JP5162918B2 - Capacitor unit and manufacturing method thereof - Google Patents
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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。 The present invention relates to a capacitor unit that stores electric power with a capacitor and is used as an auxiliary power source and the like, and a manufacturing method thereof.
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。 In recent years, vehicles equipped with a hybrid system and an idling stop system have been developed from the viewpoint of environmental protection, but these systems regenerate the braking energy of the vehicle as electric energy or drive a high output motor. In order to do so, it is necessary to have a configuration in which electrical energy is temporarily stored in the storage element.
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。 As such a configuration, for example, a battery unit that stores electrical energy in a battery and backs up an information processing apparatus is described in Patent Document 1 below.
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。
As shown in FIG. 10, this battery unit was provided with a plurality of batteries 1 having electrodes on both end faces, and a
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。
The
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。
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。 Certainly, the battery unit can back up necessary power to the information processing apparatus or the like in the event of a power failure or the like to prevent the system from going down. However, when this battery unit is used in a vehicle, the following problems occur.
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。 That is, in a vehicle regenerative system, it is necessary to store suddenly changing braking energy as electrical energy in a power storage element, and in the case of motor drive assistance, it is necessary to supply electrical energy only to accelerate the vehicle. However, the battery 1 used as the storage element of the conventional battery unit is inferior in rapid charge / discharge characteristics.
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。
On the other hand, instead of the battery 1, a configuration using a capacitor capable of rapid charging / discharging may be used. However, when the voltage at both ends of the capacitor becomes higher than a predetermined value, deterioration of characteristics may be promoted. . Therefore, when using capacitors, it is necessary to provide a voltage balance circuit for measuring and controlling the voltage across each capacitor. When this is applied to the configuration of a conventional battery unit, the
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。 In view of the above, an object of the present invention is to reduce the size and weight of a capacitor unit.
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。 In order to achieve this object, the present invention has an end face electrode on one end face and a side face electrode having a polarity different from that of the end face electrode from the other end face to the side face, and the end face electrode and the side face electrode An insulating member is disposed between the plurality of capacitors arranged side by side, a bus bar connected to the end surface electrode of the capacitor and partly connected to the side electrode of the adjacent capacitor, A first fixing case and a second fixing case for holding the capacitors in parallel with each other by inserting the one end face having the end face electrode of the capacitor and the other end face; and A circuit board provided on the fixed case or the second fixed case and disposed on the one end surface side or the other end surface side of the plurality of capacitors; The capacitor has a pressure regulating valve provided on one end face or the other end face, and electrically connects the bus bar and the circuit board via a conductive portion provided from the bus bar toward the circuit board. The first fixed case or the second fixed case is connected to form a cover portion that separates the pressure regulating valve from the bus bar and the circuit board, and the bus bar includes the side electrode and the end surface electrode. Each capacitor unit was welded and joined .
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。 The present invention also includes a plurality of capacitors arranged side by side having an end face electrode on one end face and a side face electrode having a polarity different from that of the end face electrode from the other end face to the side face. A bus bar connected to the end face electrode and partially connected to the side electrode of the adjacent capacitor; a circuit board disposed on the one end face side of the plurality of capacitors; and the circuit from the bus bar The capacitors are formed by inserting a conductive portion provided toward the substrate and electrically connecting the bus bar and the circuit board, the one end surface having the end surface electrode of the capacitor, and the other end surface, respectively. The first fixed case and the second fixed case that hold the two parallel to each other, and the connection portion of the bus bar with the side electrode Is inserted into the side electrode, and the capacitor is inserted into the first fixed case and the second fixed case, and the bus bar and the end surface electrode are welded to each other. The capacitor unit was manufactured by welding and joining.
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。 The present invention also includes a plurality of capacitors arranged side by side having an end face electrode on one end face and a side face electrode having a polarity different from that of the end face electrode from the other end face to the side face. A bus bar connected to the end face electrode and partially connected to the side electrode of the adjacent capacitor; a circuit board disposed on the one end face side of the plurality of capacitors; and the circuit from the bus bar The capacitors are formed by inserting a conductive portion provided toward the substrate and electrically connecting the bus bar and the circuit board, the one end surface having the end surface electrode of the capacitor, and the other end surface, respectively. Are provided on the upper surface of the first fixed case and the first fixed case, and the bus bar. A bus bar hole for inserting a connection portion with a surface electrode; and a through hole provided at a position facing the connection portion on the side surface of the first fixed case when the connection portion is inserted into the bus bar hole. The connection portion is inserted into the bus bar hole in a state where the capacitor is inserted and held in the first fixed case and the second fixed case, and the bus bar and the end face electrode are welded and joined. The capacitor unit is manufactured by welding the connection portion and the side electrode through the through hole.
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。 With the above configuration, the present invention can measure and control the voltage across each capacitor by a control circuit formed on a circuit board disposed on one end face side of the capacitor. This is because the bus bar having a shape for connecting the end face electrode and the side face electrode of adjacent capacitors is arranged, thereby enabling connection between the conductive portion provided on the bus bar and the circuit board. With this configuration, it is possible to measure and control the voltage across each capacitor with a single circuit board, and to reduce the size and weight of the capacitor unit.
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。 Further, according to the present invention, the circuit board can be made into one piece by the above-described configuration, so that the capacitor unit can be reduced in size and weight. By welding and connecting the side electrode and the side electrode, even if there is a dimensional error in the height direction of the capacitor or the end electrode, the length of the side electrode when the bus bar and end electrode are welded Since it can move along the direction, stress due to the dimensional error is not applied to the welded portion and the bus bar after the welding joint, and the reliability can be improved.
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。 Further, according to the present invention, the circuit board can be made into one piece by the above-described configuration, so that the capacitor unit can be reduced in size and weight. After welding the bus bar and the end face electrode to each other, and manufacturing by welding the connecting portion and the side electrode through the through hole, the above-described high reliability can be obtained, and the connecting portion is simply inserted into the bus bar hole. Thus, the positioning of the bus bar can be facilitated, so that the assembly workability can be improved.
(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。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the configuration of the capacitor unit according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
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。
As shown in FIG. 1, the plurality of
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。
As shown in FIG. 1, the
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。
Here, the welding of the
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。
Further, the
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。
The L-shaped
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。
In the first embodiment, the
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。
The
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。
The
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。
Similarly to the first fixed
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。
FIG. 4 shows a state where the above components are assembled. The first fixed
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。
The
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。
The
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。
Further, the
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。 When the above members are assembled, the capacitor unit shown in FIG. 5 is completed.
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。
The
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。 Next, FIG. 6 shows a cross-sectional view of a rectangular portion indicated by a dotted line in FIG.
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。
As is clear from FIG. 6, by providing the
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。
The
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。
As shown in FIG. 6, the
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。 Next, the effect of the capacitor unit in the first embodiment of the present invention will be described below.
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。 First, in the first embodiment, the capacitor unit can be reduced in size and weight.
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。
As shown in FIG. 1, a plurality of
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。
With this configuration, the
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。
Moreover, as shown in FIG. 3, it is good also as a structure which provides the bending
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。
As shown in FIG. 6, the
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。
The
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。
In the first embodiment, as shown in FIG. 2 (a), the
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。
Even if manufactured in this way, the capacitor unit can be reduced in size and weight, but there is a dimensional error in the height direction in the protruding
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。
In order to avoid this, the following manufacturing method may be employed. First, as shown in FIG. 2A, the
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。
By adopting such a capacitor unit manufacturing method, even if vehicle vibration is applied, excessive stress is not applied to the welded portion and the
(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。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the configuration of the capacitor unit according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
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。 The configuration of the capacitor unit according to the second embodiment differs from the configuration of the first embodiment in the following points as shown in FIG.
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。
1) On the upper surface of the first fixed
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。
2) Accordingly, the
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。
3) Since only the
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。
4) When the
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。
The configuration other than the above is the same as that of the first embodiment. Therefore, also in the configuration of the second embodiment, the capacitor unit can be reduced in size and weight and have high reliability for the same reason as in the first embodiment. The shapes of the
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。 Next, a method for manufacturing such a capacitor unit will be described.
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。
First, a plurality of (four in the second embodiment) fixing
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。
Next, the upper surface of the plurality of capacitors (5 in the second embodiment) having the
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。
Next, the upper fixing
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。
Next, the
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。
FIG. 8 shows the positional relationship between the
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。
As described above, according to the second embodiment, the positioning and adhesion of the
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。
Since the L-shaped
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。
The capacitor unit assembled so far is shown in FIG. At this stage, each
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。
In this state, the
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。
Thereafter, as in the first embodiment, the
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。 With the above configuration and manufacturing method, a capacitor unit that can be reduced in size and weight, is highly reliable, and has improved assembly workability can be realized.
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。
In the second embodiment, after the
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。
Similarly to the first embodiment, the
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。
In the second embodiment, as shown in FIG. 7, the
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。
Further, a bent portion similar to that of the first embodiment may be provided on part of the
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。
In the first and second embodiments, the
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。 The capacitor unit according to the present invention can measure and control the voltage across each capacitor on a single circuit board by means of the conductive portion provided on the flat portion of the bus bar connecting the capacitors. As a result, the capacitor unit can be reduced in size and weight, and thus can be effectively used as a capacitor unit as an auxiliary power source for a vehicle.
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
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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。 An end face electrode is provided on one end face, a side face electrode having a polarity different from that of the end face electrode from the other end face to the side face, and an insulating member is disposed between the end face electrode and the side face electrode, A plurality of capacitors,
A bus bar connected to the end face electrode of the capacitor and partially connected to the side face electrode of the adjacent capacitor;
A first fixing case and a second fixing case for holding the capacitors in parallel with each other by inserting the one end face having the end face electrode of the capacitor and the other end face;
A circuit board provided on the first fixed case or the second fixed case and disposed on the one end face side of the plurality of capacitors;
The capacitor has a pressure regulating valve provided on one end surface or the other end surface,
The bus bar is welded to the side electrode and the end surface electrode, respectively, and electrically connects the bus bar and the circuit board via a conductive portion provided toward the circuit board. A capacitor unit in which a cover portion that separates the pressure regulating valve from the bus bar and the circuit board is formed in the fixed case or the second fixed case.
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。 A first fixing case and a second fixing case for holding the capacitors in parallel with each other by inserting the one end face having the end face electrode of the capacitor and the other end face;
A bus bar hole for inserting a connection portion with the side electrode of the bus bar provided on the upper surface of the first fixed case;
2. The capacitor unit according to claim 1, further comprising a through hole provided at a position facing the connection portion on a side surface of the first fixed case when the connection portion is inserted into the bus bar hole.
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。 A plurality of capacitors having end face electrodes on one end face and side electrodes having a polarity different from that of the end face electrode from the other end face to the side face,
A bus bar connected to the end face electrode of the capacitor and partially connected to the side face electrode of the adjacent capacitor;
A circuit board disposed on the one end face side of the plurality of capacitors;
A conductive portion provided from the bus bar toward the circuit board, and electrically connecting the bus bar and the circuit board;
A first fixed case and a second fixed case for holding the capacitors in parallel with each other by inserting the one end face having the end face electrode of the capacitor and the other end face;
With the connection portion of the bus bar connected to the side electrode inserted into the side electrode, the capacitor is inserted into the first fixed case and the second fixed case,
After welding the bus bar and the end face electrode,
Method of manufacturing a capacitor unit for welding the sides of the bus bar and the side electrode.
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。 A plurality of capacitors having end face electrodes on one end face and side electrodes having a polarity different from that of the end face electrode from the other end face to the side face,
A bus bar connected to the end face electrode of the capacitor and partially connected to the side face electrode of the adjacent capacitor;
A circuit board disposed on the one end face side of the plurality of capacitors;
A conductive portion provided from the bus bar toward the circuit board, and electrically connecting the bus bar and the circuit board;
A first fixing case and a second fixing case for holding the capacitors in parallel with each other by inserting the one end face having the end face electrode of the capacitor and the other end face;
A bus bar hole for inserting a connection portion with the side electrode of the bus bar provided on the upper surface of the first fixed case;
When the connection portion is inserted into the bus bar hole, a through hole provided at a position facing the connection portion on the side surface of the first fixed case,
In the state where the capacitor is inserted and held in the first fixed case and the second fixed case, the connection portion is inserted into the bus bar hole,
After welding the bus bar and the end face electrode,
A method for manufacturing a capacitor unit, wherein the connection portion and the side electrode are welded and joined through the through hole.
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