(57)【要約】【課題】多数の蓄電要素から所要容量に構成される蓄電装置において、蓄電要素を効率よく集積化でき、かつ容量違いに対応しやすくする。【解決手段】複数の載置部を上下方向へ階層状に配置すると共にこれら載置部の長手方向に面する両側が開放される棚状構造体１１と、棚状構造体の各載置部に１個ずつ固定されるボックス３０と、ボックス毎に収装される所定数の蓄電要素１５と、棚状構造体を載置部の長手方向に面する両側からその開放部を塞ぐように挟む冷却ブロック１２と、複数の棚状構造体および複数の冷却ブロックが交互に配置される組立状態にこれらを締め付ける手段１３と、冷却ブロックを貫通する空冷用通路１４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の蓄電要素から構成される所要容量の蓄電装置において、複数の載置部を上下方向へ階層状に配置すると共にこれら載置部の長手方向に面する両側が開放される棚状構造体と、棚状構造体の各載置部に１個ずつ固定されるボックスと、ボックス毎に収装される所定数の蓄電要素と、棚状構造体を載置部の長手方向に面する両側からその開放部を塞ぐように挟む冷却ブロックと、複数の棚状構造体および複数の冷却ブロックが交互に配置される組立状態にこれらを締め付ける手段と、冷却ブロックを貫通する空冷用通路と、を備えることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記蓄電要素として電気二重層キャパシタを用いることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記冷却ブロックは、空冷用通路に多数の冷却フィンを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に好適な蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の蓄電要素から構成される所要容量の蓄電装置において、これら蓄電要素を効率よく集積化するための技術が開示される（特許文献１）。蓄電要素としては、角型の電気二重層キャパシタ（以下、キャパシタセルと称する）が用いられる。所定数のキャパシタセルを収容するボックスが設けられ、ボックス内のキャパシタセルを直並列に接続することにより、キャパシタモジュールが組成される。扁平な箱型のモジュールケースが設けられ、モジュールケースの内部において、複数のキャパシタモジュールが同一平面(底面）上を平行に連なる平積状態に収容され、ケース内のキャパシタモジュールを直列または並列に接続することにより、キャパシタユニットが組成される。そして、所要容量の蓄電装置は、複数のキャパシタユニットからこれらを直列または並列に接続することにより組成される。所定数のキャパシタユニットは、支持部材（ブラケット）により、１段に１個ずつ係止され、上下方向へ数段に集積されるのである。
【特許文献１】特許第３７６３３５７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１においては、蓄電装置の所要容量が変わると、キャパシタユニットの個数が変わるため、支持部材の交換が必要となる。例えば、キャパシタユニットの個数が３個から４個に増えると、４個分の係止部を備える支持部材が要求されるのである。このため、所要容量の違いに対応しづらく、これに対応しようとすると、管理上の部品数が多くなる。支持部材については、所定数のキャパシタユニットを縦積状態に支持する構造のため、相当の重量に耐える強度が要求され、キャパシタユニットの個数が増えると、重量も大きく嵩むことになる。
【０００４】
この発明は、このような不具合を解決するための有効な手段の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明は、多数の蓄電要素から構成される所要容量の蓄電装置において、複数の載置部を上下方向へ階層状に配置すると共にこれら載置部の長手方向に面する両側が開放される棚状構造体と、棚状構造体の各載置部に１個ずつ固定されるボックスと、ボックス毎に収装される所定数の蓄電要素と、棚状構造体を載置部の長手方向に面する両側からその開放部を塞ぐように挟む冷却ブロックと、複数の棚状構造体および複数の冷却ブロックが交互に配置される組立状態にこれらを締め付ける手段と、冷却ブロックを貫通する空冷用通路と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明に係る蓄電要素として、電気二重層キャパシタを用いることを特徴とする。
【０００７】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明に係る冷却ブロックは、空冷用通路に多数の冷却フィンを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明〜第３の発明においては、所要容量の蓄電装置は、複数の棚状構造体および複数の冷却ブロックが交互に配置される組立状態にこれらを締め付けることにより構成される。このため、棚状構造体および冷却ブロックの個数を変えることにより、所要容量の異なる蓄電装置を簡単かつ容易に構成することができる。棚状構造体は、複数のボックスを支持するものであり、特許文献１の支持部材と較べると、要求強度が小さく、軽量なものとなる。
【０００９】
蓄電装置の組立作業において、棚状構造体は、載置部の長手方向に面する両側が開放のため、ボックスを載置部へ両側の２方向から能率よく搬入可能となる。特許文献１の場合、複数のキャパシタモジュールは、モジュールケースが扁平な箱形であり、その上方から平積状態に搬入しえるのみであり、能率よく収容しえない。
【００１０】
冷却ブロックにより、棚状構造体の両側に空冷用通路が形成され、ボックスに収装される蓄電要素の温度環境を良好に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図に基づいて、この発明の実施形態に係る蓄電装置を説明する。
【００１２】
図１において、１０は所要容量の蓄電装置であり、複数の載置部を上下方向へ階層状に配置すると共にこれら載置部の長手方向に面する両側が開放される棚状構造体１１と、棚状構造体１１の各載置部に１個ずつ固定されるボックス（図３，図４、参照）と、ボックス毎に収装される所定数の蓄電要素（図２，図４、参照）と、棚状構造体を載置部の長手方向に面する両側からその開放部を塞ぐように挟む冷却ブロック１２と、複数の棚状構造体１１および複数の冷却ブロックが交互に配置される組立状態にこれらを締め付ける手段１３と、冷却ブロック１２を貫通する空冷用通路１４と、を備える。
【００１３】
蓄電要素として、図２のような電気二重層キャパシタ１５（以下、キャパシタセルと称する）が用いられる。１６はキャパシタ本体（図示せず）を電解液と共に密封する容器であり、１７は容器１６の外部に引き出される１対の端子（セル端子）である。キャパシタ本体については、正極体および負極体をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層して構成される。各正極体および各負極体は、リードの同極同士が束ねられ、各結束部にそれぞれ極性の対応する端子１７が接合される。容器１６は、金属の中間層を含む積層構造の樹脂フィルム（例えば、アルミラミネートフィルム）から構成される。
【００１４】
図６は、後述するキャパシタモジュール３５からキャパシタユニット４５を組成するための棚状構造体１１を表示するものであり、上板２１と下板２２とこれらの両端を連結する１対の側板２３，２４とから両面が開放される矩形空間が形成され、矩形空間を上下方向へ等間隔に仕切る複数の棚状板２５が設けられる。下板２２および棚状板２５により、複数の載置部が形成され、各載置部に１個ずつボックス３０が固定される。
【００１５】
図３、図４のように、ボックス３０は、底側部分３１と蓋側部分３２とから構成され、底側部分３１の内側に所定数のキャパシタセル１５がボックス３０の長手方向へ積層して収容される。所定数のキャパシタセル１５から、これらを直並列に接続することにより、キャパシタモジュール３５が組成される。底側部分３１の両端に端子３３（モジュール端子）が配置され、キャパシタモジュール３５は、１対のモジュール端子３３と直列状態に接続される。蓋側部材３２は、配線が終わると、底側部分３１に被せられ、ボックス３０が完成する。ボックス３０は、金属枠と絶縁板とからなり、ショートを防止しつつ、必要な強度を確保するようになっている。ボックス３０において、キャパシタセル１５の性能を高めるため、キャパシタモジュール３５を積層方向へ所定の面圧で加圧する手段を設けると良い。図３において、３７は棚状構造体１１の載置部にボックス３０を固定する取付用のフランジである。
【００１６】
棚状構造体１１の一方の側板２４に１対の端子４０（ユニット端子）が絶縁部品を介して組み付けられる。図示の場合、棚状構造体１１は３段構成になり、図５のように各段のキャパシタモジュール３５からキャパシタユニット４５を組成するため、上位のユニット端子４０と上段のボックス端子３３の一方との間を接続するバスバー４６と、上段のボックス端子３３の他方と中段のボックス端子３３の一方との間を接続するバスバー４７と、中段のボックス端子３３の他方と下段のボックス端子３３の一方との間を接続するバスバー４８と、下段のボックス端子３３の他方と下位のユニット端子４０との間を接続するバスバー４９と、が備えられる。
【００１７】
５０は下板２２と上板２１とこれらの両端を連結する１対の側板２３，２４とのそれぞれを板幅方向へ貫通するボルト挿通穴であり、後述の組立状態において、冷却ブロック１２のボルト挿通穴５１と同軸上に連通する（図１０，図７、参照）。図６において、５６は下位のユニット端子４０の取付穴であり、上位のユニット端子４０の取付穴も同様に形成される。５７はバスバー４８の挿通穴であり、バスバー４７の挿通穴も同様に形成される。
【００１８】
図７〜図９のように、冷却ブロック１２は、棚状構造体１１の両側の開放部を塞ぐ面積を持つ矩形の壁板状に形成され、棚状構造体１１の載置部の長手方向へ貫通する空冷用通路１４が設けられる。空冷用通路１４は、ブロック１２の両面部５２とこれらの間を平行に仕切る隔壁５３とから形成され、通路の壁面に多数の冷却フィン５４が形成される。冷却ブロック１２の四辺にブロック１２を厚み方向へ貫通する複数のボルト挿通穴５１が配置される。
【００１９】
図１０は、蓄電装置の組立状態を説明するものであり、複数の棚状構造体１１および複数の冷却ブロック１２は、これらが各ボルト挿通穴５０，５１の貫通方向へ交互に並ぶ組立状態に配置され、これらの同軸上に連通するボルト挿通穴５０，５１へ軸の長いボルト１３ａを差し込み、各ボルト１３ａの先端部にナット１３ｂを螺合することにより締め付けられる。図示の場合、蓄電装置１０は、４個の棚状構造体１１と５個の冷却ブロック１２から構成され、各棚状構造体１１において、キャパシタユニット４５を組成するため、３個のキャパシタモジュール３５が縦積状態に収納される。図１において、５３〜５５は棚状構造体１１のユニット端子４０を順次、直列状態に接続するバスバーであり、両端のユニット端子４０は負荷回路に接続される。
【００２０】
このように棚状構造体１１およびボックス３０を用いることにより、多数のキャパシタセル１５を効率よく集積化することができる。このため、棚状構造体１１および冷却ブロック１２の個数を変えることにより、所要容量の異なる蓄電装置を簡単かつ容易に構成することができる。棚状構造体１１は、複数のキャパシタモジュール３５を縦積状態に支持するのであり、特許文献１の支持部材（ブラケット）と較べると、要求強度が小さく、軽量なものとなる。
【００２１】
蓄電装置１０の組立作業において、棚状構造体１１は、載置部の長手方向に面する両側が開放のため、ボックス３０を載置部の両側（２方向）から能率よく搬入可能となる。特許文献１の場合、複数のキャパシタモジュールは、扁平な箱形のモジュールケースへ平積状態に収容するので、モジュールケースへその上方から搬入しえるのみであり、能率よく収容しえない。
【００２２】
冷却ブロック１２により、棚状構造体１１の両側（キャパシタモジュール３５の両面）に空冷用通路１４が形成され、ボックス３０に収装されるキャパシタセル１５の温度環境を良好に維持することができる。
【００２３】
図１１は、車両の動力源として適用する場合を例示するものであり、蓄電装置１０は、トラックのフレーム６０の外側に搭載される。フレーム６０からその外側へアーム状に延びる複数のスティ（図示せず）が配置され、蓄電装置１０は、これらのステイを介してフレーム５０に支持される。走行風を利用するため、蓄電装置１０は、冷却ブロック１２の空冷用通路１４が車両の前後方向へ沿うように取り付けられるのである。６１はトラックのキャブであり、６２，６３はトラックの車軸を示す。
【００２４】
蓄電装置１０については、車両に適用が限定されるものでなく、風力発電システム等への適用も考えられる。その場合、蓄電装置１０は、所定の場所に定置され、冷却ブロック１２の空冷用通路１４へ空気（冷却風）を強制的に取り入れる手段が設けられることになる。
【００２５】
蓄電要素として電気二重層キャパシタを用いることにより、急速充電が可能かつ充放電サイクル寿命が長い、コンパクトな蓄電装置を製作することができる。蓄電要素として電気二重層キャパシタに代えてリチウムイオン電池を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】蓄電装置の構成を説明する斜視図である。
【図２】キャパシタセルの構成に説明する斜視図である。
【図３】キャパシタモジュールの構成を説明する斜視図である。
【図４】キャパシタモジュールの構成に説明する一部分の斜視図である。
【図５】キャパシタユニットの構成を説明する正面図である。
【図６】棚状構造体の斜視図である。
【図７】蓄電装置を説明する一部分の側面図である。
【図８】冷却ブロックの正面図である。
【図９】冷却ブロックの一部分の断面図である。
【図１０】蓄電装置の組立状態を説明する分解斜視図である。
【図１１】蓄電装置の適用を例示する説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  蓄電装置
１１  棚状構造体
１２  冷却ブロック
１３  締め付け手段（ボルト、ナット）
１４  空冷用通路
１５  キャパシタセル（電気二重層キャパシタ）
１７  セル端子
２５  棚状板
３０  ボックス
３３  モジュール端子
３５  キャパシタモジュール
４０  ユニット端子
４５  キャパシタユニット
５４  冷却フィン
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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