JP6947139B2 - 過電流遮断ユニット - Google Patents

Description

本明細書によって開示される技術は、過電流遮断ユニットに関する。

過電流を遮断可能な電圧検出モジュールとして、特開２０１８−９７９８８号公報（下記特許文献１）に記載のものが知られている。

この電圧検出モジュールは、電池セルの電極端子に接続されるバスバと、電圧検出導体に設けられた中継端子と、モールド樹脂部材とを備えている。中継端子は、電圧検出導体に圧着される圧着部と、断面積が小さい可溶部とを有しており、可溶部がモールド樹脂部材に埋設された状態でバスバと接続されることで、バスバと電圧検出導体とが中継端子を介して接続されている。そして、バスバに過電流が流れると可溶部が溶断することで過電流がバスバと電圧検出導体との間において遮断されるようになっている。

特開２０１８−９７９８８号公報

ところで、一般に、圧着部を有する中継端子は、銅合金で形成されるため、中継端子の可溶部を溶断させるためには、可溶部を極細に形成しなければならない。また、モールド樹脂部材に埋設された可溶部は、バスバやバレル以外にモールド樹脂部材への熱引き効果も生じるため、可溶部を長く設定しなければならない。したがって、バレルを有する中継端子に極細で長い可溶部を形成するためには、製造工程が増加してしまう。だからといって、例えば、バスバと電圧検出導体との間に過電流遮断素子を取り付けると、部品点数が増加してしまう。

本明細書では、製造工程や部品点数が増加することを抑制しつつ、過電流を遮断する技術を開示する。

本明細書によって開示される技術は、過電流遮断ユニットであって、導電性を有する芯線を絶縁性を有する被覆によって覆った電線と、電源端子に接続される端子接続部と、前記端子接続部に連なって設けられ前記電線の端末において前記被覆から露出した前記芯線に接続される芯線接続部と、前記電線の延び方向に前記芯線接続部と並んで設けられ、前記電線の前記被覆を保持する被覆保持部とを備え、前記芯線接続部と前記被覆保持部との間に配された前記電線は、前記被覆から露出した状態で前記芯線を小径にした溶断部を有する構成とした。

このような過電流遮断ユニットによると、端子接続部に過電流が流れると芯線を小径にした溶断部が溶断することで端子接続部からの過電流を遮断することができる。また、芯線接続部と被覆保持部との間に配された電線の被覆と芯線の一部を取り除くことで溶断部を形成することができるから、製造工程や部品点数が増加することを抑制することができる。

本明細書によって開示される過電流遮断ユニットは、以下の構成としてもよい。
前記溶断部と隣り合う前記被覆の端部と、前記溶断部とは、覆い部によって全周に亘って覆われている構成としてもよい。

電線の被覆と芯線の一部を取り除いて小径に形成された溶断部は、強度が低下するため、他の部材が接触するなどして破損することが懸念される。しかしながら、このような構成によると、溶断部が覆い部によって覆われているから、溶断部を補強することで溶断部が破損することを防ぐことができると共に、溶断部に他の部材が接触することを防ぐことができる。

前記覆い部は、形状を保持可能な円筒状をなしており、前記溶断部と隣り合う前記被覆の端部に固定されている構成としてもよい。
このような構成によると、覆い部が形状を円筒状に保持されたまま電線の被覆に固定されているから、溶断部に覆い部が接触することを防ぐことができる。すなわち、溶断部と覆い部との間に空気層を設け、覆い部の熱引きによって溶断部が溶断しなくなることを防ぐことができる。

前記芯線は、導電性を有する複数本の第１素線と、前記第１素線よりも電気抵抗が大きい少なくとも１本以上の第２素線とを有しており、前記溶断部は、前記電線の前記被覆と共に前記複数本の第１素線を取り除いて形成されている構成としてもよい。

このような構成によると、第１素線よりも電気抵抗が大きい第２素線によって溶断部が形成されるから、例えば、第１素線によって溶断部を形成する場合に比べて、溶断部を短い長さで溶断させることができる。すなわち、溶断部が長くなって過電流遮断ユニットが大型化することを抑制することができる。

前記第１素線は、銅または銅合金によって形成されており、前記第２素線は、鋼によって形成されている構成としてもよい。
ここで、鋼とは、炭素などを微量に含む鉄合金であって、例えば、クロムやニッケルを含むステンレス鋼（ＳＵＳ：Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）などが挙げられる。
このような構成によると、ステンレス鋼製の素線の周りを、銅もしくは銅合金製の複数の素線で囲んだ従来の高強度電線によって溶断部を容易に形成することができる。すなわち、新規に電線を製造せずに過電流遮断ユニットを製造することができる。

本明細書によって開示される技術によれば、製造工程や部品点数が増加することを抑制しつつ、過電流を遮断することができる。

実施形態１に係る電圧検出ユニットの平面図 電圧検出ユニットの正面図 電圧検出ユニットの側面図 図１のＡ−Ａ線断面図 図１のＢ−Ｂ線断面図 接続端子に電線を載置した状態を示す斜視図 実施形態２に係る溶断部をスリーブで覆った状態を示す斜視図 溶断部をスリーブで覆った状態を示す平面図 図８のＣ−Ｃ線断面図 図８のＤ−Ｄ線断面図 実施形態３に係る図９の断面に相当する断面図 図１０の断面に相当する断面図

＜実施形態１＞
本明細書に開示された技術における実施形態１について図１から図６を参照して説明する。
本実施形態は、車両に搭載される図示しない蓄電装置の電極端子（「電源端子」の一例）Ｔと図示しないＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）とを接続する電圧検出ユニット（「過電流遮断ユニット」の一例）１０を例示している。

電圧検出ユニット１０は、図１に示すように、ＥＣＵに接続される電線２０と、電線２０の端末に接続される接続端子４０とを備えて構成されている。
電線２０は、導電性を有する芯線２４と、芯線２４の外周面を全周に亘って覆う絶縁性を有する絶縁被覆２６とによって形成されている。

芯線２４は、図５に示すように、ステンレス鋼からなる少なくとも１本以上の鋼線（「第２素線」の一例）２１を、銅または銅合金からなる複数本の銅線（「第１素線」の一例）２２によって囲んで構成されている。ステンレス鋼とは、炭素クロム、ニッケルを含む鉄合金であって、例えば、銅や銅合金よりも電気抵抗が大きいＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）などが挙げられる。

本実施形態では、芯線２４は１本の鋼線２１を、鋼線２１とほぼ同径６本の銅線２２によって全周に亘って囲んで構成されている。つまり、芯線２４は、銅線２２よりも電気抵抗が大きい１本の鋼線２１の周りに複数の銅線２２が配された形態とされている。なお、芯線２４は、１本の鋼線２１を、鋼線２１よりも小径の７本以上の銅線２２によって全周に亘って囲んだ構成してもよい。

接続端子４０は、図１および図６に示すように、略矩形平板状の端子接続部４２と、端子接続部４２から後方に向かって延出された接続片４４と、端子接続部４２から後方に向かって延出された保持片４８とを備えて構成されている。

端子接続部４２は、左右方向に長い略矩形状をなし、角部が丸みを帯びた形態とされている。端子接続部４２は、板厚方向に貫通する丸孔状の端子挿通孔４２Ａを有しており、端子挿通孔４２Ａは、端子接続部４２の一方（図１の左方）に偏って設けられている。

端子挿通孔４２Ａには、蓄電装置の電極端子Ｔが挿通可能とされており、図１に示すように、端子挿通孔４２Ａに挿通された電極端子ＴにナットＮを締め込むことで端子接続部４２と電極端子Ｔとが電気的に接続されるようになっている。

端子接続部４２における長手方向の後側縁には、接続片４４と保持片４８とが左右方向に並んで設けられている。
接続片４４は、端子接続部４２の一方の端部（図１の左側の端部）４２Ｌよりもやや中央寄りの位置に設けられている。

接続片４４は、端子接続部４２に連なる第１延出片４５と、第１延出片４５の端部に設けられた第１被覆保持部４６と、第１被覆保持部４６に連なって設けられた芯線接続部４７とを備えて構成されている。

第１延出片４５は、前後方向に延びる略矩形状平板状に形成されており、第１延出片４５の後側左側縁部に第１被覆保持部４６が設けられている。

第１被覆保持部４６は、第１延出片４５に連なる底板４６Ａと、底板４６Ａの前後方向の両側縁から延出された一対の第１バレル片４６Ｂとを有している。第１被覆保持部４６は、図１、図３および図４に示すように、電線２０の端末における絶縁被覆２６を底板４６Ａ上に載置し、一対の第１バレル片４６Ｂを絶縁被覆２６に巻き付けるようにして圧着することで電線２０の端末を保持している。また、第１被覆保持部４６が電線２０の絶縁被覆２６に圧着されると、第１延出片４５の後端部上に、第１被覆保持部４６から右側に引き出された電線２０が配されるようになっている。

芯線接続部４７は、第１被覆保持部４６の底板４６Ａに連なる底板４７Ａと、底板４７Ａの前後方向の両側縁から延出された一対のワイヤバレル片４７Ｂとを有している。芯線接続部４７は、図２および図４に示すように、絶縁被覆２６を皮剥ぎして電線２０の端末において露出された芯線２４を底板４７Ａ上に載置し、一対のワイヤバレル片４７Ｂを芯線２４に対して圧着することで電線２０に圧着固定されている。これにより、接続端子４０と電線２０とは電気的に接続されている。

一方、保持片４８は、端子接続部４２の他方の端部（図１の右側の端部）４２Ｒよりもやや中央寄りの位置に設けられている。言い換えると、保持片４８は、図１および図６に示すように、接続片４４に圧着された電線２０の延び方向である左右方向に接続片４４と所定の間隔を隔てて並んで設けられている。

保持片４８は、端子接続部４２に連なる第２延出片４９と、第２延出片４９の端部に設けられた第２被覆保持部５０とを備えて構成されている。
第２延出片４９は、前後方向に延びる略矩形状平板状に形成されており、第２延出片４９の後側右側縁部に第２被覆保持部５０が設けられている。

第２被覆保持部５０は、第２延出片４９に連なる底板５０Ａと、底板５０Ａの前後方向の両側縁から延出された一対の第２バレル片５０Ｂとを有している。第２被覆保持部５０は、図１、図３および図４に示すように、電線２０の端末から離れた中間位置の絶縁被覆２６を底板５０Ａ上に載置し、一対の第２バレル片５０Ｂを途中位置の絶縁被覆２６に巻き付けるようにして圧着することで電線２０の途中位置を保持している。また、第２被覆保持部５０が電線２０の絶縁被覆２６に圧着されると、第２延出片４９の後端部上に、第２被覆保持部５０から左側に引き出された電線２０が配されるようになっている。

さて、電線２０は、図１に示すように、接続片４４の芯線接続部４７と保持片４８の第２被覆保持部５０との間に溶断部６０を有している。
溶断部６０は、接続片４４の第１延出片４５よりもやや保持片４８側の位置から保持片４８の第２延出片４９よりもやや接続片４４側の位置に設けられている。また、溶断部６０は、電線２０の絶縁被覆２６を皮剥ぎして、芯線２４における６本の銅線２２を取り除いて１本の鋼線２１を残すことにより芯線２４を小径にして形成されている。

つまり、溶断部６０は、電線２０の絶縁被覆２６と芯線２４の銅線２２を取り除くことで、銅線２２よりも電気抵抗の大きい鋼線２１のみを残して形成されている。

本実施形態は、以上のような構成であって、続いて、電圧検出ユニット１０の作用および効果について説明する。
例えば、蓄電装置の電源端子に接続される接続部と、電源装置の電圧を検出するための検出器の電線との間に接続される電圧検出ユニットにおいて、過電流が流れた際に、接続部に設けられた可溶部を溶断することにより過電流を遮断する方法が知られている。しかしながら、このような場合、可溶部を極細に形成する必要がある。また、可溶部がモールド樹脂部材に埋設されている場合には、可溶部のモールド樹脂部材への熱引き効果を考慮し、可溶部を長く設定しなければならない。だからといって、可溶部の代替として、例えば、過電流遮断素子を取り付けると、部品点数が増加してしまう。

ところが、本実施形態の電圧検出ユニット１０は、導電性を有する芯線２４を絶縁性の絶縁被覆２６によって覆った電線２０と、電極端子Ｔに接続される端子接続部４２と、端子接続部４２に連なって設けられ、電線２０の端末において絶縁被覆２６から露出した芯線２４に接続される接続片４４の芯線接続部４７と、電線２０の延び方向に芯線接続部４７と並んで設けられ、電線２０の絶縁被覆２６を保持する第２被覆保持部５０とを備え、芯線接続部４７と第２被覆保持部５０との間に配された電線２０は、絶縁被覆２６から露出した状態で芯線２４を小径にした溶断部６０を有している。

つまり、本実施形態によると、蓄電装置の電極端子Ｔに過電流が生じ、接続端子４０に過電流が流れると芯線２４を小径にした溶断部６０が溶断することにより過電流を遮断することができる。これにより、接続端子４０から電線２０を介してＥＣＵに過電流が流れることを防ぐことができる。また、本実施形態によると、芯線接続部４７と第２被覆保持部５０との間に配された電線２０の絶縁被覆２６と芯線２４の一部を取り除いて芯線２４を小径にして溶断部６０を形成することができるから、電圧検出ユニット１０の製造工程や部品点数が増加することを抑制することができる。

また、本実施形態によると、芯線２４は、導電性を有する複数本の銅線２２と、銅線２２よりも電気抵抗が大きい少なくとも１本以上の鋼線２１とを有しており、溶断部６０は、電線２０の絶縁被覆２６と共に複数本の銅線２２を取り除いて１本の鋼線２１のみによって形成されている。

つまり、本実施形態によると、銅線２２よりも電気抵抗が大きい１本の鋼線２１によって溶断部６０が形成されるから、例えば、銅線によって溶断部を形成する場合に比べて、溶断部６０を短い長さ寸法によって溶断させることができる。すなわち、溶断部６０が長くなって電圧検出ユニット１０が大型化することを抑制することができる。

また、本実施形態によると、ステンレス鋼製の鋼線２１の周りを、銅もしくは銅合金製の複数の銅線２２で囲んだ高強度電線によって溶断部６０を形成することができる。すなわち、新規な電線を製造せずに従来から製造されている高強度電線を用いて電圧検出ユニット１０を製造することができるから、電圧検出ユニット１０の製造コストが増加することを抑制することができる。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２について図７から図１０を参照して説明する。
実施形態２の溶断部６０は、実施形態１における溶断部６０の外周をスリーブ（「覆い部」の一例）８０によって覆ったものであって、実施形態１と共通する構成、作用、および効果については重複するため、その説明を省略する。また、実施形態１と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。

実施形態２のスリーブ８０は、合成樹脂製であって、図７から図１０に示すように、略円筒状の形状を保持可能とされている。
スリーブ８０の左右方向の長さ寸法Ｌ１は、図９に示すように、溶断部６０の左右方向の長さ寸法Ｌ２よりも左右方向にやや長めとされている。スリーブ８０の内径寸法は、電線２０の絶縁被覆２６の外形寸法よりも僅かに大きく設定されている。したがって、スリーブ８０は、電線２０を挿通して、溶断部６０の左右両側に隣り合う絶縁被覆２６の端部２６Ａと溶断部６０とを全周に亘って覆うことが可能とされている。

スリーブ８０は、溶断部６０の左右両側における絶縁被覆２６の端部２６Ａと溶断部６０とをスリーブ８０によって覆った状態で、例えば、接着剤、スリーブ８０の内面に設けられた粘着層や溶着層などによって電線２０の絶縁被覆２６に固定されている。つまり、溶断部６０は、スリーブ８０によって補強されている。

すなわち、溶断部６０は、電線２０の絶縁被覆２６と芯線２４の一部を取り除いて小径に形成されて強度が低下しているものの、スリーブ８０によって覆われて補強されているから、溶断部６０が破損することを防ぐことができると共に、溶断部６０に他の部材が接触することを防ぐことができるようになっている。

また、本実施形態によると、図９および図１０に示すように、溶断部６０とスリーブ８０との間に空気層ＡＬが形成されているから、スリーブ８０が熱引きによって溶断部６０が溶断しなくなることを防ぐことができる。

なお、スリーブ８０の外面に樹脂テープなどを巻き付けてスリーブ８０、ひいては溶断部６０をさらに補強してもよい。

＜実施形態３＞
次に、実施形態３について図１１および図１２を参照して説明する。
実施形態３の電線１２０は、実施形態２における電線２０の芯線２４を変更したものであって、実施形態１と共通する構成、作用、および効果については重複するため、その説明を省略する。また、実施形態１と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。

実施形態３の電線１２０における芯線１２４は、図１１および図１２に示すように、銅または銅合金製の単芯線１２２とされている。溶断部１６０は、電線１２０の絶縁被覆２６を皮剥ぎすると共に、例えば、切削加工により単芯線１２２を小径にして形成されている。

したがって、本実施形態によると、単芯線１２２を切削する割合を容易に変化させることができるから、過電流に対する溶断時間や溶断部１６０の長さを調整し易くすることができる。

＜他の実施形態＞
本明細書で開示される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、例えば次のような種々の態様も含まれる。
（１）上記実施形態１および２では、１本の鋼線２１と６本の銅線２２によって芯線２４を構成した。しかしながら、これに限らず、２本以上の鋼線と複数本の銅線によって芯線を構成してもよい。

（２）上記実施形態１および２では、芯線２４を構成する鋼線２１と銅線２２との線径をほぼ同じに構成した。しかしながら、これに限らず、鋼線よりも銅線を小径に構成してもよく、銅線よりも鋼線を小径に構成してもよい。
（３）上記実施形態１および２では、複数本の銅線２２と銅線２２よりも少ない本数の鋼線２１によって芯線２４を構成した。しかしながら、これに限らず、複数本の銅線と銅線よりも少ない本数のアルミニウム線によって芯線を構成してもよい。

（４）上記実施形態２および３では、溶断部６０を筒状のスリーブ８０によって覆った構成とした。しかしながら、これに限らず、シート状の樹脂フィルムを絶縁被覆２６に巻き付けて溶断部を樹脂フィルムによって覆う構成にしてもよい。

１０：電圧検出ユニット（「過電流遮断ユニット」の一例）
２０：電線
２１：鋼線（「第２素線」の一例）
２２：銅線（「第１素線」の一例）
２４：芯線
２６：絶縁被覆（「被覆」の一例）
４２：端子接続部
４７：芯線接続部
５０：第２被覆保持部（「被覆保持部」の一例）
６０：溶断部
８０：スリーブ（「覆い部」の一例）
Ｔ：電極端子（「電源端子」の一例）

Claims (5)

1. 導電性を有する芯線を絶縁性を有する被覆によって覆った電線と、
   電源端子に接続される端子接続部と、
   前記端子接続部に連なって設けられ、前記電線の端末において前記被覆から露出した前記芯線に接続される芯線接続部と、
   前記電線の延び方向に前記芯線接続部と並んで設けられ、前記電線の前記被覆を保持する被覆保持部とを備え、
   前記芯線接続部と前記被覆保持部との間に配された前記電線は、前記被覆から露出した状態で前記芯線を小径にした溶断部を有する過電流遮断ユニット。
2. 前記溶断部と隣り合う前記被覆の端部と、前記溶断部とは、覆い部によって全周に亘って覆われている請求項１に記載の過電流遮断ユニット。
3. 前記覆い部は、形状を保持可能な円筒状をなしており、
   前記溶断部と隣り合う前記被覆の端部に固定されている請求項２に記載の過電流遮断ユニット。
4. 前記芯線は、導電性を有する複数本の第１素線と、前記第１素線よりも電気抵抗が大きい少なくとも１本以上の第２素線とを有しており、
   前記溶断部は、前記電線の前記被覆と共に前記複数本の第１素線を取り除いて形成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の過電流遮断ユニット。
5. 前記第１素線は、銅または銅合金によって形成されており、前記第２素線は、鋼によって形成されている請求項４に記載の過電流遮断ユニット。

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