(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数のコンデンサセルからなるコンデンサブロックの複数で構成されており、前記コンデンサセルのそれぞれは、複数のコンデンサが直列に接続されたコンデンサモジュールの複数と、前記複数のコンデンサモジュールの各一方の端子を順に接続する一方のバスバーと、前記複数のコンデンサモジュールの各他方の端子を順に接続する他方のバスバーと、前記バスバーの各一端に設けられた２つの電源取出口とを備える電源装置において、前記バスバーのそれぞれは、前記コンデンサモジュールの端子間における断面積が前記電源取出口に近づくほど大きく設定されていることを特徴とする蓄電式電源装置。
【請求項２】
前記バスバーの前記各断面積は、前記コンデンサモジュールの端子間における電流密度が等しくなるように決定されることを特徴とする請求項１記載の蓄電式電源装置。
【請求項３】
電気自動車に使用されることを特徴とする請求項１又は２記載の蓄電式電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電式電源装置に関し、特に電気自動車用の蓄電式電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電気自動車用の蓄電式電源装置は、直列に接続された複数のコンデンサセルからなるコンデンサブロックの複数により構成されており、該コンデンサセルのそれぞれは、複数のコンデンサが直列に接続されたコンデンサモジュールの複数と、前記複数のコンデンサモジュールの各一方の端子を順に接続する一方のバスバーと、前記複数のコンデンサモジュールの各他方の端子を順に接続する他方のバスバーと、前記バスバーの各一端に設けられた２つの電源取出口とを備える。これらのバスバーは長手方向にそって一様な断面積を有している。
【０００３】
また、上記蓄電式電源装置のコンデンサブロックにおいて、直列に接続されたコンデンサセルは電気二重層型であると共にその数は約１００個であり、１つのコンデンサセルの電圧は３．５Ｖである。従って、１つのコンデンサブロックの満充電時の電圧は約３５０Ｖである。この蓄電式電源装置は、電源装置の残容量やエンジン運転状態及び車輌の走行状態に応じて複数のコンデンサブロックの接続を並列又は直列に切り換えて使用される。
【０００４】
このようなコンデンサセルは温度耐性の上限が通常約６０度であり、想定される外気温の上限４０度のときは蓄電装置の許容上昇温度は２０度しかなく、蓄電式電源装置の温度制御を厳しく行う必要がある。この蓄電式電源装置の温度制御の精度をあげるには、蓄電式電源装置の局部的な温度上昇を防止して該蓄電式電源装置の温度を全体的に均一にすることが重要な条件である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電気自動車用の蓄電式電源装置では、複数の蓄電素子の各端子を順に接続するバスバーの断面積は前記蓄電素子の各端子間において同じであるので、電源取出口に向かうほど電流密度が大きくなり、局部的に発熱量が増大する。その結果、蓄電式電源装置の温度の全体的な均一性を損ない、蓄電式電源装置の温度制御が困難となる。
【０００６】
本発明の目的は、発熱量の分布を全体的に均一にすることができる蓄電式電源装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の蓄電式電源装置は、直列に接続された複数のコンデンサセルからなるコンデンサブロックの複数で構成されており、前記コンデンサセルのそれぞれは、複数のコンデンサが直列に接続されたコンデンサモジュールの複数と、前記複数のコンデンサモジュールの各一方の端子を順に接続する一方のバスバーと、前記複数のコンデンサモジュールの各他方の端子を順に接続する他方のバスバーと、前記バスバーの各一端に設けられた２つの電源取出口とを備える電源装置において、前記バスバーのそれぞれは、前記コンデンサモジュールの端子間における断面積が前記電源取出口に近づくほど大きく設定されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１の蓄電式電源装置によれば、バスバーのそれぞれが、コンデンサモジュールの端子間における断面積が電源取出口に近づくほど大きく設定されているので、各バスバーの長手方向に沿う電流密度を一様化して各バスバーの長手方向に沿う発熱量の分布を均一化でき、その結果、コンデンサセルの局所的な温度上昇を防止することによって、蓄電式電源装置の局所的な温度上昇を防止し蓄電式電源装置の発熱量の分布を全体的に均一化することができる。
【０００９】
請求項２の蓄電式電源装置は、請求項１の蓄電式電源装置において、前記バスバーの前記各断面積は、前記蓄電素子の端子間における電流密度が等しくなるように決定されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の蓄電式電源装置によれば、バスバーの断面積は、コンデンサモジュールの端子間における電流密度が等しくなるように決定されるので、各バスバーの長手方向に沿う発熱量の分布を均一にでき、その結果、コンデンサセルの局所的な温度上昇を防止することによって、蓄電式電源装置の局所的な温度上昇を防止して蓄電式電源装置の発熱量の分布を全体的に均一化することができる。
【００１１】
請求項３の蓄電式電源装置は、請求項１又は２の蓄電式電源装置において、電気自動車に使用されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電式電源装置を説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る蓄電式電源装置の構成を示すブロック図である。
【００１４】
電気自動車は、蓄電式電源装置１、パルス幅変調（ＰＷＭ）ドライバ１４、電動モータ１６及びモータコントロールＥＣＵ２５を有する。ＰＷＭドライバ１４はモータコントロールＥＣＵ２５からの制御信号にしたがって電動モータ１６に電力を供給する。電動モータ１６は図示しない車輪に動力を伝達する。
【００１５】
蓄電式電源装置１は、一対のコンデンサブロック３，４、切換スイッチ７，８、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１及びコンデンサマネジメントＥＣＵ２１を有し、ＰＷＭドライバ１４に一定電圧を供給する。なお、図１にはコンデンサブロック３，４を充電する回路は省略されている。
【００１６】
コンデンサブロック３，４は、それぞれ１００個直列に接続された３．５Ｖ仕様の電気二重層型コンデンサセル２７，２８を有し、満充電時に３５０Ｖの電圧を出力する。
【００１７】
コンデンサセル２７，２８は、コンデンサ群２７ａ，２８ａ及びバイパススイッチ２７ｂ，２８ｂを有する。また、コンデンサ群２７ａ，２８ａの近傍には、コンデンサ群２７ａ，２８ａの電圧を検出する電圧センサ２７ｃ，２８ｃと、コンデンサ群２７ａ，２８ａの温度を検出する温度センサ２７ｄ，２８ｄとが設けられている。
【００１８】
電圧センサ２７ｃ，２８ｃにより検出されたコンデンサ群２７ａ，２８ａの電圧が所定値より低くコンデンサ群２７ａ，２８ａが劣化したと判別されたとき、又は、温度センサ２７ｄ，２８ｄにより検出されたコンデンサ群２７ａ，２８ａの温度が６０度より高くなったと判別されたとき、コンデンサマネジメントＥＣＵ２１によってバイパススイッチ２７ｂ，２８ｂが切り替わり、両端子はコンデンサ群２７ａ，２８ａを介さずバイパスする。
【００１９】
コンデンサマネジメントＥＣＵ２１は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ、Ｉ／Ｏインターフェース、通信インターフェースなどから構成される。
【００２０】
また、モータントロールＥＣＵ２５は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ、Ｉ／Ｏインターフェース、通信インターフェースの他、電源装置の残容量、エンジン運転状態及び車輌の走行状態を検出する各種センサ２６を備えており、通信インターフェースを介してコンデンサマネジメントＥＣＵ２１に運転状態に応じた指令を出力する。各種センサ２６としては、モータ回転数検出センサ、車速センサ、アクセル開度センサなどが挙げられる。
【００２１】
以下、図２を参照しながら、各コンデンサ群２７ａ，２８ａの構成を詳細に説明する。図２は、図１の装置における各コンデンサ群２７ａ，２８ａの概略構成図である。
【００２２】
図２に示されたコンデンサ群２７ａ，２８ａは、複数の電気二重層型コンデンサが直列に接続されたコンデンサモジュール３３，３４，３５，３６の複数と、前記複数のコンデンサモジュール３３，３４，３５，３６の各一方の端子３３ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａを順に接続する一方のバスバー５１と、前記複数のコンデンサモジュール３３，３４，３５，３６の各他方の端子３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，３６ｂを順に接続する他方のバスバー５２と、前記バスバー５１，５２の各一端に設けられた２つの電源取出口５３，５４とを備える。電源取出口５３，５４はそれぞれバイパススイッチ２７ｂ又は２８ｂに接続される。コンデンサモジュール３３，３４，３５，３６の数は４個に限らず、３個以上の何個でもよい。
【００２３】
バスバー５１は、コンデンサモジュール３３の一方の端子３３ａとコンデンサモジュール３４の一方の端子３４ａとの間の区間Ｉにおいて断面積ＳＩを有し、コンデンサモジュール３４の一方の端子３４ａとコンデンサモジュール３５の一方の端子３５ａとの間の区間IIにおいて断面積ＳIIを有し、コンデンサモジュール３５の一方の端子３５ａとコンデンサモジュール３６の一方の端子３６ａとの間の区間IIIにおいて断面積ＳIIIを有する。断面積ＳＩ，ＳII，ＳIIIは、ＳＩ＜ＳII＜ＳIIIの関係があり、電源取出口５３に近くなるほど大きい。バスバー５２も断面積がバスバー５２と同じように電源取出口５４に近くなるほど大きくなる。
【００２４】
ここで、コンデンサモジュール３３を流れる電流をｉ３、コンデンサモジュール３４を流れる電流をｉ４、コンデンサモジュール３５を流れる電流をｉ５、コンデンサモジュール３６を流れる電流をｉ６とすると、バスバー５１，５２を流れる電流は、区間Ｉにおいてはｉ３、区間IIにおいてはｉ３＋ｉ４、区間IIIにおいてはｉ３＋ｉ４＋ｉ５、電源取出口５３，５４の出口側においてはｉ３＋ｉ４＋ｉ５＋ｉ６である。
【００２５】
本実施の形態においては、断面積ＳＩ，ＳII，ＳIIIは次式（１）から（４）の関係にある。
【００２６】
0003650230.tif 000002
すなわち、
ＳＩ＝ｉ３／ｋ                                     ……（２）
ＳII＝（ｉ３＋ｉ４）／ｋ                           ……（３）
ＳIII＝（ｉ３＋ｉ４＋ｉ５）／ｋ                    ……（４）
断面積ＳＩ，ＳII，ＳIIIが上式（２）〜（４）を満たせば、バスバー５１，５２の長手方向に沿う電流密度を一様にすることができ、バスバー５１，５２の長手方向に沿う発熱量の分布を均一にすることができる。こその結果、コンデンサ群２７ａ，２８ａの局所的な温度上昇を防止することによって、蓄電式電源装置１の局所的な温度上昇を防止し蓄電式電源装置１の温度を全体的に均一にすることができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の請求項１の蓄電式電源装置によれば、直列に接続された複数のコンデンサセルからなるコンデンサブロックの複数より構成されており、前記コンデンサセルのそれぞれは、複数のコンデンサが直列に接続されたコンデンサモジュールの複数と、前記複数のコンデンサモジュールの各一方の端子を順に接続する一方のバスバーと、前記複数のコンデンサモジュールの各他方の端子を順に接続する他方のバスバーと、前記バスバーの各一端に設けられた２つの電源取出口とを備える電源装置において、前記バスバーのそれぞれは、前記コンデンサモジュールの端子間における断面積が前記電源取出口に近づくほど大きく設定されているので、各バスバーの長手方向に沿う電流密度を一様化して各バスバーの長手方向に沿う発熱量の分布を均一化でき、その結果、コンデンサセルの局所的な温度上昇を防止することによって、蓄電式電源装置の局所的な温度上昇を防止し蓄電式電源装置の発熱量の分布を全体的に均一化することができる。
【００２８】
本発明の請求項２の蓄電式電源装置によれば、前記バスバーの前記各断面積は、前記コンデンサモジュールの端子間における電流密度が等しくなるように決定されるので、各バスバーの長手方向に沿う発熱量の分布を均一にでき、その結果、コンデンサセルの局所的な温度上昇を防止することによって、蓄電式電源装置の局所的な温度上昇を防止して蓄電式電源装置の発熱量の分布を全体的に均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る蓄電式電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１  電源装置
３，４  コンデンサブロック
７，８  切換スイッチ
１１  ＤＣ−ＤＣコンバータ
１４  ＰＷＭドライバ
１６  電動モータ
２１  コンデンサマネジメントＥＣＵ
２５  モータコントロールＥＣＵ
２６  各種センサ
２７，２８  コンデンサセル
２７ａ，２８ａ  コンデンサ群
３３，３４，３５，３６  コンデンサモジュール
５１，５２  バスバー
５３，５４  電源取出口
【図１】
0003650230.tif 000003
【図２】
0003650230.tif 000004