JP2008204988A - Capacitor unit and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は主に車両の制動エネルギーを電気エネルギーとして回生するシステム等に利用されるキャパシタユニット、およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a capacitor unit mainly used in a system for regenerating braking energy of a vehicle as electric energy, and a method for manufacturing the same.
近年、地球環境保護の観点からハイブリッドシステムやアイドリングストップシステムを搭載した自動車の開発が急速に進められており、それに伴い車両の制動エネルギーを電気エネルギーとして回生するシステムについて各種の提案がなされてきている。 In recent years, automobiles equipped with hybrid systems and idling stop systems have been rapidly developed from the viewpoint of protecting the global environment, and various proposals have been made for systems that regenerate braking energy of vehicles as electrical energy. .
このような回生システムにおいては、制動エネルギーを一時的に電気エネルギーとして蓄電素子に蓄えるとともにエンジンを停止し、車両の再起動時に、蓄えた前記電気エネルギーでエンジンを始動するシステムである。このシステムには蓄電素子としてバッテリよりも急速充放電特性に優れるキャパシタを用いた方が高速始動できるので、キャパシタ使用回生システムが特に注目されている。 In such a regeneration system, braking energy is temporarily stored as electric energy in a power storage element, the engine is stopped, and the engine is started with the stored electric energy when the vehicle is restarted. In this system, a capacitor-based regenerative system is attracting particular attention because a capacitor that has superior rapid charge / discharge characteristics as compared with a battery can be started at a higher speed.
しかし、エンジンの始動を行うほどの電力を蓄えるためには大容量のキャパシタが必要となり、さらに一般のキャパシタ電圧(2.2V程度)では電圧が低いので、複数のキャパシタを接続して電圧を上げる必要がある。従って、必要となる個々のキャパシタが大型化するとともに、それを複数個用いたキャパシタユニットとして構成しなければならない。この場合、複数の大型キャパシタ(例えば直径3cm程度で容量が1000F程度)を内蔵したキャパシタユニットは外寸も大きくなってしまうため、これを車両に搭載するには例えば床下などのデッドスペースに配置する構成となる。 However, in order to store electric power enough to start the engine, a large-capacity capacitor is required. Further, since the voltage is low at a general capacitor voltage (about 2.2 V), the voltage is increased by connecting a plurality of capacitors. There is a need. Therefore, the required individual capacitors are increased in size and must be configured as a capacitor unit using a plurality of them. In this case, a capacitor unit including a plurality of large capacitors (for example, a diameter of about 3 cm and a capacity of about 1000 F) has a large outer size. Therefore, in order to mount the capacitor unit on a vehicle, for example, it is disposed in a dead space such as under the floor. It becomes composition.
これを実現するためにはキャパシタユニットを低背化する必要があるので、複数のキャパシタを水平方向に配置する構成が考えられる。このように配置した例が特許文献1に記載されている。これは停電時のバックアップ電源の例であるが、図9に示すようにバッテリ1を正極、負極が隣同士で互いに異なるように配置し、両極間を導電材2(バスバー)で順次接続することにより、複数のバッテリ(図9では7個)を直列に接続している。これを複数段(図9では4段)接続するとともに、各段の間には絶縁シート3を設けている。このようにして電池パック4が形成されている。以上の構成により、高電圧出力のバックアップ電源を薄型化(低背化)している。
このようなバックアップ電源は、例えば主に屋内で使用される情報処理装置用ラックの下部等の隙間に配置するバックアップ電源用としては確かに低背化が可能となり、情報処理装置とバックアップ電源の一体化に伴う全体の小型化に寄与できる。 Such a backup power source can certainly be reduced in height, for example, for a backup power source disposed in a gap such as a lower portion of an information processing device rack mainly used indoors, and the information processing device and the backup power source are integrated. Can contribute to the overall size reduction.
しかし、このような構成のバックアップ電源を車両に搭載する場合を考えると、特に車両振動に対する信頼性が不十分であると想定される。すなわち、各バッテリ1は導電材2によって接続されているのみであり、さらに各段の間には絶縁シート3が設けられているだけであるので、振動に対してバッテリ1を拘束固定する構造にはなっていない。従って、車両振動により質量の重いバッテリ1が動くことで導電材2に応力が集中し、導電材2やバッテリ1の電極が破損に至る可能性があった。これはバッテリ1をキャパシタに変更しても同様に破損する可能性が想定される。
However, considering the case where the backup power supply having such a configuration is mounted on a vehicle, it is assumed that reliability with respect to vehicle vibration is particularly insufficient. That is, since each battery 1 is only connected by the
従って、従来の低背バックアップ電源の構成では車両用として信頼性が不十分であるという課題があった。 Therefore, the configuration of the conventional low-profile backup power source has a problem that the reliability for the vehicle is insufficient.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、信頼性の高い低背キャパシタユニット、およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a highly reliable low-profile capacitor unit and a method for manufacturing the same.
前記従来の課題を解決するために、本発明のキャパシタユニット、およびその製造方法は、まず両端面に電極を有する筒形状キャパシタの一方の電極に設けた調圧弁が上側になるように、かつ前記キャパシタの一方の前記電極に設けた位置決め凸部がケースに設けた嵌合部に挿入されるように前記キャパシタを水平方向に前記ケースの保持部分に保持した後、隣り合う前記キャパシタの前記電極間をバスバーにて溶接接合し、最後に前記バスバーに一体形成されたバスバー端子と回路基板を電気的に接続する構成、および製造方法としたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the capacitor unit of the present invention and the method for manufacturing the same are firstly arranged so that a pressure regulating valve provided on one electrode of a cylindrical capacitor having electrodes on both end faces is on the upper side. After holding the capacitor in the holding part of the case in the horizontal direction so that the positioning convex part provided on one of the electrodes of the capacitor is inserted into the fitting part provided on the case, between the electrodes of the adjacent capacitors Are connected by welding with a bus bar, and finally, a bus bar terminal integrally formed with the bus bar and a circuit board are electrically connected and a manufacturing method is provided.
これにより、水平方向に配置したキャパシタの保持部分への固定が完了した後、キャパシタとバスバーの接続を行うので、バスバー接続時にキャパシタの電極に応力が加わることがなくなる。さらに、キャパシタ自身が保持部分に固定されるとともに、溶接により強固に接続されるので、車両振動が加わってもキャパシタが動くことがなくなり、バスバーへの応力が回避できる。その結果、前記目的を達成することができる。 As a result, since the capacitor and the bus bar are connected after the fixing to the holding portion of the capacitor arranged in the horizontal direction is completed, no stress is applied to the capacitor electrode when the bus bar is connected. Furthermore, since the capacitor itself is fixed to the holding portion and is firmly connected by welding, the capacitor does not move even when vehicle vibration is applied, and stress on the bus bar can be avoided. As a result, the object can be achieved.
本発明のキャパシタユニット、およびその製造方法によれば、キャパシタの水平方向配置で低背化が可能となる上、キャパシタの保持部分への固定、およびバスバーとの応力フリーな溶接接続により、振動による応力集中が低減され高信頼性も同時に得ることが可能となる。 According to the capacitor unit and the manufacturing method thereof of the present invention, it is possible to reduce the height of the capacitor in the horizontal direction, and to fix the capacitor to the holding portion and to perform stress-free welding connection with the bus bar. Stress concentration is reduced and high reliability can be obtained at the same time.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1におけるキャパシタユニットの一部分解斜視図である。図2は本発明の実施の形態1におけるキャパシタユニットの製造方法のバスバー接続を示す斜視図である。図3は本発明の実施の形態1におけるキャパシタユニットの製造方法の回路基板取り付けを示す斜視図である。図4は本発明の実施の形態1におけるキャパシタユニットの製造方法のフレキシブルケーブルを使用した場合の回路基板取り付けを示す斜視図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a partially exploded perspective view of a capacitor unit according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing bus bar connection in the method for manufacturing the capacitor unit according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing circuit board attachment in the method for manufacturing the capacitor unit according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 4 is a perspective view showing circuit board attachment when the flexible cable of the capacitor unit manufacturing method according to Embodiment 1 of the present invention is used.
なお、本実施の形態1のキャパシタユニットにおいては車両の回生システム用を例に説明する。 The capacitor unit according to the first embodiment will be described using a vehicle regeneration system as an example.
図1において、複数のキャパシタ11は直径3cmの円筒形状の電気二重層コンデンサであり、その両端面には電極が設けられている。電極はいずれか一端面が正極12、他端面が負極13になるように構成されている。本実施の形態1では、正極12に位置決め凸部14、調圧弁15、および正極12の一部を円筒形状から突出させた突出部16を設ける構成とした。この内、位置決め凸部14と突出部16は正極12と一体で形成されている。また、正極12はキャパシタ11の内部密封のために図示しない絶縁部分を介して、かしめる構造としている。従って、正極12は円筒形状の端面より一段奥(深さを図1に示すdとする)に配される構成となる。これに対し、突出部16は後述するバスバーとの溶接のためにdよりも大きい厚みとしている。また、正極12、および負極13にはキャパシタ11内部の電極(図示せず)と電気的に接続するための電極溶接部17が3ヶ所づつ形成されている。
In FIG. 1, a plurality of
位置決め凸部14はキャパシタ11が円筒形状であるため、後述するバスバーとの電極溶接位置がずれないようにするもので、キャパシタ11を保持するケース(後述)に設けた嵌合部(後述)に挿入されることでキャパシタ11の位置決めが確定する構成としている。従って、その高さはdよりも大きく、また位置はキャパシタ11を水平方向に配した時に上側になるように形成している。
Since the
調圧弁15はキャパシタ11の内部に充填されている電解液が外部温度の変化などにより気化した際に、キャパシタ11の内圧が上昇するのを防ぐために設けられている。調圧弁15の外表面には気化した電解液を放出するための穴15aが2ヶ所に設けられている。従って、調圧弁15もキャパシタ11を水平方向に配した時に上側になるように形成している。これにより、調圧弁15が電解液で詰まって気化した電解液が放出されなくなる可能性を低減でき、高信頼性が得られる。なお、本実施の形態1では位置決め凸部14の真下に調圧弁15が配されるように構成している。また、調圧弁15を取り付ける前にはキャパシタ11への電解液の注入口として使用され、注入後に調圧弁15が取り付けられる構成としてある。従って、調圧弁15を正極12と一体で形成することはできず、正極12に対し、かしめて取り付ける構造とした。
The
なお、本実施の形態1では位置決め凸部14と調圧弁15を両方とも正極12上に設けたが、これらは、それぞれキャパシタ11のいずれか一方の電極上であればよい。また、これらを同じ電極上に設けなくてもよい。
In the first embodiment, both the positioning convex
このような複数のキャパシタ11(本実施の形態では6個とした)は、水平方向に、かつ隣り合うキャパシタ11の正極12と負極13が交互に配置されるように樹脂製の下ケース18に一体形成された保持部分19、および下ケース18と同様の構成の上ケース20の保持部分19で挟持されることにより強固に固定される。この際、上ケース20は各キャパシタ11に設けた調圧弁15を露出させる形状にしてあるので、気化した電解液の放出を妨げることがなくなる。また、各キャパシタ11に設けた位置決め凸部14を上ケース20に一体形成された嵌合部21に挿入することで、各キャパシタ11の電極の方向が全て揃うような構成とした。
Such a plurality of capacitors 11 (six in this embodiment) are arranged in the resin
下ケース18、および上ケース20の各保持部分19には弾性部分23がそれぞれ一体形成されている。弾性部分23は図1に示すように上ケース20の保持部分19においてU字形状に切り欠いた構造をしており、U字形状の先端は保持部分19側(図1では下側)に撓んだ状態で形成されている。弾性部分23はキャパシタ11の1個あたり2ヶ所に設けている。さらに、図1には示されていないが、下ケース18にも同様の弾性部分23が構成されている。この場合はU字形状の先端は上側に撓んだ状態で形成される。従って、キャパシタ11を下ケース18と上ケース20で当接、挟持することで、上下の弾性部分23がキャパシタ11を押さえ込み、強固に固定できる。なお、弾性部分23は下ケース18、または上ケース20のいずれか一方にのみ設けてもよい。
ここで、下ケース18には爪部24が、上ケース20には係止部25を有する弾性突起26がそれぞれ一体形成されている。従って、下ケース18に上ケース20をはめ込む際に弾性突起26が爪部24に当接し、爪部24のテーパー形状に従って弾性突起26が外側に広がり、やがて係止部25が爪部24と嵌合することで両者が固定される構造となっている。なお、爪部24と弾性突起26は本実施の形態1においては図1の手前と奥の2ヶ所に設けたが、これは2ヶ所より多くてもよいし、下ケース18と上ケース20の開口部(後述)以外の側面に設けてもよい。
Here, a
さらに、上ケース20には後述するバスバーの端部に電力ケーブル(後述)を接続するためのインサートナット27が埋め込まれている。また、後述する回路基板を固定するためのボス28も上ケース20と一体形成されている。
Further, an
次に、図1に示した構成部品の組み立て方法について説明する。 Next, a method for assembling the components shown in FIG. 1 will be described.
まず、キャパシタ11を下ケース18の保持部分19に並べる。これによりキャパシタ11は水平方向に並ぶことになるので低背化が可能となる。この際、図1に示したように正極12と負極13が交互になるように、同時に位置決め凸部14が上側になるように並べておく。
First, the
次に、上ケース20を下ケース18に被せる。この際、全ての位置決め凸部14が嵌合部21に挿入されるように各キャパシタ11を回しながら被せていく。それにより、前記したように弾性突起26の係止部25が爪部24と嵌合し両者が固定された際に各キャパシタ11の電極の方向が揃う。
Next, the
なお、図1において位置決め凸部14を電極の下部に設けるとともに、それと対応する位置に下ケース18へ嵌合部21を設けてもよい。この場合は下ケース18の保持部分19にキャパシタ11を並べた段階で電極の方向が揃うので、より製造しやすくなる。
In addition, in FIG. 1, the positioning
ここで、保持部分19の内径はキャパシタ11の外径よりも僅かに大きくなるように形成しているが、弾性部分23はキャパシタ11に向かって撓んでいるので、上ケース20と下ケース18を嵌合させることによりキャパシタ11は弾性部分23に当接し、その弾性により強固に固定される。このような構成とすることで、キャパシタ11や保持部分19の公差を吸収できるので、キャパシタ11を確実に固定できる。
Here, the inner diameter of the holding
ここまで組み立てた状態を図2に示す。各キャパシタ11は上下の弾性部分23の反力により強固に挟持されている。また、キャパシタ11の電極側(図1では左右面側)にはバスバー30がはめ込まれる窓が開口した状態となる。この開口部30aにバスバー30をはめ込むことでキャパシタ11の電気的、機械的接続がなされる。
The assembled state is shown in FIG. Each
バスバー30は表面にメッキ等の防錆処理を施した銅製で、位置決め凸部14、および調圧弁15を露出させ、それら以外は開口部30aを覆う形状にプレス成型されている。ここで、正極12や負極13と溶接接合される部分と、後述する回路基板に接続されるバスバー端子31を除く部分には屈曲部分32を2ヶ所に設けている。これにより、屈曲部分32でバスバー30に印加される溶接時や車両振動時等の外部応力を吸収できるので、バスバー30の破損可能性が低減でき、信頼性が高まる。なお、バスバー端子31と屈曲部分32はバスバー30と一体形成されている。
The
次に、バスバー30の取り付け方法について説明する。
Next, a method for attaching the
まず、バスバー30は図2の矢印に示すように開口部30aにはめ込まれる。次に、バスバー30上に×で示した部分をレーザー溶接する。これにより、電極とバスバー30の接続部分の抵抗を下げることができるので、大電流が流れても接続部分での発熱を抑制でき、キャパシタ11の熱劣化が低減される。従って、高信頼性が得られる。
First, the
溶接部分はちょうど正極12に設けた突出部16と、負極13の電極溶接部17以外の部分である。これにより、隣り合うキャパシタ11の電極が電気的、機械的に接続されたことになる。この際、キャパシタ11はすでに下ケース18と上ケース20により位置決めされた上、強固に固定されているので、キャパシタ11の電極に応力負担をかけずに、かつ正確にレーザー溶接が可能となり、信頼性が向上する。また、この時同時にバスバー端子31は上ケース20に一体形成されたバスバー端子溝33に挿入固定されるので、バスバー端子31の位置も決定する。なお、レーザー溶接は図1では電極1ヶ所あたり5点のスポット状溶接で示しているが、車両の設置場所における振動条件が過酷である等の要因により、溶接部分の信頼性がさらに必要な場合は線状に連続溶接してもよい。
The welded portion is just a portion other than the protruding
以上の工程を各開口部30aに対して順次施すことにより、全キャパシタ11が電気的、機械的に接続される。なお、本実施の形態1では、全キャパシタ11を直列に接続しているが、これはキャパシタ11の方向を変えたり、複数のキャパシタ11の電極を1つのバスバー30で接続することにより、並列や直並列に接続してもよい。
All the
ここまで組み立てたものを図3に示す。各開口部30aにはバスバー30がそれぞれ固定されている。なお、図3で左手前側のバスバー30は6個直列のキャパシタ11の最端部になるので、外部への電力ケーブル34を接続するために下ケース18、および上ケース20に沿って直角に曲げた形状としている。なお、電力ケーブル34はバスバー30とともにネジ35によりインサートナット27に締めこまれることによって電気的に接続される。
What was assembled so far is shown in FIG. A
上ケース20の上部には回路基板36が配置される。回路基板36は本実施の形態1では各キャパシタ11の電圧バランスを制御する回路が形成されているが、その回路部品の描画は省略する。回路基板36のバスバー端子31とボス28に対応する位置にはそれぞれ端子穴37、ネジ穴38が設けられている。従って、端子穴37をバスバー端子31に挿入することにより、回路基板36が上ケース20の上部に配置される。この時、バスバー30に応力がかからないように、端子穴37の大きさはバスバー端子31より大きくしてある。従って、端子穴37にバスバー端子31を挿入するだけでは回路基板36がぐらつき、位置が確定しない。そこで、まずボス28とネジ穴38の位置を合致させてネジ35で回路基板36を固定している。その後、バスバー端子31を回路基板36にハンダ付けすることにより、バスバー30に応力をかけずに回路基板36と電気的接続ができ、高信頼性が得られる。さらに、バスバー端子31はバスバー30からクランク状に曲げ加工された先端に形成されているので、バスバー端子31にかかる応力はクランク部分で吸収され、応力の影響がバスバー30に直接伝達しないように構成している。このような観点からも、高信頼性が得られる。
A
なお、回路基板36は上ケース20の上部に配置されるので、万一調圧弁15から気化した電解液が放出されても回路基板36に直接接触することがなくなる。従って、回路基板36の腐食可能性が低減され、信頼性が高まる。
In addition, since the
以上の構成のキャパシタユニットの製造方法をまとめると、以下の順序となる。 The manufacturing method of the capacitor unit having the above configuration is summarized as follows.
1)調圧弁15が上側になるように、かつ位置決め凸部14が嵌合部21に挿入されるようにキャパシタ11を保持部分19に保持し、下ケース18と上ケース20で挟持する。
1) The
2)開口部30aに位置し、隣り合うキャパシタ11の電極間にバスバー30を溶接接合する。
2) The
3)バスバー30に一体形成されたバスバー端子31と回路基板36を電気的に接続する。
3) The
このように、キャパシタ11を固定した後、バスバー30を溶接接合したり、バスバー30に応力がかからないようにバスバー端子31を介して回路基板36と接続することにより、キャパシタ11の電極への応力の影響を低減でき、高信頼性が得られる製造方法としている。
In this way, after fixing the
ここで、本実施の形態1における回路基板36の電圧バランス制御回路は全て面実装部品で構成することができる。しかし、キャパシタ11は大容量とするために大型品を用いる。従って、図3の回路基板36の構成では極めて大きな基板寸法となるにもかかわらず、実装される回路部品の占める面積は極めて小さくなってしまう。ゆえに、回路基板36の未使用部分が広く無駄が多い上に、車両振動が大きく伝達される場所にキャパシタユニットを設置する場合には回路基板36が大面積ほど共振する可能性が高まる。
Here, the voltage balance control circuit of the
そこで、このような場合には図4に示すように、回路基板36を上ケース20より小さい必要最低限の形状とし、上ケース20の上部に設けたボス28にネジ35を締めこむことで固定しておく。各バスバー端子31と回路基板36はフレキシブルケーブル39により接続する。このように構成することにより、回路基板36の無駄がなくなる上、車両振動による共振可能性が低減でき、さらに信頼性が高まる。また、フレキシブルケーブル39は柔軟性があるため、バスバー端子31とハンダ付けしても図3の構成に比べほとんどバスバー30への応力の影響がなく、この観点からも信頼性が高まる。
Therefore, in such a case, as shown in FIG. 4, the
なお、バスバー30と回路基板36の接続はフレキシブルケーブル39に限定されるものではなく、一般的なケーブルや、それを複数本接合したフラットケーブル等を用いてもよい。
The connection between the
以上の構成、および製造方法により、キャパシタ11が水平方向に配されるとともに、バスバー30に応力をかけずに製造でき、さらにキャパシタ11が下ケース18および上ケース20により強固に挟持され、かつバスバー30が溶接によりキャパシタ11の電極に強固に固定されるので、高信頼性を有する低背キャパシタユニットが得られた。
With the above-described configuration and manufacturing method, the
なお、本実施の形態1ではキャパシタ11を6個使用しているが、これはキャパシタユニットに要求される電力仕様に応じて必要な数量を搭載すればよい。さらに、複数のキャパシタユニット同士を接続する構成としてもよい。
In the first embodiment, six
(実施の形態2)
図5は本発明の実施の形態2におけるキャパシタユニットの一部分解斜視図である。図6は本発明の実施の形態2におけるキャパシタユニットの製造方法のバスバー接続を示す斜視図である。図7は本発明の実施の形態2におけるキャパシタユニットの製造方法の回路基板取り付けを示す斜視図である。図8は本発明の実施の形態2におけるキャパシタユニットの製造方法のフレキシブルケーブルを使用した場合の回路基板取り付けを示す斜視図である。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a partially exploded perspective view of the capacitor unit according to
なお、本実施の形態2のキャパシタユニットにおいても実施の形態1と同様に車両の回生システム用を例に説明する。また、実施の形態1と同じ構成要素については同じ符号を用い、詳細な説明を省略する。 The capacitor unit according to the second embodiment will be described by taking the vehicle regeneration system as an example, as in the first embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
すなわち、実施の形態1との相違点は以下の通りである。 That is, the differences from the first embodiment are as follows.
1)保持部分19がキャパシタ11の両電極側にのみ設けられ、キャパシタ11の中央部分が露出するようにした。
1) The holding
2)これにより、ケースは右ケース40と左ケース41に2分割した。
2) Thus, the case was divided into a
3)キャパシタ11の中央部分が露出するように構成したため、右ケース40と左ケース41は直接機械的に接続できず、露出部分に配したメネジ棒42を介して右ケース40、および左ケース41からネジ35で接続するようにした。
3) Since the center portion of the
4)これに伴い、爪部24、および弾性突起26を廃した。
4) Along with this, the
5)メネジ棒42にネジ35を締めこむ構成としたため、右ケース40、および左ケース41に設けたネジ穴38、および保持部分19と干渉しない位置(具体的には図5における左ケース41の下部)にインサートナット27を移動した。
5) Since the
6)保持部分19がキャパシタ11の両電極側にのみ設けられるため、保持部分19に設けた弾性部分23の形状を変更した。
6) Since the holding
7)これに伴い、キャパシタ11の位置決めを行うためのリブ43を保持部分19に設けた。
7) Accordingly, a
以上の相違点を中心に、まず本実施の形態2のキャパシタユニットの構造について説明する。 First, the structure of the capacitor unit according to the second embodiment will be described focusing on the above differences.
図5に示すように、キャパシタ11を固定するケースは右ケース40と左ケース41に分けられている。キャパシタ11の固定は、右ケース40と左ケース41に設けた円筒状の保持部分19に差し込むことで行っている。
As shown in FIG. 5, the case for fixing the
ここで、保持部分19の詳細について説明する。保持部分19は実施の形態1と同様にキャパシタ11を強固に固定するために弾性部分23が設けられているが、その形状は保持部分19の途中まで切り欠き部分44を4ヶ所(図5において保持部分19の上側2ヶ所、下側2ヶ所)に設ける構造とした。従って、弾性部分23は上下それぞれ2ヶ所の切り欠き部分44の間に位置することになる。なお、切り欠き部分44は特に4ヶ所に限定されるものではない。
Here, details of the holding
保持部分19の内径はキャパシタ11の外径よりも僅かに大きくなるように形成されているが、弾性部分23の先端部分は厚くなるように構成している。この先端部分と2ヶ所の切り欠き部分44により弾性を持たせている。さらに、図5における保持部分19の左右壁面には、それぞれ少なくとも1ヶ所で保持部分19の長さ方向にリブ43を設けている。従って、キャパシタ11を図5の矢印方向から保持部分19に挿入すると、キャパシタ11は弾性部分23を広げながらリブ43に当接しつつ保持部分19に対し平行に導かれる。よって、キャパシタ11はリブ43で位置決めされつつ弾性部分23に当接し、その弾性により強固に固定される。このような構成とすることで、キャパシタ11や保持部分19の公差を吸収できるので、キャパシタ11を確実に固定できる。ここで、キャパシタ11を保持部分19に挿入する際にはキャパシタ11の位置を揃えるため、実施の形態1と同様に位置決め凸部14が嵌合部21に挿入されるようにキャパシタ11の方向を回転させながら保持部分19に挿入する。
The inner diameter of the holding
このような構成とすることでキャパシタ11の中央部分が露出するので、例えばキャパシタユニットに通風できるように配置すると、特に車両制動による充電時やエンジン始動による放電時に大電流が流れた時のキャパシタ11の昇温が抑制される。その結果、キャパシタ11の寿命を延ばすことができ、高信頼性が得られる。
With such a configuration, the central portion of the
次に、本実施の形態2のキャパシタユニットの組み立て方法について説明する。 Next, a method for assembling the capacitor unit according to the second embodiment will be described.
キャパシタ11は電極の極性が互いに異なる方向に揃えた状態で右ケース40、および左ケース41の各保持部分19に挿入する。これにより、キャパシタ11が右ケース40、および左ケース41に強固に固定される。
The
次に、右ケース40、および左ケース41に設けた4ヶ所のネジ穴38に対応する位置に4本のメネジ棒42を配置する(図5では内2本を図示している)。なお、メネジ棒42は円筒の内側全体にネジ35と合致するメネジを切った構造である。従って、メネジ棒42を配置した後、右ケース40、および左ケース41の両側のネジ穴38からネジ35をそれぞれメネジ棒42に締めこむことで、右ケース40、および左ケース41がメネジ棒42を介して機械的に強固に固定される。その結果、キャパシタ11は両端を右ケース40、および左ケース41の保持部分19で固定されることになる。
Next, four
ここまで組み立てた状態を図6に示す。各キャパシタ11の電極は右ケース40、および左ケース41に一体形成で設けた開口部30aに配置される。次に、各開口部30aにバスバー30をはめ込み、電極と溶接接合することで、電気的、機械的に接続する。バスバー30の形状や、溶接工程は実施の形態1と同様である。
The assembled state is shown in FIG. The electrodes of each
バスバー30を接続した状態を図7に示す。次に、キャパシタユニット両端のキャパシタ11に接続したバスバー30に電力ケーブル34をネジ35で取り付ける。また、バスバー端子31に回路基板36の端子穴37を挿入し、回路基板36のネジ穴38を介してネジ35をボス28に締めこむことで回路基板36を固定した後、各バスバー端子31を回路基板36にハンダ付けすることで、電気的に接続する。この詳細は実施の形態1と同様である。
FIG. 7 shows a state where the
なお、実施の形態1と同様に振動条件が過酷な場所に設置される場合は、図8に示すように回路基板36を最小化するとともに、回路基板36とバスバー端子31の接続をフレキシブルケーブル39で接続してもよい。これにより、さらなる高信頼性が得られる。
In the case where the vibration condition is installed in a severe place as in the first embodiment, the
また、以上の説明から明らかなように、本実施の形態2の製造方法は実施の形態1でまとめた1)〜3)の順序と同様である。 Further, as apparent from the above description, the manufacturing method of the second embodiment is the same as the order of 1) to 3) summarized in the first embodiment.
以上の構成、および製造方法により、キャパシタ11が水平方向に配されるとともに、バスバー30に応力をかけずに製造でき、さらにキャパシタ11が右ケース40および左ケース41により強固に固定され、かつバスバー30が溶接によりキャパシタ11の電極に強固に固定されるので、高信頼性を有する低背キャパシタユニットが得られた。さらに、本実施の形態2の構成とすることで、キャパシタ11の昇温が抑制されるので寿命が延び、さらなる高信頼性が得られた。
With the above-described configuration and manufacturing method, the
なお、実施の形態1、2ではキャパシタ11を円筒形状のものとして説明したが、それに限定されるものではなく角柱形状等としてもよい。
In the first and second embodiments, the
また、キャパシタ11の接続配線種類(直列以外に並列や直並列)、数量、およびキャパシタユニットの複数接続も実施の形態1と同様に要求される電力仕様に応じて決定すればよい。 Moreover, what is necessary is just to determine the connection wiring kind of capacitor 11 (parallel or series-parallel in addition to series), the quantity, and the multiple connection of capacitor units according to the required power specifications as in the first embodiment.
さらに、実施の形態1、2では車両の回生システムを例に説明したが、これに限定されるものではなく、車両の非常用やアイドリングストップ用の補助電源等に応用してもよい。 Furthermore, although the vehicle regeneration system has been described as an example in the first and second embodiments, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to an emergency power source for vehicle emergency or idling stop.
本発明にかかるキャパシタユニットは、キャパシタを水平方向に配置したので低背化が可能となる上、キャパシタ電極への応力が加わらない構成、および製造方法としたので信頼性を高めることが可能となり、特に車両の制動エネルギーを電気エネルギーとして回生するシステム等に利用される蓄電装置等として有用である。 In the capacitor unit according to the present invention, since the capacitors are arranged in the horizontal direction, it is possible to reduce the height, and it is possible to increase the reliability because the configuration and the manufacturing method do not apply stress to the capacitor electrode, In particular, it is useful as a power storage device that is used in a system that regenerates braking energy of a vehicle as electric energy.
11 キャパシタ
12 正極
13 負極
14 位置決め凸部
15 調圧弁
16 突出部
18 下ケース
19 保持部分
20 上ケース
21 嵌合部
23 弾性部分
28 ボス
30 バスバー
31 バスバー端子
32 屈曲部分
35 ネジ
36 回路基板
39 フレキシブルケーブル
40 右ケース
41 左ケース
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記キャパシタの一方の前記電極の一部を前記筒形状から突出させた突出部と、
前記キャパシタの一方の前記電極に設けた位置決め凸部と、
前記キャパシタの一方の前記電極に設けた調圧弁と、
前記キャパシタを直列、並列、または直並列に接続するとともに、前記位置決め凸部、および前記調圧弁を露出させる形状を有するバスバーと、
前記調圧弁を露出させる形状を有するとともに、前記位置決め凸部との嵌合部、および前記キャパシタを水平方向に保持する保持部分が一体形成されたケースと、
前記キャパシタの制御回路を有する回路基板とからなり、
前記調圧弁が上側になるように、かつ前記位置決め凸部が前記嵌合部に挿入されるように前記キャパシタが前記保持部分に保持されるとともに、
隣り合う前記キャパシタの電極間が前記バスバーにて溶接接合され、
前記バスバーに一体形成されたバスバー端子と前記回路基板が電気的に接続されて形成されたキャパシタユニット。 A plurality of capacitors having a cylindrical shape and electrodes provided on both end faces of the cylindrical shape;
A protruding portion in which a part of one of the electrodes of the capacitor protrudes from the cylindrical shape;
A positioning protrusion provided on one of the electrodes of the capacitor;
A pressure regulating valve provided on one of the electrodes of the capacitor;
A bus bar having a shape that exposes the positioning convex part and the pressure regulating valve while connecting the capacitors in series, in parallel, or in series and parallel,
A case in which the pressure regulating valve is exposed and a fitting portion with the positioning convex portion and a holding portion for holding the capacitor in a horizontal direction are integrally formed,
A circuit board having a control circuit for the capacitor,
The capacitor is held by the holding portion so that the pressure regulating valve is on the upper side and the positioning convex portion is inserted into the fitting portion,
Between the electrodes of the adjacent capacitors are welded and joined by the bus bar,
A capacitor unit formed by electrically connecting a bus bar terminal formed integrally with the bus bar and the circuit board.
前記キャパシタの一方の前記電極の一部を前記筒形状から突出させた突出部と、
前記キャパシタの一方の前記電極に設けた位置決め凸部と、
前記キャパシタの一方の前記電極に設けた調圧弁と、
前記キャパシタを直列、並列、または直並列に接続するとともに、前記位置決め凸部、および前記調圧弁を露出させる形状を有するバスバーと、
前記調圧弁を露出させる形状を有するとともに、前記位置決め凸部との嵌合部、および前記キャパシタを水平方向に保持する保持部分が一体形成されたケースと、
前記キャパシタの制御回路を有する回路基板とからなり、
前記調圧弁が上側になるように、かつ前記位置決め凸部が前記嵌合部に挿入されるように前記キャパシタを前記保持部分に保持した後、
隣り合う前記キャパシタの前記電極間を前記バスバーにて溶接接合し、
前記バスバーに一体形成されたバスバー端子と前記回路基板を電気的に接続するキャパシタユニットの製造方法。 A plurality of capacitors having a cylindrical shape and electrodes provided on both end faces of the cylindrical shape;
A protruding portion in which a part of one of the electrodes of the capacitor protrudes from the cylindrical shape;
A positioning protrusion provided on one of the electrodes of the capacitor;
A pressure regulating valve provided on one of the electrodes of the capacitor;
A bus bar having a shape that exposes the positioning convex part and the pressure regulating valve while connecting the capacitors in series, in parallel, or in series and parallel,
A case in which the pressure regulating valve is exposed and a fitting portion with the positioning convex portion and a holding portion for holding the capacitor in a horizontal direction are integrally formed,
A circuit board having a control circuit for the capacitor,
After holding the capacitor in the holding portion so that the pressure regulating valve is on the upper side and the positioning convex portion is inserted into the fitting portion,
Welding the electrodes of the adjacent capacitors with the bus bar,
A capacitor unit manufacturing method for electrically connecting a bus bar terminal integrally formed on the bus bar and the circuit board.
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