蓄電装置
【課題】キャパシタセルの厚さ変化を許容しながら、キャパシタセルの振動を抑制できる蓄電装置を提供すること。
【解決手段】蓄電装置１は、正電極および負電極並びにこれらの間に介在するセパレータを有し、互いの正電極および負電極が接合された複数のキャパシタセル４Ａ，４Ｂと、複数のキャパシタセル４Ａ，４Ｂと交互に積層された複数の放熱板５と、複数のキャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび放熱板５を積層方向に押圧する押圧部８と、積層方向に沿って連続して形成され複数の放熱板５に当接する当接面部９２Ａ，９５を有した振動抑制部材９１とを備える。
【解決手段】蓄電装置１は、正電極および負電極並びにこれらの間に介在するセパレータを有し、互いの正電極および負電極が接合された複数のキャパシタセル４Ａ，４Ｂと、複数のキャパシタセル４Ａ，４Ｂと交互に積層された複数の放熱板５と、複数のキャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび放熱板５を積層方向に押圧する押圧部８と、積層方向に沿って連続して形成され複数の放熱板５に当接する当接面部９２Ａ，９５を有した振動抑制部材９１とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種装置の駆動源としてエンジンおよび発電電動機が搭載されたハイブリッド型車両やハイブリッド型建設機械の開発が盛んである。これらハイブリッド型車両およびハイブリッド型建設機械において、発電電動機よって発電された電力を蓄える装置として、キャパシタ等の蓄電装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１、２に記載の蓄電装置は、交互に積層された複数のキャパシタセルおよび放熱板を枠体内に収容し、これらキャパシタセルおよび放熱板をばねで積層方向に押圧することにより、キャパシタセルおよび放熱板を積層した状態で保持するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８５１６８号公報
【特許文献２】特開２００２−２８９４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、キャパシタセルは、充放電中の発熱に伴う熱膨張や経年劣化により、厚さが変化する。このため、キャパシタセルの厚さ変化に対応できるように放熱板の積層方向の変位を許容する必要がある。
一方、各キャパシタセルは、例えば、特許文献１に記載のかしめ端子を用いた圧着等の方法により、互いの電極同士が接合されている。このため、放熱板の積層方向の変位を許容すると、車両や建設機械の稼動時にキャパシタセルが積層方向に変位してキャパシタセルが振動し、電極同士の接合部に負荷がかかってしまう。電極同士の接合部に負荷がかかることを防ぐためには、各キャパシタセルの振動を抑制する必要がある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２に記載の蓄電装置では、キャパシタセルおよび放熱板の積層状態をばねの付勢力のみで維持しているため、蓄電装置が、例えば、建設機械のように大きな衝撃が加わるものに搭載されている場合、蓄電装置に衝撃が伝わることでキャパシタセルや放熱板が積層方向に容易に振動してしまう。このため、キャパシタセルやキャパシタセル同士の電極同士の接合部が、振動により破損してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、キャパシタセルの厚さ変化を許容しながら、キャパシタセルの振動を抑制できる蓄電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】
第１発明に係る蓄電装置は、正電極および負電極並びにこれらの間に介在するセパレータを有し、互いの正電極および負電極が接合された複数のキャパシタセルと、前記複数のキャパシタセルと交互に積層された複数の放熱板と、前記複数のキャパシタセルおよび複数の放熱板を積層方向に押圧する押圧部と、前記積層方向に沿って連続して形成され前記複数の放熱板に当接する当接面部を有した振動抑制部材とを備えていることを特徴とする
【０００９】
第２発明に係る蓄電装置では、前記振動抑制部材は、前記複数のキャパシタセルおよび放熱板を収容する筐体に固定されていることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る蓄電装置では、前記押圧部は、前記複数の放熱板を前記積層方向に貫通する通しボルトを備えていることを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係る蓄電装置では、前記押圧部は、前記複数のキャパシタセルおよび放熱板を前記積層方向に付勢する付勢部材を備えていることを特徴とする。
【００１２】
第５発明に係る蓄電装置では、前記振動抑制部材は、少なくとも前記当接面部が弾性部材で構成されるとともに、前記複数の放熱板に挿通されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明によれば、振動抑制部材が、積層方向に沿って連続して形成された当接面部で各放熱板に当接するため、当接面部での摩擦力により放熱板の振動を抑制することがきる。また、キャパシタセルの厚さ変化に伴って放熱板を定常的に変位させる必要がある場合は、当接面部に沿って放熱板を積層方向に変位させることができる。従って、放熱板に挟まれて当該放熱板との摩擦力により保持されているキャパシタセルの厚さ変化を許容しながら、キャパシタセルの振動を抑制すことができる。
【００１４】
第２発明によれば、キャパシタセルおよび放熱板を収容するケースに振動抑制部材が固定されているため、放熱板が振動抑制部材を介して筐体に支持されることになる。これにより、放熱板がより強固に支持されるため、放熱板間に保持されたキャパシタセルの振動を確実に抑制することができる。
【００１５】
第３発明によれば、押圧部は、複数の放熱板を積層方向に貫通する通しボルトを備えているので、放熱板が積層方向と直交する任意の方向に移動することを通しボルトにより規制することができる。このため、蓄電装置に大きな衝撃や振動が加わった場合に、通しボルトを積層方向以外の方向へのキャパシタセルの変位を抑制する補助手段として機能させることができる。
【００１６】
第４発明によれば、押圧部は、複数のキャパシタセルおよび放熱板を積層方向に付勢する付勢部材を備えているため、キャパシタセルの厚さが変化した場合でも、放熱板の位置をキャパシタセルの厚さの変化に追従させることができ、キャパシタセルおよび放熱板が積層方向に押圧された状態を維持することができる。
【００１７】
第５発明によれば、少なくとも当接面部が弾性部材で構成された振動抑制部材が放熱板に挿通されているため、積層方向および積層方向に直交する方向の放熱板のすべりを抑制することができるとともに、放熱板の振動を弾性部材により吸収することができる。従って、キャパシタセルの振動を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄電装置の側面図。
【図２】図１のII−II断面図。
【図３】蓄電装置のキャパシタモジュールの平面図。
【図４】図３のIV−IV断面図。
【図５】図３のV−V断面図。
【図６】図３のVI矢視図。
【図７】蓄電装置のキャパシタセル、放熱板、および周辺部材の分解斜視図。
【図８】図３の部分拡大図。
【図９】図８のIX−IX断面の部分拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２において、蓄電装置１は、天板２１とともに蓄電装置１の筐体２を構成する有底角状のケース２２と、ブラケット２３を介して天板２１の下面に固定されたキャパシタモジュール３とを備え、キャパシタモジュール３が冷却油に浸された状態で筐体２内に収容されている。
【００２０】
筐体２は、図２に示すように、ケース２２内部に水冷式の熱交換器２４を備えている。この熱交換器２４は、ケース２２の長手方向に沿った側面部２７の内面２７１に設けられている。このため、この側面部２７には、上部側に熱交換器２４の冷却水の流入口２５が設けられ、下部側に冷却水の流出口２６が設けられている。この熱交換器２４により、筐体２内の冷却油の熱交換が行われて冷却油が冷却され、キャパシタモジュール３が冷却される。
【００２１】
次に、キャパシタモジュール３の構成について説明する。なお、図３以降の図では、天板２１を下にした状態でキャパシタモジュール３を示している。
図３から図６に示すように、キャパシタモジュール３は、２種類の複数のキャパシタセル４Ａ，４Ｂ（図４参照）と、これらキャパシタセル４Ａ，４Ｂと交互に積層された複数の放熱板５と、各キャパシタセル４Ａ，４Ｂの充電時の電圧を均等化するための複数のバランス回路が形成されたバランス基板６と、各バランス基板６を放熱板５に固定するための基板固定部７と、複数のキャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび複数の放熱板５を積層方向に押圧する押圧部８と、各放熱板５に当接してキャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび放熱板５の振動を抑制する振動抑制部９と、キャパシタセル４Ａ，４Ｂと筐体２の外部あるいは内部に設けられた図示しないターミナルボックスとを接続するバスバー１０Ａ，１０Ｂとを備えている
【００２２】
図７に示すように、各キャパシタセル４Ａ，４Ｂは、正電極４１Ａ，４１Ｂと、負電極４２Ａ，４２Ｂと、図示しないセパレータとを備え、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂおよびセパレータが電解液に浸された状態で絶縁性の外装体に収容されている。正電極４１Ａ，４１Ｂおよび負電極４２Ａ，４２Ｂは、異なる金属で構成されている。具体的に、正電極４１Ａ，４１Ｂはアルミニウムで構成され、負電極４２Ａ，４２Ｂは銅で構成されている。これら正電極４１Ａ，４１Ｂおよび負電極４２Ａ，４２Ｂは、それぞれキャパシタセル４Ａ，４Ｂにおける共通の端縁に並んで設けられ、当該端縁から正電極４１Ａ，４１Ｂがキャパシタセル４Ａ，４Ｂの面外方向の一方側に折曲し、負電極４２Ａ，４２Ｂが他方側に折曲している。
【００２３】
ここで、キャパシタセル４Ａの正電極４１Ａとキャパシタセル４Ｂの負電極４２Ｂ、並びにキャパシタセル４Ｂの正電極４１Ｂとキャパシタセル４Ａの負電極４２Ａとは、それぞれ互いに対向する位置に設けられている。また、互いに対向する正電極４１Ａと負電極４２Ｂ、並びに正電極４１Ｂと負電極４２Ａとは、それぞれ対向する電極側に折曲している。このようなキャパシタセル４Ａ，４Ｂを、放熱板５を間に挟んで交互に配置することにより、導線を別途設けることなく正電極４１Ａ，４１Ｂと負電極４２Ａ，４２Ｂとを接続することができ、キャパシタセル４Ａ，４Ｂを直列に接続することができる。その際、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂは、アルミニウム製の正電極４１Ａ，４１Ｂが露出するように、銅製の負電極４２Ａ，４２Ｂに重ねられた状態で、異種金属接合手段としてのレーザーにより互いにレーザー溶接される。なお、銅製の負電極４２Ａ，４２Ｂが露出した状態で、負電極４２Ａ，４２Ｂを正電極４１Ａ，４１Ｂにレーザー溶接することも可能である。
【００２４】
バランス基板６は、平編銅線等の可撓性を有する２つの電極６１，６２を備えている。一方の電極６１は、バランス基板６の長手方向に沿ってバランス基板６から延出している。他方の電極６２は、バランス基板６の長手方向に垂直にバランス基板６から延出し、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの積層方向に折り曲げられている。これら電極６１，６２は、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂに接続されている。このバランス基板６は、各キャパシタセル４Ａ，４Ｂに対して設けられ、充電時には、特定のキャパシタセル４Ａ，４Ｂが過充電されることを防止して、各キャパシタセル４Ａ，４Ｂの電圧を均等化する。すなわち、充電時は各キャパシタセル４Ａ，４Ｂの容量抵抗がばらついて特定のキャパシタセル４Ａ，４Ｂが過充電されてしまうため、一定電圧に達したキャパシタセル４Ａ，４Ｂをバランス基板６によりバイパスすることで、特定のキャパシタセル４Ａ，４Ｂが過充電されることを防止する。
【００２５】
基板固定部７は、バランス基板６を収容するための基板収容部７１と、放熱板５に係止される突起７２が設けられた係止部７３と、それぞれキャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂに対応する位置に形成された溝部７５，７６とを備えている。基板収容部７１には、バランス基板６を保持するためのスリット７４が設けられており、スリット７４に嵌め込まれて基板収容部７１内に収容されたバランス基板６は、エポキシ樹脂系接着剤等のモールド剤により、基板固定部７に固定される。溝部７５，７６では、冷却油が流れ込んでキャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂを冷却したり、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂのレーザー溶接時のレーザー光が散乱したりできるようになっている。この基板固定部７は、バランス基板６が基板収容部７１に収容された状態で、係止部７３により放熱板５の一辺に係止され、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂを負電極４２Ａ，４２Ｂ側から支持する。また、基板固定部７を介してのキャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂとの短絡や、放熱板５とバランス基板６およびその電極６１，６２との短絡を防止するため、基板固定部７は樹脂で形成されている。
【００２６】
放熱板５は、アルミニウム製の板状部材で構成されている。この放熱板５は、当該放熱板５の両側端に設けられた切欠部５１と、押圧部８の後述する通しボルト８３を挿通するために放熱板５の略中心点に対して点対象となる位置に設けられた複数の（本実施形態では４つの）貫通孔５２と、基板固定部７を係止するために係止部７３に設けられた突起７２の形状に対応する複数の貫通孔５３とを備えている。この放熱板５において、図５に示すように、バランス基板６が固定された基板固定部７は、係止部７３の突起７２が貫通孔５３に嵌まり込むことで放熱板５に係止されており、これによりバランス基板６が、基板固定部７を介して放熱板５と一体化されている。
【００２７】
ここで、キャパシタセル４Ａ，４Ｂは、前述のように放熱板５を間に挟んで交互に配置されているため、図８および図９に示すように、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの正電極４１Ａ，４１Ｂおよび負電極４２Ａ，４２Ｂは、基板固定部７上で互いに重なった状態で、バランス基板６を挟んだ一方側および他方側に互い違いに配置されている。また、バランス基板６が一体化された放熱板５を交互に表裏を反転して配置することにより、キャパシタセル４Ａ，４Ｂを挟んで隣接する放熱板５同士で、バランス基板６からの電極６１の延出方向を反転させている。この際、隣接する放熱板５同士で、バランス基板６に対する電極６２の折り曲げ方向を反対にすることで、バランス基板６からの電極６２の延出方向を一致させている。このような構成により、バランス基板６の電極６１をキャパシタセル４Ａの正電極４１Ａとキャパシタセル４Ｂの負電極４２Ｂとの間に配置し、バランス基板６の電極６２をキャパシタセル４Ｂの正電極４１Ｂとキャパシタセル４Ａの負電極４２Ａとの間に配置している。このようにして、バランス基板６の各電極６１，６２は、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの正電極４１Ａ，４１Ｂと負電極４２Ａ，４２Ｂとに直接的に接続され、それぞれレーザ溶接で一括して接合される。
【００２８】
このため、キャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび放熱板５は、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂの接合部を基準として位置決めがされる。すなわち、図７において、放熱板５は、バランス基板６から長手方向に沿って延出する電極６１がキャパシタセル４Ｂの負電極４２Ｂの接合部に位置するように位置決めされる。さらに、キャパシタセル４Ａは、正電極４１Ａの接合部が負電極４２Ｂの接合部に位置するように位置決めされ、キャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび放熱板５が所定の位置で積層される。この際、キャパシタセル４Ａ，４Ｂは、放熱板５の両側端を貫通する通しボルト８３間に配置される。
【００２９】
図３から図６に示すように、押圧部８は、積層方向の両側に設けられた押え板８１，８２と、表面が電気絶縁処理され、押え板８１，８２や各放熱板５を貫通する通しボルト８３と、付勢方向がキャパシタセル４Ａ，４Ｂの積層方向と一致するように押え板８１とブラケット２３との間に設けられたばね８４とを備えている。この押圧部８では、通しボルト８３が押え板８２の図示しない貫通孔、放熱板５の各貫通孔５２、押え板８１の貫通孔、ばね８４、およびブラケット２３の貫通孔に挿通された状態で、ナット８５を通しボルト８３に螺合することにより、ブラケット２３をばね８４側に締め付けている。すなわち、押圧部８は、キャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび放熱板５を積層方向に押圧した状態で、放熱板５を積層方向に変位可能に保持している。
【００３０】
図４および図５に示す振動抑制部９は、それぞれ放熱板５の積層方向に沿って連続して形成された第１振動抑制部材（振動抑制部材）９１および第２振動抑制部材９２を備えている。
図５に示す第１振動抑制部材９１は放熱板５を挟んで２つ設けられ、各第１振動抑制部材９１が各放熱板５の切欠部５１に挿通されて放熱板５に当接している。この振動抑制部材９１は、ボルト穴を有する支持部９３が溶接された断面コ字状の本体９４と、ゴムや樹脂等の弾性部材で構成され本体９４の表面を覆う当接面部９５とを備え、全ての放熱板５にわたって切欠部５１に挿通された状態で、支持部９３を介して天板２１にボルト固定されている。つまり、第１振動抑制部材９１は、放熱板５の切欠部５１に挿通された水平方向の一辺と、放熱板５に両側端に当接する鉛直方向の一辺とにより、積層方向に直交する異なる二方向から放熱板５を保持している。
図５に示す第２振動抑制部材９２は、ゴムや樹脂等の弾性部材で板状に形成されている。この第２振動抑制部材９２は、天板２１と放熱板５との間に放熱板５の積層方向にわたって設けられ、放熱板５側の表面部分で構成される当接面部９２Ａが各放熱板５に当接している。
【００３１】
このような振動抑制部９によれば、蓄電装置１の外部からの衝撃や振動が放熱板５に伝わった場合でも、衝撃や振動を第２振動抑制部材９２により吸収することができるので、放熱板５間に挟まれて放熱板５との摩擦力により保持されているキャパシタセル４Ａ，４Ｂの振動を抑制することができる。また、第１振動抑制部材９１の当接面部９５および第２振動抑制部材９２の当接面部９２Ａが、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの積層方向に沿って連続して形成されているため、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの厚さが変化した場合に、放熱板５の位置をキャパシタセル４Ａ，４Ｂの厚さの変化に追従させることができる。
【００３２】
バスバー１０Ａ，１０Ｂは、熱収縮チューブでの被覆等により表面の電気絶縁処理が施されているとともに、ゴムや樹脂等の電気絶縁性部材１１〜１３（図３および図６参照）により天板２１およびブラケット２３に固定されている。ここで、押え板８１，８２にそれぞれ取り付けられた端子台１４Ａ，１４Ｂには、それぞれ固定電極１５Ａ，１５Ｂがねじ止めされており、この固定電極１５Ａ，１５Ｂにバスバー１０Ａ，１０Ｂの一端側が接続されている。また、固定電極１５Ａ，１５Ｂは、積層方向の両側に位置するキャパシタセル４Ａ，４Ｂの正電極４１Ｂまたは負電極４２Ａに、別体のアルミニウム電極１６または銅電極１７（ともに図３参照）を介して接続されている。すなわち、キャパシタセル４Ａの負電極４２Ａはアルミニウム電極１６に接続され、アルミニウム電極１６は固定電極１５Ａに接続され、固定電極１５Ａはバスバー１０Ａの一端に接続されている。また、キャパシタセル４Ｂの正電極４１Ｂは銅電極１７に接続され、銅電極１７は固定電極１５Ｂに接続され、固定電極１５Ｂはバスバー１０Ｂの一端に接続されている。
【００３３】
バスバー１０Ａ，１０Ｂの他端側は、筐体２の外部に延出して、図示しないターミナルボックスに接続される。そして、このターミナルボックス内のターミナルに、発電電動機やインバータ等の外部機器が接続される。さらに、バスバー１０Ａの一部は、第２振動抑制部材９２に設けられたスリット９２Ｂに挟み込まれて、当該第２振動抑制部材９２に保持されている。
【００３４】
以上のような構成を有する蓄電装置１において、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの正電極４１Ａ，４１Ｂおよび負電極４２Ａ，４２Ｂは、図９に示すように、基板固定部７上でアルミニウム製の正電極４１Ａ，４１Ｂを外側にして互いに重ねられている。そして、正電極４１Ａ，４１Ｂと負電極４２Ａ，４２Ｂとの間には、バランス基板６の電極６１，６２が介在し、これら正電極４１Ａ，４１Ｂおよび負電極４２Ａ，４２Ｂ並びに電極６１，６２が、レーザー溶接により互いに接合されている。
【００３５】
ここで、バランス基板６の電極６１，６２が可撓性を有するため、バランス基板６は、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂに対して積層方向に変位可能な状態で、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂに接続されている。このため、蓄電装置１に外部からの衝撃や振動が伝わった場合でも、これらの衝撃や振動が放熱板５からバランス基板６を介して各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂに伝わるのを防止することができる。従って、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂの接合部に作用する負荷を抑制することができる。
【００３６】
また、基板固定部７は、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂと積層方向において離間しており、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂと基板固定部７との間には、積層方向に隙間が設けられている。この隙間は、キャパシタセル４Ａ，４Ｂが劣化して厚みが薄くなった場合でも、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂと基板固定部７とが接触せず、かつ振動時に接触しない程度の寸法が確保されている。このため、蓄電装置１に衝撃や振動が伝わることで、放熱板５が積層方向に変位した場合でも、基板固定部７が各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂに接触することを防止することができるので、衝撃や振動が放熱板５から基板固定部７を介して各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂに伝わるのを防止することができる。さらに、放熱板５に伝わった衝撃や振動を第２振動抑制部材９２により吸収することができるので、振動が放熱板５から各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂに伝わることを振動抑制部９によっても防止することができる。従って、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂの接合部に作用する負荷を抑制することができる。
【００３７】
また、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの厚さは、経年変化により薄くなるが、キャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび放熱板５は、ばね８４の弾性力により積層方向に付勢されているため、放熱板５の位置をキャパシタセル４Ａ，４Ｂの厚さの変化に追従させることができ、放熱板５をキャパシタセル４Ａ，４Ｂに押圧し続けることができる。このため、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの厚さが変化した場合でも、放熱板５との間の摩擦力によりキャパシタセル４Ａ，４Ｂを確実に保持することができる。
【００３８】
一方、キャパシタセル４Ａ，４Ｂは、正電極４１Ａ，４１Ｂ、負電極４２Ａ，４２Ｂ、およびこれらの接合部が、ケース２２の底面部２８（図２参照）側に位置するように配置されている。キャパシタセル４Ａ，４Ｂの正電極４１Ａ，４１Ｂはアルミニウム製であるため、銅製の負電極４２Ａ，４２Ｂと比べて発熱量が大きい。また、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂの接合部は、電気抵抗が大きいため、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの中でも特に充放電時の発熱量が大きく、温度が上昇しやすい。
【００３９】
ここで、図２に示すように、熱交換器２４は、筐体２におけるキャパシタセル４Ａ，４Ｂの積層方向軸の周囲の内面、本実施形態ではキャパシタセル４Ａ，４Ｂの積層方向に平行な側面部２７の内面２７１に設けられている。また、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂは、ケース２２の底面部２８の内面２８１に面しており、この内面２８１と各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂとは、所定距離離間している。このため、筐体２内の冷却油は、熱交換器２４での熱交換により冷却されて比重が大きくなると、図２に矢印Ａ，Ｂで示すように、冷却油が熱交換器２４から底面部２８側に流れ落ちて底面部２８に沿って移動し、積層方向と直交する面内で各キャパシタセル４Ａ，４Ｂ周りを循環する自然対流が発生する。この際、冷却されて温度が低下した冷却油が、先ずキャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂやその接合部を冷却するため、これらの部位の冷却を効果的に行うことができる。また、アルミニウム製の正電極４１Ａ，４１Ｂは、負電極４２Ａ，４２Ｂに対して、より底面部２８側に配置され、負電極４２Ａ，４２Ｂよりも冷却油に露出している。このため、冷却油が正電極４１Ａ，４１Ｂの表面を流れることができ、負電極４２Ａ，４２Ｂに比べて温度が上がりやすい正電極４１Ａ，４１Ｂを十分に冷却することができる。また、基板固定部７の溝部７５，７６には冷却油が流れ込むため、この冷却油によりキャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂやバランス基板６の電極６１，６２をより効果的に冷却することができる。
【００４０】
さらに、筐体２内に設けられた熱交換器２４により冷却油を自然対流させるため、筐体２内に配管を引き回す必要がなく、蓄電装置１の構造を簡略化することができる。特に、蓄電装置１を含む各機器の配置スペースが少ない建設機械では、筐体２の内部あるいは外部にポンプ等による強制循環装置を設けることが困難なため、このような構成が有用となる。
【００４１】
以上の蓄電装置１によれば、振動抑制部９が、積層方向に沿って連続して形成された当接面部９２Ａ，９５で各放熱板５に当接するため、当接面部９２Ａ，９５での摩擦力により放熱板５の振動を抑制することがきる。また、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの厚さ変化に伴って放熱板５を定常的に変位させる必要がある場合は、当接面部９２Ａ，９５に沿って放熱板５を積層方向に変位させることができる。従って、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの厚さ変化を許容しながら、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの振動を抑制することができる。
【００４２】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂや、バランス基板６の各電極６１，６２を、前記実施形態で用いた以外の材料で構成してもよい。
【００４３】
前記実施形態では、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂおよびこれらの接合部が、ケース２２の底面部２８側に位置するように配置されていたが、電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂおよび接合部の位置としてはこれに限られない。例えば、電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂおよび接合部をケース２２の側面部に面する位置に配置してもよい。
【００４４】
前記実施形態では、アルミニウム製の正電極４１Ａ，４１Ｂを銅製の負電極４２Ａ，４２Ｂよりも冷却油に露出させていたが、この負電極４２Ａ，４２Ｂが正電極４１Ａ，４１Ｂよりも冷却油に露出するように配置してもよい。
また、前記実施形態では、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂをレーザー溶接により接合していたが、他の方法で各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂを接合してもよい。
【００４５】
前記実施形態では、放熱板５の切欠部５１と振動抑制部９の第１振動抑制部材９１とは、それぞれ２つ設けられていたが、切欠部５１および第１振動抑制部材９１の数はこれに限られず、それぞれ２つ以上設けてもよい。また、切欠部５１のかわりに貫通孔を設け、この貫通孔に第１振動抑制部材９１を挿通してもよい。
【００４６】
前記実施形態では、第１振動抑制部材９１は本体９４および本体９４の表面を覆う当接面部９５を備えていたが、本体９４そのものを弾性部材で構成して第１振動抑制部材９１としてもよい。また、通しボルト８３の周りを弾性部材で覆うことにより、この弾性部材および通しボルト８３で第１振動抑制部材９１を構成してもよい。さらに、第１振動抑制部材９１の形状は、断面コ字状に限られず、例えば、第１振動抑制部材９１を断面Ｌ字状や板状に形成してもよい。
【００４７】
前記実施形態では、放熱板５の貫通孔５２および押圧部８の通しボルト８３は、それぞれ４つ設けられていたが、貫通孔５２および通しボルト８３の数は、これに限られない。要するに、キャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび放熱板５を積層方向に押圧できればよく、貫通孔５２および通しボルト８３を、例えば、放熱板５の略中心点に対して点対象となる位置に２つ設けたり、４つ以上設けたりしてもよい。
【００４８】
前記実施形態では、キャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび放熱板５を積層方向に付勢する付勢部材としてばね８４が設けられていたが、付勢部材としてはこれに限られず、例えば、油圧または空圧で駆動されるベローズやシリンダ等を付勢部材として用いてもよい。
【００４９】
前記実施形態では、熱交換器２４は、ケース２２の長手方向に沿った側面部２７に設けられていたが、熱交換器２４の位置としてはこれに限られず、例えば、熱交換器２４を筐体２の天板２１の内面に設けてもよい。熱交換器２４を天板２１に設けた場合には、熱交換器２４で冷却された冷却油がキャパシタモジュール３の両側を通って底面部２８側に流れ落ちる。このため、筐体２内における冷却油の温度分布をキャパシタモジュール３の左右で均等にすることができ、キャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂを均等に冷却することができる。
さらに、前記実施形態では、熱交換器２４は水冷式であったが、他の冷却方式のものであってもよい。
【００５０】
前記実施形態では、筐体２内に冷却油が充満し、キャパシタモジュール３が冷却油に浸された状態で筐体２内に収容されていたが、キャパシタモジュール３を短絡させない冷却媒体であれば、冷却油以外のものをキャパシタモジュール３の冷却媒体として用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、駆動源としてエンジンおよび発電電動機が搭載されたハイブリッド型の建設機械に利用できる他、電力のみで駆動する電気駆動型の建設機械や、建設機械以外の機械および車両にも利用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１…蓄電装置、２…筐体、４Ａ，４Ｂ…キャパシタセル、５…放熱板、８…押圧部、９…振動抑制部、４１Ａ，４１Ｂ…正電極、４２Ａ，４２Ｂ…負電極、８３…通しボルト、８４…ばね（付勢部材）、９１…第１振動抑制部材（振動抑制部材）、９２Ａ，９５…当接面部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種装置の駆動源としてエンジンおよび発電電動機が搭載されたハイブリッド型車両やハイブリッド型建設機械の開発が盛んである。これらハイブリッド型車両およびハイブリッド型建設機械において、発電電動機よって発電された電力を蓄える装置として、キャパシタ等の蓄電装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１、２に記載の蓄電装置は、交互に積層された複数のキャパシタセルおよび放熱板を枠体内に収容し、これらキャパシタセルおよび放熱板をばねで積層方向に押圧することにより、キャパシタセルおよび放熱板を積層した状態で保持するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８５１６８号公報
【特許文献２】特開２００２−２８９４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、キャパシタセルは、充放電中の発熱に伴う熱膨張や経年劣化により、厚さが変化する。このため、キャパシタセルの厚さ変化に対応できるように放熱板の積層方向の変位を許容する必要がある。
一方、各キャパシタセルは、例えば、特許文献１に記載のかしめ端子を用いた圧着等の方法により、互いの電極同士が接合されている。このため、放熱板の積層方向の変位を許容すると、車両や建設機械の稼動時にキャパシタセルが積層方向に変位してキャパシタセルが振動し、電極同士の接合部に負荷がかかってしまう。電極同士の接合部に負荷がかかることを防ぐためには、各キャパシタセルの振動を抑制する必要がある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２に記載の蓄電装置では、キャパシタセルおよび放熱板の積層状態をばねの付勢力のみで維持しているため、蓄電装置が、例えば、建設機械のように大きな衝撃が加わるものに搭載されている場合、蓄電装置に衝撃が伝わることでキャパシタセルや放熱板が積層方向に容易に振動してしまう。このため、キャパシタセルやキャパシタセル同士の電極同士の接合部が、振動により破損してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、キャパシタセルの厚さ変化を許容しながら、キャパシタセルの振動を抑制できる蓄電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】
第１発明に係る蓄電装置は、正電極および負電極並びにこれらの間に介在するセパレータを有し、互いの正電極および負電極が接合された複数のキャパシタセルと、前記複数のキャパシタセルと交互に積層された複数の放熱板と、前記複数のキャパシタセルおよび複数の放熱板を積層方向に押圧する押圧部と、前記積層方向に沿って連続して形成され前記複数の放熱板に当接する当接面部を有した振動抑制部材とを備えていることを特徴とする
【０００９】
第２発明に係る蓄電装置では、前記振動抑制部材は、前記複数のキャパシタセルおよび放熱板を収容する筐体に固定されていることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る蓄電装置では、前記押圧部は、前記複数の放熱板を前記積層方向に貫通する通しボルトを備えていることを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係る蓄電装置では、前記押圧部は、前記複数のキャパシタセルおよび放熱板を前記積層方向に付勢する付勢部材を備えていることを特徴とする。
【００１２】
第５発明に係る蓄電装置では、前記振動抑制部材は、少なくとも前記当接面部が弾性部材で構成されるとともに、前記複数の放熱板に挿通されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明によれば、振動抑制部材が、積層方向に沿って連続して形成された当接面部で各放熱板に当接するため、当接面部での摩擦力により放熱板の振動を抑制することがきる。また、キャパシタセルの厚さ変化に伴って放熱板を定常的に変位させる必要がある場合は、当接面部に沿って放熱板を積層方向に変位させることができる。従って、放熱板に挟まれて当該放熱板との摩擦力により保持されているキャパシタセルの厚さ変化を許容しながら、キャパシタセルの振動を抑制すことができる。
【００１４】
第２発明によれば、キャパシタセルおよび放熱板を収容するケースに振動抑制部材が固定されているため、放熱板が振動抑制部材を介して筐体に支持されることになる。これにより、放熱板がより強固に支持されるため、放熱板間に保持されたキャパシタセルの振動を確実に抑制することができる。
【００１５】
第３発明によれば、押圧部は、複数の放熱板を積層方向に貫通する通しボルトを備えているので、放熱板が積層方向と直交する任意の方向に移動することを通しボルトにより規制することができる。このため、蓄電装置に大きな衝撃や振動が加わった場合に、通しボルトを積層方向以外の方向へのキャパシタセルの変位を抑制する補助手段として機能させることができる。
【００１６】
第４発明によれば、押圧部は、複数のキャパシタセルおよび放熱板を積層方向に付勢する付勢部材を備えているため、キャパシタセルの厚さが変化した場合でも、放熱板の位置をキャパシタセルの厚さの変化に追従させることができ、キャパシタセルおよび放熱板が積層方向に押圧された状態を維持することができる。
【００１７】
第５発明によれば、少なくとも当接面部が弾性部材で構成された振動抑制部材が放熱板に挿通されているため、積層方向および積層方向に直交する方向の放熱板のすべりを抑制することができるとともに、放熱板の振動を弾性部材により吸収することができる。従って、キャパシタセルの振動を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄電装置の側面図。
【図２】図１のII−II断面図。
【図３】蓄電装置のキャパシタモジュールの平面図。
【図４】図３のIV−IV断面図。
【図５】図３のV−V断面図。
【図６】図３のVI矢視図。
【図７】蓄電装置のキャパシタセル、放熱板、および周辺部材の分解斜視図。
【図８】図３の部分拡大図。
【図９】図８のIX−IX断面の部分拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２において、蓄電装置１は、天板２１とともに蓄電装置１の筐体２を構成する有底角状のケース２２と、ブラケット２３を介して天板２１の下面に固定されたキャパシタモジュール３とを備え、キャパシタモジュール３が冷却油に浸された状態で筐体２内に収容されている。
【００２０】
筐体２は、図２に示すように、ケース２２内部に水冷式の熱交換器２４を備えている。この熱交換器２４は、ケース２２の長手方向に沿った側面部２７の内面２７１に設けられている。このため、この側面部２７には、上部側に熱交換器２４の冷却水の流入口２５が設けられ、下部側に冷却水の流出口２６が設けられている。この熱交換器２４により、筐体２内の冷却油の熱交換が行われて冷却油が冷却され、キャパシタモジュール３が冷却される。
【００２１】
次に、キャパシタモジュール３の構成について説明する。なお、図３以降の図では、天板２１を下にした状態でキャパシタモジュール３を示している。
図３から図６に示すように、キャパシタモジュール３は、２種類の複数のキャパシタセル４Ａ，４Ｂ（図４参照）と、これらキャパシタセル４Ａ，４Ｂと交互に積層された複数の放熱板５と、各キャパシタセル４Ａ，４Ｂの充電時の電圧を均等化するための複数のバランス回路が形成されたバランス基板６と、各バランス基板６を放熱板５に固定するための基板固定部７と、複数のキャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび複数の放熱板５を積層方向に押圧する押圧部８と、各放熱板５に当接してキャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび放熱板５の振動を抑制する振動抑制部９と、キャパシタセル４Ａ，４Ｂと筐体２の外部あるいは内部に設けられた図示しないターミナルボックスとを接続するバスバー１０Ａ，１０Ｂとを備えている
【００２２】
図７に示すように、各キャパシタセル４Ａ，４Ｂは、正電極４１Ａ，４１Ｂと、負電極４２Ａ，４２Ｂと、図示しないセパレータとを備え、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂおよびセパレータが電解液に浸された状態で絶縁性の外装体に収容されている。正電極４１Ａ，４１Ｂおよび負電極４２Ａ，４２Ｂは、異なる金属で構成されている。具体的に、正電極４１Ａ，４１Ｂはアルミニウムで構成され、負電極４２Ａ，４２Ｂは銅で構成されている。これら正電極４１Ａ，４１Ｂおよび負電極４２Ａ，４２Ｂは、それぞれキャパシタセル４Ａ，４Ｂにおける共通の端縁に並んで設けられ、当該端縁から正電極４１Ａ，４１Ｂがキャパシタセル４Ａ，４Ｂの面外方向の一方側に折曲し、負電極４２Ａ，４２Ｂが他方側に折曲している。
【００２３】
ここで、キャパシタセル４Ａの正電極４１Ａとキャパシタセル４Ｂの負電極４２Ｂ、並びにキャパシタセル４Ｂの正電極４１Ｂとキャパシタセル４Ａの負電極４２Ａとは、それぞれ互いに対向する位置に設けられている。また、互いに対向する正電極４１Ａと負電極４２Ｂ、並びに正電極４１Ｂと負電極４２Ａとは、それぞれ対向する電極側に折曲している。このようなキャパシタセル４Ａ，４Ｂを、放熱板５を間に挟んで交互に配置することにより、導線を別途設けることなく正電極４１Ａ，４１Ｂと負電極４２Ａ，４２Ｂとを接続することができ、キャパシタセル４Ａ，４Ｂを直列に接続することができる。その際、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂは、アルミニウム製の正電極４１Ａ，４１Ｂが露出するように、銅製の負電極４２Ａ，４２Ｂに重ねられた状態で、異種金属接合手段としてのレーザーにより互いにレーザー溶接される。なお、銅製の負電極４２Ａ，４２Ｂが露出した状態で、負電極４２Ａ，４２Ｂを正電極４１Ａ，４１Ｂにレーザー溶接することも可能である。
【００２４】
バランス基板６は、平編銅線等の可撓性を有する２つの電極６１，６２を備えている。一方の電極６１は、バランス基板６の長手方向に沿ってバランス基板６から延出している。他方の電極６２は、バランス基板６の長手方向に垂直にバランス基板６から延出し、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの積層方向に折り曲げられている。これら電極６１，６２は、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂに接続されている。このバランス基板６は、各キャパシタセル４Ａ，４Ｂに対して設けられ、充電時には、特定のキャパシタセル４Ａ，４Ｂが過充電されることを防止して、各キャパシタセル４Ａ，４Ｂの電圧を均等化する。すなわち、充電時は各キャパシタセル４Ａ，４Ｂの容量抵抗がばらついて特定のキャパシタセル４Ａ，４Ｂが過充電されてしまうため、一定電圧に達したキャパシタセル４Ａ，４Ｂをバランス基板６によりバイパスすることで、特定のキャパシタセル４Ａ，４Ｂが過充電されることを防止する。
【００２５】
基板固定部７は、バランス基板６を収容するための基板収容部７１と、放熱板５に係止される突起７２が設けられた係止部７３と、それぞれキャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂに対応する位置に形成された溝部７５，７６とを備えている。基板収容部７１には、バランス基板６を保持するためのスリット７４が設けられており、スリット７４に嵌め込まれて基板収容部７１内に収容されたバランス基板６は、エポキシ樹脂系接着剤等のモールド剤により、基板固定部７に固定される。溝部７５，７６では、冷却油が流れ込んでキャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂを冷却したり、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂのレーザー溶接時のレーザー光が散乱したりできるようになっている。この基板固定部７は、バランス基板６が基板収容部７１に収容された状態で、係止部７３により放熱板５の一辺に係止され、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂを負電極４２Ａ，４２Ｂ側から支持する。また、基板固定部７を介してのキャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂとの短絡や、放熱板５とバランス基板６およびその電極６１，６２との短絡を防止するため、基板固定部７は樹脂で形成されている。
【００２６】
放熱板５は、アルミニウム製の板状部材で構成されている。この放熱板５は、当該放熱板５の両側端に設けられた切欠部５１と、押圧部８の後述する通しボルト８３を挿通するために放熱板５の略中心点に対して点対象となる位置に設けられた複数の（本実施形態では４つの）貫通孔５２と、基板固定部７を係止するために係止部７３に設けられた突起７２の形状に対応する複数の貫通孔５３とを備えている。この放熱板５において、図５に示すように、バランス基板６が固定された基板固定部７は、係止部７３の突起７２が貫通孔５３に嵌まり込むことで放熱板５に係止されており、これによりバランス基板６が、基板固定部７を介して放熱板５と一体化されている。
【００２７】
ここで、キャパシタセル４Ａ，４Ｂは、前述のように放熱板５を間に挟んで交互に配置されているため、図８および図９に示すように、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの正電極４１Ａ，４１Ｂおよび負電極４２Ａ，４２Ｂは、基板固定部７上で互いに重なった状態で、バランス基板６を挟んだ一方側および他方側に互い違いに配置されている。また、バランス基板６が一体化された放熱板５を交互に表裏を反転して配置することにより、キャパシタセル４Ａ，４Ｂを挟んで隣接する放熱板５同士で、バランス基板６からの電極６１の延出方向を反転させている。この際、隣接する放熱板５同士で、バランス基板６に対する電極６２の折り曲げ方向を反対にすることで、バランス基板６からの電極６２の延出方向を一致させている。このような構成により、バランス基板６の電極６１をキャパシタセル４Ａの正電極４１Ａとキャパシタセル４Ｂの負電極４２Ｂとの間に配置し、バランス基板６の電極６２をキャパシタセル４Ｂの正電極４１Ｂとキャパシタセル４Ａの負電極４２Ａとの間に配置している。このようにして、バランス基板６の各電極６１，６２は、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの正電極４１Ａ，４１Ｂと負電極４２Ａ，４２Ｂとに直接的に接続され、それぞれレーザ溶接で一括して接合される。
【００２８】
このため、キャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび放熱板５は、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂの接合部を基準として位置決めがされる。すなわち、図７において、放熱板５は、バランス基板６から長手方向に沿って延出する電極６１がキャパシタセル４Ｂの負電極４２Ｂの接合部に位置するように位置決めされる。さらに、キャパシタセル４Ａは、正電極４１Ａの接合部が負電極４２Ｂの接合部に位置するように位置決めされ、キャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび放熱板５が所定の位置で積層される。この際、キャパシタセル４Ａ，４Ｂは、放熱板５の両側端を貫通する通しボルト８３間に配置される。
【００２９】
図３から図６に示すように、押圧部８は、積層方向の両側に設けられた押え板８１，８２と、表面が電気絶縁処理され、押え板８１，８２や各放熱板５を貫通する通しボルト８３と、付勢方向がキャパシタセル４Ａ，４Ｂの積層方向と一致するように押え板８１とブラケット２３との間に設けられたばね８４とを備えている。この押圧部８では、通しボルト８３が押え板８２の図示しない貫通孔、放熱板５の各貫通孔５２、押え板８１の貫通孔、ばね８４、およびブラケット２３の貫通孔に挿通された状態で、ナット８５を通しボルト８３に螺合することにより、ブラケット２３をばね８４側に締め付けている。すなわち、押圧部８は、キャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび放熱板５を積層方向に押圧した状態で、放熱板５を積層方向に変位可能に保持している。
【００３０】
図４および図５に示す振動抑制部９は、それぞれ放熱板５の積層方向に沿って連続して形成された第１振動抑制部材（振動抑制部材）９１および第２振動抑制部材９２を備えている。
図５に示す第１振動抑制部材９１は放熱板５を挟んで２つ設けられ、各第１振動抑制部材９１が各放熱板５の切欠部５１に挿通されて放熱板５に当接している。この振動抑制部材９１は、ボルト穴を有する支持部９３が溶接された断面コ字状の本体９４と、ゴムや樹脂等の弾性部材で構成され本体９４の表面を覆う当接面部９５とを備え、全ての放熱板５にわたって切欠部５１に挿通された状態で、支持部９３を介して天板２１にボルト固定されている。つまり、第１振動抑制部材９１は、放熱板５の切欠部５１に挿通された水平方向の一辺と、放熱板５に両側端に当接する鉛直方向の一辺とにより、積層方向に直交する異なる二方向から放熱板５を保持している。
図５に示す第２振動抑制部材９２は、ゴムや樹脂等の弾性部材で板状に形成されている。この第２振動抑制部材９２は、天板２１と放熱板５との間に放熱板５の積層方向にわたって設けられ、放熱板５側の表面部分で構成される当接面部９２Ａが各放熱板５に当接している。
【００３１】
このような振動抑制部９によれば、蓄電装置１の外部からの衝撃や振動が放熱板５に伝わった場合でも、衝撃や振動を第２振動抑制部材９２により吸収することができるので、放熱板５間に挟まれて放熱板５との摩擦力により保持されているキャパシタセル４Ａ，４Ｂの振動を抑制することができる。また、第１振動抑制部材９１の当接面部９５および第２振動抑制部材９２の当接面部９２Ａが、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの積層方向に沿って連続して形成されているため、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの厚さが変化した場合に、放熱板５の位置をキャパシタセル４Ａ，４Ｂの厚さの変化に追従させることができる。
【００３２】
バスバー１０Ａ，１０Ｂは、熱収縮チューブでの被覆等により表面の電気絶縁処理が施されているとともに、ゴムや樹脂等の電気絶縁性部材１１〜１３（図３および図６参照）により天板２１およびブラケット２３に固定されている。ここで、押え板８１，８２にそれぞれ取り付けられた端子台１４Ａ，１４Ｂには、それぞれ固定電極１５Ａ，１５Ｂがねじ止めされており、この固定電極１５Ａ，１５Ｂにバスバー１０Ａ，１０Ｂの一端側が接続されている。また、固定電極１５Ａ，１５Ｂは、積層方向の両側に位置するキャパシタセル４Ａ，４Ｂの正電極４１Ｂまたは負電極４２Ａに、別体のアルミニウム電極１６または銅電極１７（ともに図３参照）を介して接続されている。すなわち、キャパシタセル４Ａの負電極４２Ａはアルミニウム電極１６に接続され、アルミニウム電極１６は固定電極１５Ａに接続され、固定電極１５Ａはバスバー１０Ａの一端に接続されている。また、キャパシタセル４Ｂの正電極４１Ｂは銅電極１７に接続され、銅電極１７は固定電極１５Ｂに接続され、固定電極１５Ｂはバスバー１０Ｂの一端に接続されている。
【００３３】
バスバー１０Ａ，１０Ｂの他端側は、筐体２の外部に延出して、図示しないターミナルボックスに接続される。そして、このターミナルボックス内のターミナルに、発電電動機やインバータ等の外部機器が接続される。さらに、バスバー１０Ａの一部は、第２振動抑制部材９２に設けられたスリット９２Ｂに挟み込まれて、当該第２振動抑制部材９２に保持されている。
【００３４】
以上のような構成を有する蓄電装置１において、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの正電極４１Ａ，４１Ｂおよび負電極４２Ａ，４２Ｂは、図９に示すように、基板固定部７上でアルミニウム製の正電極４１Ａ，４１Ｂを外側にして互いに重ねられている。そして、正電極４１Ａ，４１Ｂと負電極４２Ａ，４２Ｂとの間には、バランス基板６の電極６１，６２が介在し、これら正電極４１Ａ，４１Ｂおよび負電極４２Ａ，４２Ｂ並びに電極６１，６２が、レーザー溶接により互いに接合されている。
【００３５】
ここで、バランス基板６の電極６１，６２が可撓性を有するため、バランス基板６は、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂに対して積層方向に変位可能な状態で、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂに接続されている。このため、蓄電装置１に外部からの衝撃や振動が伝わった場合でも、これらの衝撃や振動が放熱板５からバランス基板６を介して各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂに伝わるのを防止することができる。従って、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂの接合部に作用する負荷を抑制することができる。
【００３６】
また、基板固定部７は、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂと積層方向において離間しており、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂと基板固定部７との間には、積層方向に隙間が設けられている。この隙間は、キャパシタセル４Ａ，４Ｂが劣化して厚みが薄くなった場合でも、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂと基板固定部７とが接触せず、かつ振動時に接触しない程度の寸法が確保されている。このため、蓄電装置１に衝撃や振動が伝わることで、放熱板５が積層方向に変位した場合でも、基板固定部７が各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂに接触することを防止することができるので、衝撃や振動が放熱板５から基板固定部７を介して各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂに伝わるのを防止することができる。さらに、放熱板５に伝わった衝撃や振動を第２振動抑制部材９２により吸収することができるので、振動が放熱板５から各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂに伝わることを振動抑制部９によっても防止することができる。従って、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂの接合部に作用する負荷を抑制することができる。
【００３７】
また、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの厚さは、経年変化により薄くなるが、キャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび放熱板５は、ばね８４の弾性力により積層方向に付勢されているため、放熱板５の位置をキャパシタセル４Ａ，４Ｂの厚さの変化に追従させることができ、放熱板５をキャパシタセル４Ａ，４Ｂに押圧し続けることができる。このため、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの厚さが変化した場合でも、放熱板５との間の摩擦力によりキャパシタセル４Ａ，４Ｂを確実に保持することができる。
【００３８】
一方、キャパシタセル４Ａ，４Ｂは、正電極４１Ａ，４１Ｂ、負電極４２Ａ，４２Ｂ、およびこれらの接合部が、ケース２２の底面部２８（図２参照）側に位置するように配置されている。キャパシタセル４Ａ，４Ｂの正電極４１Ａ，４１Ｂはアルミニウム製であるため、銅製の負電極４２Ａ，４２Ｂと比べて発熱量が大きい。また、各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂの接合部は、電気抵抗が大きいため、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの中でも特に充放電時の発熱量が大きく、温度が上昇しやすい。
【００３９】
ここで、図２に示すように、熱交換器２４は、筐体２におけるキャパシタセル４Ａ，４Ｂの積層方向軸の周囲の内面、本実施形態ではキャパシタセル４Ａ，４Ｂの積層方向に平行な側面部２７の内面２７１に設けられている。また、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂは、ケース２２の底面部２８の内面２８１に面しており、この内面２８１と各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂとは、所定距離離間している。このため、筐体２内の冷却油は、熱交換器２４での熱交換により冷却されて比重が大きくなると、図２に矢印Ａ，Ｂで示すように、冷却油が熱交換器２４から底面部２８側に流れ落ちて底面部２８に沿って移動し、積層方向と直交する面内で各キャパシタセル４Ａ，４Ｂ周りを循環する自然対流が発生する。この際、冷却されて温度が低下した冷却油が、先ずキャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂやその接合部を冷却するため、これらの部位の冷却を効果的に行うことができる。また、アルミニウム製の正電極４１Ａ，４１Ｂは、負電極４２Ａ，４２Ｂに対して、より底面部２８側に配置され、負電極４２Ａ，４２Ｂよりも冷却油に露出している。このため、冷却油が正電極４１Ａ，４１Ｂの表面を流れることができ、負電極４２Ａ，４２Ｂに比べて温度が上がりやすい正電極４１Ａ，４１Ｂを十分に冷却することができる。また、基板固定部７の溝部７５，７６には冷却油が流れ込むため、この冷却油によりキャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂやバランス基板６の電極６１，６２をより効果的に冷却することができる。
【００４０】
さらに、筐体２内に設けられた熱交換器２４により冷却油を自然対流させるため、筐体２内に配管を引き回す必要がなく、蓄電装置１の構造を簡略化することができる。特に、蓄電装置１を含む各機器の配置スペースが少ない建設機械では、筐体２の内部あるいは外部にポンプ等による強制循環装置を設けることが困難なため、このような構成が有用となる。
【００４１】
以上の蓄電装置１によれば、振動抑制部９が、積層方向に沿って連続して形成された当接面部９２Ａ，９５で各放熱板５に当接するため、当接面部９２Ａ，９５での摩擦力により放熱板５の振動を抑制することがきる。また、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの厚さ変化に伴って放熱板５を定常的に変位させる必要がある場合は、当接面部９２Ａ，９５に沿って放熱板５を積層方向に変位させることができる。従って、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの厚さ変化を許容しながら、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの振動を抑制することができる。
【００４２】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂや、バランス基板６の各電極６１，６２を、前記実施形態で用いた以外の材料で構成してもよい。
【００４３】
前記実施形態では、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂおよびこれらの接合部が、ケース２２の底面部２８側に位置するように配置されていたが、電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂおよび接合部の位置としてはこれに限られない。例えば、電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂおよび接合部をケース２２の側面部に面する位置に配置してもよい。
【００４４】
前記実施形態では、アルミニウム製の正電極４１Ａ，４１Ｂを銅製の負電極４２Ａ，４２Ｂよりも冷却油に露出させていたが、この負電極４２Ａ，４２Ｂが正電極４１Ａ，４１Ｂよりも冷却油に露出するように配置してもよい。
また、前記実施形態では、キャパシタセル４Ａ，４Ｂの各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂをレーザー溶接により接合していたが、他の方法で各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂを接合してもよい。
【００４５】
前記実施形態では、放熱板５の切欠部５１と振動抑制部９の第１振動抑制部材９１とは、それぞれ２つ設けられていたが、切欠部５１および第１振動抑制部材９１の数はこれに限られず、それぞれ２つ以上設けてもよい。また、切欠部５１のかわりに貫通孔を設け、この貫通孔に第１振動抑制部材９１を挿通してもよい。
【００４６】
前記実施形態では、第１振動抑制部材９１は本体９４および本体９４の表面を覆う当接面部９５を備えていたが、本体９４そのものを弾性部材で構成して第１振動抑制部材９１としてもよい。また、通しボルト８３の周りを弾性部材で覆うことにより、この弾性部材および通しボルト８３で第１振動抑制部材９１を構成してもよい。さらに、第１振動抑制部材９１の形状は、断面コ字状に限られず、例えば、第１振動抑制部材９１を断面Ｌ字状や板状に形成してもよい。
【００４７】
前記実施形態では、放熱板５の貫通孔５２および押圧部８の通しボルト８３は、それぞれ４つ設けられていたが、貫通孔５２および通しボルト８３の数は、これに限られない。要するに、キャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび放熱板５を積層方向に押圧できればよく、貫通孔５２および通しボルト８３を、例えば、放熱板５の略中心点に対して点対象となる位置に２つ設けたり、４つ以上設けたりしてもよい。
【００４８】
前記実施形態では、キャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび放熱板５を積層方向に付勢する付勢部材としてばね８４が設けられていたが、付勢部材としてはこれに限られず、例えば、油圧または空圧で駆動されるベローズやシリンダ等を付勢部材として用いてもよい。
【００４９】
前記実施形態では、熱交換器２４は、ケース２２の長手方向に沿った側面部２７に設けられていたが、熱交換器２４の位置としてはこれに限られず、例えば、熱交換器２４を筐体２の天板２１の内面に設けてもよい。熱交換器２４を天板２１に設けた場合には、熱交換器２４で冷却された冷却油がキャパシタモジュール３の両側を通って底面部２８側に流れ落ちる。このため、筐体２内における冷却油の温度分布をキャパシタモジュール３の左右で均等にすることができ、キャパシタセル４Ａ，４Ｂおよび各電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂを均等に冷却することができる。
さらに、前記実施形態では、熱交換器２４は水冷式であったが、他の冷却方式のものであってもよい。
【００５０】
前記実施形態では、筐体２内に冷却油が充満し、キャパシタモジュール３が冷却油に浸された状態で筐体２内に収容されていたが、キャパシタモジュール３を短絡させない冷却媒体であれば、冷却油以外のものをキャパシタモジュール３の冷却媒体として用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、駆動源としてエンジンおよび発電電動機が搭載されたハイブリッド型の建設機械に利用できる他、電力のみで駆動する電気駆動型の建設機械や、建設機械以外の機械および車両にも利用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１…蓄電装置、２…筐体、４Ａ，４Ｂ…キャパシタセル、５…放熱板、８…押圧部、９…振動抑制部、４１Ａ，４１Ｂ…正電極、４２Ａ，４２Ｂ…負電極、８３…通しボルト、８４…ばね（付勢部材）、９１…第１振動抑制部材（振動抑制部材）、９２Ａ，９５…当接面部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正電極および負電極並びにこれらの間に介在するセパレータを有し、互いの正電極および負電極が接合された複数のキャパシタセルと、
前記複数のキャパシタセルと交互に積層された複数の放熱板と、
前記複数のキャパシタセルおよび複数の放熱板を積層方向に押圧する押圧部と、
前記積層方向に沿って連続して形成され前記複数の放熱板に当接する当接面部を有した振動抑制部材とを備えている
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電装置において、
前記振動抑制部材は、前記複数のキャパシタセルおよび放熱板を収容する筐体に固定されている
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の蓄電装置において、
前記押圧部は、前記複数の放熱板を前記積層方向に貫通する通しボルトを備えている
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項４】
請求項３に記載の蓄電装置において、
前記押圧部は、前記複数のキャパシタセルおよび放熱板を前記積層方向に付勢する付勢部材を備えている
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の蓄電装置において、
前記振動抑制部材は、少なくとも前記当接面部が弾性部材で構成されるとともに、前記複数の放熱板に挿通されている
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項１】
正電極および負電極並びにこれらの間に介在するセパレータを有し、互いの正電極および負電極が接合された複数のキャパシタセルと、
前記複数のキャパシタセルと交互に積層された複数の放熱板と、
前記複数のキャパシタセルおよび複数の放熱板を積層方向に押圧する押圧部と、
前記積層方向に沿って連続して形成され前記複数の放熱板に当接する当接面部を有した振動抑制部材とを備えている
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電装置において、
前記振動抑制部材は、前記複数のキャパシタセルおよび放熱板を収容する筐体に固定されている
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の蓄電装置において、
前記押圧部は、前記複数の放熱板を前記積層方向に貫通する通しボルトを備えている
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項４】
請求項３に記載の蓄電装置において、
前記押圧部は、前記複数のキャパシタセルおよび放熱板を前記積層方向に付勢する付勢部材を備えている
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の蓄電装置において、
前記振動抑制部材は、少なくとも前記当接面部が弾性部材で構成されるとともに、前記複数の放熱板に挿通されている
ことを特徴とする蓄電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１８６３４０（Ｐ２０１２−１８６３４０Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４８８７８（Ｐ２０１１−４８８７８）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
[ Back to top ]