(57)【要約】【課題】信頼性の高い低背大容量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。【解決手段】両端面に電極を有する筒形状大容量キャパシタ１１の正極１２に設けた調圧弁１５が上側になるように、かつキャパシタ１１の正極１２に設けた位置決め凸部１４が上ケース２０に設けた嵌合部２１に挿入されるようにキャパシタ１１を水平方向に保持部分１９に保持した後、隣り合うキャパシタ１１の電極間をバスバーにて溶接接合し、最後にバスバーに一体形成されたバスバー端子と前記ケースの側面に配置した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ことにより、キャパシタ１１の保持部分１９への水平方向配置と回路基板のケース側面への配置、およびバスバーとの応力フリーな溶接接続により、高信頼な低背大容量キャパシタユニットが実現できる。【選択図】図１
2008204989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形状を有し、電極が前記筒形状の両端面に設けられた複数のキャパシタと、
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、前記ケースの側面に配置された前記回路基板がケーブルにより電気的に接続されて形成されたキャパシタユニット。
【請求項２】
保持部分はキャパシタと当接するように配した弾性部分を有する請求項１に記載のキャパシタユニット。
【請求項３】
保持部分がキャパシタの両電極側にのみ設けられ、前記キャパシタの中央部分が露出するようにケースを構成した請求項１に記載のキャパシタユニット。
【請求項４】
回路基板はケースより小さく、かつ調圧弁と対向しない形状を有する請求項１に記載のキャパシタユニット。
【請求項５】
ケーブルはフレキシブルケーブル、またはフラットケーブルである請求項１に記載のキャパシタユニット。
【請求項６】
バスバーの一部に屈曲部分が設けられた請求項１に記載のキャパシタユニット。
【請求項７】
回路基板はケースと一体形成されたボスにネジで固定された請求項１に記載のキャパシタユニット。
【請求項８】
複数のキャパシタを水平方向にケースに保持するとともに、隣り合う前記キャパシタをバスバーで電気的に接続して構成される複数のキャパシタブロックと、
前記キャパシタブロック毎に前記バスバーと一体形成したバスバー端子に接続したケーブルと、
前記ケーブルの先端に接続した一方のコネクタと、
前記各キャパシタブロックの制御回路を有し、前記一方のコネクタと対応する複数の他方のコネクタを実装した回路基板とからなり、
隣り合う前記キャパシタブロックの両端の前記バスバーにキャパシタブロック接続バスバーが接続されるとともに、複数の前記キャパシタブロックの最端部の前記バスバーに電力ケーブルが接続され、前記一方のコネクタに対応する前記他方のコネクタがそれぞれ嵌合されたキャパシタユニット。
【請求項９】
キャパシタブロック接続バスバーの一部に屈曲部分を設けた請求項８に記載のキャパシタユニット。
【請求項１０】
複数のキャパシタブロックは外箱に収納されるとともに、回路基板は前記外箱に一体形成した回路基板溝に挿入固定された請求項８に記載のキャパシタユニット。
【請求項１１】
筒形状を有し、電極が前記筒形状の両端面に設けられた複数のキャパシタと、
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、
次に前記ケースの側面に前記回路基板を固定した後、
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ケーブルにより電気的に接続するキャパシタユニットの製造方法。
【請求項１２】
筒形状を有し、電極が前記筒形状の両端面に設けられた複数のキャパシタと、
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、
前記バスバーに一体形成されたバスバー端子に接続されたケーブルと、
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、
次に前記ケースの側面に前記回路基板を固定した後、
前記ケーブルを前記回路基板に電気的に接続するキャパシタユニットの製造方法。
【請求項１３】
バスバー端子とケーブルを超音波溶着により接続した請求項１２に記載のキャパシタユニットの製造方法。
【請求項１４】
バスバー端子の先端にカシメ部を一体形成し、前記カシメ部にケーブルを挿入した後、かしめることにより前記バスバー端子と前記ケーブルを接続した請求項１２に記載のキャパシタユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主にハイブリッド自動車の蓄電装置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。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の観点から特にハイブリッド自動車の開発が急速に進められており、それに伴いモーターを駆動するための電力を貯蔵する蓄電装置について各種の提案がなされてきている。
【０００３】
このような蓄電装置には主に二次電池が用いられているが、二次電池は急速充放電特性が不十分であるため、例えば急加速時ではモーターに素早く十分な電力を供給することが困難である。
【０００４】
そこで、急速充放電特性に優れるキャパシタを併用して、キャパシタと二次電池の両方からモーターに電力を供給することにより、加速性能を向上するシステムが考案されている。また、二次電池の替わりにキャパシタのみで蓄電するシステムも提案されている。
【０００５】
このようなシステムとすることで加速性能を向上することができるが、車両を加速したりハイブリッド走行する程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、複数の大型大容量キャパシタ（例えば直径５ｃｍ程度で容量が数１０００Ｆ程度）を内蔵したキャパシタユニットは外寸が極めて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。
【０００６】
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１１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１１では７個）を直列に接続している。これを複数段（図１１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。
【特許文献１】特開２００３−３０９９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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を大型キャパシタに変更しても同様に破損する可能性が十分想定される。
【０００９】
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。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、信頼性の高い低背大容量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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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大容量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前記ケースの側面に配置した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。
【００１２】
これにより、水平方向に配置した大容量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。また、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。さらに、回路基板をケースの側面に配置するので、ケースの厚みをキャパシタの高さとほぼ同等にできる。その結果、前記目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
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、大容量キャパシタの水平方向配置、および回路基板のケース側面への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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
（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、およびフレキシブルケーブル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完成斜視図である。
【００１６】
なお、本実施の形態１のキャパシタユニットにおいては二次電池ハイブリッド自動車のキャパシタ併用システム用を例に説明する。
【００１７】
図１において、複数のキャパシタ１１は直径約５ｃｍの円筒形状の大容量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２ヶ所突出させた突出部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４ヶ所づつ形成されている。
【００１８】
位置決め凸部１４はキャパシタ１１が円筒形状なので、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ためのものであり、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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は大型のキャパシタ１１を車両振動に対して十分に固定できる寸法とし、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。
【００２３】
ここで、下ケース１８には下ケースネジ穴１８ａが、上ケース２０には上ケースネジ穴２０ａがそれぞれ４ヶ所に一体形成されている。従って、下ケース１８に上ケース２０を被せることで、下ケースネジ穴１８ａと上ケースネジ穴２０ａの位置が一致する。この状態でネジ２４を締めこむことで上ケース２０と下ケース１８が固定される構造となっている。なお、下ケースネジ穴１８ａと上ケースネジ穴２０ａは本実施の形態１においては４ヶ所に設けたが、それ以上多くてもよい。また、ネジ２４を締めこんで固定する構造以外に、上ケース２０と下ケース１８にそれぞれ係止部を有する弾性部分と爪部を設けて、爪部を係止部に嵌合させることで固定する方法としてもよい。
【００２４】
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も下ケース１８と上ケース２０の側面にそれぞれ２個づつ一体形成されている。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、下ケース１８と上ケース２０をネジ２４で固定した際に各キャパシタ１１の電極の方向が揃う。
【００２８】
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。
【００２９】
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、下ケース１８に上ケース２０を被せることによりキャパシタ１１は弾性部分２３に当接し、ネジ２４を締めこむことにより弾性部分２３の反力で強固に固定される。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。
【００３０】
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。
【００３１】
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電気的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。
【００３２】
次に、バスバー３０の取り付け方法について説明する。
【００３３】
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。
【００３４】
溶接部分はちょうど正極１２に設けた２ヶ所の突出部１６と、負極１１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６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。
【００３５】
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。
【００３６】
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２４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。
【００３７】
下ケース１８と上ケース２０の側面には回路基板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。なお、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ので、回路基板３６を下ケース１８と上ケース２０の側面面積より小さい必要最低限の形状とした。回路基板３６のボス２８に対応する位置にはネジ穴３８が設けられているので、ネジ穴３８をボス２８に合わせてネジ２４を締めこむことにより、回路基板３６が下ケース１８と上ケース２０の側面に配置される。このように回路基板３６を下ケース１８と上ケース２０の側面に配置したのは、本実施の形態１で用いたキャパシタ１１の直径が約５ｃｍと大きく、これ以上キャパシタユニットの厚みを増すと車両床下等のデッドスペースに搭載できなくなるためである。
【００３８】
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により接続されている。これにより、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、バスバー３０への応力の影響がほとんどなくなり信頼性が高まる。
【００３９】
次に、回路基板３６とフレキシブルケーブル３９の取り付け方法について説明する。
【００４０】
まず、回路基板３６をネジ２４でボス２８に締めこむ。これにより、下ケース１８と上ケース２０の側面に回路基板３６が固定される。
【００４１】
次に、フレキシブルケーブル３９に設けた端子穴３７にバスバー端子３１を挿入し、ハンダ付けする。これにより、バスバー３０とフレキシブルケーブル３９が電気的に接続される。
【００４２】
最後に、フレキシブルケーブル３９に設けたフレキシブルケーブル端子３９ａを回路基板３６にハンダ付け接続する。このような工程により、バスバー３０と回路基板３６が電気的に接続される。なお、フレキシブルケーブル端子３９ａと回路基板３６は直接ハンダ付けする以外に、コネクタを介して接続するようにしてもよい。また、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。
【００４３】
なお、電力ケーブル３４の取り付けは回路基板３６やフレキシブルケーブル３９の取り付け前後であればいつでもよい。
【００４４】
このようにして組み立てが完了したキャパシタユニットを図４に示す。回路基板３６は各キャパシタ１１の調圧弁１５と対向しない位置に配置しているので、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に直接接触する可能性が低減される。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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
３）下ケース１８と上ケース２０の側面に回路基板３６を固定する。
【００４９】
４）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。
【００５０】
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フレキシブルケーブル３９を介してバスバー端子３１と回路基板３６を電気的に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。
【００５１】
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、かつ回路基板３６が下ケース１８と上ケース２０の側面に配置されるとともに、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大容量キャパシタユニットが得られた。
【００５２】
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。また、例えばハイブリッド自動車の駆動用蓄電装置のように高電圧を必要とする場合等は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。
【００５３】
（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バスバー端子とケーブルのカシメによる接続方法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回路基板、およびフラットケーブル取り付けを示す斜視図である。図９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完成斜視図である。
【００５４】
なお、本実施の形態２においても実施の形態１と同様に二次電池ハイブリッド自動車のキャパシタ併用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。
【００５５】
すなわち、実施の形態１との相違点は以下の通りである。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
３）キャパシタ１１の中央部分が露出する構成により、右ケース４０と左ケース４１を直接機械的に接続できないため、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２４で接続するようにした。
【００５９】
４）メネジ棒４２にネジ２４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。
【００６０】
５）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。
【００６１】
６）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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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において各保持部分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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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２４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２４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。
【００７０】
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と同様であるが、本実施の形態２では図６の点線部分に示したように、バスバー端子３１を図２のように直角上方向に曲げずに水平方向のままとした。このバスバー端子３１の上側には、あらかじめフラットケーブル４５の先端を超音波溶着により接続してある。これにより、両者を強固に接続できるため、接続部分の信頼性を向上することができる。
【００７１】
なお、バスバー端子３１とフラットケーブル４５の他の接続方法として、図７に示すようにバスバー端子３１の先端にカシメ部３１ａを一体形成し、カシメ部３１ａにフラットケーブル４５の先端を挿入した後、かしめることによりバスバー端子３１とフラットケーブル４５をあらかじめ接続しておいてもよい。これにより、バスバー３０の形成時にカシメ部３１ａを形成する工程が増えるものの、超音波溶着より容易に、かつ強固に接続することができ、高信頼性が得られる。
【００７２】
バスバー３０を接続した状態を図８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２４で取り付ける。また、回路基板３６のネジ穴３８を介してネジ２４をボス２８に締めこむことで回路基板３６を右ケース４０の側面に固定した後、フラットケーブル４５の各バスバー端子３１に接続された先端と反対の端部にあらかじめ接続したメスコネクタ４６を回路基板３６に設けたオスコネクタ４７に嵌合することで、電気的に接続する。これによりハンダ付けが不要となり、容易に接続することが可能となる。なお、メスコネクタ４６とオスコネクタ４７は逆に取り付けてもよい。
【００７３】
ここまで組み立てた状態を図９に示す。ここで、本実施の形態２では車両の振動条件が過酷な場所に設置される場合を想定してフラットケーブル４５を用いる構成としたが、振動条件がそれほど過酷でない場合にはフラットケーブル４５の替わりに実施の形態１で述べたフレキシブルケーブル３９を用いる構成としてもよい。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
２）あらかじめバスバー３０に一体形成されたバスバー端子３１にフラットケーブル４５を接続しておく。
【００７７】
３）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。
【００７８】
４）右ケース４０の側面に回路基板３６を固定する。
【００７９】
５）フラットケーブル４５と回路基板３６を電気的に接続する。
【００８０】
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フラットケーブル４５を介してバスバー端子３１と回路基板３６を電気的に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。
【００８１】
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大容量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。
【００８２】
なお、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は実施の形態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。
【００８３】
また、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。
【００８４】
（実施の形態３）
図１０は本発明の実施の形態３におけるキャパシタユニットのキャパシタブロックを複数接続した場合の一部分解斜視図である。
【００８５】
なお、本実施の形態３においてはハイブリッド自動車の駆動用蓄電装置のように高電圧（多数のキャパシタ）を必要とする例を説明する。但し、実施の形態１、２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。
【００８６】
すなわち、図１０に示すように、実施の形態２との相違点は以下の通りである。
【００８７】
１）複数のキャパシタ１１を水平方向に右ケース４０、および左ケース４１に保持するとともに、隣り合うキャパシタ１１をバスバー３０で電気的に接続し、バスバー３０と一体形成したバスバー端子３１に接続したフラットケーブル４５と、その先端に接続した一方のコネクタ（図１０ではメスコネクタ４６）を有する構成体、すなわち、実施の形態２の図９に示したキャパシタユニットから回路基板３６、およびそれを固定するネジ２４とボス２８を省いた構成体をキャパシタブロック４８と呼び、これを複数有する構成とした。
【００８８】
２）回路基板３６は各キャパシタブロック４８の制御回路と、一方のコネクタ（メスコネクタ４６）と対応する他方のコネクタ（オスコネクタ４７）とを複数実装した１枚基板とした。
【００８９】
３）隣り合うキャパシタブロック４８の両端のバスバー３０にキャパシタブロック接続バスバー４９が接続されるとともに、複数のキャパシタブロック４８の最端部のバスバー３０、すなわち、キャパシタブロック接続バスバー４９が接続されない両端のバスバー３０に電力ケーブル３４を接続した。
【００９０】
４）複数のオスコネクタ４７に対応するメスコネクタ４６をそれぞれ嵌合した。
【００９１】
以上の相違点を中心に、本実施の形態３のキャパシタユニットの構造、および製造方法について説明する。なお、ここではキャパシタブロック４８を２つ直列に接続する例を述べる。
【００９２】
まず、各キャパシタブロック４８の構造、および製造方法は実施の形態２と同様であるので、説明を省略する。
【００９３】
次に図１０に示すように、複数（本実施の形態３では２つとした）のキャパシタブロック４８は、隣り合うバスバー３０(図１０では手前に示したバスバー３０)同士をキャパシタブロック接続バスバー４９で接続する。ここで、キャパシタブロック接続バスバー４９にはネジ穴３８が２ヶ所に設けられているので、ここにネジ２４を挿入しインサートナット２７に締めこむことにより、電気的、機械的に接続している。なお、キャパシタブロック接続バスバー４９はバスバー３０と同様に銅の表面にメッキ等の防錆処理が施されるとともに、中央部には屈曲部分３２を設けた構成としている。従って、銅使用による低抵抗化と屈曲部分３２による振動や公差の吸収が可能となる。
【００９４】
次に、最端部のバスバー３０（図１０では陰になるため描画していない）にネジ２４で電気的に電力ケーブル３４を接続する。この場合、最端部のバスバー３０も隣り合うため、図１０に示したように電力ケーブル３４の正負線を一体化したものが使用できる。
【００９５】
次に、樹脂製の外箱５０にキャパシタブロック４８を収納する。この際、外箱５０の一部に外箱凹部５１を設け、ここに電力ケーブル３４を通すことにより、図示しない外箱フタを被せても電力ケーブル３４を外部に取り出すことができる。なお、図１０では図示していないが、外箱５０にはキャパシタ１１の露出部に対応する位置に通気口を設けてもよい。これにより、多数のキャパシタ１１に通気することにより発熱が抑制され、信頼性を向上することができる。
【００９６】
次に、回路基板３６を外箱５０と一体形成した回路基板溝５２に挿入固定し、最後に複数（ここでは２個）のオスコネクタ４７に対応するメスコネクタ４６をそれぞれ嵌合する。このような構成とすることで、実施の形態２におけるキャパシタユニットの構造では各々に取り付けていた回路基板３６を１枚化できるので、各キャパシタユニット間に回路基板３６が占めるスペースが不要となり小型化が可能となる上に、キャパシタユニット全体の部品点数削減ができるので、故障発生率を低減でき、高信頼性が得られる。また、回路基板３６の大きさは右ケース４０の側面面積より小さくして調圧弁１５と対向しないように構成しているので、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への影響が小さくなり、高信頼性が得られる。
【００９７】
さらに、複数のオスコネクタ４７が各キャパシタブロック４８に対応してそれぞれ設けられているので、仮にあるキャパシタブロック４８が故障しても、そのキャパシタブロック４８のメスコネクタ４６を抜き、キャパシタブロック接続バスバー４９や電力ケーブル３４を固定しているネジ２４を外すだけで容易に交換可能となり、メンテナンス性の向上効果も得られる。
【００９８】
なお、本実施の形態３でも車両の振動条件が過酷な場所に設置される場合を想定してフラットケーブル４５を用いる構成としたが、振動条件がそれほど過酷でない場合にはフラットケーブル４５の替わりに実施の形態１で述べたフレキシブルケーブル３９を用いる構成としてもよい。但し、この場合は前記したメンテナンス性向上のために、フラットケーブル３９と回路基板３６の接続をコネクタで行う必要がある。
【００９９】
以上が実施の形態２との違いの説明であるが、それ以外の細かい構造は実施の形態２と同じである。また、本実施の形態３の製造方法も上記以外の部分については実施の形態２でまとめた１）〜５）の順序と同様である。
【０１００】
以上の構成、および製造方法により、高信頼の低背キャパシタブロック４８を複数並べて配置する構成としたので、高電圧や大電力用途にも対応した高信頼性を有する低背大容量キャパシタユニットが得られた。
【０１０１】
なお、実施の形態１〜３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。
【０１０２】
また、１つのキャパシタブロック４８に使用するキャパシタ１１の接続配線種類（直列以外に並列や直並列）や数量、さらに複数のキャパシタブロック４８の接続配線種類、数量も実施の形態１、２と同様に要求される電力仕様に応じて決定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明にかかるキャパシタユニットは、大容量、かつ低背化が可能で、信頼性の高い構成、および製造方法としたので、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やハイブリッドシステム等に利用される蓄電装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】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
【図２】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
【図３】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、およびフレキシブルケーブル取り付けを示す斜視図
【図４】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
【図５】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
【図６】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
【図７】本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットのバスバー端子とケーブルのカシメによる接続方法を示す斜視図
【図８】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、およびフラットケーブル取り付けを示す斜視図
【図９】本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットの完成斜視図
【図１０】本発明の実施の形態３におけるキャパシタユニットのキャパシタブロックを複数接続した場合の一部分解斜視図
【図１１】従来のバックアップ電源の斜視図
【符号の説明】
【０１０５】
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
２４  ネジ
２８  ボス
３０  バスバー
３１  バスバー端子
３１ａ  カシメ部
３２  屈曲部分
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
４５  フラットケーブル
４６  メスコネクタ
４７  オスコネクタ
４８  キャパシタブロック
４９  キャパシタブロック接続バスバー
５０  外箱
５２  回路基板溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008204989.tif 000009
【図８】
2008204989.tif 000010
【図９】
2008204989.tif 000011
【図１０】
2008204989.tif 000012
【図１１】
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