続される。
【００２９】
なお、本実施形態では、分岐接続部１１の両端側のそれぞれ細径導体３１と主電線１７の主電線導体２７が接続金具１３によって接続される場合を説明したが、接続金具１３を使用せず、分岐接続部１１の両端側のそれぞれ細径導体３１と主電線１７の主電線導体２７とが直接接続されてもよい。この分岐接続部１１と主電線１７との直接接続は、例えば超音波溶接、抵抗溶接、レーザー溶接等によって行うことができる。
【００３０】
次に、上記の構成を有する電力ケーブルの回路遮断構造の作用を説明する。
本実施形態に係る電力ケーブルの回路遮断構造では、所定位置で分断した主電線１７の双方の主電線導体２７間を接続する第１細径電線１９及び第２細径電線２１が併設されることによって、通電断面積が主電線１７の通電断面積以上となる分岐接続部１１が構成される。そこで、分岐接続部１１は電気抵抗が増すことがなく、発熱が他の芯線部分よりも大きくなることがない。すなわち、本実施形態の電力ケーブルの回路遮断構造では、通電容量を小さくすることなく、引張強度が低い分岐接続部１１を作ることができる。これにより、最初に破断する箇所を特定できることで、効果的に絶縁や火花に対する保護が可能となる。このように、本実施形態の電力ケーブルの回路遮断構造では、特別な部品や形状を用いずに、断線しやすい箇所である分岐接続部１１が作られている。
【００３１】
そして、分岐接続部１１によって分断した箇所が接続された主電線１７の両端側には、それぞれ機器が接続される。車両が衝突した時、衝撃によって、機器が変形したり、機器が移動したりすることがある。特に機器が移動すると、機器間を接続している主電線１７に強い引張力が加わる。
【００３２】
分岐接続部１１を介して接続された主電線１７が引っ張られると、主電線１７と分岐接続部１１とのそれぞれに等しく引張力が加わる。分岐接続部１１では、第１細径電線１９と第２細径電線２１の長さが異なるため、まず、短い側の第１細径電線１９に引張力が作用する。すなわち、分岐接続部１１は、第１細径電線１９のみで引張荷重を受けることになり、第１細径電線１９の通電断面積は主電線１７よりも小さいため、引張強度も低くなる。その結果、主電線１７が引っ張られたときに、第１細径電線１９が最初に断線する部位となる。
【００３３】
次に、第１細径電線１９が断線した後は、長い側の第２細径電線２１に引張力が作用する。第２細径電線２１の通電断面積も第１細径電線１９と同様に主電線１７よりも小さいため、第２細径電線２１が破断する。
【００３４】
そして、分岐接続部１１における第１細径電線１９及び第２細径電線２１が破断されると、主電線１７は分岐接続部１１で分断される。従って、本実施形態の電力ケーブルの回路遮断構造では、主電線１７に所定以上の引張力が作用したときに、分岐接続部１１で主電線１７を確実に分断させることができる。そこで、分岐接続部１１の周辺に絶縁保護対策を行えばよく、絶縁保護・電気的安全の対策を効果的に行うことができる。また、通電に必要な断面積を確保しながら、分岐接続部１１における第１細径電線１９及び第２細径電線２１の太さ、長さ等の変更により、所望の破断強度を容易に設定することができるので、設計の自由度が大きい。
【００３５】
また、本実施形態に係る電力ケーブルの回路遮断構造では、分岐接続部１１を内方に挿通するとともに分岐接続部１１の両端側に接続された主電線１７の所定長部分Ｌ２を収容する筒状の絶縁保護ハウジング２３と、主電線１７の所定長部分Ｌ２を絶縁保護ハウジング２３に対して電線挿通方向に移動可能に保持する端部絶縁ハウジング２５と、を備えている。
【００３６】
そこで、分岐接続部１１が筒状の絶縁保護ハウジング２３によって覆われている主電線１７に引張力が作用した際、端部絶縁ハウジング２５が主電線１７とともに絶縁保護ハウジング２３に対して摺動することで、引張力は分岐接続部１１に作用することができる。そして、分岐接続部１１を覆う絶縁保護ハウジング２３は、電力ケーブルの引張破断時の絶縁保護を確実に行うことができる。
【００３７】
また、本実施形態に係る電力ケーブルの回路遮断構造では、絶縁保護ハウジング２３の両端部に、端部絶縁ハウジング２５を絶縁保護ハウジング２３に対して電線挿通方向に所定長移動可能とする余長部３７が設けられている。
そこで、電力ケーブルの引張破断時における主電線１７の所定長内の移動では、端部絶縁ハウジング２５が絶縁保護ハウジング２３の余長部３７から脱落することがないので、破断した分岐接続部１１の導体部分が、絶縁保護ハウジング２３の外部へ抜け出るのを防止することができる。
【００３８】
従って、本実施形態に係る電力ケーブルの回路遮断構造によれば、切り欠き形状や脆性材料を使用せずに、設計の自由度を確保しながら、破断しやすい部分を設けることができる。
【００３９】
ここで、上述した本発明に係る電力ケーブルの回路遮断構造の実施形態の特徴をそれぞれ以下に簡潔に纏めて列記する。
［１］  所定位置で分断した主電線（１７）の双方の導体（主電線導体２７）間には、前記主電線（１７）よりも小さい通電断面積を有すると共に長さの異なる複数の細径電線（第１細径電線１９及び第２細径電線２１）が併設されることによって、前記主電線（１７）の通電断面積以上の通電断面積を有する分岐接続部（１１）が設けられることを特徴とする電力ケーブルの回路遮断構造。
［２］  上記［１］の構成の電力ケーブルの回路遮断構造であって、
前記分岐接続部（１１）を内方に挿通するとともに前記分岐接続部（１１）の両端側に接続された前記主電線（１７）の所定長部分（Ｌ２）を収容する筒状の絶縁保護ハウジング（２３）と、
前記主電線（１７）の所定長部分（Ｌ２）を前記絶縁保護ハウジング（２３）に対して電線挿通方向に移動可能に保持する端部絶縁ハウジング（２５）と、
を備えることを特徴とする電力ケーブルの回路遮断構造。
［３］  上記［２］の構成の電力ケーブルの回路遮断構造であって、
前記絶縁保護ハウジング（２３）の両端部には、前記端部絶縁ハウジング（２５）を前記絶縁保護ハウジング（２３）に対して電線挿通方向に所定長移動可能とする余長部（３７）が設けられることを特徴とする電力ケーブルの回路遮断構造。
【００４０】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【符号の説明】
【００４１】
１１…分岐接続部
１３…接続金具
１７…主電線
１９…第１細径電線（細径電線）
２１…第２細径電線（細径電線）
２３…絶縁保護ハウジング
２５…端部絶縁ハウジング
２７…主電線導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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