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JP2019053938A - フラットケーブル及びワイヤーハーネス - Google Patents

フラットケーブル及びワイヤーハーネス Download PDF

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JP2019053938A JP2017178582A JP2017178582A JP2019053938A JP 2019053938 A JP2019053938 A JP 2019053938A JP 2017178582 A JP2017178582 A JP 2017178582A JP 2017178582 A JP2017178582 A JP 2017178582A JP 2019053938 A JP2019053938 A JP 2019053938A
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毅士 大島
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Abstract

【課題】リブ部を備える場合において真直性の低下を抑制することが可能なフラットケーブル及びワイヤーハーネスを提供する。【解決手段】フラットケーブル１は、平面上に所定間隔で並列配置された複数本の導体線１１と、並列配置された複数本の導体線１１を絶縁樹脂により一括して被覆する被覆部１２とを有したケーブル部１０と、平面上においてケーブル部１０に対して並列して設けられ、被覆部１２と同一樹脂によって構成されると共に、バスバーが固定されるリブ部２０を備え、ケーブル部１０とリブ部２０との配置が断面構造において略左右対称となっている。【選択図】図２

Description

本発明は、フラットケーブル及びワイヤーハーネスに関する。
従来、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されるバッテリとして電池モジュールが知られている。電池モジュールは、複数の電池セルをその厚さ方向に積層し、これをケースに収容することにより構成されている。電池セルは、例えばリチウムイオン電池や二次電池が用いられる。この電池モジュールには、個々の電池セルの電極端子同士を電気的に接続するバスバーや、個々の電池セルの電圧状態を検知するための電圧検知線が設けられている。
このような電池モジュールとの電気接続を行うために、バスバーや電圧検知線を一体としたバスバーモジュールが提案されている（特許文献１参照）。このバスバーモジュールにおいては、一側に複数本の導体線を有するケーブル部が設けられると共に、他側に平板導体が設けられている。
特開２０１６−２４９３３号公報
しかし、特許文献１に記載のバスバーモジュールは、複数本の導体線を有するケーブル部と、バスバーとなる平板導体とが一体に成型されることから、成型スピードが遅くなってしまい、生産性が決して高いとはいえない。
そこで、本件出願人は、上記バスバーモジュールに代えて、バスバーを固定させるためのリブ部を備えたフラットケーブルを用いることを検討している。すなわち、本件出願人は、例えば特許文献１に記載のバスバーモジュールの平板導体に代えて、樹脂からなるリブ部を形成しておき、後工程においてリブ部にバスバーを積層固定等することを検討している。
しかし、リブ部を備えるフラットケーブルについては、押出成型時に被覆樹脂が均一に流れ難くなる。すなわち、リブ部については樹脂のみで構成されることから、被覆樹脂はリブ部側に流れ込み易くなり、これが原因となって成型後のフラットケーブルが反ってしまい、真直性が低下する傾向にある。
ここで、リブ部を備えるフラットケーブルについては電池モジュールに搭載されるものであり、複数本の導体線はその被覆部ごと１本ずつ切り裂かれた後に、所定のバスバーに接続される。この切り裂き作業については、作業効率を考慮して手作業でなく真っすぐな切断を行う切断機によって行われることから、真直性の低下が問題となる。
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その発明の目的とするところは、リブ部を備える場合において真直性の低下を抑制することが可能なフラットケーブル及びワイヤーハーネスを提供することにある。
本発明のフラットケーブルは、平面上に所定間隔で並列配置された複数本の導体線と、並列配置された複数本の導体線を絶縁樹脂により一括して被覆する被覆部とを有したケーブル部と、前記平面上において前記ケーブル部に対して並列して設けられ、前記被覆部と同一樹脂によって構成されると共に、バスバーが固定されるリブ部と、を備え、前記ケーブル部と前記リブ部との配置が断面構造において略左右対称となっていることを特徴とする。
このフラットケーブルによれば、ケーブル部とリブ部との配置が断面構造において略左右対称となっているため、絶縁樹脂が断面一側に片寄って流れ易くなることを防止することとなり、反りの発生を抑えることとなる。従って、真直性の低下を抑制することができる。
また、本発明のフラットケーブルにおいて、略左右対称の断面構造における中央に配置される対象物が前記リブ部である場合、前記リブ部の断面中央部位を境界にし、前記対象物が前記ケーブル部である場合、両側導体線の間の中央位置を境界にし、当該境界の左右樹脂量の比が樹脂量の多い方を１としたときに１：０．８５以上であることが好ましい。
このフラットケーブルによれば、境界の左右樹脂量の比が１：０．８５以上であるため、両者の対称性を高くすることとなり、反りの発生を一層抑えて、電池モジュールに用いるフラットケーブルとしてより好適なものを提供することができる。
また、本発明のフラットケーブルにおいて、当該境界の左右樹脂の厚みの差は１０％以内であることが好ましい。
このフラットケーブルによれば、境界の左右樹脂の厚みの差は１０％以内であるため、厚みの差によって樹脂の流れ易さが変化して真直性が低下してしまうことを抑制することができる。
また、本発明のワイヤーハーネスは、上記のいずれか１つに記載のフラットケーブルを含むことを特徴とする。
このワイヤーハーネスによれば、真直性の低下を抑制したフラットケーブルを有するワイヤーハーネスを提供することができる。
本発明によれば、リブ部を備える場合において真直性の低下を抑制することが可能なフラットケーブル及びワイヤーハーネスを提供することができる。
本発明の実施形態に係るフラットケーブルを含むワイヤーハーネスの斜視図である。 図１に示したフラットケーブルの断面図である。 本実施形態に係るフラットケーブルの第１変形例を示す断面図である。 本実施形態に係るフラットケーブルの第２変形例を示す断面図である。 本実施形態に係るフラットケーブルの第３変形例を示す断面図である。 本実施形態に係るフラットケーブルの第４変形例を示す断面図である。 フラットケーブルの実施例及び比較例並びに試験結果を示す図である。 反り量の測定方法を示す上面図である。
以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。
図１は、本発明の実施形態に係るフラットケーブルを含むワイヤーハーネスの斜視図である。図１に示すように、ワイヤーハーネスＷＨは、フラットケーブル１と、複数のバスバーＢと、コネクタＣとを備えて構成されている。
複数のバスバーＢは、電池モジュールを構成する複数の電池セルのうち、隣接する電池セルの＋端子と−端子とに挿入される貫通孔Ｂ１を有した導体板である。これら複数のバスバーＢが隣接する電池セルの端子間に設けられることで、各電池セルを電気的に直列接続することができる。
コネクタＣはフラットケーブル１の端部に設けられており、電池電圧を監視する監視装置側のコネクタに接続されるものである。フラットケーブル１は、複数本の導体線（後述の符号１１）を有し、特定の導体線が特定のバスバーＢに接続される（図１においてバスバーＢへの接続の図示を省略する）。
図２は、図１に示したフラットケーブル１の断面図である。図２に示すように、フラットケーブル１は、ケーブル部１０と、リブ部２０とを備えている。ケーブル部１０は、複数本の導体線１１と、被覆部１２とを備えている。
複数本の導体線１１は、銅、アルミニウム又はそれらの合金から構成されており、平面上に所定間隔で並列配置されている。被覆部１２は、並列配置された複数本の導体線１１を絶縁樹脂により一括して被覆するものである。本実施形態において絶縁樹脂は例えばポリ塩化ビニル樹脂である。
リブ部２０は、絶縁樹脂のみによって構成される部位であって、本実施形態においては被覆部１２を構成する絶縁樹脂と同一樹脂によって構成されている。このリブ部２０は、複数本の導体線１１が並列配置される平面上において、複数本の導体線１１に対して並列して設けられるものである。このリブ部２０には、図１に示すように、バスバーＢが積層固定されるようになっている。バスバーＢは、ボルト締め（図示せず）や加締め（図示せず）によってリブ部２０に固定されるようになっている。なお、リブ部２０は、バスバーＢを固定する関係上、少なくとも厚さ０．３ｍｍ以上幅１．０ｍｍ以上（より好ましくは幅２．０ｍｍ以上）で形成されることが好ましい。また、図１及び図２においてリブ部２０は、矩形状となっているが、矩形状に限らず楕円状や長円状など、バスバーＢを固定可能な形状であれば、これに限られるものではない。
ここで、リブ部２０を備えるフラットケーブル１については、押出成型時に被覆する絶縁樹脂が均一に流れ難くなる。すなわち、リブ部２０については樹脂のみで構成されることから、絶縁樹脂はリブ部２０に流れ込み易くなり、ケーブル部１０に流れ難くなる。このため、成型後のフラットケーブル１が反ってしまい、真直性が低下する傾向にある。
そこで、本実施形態においてフラットケーブル１は、断面構造において、略左右対称となっている。これにより、左右における樹脂の流れの均等化を図り、反りの防止につながるからである。
具体的に図２に示すフラットケーブル１では、断面における中央に配置される対象物がケーブル部１０となっており、ケーブル部１０の両側にそれぞれ同形状のリブ部２０が設けられて、略左右対称となっている。すなわち、断面構造においては、端からリブ部２０、ケーブル部１０、及びリブ部２０の順となっており、これらの配置が左右対称となっている。
なお、フラットケーブル１は図２に示す形状に限られない。図３〜図６は、本実施形態に係るフラットケーブル１の変形例を示す断面図である。図３に示すように、フラットケーブル１は、断面における中央に配置される対象物がリブ部２０となっており、リブ部２０の両側にそれぞれケーブル部１０が設けられて、ケーブル部１０及びリブ部２０の配置が左右対称となるものであってもよい。各ケーブル部１０は、それぞれ５本の導体線１１を有し、これら５本の導体線１１を被覆部１２で覆う構成となっている。
また、図４に示すように、フラットケーブル１は、断面における中央に配置される対象物がケーブル部１０となっており、ケーブル部１０の両側にそれぞれ幅が異なるリブ部２０が設けられて、ケーブル部１０及びリブ部２０の配置が左右対称となるものであってもよい。双方のリブ部２０は、同じ厚みであるが、一方が幅ｗ１となっており、他方が幅ｗ２（＜ｗ１）となっている。
また、図５に示すように、フラットケーブル１は、断面における中央に配置される対象物がリブ部２０となっており、リブ部２０の両側にそれぞれ導体線１１の本数が異なるケーブル部１０が設けられて、ケーブル部１０及びリブ部２０の配置が左右対称となるものであってもよい。一方のケーブル部１０は５本の導体線１１を被覆部１２で覆う構成であり、他方のケーブル部１０は４本の導体線１１を被覆部１２で覆う構成となっている。
また、図６に示すように、フラットケーブル１は、断面における中央に配置される対象物がケーブル部１０となっており、ケーブル部１０の両側にそれぞれ幅及び厚みが異なるリブ部２０が設けられて、ケーブル部１０及びリブ部２０の配置が左右対称となるものであってもよい。一方のリブ部２０は、厚みがＴ１であり幅ｗ１となっており、他方のリブ部２０は厚みがＴ２（＞Ｔ１）であり幅ｗ２（＜ｗ１）となっている。
なお、上記の略左右対称とは、ケーブル部１０とリブ部２０の配置が左右対称であることだけでなく、境界ＢＬの左右における樹脂量の比が１：０．８を超えることも含む概念である。境界ＢＬは、断面における中央に配置される対象物がリブ部２０である場合、リブ部２０の断面中央部位であり、中央に配置される対象物がケーブル部１０である場合、両側（両端）の導体線１１の間の中央位置である。また、上記比率において「１」は樹脂量が多い方である。
さらに、本実施形態においてフラットケーブル１は、左右樹脂量の比が１：０．８５以上であることが好ましい。例えば電池モジュール上に搭載するフラットケーブル１については導体線１１の間の距離が２ｍｍ程度が好ましく、上記の樹脂量の比とすれば反りを２ｍｍ以下とできるからである。
加えて、境界ＢＬの左右の厚みの差は１０％以内であることが好ましい。具体的には厚い方の厚みをＴ１とした場合、薄い方の厚みＴ２は、０．９Ｔ１以上であることが好ましい。厚みの差によって樹脂の流れ易さが変化して真直性が低下してしまうことを抑制することができるからである。
このようなフラットケーブル１については、まずリブ部２０に複数のバスバーＢが取り付けられる。取り付け方法は、ボルト締めであってもよいし、加締めであってもよい。その後、バスバーＢの貫通孔Ｂ１に電池セルの端子を挿入し、ナットにて固定する。次に、フラットケーブル１のケーブル部１０の各導体線１１を所定のバスバーＢに接続（溶接）する。
ここで、本実施形態に係るフラットケーブル１においては、反りが抑えられて、真直性が高められていることから、各導体線１１を所定のバスバーＢに接続するに先立って行われる切断機による切断にも適用可能となる。
次に、本実施形態に係るフラットケーブル１の実施例及び比較例を説明する。図７は、フラットケーブルの実施例及び比較例並びに試験結果を示す図である。
図７に示すように、実施例１に係るフラットケーブルについては、図２に示したような中央の対象物がケーブル部であるものとした。ケーブル部及びリブ部については材質をＰＶＣとした。両側のリブ部のうち一方のリブ部は幅を６．０ｍｍとし厚さを１．２ｍｍとした。他方のリブ部も同様に幅を６．０ｍｍとし厚さを１．２ｍｍとした。ケーブル部は導体線の本数を５本とし各導体線のサイズを０．３５ｓｑとした。また、左右樹脂比率は１：１とした。
実施例２に係るフラットケーブルは、図４に示したような中央の対象物がケーブル部であり、両側のリブ部の幅が異なるものとした。具体的には他方のリブ部の幅を５．５ｍｍとし、左右樹脂比率を１：０．９１とした点を除き、実施例１と同じとした。
実施例３に係るフラットケーブルは、図３に示したような中央の対象物がリブ部であるものとした。ケーブル部及びリブ部については材質をＰＶＣとした。中央のリブ部は幅を６．０ｍｍとし厚さを１．２ｍｍとした。両側のケーブル部はそれぞれ導体線の本数を５本とし各導体線のサイズを０．３５ｓｑとした。左右樹脂比率は１：１とした。
実施例４に係るフラットケーブルは、図５に示したような中央の対象物がリブ部であり、両側のケーブル部の導体線本数が異なるものとした。具体的には両側のケーブル部のうち一方のケーブル部の導体線の本数を４本とし、左右樹脂比率を１：０．８５とした点を除き、実施例３と同じとした。
比較例１に係るフラットケーブルは、一側にケーブル部を有し他側にリブ部を有したものとした。すなわち、比較例１に係るフラットケーブルは、配置について左右非対称のものとした。ケーブル部及びリブ部については材質をＰＶＣとした。リブ部は幅が６．０ｍｍとし厚さが１．２ｍｍとした。ケーブル部は導体線の本数を５本とし各導体線のサイズを０．３５ｓｑとした。
比較例２に係るフラットケーブルは、中央の対象物がケーブル部であり、両側のリブ部の厚みが異なるものとした。具体的には他方のリブ部の厚みを１．４ｍｍとし、左右樹脂比率を１：０．８０とした点を除き、実施例１と同じとした。
比較例３に係るフラットケーブルは、中央の対象物がケーブル部であり、両側のリブ部の幅及び厚みが異なるものとした。具体的には他方のリブ部の幅を５．０ｍｍとし厚みを１．１ｍｍとし、左右樹脂比率を１：０．７６とした点を除き、実施例１と同じとした。
比較例４に係るフラットケーブルは、中央の対象物がリブ部であり、両側のケーブル部の導体線本数が異なるものとした。ケーブル部及びリブ部については材質をＰＶＣとした。中央のリブ部は幅を６．５ｍｍとし厚さを１．２ｍｍとした。両側のケーブル部のうち一方のケーブル部の導体線の本数を５本とし、他方のケーブル部の導体線の本数を４本とし、各導体線のサイズを０．３５ｓｑとした。また、左右樹脂比率を１：０．７５とした。
このような実施例１〜４及び比較例１〜４に係るフラットケーブルについて反り量を測定した。図８は、反り量の測定方法を示す上面図である。図８に示すように、真っ直ぐな冶具に対して実施例１〜４及び比較例１〜４に係るフラットケーブルの一端を密着させた。ここで、フラットケーブルについては長さを１ｍとし、他端が冶具から離れた距離を反り量とした。また、実施例１〜４及び比較例１〜４に係るフラットケーブルにおいて導体線の間の距離を２ｍｍとした。よって、反り量は２ｍｍ以下が合格ラインとした。
実施例１について反り量は１．０ｍｍであった。また、実施例２〜４について反り量は、順に２．０ｍｍ、１．０ｍｍ及び２．０ｍｍとなった。これに対して、比較例１〜４について反り量は、８．５ｍｍ、４．１ｍｍ、５．５ｍｍ、及び６．５ｍｍとなった。
このように、反り量の合格ラインを２ｍｍ以下とするためには、左右樹脂比率が１：０．８５以上であると良いことがわかった。
なお、実施例及び比較例において反り量の合格ラインを２ｍｍとしたが、これに限らず、用いられる電池モジュールによっては、反り量の合格ラインを２ｍｍ以上であってもよく、実施例として図示を省略するが左右樹脂比率が１：０．８０を超えていれば、反り量が４ｍｍ以下となることもわかった。
このようにして、本実施形態に係るフラットケーブル１によれば、ケーブル部１０とリブ部２０との配置が断面構造において略左右対称となっているため、絶縁樹脂が断面一側に片寄って流れ易くなることを防止することとなり、反りの発生を抑えることとなる。従って、真直性の低下を抑制することができる。
また、境界ＢＬの左右樹脂量の比が１：０．８５以上であるため、両者の対称性を高くすることとなり、反りの発生を一層抑えて、電池モジュールに用いるフラットケーブル１としてより好適なものを提供することができる。
また、境界ＢＬの左右樹脂の厚みの差は１０％以内であるため、厚みの差によって樹脂の流れ易さが変化して真直性が低下してしまうことを抑制することができる。
また、本実施形態に係るワイヤーハーネスＷＨによれば、真直性の低下を抑制したフラットケーブル１を有するワイヤーハーネスＷＨを提供することができる。
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、周知及び公知の技術を組み合わせてもよい。
例えば、図２〜図６に示すフラットケーブル１は、中央に配置される対象物がケーブル部１０又はリブ部２０であり、その両側にリブ部２０又はケーブル部１０が設けられる構成であるが、これに限らず、両側のリブ部２０又はケーブル部１０の更に外側に、ケーブル部１０又はリブ部２０が設けられていてもよい。
また、フラットケーブル１において各導体線１１は同じサイズであるが、これに限らず、一部のサイズが異なっていてもよい。加えて、被覆部１２及びリブ部２０に用いられる絶縁樹脂はポリ塩化ビニルに限らず、他の絶縁樹脂であってもよい。
さらに、フラットケーブル１は、導体線の間の距離が２ｍｍに限るものではない。また、２ｍｍに限るものではないことから、１ｍの長さのフラットケーブルの反り量が導体線間の距離以下となれば、電池モジュールに用いる場合において切断機に適用可能である。
１ ：フラットケーブル
１０ ：ケーブル部
１１ ：導体線
１２ ：被覆部
２０ ：リブ部
Ｂ ：バスバー
ＢＬ ：境界
ＷＨ ：ワイヤーハーネス

Claims (4)

  1. 平面上に所定間隔で並列配置された複数本の導体線と、並列配置された複数本の導体線を絶縁樹脂により一括して被覆する被覆部とを有したケーブル部と、
    前記平面上において前記ケーブル部に対して並列して設けられ、前記被覆部と同一樹脂によって構成されると共に、バスバーが固定されるリブ部と、を備え、
    断面構造において略左右対称となっている
    ことを特徴とするフラットケーブル。
  2. 略左右対称の断面構造における中央に配置される対象物が前記リブ部である場合、前記リブ部の断面中央部位を境界にし、前記対象物が前記ケーブル部である場合、両側導体線の間の中央位置を境界にし、当該境界の左右樹脂量の比が樹脂量の多い方を１としたときに１：０．８５以上である
    ことを特徴とする請求項１に記載のフラットケーブル。
  3. 当該境界の左右樹脂の厚みの差は１０％以内である
    ことを特徴とする請求項２に記載のフラットケーブル。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のフラットケーブルを含む
    ことを特徴とするワイヤーハーネス。
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