JP6947100B2 - 導電路 - Google Patents

Description

本明細書に開示された技術は、電線が配索された導電路に関する。

例えば、電気自動車、ハイブリッド車等の車両において、蓄電素子、インバータ装置、モータなどの機器には、比較的に大きな電流が流れる。このため、通電時において電線から発生する熱を効果的に放散させることが求められる。このような技術として、特開平８−２３５９４０号公報に記載のものが知られている。

上記の技術においては、電線の絶縁被覆の外周面に、絶縁性を有すると共に高熱伝導性を有する放熱被覆材を設けるようになっている。通電時に電線から発生した熱は、絶縁被覆から放熱被覆材へと熱伝達され、放熱被覆材の内部を効率よく熱伝導し、放熱被覆材の外周面から外部へと、効率よく放散される。これにより、電線の放熱性を向上させるようになっている。

特開平８−２３５９４０号公報

しかしながら、上記の構成によると、電線から絶縁被覆を経て放熱被覆材へ到達した熱は、放熱被覆材から空気中へと放散されるようになっている。空気の熱伝導性は比較的に小さいため、上記の技術によっては、電線の放熱性を十分に向上させることは困難であった。

電線からの発熱量は、電線の断面積が大きいほど小さくなるので、電線の温度上昇値を小さくするためには電線の断面積を大きくすることが考えられる。しかし、この手法は、電線が大型化するので採用し得ない。

本明細書に開示された技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電線の放熱性が向上された導電路を提供することを目的とする。

本明細書に開示された技術は、導電路であって、電線と、前記電線が配索される配索溝を有した金属製の配索部材と、前記配索部材に取り付けられる第１取り付け部を有すると共に、熱溜め部材に取り付けられる第２取り付け部を有する金属製のブラケットと、前記配索部材のうち前記第１取り付け部が取り付けられた部分に対応する領域において、前記配索溝の内部に配されて前記電線と前記配索部材との間に介在する、空気よりも熱伝導率の大きな合成樹脂製の伝熱部材と、を備える。

上記の構成によれば、通電時に電線で発生した熱は、伝熱部材へと伝達される。伝熱部材へ伝達された熱は、伝熱部材内を熱伝導して金属製の配索部材へと伝達される。配索部材へと伝達された熱は、金属製のブラケットの第１取り付け部へと伝達される。第１取り付け部へ伝達された熱は、ブラケット内を熱伝導して、第２取り付け部へと到達する。第２取り付け部に到達した熱は、熱溜め部材へ伝達される。このように、上記の技術によれば、通電時に電線で発生した熱は、伝熱経路内に空気を介することなく、熱溜め部材へと速やかに熱を伝えることができる。これにより、電線の放熱性を向上させることができる。

本明細書に開示された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。

前記伝熱部材は、弾性撓みすることで前記電線の前記伝熱面内への嵌込みを許容し、且つ弾性復帰した状態では前記電線に係止してその電線の離脱を規制可能な弾性係止部を備えている。

上記の構成によれば、車両の振動によって、電線が伝熱面から離間する方向の力を受けた場合でも、電線と伝熱面との接触を維持することができる。これにより、電線の放熱性を一層向上させることができる。

前記伝熱部材は、前記電線の外周面に倣った形状をなす伝熱面を有する。

上記の構成によれば、伝熱面は電線の外周面に倣った形状をなしているので、電線の外周面と伝熱部材の伝熱面との接触面積を大きくすることができる。これにより、電線から伝熱部材への伝熱効率を向上させることができるので、電線の放熱性を一層向上させることができる。

前記配索部材には、前記配索溝を仕切る隔壁が設けられている。

上記の構成によれば、配索溝が隔壁で仕切られることにより、配索部材に複数の電線を配索することができる。また、隔壁により配索部材の強度を向上させることができる。

前記配索部材は、配索溝の開口部を塞ぐ金属製のカバーを有する。

上記の構成によれば、配索溝の開口部がカバーによって塞がれるので、電線を電磁的にシールドすることができる。また、カバーによって配索部材の強度を更に向上させることができる。

本明細書に開示された技術によれば、導電路に配された電線の放熱性を向上させることができる。

実施形態１に係る導電路において、配索部材とカバーとを示す斜視図 導電路を示す横断面図 導電路を示す一部切欠縦断面図 実施形態２に係る導電路を示す横断面図

＜実施形態１＞
本明細書に開示された技術の実施形態１を図１から図３を参照しつつ説明する。本実施形態に係る導電路２０は、電気自動車、ハイブリッド車等の車両（図示せず）に搭載された蓄電モジュール２１（熱溜め部材の一例）と、電気接続箱２２（熱溜め部材の一例）と、を接続する手段として用いられる。以下の説明においては、Ｚ方向を上方とし、Ｙ方向を前方とし、Ｘ方向を左方として説明する。また、複数の同一部材については、一部の部材にのみ符号を付し、他の部材については符号を省略する場合がある。

蓄電モジュール２１は、複数の蓄電素子（図示せず）が金属製のケース５０Ａ内に収容されてなる。ケース５０Ａの側壁には、後述する電線１０が挿通される挿通孔５３Ａが形成されているとともに、挿通孔５３Ａの左右両側方に位置する一対の雌ネジ孔５４Ａが形成されている。金属製のケース５０Ａは比較的に大きな体積を有するので、比較的に熱容量が大きい。蓄電モジュール２１も金属製の部材を有しており、比較的に大きな体積を有するので、比較的に熱容量が大きい。

電気接続箱２２は、金属製のケース５０Ｂ内に図示しない回路構成体が収容されてなる。ケース５０Ｂの側壁には、電線１０が挿通される挿通孔５３Ｂが形成されているとともに、挿通孔５３Ｂの左右両側方に位置する一対の雌ネジ孔５４Ｂが形成されている。金属製のケース５０Ｂは比較的に大きな体積を有するので、比較的に熱容量が大きい。電気接続箱２２が放熱板を有する場合には、より熱容量が大きくなる。

次に、本実施形態の導電路２０について説明する。
導電路２０は、３本の電線１０と、３本の電線１０が配索された配索部材３１と、配索部材３１に取り付けられたブラケット３９と、電線１０と配索部材３１との間に介在する伝熱部材６０と、を備える。

電線１０は、導体１１の外周を絶縁被覆１２で包囲したものであって、この電線１０には、シールド電線の編組線からなるシールド層に相当するシールド部材は設けられていない。電線１０の断面形状は円形状をなしており、電線１０の外周面１３は、円筒表面となっている。

配索部材３１は、アルミニウム合金製（これに限らず、鉄、銅、ステンレス等の金属材料を用いてもよい）の押出材からなる。したがって、配索部材３１は、直線状に延びた形態であり、且つ長さ方向（＝前後方向）と直角な横断面形状が全長に亘って一定である。配索部材３１の横断面形状は、全体として櫛形をなし、前後方向に細長い水平な平板状をなす底壁３２と、この底壁３２の左右両側縁から底壁３２と直角に立ち上がる一対の平板状をなす外壁３３と、外壁３３の間において底壁３２の上面から直角に立ち上がる平板状をなす左右一対の隔壁３４とを有している。隔壁３４間のピッチは、外壁３３間のピッチの１／３であり、隣り合う外壁３３と隔壁３４との間隔は、隔壁３４同士の間隔とほぼ同じ寸法となっている。配索部材３１には、底壁３２、外壁３３及び隔壁３４により、前後方向に細長く上方へ開放された形態の３つの配索溝３５が形成されている。３つの配索溝３５は、左右に並ぶように配され、互いに隔壁３４によって仕切られている。

各配索溝３５内には、夫々、個別に電線１０が１本ずつ収容されている。ここで、配索溝３５の幅寸法と高さ寸法とはほぼ同じ寸法とされ、その寸法は、円形をなす電線１０の外径よりも少し大きい寸法に設定されている。したがって、各配索溝３５内に収容された電線１０の一部が配索溝３５の外へ突出することはない。

配索部材３１には、配索部材３１と同じくアルミニウム合金製（これに限らず、鉄、銅、ステンレス等の金属材料を用いてもよい）の押出材からなるカバー３６が取り付けられている。カバー３６は、配索部材３１の上面と対応する水平な細長い覆い板３７と、この覆い板３７の左右両側縁から下向きに延出する一対の係止縁部３８とからなる。かかるカバー３６は、覆い板３７で３つの配索溝３５の上面側の開口部を一括して覆い隠し、覆い板３７の左右両側縁部下面を外壁３３の上端面に当接させるとともに、係止縁部３８を外壁３３の外面に密着させた状態で配索部材３１に嵌合される。配索部材３１の外壁３３と、カバー３６の係止縁部３８とが密着することにより、配索部材３１とカバー３６とに包囲された空間内が電磁的にシールドされる。

配索部材３１の前後両端部においては、蓄電モジュール２１及び電気接続箱２２との接続手段として、左右両外壁３３の外面に、夫々、Ｌ字形をなすブラケット３９が溶接等の手段により固定されている。ブラケット３９は、外壁３３に密着する第１取り付け部４０とこの第１取り付け部４０の端縁から左右方向外向きに直角に延出する第２取り付け部４１とからなり、第２取り付け部４１には、前後方向に貫通するボルト孔４２が形成されている。

一方、カバー３６の前後両端部においては、蓄電モジュール２１及び電気接続箱２２との接続手段として、及び配索部材３１への固定手段として、左右両係止縁部３８の外面に、夫々、Ｌ字形をなすブラケット４６が溶接等の手段により固定されている。ブラケット４６のうち係止縁部３８と直角に左右方向外向きに延出する板部には、前後方向に貫通するボルト孔４７が形成されている。

カバー３６を配索部材３１に嵌合した状態では、ブラケット４６がブラケット３９に対してボルト孔４２，４７同士を整合させた状態で密着する。そして、この両ボルト孔４２，４７に貫通させたボルト（図示せず）の締め付けにより、カバー３６と配索部材３１とが嵌合状態に保持されるとともに、このカバー３６と配索部材３１とが蓄電モジュール２１、及び電気接続箱２２に接続されるようになっている。尚、カバー３６を配索部材３１に固定する手段としては、ボルト締めに限らず、挟持部材（図示せず）でカバー３６と配索部材３１とを上下に挟む、結束帯材（図示せず）をカバー３６と配索部材３１の外周に巻き付ける、溶接する等の手段を用いることもできる。

配索部材３１のうち、ブラケット３９の第１取り付け部４０が取り付けられた部分に対応する領域において、配索溝３５の内部には、伝熱部材６０が配設されている。伝熱部材６０は、配索部材３１に嵌着されていてもよく、また、接着されていてもよく、ネジ止めされていてもよく、公知の手段により配索部材３１に取り付けられている。

伝熱部材６０は、空気よりも熱伝導率の大きな合成樹脂製である。伝熱部材６０を構成する合成樹脂は、絶縁性を有していてもよいし、導電性を有していてもよい。また、伝熱部材６０を構成する合成樹脂は、金属粉、金属片等、高い熱伝導性を有するフィラーを含有してもよい。合成樹脂としては、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、合成ゴム、天然ゴム等、必要に応じて任意の材料を適宜に選択することができる。

伝熱部材６０は、ブロック状をなしており、上面には、電線１０が載置される伝熱面６１が下方に陥没して形成されている。伝熱面６１の形状は、電線１０の外周面に倣った形状をなしている。本実施形態では、伝熱面６１の断面形状は半円形状をなしており、伝熱面６１を構成する半円の直径は、電線１０の外径と実質的に同じに設定されている。実質的に同じとは、伝熱面６１を構成する半円の直径が電線１０の外径と同じ場合を含むと共に、伝熱面６１を構成する半円の直径が電線１０の外径とが異なっていても、実質的に同じと認められる程度に、僅かに小さいか、又は僅かに大きい場合を含む。

電線１０が伝熱部材６０に載置された状態で、電線１０の自重により、伝熱部材６０の伝熱面６１と電線１０の外周面１３の少なくとも一部が密着するようになっている。なお、伝熱部材６０の伝熱面６１の全てが、電線１０の外周面１３と密着していてもよい。

伝熱部材６０の左右方向の寸法は、隣り合う外壁３３と隔壁３４との間隔、又は、隔壁３４同士の間隔とほぼ同じ寸法となっている。これにより、伝熱部材６０は、配索部材３１の底壁３２に上方から密着すると共に、外壁３３又は隔壁３４と左右方向から密着するようになっている。

図３において、前側に配された伝熱部材６０の前端縁は、ブラケット３９の前端縁と同じかやや後方の位置に設定されている。また、前側の伝熱部材の後端縁は、ブラケット３９の後端縁と同じかやや後方に下がった位置に設定されていると共に、ブラケット４６の後端縁と同じかやや前方の位置に設定されている。

図３において、後側に配された伝熱部材６０の後端縁は、ブラケット３９の後端縁と同じかやや前方の位置に設定されている。また後側の伝熱部材の前端縁は、ブラケット３９の前端縁と同じかやや後方に下がった位置に設定されていると共に、ブラケット４６の前端縁と同じかやや後方の位置に設定されている。

上記の導電路２０の製造工程の一例を以下に説明する。導電路２０の製造工程は、以下の記載に限定されない。

押出成形により形成された配索部材３１に、ブラケット３９の第１取り付け部４０を固定する。押出成形により形成されたカバー３６に、ブラケット４６を固定する。

配索部材３１の配索溝３５内であって、ブラケット３９に対応する位置に、伝熱部材６０を配設する。電線１０を各配索溝３５内に収容すると共に、伝熱部材６０の伝熱面６１に載置する。配索部材３１にカバー３６を上方から嵌着する。

かかる導電路２０を蓄電モジュール２１に接続する際には、まず、３つの電線１０をケース５０Ａの挿通孔５３Ａ内に差し込む。次に、前側のブラケット３９の第２取り付け部４１をケース５０Ａの外面に当接させ、ブラケット３９のボルト孔４２、及びブラケット４６のボルト孔４７に差し込んだボルト（図示せず）をケース５０Ａの雌ネジ孔５４Ａに螺合して締め付ける。これにより、前側のケース５０Ａに対して導電路２０の配索部材３１及びカバー３６が電気的に接続される。

尚、導電路２０と電気接続箱２２との接続も、上記の蓄電モジュール２１と同様に行われる。

続いて、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態に係る導電路２０は、電線１０と、電線１０が配索される配索溝３５を有した金属製の配索部材３１と、配索部材３１に取り付けられる第１取り付け部４０を有すると共に、蓄電モジュール２１又は電気接続箱２２に取り付けられる第２取り付け部４１を有する金属製のブラケット３９と、配索部材３１のうち第１取り付け部４０が取り付けられた部分に対応する領域において、配索溝３５の内部に配されて電線１０と配索部材３１との間に介在する、空気よりも熱伝導率の大きな合成樹脂製の伝熱部材６０と、を備える。

上記の構成によれば、通電時に電線１０で発生した熱は、伝熱部材６０へと伝達される。伝熱部材６０へ伝達された熱は、伝熱部材６０内を熱伝導して金属製の配索部材３１へと伝達される。配索部材３１へと伝達された熱は、金属製のブラケットの第１取り付け部４０へと伝達される。第１取り付け部４０へ伝達された熱は、ブラケット３９内を熱伝導して、第２取り付け部４１へと到達する。第２取り付け部４１に到達した熱は、蓄電モジュール２１のケース５０Ａ又は電気接続箱２２のケース５０Ｂへ伝達される。このように、上記の技術によれば、通電時に電線１０で発生した熱は、伝熱経路内に空気を介することなく、蓄電モジュール２１のケース５０Ａ又は電気接続箱２２のケース５０Ｂへと速やかに熱を伝えることができる。これにより、電線１０の放熱性を向上させることができる。

また、伝熱部材６０は、配索部材３１の第１取り付け部４０に対応する部分に配されているので、伝熱部材６０を配索部材３１の全長に亘って配する場合に比べて、コストを低減することができると共に、導電路２０を軽量化することができる。

また、本実施形態によれば、伝熱部材６０は、電線１０の外周面１３に倣った形状をなす伝熱面６１を有する。

上記の構成によれば、伝熱面６１は電線１０の外周面１３に倣った形状をなしているので、電線１０の外周面１３と伝熱部材６０の伝熱面６１との接触面積を大きくすることができる。これにより、電線１０から伝熱部材６０への伝熱効率を向上させることができるので、電線１０の放熱性を一層向上させることができる。

また、本実施形態によれば、配索部材３１には、配索溝３５を仕切る隔壁３４が設けられている。

上記の構成によれば、配索溝３５が隔壁３４で仕切られることにより、配索部材３１に複数の電線１０を配索することができる。また、隔壁３４により配索部材３１の強度を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、配索部材３１は、配索溝３５を塞ぐ金属製のカバー３６を有する。

上記の構成によれば、配索溝３５がカバー３６によって塞がれるので、電線１０を電磁的にシールドすることができる。また、カバー３６によって配索部材３１の強度を更に向上させることができる。

＜実施形態２＞
次に、本明細書に開示された技術の実施形態２を、図４を参照しつつ説明する。本実施形態に係る導電路７０は、伝熱部材８０を上記実施形態１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施形態１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。

伝熱部材８０の上面には、伝熱面８１の左右両側部に、上方に立ち上がる一対の弾性係止部８２が、伝熱部材８０と一体に形成されている。一対の弾性係止部８２は、上端部が互いに接近するように形成されている。これにより、一対の弾性係止部８２の左右方向の間隔は、電線１０の直径寸法よりも小さく設定されている。一対の弾性係止部８２の左右方向の厚さ寸法は比較的薄く形成されており、弾性変形が可能になっている。

電線１０を、上方から一対の弾性係止部８２の間に押し込む。すると、一対の弾性係止部８２が左右方向について拡開するように弾性変形する。更に電線１０を下方に押し込むと、一対の弾性係止部８２は閉じるように復帰変形する。これにより、電線１０の外周面は、一対の弾性係止部８２によって、伝熱面８１に密着するように押圧される。

上記のように本実施形態２の導電路７０では、弾性撓みすることで電線１０の伝熱面８１への嵌込みを許容するとともに、弾性復帰した状態では電線１０に係止してその電線１０の離脱を規制可能な弾性係止部６５を設けている。

上記の構成によれば、車両の振動によって、電線１０が伝熱面８１から離間する方向の力を受けた場合でも、電線１０と伝熱面８１との接触を維持することができる。これにより、電線１０の放熱性を一層向上させることができる。

＜他の実施形態＞
本明細書に開示された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、例えば次のような実施形態も本明細書に開示された技術の技術的範囲に含まれる。

（１）本実施形態においては、熱溜め部材としては、蓄電モジュール２１、電気接続箱２２を例示したが、これに限られず、モータ等の機器でもよいし、金属フレーム、金属ケース、車体等の金属部材でもよい。
また、本実施形態に係る導電路は、複数の蓄電素子を有する電池パック内における電線の配索構造に適用してもよい。

（２）１個の配索部材３１に１本〜２本の電線１０が配されていてもよいし、４本以上の電線１０が配されていてもよい。また、隔壁３４は省略してもよい。

（３）本実施形態においては、１個の配索部材３１の前端部と後端部にそれぞれブラケット３９が取り付けられる構成としたが、これに限られず、１個の配索部材の中間部分などの任意の位置に、１個、又は３個以上のブラケットが取り付けられ、配索部材のうち対応する部分に伝熱部材が配される構成としてもよい。

（４）本実施形態においては、配索部材３１のうち、ブラケット３９に対応する位置に伝熱部材６０が配される構成としたが、これに限られず、配索部材３１の全長に亘って伝熱部材が設けられていてもよい。

（５）本実施形態においては、配索部材３１にはカバー３６が取り付けられる構成としたが、これに限られずカバー３６は省略してもよい。

（７）本実施形態においては、電線１０の断面形状は円形状をなしていたが、これに限られず、電線１０の断面形状は、矩形状、楕円形状、長円形状（２本の平行な直線の両端部が半円形状で連結された形状）でもよく、任意の形状を適宜に採用することができる。伝熱部材の伝熱面の形状は電線の外周面の形状に倣った形状であれば、Ｕ字状、Ｃ字状、半円形状等、任意の形状を適宜に採用することができる。

（８）本実施形態においては、１個の伝熱部材６０，８０に１個の伝熱面６１，８１が形成される構成としたが、これに限られず、１個の伝熱部材に２個以上の複数の伝熱面が形成される構成としてもよい。

１０：電線
１３：外周面
２０，７０：導電路
２１：蓄電モジュール
２２：電気接続箱
３１：配索部材
３４：隔壁
３５：配索溝
３６：カバー
３９：ブラケット
４０：第１取り付け部
４１：第２取り付け部
６０，８０：伝熱部材
６１，８１：伝熱面
８２：弾性係止部

Claims (6)

1. 複数の電線と、
   前記複数の電線が一つずつ配索される複数の配索溝を有するとともに、前記複数の配索溝を仕切る隔壁を有する金属製の配索部材と、
   前記配索部材に取り付けられる第１取り付け部を有すると共に、熱溜め部材に取り付けられる第２取り付け部を有する金属製のブラケットと、
   前記配索部材のうち前記第１取り付け部が取り付けられた部分に対応する領域において、前記隔壁に仕切られた前記複数の配索溝の内部に配されて前記電線と前記配索部材との間に介在する、空気よりも熱伝導率の大きな合成樹脂製の伝熱部材と、を備え、
   １つの前記伝熱部材には、前記複数の電線のうち１つの電線が配される導電路。
2. 前記伝熱部材は、前記電線の外周面に倣った形状をなす伝熱面を有する、請求項１に記載の導電路。
3. 前記伝熱部材は、弾性撓みすることで前記電線の前記伝熱面内への嵌込みを許容し、且つ弾性復帰した状態では前記電線に係止してその電線の離脱を規制可能な弾性係止部を備えている、請求項２に記載の導電路。
4. 導体の外周を絶縁被覆で包囲した電線と、
   前記電線が配索される配索溝を有した金属製の配索部材と、
   前記配索部材に取り付けられる第１取り付け部を有すると共に、熱溜め部材に取り付けられる第２取り付け部を有する金属製のブラケットと、
   前記配索部材のうち前記第１取り付け部が取り付けられた部分に対応する領域において、前記配索溝の内部に配されて前記電線と前記配索部材との間に介在する、空気よりも熱伝導率の大きな合成樹脂製の伝熱部材と、を備え、
   前記伝熱部材の上面には前記電線が載置される伝熱面が下方に陥没して形成されており、
   前記電線の断面形状は円形状をなしており、前記伝熱面の断面形状は半円形状をなしており、
   前記電線が前記伝熱部材の上面に載置された状態で、前記伝熱部材の上面から前記電線の前記絶縁被覆が露出している、導電路。
5. 前記配索部材には、前記配索溝を仕切る隔壁が設けられている、請求項４に記載の導電路。
6. 前記配索部材は、前記配索溝の開口部を塞ぐ金属製のカバーを有する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の導電路。

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