JP2018041714A - 車両用高圧電線及びワイヤハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】車載の高圧バッテリに接続されたプラス線及びマイナス線同士の短絡を抑制できる車両用高圧電線を提供する。【解決手段】ワイヤハーネスは、車載の高圧バッテリと接続されたプラス側高圧電線１３及びマイナス側高圧電線を備える。プラス側高圧電線１３は、導体からなり高圧バッテリに電気的に接続される芯線２１と、絶縁性を有する強化繊維にて編成され、芯線２１の外周を包囲する筒状をなす保護部材２３とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用高圧電線及びワイヤハーネスに関するものである。

従来、ハイブリッド車や電気自動車等の車両は、例えば特許文献１に示すように、車両走行の動力源となるモータと、該モータに接続されたインバータと、及び該インバータに電力を供給する高圧バッテリとを備え、インバータと高圧バッテリとはプラス・マイナスの２本の高圧電線を含むワイヤハーネスによって互いに接続されている。

特開２０１６−６３５５７号公報

上記のような高圧バッテリに機器が接続されている車両では、衝突時の衝撃によるプラス・マイナスの２本の高圧電線同士の短絡が懸念される。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車載の高圧バッテリに接続されたプラス線及びマイナス線同士の短絡を抑制できる車両用高圧電線及びワイヤハーネスを提供することにある。

上記課題を解決する車両用高圧電線は、車載の高圧バッテリと電気的に接続される車両用高圧電線であって、導体からなり前記高圧バッテリに電気的に接続される芯線と、絶縁性を有する強化繊維にて編成され、前記芯線の外周を包囲する筒状をなす保護部材とを備える。

この構成によれば、絶縁性を有する強化繊維にて編成された保護部材によって芯線が包囲されるため、高圧電線の耐衝撃性が向上し、その結果、高圧バッテリに接続されたプラス・マイナスの芯線同士の短絡を抑制できる。

上記車両用高圧電線において、前記芯線の外周を覆い、前記保護部材の内周側に設けられた絶縁被覆を備える。
この構成によれば、絶縁被覆によって芯線の絶縁性を確保しつつ、保護部材によって高圧電線の耐衝撃性を向上させることができる。また、絶縁被覆は保護部材の内周側に設けられるため、絶縁被覆を芯線の直近に設けることが可能となり、その結果、絶縁性の確保が容易となる。

上記車両用高圧電線において、前記保護部材の外周を覆う筒状をなす樹脂製の被覆部材を備える。
この構成によれば、強化繊維にて編成された保護部材の外周が樹脂製の被覆部材によって覆われるため、高圧電線の形状維持が容易となる。また、保護部材の外周が樹脂製の被覆部材によって覆われることで、高圧電線の耐衝撃性を更に向上させることができる。

上記車両用高圧電線において、前記芯線の外周を覆う絶縁被覆の内部に前記保護部材が埋設されている。
この構成によれば、絶縁被覆によって芯線の絶縁性を確保するとともに、保護部材が高圧電線の最外層となる構成ではないため、高圧電線の形状維持が容易となる。更に、これらの効果を得つつも、絶縁層を１層で構成することが可能となるため、高圧電線の大径化及び重量化を抑制することができる。

上記車両用高圧電線において、前記保護部材の前記強化繊維は、アラミド繊維である。
この構成によれば、芯線の外周を包囲する保護部材は、アラミド繊維にて編成されるため、高圧電線の耐衝撃性を好適に向上させることができる。

上記課題を解決するワイヤハーネスは、上記記載の車両用高圧電線を少なくとも１本含む複数の電線と、前記複数の電線を一括して包囲する筒状の外装材とを備える。
この構成によれば、高圧電線を有するワイヤハーネスにおいて、高圧バッテリに接続されたプラス・マイナスの芯線同士の短絡を抑制できる。

上記ワイヤハーネスにおいて、前記複数の電線は、車載の高圧バッテリのプラス端子及びマイナス端子とそれぞれ接続されるプラス側高圧電線及びマイナス側高圧電線を含み、前記プラス側高圧電線及び前記マイナス側高圧電線のいずれか一方のみに前記保護部材を備える。

この構成によれば、高圧バッテリに接続されたプラス側高圧電線及びマイナス側高圧電線のいずれか一方のみに保護部材を備えるため、製造コストの上昇を抑えつつも、プラス側及びマイナス側の各高圧電線の芯線同士の短絡を抑制することができる。

上記ワイヤハーネスにおいて、前記外装材は、前記複数の電線を一括してシールドするシールド部材である。
この構成によれば、複数の電線がシールド部材によって一括してシールドされるため、各電線にシールド構造を備える必要がなく、各電線の構成が複雑になることを抑えることができる。

上記ワイヤハーネスにおいて、前記シールド部材の長さ方向の一部又は全体が、導電性の素線を編み込んでなる編組部材で構成され、前記車両用高圧電線における前記編組部材内の部位に前記保護部材を備える。

この構成によれば、耐衝撃性に懸念のある編組部材を通る高圧電線の部位に保護部材が設けられるため、高圧電線の芯線を効果的に保護することができる。

本発明の車両用高圧電線及びワイヤハーネスによれば、車載の高圧バッテリに接続されたプラス線及びマイナス線同士の短絡を抑制できる。

実施形態のワイヤハーネスを示す模式図。 同形態のワイヤハーネスの断面図。 同形態のプラス側高圧電線の斜視図。 変形例のプラス側高圧電線を示す断面図。 変形例のワイヤハーネスを示す模式図。

以下、車両用高圧電線及びワイヤハーネスの一実施形態について説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。

図１に示すように、本実施形態のワイヤハーネス１０は、ハイブリッド車や電気自動車等において、例えば車両後部に設置された高圧バッテリ１１と車両前部に設置されたインバータ１２とを接続するために、車両の床下等を通るように配索される。インバータ１２は、車両走行の動力源となる車輪駆動用モータ（図示略）と接続され、高圧バッテリ１１の直流電力から交流電力を生成し、該交流電力をモータに供給する。高圧バッテリ１１は、数百ボルトの電圧を供給可能なバッテリである。

ワイヤハーネス１０は、高圧バッテリ１１のプラス端子及びマイナス端子とそれぞれ接続されるプラス側高圧電線１３及びマイナス側高圧電線１４と、各高圧電線１３，１４を一括して包囲するシールドパイプ１５とを備えている。各高圧電線１３，１４の一端部は高圧バッテリ１１と接続され、他端部はインバータ１２と接続されている。

各高圧電線１３，１４は、自身にシールド構造を有しないノンシールド電線であり、高電圧・大電流に対応可能な電線である。各高圧電線１３，１４は、例えばアルミニウム系等の金属材料にて構成される金属パイプからなるシールドパイプ１５内に挿通されている。シールドパイプ１５は、車両の床下を通って配索されるものであり、該床下の構成に応じた所定形状に屈曲される。シールドパイプ１５は、各高圧電線１３，１４を一括してシールドするとともに、各高圧電線１３，１４を飛び石等から保護する。なお、各高圧電線１３，１４の両端部はシールドパイプ１５から外部に導出され、各高圧電線１３，１４におけるシールドパイプ１５から導出された部位は、シールドパイプ１５の両端部に連結された可撓シールド部材（例えば金属編組等）によって一括してシールドされるようになっている。

次に、各高圧電線１３，１４の構成について説明する。
図２及び図３に示すように、プラス側高圧電線１３は、導体よりなる芯線２１が、内周側から順に絶縁被覆２２、保護部材２３及び被覆部材２４の３層の被覆にて覆われた構成を有している。

絶縁被覆２２は樹脂材料よりなる。絶縁被覆２２は、芯線２１の外周面に押出被覆にて形成されたものであり、芯線２１の外周面を密着状態で被覆している。
保護部材２３は筒状をなし、絶縁被覆２２の外周を被覆している。保護部材２３は、絶縁性及び耐剪断性に優れた強化繊維が編み込まれて構成され、可撓性を有する。保護部材２３は、プラス側高圧電線１３の略全長に亘って設けられている。詳しくは、プラス側高圧電線１３において接続のために芯線２１を露出させる両端部以外の部位の全体に亘って、保護部材２３が設けられている。

保護部材２３を構成する強化繊維としては、例えば、パラ系アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）繊維、ガラス繊維、セラミック繊維等が挙げられ、これらの内の１種類または複数種類を、保護部材２３に要求される物性に応じて用いることが好ましい。本実施形態では、保護部材２３はパラ系アラミド繊維の１種類で構成されている。

被覆部材２４は、例えばポリエチレン等の樹脂材料よりなり、筒状をなしている。被覆部材２４は、保護部材２３の外周面に押出被覆にて形成され、該保護部材２３の外周面を被覆している。

図２に示すように、マイナス側高圧電線１４は、導体よりなる芯線３１と、該芯線３１の外周面に押出被覆にて形成された絶縁被覆３２とを備えている。マイナス側高圧電線１４は、プラス側高圧電線１３が備える保護部材２３及び被覆部材２４を備えておらず、プラス側高圧電線１３から保護部材２３及び被覆部材２４を除いた構成となっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
プラス側高圧電線１３は、例えばパラ系アラミド繊維よりなる強化繊維で編成された耐衝撃性（特に耐剪断性）に優れる保護部材２３によって、芯線２１が被覆された構成を有する。このため、車両衝突時の衝撃によって、例えシールドパイプ１５が破損したとしても、プラス側高圧電線１３及びマイナス側高圧電線１４の各芯線２１，３１同士が直接的に接触、または、シールドパイプ１５の破断片やそれ以外の車両構成部品等、何らかの導体を介して導通されるといったことが抑制される。また、保護部材２３は絶縁性を有するため、プラス側高圧電線１３及びマイナス側高圧電線１４の各芯線２１，３１同士が保護部材２３を介して導通してしまうことが抑制される。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）プラス側高圧電線１３は、絶縁性を有する強化繊維にて編成され芯線２１の外周を包囲する筒状をなす保護部材２３を備える。この構成によれば、プラス側高圧電線１３の耐衝撃性が向上し、その結果、プラス側高圧電線１３及びマイナス側高圧電線１４の各芯線２１，３１同士の短絡を抑制できる。また、保護部材２３によってプラス側高圧電線１３自体の耐衝撃性を向上させる構成のため、本実施形態のように、１つのシールドパイプ１５内に各高圧電線１３，１４を配置する構成として省スペース化に寄与しつつも、各芯線２１，３１同士の短絡を抑制できる。

（２）プラス側高圧電線１３は、保護部材２３の内周側に設けられ、芯線２１の外周を覆う絶縁被覆２２を備える。この構成によれば、絶縁被覆２２によって芯線２１の絶縁性を確保しつつ、保護部材２３によってプラス側高圧電線１３の耐衝撃性を向上させることができる。また、絶縁被覆２２は保護部材２３の内周側に設けられるため、絶縁被覆２２を芯線２１の直近に（本実施形態では芯線２１の外周面に接するように）設けることが可能となり、その結果、絶縁性の確保が容易となる。

（３）保護部材２３の外周を覆う筒状をなす樹脂製の被覆部材２４を備える。プラス側高圧電線１３が被覆部材２４を備えず、保護部材２３がプラス側高圧電線１３の最外層となる構成では、例えば保護部材２３を構成する強化繊維のほつれ等によって電線としての形状を保ちにくくなるおそれがある。その点、本実施形態では、保護部材２３が被覆部材２４によって覆われることで、プラス側高圧電線１３の形状維持が容易となる。また、保護部材２３の外周が樹脂製の被覆部材２４によって覆われることで、プラス側高圧電線１３の耐衝撃性を更に向上させることができる。また、プラス側高圧電線１３の最外層が樹脂製の被覆部材２４から構成されることで、プラス側高圧電線１３をシールドパイプ１５内に挿通しやすくすることができる。

（４）保護部材２３を構成する強化繊維にアラミド繊維を用いることで、プラス側高圧電線１３の耐衝撃性を好適に向上させることができる。
（５）ワイヤハーネス１０は、車載の高圧バッテリ１１のプラス端子と接続され、保護部材２３を備えたプラス側高圧電線１３と、高圧バッテリ１１のマイナス端子と接続されるマイナス側高圧電線１４と、各高圧電線１３，１４を一括してシールドする筒状のシールドパイプ１５とを備える。この構成によれば、各高圧電線１３，１４をシールドパイプ１５によって一括してシールドするため、各高圧電線１３，１４自体にシールド構造を備える必要がなく、各高圧電線１３，１４の構成が複雑になることを抑えることができる。

（６）保護部材２３はプラス側高圧電線１３のみに備えられ、マイナス側高圧電線１４は保護部材２３を有しない。この構成によれば、ワイヤハーネス１０の製造コストの上昇を抑えつつも、プラス側高圧電線１３及びマイナス側高圧電線１４の各芯線２１，３１同士の短絡を抑制することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態のプラス側高圧電線１３では、芯線２１が絶縁被覆２２、保護部材２３及び被覆部材２４の３層の被覆にて覆われた構成としたが、これに特に限定されるものではない。

例えば、図４に示すように、芯線２１を被覆する１層の絶縁被覆４１の内部に、上記実施形態の保護部材２３と略同様の保護部材４２を埋設した構成としてもよい。この構成では、絶縁被覆４１の内周面は保護部材４２の内周側に位置し、絶縁被覆４１の外周面は保護部材４２の外周側に位置している。また、絶縁被覆４１を構成する樹脂は、保護部材４２を構成する強化繊維同士の間に入り込み、絶縁被覆４１と保護部材４２が一体をなしている。

このような構成によれば、絶縁被覆４１によって芯線２１の絶縁性を確保するとともに、保護部材４２がプラス側高圧電線１３の最外層となる構成ではないため、プラス側高圧電線１３の形状維持が容易となる。更に、これらの効果を得つつも、絶縁層（樹脂層）を１層で構成することが可能となるため、プラス側高圧電線１３の大径化及び重量化を抑制することができる。

・上記実施形態では、保護部材２３を絶縁被覆２２と被覆部材２４との間に介在させたが、これ以外に例えば、保護部材２３を被覆部材２４の内部に埋設して、保護部材２３と被覆部材２４とを一体化させてもよい。

・上記実施形態のプラス側高圧電線１３において、被覆部材２４を省略して、保護部材２３がプラス側高圧電線１３の最外層となる構成としてもよい。
・上記実施形態では、保護部材２３をプラス側高圧電線１３の略全長に亘って設けたが、これに限らず、保護部材２３をプラス側高圧電線１３に部分的に設けてもよい。この保護部材２３を部分的に設ける構成は、プラス側高圧電線１３において車両衝突時に芯線２１，３１同士の短絡が発生しやすい箇所（衝撃を受けやすい箇所）が予め予測できる場合には、保護部材２３の使用量を抑えて製造コストの上昇を抑えつつ、保護部材２３によって芯線２１，３１同士の短絡を抑制でき、より好適である。

・上記実施形態では、絶縁被覆２２の外周側に保護部材２３が設けられたが、これに限らず、保護部材２３を絶縁被覆２２の内周側に設けてもよい。
・被覆部材２４を構成する樹脂材料は、ポリエチレンに限定されるものではなく、構成に応じて適宜変更可能であるが、耐熱性に優れた樹脂材料を用いることが好ましい。

・上記実施形態では、被覆部材２４が押出被覆にて形成されたが、これ以外に例えば、被覆部材２４を熱収縮チューブで構成してもよい。
・上記実施形態では、各高圧電線１３，１４のうち、プラス側高圧電線１３のみに保護部材２３を設けたが、これに限らず、マイナス側高圧電線１４のみ、または、各高圧電線１３，１４に保護部材２３を設けてもよい。各高圧電線１３，１４に保護部材２３を設けた構成では、各高圧電線１３，１４の耐衝撃性を向上させることができ、その結果、各高圧電線１３，１４の芯線２１，３１同士の短絡をより好適に抑制できる。

・上記実施形態では、各高圧電線１３，１４がシールドパイプ１５（金属パイプ）にて一括してシールドされるワイヤハーネス１０に適用したが、これ以外に例えば、金属編組にて一括してシールドされ、各電線を保護する外装材として、コルゲートチューブ等を使用したワイヤハーネスに適用してもよい。また、各高圧電線１３，１４を一括してシールドするシールドパイプ１５を省略して、各高圧電線１３，１４の各々がシールド構造（例えば金属編組）を備えた構成としてもよい。この場合、保護部材２３を備えた高圧電線において、芯線を被覆する金属編組を保護部材２３の内周側に備えることが望ましい。

・上記実施形態のワイヤハーネス１０では、プラス側高圧電線１３及びマイナス側高圧電線１４の２本の電線がシールドパイプ１５に挿通される構成としたが、シールドパイプ１５に挿通される電線の構成は、車両構成に応じて適宜変更してもよい。例えば、シールドパイプ１５に挿通される電線として、低圧バッテリと各種低電圧機器（例えばランプ、カーオーディオ等）とを接続する低圧電線を追加した構成としてもよい。

・車両における高圧バッテリ１１とインバータ１２の配置関係は、上記実施形態に限定されるものではなく、車両構成に応じて適宜変更してもよい。また、上記実施形態では、高圧バッテリ１１は、各高圧電線１３，１４を介してインバータ１２と接続されるが、インバータ１２以外の高電圧機器に接続される構成としてもよい。

・上記実施形態では、高圧バッテリ１１とインバータ１２とを繋ぐワイヤハーネス１０に適用したが、これ以外に例えば、高圧バッテリと接続されたインバータと車輪駆動用モータとを繋ぐワイヤハーネスに適用してもよい。

・上記実施形態において、図５に示すように、シールドパイプ１５と、該シールドパイプ１５（金属パイプ）の端部に連結された筒状の編組部材５１とから、一連の筒体をなすシールド部材Ｓを構成してもよい。同図に示す構成では、編組部材５１は、金属製の素線が網状に編み込まれて構成されており、可撓性を有しつつ、シールド機能を果たす。シールドパイプ１５と編組部材５１とは、互いの端部同士がリング状の連結部材５２にて連結されている。

シールドパイプ１５及び編組部材５１は、互いに同種の金属材料（例えばアルミニウム系金属材料）からなる。編組部材５１は、一端部がシールドパイプ１５に連結される一方で、他端部は、高圧バッテリ１１（又はインバータ１２）と接続するためのコネクタ５３と連結されている。また、編組部材５１の外周は、蛇腹筒状のコルゲートチューブ等の外装材５４にて覆われている。また、シールドパイプ１５と編組部材５１との接続箇所には、該接続箇所の外周を覆って水の浸入を防止するゴム製のグロメット５５が装着されている。

編組部材５１は、各高圧電線１３，１４におけるシールドパイプ１５の端部１５ａから導出された部位（パイプ外部位Ｘ）の外周を一括して包囲している。これにより、各高圧電線１３，１４のパイプ外部位Ｘが、編組部材５１によってシールドされるようになっている。

ここで、図５に示す構成では、プラス側高圧電線１３の保護部材２３は、電線の長さ方向において局所的に設けられ、具体的には、プラス側高圧電線１３における編組部材５１内を通る部位（パイプ外部位Ｘ）のみに設けられている。同構成では、保護部材２３は、コネクタ５３からシールドパイプ１５の端部１５ａまでの範囲を覆っている。なお、保護部材２３の両端部は、図示しない粘着テープの巻き落としにより絶縁被覆２２の外周面に固定されている。

上記構成によれば、シールド部材Ｓの長さ方向の一部が、金属素線を編み込んでなる編組部材５１で構成され、プラス側高圧電線１３における編組部材５１内の部位に保護部材２３が設けられる。これにより、耐衝撃性に懸念のある編組部材５１を通るプラス側高圧電線１３の部位（パイプ外部位Ｘ）が保護部材２３によって保護されるため、プラス側高圧電線１３（芯線２１）を効果的に保護することができる。

なお、図５に示す構成では、保護部材２３がコネクタ５３からシールドパイプ１５の端部１５ａまでの範囲を覆う構成としたが、これ以外に例えば、電線の長さ方向においてより狭い範囲を覆う構成としてもよい。また、保護部材２３がシールドパイプ１５内にまで延出されるように構成してもよい。また、図５に示す構成では、保護部材２３が電線の長さ方向において局所的に設けられたが、これに限らず、高圧電線１３の長さ方向の全体に保護部材２３を設けてもよい。また、図５に示す構成において、上記実施形態と略同様の保護部材２３を覆う被覆部材２４を設けてもよい。

また、編組部材５１の材質は金属に限定されるものではなく、シールド機能を果たすことが可能な導電性材料であれば、金属以外の材料に変更可能である。また、シールドパイプ１５及び編組部材５１は、必ずしも互いに同種金属である必要はなく、互いに異種金属からなっていてもよい。

・上記した実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。

１０…ワイヤハーネス、１１…高圧バッテリ、１３…プラス側高圧電線、１４…マイナス側高圧電線、１５…シールドパイプ（シールド部材、外装材）、２１…芯線、２２…絶縁被覆、２３…保護部材、２４…被覆部材、４１…絶縁被覆、４２…保護部材、５１…編組部材、Ｓ…シールド部材（外装材）。

Claims (9)

1. 車載の高圧バッテリと電気的に接続される車両用高圧電線であって、
   導体からなり前記高圧バッテリに電気的に接続される芯線と、
   絶縁性を有する強化繊維にて編成され、前記芯線の外周を包囲する筒状をなす保護部材と
   を備えたことを特徴とする車両用高圧電線。
2. 請求項１に記載の車両用高圧電線において、
   前記芯線の外周を覆い、前記保護部材の内周側に設けられた絶縁被覆を備えたことを特徴とする車両用高圧電線。
3. 請求項１又は２に記載の車両用高圧電線において、
   前記保護部材の外周を覆う筒状をなす樹脂製の被覆部材を備えたことを特徴とする車両用高圧電線。
4. 請求項１に記載の車両用高圧電線において、
   前記芯線の外周を覆う絶縁被覆の内部に前記保護部材が埋設されていることを特徴とする車両用高圧電線。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用高圧電線において、
   前記保護部材の前記強化繊維は、アラミド繊維であることを特徴とする車両用高圧電線。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用高圧電線を少なくとも１本含む複数の電線と、
   前記複数の電線を一括して包囲する筒状の外装材と
   を備えたことを特徴とするワイヤハーネス。
7. 請求項６に記載のワイヤハーネスにおいて、
   前記複数の電線は、車載の高圧バッテリのプラス端子及びマイナス端子とそれぞれ接続されるプラス側高圧電線及びマイナス側高圧電線を含み、
   前記プラス側高圧電線及び前記マイナス側高圧電線のいずれか一方のみに前記保護部材を備えたことを特徴とするワイヤハーネス。
8. 請求項６又は７に記載のワイヤハーネスにおいて、
   前記外装材は、前記複数の電線を一括してシールドするシールド部材であることを特徴とするワイヤハーネス。
9. 請求項８に記載のワイヤハーネスにおいて、
   前記シールド部材の長さ方向の一部又は全体が、導電性の素線を編み込んでなる編組部材で構成され、
   前記車両用高圧電線における前記編組部材内の部位に前記保護部材を備えたことを特徴とするワイヤハーネス。

Images