JP2019175925A - 電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被取付体に対する電極体の位置決めおよび固定を容易に行うことができる電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法を提供する。【解決手段】正極体および負極体を含む第１平滑コンデンサ４１と、被取付体である冷却器７０に取り付けるための固定部６２を有する板状部材６０と、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０とを含んで巻回され、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０とを互いに固定する外装体６６と、を備える。板状部材６０は、第１平滑コンデンサ４１の一方主面４０Ａに接触するように配置されており、外装体６６が第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０とを含んで巻回された状態で、外装体６６の内側に充填剤６８を充填することで、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０とが互いに固定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法に関するものである。

ハイブリッド車両や電気自動車などの車両は、直流電力を供給するバッテリと、バッテリから電力の供給を受けて駆動するモータと、バッテリから入力される直流電力を交流電力に変換しモータから入力される交流電力を直流電力に変換するインバータと、バッテリへ入出力される直流電源の電圧を昇降圧させる電圧コントロールユニットと、を備えている。インバータや電圧コントロールユニットの内部には複数のトランジスタが設けられている。

インバータや電圧コントロールユニットには、コンデンサ（電気化学セル）が接続されている。コンデンサは、トランジスタのオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
例えば特許文献１に記載のコンデンサは、コンデンサ素子（電極体）から導出された正極端子と負極端子とを備え、コンデンサ素子がラミネートフィルムにより外装されている。特許文献１に記載のコンデンサによれば、正極端子と負極端子とを固定板（被取付体）の外部接続端子へ接続することができるとされている。

特開２００５−９３９４０号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、被取付体と電極体との位置決め方法については開示されておらず、被取付体に対して電極体を位置決めした状態で固定することが困難である。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、被取付体に対する電極体の位置決めおよび固定を容易に行うことができる電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明に係る電気化学セル（例えば後述の実施形態におけるコンデンサモジュール）は、正極体および負極体を含む電極体（例えば後述の実施形態における第１平滑コンデンサ４１）と、被取付体（例えば後述の実施形態における冷却器７０）に取り付けるための固定部（例えば後述の実施形態における固定部６２）を有する板状部材（例えば後述の実施形態における板状部材６０）と、前記電極体と前記板状部材とを含んで巻回され、前記電極体と前記板状部材とを互いに固定する外装体（例えば後述の実施形態における外装体６６）と、を備えたことを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明に係る電気化学セルは、前記板状部材は、前記電極体の一方主面（例えば後述の実施形態における一方主面４０Ａ）に接触するように配置されており、前記外装体が前記電極体と前記板状部材とを含んで巻回された状態で、前記外装体の内側に充填剤（例えば後述の実施形態における充填剤６８）を充填することで、前記電極体と前記板状部材とが互いに固定されていることを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明に係る電気化学セルは、前記被取付体は、冷却器（例えば後述の実施形態における冷却器７０）であり、前記電極体は、前記板状部材が配置された前記一方主面とは反対側の他方主面（例えば後述の実施形態における他方主面４０Ｂ）が、前記冷却器に向いた状態で、前記冷却器に対して固定されていることを特徴としている。

また、請求項４に記載の発明に係る電気化学セルは、前記電極体と前記冷却器との間に介在する熱伝導材（例えば後述の実施形態における熱伝導材６９）を備えたことを特徴としている。

また、請求項５に記載の発明に係る電気化学セルは、前記板状部材は、前記電極体と当接する位置決め機構（例えば後述の実施形態における壁部６３）を有することを特徴としている。

また、請求項５に記載の発明に係る電気化学セルの製造方法は、上記の電気化学セルの製造方法であって、前記電極体と前記板状部材とを位置決めして配置する配置工程（例えば後述の実施形態における配置工程ＳＴ１）と、前記前記電極体と前記板状部材とを含んで前記外装体を巻回する巻回工程（例えば後述の実施形態における巻回工程ＳＴ３）と、前記板状部材を前記被取付体に取り付ける取付工程（例えば後述の実施形態における取付工程ＳＴ７）と、を有することを特徴としている。

本発明の請求項１に記載の電気化学セルによれば、電極体と板状部材とを外装体により巻回して互いに固定するだけで、電極体と板状部材との位置決めおよび固定を行うことができる。また、板状部材は、被取付体に取り付けるための固定部を有するので、被取付体に板状部材の固定部を取り付けるだけで、板状部材と一体化された電極体と、被取付体との位置決めおよび固定を行うことができる。したがって、被取付体に対する電極体の位置決めおよび固定を容易に行うことができる。

本発明の請求項２に記載の電気化学セルによれば、外装体の内側に充填剤を充填することで、電極体と板状部材とが互いに固定されているので、電極体と板状部材との位置ずれを防止できる。したがって、被取付体に対する電極体の位置決めおよび固定を容易にかつ確実に行うことができる。

本発明の請求項３に記載の電気化学セルによれば、電極体は、板状部材が配置された一方主面とは反対側の他方主面が冷却器に向いた状態で冷却器に対して固定されているので、電極体の他方主面を冷却器の近傍に、または冷却器に接続させて配置することができる。これにより、電極体を効率よく冷却できるので、温度特性に優れた高性能な電気化学セルとすることができる。

本発明の請求項４に記載の電気化学セルによれば、電極体と冷却器との間に熱伝導材が介在しているので、発熱した電極体の熱を冷却器に効率よく伝達し、確実に冷却することができる。したがって、温度特性に優れた高性能な電気化学セルとすることができる。

本発明の請求項５に記載の電気化学セルによれば、板状部材は、電極体と当接する位置決め機構を有するので、電極体と板状部材とを外装体により巻回して互いに固定するだけで、電極体と板状部材との位置決めを高精度に行うことができる。したがって、被取付体に対する電極体の位置決めおよび固定を容易にかつ高精度に行うことができる。

本発明の請求項６に記載の電気化学セルの製造方法によれば、電極体と板状部材とを位置決めして配置する配置工程と、電極体と板状部材とを含んで外装体を巻回する巻回工程と、を行うだけで、電極体と板状部材との位置決めおよび固定を行うことができる。また、板状部材を被取付体に取り付ける取付工程を行うだけで、板状部材と一体化された電極体と、被取付体との位置決めおよび固定を行うことができる。したがって、被取付体に対する電極体の位置決めおよび固定を容易に行うことができる。

本発明の実施形態に係るコンデンサモジュールの斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 本発明の実施形態に係るコンデンサモジュールを備える電力変換装置を搭載する車両の一部の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るコンデンサモジュールの製造方法の説明図であって、配置工程の説明図である。 本発明の実施形態に係るコンデンサモジュールの製造方法の説明図であって、巻回工程の説明図である。 本発明の実施形態に係るコンデンサモジュールの製造方法の説明図であって、充填工程の説明図である。 本発明の実施形態に係るコンデンサモジュールの製造方法の説明図であって、取付工程の説明図である。

以下、本発明のコンデンサモジュール（請求項の「電気化学セル」に相当。）の実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態によるコンデンサモジュールは、例えば電力変換装置の一部を構成している。電力変換装置は、モータとバッテリとの間の電力授受を制御する。例えば、電力変換装置は、電動車両等に搭載されている。電動車両は、電気自動車、ハイブリッド車両、及び燃料電池車両等である。電気自動車は、バッテリを動力源として駆動する。ハイブリッド車両は、バッテリ及び内燃機関を動力源として駆動する。燃料電池車両は、燃料電池を駆動源として駆動する。

図１は、本発明のコンデンサモジュールの斜視図である。
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
図３は、本発明の実施形態に係るコンデンサモジュールを備える電力変換装置を搭載する車両の一部の構成を示す図である。

＜車両＞
図３に示すように、車両１０は、電力変換装置１に加えて、バッテリ１１（ＢＡＴＴ）と、走行駆動用の第１モータ１２（ＭＯＴ）、発電用の第２モータ１３（ＧＥＮ）と、を備えている。
バッテリ１１は、バッテリケースと、バッテリケース内に収容される複数のバッテリモジュールと、を備えている。バッテリモジュールは、直列に接続される複数のバッテリセルを備えている。バッテリ１１は、電力変換装置１の直流コネクタ１ａに接続される正極端子ＰＢ及び負極端子ＮＢを備えている。正極端子ＰＢ及び負極端子ＮＢは、バッテリケース内において直列に接続される複数のバッテリモジュールの正極端及び負極端に接続されている

第１モータ１２は、バッテリ１１から供給される電力によって回転駆動力（力行動作）を発生させる。第２モータ１３は、回転軸に入力される回転駆動力によって発電電力を発生させる。ここで、第２モータ１３には、内燃機関の回転動力が伝達可能に構成されている。例えば、第１モータ１２及び第２モータ１３の各々は、３相交流のブラシレスＤＣモータである。３相は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相である。第１モータ１２及び第２モータ１３の各々は、インナーロータ型である。各モータ１２，１３は、界磁用の永久磁石を有する回転子と、回転子を回転させる回転磁界を発生させるための３相のステータ巻線を有する固定子と、をそれぞれ備えている。第１モータ１２の３相のステータ巻線は、電力変換装置１の第１の３相コネクタ１ｂに接続されている。第２モータ１３の３相のステータ巻線は、電力変換装置１の第２の３相コネクタ１ｃに接続されている。

＜電力変換装置＞
電力変換装置１は、パワーモジュール２１と、リアクトル２２と、コンデンサユニット２３と、抵抗器２４と、第１電流センサ２５と、第２電流センサ２６と、第３電流センサ２７と、電子制御ユニット２８（ＭＯＴ ＧＥＮ ＥＣＵ）と、ゲートドライブユニット２９（Ｇ／Ｄ ＶＣＵ ＥＣＵ）と、を備えている。
パワーモジュール２１は、第１電力変換回路部３１と、第２電力変換回路部３２と、第３電力変換回路部３３と、を備えている。第１電力変換回路部３１は、第１の３相コネクタ１ｂによって第１モータ１２の３相のステータ巻線に接続されている。第１電力変換回路部３１は、バッテリ１１から第３電力変換回路部３３を介して入力される直流電力を３相交流電力に変換する。第２電力変換回路部３２は、第２の３相コネクタ１ｃによって第２モータ１３の３相のステータ巻線に接続されている。第２電力変換回路部３２は、第２モータ１３から入力される３相交流電力を直流電力に変換する。第２電力変換回路部３２によって変換された直流電力は、バッテリ１１及び第１電力変換回路部３１の少なくとも一方に供給することが可能である。

第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々は、ブリッジ接続される複数のスイッチング素子によって形成されるブリッジ回路を備えている。例えば、スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、又はＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor）等のトランジスタである。例えば、ブリッジ回路においては、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ，ＵＬと、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームＶ相トランジスタＶＨ，ＶＬと、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームＷ相トランジスタＷＨ，ＷＬとが、それぞれブリッジ接続されている。

ハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨは、コレクタが正極バスバーＰＩに接続されてハイサイドアームを構成している。各相においてハイサイドアームの各正極バスバーＰＩは、コンデンサユニット２３の正極バスバー５０ｐに接続されている。
ローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、エミッタが負極バスバーＮＩに接続されてローサイドアームを構成している。各相においてローサイドアームの各負極バスバーＮＩは、コンデンサユニット２３の負極バスバー５０ｎに接続されている。

各相においてハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのエミッタは、接続点ＴＩにおいてローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬのコレクタに接続されている。
第１電力変換回路部３１の各相において接続点ＴＩを形成する第１バスバー５１は第１入出力端子Ｑ１に接続されている。第１入出力端子Ｑ１は、第１の３相コネクタ１ｂに接続されている。第１電力変換回路部３１の各相の接続点ＴＩは、第１バスバー５１、第１入出力端子Ｑ１、及び第１の３相コネクタ１ｂを介して第１モータ１２の各相のステータ巻線に接続されている。

第２電力変換回路部３２の各相において接続点ＴＩを形成する第２バスバー５２は第２入出力端子Ｑ２に接続されている。第２入出力端子Ｑ２は、第２の３相コネクタ１ｃに接続されている。第２電力変換回路部３２の各相の接続点ＴＩは、第２バスバー５２、第２入出力端子Ｑ２、及び第２の３相コネクタ１ｃを介して第２モータ１３の各相のステータ巻線に接続されている。
ブリッジ回路は、各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのコレクタ−エミッタ間においてエミッタからコレクタに向けて順方向となるように接続されるダイオードを備えている。

第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々は、ゲートドライブユニット２９から各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬのゲートに入力されるスイッチング指令であるゲート信号に基づき、各相のトランジスタ対のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。第１電力変換回路部３１は、バッテリ１１から第３電力変換回路部３３を介して入力される直流電力を３相交流電力に変換し、第１モータ１２の３相のステータ巻線への通電を順次転流させることで、３相のステータ巻線に交流のＵ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流を通電する。第２電力変換回路部３２は、第２モータ１３の回転に同期がとられた各相のトランジスタ対のオン（導通）／オフ（遮断）駆動によって、第２モータ１３の３相のステータ巻線から出力される３相交流電力を直流電力に変換する。

第３電力変換回路部３３は、電圧コントロールユニット（ＶＣＵ）である。第３電力変換回路部３３は、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのスイッチング素子を備えている。例えば、第３電力変換回路部３３は、ハイサイドアームの第１トランジスタＳ１及びローサイドアームの第２トランジスタＳ２を備えている。

第１トランジスタＳ１は、コレクタが正極バスバーＰＶに接続されてハイサイドアームを構成している。ハイサイドアームの正極バスバーＰＶは、コンデンサユニット２３の正極バスバー５０ｐに接続されている。第２トランジスタＳ２は、エミッタが負極バスバーＮＶに接続されてローサイドアームを構成している。ローサイドアームの負極バスバーＮＶは、コンデンサユニット２３の負極バスバー５０ｎに接続されている。コンデンサユニット２３の負極バスバー５０ｎは、バッテリ１１の負極端子ＮＢに接続されている。ハイサイドアームの第１トランジスタＳ１のエミッタはローサイドアームの第２トランジスタＳ２のコレクタに接続されている。第３電力変換回路部３３は、第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２の各々のコレクタ−エミッタ間においてエミッタからコレクタに向けて順方向となるように接続されるダイオードを備えている。

ハイサイドアームの第１トランジスタＳ１とローサイドアームの第２トランジスタＳ２との接続点を形成する第３バスバー５３は、リアクトル２２に接続されている。リアクトル２２の両端は、第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２の接続点と、バッテリ１１の正極端子ＰＢとに接続されている。リアクトル２２は、コイルと、コイルの温度を検出する温度センサとを備えている。温度センサは、信号線によって電子制御ユニット２８に接続されている。

第３電力変換回路部３３は、ゲートドライブユニット２９から第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２の各々のゲートに入力されるスイッチング指令であるゲート信号に基づき、トランジスタ対のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。

第３電力変換回路部３３は、昇圧時において、第２トランジスタＳ２がオン（導通）及び第１トランジスタＳ１がオフ（遮断）に設定される第１状態と、第２トランジスタＳ２がオフ（遮断）及び第１トランジスタＳ１がオン（導通）に設定される第２状態とを交互に切り替える。第１状態では、順次、バッテリ１１の正極端子ＰＢ、リアクトル２２、第２トランジスタＳ２、バッテリ１１の負極端子ＮＢへと電流が流れ、リアクトル２２が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。第２状態では、リアクトル２２に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてリアクトル２２の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。リアクトル２２に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧はバッテリ電圧に重畳されて、バッテリ１１の端子間電圧よりも高い昇圧電圧が第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶと負極バスバーＮＶとの間に印加される。

第３電力変換回路部３３は、回生時において、第２状態と、第１状態とを交互に切り替える。第２状態では、順次、第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶ、第１トランジスタＳ１、リアクトル２２、バッテリ１１の正極端子ＰＢへと電流が流れ、リアクトル２２が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。第１状態では、リアクトル２２に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてリアクトル２２の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。リアクトル２２に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧は降圧されて、第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶ間の電圧よりも低い降圧電圧がバッテリ１１の正極端子ＰＢと負極端子ＮＢとの間に印加される。

コンデンサユニット２３は、第１平滑コンデンサ４１（請求項の「電極体」に相当。）と、第２平滑コンデンサ４２（請求項の「電極体」に相当。）と、ノイズフィルタ４３と、を備えている。なお、本実施形態では、第１平滑コンデンサ４１及び第２平滑コンデンサ４２は、それぞれ後述するコンデンサモジュール６（図１参照、請求項の「電気化学セル」に相当。）を構成している。

第１平滑コンデンサ４１は、バッテリ１１の正極端子ＰＢと負極端子ＮＢとの間に接続されている。第１平滑コンデンサ４１は、第３電力変換回路部３３の回生時における第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２のオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
第２平滑コンデンサ４２は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩ間、並びに第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶ間に接続されている。第２平滑コンデンサ４２は、正極バスバー５０ｐ及び負極バスバー５０ｎを介して、複数の正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩ、並びに正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶに接続されている。第２平滑コンデンサ４２は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。第２平滑コンデンサ４２は、第３電力変換回路部３３の昇圧時における第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２のオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。

ノイズフィルタ４３は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩ間、並びに第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶ間に接続されている。ノイズフィルタ４３は、直列に接続される２つのコンデンサを備えている。２つのコンデンサの接続点は、車両１０のボディグラウンド等に接続されている。
抵抗器２４は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩ間、並びに第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶ間に接続されている。

第１電流センサ２５は、第１電力変換回路部３１の各相の接続点ＴＩを成し、第１入出力端子Ｑ１と接続される第１バスバー５１に配置され、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各々の電流を検出する。第２電流センサ２６は、第２電力変換回路部３２の各相の接続点ＴＩを成すとともに第２入出力端子Ｑ２と接続される第２バスバー５２に配置され、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各々の電流を検出する。第３電流センサ２７は、第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２の接続点を成すとともにリアクトル２２と接続される第３バスバー５３に配置され、リアクトル２２に流れる電流を検出する。
第１電流センサ２５、第２電流センサ２６、及び第３電流センサ２７の各々は、信号線によって電子制御ユニット２８に接続されている。

電子制御ユニット２８は、第１モータ１２及び第２モータ１３の各々の動作を制御する。例えば、電子制御ユニット２８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵ等のプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、及びタイマー等の電子回路を備えるＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。なお、電子制御ユニット２８の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路であってもよい。例えば、電子制御ユニット２８は、第１電流センサ２５の電流検出値と第１モータ１２に対するトルク指令値に応じた電流目標値とを用いる電流のフィードバック制御等を実行し、ゲートドライブユニット２９に入力する制御信号を生成する。例えば、電子制御ユニット２８は、第２電流センサ２６の電流検出値と第２モータ１３に対する回生指令値に応じた電流目標値とを用いる電流のフィードバック制御等を実行し、ゲートドライブユニット２９に入力する制御信号を生成する。制御信号は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬをオン（導通）／オフ（遮断）駆動するタイミングを示す信号である。例えば、制御信号は、パルス幅変調された信号等である。

ゲートドライブユニット２９は、電子制御ユニット２８から受け取る制御信号に基づいて、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを実際にオン（導通）／オフ（遮断）駆動するためのゲート信号を生成する。例えば、ゲートドライブユニット２９は、制御信号の増幅及びレベルシフト等を実行して、ゲート信号を生成する。
ゲートドライブユニット２９は、第３電力変換回路部３３の第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２の各々をオン（導通）／オフ（遮断）駆動するためのゲート信号を生成する。例えば、ゲートドライブユニット２９は、第３電力変換回路部３３の昇圧時における昇圧電圧指令又は第３電力変換回路部３３の回生時における降圧電圧指令に応じたデューティー比のゲート信号を生成する。デューティー比は、第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２の比率である。

なお、電力変換装置１は、パワーモジュール２１を冷却する冷却器７０（請求項の「被取付体」及び「冷却器」に相当、図１参照）を備えている。例えば、冷却器７０には、内部において冷媒が流通する冷媒流路と、ヒートシンクとして機能するフィンとが設けられている。

＜コンデンサモジュール＞
本実施形態では、上述の通り、第１平滑コンデンサ４１及び第２平滑コンデンサ４２は、コンデンサモジュール６（図１参照）を構成している。以下、第１平滑コンデンサ４１が構成するコンデンサモジュール６について説明する。なお、第２平滑コンデンサ４２が構成するコンデンサモジュールについては、第１平滑コンデンサ４１が構成するコンデンサモジュール６と同様であるため、説明を省略する。

図１に示すように、本実施形態のコンデンサモジュール６は、第１平滑コンデンサ４１（請求項の「電極体」に相当。）と、板状部材６０と、外装体６６と、充填剤６８と、熱伝導材６９を備えている。
第１平滑コンデンサ４１は、フィルムコンデンサであり、電極部４０を有している。電極部４０は、例えば金属化フィルムが扁平形状に巻回されて形成される。ここで、金属化フィルムとは、誘電体により形成された絶縁フィルムと、絶縁フィルムの表面上に設けられた金属蒸着電極とを有する薄膜部材のことをいう。金属化フィルムは、正極体と負極体とに対応して一対設けられている。
金属化フィルムは、帯状の絶縁フィルムの片面に対して、例えばアルミニウム等の金属材料を蒸着することにより形成される。金属化フィルムは、電荷を蓄積する電極板として機能する。第１平滑コンデンサ４１の電極部４０は、正極体と負極体とに対応する金属化フィルムを２枚重ね合わせ、ロール状に所定の回数だけ巻回することによって形成される。

なお、以下の説明では、第１平滑コンデンサ４１の巻回中心軸を中心軸Ｃとしたとき、中心軸Ｃに沿う方向を軸方向といい、中心軸Ｃと直交する方向を径方向といい、中心軸Ｃ周りの方向を周方向という場合がある。
第１平滑コンデンサ４１の電極部４０は、軸方向に延びる長円柱状に形成されている。図２に示すように、第１平滑コンデンサ４１の電極部４０は、中心軸Ｃと直交する断面形状が長円形状となっている。第１平滑コンデンサ４１の電極部４０には、軸方向を挟んで径方向の両側に、それぞれ平坦な面（以下、「一方主面４０Ａ」「他方主面４０Ｂ」という。）が形成されている。一方主面４０Ａと他方主面４０Ｂとは、それぞれ平面視で軸方向に長手方向を有し、径方向に短手方向を有する長方形状となっている。一方主面４０Ａと他方主面４０Ｂとは、略平行となっている。
また、第１平滑コンデンサ４１の電極部４０における一方主面４０Ａと他方主面４０Ｂのそれぞれの面積は、電極部４０の軸方向の端面４０Ｃ（図１参照）の面積よりも大きくなっている。

第１平滑コンデンサ４１は、正極端子４５と負極端子４７とが設けられている。正極端子４５および負極端子４７は、例えばそれぞれ銅等の金属材料により形成されている。正極端子４５および負極端子４７は、軸方向からみて第１平滑コンデンサ４１の電極部４０の中央に配置されている。正極端子４５および負極端子４７は、平板状に形成されている。

正極端子４５は、正極体の金属化フィルムと電気的に接続されている。正極端子４５は、中心軸Ｃに沿うように設けられている。正極端子４５は、軸方向における電極部４０の一方の端面から外側に向かって延出している。
正極端子４５の端部には、貫通孔４５ａが設けられている。正極端子４５の貫通孔４５ａには、例えば不図示のボルトが挿通される。正極端子４５は、電力変換装置１とバッテリ１１とを接続する正極バスバー（図３参照）に対して、貫通孔４５ａに挿通されたボルトを締結することにより、電気的に接続される。

負極端子４７は、負極体の金属化フィルムと電気的に接続されている。負極端子４７は、中心軸Ｃに沿うように設けられている。負極端子４７は、軸方向における電極部４０の他方の端面から外側に向かって延出している。
負極端子４７の端部には、貫通孔４７ａが設けられている。負極端子４７は、電力変換装置１とバッテリ１１とを接続する負極バスバー（図３参照）に対して、貫通孔４７ａに挿通されたボルトを締結することにより、電気的に接続される。

図４は、本発明の実施形態に係るコンデンサモジュールの製造方法の説明図であって、配置工程の説明図である。なお、コンデンサモジュールの製造方法および配置工程については後述する。
図４に示すように、板状部材６０は、例えば樹脂材料等の絶縁材料により形成される部材であって、平面視で略Ｉ字状に形成されている。

板状部材６０は、本体部６１と、一対の固定部６２，６２と、を有している。
本体部６１は、平面視で長方形状に形成されている。本体部６１の外形状は、第１平滑コンデンサ４１の電極部４０における一方主面４０Ａの外形状と略一致している。
本体部６１には、第１平滑コンデンサ４１と当接する一対の壁部６３，６３が設けられている。一対の壁部６３，６３は、本体部６１の長手方向の両端部において立設されており、それぞれ短手方向に延びている。一対の壁部６３，６３の離間距離は、第１平滑コンデンサ４１の電極部４０における軸方向の長さと略同一か、わずかに広くなっている。

一対の壁部６３，６３を第１平滑コンデンサ４１に向けた状態で、板状部材６０が第１平滑コンデンサ４１の一方主面４０Ａに接触するように配置したとき、一対の壁部６３，６３のうち少なくとも一方の壁部６３は、電極部４０の軸方向の端面と当接する。これにより、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０との軸方向における相対位置を決めることができる。すなわち、板状部材６０の一対の壁部６３，６３は、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０との相対位置を決める位置決め機構として機能している。

一対の固定部６２，６２は、本体部６１の長手方向における両端部に接続されて設けられている。一対の固定部６２，６２は、本体部６１の短手方向に沿って延びる長方形状に形成されている。一対の固定部６２，６２の両端部には、それぞれ貫通孔６２ａが設けられている。それぞれの貫通孔６２ａには、ボルト８１（図１参照）が挿通される。貫通孔６２ａに挿通されたボルト８１は、第１平滑コンデンサ４１の被取付体である冷却器７０に締結される。

外装体６６は、例えばアルミニウム等の金属材料の薄膜をポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂材料でラミネートした多層のフィルム状部材である。外装体６６は、例えば帯状に形成されている。外装体６６の幅は、第１平滑コンデンサ４１の電極部４０における軸方向の長さと略同一か、わずかに広くなっている。外装体６６は、第１平滑コンデンサ４１に対して、電極部４０と板状部材６０の本体部６１とを含んだ状態で、中心軸Ｃ周りに巻回される。

このとき、第１平滑コンデンサ４１の電極部４０と、一対の壁部６３，６３とが当接した状態で外装体６６が巻回される。したがって、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０とは、軸方向の位置決めがされた状態で固定される。また、板状部材６０の本体部６１の外形状は、第１平滑コンデンサ４１の電極部４０における一方主面４０Ａの外形状と略一致している。このため、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０とは、電極部４０と板状部材６０の本体部６１とを含んだ状態で外装体６６を巻回するだけで、周方向の相対位置が決定される。したがって、外装体６６は、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０とを互いに位置決めしつつ容易に固定される。

図１に示すように、充填剤６８は、外装体６６の内側に充填されている。充填剤６８としては、例えばシリコーン等の樹脂材料が好適である。充填剤６８は、外装体６６が第１平滑コンデンサ４１の電極部４０と板状部材６０の本体部６１とを含んで巻回された状態で、軸方向の端部から外装体６６の内側に充填されている。充填剤６８は、充填された後に硬化することにより、第１平滑コンデンサ４１の電極部４０と板状部材６０の本体部６１とを固定する。

第１平滑コンデンサ４１の被取付体である冷却器７０は、パワーモジュール２１（図３参照）を覆うケースであるとともに、内部において冷媒が流通する冷媒流路と、ヒートシンクとして機能するフィンと、を備えている（いずれも不図示）。冷却器７０の表面には、４本のボス７１が立設されている。４本のボス７１は、固定部６２，６２における貫通孔６２ａに対応した位置に設けられている。４本のボス７１には、それぞれ雌ねじ部７１ａ（図７参照）が設けられている。雌ねじ部７１ａは、ボス７１の立設方向に沿って、所定の深さで形成されている。
第１平滑コンデンサ４１は、板状部材が配置された一方主面４０Ａとは反対側の他方主面４０Ｂが冷却器７０に向いた状態で、固定部６２，６２の貫通孔６２ａに挿通されたボルト８１を冷却器７０のボス７１に対して締結することにより冷却器７０に固定される。

図２に示すように、第１平滑コンデンサ４１は、第１平滑コンデンサ４１と冷却器７０との間に介在する熱伝導材６９を備えている。熱伝導材６９は、例えばシリコーン等の熱伝導率の高い樹脂材料により形成されたシート状の部材である。熱伝導材６９は、第１平滑コンデンサ４１の取付状態において、第１平滑コンデンサ４１と冷却器７０との間に介在している。これにより、発熱した第１平滑コンデンサ４１の熱は、冷却器７０に伝達される。したがって、第１平滑コンデンサ４１の熱は、冷却器７０により効率よく放熱される。

次いで、コンデンサモジュールの製造方法について、図４から図７を用いて説明する。

本実施形態のコンデンサモジュール６の製造方法は、配置工程ＳＴ１と、巻回工程ＳＴ３と、充填工程ＳＴ５と、取付工程ＳＴ７と、を有する。
図４に示すように、配置工程ＳＴ１では、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０とを位置決めして配置する。具体的には、第１平滑コンデンサ４１の一方主面４０Ａを板状部材６０に向けた状態で、第１平滑コンデンサ４１の一方主面４０Ａと板状部材６０とを接触させる。このとき、一対の壁部６３，６３のうち少なくとも一方の壁部６３を、電極部４０の軸方向の端面と当接させる。これにより、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０とは、軸方向における相対位置が決まった状態で配置される。

次いで、図５に示すように、巻回工程ＳＴ３では、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０とを含んで外装体６６を巻回する。具体的には、第１平滑コンデンサ４１の電極部４０と板状部材６０の本体部６１とを含んだ状態で、中心軸Ｃ周りに外装体６６を巻回する。このとき、第１平滑コンデンサ４１の電極部４０と、一対の壁部６３，６３とが当接した状態で外装体６６が巻回される。このため、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０とは、軸方向の位置決めがされた状態で固定される。また、板状部材６０の本体部６１の外形状は、第１平滑コンデンサ４１の電極部４０における一方主面４０Ａの外形状と略一致している。このため、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０とは、電極部４０と板状部材６０の本体部６１とを含んだ状態で外装体６６を巻回するだけで、周方向の相対位置が決定される。

次いで、図６に示すように、充填工程ＳＴ５では、外装体６６が第１平滑コンデンサ４１の電極部４０と板状部材６０とを含んで巻回された状態で、電極部４０の軸方向の端部から外装体６６の内側に充填剤６８を充填する。その後、所定の環境下で放置することにより、充填剤６８を硬化させる。

次いで、図７に示すように、取付工程ＳＴ７では、板状部材６０を被取付体である冷却器７０に取り付ける。具体的には、まず、冷却器７０の表面であって、４本のボス７１の内側領域に熱伝導材６９を配置する。次いで、板状部材６０が配置された一方主面４０Ａとは反対側の他方主面４０Ｂが冷却器７０を向くように、第１平滑コンデンサ４１を反転させる。次いで、板状部材６０の貫通孔６２ａにボルト８１を挿通する。最後に、貫通孔６２ａに挿通されたボルト８１を、被取付体である冷却器７０のボス７１に締結する。以上により、コンデンサモジュール６の製造工程が終了する。このように、本実施形態によれば、冷却器７０に対する第１平滑コンデンサ４１の位置決めがなされた状態で、固定が容易に行われる。

本実施形態のコンデンサモジュール６によれば、第１平滑コンデンサ４１の電極部４０と板状部材６０とを外装体６６により巻回して互いに固定するだけで、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０との位置決めおよび固定を行うことができる。また、板状部材６０は、被取付体である冷却器７０に取り付けるための固定部６２を有するので、冷却器７０に板状部材６０の固定部６２を取り付けるだけで、板状部材６０と一体化された第１平滑コンデンサ４１と、冷却器７０との位置決めおよび固定を行うことができる。したがって、冷却器７０に対する第１平滑コンデンサ４１の位置決めおよび固定を容易に行うことができる。

また、本実施形態のコンデンサモジュール６によれば、外装体６６の内側に充填剤６８を充填することで、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０とが互いに固定されているので、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０との位置ずれを防止できる。したがって、冷却器７０に対する第１平滑コンデンサ４１の位置決めおよび固定を容易にかつ確実に行うことができる。

また、本実施形態のコンデンサモジュール６によれば、第１平滑コンデンサ４１は、板状部材６０が配置された一方主面４０Ａとは反対側の他方主面４０Ｂが冷却器７０に向いた状態で冷却器７０に対して固定されているので、第１平滑コンデンサ４１の他方主面４０Ｂを冷却器７０に接続させて配置することができる。これにより、第１平滑コンデンサ４１を効率よく冷却できるので、温度特性に優れた高性能なコンデンサモジュール６とすることができる。

また、本実施形態のコンデンサモジュール６によれば、第１平滑コンデンサ４１と冷却器７０との間に熱伝導材６９が介在しているので、発熱した第１平滑コンデンサ４１の熱を冷却器７０に効率よく伝達し、確実に冷却することができる。したがって、温度特性に優れた高性能なコンデンサモジュール６とすることができる。

また、本実施形態のコンデンサモジュール６によれば、板状部材６０は、第１平滑コンデンサ４１の電極部４０と当接する壁部６３を有するので、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０とを外装体６６により巻回して互いに固定するだけで、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０との位置決めを高精度に行うことができる。したがって、被取付体である冷却器７０に対する第１平滑コンデンサ４１の位置決めおよび固定を容易にかつ高精度に行うことができる。

また、本実施形態のコンデンサモジュール６の製造方法によれば、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０とを位置決めして配置する配置工程ＳＴ１と、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０とを含んで外装体６６を巻回する巻回工程ＳＴ３と、を行うだけで、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０との位置決めおよび固定を行うことができる。また、板状部材６０を被取付体である冷却器７０に取り付ける取付工程ＳＴ７を行うだけで、板状部材６０と一体化された第１平滑コンデンサ４１と、冷却器７０との位置決めおよび固定を行うことができる。したがって、冷却器７０に対する第１平滑コンデンサ４１の位置決めおよび固定を容易に行うことができる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

板状部材６０や充填剤６８、熱伝導材６９等の材料については、上述の実施形態に限定されない。
また、上述の実施形態では、板状部材６０は、平面視で略Ｉ字状に形成されていたが、板状部材６０の形状は上述の実施形態に限定されない。

上述の実施形態では、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０との位置決め機構として、第１平滑コンデンサ４１の電極部４０と当接する壁部６３を設けたが、位置決め機構の態様は壁部６３に限定されない。したがって、第１平滑コンデンサ４１と板状部材６０との位置決め機構として、例えば第１平滑コンデンサ４１と当接する突起部であってもよいし、第１平滑コンデンサ４１の外形を収容可能な凹部であってもよい。

上述の実施形態では、第１平滑コンデンサ４１が取り付けられる被取付体として、冷却器７０を例に説明をしたが、第１平滑コンデンサ４１が取り付けられる被取付体は冷却器７０に限定されない。したがって、第１平滑コンデンサ４１が取り付けられる被取付体として、例えばブラケット等であってもよい。

上述の実施形態では、第１平滑コンデンサ４１は、被取付体である冷却器７０に対して、板状部材６０の貫通孔６２ａに挿通されるボルト８１により締結固定されていたが、第１平滑コンデンサ４１の固定手段はボルト８１に限定されない。したがって、例えば、板状部材６０と被取付体とにそれぞれ係合部と被係合部とを設け、スナップフィット等により第１平滑コンデンサ４１を被取付体に固定してもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

６ コンデンサモジュール（電気化学セル）
４０Ａ 一方主面
４０Ｂ 他方主面
４１ 第１平滑コンデンサ（電極体）
６０ 板状部材
６２ 固定部
６３ 壁部（位置決め機構）
６６ 外装体
６８ 充填剤
６９ 熱伝導材
７０ 冷却器（被取付体）
ＳＴ１ 配置工程
ＳＴ３ 巻回工程
ＳＴ７ 取付工程

Claims (6)

1. 正極体および負極体を含む電極体と、
   被取付体に取り付けるための固定部を有する板状部材と、
   前記電極体と前記板状部材とを含んで巻回され、前記電極体と前記板状部材とを互いに固定する外装体と、
   を備えたことを特徴とする電気化学セル。
2. 前記板状部材は、前記電極体の一方主面に接触するように配置されており、
   前記外装体が前記電極体と前記板状部材とを含んで巻回された状態で、前記外装体の内側に充填剤を充填することで、前記電極体と前記板状部材とが互いに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル。
3. 前記被取付体は、冷却器であり、
   前記電極体は、前記板状部材が配置された前記一方主面とは反対側の他方主面が、前記冷却器に向いた状態で、前記冷却器に対して固定されていることを特徴とする請求項２に記載の電気化学セル。
4. 前記電極体と前記冷却器との間に介在する熱伝導材を備えたことを特徴とする請求項３に記載の電気化学セル。
5. 前記板状部材は、前記電極体と当接する位置決め機構を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電気化学セル。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の電気化学セルの製造方法であって、
   前記電極体と前記板状部材とを位置決めして配置する配置工程と、
   前記前記電極体と前記板状部材とを含んで前記外装体を巻回する巻回工程と、
   前記板状部材を前記被取付体に取り付ける取付工程と、
   を有することを特徴とする電気化学セルの製造方法。

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