(57)【要約】【課題】電極体の加圧による蓄電性能の向上および電極体でのガスの滞留の抑制を両立させることができる、電極体加圧装置を提供する。【解決手段】電極体加圧装置１は、押圧操作部材４を備えている。押圧操作部材４は、長く延びる棒状の部材である。押圧操作部材４の一端部５は、運転席６の下方に配置されている。キャパシタ２は、２枚の拘束板３により上下から挟まれている。押圧操作部材４の他端部７は、下側の拘束板３の下方に配置されている。押圧操作部材４の途中部には、他端部７側に片寄った位置に、支持軸８が設けられている。支持軸８は、水平方向に軸線を有している。押圧操作部材４は、支持軸８を支点に揺動可能に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とがセパレータを挟んで交互に積層された構造の電極体を備える蓄電デバイスが搭載された車両に用いられ、前記電極体を加圧する装置であって、
前記蓄電デバイスに接触する接触部と、
前記車両の運転席の使用時に前記接触部を前記蓄電デバイスに押圧させ、前記運転席の非使用時に当該押圧を解除する押圧操作部とを含む、電極体加圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャパシタなどの蓄電デバイスに備えられる電極体を加圧する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両には、メインバッテリとして搭載されている鉛電池に加え、回生電力を蓄えておくためのサブバッテリ（補助電源）として、大電力を充放電可能なキャパシタが搭載され始めている。
【０００３】
たとえば、ラミネート型のキャパシタ（ラミネートセル）は、１対のラミネートシート間に、セパレータを挟んで正極および負極が交互に積層された構造の電極体を備えている。ラミネートシートの周縁部は、全周にわたって溶着されており、電極体は、ラミネートシート間に、電解液に浸漬した状態で封入されている。
【０００４】
かかる構成のキャパシタでは、電極体を均等な面圧で積層方向に加圧（拘束）することにより、その蓄電性能を高めることができる。電極体を加圧するため、たとえば、２枚の拘束板が用いられる。２枚の拘束板により、キャパシタが電極体の積層方向の両側から挟まれる。そして、一方または両方の拘束板がキャパシタに向けて押圧され、その押圧力により、キャパシタが電極体の積層方向に加圧される（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１１３０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、充放電に伴い、電解液の溶媒などが分解されることにより、ガスが発生する場合がある。キャパシタが電極体の積層方向の両側から押圧されていると、電極体内（電極間）からガスが排出されにくい。ガスが電極体内に滞留すると、イオンの移動が阻害され、エネルギー密度の低下や内部抵抗の増大などを引き起こす要因となる。
【０００７】
本発明の目的は、電極体の加圧による蓄電性能の向上および電極体でのガスの滞留の抑制を両立させることができる、電極体加圧装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明に係る電極体加圧装置は、正極と負極とがセパレータを挟んで交互に積層された構造の電極体を備える蓄電デバイスが搭載された車両に用いられ、電極体を加圧する装置であって、蓄電デバイスに接触する接触部と、車両の運転席の使用時に接触部を蓄電デバイスに押圧させ、運転席の非使用時に当該押圧を解除する押圧操作部とを含む。
【０００９】
この構成によれば、車両の運転席の使用時には、接触部が蓄電デバイスに押圧される。これにより、少なくとも車両の走行中は、蓄電デバイスに備えられている電極体が加圧され、その加圧により、蓄電デバイスの蓄電性能を向上させることができる。
【００１０】
一方、運転席の非使用時には、接触部による蓄電デバイスの押圧が解除される。これにより、電極体の加圧が解除されるので、蓄電デバイスの充放電中に電極体内で発生したガスが電極体外に排出される。よって、ガスが電極体内に滞留することによる性能の低下を抑制することができる。
【００１１】
接触部は、蓄電デバイスの下方に配置されており、押圧操作部は、支点を中心に揺動可能に設けられて、一端部が運転席の下方に配置され、他端部が接触部に当接／離間するか、または、接触部として形成されていてもよい。
【００１２】
この構成によれば、運転席に運転者が着座すると、押圧操作部の一端部が下がり、押圧操作部の他端部が上がる。押圧操作部の他端部の上昇に伴って、接触部が蓄電デバイスを押圧する。一方、運転席から運転者が離席すると、押圧操作部の一端部が上がり、押圧操作部の他端部が下がり、接触部による蓄電デバイスの押圧が解除される。
【００１３】
接触部は、蓄電デバイスの上方に配置されており、押圧操作部は、一端部を支点として揺動可能に設けられて、他端部が運転席の下方に配置され、途中部が接触部に連結されるか、または、接触部として形成されていてもよい。
【００１４】
この構成によれば、運転席に運転者が着座すると、押圧操作部の他端部が下がり、押圧操作部の途中部が下がる。押圧操作部の途中部の下降に伴って、接触部が蓄電デバイスを押圧する。一方、運転席から運転者が離席すると、押圧操作部の一端部が上がり、押圧操作部の途中部が下がって、接触部による蓄電デバイスの押圧が解除される。
【００１５】
また、蓄電デバイスに対して電極体の積層方向の少なくとも一方側に、拘束板が配置され、蓄電デバイスと拘束板との間に、自然な状態で湾曲した板ばねからなるスペーサが湾曲により凸となる側を蓄電デバイスに向けた状態で介装されてもよい。
【００１６】
これにより、拘束板が押圧されると、拘束板により、スペーサの端縁が押圧され、スペーサが弾性変形する。スペーサの弾性変形に伴って、スペーサにより、蓄電デバイスがその中央部から周縁に向けて次第に押圧される。これにより、蓄電デバイスの電極体がその中央部から周縁に向けて次第に加圧され、電極体内に滞留しているガスを中央部から周縁へと押し出すことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電極体の加圧による蓄電性能の向上および電極体でのガスの滞留の抑制を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電極体加圧装置の構成を図解的に示す側面図である。
【図２】キャパシタの構成を図解的に示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る電極体加圧装置の構成を図解的に示す側面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態に係る電極体加圧装置の構成を図解的に示す側面図である。
【図５Ａ】キャパシタと拘束板との間にスペーサが設けられた構成を示す図であり、電極体が加圧されていない状態を示す。
【図５Ｂ】キャパシタと拘束板との間にスペーサが設けられた構成を示す図であり、電極体が加圧されている状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る電極体加圧装置１の構成を図解的に示す側面図である。
【００２１】
電極体加圧装置１は、たとえば、キャパシタ２をサブバッテリとして搭載した車両に用いられる。キャパシタ２は、たとえば、車両の助手席（図示せず）の下方に配置されている。キャパシタ２は、２枚の拘束板３により上下から挟まれている。上側の拘束板３は、車両に固定的に設けられ、下側の拘束板３は、上下に移動可能に設けられている。
【００２２】
図２は、キャパシタ２の構成を図解的に示す断面図である。
【００２３】
キャパシタ２は、たとえば、ラミネート型のリチウムイオンキャパシタである。キャパシタ２は、１対のラミネートシート２１間に、電極体２２を備えている。ラミネートシート２１は、アルミニウム基材の表面を絶縁性の樹脂で被覆してなるシートである。ラミネートシート２１の周縁部は、全周にわたって溶着されており、電極体２２は、ラミネートシート２１間に、電解液に浸漬した状態で封入されている。
【００２４】
電極体２２は、正極２３と負極２４とをそれらの間にセパレータ２５を挟んで積層した積層構造を有している。電極体２２は、正極２３および負極２４ならびにそれらの間のセパレータ２５を１組として、１組または複数組の正極２３、負極２４およびセパレータ２５を備えている。電極体２２の最上層および最下層は、セパレータ２５からなる。
【００２５】
図１を再び参照して、電極体加圧装置１は、押圧操作部材４を備えている。押圧操作部材４は、長く延びる棒状の部材である。押圧操作部材４の一端部５は、運転席６の下方に配置されている。押圧操作部材４の他端部７は、下側の拘束板３の下方に配置されている。押圧操作部材４の途中部には、他端部７側に片寄った位置に、支持軸８が設けられている。支持軸８は、水平方向（車両が水平な路面に所在している状態における前後左右方向）に軸線を有している。押圧操作部材４は、支持軸８を支点に揺動可能に設けられている。押圧操作部材４の一端部５と支持軸８との距離は、たとえば、他端部７と支持軸８との距離の約７倍である。押圧操作部材４の全長は、たとえば、１２００ｍｍである。
【００２６】
運転席６に運転者が着座すると、運転者の体重が押圧操作部材４の一端部５に加わり、一端部５が下がり、押圧操作部材４の他端部７が上がる。押圧操作部材４の他端部７の上昇に伴って、押圧操作部材４の他端部７が拘束板３を下方から押圧し、操作部の一例としての拘束板３がキャパシタ２を押圧する。これにより、キャパシタ２に備えられている電極体２２が加圧され、その加圧により、キャパシタ２の蓄電性能を向上させることができる。
【００２７】
一方、運転席６から運転者が離席すると、押圧操作部材４の一端部が上がり、押圧操作部材４の他端部７が下がり、押圧操作部材４の他端部７による拘束板３の押圧が解除される。これにより、電極体２２の加圧が解除されるので、キャパシタ２の充放電中に電極体２２内で発生したガスが電極体２２外に排出される。よって、ガスが電極体２２内に滞留することによる性能の低下を抑制することができる。
【００２８】
また、押圧操作部材４の一端部５の下方には、一端部５が下がり過ぎることを防止するためのストッパ９が設けられている。一端部５がストッパ９に当接することにより、一端部５の下降が阻止され、押圧操作部材４の他端部７による拘束板３のそれ以上の押圧が阻止される。これにより、電極体２２が加圧され過ぎることを抑制できる。
【００２９】
図３は、本発明の他の実施形態に係る電極体加圧装置３１の構成を図解的に示す側面図である。図３において、図１に示される各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号が付された部分の説明を省略する。
【００３０】
電極体加圧装置３１は、押圧操作部材３２を備えている。押圧操作部材３２は、長く延びる棒状の部材である。押圧操作部材３２の一端部３３は、運転席６の下方に配置されている。押圧操作部材３２の途中部３４は、上側の拘束板３の上方に配置されている。押圧操作部材３２の他端部には、支持軸３５が設けられている。支持軸３５は、水平方向に軸線を有している。押圧操作部材３２は、支持軸３５を支点に揺動可能に設けられている。押圧操作部材３２の一端部３３と途中部３４との距離は、たとえば、途中部３４と支持軸３５との距離の約７倍である。押圧操作部材３２の全長は、たとえば、１２００ｍｍである。
【００３１】
運転席６に運転者が着座すると、運転者の体重が押圧操作部材３２の一端部３３に加わり、一端部３３が下がり、押圧操作部材３２の途中部３４が下がる。押圧操作部材３２の途中部３４の下降に伴って、押圧操作部材３２の途中部３４が拘束板３を上方から押圧し、拘束板３がキャパシタ２を押圧する。これにより、キャパシタ２に備えられている電極体２２が加圧され、その加圧により、キャパシタ２の蓄電性能を向上させることができる。
【００３２】
一方、運転席６から運転者が離席すると、押圧操作部材３２の一端部が上がり、押圧操作部材３２の途中部３４が上がり、押圧操作部材３２の途中部３４による拘束板３の押圧が解除される。これにより、電極体２２の加圧が解除されるので、キャパシタ２の充放電中に電極体２２内で発生したガスが電極体２２外に排出される。よって、ガスが電極体２２内に滞留することによる性能の低下を抑制することができる。
【００３３】
図４は、本発明のさらに他の実施形態に係る電極体加圧装置４１の構成を図解的に示す側面図である。
【００３４】
電極体加圧装置４１は、電動シリンダ４２、制御部４３および着座センサ４４を備えている。
【００３５】
電動シリンダ４２は、モータ４５およびピストン４６を備えるとともに、モータ４５の回転をピストン４６の直線運動に変換するボールねじ機構（図示せず）を内蔵している。電動シリンダ４２は、上側の拘束板３の上方に、ピストン４６を下方に向けて配置されている。
【００３６】
なお、本実施形態において、上側の拘束板３は、上下に移動可能に設けられ、下側の拘束板３は、車両に固定的に設けられている。
【００３７】
制御部４３は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを含む。制御部４３は、車両に搭載されているＥＣＵの一部の機能として構成されてもよい。
【００３８】
着座センサ４４は、車両の運転席に運転者が着座しているか否か検出し、その検出信号を制御部４３に入力する。着座センサ４４は、たとえば、運転席に設けられた重量センサであってもよいし、赤外線により運転席に着座した運転者を検出する赤外線センサであってもよい。
【００３９】
着座センサ４４から制御部４３に運転者が運転席に着座していることを表す信号が入力されると、制御部４３により、電動シリンダ４２のモータ４５が制御されて、電動シリンダ４２のピストン４６が進出し、拘束板３がピストン４６によって所定の圧力（たとえば、４００ｋＰａ）で押圧される。これにより、拘束板３がキャパシタ２を押圧し、キャパシタ２に備えられている電極体２２が加圧される。電極体２２の加圧により、キャパシタ２の蓄電性能を向上させることができる。
【００４０】
一方、着座センサ４４から制御部４３に運転者が運転席に着座していることを表す信号が入力されると、制御部４３により、電動シリンダ４２のモータ４５が制御されて、電動シリンダ４２のピストン４６が退避される。これにより、ピストン４６による拘束板３の押圧が解除され、電極体２２の加圧が解除される。加圧の解除により、キャパシタ２の充放電中に電極体２２内で発生したガスが電極体２２外に排出される。よって、ガスが電極体２２内に滞留することによる性能の低下を抑制することができる。
【００４１】
図５Ａおよび図５Ｂは、キャパシタ２を良好に加圧するための構成について説明するための図である。
【００４２】
図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、キャパシタ２とその上下に配置される拘束板３との間に、スペーサ５１が介装されてもよい。スペーサ５１は、自然な状態（重力以外の外力が作用していない状態）で湾曲した板ばねからなる。各スペーサ５１は、湾曲により凸となる側をキャパシタ２に向けた状態で、キャパシタ２と拘束板３との間に介装される。
【００４３】
これにより、拘束板３が押圧されると、拘束板３により、スペーサ５１の端縁が押圧され、スペーサ５１の弾性変形に伴って、スペーサ５１により、キャパシタ２がその中央部から周縁に向けて次第に押圧される。これにより、キャパシタ２の電極体２２がその中央部から周縁に向けて次第に加圧され、電極体２２内に滞留しているガスを中央部から周縁へと押し出すことができる。
【００４４】
なお、図５Ｂに示されるように、スペーサ５１は、電極体２２の加圧が完了した状態で、キャパシタ２の上下面のほぼ全域に接するサイズに形成されていることが好ましい。これにより、電極体２２をより均等に近い面圧で積層方向に加圧することができる。
【００４５】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。
【００４６】
たとえば、油圧により伸縮するピストンが拘束板３の下方に設けられて、運転席に着座した運転者の体重が油圧によりピストンに伝達されて、ピストンが進出し、そのピストンにより拘束板３が押圧されてもよい。
【００４７】
また、蓄電デバイスの一例として、キャパシタ２を取り上げ、キャパシタ２の一例として、リチウムイオンキャパシタを例示した。これに限らず、蓄電デバイスは、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Electric Double-Layer Capacitor）など他の種類のキャパシタであってもよいし、また、ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ：Nickel Metal Hydride）電池、リチウムイオン電池などの電池であってもよい。
【００４８】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１    電極体加圧装置
２    キャパシタ
３    拘束板（接触部）
４    押圧操作部材
６    運転席
２２  電極体
２３  正極
２４  負極
２５  セパレータ
３１  電極体加圧装置
３２  押圧操作部材
４１  電極体加圧装置
４３  制御部（押圧操作部）
４５  モータ（押圧操作部）
４６  ピストン（接触部）
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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