JP2021077590A - 給電ケーブル、ケーブル付き給電コネクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】導体線から冷却チューブ内部への漏電を抑制することができる給電ケーブル、ケーブル付き給電コネクタの提供。【解決手段】給電ケーブル1は、非絶縁性冷媒が流される冷却チューブ11と、冷却チューブ11を覆う絶縁層14と、絶縁層14の周りに配された導体線12と、を備え、冷却チューブ11は、体積抵抗率が1013[Ω・m]以下であり、絶縁層14は、冷却チューブ11よりも体積抵抗率が高い。【選択図】図2
Description
本発明は、給電ケーブル、ケーブル付き給電コネクタに関するものである。
下記特許文献1には、冷却チューブの周りに導体線が配された給電ケーブルが開示されている。
ところで、上記冷却チューブに非絶縁性冷媒が流れていた場合、上記導体線に大きな電流を流すと、導体線と非絶縁性冷媒との間、すなわち冷却チューブの厚さ方向に高電圧が印加される。導体線から冷却チューブを介して内部の非絶縁性冷媒に漏れ電流が流れると、当該非絶縁性冷媒と接触するポンプやチラーなどの金属部品において電食が発生する可能性があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、導体線から冷却チューブ内部への漏電を抑制することができる給電ケーブル、ケーブル付き給電コネクタの提供を目的とする。
本発明の一態様に係る給電ケーブルは、非絶縁性冷媒が流される冷却チューブと、前記冷却チューブを覆う絶縁層と、前記絶縁層の周りに配された導体線と、を備え、前記冷却チューブは、体積抵抗率が1013[Ω・m]以下であり、前記絶縁層は、前記冷却チューブよりも体積抵抗率が高い。
この構成によれば、冷却チューブと導体線との間に絶縁層が介在するため、導体線と冷却チューブ内部を流れる非絶縁性冷媒との間の電気絶縁性能が向上する。このため、導体線から冷却チューブ内部の非絶縁性冷媒への漏電を抑制することができる。
この構成によれば、冷却チューブと導体線との間に絶縁層が介在するため、導体線と冷却チューブ内部を流れる非絶縁性冷媒との間の電気絶縁性能が向上する。このため、導体線から冷却チューブ内部の非絶縁性冷媒への漏電を抑制することができる。
上記給電ケーブルにおいて、前記冷却チューブは、ポリアミド系樹脂から構成されるチューブであってもよい。
この構成によれば、絶縁層によってポリアミド系樹脂から構成されるチューブの電気絶縁性能を高めることができる。
この構成によれば、絶縁層によってポリアミド系樹脂から構成されるチューブの電気絶縁性能を高めることができる。
上記給電ケーブルにおいて、前記絶縁層は、体積抵抗率が1016[Ω・m]以上であってもよい。
この構成によれば、絶縁層の体積抵抗率が少なくとも冷却チューブの体積抵抗率より三桁高くなるので、導体線から冷却チューブ内部への漏電を十分に抑制することができる。
この構成によれば、絶縁層の体積抵抗率が少なくとも冷却チューブの体積抵抗率より三桁高くなるので、導体線から冷却チューブ内部への漏電を十分に抑制することができる。
また、本発明の一態様に係るケーブル付き給電コネクタは、先に記載の給電ケーブルと、前記給電ケーブルに接続されたコネクタ端子と、を備える。
この構成によれば、給電ケーブルにおいて、冷却チューブと導体線との間に絶縁層が介在するため、導体線から冷却チューブ内部への電気絶縁性能が向上する。このため、導体線から冷却チューブ内部への漏電を抑制することができる。
この構成によれば、給電ケーブルにおいて、冷却チューブと導体線との間に絶縁層が介在するため、導体線から冷却チューブ内部への電気絶縁性能が向上する。このため、導体線から冷却チューブ内部への漏電を抑制することができる。
上記本発明の一態様によれば、導体線から冷却チューブ内部への漏電を抑制することができる。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、一実施形態に係る給電ケーブル1を備えるケーブル付き給電コネクタ30の縦断面図である。図2は、一実施形態に係る給電ケーブル1の横断面図である。
図1に示すように、ケーブル付き給電コネクタ30は、給電ケーブル1と、給電ケーブル1に接続された給電コネクタ20と、を備えている。
図1に示すように、ケーブル付き給電コネクタ30は、給電ケーブル1と、給電ケーブル1に接続された給電コネクタ20と、を備えている。
以下の説明では、給電ケーブル1の中心軸Oに沿う方向を長手方向ということがある。また、中心軸Oに直交する断面における横断面視において、中心軸Oに直交する方向を径方向といい、中心軸O周りに周回する方向を周方向ということがある。
給電ケーブル1は、図2に示すように、2本の電力線10を備えている。給電ケーブル1は、例えば電気自動車用バッテリーを急速充電可能なCHAdeMO規格に準拠した給電ケーブルである。給電ケーブル1の使用時には、例えば60〜600Aの大電流が電力線10内を流れる。
この給電ケーブル1の表面に使用者が直接触れる場合があるため、表面の温度を所定の範囲内に抑える必要がある。また、給電ケーブル1は、不使用時には部分的に巻かれるなどして収容される。このため、給電ケーブル1全体に、摩擦に対する耐久性、曲げに対する耐久性、および可撓性などが求められる。
給電ケーブル1は、電力線10の他に、介在物2と、複数の補助線3と、シース4と、を備えている。介在物2は、電力線10および補助線3の周囲に配設されている。介在物2は、電力線10および補助線3をシース4で被覆する際に、これらの内容物の形を円柱状に整えるために用いられる。また、介在物2は、例えば給電ケーブル1が車体に踏まれるなどした場合に、電力線10や補助線3が破損しないように保護する緩衝材として機能する。
補助線3は、充電器と電気自動車などの給電対象物(以下、単に給電対象物という)との間の通信に用いられる。その他、コネクタのロック機構の制御、給電時に点灯するLEDの電源線、コネクタが温度センサーを備えている場合はその信号線として用いられる。
さらには、補助線3の一部が給電対象物への補助給電線として使用される場合もある。
さらには、補助線3の一部が給電対象物への補助給電線として使用される場合もある。
シース4は、各電力線10および各補助線3を、介在物2と一体に被覆している。シース4としては、例えばクロロプレンゴムを用いることができる。複数の電力線10および複数の補助線3は、横断面視において、給電ケーブル1の中心軸Oを通る直線に対し、線対称な位置関係でシース4内に配設されている。
電力線10は、冷却チューブ11と、導体線12と、絶縁被覆13と、後述する絶縁層14と、を備えている。冷却チューブ11は、電力線10の中心部に配設されている。冷却チューブ11としては、電気絶縁性に優れるポリアミド系樹脂から構成されるチューブを用いることができる。例えば、冷却チューブ11として、ナイロン12からなるナイロンチューブを用いることができる。
ナイロン12は、耐熱性に優れているため、通電により発熱する導体線12に接触する冷却チューブ11の材質として適している。また、ナイロン12は可撓性や機械強度にも優れているため、可撓性や耐久性が求められる給電ケーブル1内の材質として適している。なお、冷却チューブ11の材質としてはナイロン12の他、例えばシリコーン樹脂などの他の材質を適宜用いてもよい。
冷却チューブ11の内部には、純水、油、エチレングリコール、エチレングリコール水溶液またはこれらの混合物などの非絶縁性冷媒が流れる。例えば純水の導電率(25℃)は12.5μS/cm、エチレングリコールの導電率(25℃)は1.07μS/cmである。冷却チューブ11内の冷媒は、ポンプやチラーなどの不図しない冷却水循環装置によって流動する。本実施形態の冷却チューブ11の寸法は、外径が3.2mm、内径が1.6mmとなっている。
このように内径が小さい冷却チューブ11内を流動させるため、冷媒としては低粘度のものが適している。また、給電ケーブル1は寒冷地で用いられる場合もあるため、不凍液である冷媒(上述したエチレングリコール水溶液など)であるとよい。なお、冷却チューブ11の寸法および冷媒の性質は上記に限定されず、適宜変更してもよい。
導体線12は、冷却チューブ11を囲繞している。導体線12は、冷却チューブ11を中心として集合撚りされて形成されている。本実施形態では、34本の素線12aを束ねた6束の導体線12が、冷却チューブ11の周囲に螺旋状に巻き付いている。これにより、導体線12は、冷却チューブ11の周囲に偏りなく配設されている。
導体線12としては、例えばすずメッキ軟銅線を用いることができる。なお、冷却チューブ11の周囲に配設する導体線12の束の本数や、導体線12の材質は適宜変更することができる。
絶縁被覆13は、導体線12を被覆(囲繞)している。絶縁被覆13の材質としては、例えばEPゴムを用いることができる。
絶縁被覆13は、導体線12を被覆(囲繞)している。絶縁被覆13の材質としては、例えばEPゴムを用いることができる。
図1に示すように、給電コネクタ20は、ケース21と、複数のコネクタ端子22と、を備えている。給電ケーブル1の一方の端部は、ケース21内に収容されている。給電ケーブル1の上述した導体線12は、コネクタ端子22と電気的に接続される。また、給電ケーブル1の上述した冷却チューブ11は、ケース21内において、接続管11aにより互いに接続されている。
接続管11aにより互いに接続された2本の冷却チューブ11は、冷媒の往路若しくは復路となり、給電ケーブル1内および接続管11a内を冷媒が循環する。これにより、給電ケーブル1の温度上昇が抑制される。また、冷媒がケース21内も通過するため、ケース21の温度上昇も抑制することができる。
図1に示すように、給電コネクタ20は、給電対象物40に接続される。給電対象物40は、インレット41と、複数のインレット端子42と、を備える。インレット端子42は、図示しないバッテリーなどに電気的に接続されている。給電コネクタ20が給電対象物40に接続されると、コネクタ端子22およびインレット端子42が電気的に接続される。これにより、ケーブル付き給電コネクタ30から給電対象物40に電力が供給される。
図2に示すように、給電ケーブル1は、冷却チューブ11を覆う絶縁層14を備えている。つまり、冷却チューブ11と導体線12との間には絶縁層14が介在する。また、絶縁層14の周りに、導体線12が配されている。冷却チューブ11は、体積抵抗率が1013[Ω・m]以下の材料から形成されている。絶縁層14は、冷却チューブ11よりも体積抵抗率が高い。
具体的に、冷却チューブ11が上述したナイロンチューブである場合、その体積抵抗率は、109〜1010[Ω・m]と低い。また、ナイロンチューブは吸水性があり、1%吸水すると、体積抵抗率は1桁低下する。しかし、ナイロンチューブは、電気的絶縁性能以外に必要な性能(上述した可撓性や耐久性など)を満足しており、冷却チューブ11として使用せざるを得ない場合がある。
絶縁層14は、体積抵抗率が1016[Ω・m]以上であるとよい。体積抵抗率が1016[Ω・m]以上となる絶縁層14の絶縁材料としては、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、フッ素樹脂などが挙げられる。この構成によれば、導体線12に高電圧(例えば1000V)を印加した場合であっても、CHAdeMO仕様で規定している絶縁層14を含む冷却チューブ11の厚さ方向の絶縁抵抗を100MΩ以上にすることができ、非絶縁性冷媒への漏電を抑制し、冷却水循環装置の金属部品における電食を好適に防止できる。
絶縁層14は、例えば、下記の方法によって、冷却チューブ11の周囲に設けることができる。なお、下記の方法は、絶縁層14の要求仕様により、必要に応じて適宜選択することができる。
絶縁層14は、冷却チューブ11の周囲に、上述した絶縁材料を押出し被覆することで形成することができる(第1の製造方法)。
例えば、押出し被覆する絶縁材料として、架橋ポリエチレンを選定し、冷却チューブ11(ナイロンチューブ)の上に約0.5mm厚で押出し被覆する。絶縁材料の押出し被覆は、手間はかかるが、絶縁層14が連続していて電気的絶縁性能も安定して得られる。
例えば、押出し被覆する絶縁材料として、架橋ポリエチレンを選定し、冷却チューブ11(ナイロンチューブ)の上に約0.5mm厚で押出し被覆する。絶縁材料の押出し被覆は、手間はかかるが、絶縁層14が連続していて電気的絶縁性能も安定して得られる。
また、絶縁層14は、冷却チューブ11の周囲に、上述した絶縁材料で形成した絶縁テープを巻き付けることで形成することができる(第2の製造方法)。
例えば、テープ巻きする絶縁テープとして、架橋ポリエチレンテープ(50μm厚)を選定し、冷却チューブ11の周囲に1/2ラップで一枚巻きする。ただ、冷却チューブ11が細物の場合は、特に絶縁テープのテープ巾が狭くなるので、巻き付け作業に時間がかかる。
例えば、テープ巻きする絶縁テープとして、架橋ポリエチレンテープ(50μm厚)を選定し、冷却チューブ11の周囲に1/2ラップで一枚巻きする。ただ、冷却チューブ11が細物の場合は、特に絶縁テープのテープ巾が狭くなるので、巻き付け作業に時間がかかる。
また、絶縁層14は、冷却チューブ11の周囲に、上述した絶縁材料で形成した熱収縮チューブを装着し、熱収縮させることで形成することができる(第3の製造方法)。
この熱収縮チューブを用いる方法は、冷却チューブ11の長さが短尺の場合など、冷却チューブ11の長さが限定されている場合には有効である。
この熱収縮チューブを用いる方法は、冷却チューブ11の長さが短尺の場合など、冷却チューブ11の長さが限定されている場合には有効である。
図3は、一実施形態に係る絶縁層14の側面図である。
上述した方法で形成された絶縁層14の周囲には、導体線12が集中撚りされる。つまり、絶縁層14の表面には、導体線12が集中撚りされることによって、図3に示すような、複数の溝部14aが形成される。
上述した方法で形成された絶縁層14の周囲には、導体線12が集中撚りされる。つまり、絶縁層14の表面には、導体線12が集中撚りされることによって、図3に示すような、複数の溝部14aが形成される。
溝部14aは、導体線12の押付け跡である。溝部14aは、導体線12と絶縁層14との接触面積を増加させる。これにより、冷却チューブ11の冷熱が、導体線12に伝わり易くなり、導体線12を効率よく冷却できるようになる。
以上説明したように、本実施形態の給電ケーブル1によれば、非絶縁性冷媒が流される冷却チューブ11と、冷却チューブ11を覆う絶縁層14と、絶縁層14の周りに配された導体線12と、を備え、冷却チューブ11は、体積抵抗率が1013[Ω・m]以下であり、絶縁層14は、冷却チューブ11よりも体積抵抗率が高い。
この構成によれば、冷却チューブ11と導体線12との間に絶縁層14が介在するため、導体線12と冷却チューブ11内部を流れる非絶縁性冷媒との間の電気絶縁性能が向上する。このため、導体線12から冷却チューブ11内部の非絶縁性冷媒への漏電を抑制することができる。
この構成によれば、冷却チューブ11と導体線12との間に絶縁層14が介在するため、導体線12と冷却チューブ11内部を流れる非絶縁性冷媒との間の電気絶縁性能が向上する。このため、導体線12から冷却チューブ11内部の非絶縁性冷媒への漏電を抑制することができる。
また、本実施形態において、冷却チューブ11は、ナイロンチューブである。この構成によれば、絶縁層14によって、耐熱性、可撓性や耐久性などを満足するナイロンチューブの電気絶縁性能を高めることができる。
また、本実施形態において、絶縁層14は、体積抵抗率が1016[Ω・m]以上である。この構成によれば、絶縁層14の体積抵抗率が、少なくとも冷却チューブ11の体積抵抗率より三桁高くなるので、導体線12から冷却チューブ11内部への漏電を十分に抑制することができる。
また、本実施形態において、冷却チューブ11には、非絶縁性冷媒が流れているため、絶縁層14によって、冷却チューブ11内部に流れる非絶縁性冷媒への漏電を抑制することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。
例えば、前記実施形態では、2本の電力線10を備える給電ケーブル1について説明したが、本発明はこれに限られず、4本以上の偶数本の電力線10を備えていてもよい。給電ケーブル1が偶数本の電力線10を備えていることにより、そのうちの半数の冷却チューブ11を冷媒の往路とし、残りの半数の冷却チューブ11を冷媒の復路とすることにより、給電ケーブル1の外側に冷却チューブ11を配設することなく冷媒を循環させることができる。
1…給電ケーブル、11…冷却チューブ、12…導体線、14…絶縁層、20…給電コネクタ、22…コネクタ端子、30…ケーブル付き給電コネクタ
Claims (4)
- 非絶縁性冷媒が流される冷却チューブと、
前記冷却チューブを覆う絶縁層と、
前記絶縁層の周りに配された導体線と、を備え、
前記冷却チューブは、体積抵抗率が1013[Ω・m]以下であり、
前記絶縁層は、前記冷却チューブよりも体積抵抗率が高い、給電ケーブル。 - 前記冷却チューブは、ポリアミド系樹脂から構成されるチューブである、請求項1に記載の給電ケーブル。
- 前記絶縁層は、体積抵抗率が1016[Ω・m]以上である、請求項1または2に記載の給電ケーブル。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の給電ケーブルと、
前記給電ケーブルに接続されたコネクタ端子と、を備える、ケーブル付き給電コネクタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019205380A JP2021077590A (ja) | 2019-11-13 | 2019-11-13 | 給電ケーブル、ケーブル付き給電コネクタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019205380A JP2021077590A (ja) | 2019-11-13 | 2019-11-13 | 給電ケーブル、ケーブル付き給電コネクタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2021077590A true JP2021077590A (ja) | 2021-05-20 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019205380A Pending JP2021077590A (ja) | 2019-11-13 | 2019-11-13 | 給電ケーブル、ケーブル付き給電コネクタ |
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