CN100435250C - 双电荷层电容器 - Google Patents

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Abstract

提供一种通过向外部大气散热可以确保冷却性的双电荷层电容器。在双电荷层电容器中具备：把多个正极体和负极体以及隔板的叠层体和电解液一同收纳在袋状软容器中的电容器单元(1)；在软容器的周边突出为带状的散热翅(5a)；夹着此散热翅(5a)的传热框架(15)；连接散热框架(15)叠层排列装入多个电容器单元(1)的金属制散热硬容器(21)。

Description

双电荷层电容器
技术领域
本发明涉及作为蓄电装置使用的双电荷层电容器的改良。
背景技术
近年来，例如作为在混合动力车辆、风力发电设备等中使用的蓄电装置，可以急速充电并且充放电循环寿命长的双电荷层电容器受到关注。
以往，在特开平3-203311号公报中揭示的双电荷层电容器单元是叠层多个正极体和负极体以及隔板，和电解液一同收纳在袋状软容器中。
当把这种双电荷层电容器安装在车辆等上的情况下，需要把多个双电荷层电容器单元排列安装在软容器中构成电容器模块，把该电容器模块和控制电路的基板连接组合使用。
但是，电容器模块为了确保被收纳在软容器中的双电荷层电容器单元的散热，例如需要通过电扇等使冷却风在电容器模块周围循环的冷却装置，存在引起装置的复杂化、大型化的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述的问题。
在本发明中，其目的在于确保包含控制基板等的电容器组件的良好的冷却性。
本发明的双电荷层电容器包含：把由多个正极体、负极体和隔板构成的叠层体连同电解液一起收纳在袋状软容器中构成的电容器单元；内置了相互紧密叠层排列的多个上述电容器单元的散热硬容器；放置在此散热硬容器和电容器单元之间的热导体。
随着电容器单元充电、放电在电容器单元上产生的热从软容器经由热导体传递到散热硬容器，从散热硬容器向外部大气散发。
另外，本发明的双电荷层电容器，包含：把由多个正极体、负极体和隔板构成的叠层体连同电解液一起收纳在袋状软容器中构成的多个电容器单元叠层排列并装入到散热硬容器中构成的电容器模块；收容有控制上述电容器单元的充电或者放电的控制基板的控制盒；和连接该控制盒和上述电容器模块构成的电容器单元，上述散热硬容器被设置成在上述控制盒的外侧露出。
电容器组件因为在控制盒上设置电容器模块，使其散热硬容器从控制盒的外侧露出，所以通过使散热硬容器的外表面和外部大气接触，由此可以充分进行各电容器模块的冷却，即使对一个控制盒连接多个电容器模块，也不需要特别的冷却装置，可以抑制电容器模块的温度上升，确保其输出性能和耐久性。
附图说明
图1是电容器模块的分解斜视图。
图2(a)是电容器模块的平面图，(b)是电容器模块的侧面图。
图3是电容器的斜视图。
图4是传热框架的斜视图
图5是电容器模块的断面图。
图6是展示另一实施例的电容器模块的断面图。
图7是电容器组件的构成图。
图8是电容器单元的斜视图。
图9是电容器单元以及母线的断面图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施例。
如图1、图2(a)、(b)所示，多个双电荷层电容器单元1被收纳在散热硬容器21内，以相互紧密叠层的状态收纳，由此形成一个电容器模块20。
如图3所示，各电容器单元1在袋状的软容器5中叠层未图示的正极体和负极体以及隔板，和电解液一同装入袋内。
软容器5把2张柔性层叠薄片6、7合在一起形成袋状。软容器5通过熔接上述薄片6和7的边缘部分6a、7a，形成设置有包围软容器5周围的带状的散热翅5a。此散热翅5a的宽度被形成得比边缘部分6a、7a的熔接部位还大，起到释放在电容器单元1中产生的热的作用。
从软容器5的上部突出有与上述正极体和负极体连接的电极端子板9和10。
如图4所示，除了有上述端子板9和10的边外，设置从外侧夹着软容器5周围的散热翅5a的传热框架15，传热框架15用热传导性好的材料形成。传热框架15例如由在硅等的弹性树脂材料中掺杂铝等的金属粉末的复合材料构成。
上部开口的传热框架15具有夹着散热翅5a的缝隙15a；位于其两侧且与软容器5的端部接合的一对边缘部分15b；从两侧压缩缝隙15a的一对壁厚的夹持部分15c；与散热硬容器21接触支撑的支撑单元15d，它们通过树脂成型加工形成一体。进而，传热框架并不限于此，也可以组合多个部件形成。
如图5所示，电容器单元1在被安装在此传热框架15上的状态下，在散热硬容器21内以一列相互紧贴着叠层的状态收纳。被安装在电容器单元1中的传热框架15在散热硬容器21的内部中，在相互相邻的传热框架15之间被压缩弹性变形，由此其边缘部分15b在软容器5的端部上，在缝隙15a与散热翅5a没有间隙地紧密接触的同时，外周的支撑框架15d与散热硬容器21的内面没有间隙地紧密接触。
因而，传热框架15具有把在电容器单元1上产生的热从散热翅5a传递到散热硬容器21上的功能；对散热硬容器21弹性支撑电容器1的功能；相对散热硬容器21电气绝缘电容器单元1的功能。
进而，传热框架15的断面形状并不限于此形状，例如也可以形成为其内侧开有缝隙的单纯的大致矩形。
另外，传热框架15并不限于上部开口的、包围散热翅的周围三边的框架形状，也可以是包围散热翅的周围四边的方形的框架。进而，传热框架也可以分别分成散热翅的每个边，由4个部件构成。
进而，代替作为热导体功能的传热框架15，如图6所示，也可以在软容器5和散热硬容器21之间，填充硅等的填隙材料。电容器1的散热翅5a被折弯，由填隙材料19包围
这种情况下，填隙材料19产生把在电容器单元1上产生的热从散热翅5a传递到散热硬容器21上的功能；对散热硬容器21弹性支撑电容器单元1的功能；对散热硬容器21电气绝缘电容器1的功能。
散热硬容器21例如由铝材料等的热传导性高的金属构成，起到积极地将各电容器单元1的热散发到大气中的作用。
如图1、图2所示，在一个散热硬容器21中收容上述多个电容器单元1，构成电容器模块20。
在此电容器模块20的中央部分上设置加压机构30，用此加压机构30把经叠层的各电容器单元1在相互相反一侧加压从而紧密接触。通过此加压，提高构成电容器单元1的正极体以及负极体的活性碳层的密度，由此充电效率提高，另外，通过把电容器单元1没有缝隙地收容在散热硬容器21中压缩保持，使得电容器单元1不会因振动或者冲击错开。
加压机构30被设置在把多个电容器单元1在叠层方向上分成2等分的位置上，在和散热硬容器21的一端之间加压多个电容器单元1，在和散热硬容器21的另一端之间加压剩下的多个电容器单元1。这样用1个加压机构30同时加压2个电容器单元群的构成，可以用1个加压机构30加压多个电容器单元1，可以减少被设置在电容器模块20上的加压机构30的个数。
进而，加压机构并不限于在等分各电容器单元的位置上，也可以根据需要设置在以规定的比率分开各电容器单元的位置上。
加压机构30包含：被固定在散热硬容器21上面的限制板31；被设置成包围此限制板31和散热硬容器21，可以在电容器单元1的叠层排列方向上滑动的一对夹板32、33；被配置在这些夹板32、33之间，使它们在相互离开的方向上蓄势的盘簧34；用于调整盘簧34的负荷的调整螺栓35等。
因而，通过伸长调整螺栓35，盘簧34的弹性负荷提高，使夹板32和33在相互相反方向上加压的力增加，相反通过缩短调整螺栓，加压的力减弱，可以分别自由调整。
图7是电容器单元40的构成图。
通过组合上述电容器模块20、收容有用于控制其蓄电、放电的控制基板42的控制盒41构成电容器组件40。
在本实施例中，对于一个控制盒41，通过组合并联排列3排的电容器模块20构成一个电容器组件40，此电容器组件40以上下两段重叠，构成电容器装置。
收容有控制基板42的控制盒41作为构造部件具有必要的强度，具有底板43。控制基板42经过电气绝缘支撑部件45被安装在底板43上。底板43的上部安装有箱子状的盖44，用此盖44覆盖控制基板42。
在控制盒41的底板43上连接各电容器模块20。各电容器模块20如把电极的端子板9、10收容在控制盒41的内部，并且位于控制基板42的下面一侧那样被安装在底板43上。
另外，与此相反，各电容器模块20的散热硬容器21露出到控制盒41的外侧，直接与散热硬容器21的外表面接触。
在1个控制盒41之下以3个并排设置的电容器模块20在底板43上设置相当于各散热硬容器21大小的开口，在此嵌入散热硬容器21，散热硬容器21以被绑吊支撑在控制盒41下的状态固定。
在控制盒41的外侧露出的各散热硬容器21以相互规定的间隔平行排列配置。当在车辆上安装电容器组件40的情况下，把各散热硬容器21配设在沿着车辆的前后方向延伸的方向上，通过各散热硬容器21之间流过行驶风(外部大气)，使各散热硬容器21均匀冷却。
上下2段的电容器组件40在被安装在车辆上时，用未图示的车辆一侧的支撑框架以在上下保持规定间隔的状态支撑固定。这种情况下，用支撑框架支撑固定控制盒41的底板43的部位。进而，在下段的电容器组件40的各散热硬容器21的周围，设置包围它们的下保护器47，对它们进行保护。
各电容器组件40在控制盒41的内部中，把3个电容器模块20的各电极端子板9、10，和控制基板42用多个母线51电气连接。
把横断3个电容器模块20延伸的、用导电性金属材料形成的母线51配置在控制基板42的下方，并且母线51与各电容器单元1对应，多个以同一间隔配置在电容器单元1的叠层方向上。
在各电容器模块20中，多个叠层排列的电容器单元1顺序串联连接相邻的各单元。因此，各电容器单元1相互交换方向，由此，端子板不同极性相对，即如果参照图8理解，则把某个单元端子板9和相邻单元的端子板10配置成相对的状态，相对的端子板相互直接连接或者经由母线51连接。
在此实施例中，把收容在3个电容器模块20中的电容器单元1的各端子板9、9、9连接在各母线51上，另外，另一端子板10、10、10用相邻的母线51连接，跨过各电容器模块20把3个电容器单元1电气并联连接。
各母线51在其两端被绝缘支撑部件45支撑的同时，在途中经由电气绝缘支撑部件支撑在控制基板42上。为了电气连接控制基板42和母线51，在母线51的途中用熔接安装由导电性部件形成的凸起部，控制基板42在各凸起部上由导电性的螺丝连接。它们经由凸起部以及螺纹对母线51机械性连接控制基板42，并且同时把母线51和控制基板42的控制电路导通。
在此如图8、9所示，也可以使电容器单元1的各电极的端子板9、10弯曲形成。
即，电容器单元1的各电极端子板9、10相对电容器单元叠层方向被弯曲形成为断面S字形，在电容器单元的叠层方向上，接合相邻的电容器单元1之间的各端子板9和10，并且把它们用熔接连接在各母线51上。
由此，在各电容器模块20中，把多个电容器单元1相互电气串联连接。另外，同时3个电容器模块20相互并联连接。
因为铝制的端子板9、10是弯曲并与母线51连接的构造，所以对于电容器单元1在叠层排列方向上相对于母线51的电容器单元1的位移，由于各端子板9、10弹性变形容易被吸收，即使在各端子板9、10和母线51的连接部分上因机械振动和热变形强制施加外力也可以防止断裂。
被设置在上述控制基板42上的控制电路进行各电容器单元1的电压不超过规定值的充电，可以控制使蓄积在各电容器单元1中的电压均匀化。
因为如以上那样构成，所以在本发明中，随着电容器单元1的充电、放电在电容器单元1上产生的热从软容器5的散热翅5a经由传热框架15传递到散热硬容器21，从散热硬容器21向外部大气散发。
另外，通过设置成使散热硬容器21向控制盒41的下方突出，使散热硬容器21与外部大气接触的构成，可以充分进行各电容器单元1的冷却。
由此，即使不用以往那样特别的冷却装置冷却电容器模块的周围，也可以控制温度上升，不需要冷却装置，可以谋求构造的简单化。
通过相对控制盒41排列设置3个电容器模块20，可以实现确保各电容器模块20的冷却性，和电容器组件40的小型化这两方面。
进而，可以相对控制盒41排列设置4个或4个以上的电容器单元20。
本发明并不限于上述实施方式，在权利要求书所述的技术思想的范围内，可以有各种改良、变更是很明白的。
如上所述，本发明的双电荷层电容器可以适用到包含在混合动力车辆、风力发电设备等中使用的蓄电装置的各种蓄电装置。

Claims (10)

1.一种双电荷层电容器，其特征在于包含：
把由多个正极体、负极体和隔板构成的叠层体连同电解液一起收纳在袋状软容器中构成的电容器单元；
内置了相互紧密叠层排列的多个上述电容器单元的散热硬容器；
放置在此散热硬容器和电容器单元之间的热导体。
2.权利要求1所述的双电荷层电容器，其中：
在上述软容器的周边形成带状突出的散热翅；
作为上述热导体，设置被配设在上述软容器的周围且夹着散热翅的传热框架。
3.权利要求2所述的双电荷层电容器，其中：
用弹性树脂材料形成上述传热框架，在上述散热硬容器内相邻的传热框架之间被压缩并紧密接触。
4.权利要求3所述的双电荷层电容器，其中：在上述传热框架中，在上述树脂材料中混合热传导性好的金属粉末。
5.权利要求1所述的双电荷层电容器，其中：
在上述软容器的周边形成带状突出的散热翅；
作为上述热导体，在和上述软容器之间填充包围上述散热翅的填隙材料。
6.一种双电荷层电容器，其特征在于包含：
把由多个正极体、负极体和隔板构成的叠层体连同电解液一起收纳在袋状软容器中构成的多个电容器单元叠层排列并装入到散热硬容器中构成的电容器模块；
收容有控制上述电容器单元的充电或者放电的控制基板的控制盒；和
连接该控制盒和上述电容器模块构成的电容器单元，
上述散热硬容器被设置成在上述控制盒的外侧露出。
7.权利要求6所述的双电荷层电容器，其特征在于：对上述一个控制盒排列设置多个电容器模块。
8.权利要求7所述的双电荷层电容器，其中：在上述控制盒的内部具备在上述各电容器模块之间延伸的母线，
经由此母线并联连接收纳在各电容器模块中的上述电容器单元，
使上述母线和上述控制基板连接。
9.权利要求8所述的双电荷层电容器，其中：
被叠层排列在上述电容器模块中的各电容器单元经由上述母线被相互串联连接。
10.权利要求8所述的双电荷层电容器，其中：
上述电容器单元具备使上述正极体和负极体连接到上述母线上的各端子板，
使各端子板相对上述电容器单元的叠层方向弯曲，吸收上述电容器单元相对母线的位移。
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