JP2012099645A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セルの集電端子−電子機器間の結合に接触抵抗が低く、かつ、その結合状態を継続的に維持することができ、また、長期にわたる振動、冷熱サイクル、充放電サイクルにおける耐久性を有し、組み立て作業性に優れた蓄電装置を提供する。
【解決手段】電極から突出形成された一対の集電端子１２を有するセル１１を複数並設すると共に、隣り合うセル１１の集電端子１２同士を接続して構成されたセルモジュール１０と、このセルモジュール１０の近傍に配置されると共に、各セル１１の集電端子１２と複数の接続線を介して電気的に接続され、各セル１１の充放電を制御する電子回路基板２０とを備えた蓄電装置において、各接続線として可撓性を有するケーブル３０またはフレキシブルワイヤ４０を用い、その一端に隣接するセル１１の集電端子１２同士を挟み込む接続端部３１，４１を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、並設された複数のセルを電気的に接続して構成されたセルモジュールを含む蓄電装置に関するものである。

例えば、複数の蓄電手段である電気二重層キャパシタの場合、短時間で充放電が可能である特性により、さまざまな電源・蓄電装置として各種の分野において用途開発が活発に検討されている。
しかしながら、電気二重層キャパシタの一つのセルの耐電圧（出力電圧）は数ボルト程度と低く、電動自動車の駆動・補助電源に適用する場合、耐電圧を高め、容量を大きくするために、数多くのセルを直並列に接続する必要がある。
各セルは、プラス、マイナスの一対の電極から突出形成した集電端子を有し、隣り合うセルの集電端子同士を接続することにより所定容量キャパシタのセルモジュールに組成される（特許文献１,２参照）。

特開２０００−１１４１２１号公報 特開２００６−２６９８３０号公報

特許文献１に示されるように、電気二重層キャパシタにおける充放電は、セルが直並列に接続された両端の電極について行えばよいが、各セルにおいて充放電状態が均等でない場合が発生する。
このような場合、各セルにおける充放電状態を均等にするために、新たに制御手段が必要であり、各セルの充放電量を制御する電子機器を各セルに接続することが必要になる。
この場合、接続方法として、各セルの集電端子の長さを延長して、電子機器に接続する方法が考えられるが、集電端子の長さを延長すれば、集電端子の抵抗値が増え、装置全体の抵抗値が大きくなるという問題がある。

また、特許文献２の場合においては、集電端子に相当する接続片は金属の線材または板材から成り立っており、複数のセルの自由度が制限され、組み立て時において、セルと電子機器を構成する電子回路基板との位置の自由度が制限されることにより、組み立て作業性が悪い。またセルと電子機器との接続に可撓性を有していないため、例えば電動自動車に搭載する場合に、耐振性が問題となる。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、各セルの集電端子と電子回路基板との間を、低い接触抵抗で接続でき、かつ、その接続状態を継続的に維持することができると共に、長期にわたる耐振性を有し、組み立て作業性にも優れた蓄電装置を提供することを目的とする。

本発明は、電極から突出形成された一対の集電端子を有するセルを複数並設すると共に、隣り合う前記セルの集電端子同士を接続して構成されたセルモジュールと、このセルモジュール近傍に配置されると共に、前記各セルの集電端子と複数の接続線を介して電気的に接続され、前記各セルの充放電を制御する電子回路基板とを備えた蓄電装置において、前記各接続線は可撓性を有するとともに、一端に前記隣接するセルの集電端子同士を挟み込む接続部を有する。

本発明によれば、各セルの集電端子と各セルの充放電を制御する電子回路基板との間を、低い接触抵抗で接続でき、かつ、その接続状態を継続的に維持することができると共に、長期にわたる耐振性を有し、組み立て作業性にも優れた蓄電装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１の構成を示す要部斜視図である。 実施の形態１における接続線の取付け状態の異なる例を示す要部斜視図である。 実施の形態１における接続線の取付け状態の異なる例を示す要部斜視図である。 実施の形態１における接続線の取付け作業時と組み立て後の状態の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態２の構成を示す要部斜視図である。 実施の形態２における接続線の取付け状態の一例を示す説明図である。 実施の形態２における接続線の取付け状態の異なる例を示す要部斜視図である。 実施の形態２における接続線の取付け状態の異なる例を示す要部斜視図である。 実施の形態２における接続線の取付け状態の一例を示す説明図である。 実施の形態２におけるセルと電子回路基板の位置関係の一例を示す斜視図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１の構成を示す要部斜視図である。図１ではセルモジュール１０は、並設された電気二重層キャパシタからなる複数（図では３個）のセル１１を直列に接続して構成されている場合を示している。
各セル１１は、プラス・マイナスの電極から突出形成された一対の集電端子１２を有しており、隣り合う互いに異極の集電端子同士を重ね合わせるようにして超音波溶接されている。

なお、重ね合わせた集電端子１２の接合には、超音波溶接以外に、レーザ溶接、抵抗溶接、半田付けなど他の手段を用いることもできる。
また、用途によっては、隣り合う互いに同極の集電端子同士を重ね合わせて、並列接続してもよい。
また図１では便宜上省略したが、複数のセル１１が接続された両端のセルは、隣接するセルの集電端子が接続されない構成となっており、その両端がセルモジュールの両極電極になっている。

重ね合わせて接続された集電端子１２は、各セル１１の充放電を制御する電子回路基板２０との間を、より線で構成されたケーブル３０を介して接続されている。ケーブル３０はその一端に略Ｕ字形状の接続端部３１を有し、電子回路基板２０と並行する側方から隣接するセルの集電端子１２同士を挟み込んでいる。
接続端部３１には、圧着端子３２が形成され、ケーブル３０のより線を圧着固定している。
一方、ケーブル３０の他端は、電子回路基板２０と例えばコネクタ（図示せず）により電
気的・機械的に接続されている。

接続端部３１は、重ね合わせた集電端子１２の側面を挟み込む略Ｕ字形状を有しているので、集電端子１２に対する位置決めが容易となり、作業性にも優れている。
なお、集電端子１２と接続端部３１の接合は、超音波溶接が好適であるが、レーザ溶接、抵抗溶接、半田付けなどでもよい。また、集電端子１２と接続端部３１の接合と、集電端子同士の接合を同時に行うことが可能であるが、その場合には接合部の大きさが同等であることが望ましい。

図示の便宜上、１組のセル１１の集電端子１２が直列に接続された構成例を示したが、実際には複数の集電端子１２が存在する。電子回路基板２０と各集電端子１２の距離は異なるため、ケーブル３０の長さを、各々調節することにより、取り付け時の識別が可能となる。

図２〜図４は、集電端子１２とケーブル３０との接続方法における各種の例を示している。図２では、ケーブル３０の接続端部３１の向きを、セル１１の中央寄りとしている。これはセル１１の端面と集電端子１２のスペースが少ない場合に有効である。

また、集電端子１２の設置箇所がセル１１の側面に位置する場合、接続端部３１の向きを、セル１１の中央寄りとすることで、接続端部３１を電子回路基板２０と対向する上方より挟み込むことが可能となり、作業性が改善される。これは電子回路基板２０と集電端子１２とを接続する接続線に、可撓性を有するケーブル３０を用いることで可能となる。

図３では、集電端子１２の上部に、接続端部３１が接続されている。図１，２の例と同様であるが、集電端子１２と接続端部３１との接続時に、作業性を考慮してスペースが必要であるが、スペースを大きく取りすぎると、装置全体が大きくなるという問題が生じる。図４のように、作業時にはスペースを確保しておき、組み立て時にはケーブル３０を折りたたむことで、高さ方向の小型化を図ることができる。これは接続線に可撓性を有するケーブル３０を用いることで可能となる。

以上のように、本発明の実施の形態１によれば、電極から突出形成された一対の集電端子１２を有するセル１１を複数並設すると共に、隣り合うセル１１の集電端子１２同士を接続して構成されたセルモジュール１０と、このセルモジュール１０の近傍に配置されると共に、各セル１１の集電端子１２と複数の接続線を介して電気的に接続され、各セル１１の充放電を制御する電子回路基板２０とを備えた蓄電装置において、各接続線として可撓性を有するケーブルを用い、その一端に隣接するセル１１の集電端子１２同士を挟み込む接続端部３１を有しているので、各セル１１の集電端子１２と電子回路基板２０との間を、低い接触抵抗で接続でき、かつ、その接続状態を継続的に維持することができると共に、長期にわたる耐振性を有し、組み立て作業性にも優れた蓄電装置を得ることができる。

実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２の構成を示す要部斜視図である。図５は、各セル１１の集電端子１２と各セル１１の充放電を制御する電子回路基板２０とを接続する接続線として、薄板状のフレキシブルワイヤ４０を用いて、集電端子１２に直接接続する例を示している。
図５は、薄板状のフレキシブルワイヤ４０の接続端部４１は、フレキシブルワイヤを数回折り返して集電端子１２を挟み込む形状を有し、電子回路基板２０と並行する方向から集電端子１２の側面に接続されている。フレキシブルワイヤを数回折り返すことにより、接続端部４１の応力集中を緩和させている。また、集電端子１２と接続端部４１の接合力を
高めるためには、図６のように、薄板状のフレキシブルワイヤ４０を、数回折曲げた状態を保ち、折り曲げた箇所の外側から、集電端子１２と接合させる方法が効果的である。

薄板状のフレキシブルワイヤ４０は、平面体のため、集電端子１２に横方向より接続した場合には、上部に位置する電子回路基板２０と接続するために、平面方向に９０度回転させる必要がある。これは薄板状のフレキシブルワイヤ４０が可撓性を有するために可能となる。

集電端子１２と薄板状のフレキブルワイヤ４０との接続には超音波溶接が好適である。この場合には、前述のように集電端子１２同士の接続と同時に行うことが可能である。

図７は、セル１１の中央寄りの位置で、電子回路基板２０と並行する側方から集電端子１２の側面をフレキシブルワイヤ４０の接続端部４１で挟み込む例を示しており、図２の場合と同様の効果が得られる。

図８は、電子回路基板２０と対向する上方から集電端子１２をフレキシブルワイヤ４０の接続端部４１で挟み込む例を示しており、図３の場合と同様の効果が得られる。

図９は、セルモジュール１０構成する各セル１１の集電端子１２を、複数のフレキシブルワイヤ４０を介して電子回路基板２０に接続する例を示している。
各フレキシブルワイヤ４０は、電子回路基板２０との接続部においては、複数本一体に束になって取付けられ、複数の集電端子１２に取り付けられる中央近辺までは、その状態を維持している。そして、その先は、各集電端子１２までの距離が異なるために、フレキシブルワイヤ４０は途中から枝分かれし、１本ずつ離れた状態で、各集電端子１２に異なる長さで接続されている。すなわち、各フレキシブルワイヤ４０は、隣接するセルの集電端子１２の配置位置によりそれぞれ独立で長さが異なっている。

なお、実施の形態１のようにケーブル３０を用いる場合も図９と同様な形態とすることが可能である。
また、電子回路基板２０の設置位置は、セルモジュール１０の上部を代表として図示しているが、場合によっては、図１０のように、セルモジュール１０の側面にも配置することも考えられる。いずれの位置関係においても、集電端子１２とセルモジュール１０の接続に、可撓性を有する接続線を用いることにより、耐振性を有し、作業性の優れた蓄電装置を得ることができる。

１０ セルモジュール
１１ セル
１２ 集電端子
２０ 電子回路基板
３０ ケーブル
３１ 接続端部
３２ 圧着端子
４０ フレキシブルワイヤ
４１ 接続端部

Claims (6)

1. 電極から突出形成された一対の集電端子を有するセルを複数並設すると共に、隣り合う前記セルの集電端子同士を接続して構成されたセルモジュールと、このセルモジュールの近傍に配置されると共に、前記各セルの集電端子と複数の接続線を介して電気的に接続され、前記各セルの充放電を制御する電子回路基板とを備えた蓄電装置において、
   前記各接続線は可撓性を有するとともに、一端に前記隣接するセルの集電端子同士を挟み込む接続端部を有することを特徴とする蓄電装置。
2. 前記接続線は、複数のケーブル線により構成され、前記接続端部には前記複数のケーブル線を圧着固定する圧着端子が形成されていることを特徴とする請求項１記載の蓄電装置。
3. 前記接続線は、薄板状のフレキシブルワイヤにより構成され、前記接続端部は前記フレキシブルワイヤの一端を複数回折り返して形成されていることを特徴とする請求項１記載の蓄電装置。
4. 前記接続端部は、略Ｕ字形状を有し、前記電子回路基板と並行する方向、または前記電子回路基板と対向する方向から、前記隣接するセルの集電端子同士を挟み込むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の蓄電装置。
5. 前記各接続線は、前記隣接するセルの集電端子の配置位置によりそれぞれ独立で長さが異なることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の蓄電装置。
6. 前記各セルは、電気二重層キャパシタであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の蓄電装置。

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