JP5162918B2 - キャパシタユニット、およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、キャパシタにより電力を蓄え、補助電源等として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。

近年、環境保護の観点より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車両が開発されているが、これらのシステムは車両の制動エネルギーを電気エネルギーとして回生したり、高出力モータを駆動する等の動作を行うため、電気エネルギーを一時的に蓄電素子に蓄える構成が必要である。

このような構成として、例えば電池に電気エネルギーを蓄えて情報処理装置のバックアップを行うバッテリユニットが下記特許文献１に記載されている。

このバッテリユニットは、図１０に示すように、両端面に電極を有する複数個の電池１と、この複数個の電池１を電気的に接続する板状金属からなるバスバー３を備えていた。

そして、このバスバー３が複数個の電池１の両端に交互に配置され、さらにバスバー３により接続された複数個の電池１を複数段接続するとともに水平方向に寝かせて配置した構成となっていた。さらに、各段の間には短絡を防ぐため、絶縁シート５が設けられていた。

以上の構成により、このバッテリユニットは通常時に電池に電気エネルギーを蓄えておき、停電などで電力供給源が異常を示した際、情報処理装置に電力を供給していた。
特開２００３−３０９９３５号公報

確かに上記バッテリユニットは、停電時等に情報処理装置等へ必要な電力をバックアップしシステムダウンを防ぐことができるが、このバッテリユニットを車両に用いると、以下のような問題点が発生する。

すなわち、車両の回生システムにおいては、急変する制動エネルギーを電気エネルギーとして蓄電素子に蓄える必要があり、またモータ駆動補助の場合は車両を急加速させるだけの電気エネルギーを供給する必要があるため、用いられる蓄電素子には急速充放電特性が求められるが、上記従来のバッテリユニットの蓄電素子として用いられていた電池１は急速充放電特性が劣る。

これに対し、電池１の替わりに急速充放電が可能なキャパシタを用いる構成とすればよいのであるが、キャパシタは両端電圧が所定値よりも高くなった場合、特性劣化が促進する可能性がある。したがって、キャパシタを用いる場合は、各キャパシタの両端電圧を測定し、制御するための電圧バランス回路を設ける必要がある。これを、従来のバッテリユニットの構成に適用するとバスバー３がキャパシタの上下両端部分７に交互に設けられるため、電圧バランス回路を備えた回路基板もキャパシタの上下両端部分７に設ける必要があり、この結果キャパシタユニットが大型化・重量化してしまうという課題があった。

そこで、本発明は、キャパシタユニットを小型軽量化することを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために本発明は、一方の端面に端面電極を有するとともに、他方の端面から側面にかけて前記端面電極とは異なる極性の側面電極を有し、前記端面電極と前記側面電極の間には絶縁部材が配置され、並設配置された複数個のキャパシタと、このキャパシタの前記端面電極に接続されるとともに一部が隣の前記キャパシタの前記側面電極と接続されるバスバーと、前記キャパシタの前記端面電極を有する前記一方の端面、及び前記他方の端面をそれぞれ挿入することにより前記キャパシタ同士を互いに平行に保持する第一の固定ケース及び第二の固定ケースと、前記第一の固定ケースまたは第二の固定ケース上に設けられ、前記複数個のキャパシタの前記一方の端面側または他方の端面側に配置された回路基板とを備え、前記キャパシタは、一方の端面または他方の端面に設けられた調圧弁を有し、前記バスバーから前記回路基板に向けて設けられた導電部を介して前記バスバーと前記回路基板を電気的に接続し、前記第一の固定ケースまたは前記第二の固定ケースには、前記調圧弁と、前記バスバー及び前記回路基板とを隔てるカバー部を形成し、前記バスバーは前記側面電極および前記端面電極とそれぞれ溶接接合されたキャパシタユニットの構成とした。

また、本発明は、一方の端面に端面電極を有するとともに、他方の端面から側面にかけて前記端面電極とは異なる極性の側面電極を有し、並設配置された複数個のキャパシタと、このキャパシタの前記端面電極に接続されるとともに一部が隣の前記キャパシタの前記側面電極と接続されるバスバーと、前記複数個のキャパシタの前記一方の端面側に配置された回路基板と、前記バスバーから前記回路基板に向けて設けられ、前記バスバーと前記回路基板を電気的に接続する導電部と、前記キャパシタの前記端面電極を有する前記一方の端面、及び前記他方の端面をそれぞれ挿入することにより前記キャパシタ同士を互いに平行に保持する第一の固定ケース及び第二の固定ケースとを備えた構成を有し、前記バスバーの前記側面電極との接続部分を前記側面電極にはめ込んだ状態で、前記キャパシタを前記第一の固定ケース、および前記第二の固定ケースに挿入し、前記バスバーと前記端面電極を溶接接合した後、前記接続部分と前記側面電極を溶接接合するキャパシタユニットの製造方法とした。

また、本発明は、一方の端面に端面電極を有するとともに、他方の端面から側面にかけて前記端面電極とは異なる極性の側面電極を有し、並設配置された複数個のキャパシタと、このキャパシタの前記端面電極に接続されるとともに一部が隣の前記キャパシタの前記側面電極と接続されるバスバーと、前記複数個のキャパシタの前記一方の端面側に配置された回路基板と、前記バスバーから前記回路基板に向けて設けられ、前記バスバーと前記回路基板を電気的に接続する導電部と、前記キャパシタの前記端面電極を有する前記一方の端面、及び前記他方の端面をそれぞれ挿入することにより前記キャパシタ同士を互いに平行に保持する第一の固定ケース及び第二の固定ケースと、前記第一の固定ケースの上面に設けた、前記バスバーの前記側面電極との接続部分を挿入するバスバー孔と、前記接続部分を前記バスバー孔に挿入した際に、前記第一の固定ケースの側面における前記接続部分と対向する位置に設けた貫通孔とを備えた構成を有し、前記キャパシタを前記第一の固定ケースと前記第二の固定ケースに挿入保持した状態で前記接続部分を前記バスバー孔に挿入し、前記バスバーと前記端面電極を溶接接合した後、前記貫通孔を介して前記接続部分と前記側面電極を溶接接合するキャパシタユニットの製造方法とした。

上記構成により本発明は、キャパシタの一方の端面側に配置された回路基板に形成した制御回路によって各キャパシタの両端電圧の測定及び制御が可能となる。これは、隣り合うキャパシタ同士の端面電極と側面電極とを接続する形状のバスバーを配置したことで、このバスバーに設けられた導電部と回路基板との接続を可能としたことによる。この構成により、一枚の回路基板にて各キャパシタの両端電圧の測定及び制御が可能となり、キャパシタユニットの小型軽量化が可能となる。

また、本発明によれば、上記の構成により回路基板を一枚化できるのでキャパシタユニットの小型軽量化が可能となる上に、まずバスバーと端面電極を溶接接合し、次にバスバーの側面電極との接続部分と側面電極を溶接接合して製造することにより、キャパシタや端面電極の高さ方向の寸法誤差があっても、バスバーと端面電極を溶接接合した際に接続部分が側面電極の長さ方向に沿って動くことができるので、溶接接合後の溶接部分やバスバーに寸法誤差に起因した応力が印加されることがなくなり、信頼性を高めることが可能となる。

また、本発明によれば、上記の構成により回路基板を一枚化できるのでキャパシタユニットの小型軽量化が可能となる上に、まずバスバーの側面電極との接続部分をバスバー孔に挿入し、次にバスバーと端面電極を溶接接合した後、貫通孔を介して接続部分と側面電極を溶接接合して製造することにより、上記した高信頼性が得られるとともに、接続部分をバスバー孔に挿入するだけでバスバーの位置決めが容易にできるので、組立作業性を向上することが可能となる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるキャパシタユニットの構成について図面を用いて説明する。

図１に示すように、互いに平行な縦置き状態で設置された複数個のキャパシタ９は、直径３ｃｍの円柱形状の電気二重層コンデンサであり、これら複数個のキャパシタ９により電気を蓄えている。さらに、各キャパシタ９は上部端面が正極の端面電極１１を形成するとともに、円柱底面から側面が負極の側面電極１３を形成するように内部で接続されている。したがって、キャパシタ９は端面電極１１と側面電極１３を絶縁するために、端面電極１１と側面電極１３の間には絶縁部材（図示せず）が配置されるようにかしめられている。さらに、端面電極１１には調圧弁１５、及び端面電極１１の一部を端面周囲部１７よりも突出させた半円状の突出部１９を設けている。調圧弁１５は、キャパシタ９内部の電解液が気化し、キャパシタ９の内圧が所定圧力以上に上昇した際に、調圧弁１５の外表面に設けられた放出孔１５ａより気化した電解液を放出する。これにより、キャパシタ９内部の圧力が所定圧力以上に高まることを防ぐ。調圧弁１５はキャパシタ９の上部端面に配置されているので、キャパシタ９内の電解液が外部に漏れる可能性は低減されている。なお、本実施の形態１で用いられたキャパシタ９の端面電極１１や側面電極１３はアルミニウムにて形成されている。

バスバー２１は、図１に示すように、円周部２１ａがキャパシタ９の側面電極１３と接続されており、さらに平坦部２１ｂと端面電極１１の一部を突出させた突出部１９とを接続させることで、キャパシタ９の端面電極１１と側面電極１３とを電気的に接続する。

ここで、バスバー２１とキャパシタ９の溶接について述べる。バスバー２１は側面電極１３にはめ込まれる円周部２１ａと突出部１９に当接される平坦部２１ｂとを有する。従って、円周部２１ａがバスバー２１と側面電極１３との電気的な接続部分となる。以下、この接続部分を円周部２１ａと呼ぶ。なお、接続部分を円周形状としたのは、本実施の形態１のキャパシタ９が円柱形状を有するためである。この円周部２１ａは図２（ａ）に示すように側面電極１３に矢印の方向から所定の位置まではめ込まれる。ここで、所定の位置とは、複数個のキャパシタ９を図１に示すように並設配置したときに、バスバー２１の平坦部２１ｂが隣のキャパシタ９の突出部１９とちょうど当接されるような位置である。次に、図２（ｂ）に示される×印の部分をスポット状に溶接する。本実施の形態１ではスポット状に多点を溶接しているが、溶接位置を順次ずらして線状に溶接してもよい。線状に溶接した場合はスポット状に溶接した場合に比べ、強固に溶接ができる。なお、本実施の形態１では、レーザ溶接機を固定し、キャパシタ９本体を回転させることで溶接点を順次ずらし、レーザ溶接している。これは、キャパシタ９を中心としてその周りにレーザ溶接機を回転させることで溶接した場合に比べレーザの焦点が合わせやすく、正確に溶接ができるからである。なお、図３に示すように、端面電極１１との接触部分の近傍で、側面電極１３との接触部分の間に屈曲部２１ｃを設ける構成としてもよい。この屈曲部２１ｃは平坦部２１ｂに設ける方が加工しやすい。

また、図１の手前側に示される端部バスバー２３は、最も手前に位置するキャパシタ９の側面電極１３と接続され、さらに外部配線と電気的に接続するためにネジ孔２５が設けられている。端部バスバー２３とキャパシタ９との溶接方法はバスバー２１と同様である。ただし、端部バスバー２３は、後述する第一の固定ケース３３にキャパシタ９を挿入した際に、ネジ孔２５がインサートナット３７と合致するような位置までキャパシタ９にはめ込まれ、溶接される。

図１の最も奥に位置するＬ字状バスバー２７は、キャパシタ９の突出部１９と接続される。図示していないが、このＬ字状バスバー２７には、端部バスバー２３と同様に、外部配線と接続するためのネジ孔が設けられている。

なお、本実施の形態１においては、バスバー２１、端部バスバー２３、及びＬ字状バスバー２７はキャパシタ９の端面電極１１及び側面電極１３との溶接接合性を向上させるため、端面電極１１及び側面電極１３と同一のアルミニウム製としたが、同一金属であればアルミニウム以外でも良い。これらバスバー２１、端部バスバー２３、及びＬ字状バスバー２７は、アルミニウム板をプレス成形することで得られる。

導電部２９は、バスバー２１、端部バスバー２３、及びＬ字状バスバー２７の上部に突起状に一体形成されている。さらに、導電部２９の上部には突起状の端子部３１が一体形成されており、この端子部３１は後述する図４の回路基板５３とハンダ付けにより接続するため錫メッキが施されている。この端子部３１と回路基板５３とを接続することで、回路基板５３は、バスバー２１、端部バスバー２３、及びＬ字状バスバー２７における電圧を検知する。

第一の固定ケース３３は樹脂で形成され、キャパシタ９の上部が挿入、固定される。この第一の固定ケース３３に設けられたバスバー開口部３５からは導電部２９及びバスバー２１の一部が露出する。なお、Ｌ字状バスバー２７は、第一の固定ケース３３の上部に配置され、前述のように端部開口部３５ａから露出した図１の突出部１９と接続される。この第一の固定ケース３３の左端部にはインサートナット３７が埋め込まれており、このインサートナット３７により端部バスバー２３と後述する図４の外部バスバー５５が電気的、機械的に接続される。また、第一の固定ケース３３には上部固定ネジ孔３９が設けられている。上部固定ネジ孔３９の位置に固定棒４１を配置し、上から上部固定ネジ４３を締め込むことで、固定棒４１と第一の固定ケース３３は固定される。

第二の固定ケース４５も第一の固定ケース３３と同様、樹脂で形成されている。第二の固定ケース４５には保持穴４７が設けられており、キャパシタ９の下部はこの保持穴４７に挿入され、固定される。この時、バスバー２１は隣のキャパシタ９の端面電極１１に被せなければならないので、キャパシタ９は手前から奥に向かって順次挿入していく。これにより、端面電極１１はバスバー２１により隣のキャパシタ９の側面電極１３と接続される。さらに、第二の固定ケース４５には下部固定ネジ孔４９が設けられており、この下部固定ネジ孔４９の位置に配置された固定棒４１に下部固定ネジ５１を締め込むことで、固定棒４１と第二の固定ケース４５は固定される。

以上の構成部品を組み立てた状態を図４に示す。第一の固定ケース３３と第二の固定ケース４５は固定棒４１によって接続されており、キャパシタ９は第一の固定ケース３３と第二の固定ケース４５に挟持されることで強固に固定されている。

バスバー２１及びＬ字状バスバー２７は図４に示す×印の部分をレーザ溶接することで突出部１９と強固に接続されている。図４では、スポット状に多点を溶接しているが、これは溶接位置を順次ずらして線状に溶接してもよい。この場合はスポット状に溶接した場合に比べ、強固に接続される。バスバー２１、端部バスバー２３、及びＬ字状バスバー２７に配置された導電部２９は、端子部３１を回路基板５３に設けられた接続孔５３ａに挿入し、接続するため、バスバー開口部３５及び端部開口部３５ａから突出している。

回路基板５３は、電圧バランス回路（図示せず）を有しており、この回路基板５３とバスバー２１、端部バスバー２３、及びＬ字状バスバー２７とを導電部２９と接続孔５３ａを介して電気的に接続することで、各キャパシタ９の電圧を測定、制御している。

また、端部バスバー２３に設けられたネジ孔２５は、外部と配線するために、外部バスバー５５に設けられた外部バスバーネジ孔５７とともにネジ５９で図１のインサートナット３７に締め込んで固定される。この際、ワッシャ６１を介してネジ５９は締め込まれる。なお、外部バスバー５５には外部バスバー屈曲部６３が設けられており、この外部バスバー屈曲部６３が振動や熱による応力を吸収することで外部バスバー５５に破損が生じる可能性を低減している。

以上の部材を組み立てると図５に示すキャパシタユニットが完成する。

回路基板５３は第一の固定ケース３３の上部に設置され、接続孔５３ａには図４を用いて説明したように、バスバー２１、端部バスバー２３、及びＬ字状バスバー２７に設けられた端子部３１が挿入され、ハンダ付けにより接続されている。ネジ５９は外部バスバーネジ孔５７に挿入、固定されており、外部バスバー５５を介してキャパシタユニットは外部配線と電気的に接続されている。

次に、図５において点線で示される四角形部分の断面図を図６に示す。

図６より明らかなように、突出部１９の高さを端面周囲部１７より高く設けることで、バスバー２１と端面周囲部１７とが接触して短絡してしまうことを防止している。さらに、隣り合うキャパシタ９間には間隔を設けており、キャパシタ９同士が接触して短絡することもない。

また、調圧弁１５は第一の固定ケース３３に形成したカバー部３３ａに対向して覆われており、回路基板５３及びバスバー２１とはカバー部３３ａによって隔てられている。さらに調圧弁１５は端面周囲部１７よりその高さが低く構成され、調圧弁１５とその上部に配置されたカバー部３３ａの間には隙間が存在する。したがって、放出孔１５ａは塞がれることがないので、図１の放出孔１５ａから気化した電解液の放出は正常に行われる。

なお、図６に示すように、端子部３１は導電部２９から突出した形状となっており、また図５の接続孔５３ａの径は端子部３１とほぼ同じ大きさとしているので、回路基板５３は端子部３１より下部には挿入されず、回路基板５３と第一の固定ケース３３の間には、導電部２９が第一の固定ケース３３から突出した分だけ空隙６５が存在する。したがって、上部固定ネジ４３のネジ頭の高さはこの空隙６５の高さよりも低いので、上部固定ネジ４３のネジ頭が回路基板５３に接触する可能性は低減されている。

次に、本発明の実施の形態１におけるキャパシタユニットの効果について以下に説明する。

まず、本実施の形態１では、キャパシタユニットの小型軽量化が可能となる。

これは、図１に示すように、端面電極１１と側面電極１３とを有する複数個のキャパシタ９を並設配置し、さらにこの並設配置された複数個のキャパシタ９のうち、隣り合うキャパシタ９同士の端面電極１１と側面電極１３とをバスバー２１にて接続したことによる。

この構成により、各キャパシタ９間を接続するバスバー２１の平坦部２１ｂに導電部２９を設けることができ、この導電部２９を介して各バスバー２１を一枚の回路基板５３に接続できる。この時、回路基板５３に設けられた電圧回路にて検出されるバスバー２１の電圧は、それぞれのバスバー２１が接続された端面電極１１及び側面電極１３の電圧とほぼ等しい。この結果、一枚の回路基板５３にて各キャパシタ９の両端電圧の測定及び制御が可能となり、キャパシタユニットの小型軽量化ができる。

また、図３に示すように、バスバー２１の平坦部２１ｂに屈曲部２１ｃを設ける構成としてもよい。これにより、熱や振動によりバスバー２１に生じた応力を屈曲部２１ｃが吸収し、バスバー２１に破損が生じる可能性を低減することができる。特に、キャパシタユニットを車両に搭載した場合、強い振動が伝達する可能性があることから、キャパシタユニットには耐振動性が求められる。したがって、本構成は車両用のキャパシタユニットとして有用である。

なお、調圧弁１５は図６に示すように、カバー部３３ａを対向させることで回路基板５３及びバスバー２１と隔てられて構成されている。これにより、放出孔１５ａから気化した電解液が放出されても回路基板５３及びバスバー２１に付着することはなく、これらの腐食可能性を低減できる。したがって、キャパシタユニットの高信頼性が得られる。

なお、キャパシタ９が互いに平行な横置き状態で配置されるとともに調圧弁１５はキャパシタ９の端面電極１１の中心よりも上側に配置される構成としてもよい。このようにキャパシタユニットを水平方向に配置した場合であっても、本実施の形態１の構成を用いることで、キャパシタ９の端面電極１１側にのみ設けた回路基板５３で各キャパシタ９の電圧を測定することが可能であり、キャパシタユニットを小型軽量化できる。さらに、この構成では、第二の固定ケース４５側に回路基板５３を設けた場合であっても、キャパシタユニットは水平方向に寝かせて配置されているので回路基板５３がキャパシタ９の重みの影響を受けることはなく、破損の可能性が低減される。また、調圧弁１５がキャパシタ９の端面電極１１の中心よりも上側に配置されていることにより、放出孔１５ａから電解液が漏れる可能性を低減することができる。なお、車両に搭載されるキャパシタユニットは床下に搭載されることが多く、低背化が要求されるので、前述のようにキャパシタユニットを平行な横置き状態とし全高を低くすれば、車両用のキャパシタユニットとして好適である。

また、本実施の形態１では図２（ａ）に示すように、あらかじめバスバー２１の円周部２１ａをキャパシタ９の側面電極１３にはめ込み、図２（ｂ）に示すように円周部２１ａと側面電極１３を溶接接合している。その後、図４に示すようにキャパシタ９を第一の固定ケース３３と第二の固定ケース４５に挿入保持した後、バスバー開口部３５を介してバスバー２１の平坦部２１ｂと図１の端面電極１１の突出部１９とを溶接接合している。

このようにして製造してもキャパシタユニットの小型軽量化が可能であるが、キャパシタ９や端面電極１１の突出部１９には高さ方向に寸法誤差が存在する。この場合、上記製造方法では平坦部２１ｂと突出部１９とを溶接接合する際に、前記寸法誤差により両者が必ずしも密着しているとは限らない。従って、確実な溶接を行うために平坦部２１ｂを押し付ける必要がある。このようにして溶接すると、溶接部分やバスバー２１に引っ張り応力や圧縮応力が印加されることになる。この状態のキャパシタユニットを車両に使用すると、車両振動により前記溶接部分やバスバー２１に過大応力が印加されるので、接合部分が剥離したりバスバー２１が損傷する可能性がある。

これを避けるためには次のような製造方法を採用すればよい。まず、図２（ａ）に示すように円周部２１ａを側面電極１３にはめ込み、この状態で両者の溶接接合をせずにキャパシタ９を第一の固定ケース３３、および第二の固定ケース４５に挿入する。次に、バスバー２１の平坦部２１ｂと端面電極１１の突出部１９を溶接接合する。この段階で、キャパシタ９や端面電極１１の突出部１９における高さ方向の寸法誤差があっても、円周部２１ａが側面電極１３の長さ方向に沿って動くことができるので、平坦部２１ｂと突出部１９を密着させた状態で溶接できる。これにより、バスバー２１と端面電極１１の突出部１９を溶接接合した際に、平坦部２１ｂと突出部１９の溶接部分やバスバー２１には寸法誤差に起因した応力が印加されることがなくなる。また、バスバー２１に応力が印加されることなく円周部２１ａと側面電極１３が密着しているので、この状態で円周部２１ａと側面電極１３を溶接接合する。これにより、最終的に全ての溶接部分とバスバー２１には寸法誤差に起因した応力が印加されなくなる。

このようなキャパシタユニットの製造方法とすることにより、車両振動が加わっても溶接部分とバスバー２１に過大応力が印加されず高信頼性を得ることができる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットの構成について図面を用いて説明する。なお、本実施の形態２において実施の形態１と同じ構成要素には同一の番号を付して説明する。

本実施の形態２におけるキャパシタユニットの構成は、図７に示すように実施の形態１の構成に対して以下の点が異なる。

１）第一の固定ケース３３の上面に、バスバー２１の側面電極１３との接続部分（本実施の形態２でも前記接続部分を円周部２１ａと呼ぶ）を挿入するバスバー孔７１を設けた。

２）これに伴い、バスバー２１の円周部２１ａは第一の固定ケース３３の上面からバスバー孔７１に挿入されるので、バスバー２１の平坦部２１ｂは第一の固定ケース３３の上面に配置される。

３）上記構成により第一の固定ケース３３の上面には平坦部２１ｂと溶接される突出部１９だけが現れればよいので、バスバー開口部３５は突出部１９が現れることができる形状（具体的には突出部１９の形状より僅かに大きい形状）とした。

４）円周部２１ａをバスバー孔７１に挿入した際に、第一の固定ケース３３の側面における円周部２１ａと対向する位置に貫通孔７３を設けた。

上記以外の構成は実施の形態１と同様である。従って、本実施の形態２の構成においても、実施の形態１と同様の理由により、キャパシタユニットの小型軽量化や高信頼性が得られる。なお、バスバー２１、端部バスバー２３、およびＬ字状バスバー２７の形状は実施の形態１と細部で異なっているが、いずれも実施の形態１と同じ構成部位を有する。また、調圧弁１５の位置が実施の形態１と異なっているが、これは特に図７の位置に限定されるものではなく、実施の形態１と同じ位置でもよい。

次に、このようなキャパシタユニットの製造方法について説明する。

まず、複数（本実施の形態２では４本）の固定棒４１をそれぞれ下部固定ネジ孔４９に対向するように配置し、下部固定ネジ５１を締め込むことにより固定する。

次に、複数（本実施の形態２では５個）のキャパシタ９における端面電極１１を有する上面を第一の固定ケース３３に設けた図示しない保持穴に、底面を第二の固定ケース４５に設けた保持穴４７にそれぞれ挿入する。この時、突出部１９がバスバー開口部３５にはめ込まれるように挿入する。これにより、各キャパシタ９の円周方向の位置が決定される。また、キャパシタ９の上面を第一の固定ケース３３に設けた前記保持穴に挿入することで、前記保持穴と側面電極１３の間にバスバー２１の厚さと略等しい間隙ができるように構成している。この間隙はバスバー孔７１と連通している。

次に、上部固定ネジ孔３９を介して上部固定ネジ４３を固定棒４１にそれぞれ締め込む。ここまでの工程でキャパシタ９が第一の固定ケース３３と第二の固定ケース４５により保持される。

次に、バスバー２１、および端部バスバー２３の円周部２１ａをバスバー孔７１に挿入する。これにより、円周部２１ａはバスバー孔７１を通って前記保持穴と側面電極１３の間隙に挿入される。従って、円周部２１ａが側面電極１３と密着した状態で、バスバー２１、および端部バスバー２３はバスバー孔７１により正確な位置決めがなされることになる。同時に、平坦部２１ｂと突出部１９の密着が得られる。また、この時に貫通孔７３には円周部２１ａの表面が露出する。

バスバー２１の円周部２１ａをバスバー孔７１に挿入した時のバスバー２１とキャパシタ９の位置関係を図８に示す。図８はわかりやすくするために１組のキャパシタ９とバスバー２１のみを示し、第一の固定ケース３３の描画を省略している。図８より、前記したように円周部２１ａは側面電極１３と密着している。また、平坦部２１ｂは隣のキャパシタの突出部（図示せず）の上面と密着するように配置されることがわかる。

このように、本実施の形態２によれば、極めて容易にバスバー２１の位置決め、および密着性が得られるので、組立作業性を向上できる。

なお、Ｌ字状バスバー２７についてはバスバー孔７１に挿入しないため、位置決めを行う際にはネジ孔２５を介してインサートナット３７に仮止めネジ（図示せず）を締め込むことにより行う。これにより、Ｌ字状バスバー２７の平坦部２１ｂと突出部１９の密着も得られる。

ここまで組み立てたキャパシタユニットを図９に示す。この段階では、各キャパシタ９が第一の固定ケース３３と第二の固定ケース４５により保持され、バスバー２１、端部バスバー２３、およびＬ字状バスバー２７が位置決めされた状態である。次に、まずバスバー２１、およびＬ字状バスバー２７の平坦部２１ｂと図７の端面電極１１の突出部１９を溶接接合する。図９において、溶接部分には×印を付した。このように、まず平坦部２１ｂと突出部１９を溶接接合することによって、キャパシタ９や端面電極１１の突出部１９における高さ方向の寸法誤差があっても、実施の形態１と同様に円周部２１ａが側面電極１３の長さ方向に沿って動くことができるので、平坦部２１ｂと突出部１９を密着させた状態で溶接でき、平坦部２１ｂと突出部１９の溶接部分やバスバー２１には寸法誤差に起因した応力が印加されることがなくなる。

この状態ではバスバー２１に応力が印加されることなく円周部２１ａと側面電極１３が密着しているので、その後、貫通孔７３を介して円周部２１ａと側面電極１３を溶接接合する。この溶接部分も図９中に×印で示した。このような製造方法により、最終的に全ての溶接部分とバスバー２１には寸法誤差に起因した応力が印加されなくなる。従って、車両振動が加わっても溶接部分とバスバー２１に過大応力が印加されず高信頼性を得ることができる。また、円周部２１ａと側面電極１３の溶接は貫通孔７３を介して行うので、実施の形態１のようにキャパシタ９を回転させながら溶接する工程が不要となる。

この後は、実施の形態１と同様に端子部３１を回路基板５３の接続孔５３ａに挿入、接続するとともに、Ｌ字状バスバー２７に外部と電気的接続を行うための外部バスバー５５をネジ５９にて固定することで、キャパシタユニットが完成する。なお、図示していないが、端部バスバー２３にも外部バスバー５５が同様に固定される。

以上の構成、製造方法により、小型軽量化が可能で高信頼性、かつ組立作業性を向上したキャパシタユニットが実現できた。

なお、本実施の形態２においては、バスバー２１の平坦部２１ｂと端面電極１１の突出部１９を溶接接合した後に、貫通孔７３を介して円周部２１ａと側面電極１３を溶接接合する工程で製造しているが、これは特にバスバー２１の厚さが厚い場合は逆の工程で製造してもよい。但し、バスバー２１の厚さが薄い場合は、平坦部２１ｂと突出部１９を溶接接合した際に、溶接による熱応力がバスバー２１に加わる。この時、先に円周部２１ａと側面電極１３を溶接していれば、円周部２１ａが動けないので前記熱応力が残留し、車両振動により過大応力がかかる可能性がある。このような理由から、バスバー２１の厚さに関係なく平坦部２１ｂと突出部１９を溶接接合した後に、円周部２１ａと側面電極１３を溶接接合する工程が望ましい。

また、実施の形態１と同様にキャパシタ９が互いに平行な横置き状態で配置されるとともに調圧弁１５はキャパシタ９の端面電極１１の中心よりも上側に配置される構成としてもよい。この場合、本実施の形態２では図９において貫通孔７３が上側になるように配置すれば、調圧弁１５がキャパシタ９の端面電極１１の中心よりも上側に配置される。

また、本実施の形態２では図７に示すように円周部２１ａをキャパシタ９の円周のおよそ１／３の長さとしたが、これはさらに長くてもよい。この場合、例えば実施の形態１のように円周部２１ａをキャパシタ９の円周のおよそ２／３の長さにすれば、貫通孔７３を第一の固定ケース３３の裏側の側面にも設けることで、両側から円周部２１ａを溶接接合できるので、さらなる信頼性向上と溶接部分の接触抵抗低減が図れる。

また、バスバー２１、端部バスバー２３、およびＬ字状バスバー２７の一部、例えば平坦部２１ｂに、実施の形態１と同様の屈曲部を設けてもよい。これにより、熱膨張等によるバスバー２１、端部バスバー２３、およびＬ字状バスバー２７への応力を低減することができる。

また、実施の形態１、２では円柱状のキャパシタ９を採用したが、本発明はそれに限定されるものではなく、角柱形状あるいはその他の形状のキャパシタを採用してもよい。この場合、円周部２１ａの形状はキャパシタの形状に応じて適宜変更すればよい。

本発明にかかるキャパシタユニットは、各キャパシタ間を接続するバスバーの平坦部に備えられた導電部により、一枚の回路基板にて各キャパシタの両端電圧の測定及び制御が可能である。この結果、キャパシタユニットの小型軽量化が可能となるので、特に車両用の補助電源としてのキャパシタユニット等として有効に用いることができる。

本発明の実施の形態１におけるキャパシタユニットの分解斜視図 本発明の実施の形態１におけるキャパシタとバスバーの溶接方法を示し、（ａ）は、バスバーとキャパシタの溶接前の斜視図、（ｂ）は、バスバーとキャパシタの溶接後の斜視図 本発明の他の形態におけるバスバーの斜視図 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組立斜視図 本発明の実施の形態１におけるキャパシタユニットの完成斜視図 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断面図 本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットの分解斜視図 本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットのキャパシタとバスバーの位置関係を示す斜視図 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組立斜視図 従来のバッテリユニットの斜視図

符号の説明

９ キャパシタ
１１ 端面電極
１３ 側面電極
１５ 調圧弁
１５ａ 放出孔
１７ 端面周囲部
１９ 突出部
２１ バスバー
２１ａ 円周部
２１ｂ 平坦部
２１ｃ 屈曲部
２３ 端部バスバー
２５ ネジ孔
２７ Ｌ字状バスバー
２９ 導電部
３１ 端子部
３３ 第一の固定ケース
３３ａ カバー部
３５ バスバー開口部
３５ａ 端部開口部
３７ インサートナット
３９ 上部固定ネジ孔
４１ 固定棒
４３ 上部固定ネジ
４５ 第二の固定ケース
４７ 保持穴
４９ 下部固定ネジ孔
５１ 下部固定ネジ
５３ 回路基板
５３ａ 接続孔
５５ 外部バスバー
５７ 外部バスバーネジ孔
５９ ネジ
６１ ワッシャ
６３ 外部バスバー屈曲部
６５ 空隙
７１ バスバー孔
７３ 貫通孔

Claims (6)

1. 一方の端面に端面電極を有するとともに、他方の端面から側面にかけて前記端面電極とは異なる極性の側面電極を有し、前記端面電極と前記側面電極の間には絶縁部材が配置され、並設配置された複数個のキャパシタと、
   このキャパシタの前記端面電極に接続されるとともに一部が隣の前記キャパシタの前記側面電極と接続されるバスバーと、
   前記キャパシタの前記端面電極を有する前記一方の端面、及び前記他方の端面をそれぞれ挿入することにより前記キャパシタ同士を互いに平行に保持する第一の固定ケース及び第二の固定ケースと、
   前記第一の固定ケースまたは第二の固定ケース上に設けられ、前記複数個のキャパシタの前記一方の端面側に配置された回路基板とを備え、
   前記キャパシタは、一方の端面または他方の端面に設けられた調圧弁を有し、
   前記バスバーは、前記側面電極および前記端面電極とそれぞれ溶接接合され、かつ、前記回路基板に向けて設けられた導電部を介して前記バスバーと前記回路基板を電気的に接続し、前記第一の固定ケースまたは前記第二の固定ケースには、前記調圧弁と、前記バスバー及び前記回路基板とを隔てるカバー部を形成したキャパシタユニット。
2. 前記バスバーの、一方の端面電極接続部近傍に屈曲部を設けた請求項１に記載のキャパシタユニット。
3. 前記キャパシタの前記端面電極を有する前記一方の端面、及び前記他方の端面をそれぞれ挿入することにより前記キャパシタ同士を互いに平行に保持する第一の固定ケース及び第二の固定ケースと、
   前記第一の固定ケースの上面に設けた、前記バスバーの前記側面電極との接続部分を挿入するバスバー孔と、
   前記接続部分を前記バスバー孔に挿入した際に、前記第一の固定ケースの側面における前記接続部分と対向する位置に設けた貫通孔とを備えた請求項１に記載のキャパシタユニット。
4. 前記複数個のキャパシタは互いに平行な横置き状態で配置されるとともに前記調圧弁は前記キャパシタの中心軸よりも上部に配置された請求項４に記載のキャパシタユニット。
5. 一方の端面に端面電極を有するとともに、他方の端面から側面にかけて前記端面電極とは異なる極性の側面電極を有し、並設配置された複数個のキャパシタと、
   このキャパシタの前記端面電極に接続されるとともに一部が隣の前記キャパシタの前記側面電極と接続されるバスバーと、
   前記複数個のキャパシタの前記一方の端面側に配置された回路基板と、
   前記バスバーから前記回路基板に向けて設けられ、前記バスバーと前記回路基板を電気的に接続する導電部と、
   前記キャパシタの前記端面電極を有する前記一方の端面、及び前記他方の端面をそれぞれ挿入することにより前記キャパシタ同士を互いに平行に保持する第一の固定ケース及び第二の固定ケースとを備え、
   前記バスバーの前記側面電極との接続部分を前記側面電極にはめ込んだ状態で、前記キャパシタを前記第一の固定ケース、および前記第二の固定ケースに挿入し、
   前記バスバーと前記端面電極を溶接接合した後、
   前記バスバーと側面電極の側面を溶接接合するキャパシタユニットの製造方法。
6. 一方の端面に端面電極を有するとともに、他方の端面から側面にかけて前記端面電極とは異なる極性の側面電極を有し、並設配置された複数個のキャパシタと、
   このキャパシタの前記端面電極に接続されるとともに一部が隣の前記キャパシタの前記側面電極と接続されるバスバーと、
   前記複数個のキャパシタの前記一方の端面側に配置された回路基板と、
   前記バスバーから前記回路基板に向けて設けられ、前記バスバーと前記回路基板を電気的に接続する導電部と、
   前記キャパシタの前記端面電極を有する前記一方の端面、及び前記他方の端面をそれぞれ挿入することにより前記キャパシタ同士を互いに平行に保持する第一の固定ケース及び第二の固定ケースと、
   前記第一の固定ケースの上面に設けた、前記バスバーの前記側面電極との接続部分を挿入するバスバー孔と、
   前記接続部分を前記バスバー孔に挿入した際に、前記第一の固定ケースの側面における前記接続部分と対向する位置に設けた貫通孔とを備え、
   前記キャパシタを前記第一の固定ケースと前記第二の固定ケースに挿入保持した状態で前記接続部分を前記バスバー孔に挿入し、
   前記バスバーと前記端面電極を溶接接合した後、
   前記貫通孔を介して前記接続部分と前記側面電極を溶接接合するキャパシタユニットの製造方法。

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