CN112385007A - 蓄电装置、电源装置、移动体、电容器以及蓄电装置的保护方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种即使在一部分蓄电部产生了异常的情况下,也能够谋求保护蓄电部的蓄电装置、电源装置、移动体、电容器以及蓄电装置的保护方法。蓄电装置(1)具备多个蓄电部(2)和多个切断部(3)。多个蓄电部(2)在一对连接点(P1、P2)之间并联地电连接。多个切断部(3)分别与多个蓄电部(2)对应。多个切断部(3)的每一个在对应的蓄电部(2)流过给定值以上的电流时,将对应的蓄电部(2)与一对连接点(P1、P2)之间电切断。
Description
技术领域
本公开一般涉及蓄电装置、电源装置、移动体、电容器以及蓄电装置的保护方法,更详细地,涉及具备并联地电连接的多个蓄电部的蓄电装置、电源装置、移动体、电容器以及蓄电装置的保护方法。
背景技术
在专利文献1记载了具备多个蓄电部(电容器)的蓄电装置(电容器组)。该蓄电装置将多个蓄电部并联地电连接,来谋求大容量化。在该蓄电装置中,能够不进行如电池那样的维护,而在瞬时的停电或电压下降时进行备用(backup)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-43880号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,在如上述那样的蓄电装置中,在对于多个蓄电部中的一个蓄电部产生了短路故障等异常的情况下,有可能从产生了异常的蓄电部以外的蓄电部向产生了异常的蓄电部流过过电流。
本公开是鉴于上述缘由而完成的,其目的在于,提供一种即使在一部分蓄电部产生了异常的情况下,也能够谋求保护蓄电部的蓄电装置、电源装置、移动体、电容器以及蓄电装置的保护方法。
用于解决课题的技术方案
本公开的一个方式涉及的蓄电装置具备多个蓄电部和多个切断部。所述多个蓄电部在一对连接点之间并联地电连接。所述多个切断部分别与所述多个蓄电部对应。所述多个切断部的每一个在对应的蓄电部流过给定值以上的电流时,将对应的所述蓄电部与所述一对连接点之间电切断。
本公开的一个方式涉及的电源装置具备所述蓄电装置和电源电路。
本公开的一个方式涉及的移动体具备所述蓄电装置和利用所述蓄电装置的输出的移动体主体。
本公开的一个方式涉及的电容器在所述蓄电装置中用作所述多个蓄电部中的一个蓄电部。
本公开的一个方式涉及的蓄电装置的保护方法是具备在一对连接点之间并联地电连接的多个蓄电部的蓄电装置的保护方法。所述保护方法具有如下的切断处理,即,在所述多个蓄电部中的一个以上的蓄电部流过给定值以上的电流时,将所述一个以上的蓄电部与所述一对连接点之间电切断。
发明效果
根据本公开,具有如下这样的优点,即,即使在一部分蓄电部产生了异常的情况下,也能够谋求保护蓄电部。
附图说明
图1是示出实施方式1涉及的蓄电装置的结构的电路图。
图2是具备上述蓄电装置的电源装置的框图。
图3是具备上述蓄电装置的车辆的概略图。
图4是上述蓄电装置的概略立体图。
图5是示出上述蓄电装置的主要部分的概略俯视图。
图6的A是示出上述蓄电装置中的切断部工作前的状态的说明图,图6的B是示出上述蓄电装置中的切断部工作后的状态的说明图。
图7是示出实施方式2涉及的蓄电装置的主要部分的概略俯视图。
图8是示出实施方式3涉及的蓄电装置的一个蓄电部的概略立体图。
具体实施方式
(实施方式1)
(1)概要
如图1所示,本实施方式涉及的蓄电装置1具备多个蓄电部2。多个蓄电部2在一对连接点P1、P2之间并联地电连接。在本实施方式中,多个蓄电部2的每一个是电解电容器。即,多个蓄电部2的每一个蓄电部2的一端(阳极)以及另一端(阴极)分别与一对连接点P1、P2电连接。
本实施方式涉及的蓄电装置1是用于将通过一对连接点P1、P2输入的电能蓄积在多个蓄电部2中且将蓄积在多个蓄电部2中的电能从一对连接点P1、P2输出的装置(器件)。如果该蓄电装置1例如与输出直流电压的电源电路101(参照图2)的输出电连接,则能够进行电源电路101的输出电压的平滑等。此外,如果该蓄电装置1例如电连接在电源与负载之间,则蓄电装置1能够代替电源或与电源一起,瞬间(暂时)使大电流对于负载流过。此外,如果该蓄电装置1例如电连接在电源与负载之间,则即使产生来自电源的供给电力显著下降的电源失效(電源失陥)等,在蓄电装置1中,也能够对负载供给备用用的电力。本公开中所说的“电源失效”的意思不仅指完全失去来自电源的供给电力的状态,而且还指从电源输出的电力下降到对负载的动作造成障碍的程度的所有状态。例如,在电源自身产生了异常的情况下或在电源与蓄电装置1之间的布线产生了断线或短路等的情况下等,可能会产生电源失效。
在此,在本实施方式涉及的蓄电装置1中,多个蓄电部2在一对连接点P1、P2之间并联地电连接,因此与各个蓄电部2比较,一对连接点P1、P2之间的电容值变大。因此,蓄电装置1与各个蓄电部2比较,能够实现大容量的蓄电功能,并能够瞬间(暂时)输出大电流等。
然而,本实施方式涉及的蓄电装置1除了多个蓄电部2以外,还具备多个切断部3。也就是说,蓄电装置1具备在一对连接点P1、P2之间并联地电连接的多个蓄电部2和多个切断部3。多个切断部3分别对应于多个蓄电部2。多个切断部3的每一个在对应的蓄电部2流过给定值以上的电流时,将对应的蓄电部2与一对连接点P1、P2之间电切断。
在本公开中,“将蓄电部2与一对连接点P1、P2之间电切断”的意思是指,设为不从一对连接点P1、P2向蓄电部2通电的状态。也就是说,多个切断部3的每一个在对应的蓄电部2流过给定值以上的电流时,不需要将该蓄电部2的两端从一对连接点P1、P2电断开,而只要将蓄电部2的至少一端从连接点P1、P2电断开即可。
根据上述结构,例如,在仅在多个蓄电部2中的一部分蓄电部2流过过电流的情况下,能够仅将流过该过电流的一部分蓄电部2从一对连接点P1、P2电断开。即,对于流过过电流的一部分蓄电部2,会由对应的切断部3将蓄电部2与一对连接点P1、P2之间电切断,因此难以产生因持续流过过电流导致的不良情况(发热以及电力损耗等)。作为一个例子,在对于多个蓄电部2中的一个蓄电部2产生了短路故障等异常的情况下,从产生了异常的蓄电部2以外的蓄电部2经由一对连接点P1、P2向产生了异常的蓄电部2流过电流。此时,产生了异常的蓄电部2在一对连接点P1、P2之间形成短路路径,因此会从产生了异常的蓄电部2以外的蓄电部2向产生了异常的蓄电部2流过短路电流。因此,在与产生了异常的蓄电部2对应的切断部3会流过给定值以上的电流(过电流),产生了异常的蓄电部2与一对连接点P1、P2之间被切断部3电切断。
通过以上,根据本实施方式涉及的蓄电装置1,具有如下这样的优点,即,即使在一部分蓄电部2产生了异常的情况下,也能够谋求保护蓄电部2。
(2)详细情况
以下,参照图1~图6的B对本实施方式涉及的蓄电装置1、电源装置100、以及移动体200进行详细说明。以下参照的附图均是示意性的图,图中的各构成要素的大小以及厚度各自之比未必一定反映了实际的尺寸比。
(2.1)结构
如图2所示,本实施方式涉及的蓄电装置1与电源电路101一起构成电源装置100。换言之,本实施方式涉及的电源装置100具备蓄电装置1和电源电路101。
在本实施方式中,作为一个例子,电源电路101为DC-DC转换器,在输入端子电连接有包含直流电源的电源202,在输出端子电连接有蓄电装置1。该电源电路101对从电源202施加的直流电压进行降压、升压或升降压,并输出到蓄电装置1。蓄电装置1作为对电源电路101的输出电压进行平滑的平滑器起作用。在蓄电装置1的输出端子电连接有负载203。在此,蓄电装置1与电源电路101分开地被模块化,例如,能够仅对电源装置100中的蓄电装置1进行更换等。
此外,如图3所示,本实施方式涉及的电源装置100与移动体主体201一起构成移动体200。换言之,本实施方式涉及的移动体200具备移动体主体201和蓄电装置1。该移动体200还具备与蓄电装置1一起构成电源装置100的电源电路101。
在本实施方式中,作为一个例子,移动体200为车辆,具备包含车辆主体的移动体主体201和搭载于移动体主体201的电源装置100(包含蓄电装置1)。在此,作为一个例子,移动体200是以搭乘有人的状态在路面上行驶的汽车。移动体200主要设想为电动汽车或混合动力车等,但是也可以是汽油发动机车或柴油发动机车。
在移动体200中,电源装置100例如电连接在电池等电源202与负载203之间。电源202例如能够利用从移动体200的外部输入的电力或在移动体200的行驶中由发电机产生的电力或由电动机产生的再生电力等进行充电。此外,负载203例如搭载在移动体主体201,是被施加直流电压而进行动作的制动系统、空调等。在本实施方式中,如上所述,电源装置100的电源电路101为DC-DC转换器。因此,电源装置100对从电源202施加的直流电压进行降压、升压或升降压,进而通过蓄电装置1进行平滑,并输出到负载203。
在如以上说明的那样的结构中,蓄电装置1能够代替电源202或与电源202一起,瞬间(暂时)使大电流对于负载203流过。此外,即使例如产生来自电源202的供给电力显著下降的电源失效等,蓄电装置1也能够对负载203供给备用用的电力。
如上所述,蓄电装置1具备多个蓄电部2和多个切断部3。此外,在本实施方式中,如图4所示,蓄电装置1还具备安装多个蓄电部2的基板4。多个蓄电部2在一对连接点P1、P2之间并联地电连接。在此,设蓄电装置1在构成要素中包含一对连接点P1、P2,但是也可以在构成要素中不包含一对连接点P1、P2。即,只要多个蓄电部2在一对连接点P1、P2之间并联地电连接即可,例如,也可以在设置于蓄电装置1的外部的一对连接点P1、P2之间并联地电连接多个蓄电部2。
一对连接点P1、P2与电源电路101的一对输出端子电连接。由此,在多个蓄电部2充电时,电源电路101的输出电力供给到一对连接点P1、P2,通过该输出电力,在多个蓄电部2的每一个中蓄积电荷(电能)。此外,在一对连接点P1、P2之间电连接负载203。由此,在多个蓄电部2放电时,蓄积在多个蓄电部2的每一个中的电荷(电能)从一对连接点P1、P2释放到负载203。
在此,电源电路101输出直流电压,因此一对连接点P1、P2包含成为正极侧(高电位侧)的第1连接点P1和成为负极侧(低电位侧)的第2连接点P2。在本实施方式中,一对连接点P1、P2的每一个是基板4所包含的导体层42(参照图5)的一部分,通过电线与电源电路101的一对输出端子以及负载203连接。但是,在本公开中所说的“连接点”可以不是基板4所包含的导体层42的一部分,例如,也可以是用于连接电线等的部件(端子)或电子部件的引线等。
在本实施方式中,构成电源装置100(包含蓄电装置1)的多个构成要素全部收容在一个壳体11(参照图3)内。如图3所示,壳体11固定在移动体主体201。电源202以及负载203等与电源装置100(包含蓄电装置1)一起搭载于移动体主体201。
基板4是具有绝缘基板41和导体层42(参照图5)的印刷布线板。在此,作为一个例子,基板4是仅在绝缘基板41的厚度方向上的一面形成有导体层42的单面印刷布线板。
在本实施方式中,多个蓄电部2中的至少一个蓄电部2是包含液状电解质(电解液)的电解电容器。电解电容器具备阳极构件、阴极构件、以及电解质。阳极构件具有包含阀作用金属的阳极基材和形成在阳极基材的表面的电介质层。阀作用金属例如包含铝、钽、铌、钛、铪、锆、锌、钨、铋以及锑等和包含这些的合金。作为一个例子,阴极构件包含铝等金属箔,但是并不限于该形态,只要作为电解电容器的阴极起作用即可,且作为阴极构件能够采用各种形态。电解质配置在阳极构件与阴极构件之间。在本实施方式中,各蓄电部2包含液状电解质(电解液)以及固体电解质作为电解质。电解液包含溶剂、酸成分以及碱成分。作为固体电解质,可使用聚噻吩、PPy(聚吡咯)、PEDOT(聚乙烯二氧噻吩)或聚苯胺等导电性高分子或TCNQ络盐等。
在本实施方式中,多个蓄电部2均由在电解质中包含导电性高分子和电解液的铝电解电容器构成。这种铝电解电容器能够将等效串联电阻(ESR:Equiva]ent seriesresistance)抑制得低,并且电介质层的修复性提高且能够降低漏电流。这样的铝电解电容器是优选在蓄电装置1中用作多个蓄电部2中的一个蓄电部2的电容器。
这些多个蓄电部2通过基板4中的导体层42在一对连接点P1、P2之间并联地电连接。蓄电装置1所具备的蓄电部2的个数只要是两个以上即可,也可以是几十个或一百个以上。在图4中,作为一个例子,例示了蓄电装置1具备十个蓄电部2的情况。像这样,通过蓄电装置1具备并联地电连接的多个蓄电部2,从而作为蓄电装置1整体与蓄电部2单体相比,能够谋求大容量化且能够将等效串联电阻抑制得更低。
多个切断部3分别与多个蓄电部2一对一地对应。也就是说,多个切断部3的每一个在一对连接点P1、P2之间与对应的蓄电部2串联地电连接,与对应的蓄电部2一起构成串联电路。换言之,如图1所示,在一对连接点P1、P2之间并联地电连接有多个包含对应的蓄电部2以及切断部3的串联电路。再换言之,多个蓄电部2分别经由对应的切断部3与一对连接点P1、P2并联地电连接。
具体地,各切断部3插入在对应的蓄电部2的阳极端子与成为正极侧(高电位侧)的第1连接点P1之间。也就是说,蓄电部2的阳极端子经由切断部3与第1连接点P1连接,蓄电部2的阴极端子不经由切断部3而直接与成为负极侧(低电位侧)的第2连接点P2连接。
在本实施方式中,多个切断部3中的至少一个切断部3是熔丝。在此,多个切断部3均包含电流熔丝。这些多个切断部3的每一个通过基板4中的导体层42在一对连接点P1、P2之间与对应的蓄电部2串联地电连接。蓄电装置1所具备的切断部3的个数只要是两个以上即可,也可以是几十个或一百个以上。在本实施方式中,作为一个例子,设蓄电装置1具备与蓄电部2相同数量(在图4的例子中为十个)的切断部3。
如上所述,多个切断部3分别在多个蓄电部2中的对应的蓄电部2流过给定值以上的电流时,将对应的蓄电部2与一对连接点P1、P2之间电切断。在本公开中所说的“给定值”是成为用于各切断部3进行工作、即将对应的蓄电部2与一对连接点P1、P2之间电切断的阈值的电流值。在本实施方式中,各切断部3是电流熔丝,因此“给定值”与切断部3的切断电流相等。因此,各切断部3在对应的蓄电部2流过给定值以上的电流之前,使对应的蓄电部2与一对连接点P1、P2之间导通,若在对应的蓄电部2流过给定值以上的电流,则将对应的蓄电部2与一对连接点P1、P2之间切断。特别是,在本实施方式中,多个切断部3的每一个在流过至少来自多个蓄电部2中的对应的蓄电部2以外的蓄电部2的电流时,流过给定值以上的电流而将对应的蓄电部2与一对连接点P1、P2之间电切断。具体地,给定值被设定成对应的蓄电部2的额定电流的三倍以上且二十倍以下。对于切断部3的动作,详情在“(2.2)动作”一栏中进行说明。
在以下的说明中,在区分多个蓄电部2的情况下,对于多个蓄电部2的每一个,称为“蓄电部21”、“蓄电部22”、“蓄电部23”、…“蓄电部2n”。同样地,在区分多个切断部3的情况下,对于多个切断部3的每一个,称为“切断部31”、“切断部32”、“切断部33”、…“切断部3n”。“n”为自然数。在此,“n”相同的蓄电部2以及切断部3相互对应,在一对连接点P1、P2之间串联地电连接。也就是说,例如蓄电部21和切断部31相互对应,在一对连接点P1、P2之间,蓄电部21和切断部31串联地电连接。同样地,蓄电部22和切断部32相互对应,在一对连接点P1、P2之间,蓄电部22和切断部32串联地电连接。像这样,多个蓄电部21、22、23、…2n分别经由对应的切断部31、32、33、…3n与一对连接点P1、P2并联地电连接。
然而,在本实施方式中,多个蓄电部2均是形成为圆柱状的表面安装型的部件。多个蓄电部2的每一个安装在基板4中设置有导体层42的一侧的表面。更详细地,如图5所示,多个蓄电部2的每一个与导体层42中的电极部421、422通过焊料机械连接且电连接。在此,在电极部421、422中,与电极部421连接蓄电部2的阴极端子,与电极部422连接蓄电部2的阳极端子。
此外,在本实施方式中,多个切断部3均是形成为片状的表面安装型的部件。多个切断部3的每一个与多个蓄电部2一起安装在基板4中设置有导体层42的一侧的表面。更详细地,如图5所示,多个切断部3的每一个与导体层42中的电极部423、424通过焊料机械连接且电连接。
图5是从导体层42侧观察蓄电装置1的基板4的一部分的俯视图,对于蓄电部2以及切断部3,用假想线(双点划线)示出。进而,在图5中,在导体层42(除了电极部421~424以外)标注了阴影(点阴影)。
(2.2)动作
接着,参照图6的A以及图6的B对上述结构的蓄电装置1的动作进行说明。
在此,作为一个例子,设想如下的情况,即,在多个蓄电部2充电时,也就是说在电源电路101的输出电力供给到一对连接点P1、P2的状态下,在多个蓄电部21、22、23、…2n中的一个蓄电部22产生短路故障等异常。在本公开中所说的“短路故障等”的意思是指蓄电部2的短路(short circuit)模式的所有故障。即,短路故障等不仅包含蓄电部2的一对端子(阳极端子以及阴极端子)之间电短路的状态,而且还包含由于绝缘性能的下降等因而蓄电部2的一对端子之间的电阻值与正常时相比显著下降的状态。
在多个蓄电部22全部正常的稳定状态下,通过从电源电路101对一对连接点P1、P2供给电力,从而在多个蓄电部2流过充电电流Ic1。此时,如果在多个蓄电部2之间在各蓄电部2的两端电压上没有偏差,则就会在各个蓄电部2流过将充电电流Ic1的电流值除以蓄电部2的个数而得到的大小的电流。
在该状态下,若在蓄电部22产生短路故障等异常,则就会如图6的A所示,在蓄电部22流过比稳定状态大的电流。在图6的A中,将在蓄电部22产生了短路故障等异常的状态用标注在蓄电部22的“×”标记来表示。
即,在蓄电部22中,除了会流过在一对连接点P1、P2之间流过的充电电流Ic1以外,还会流过多个蓄电部2中除了蓄电部22以外的蓄电部2(蓄电部21、23、…2n)的放电电流。在本公开中所说的“放电电流”的意思是指在蓄电部2释放蓄积在蓄电部2中的电能时,也就是说在蓄电部2进行放电时,从蓄电部2输出的电流。蓄电部22以外的蓄电部2的放电电流包含蓄电部21的放电电流Id1、蓄电部23的放电电流Id3以及蓄电部2n的放电电流Idn。
总而言之,由于在蓄电部22产生短路故障等异常,因而在一对连接点P1、P2之间,蓄电部22形成短路路径。因此,若多个蓄电部2全部与一对连接点P1、P2连接,则就会从蓄电部22以外的蓄电部2经由一对连接点P1、P2通过形成了短路路径的蓄电部22而流过放电电流(Id1、Id3、…Idn)。其结果是,在蓄电部22会流过比稳定状态大的电流,所谓的过电流(包含短路电流)。
在此,在本实施方式涉及的蓄电装置1中,通过具备与多个蓄电部2一对一地对应的多个切断部3,从而如上所述,即使在一部分蓄电部2产生了异常的情况下,也能够谋求保护蓄电部2。即,多个切断部3分别在多个蓄电部2中的对应的蓄电部2流过给定值以上的电流时,将对应的蓄电部2与一对连接点P1、P2之间电切断。
在图6的A的例子中,在蓄电部22流过给定值以上的电流,因此与蓄电部22对应的切断部32进行工作,将蓄电部22与一对连接点P1、P2之间电切断。总而言之,如上所述,由于在蓄电部22流过过电流,因而在蓄电部22会流过大小超过蓄电部22的额定电流的几十倍的电流。此时,在与蓄电部22对应的切断部32,也就是说在一对连接点P1、P2之间与蓄电部22串联地电连接的切断部32也流过与蓄电部22相同大小的过电流。在本实施方式中,切断部32为电流熔丝,因此在流过蓄电部22以及切断部32的电流的大小成为给定值(切断电流)以上的时刻,电流熔丝的熔丝元件熔断。由此,根据在蓄电部22流过给定值以上的电流,如图6的B所示,切断部32将蓄电部22与一对连接点P1、P2之间电切断。在图6的B中,将切断部32进行工作的状态,也就是说将通过切断部32将蓄电部22与连接点P2之间电切断的状态用标注在切断部32的“×”标记来表示。
如以上说明的那样,在本实施方式中,多个切断部3的每一个在流过至少来自多个蓄电部2中的对应的蓄电部2以外的蓄电部2的电流时,流过给定值以上的电流而将对应的蓄电部2与一对连接点P1、P2之间电切断。换言之,在多个蓄电部21、22、23、…2n中的一个蓄电部22产生了短路故障等异常的情况下,在产生了异常的蓄电部22流过来自其他蓄电部2的电流(放电电流)。
在本实施方式中,如上所述,多个切断部3的每一个在流过至少来自多个蓄电部2中的对应的蓄电部2以外的蓄电部2的电流时,流过给定值以上的电流而将对应的蓄电部2与一对连接点P1、P2之间电切断。因此,像这样,由于从其他蓄电部2向蓄电部22流过的电流(放电电流),因而在蓄电部22就会流过给定值(切断部3的切断电流)以上的过电流,切断部32就进行工作。也就是说,切断部32利用对应的蓄电部22以外的蓄电部2的放电电流,将对应的蓄电部22与一对连接点P1、P2之间电切断。由此,如图6的B所示,一对连接点P1、P2与蓄电部22之间的电流路径被切断部32切断,电流(过电流)不再流过蓄电部22。
像这样,根据本实施方式涉及的蓄电装置1,在一部分蓄电部22产生了异常的情况下,产生了异常的一部分蓄电部22从一对连接点P1、P2电断开。其结果是,能够消除在产生了异常的一部分蓄电部22持续流过过电流的状态,难以产生因在蓄电部2持续流过过电流导致的不良情况(发热以及电力损耗等)。由此,能够谋求保护产生了异常的一部分蓄电部22以及正常的蓄电部2(未产生异常的蓄电部2)。因而,根据本实施方式涉及的蓄电装置1,具有如下这样的优点,即,即使在一部分蓄电部2产生了异常的情况下,也能够谋求保护蓄电部2。
而且,通过将产生了异常的一部分蓄电部2从一对连接点P1、P2电断开,从而对于正常的蓄电部2能够继续使用。总而言之,在图6的B的例子中,从一对连接点P1、P2之间将形成短路路径的蓄电部22电断开,因此对于蓄电部22以外的蓄电部2能够继续使用。因而,在一部分蓄电部2产生了异常的情况下,虽然蓄电部2的个数减少,但是能够通过剩余的正常的蓄电部2来确保作为蓄电装置1的功能,而带来蓄电装置1的可靠性提高。
然而,蓄电装置1并不限于在多个蓄电部2充电时,在多个蓄电部2放电时,也就是说在蓄积在多个蓄电部2的每一个中的电荷(电能)从一对连接点P1、P2向负载203释放的状态下,也与上述同样地进行动作。即,根据本实施方式涉及的蓄电装置1,在多个蓄电部2放电时,在一部分蓄电部2产生了异常的情况下,与产生了异常的蓄电部2对应的切断部3也进行工作,也能够谋求保护蓄电部2。
此外,在图6的A以及图6的B中,例示了在蓄电部22产生了短路故障等异常的情况,但是并不限于该例子,即使在蓄电部22以外的一个蓄电部2产生了异常的情况下,蓄电装置1也与上述同样地进行动作。进而,根据本实施方式涉及的蓄电装置1,即使是在两个以上的蓄电部2产生了异常的情况下,与产生了异常的两个以上的蓄电部2对应的两个以上的切断部3也进行工作,也能够谋求保护蓄电部2。
此外,即使在多个蓄电部2中的一部分蓄电部2存在短路故障等异常的情况下,根据本实施方式涉及的蓄电装置1,与存在异常的蓄电部2对应的切断部3也进行工作,也能够谋求保护蓄电部2。例如,在用作各个蓄电部2的电容器中,在假定以一百万个当中一个的比例存在异常的情况下,作为将二十个蓄电部2并联地电连接而成的蓄电装置1,例如有时在长时间使用时会以五万台当中一台的比例产生异常。根据本实施方式涉及的蓄电装置1,即使设在一部分蓄电部2存在不良(异常),也能够通过剩余的正常的蓄电部2来确保作为蓄电装置1的功能,因此能够降低作为蓄电装置1的不良(异常)产生率。
(3)变形例
实施方式1只不过是本公开的各种实施方式之一。实施方式1只要能够达到本公开的目的,就能够根据设计等进行各种变更。此外,与蓄电装置1同样的功能也可以通过蓄电装置的保护方法、计算机程序或记录有程序的非暂时性记录介质等来具体化。一个方式涉及的蓄电装置的保护方法是具备在一对连接点P1、P2之间并联地电连接的多个蓄电部2的蓄电装置1的保护方法。该保护方法具有如下的切断处理,即,在多个蓄电部2中的一个以上的蓄电部2流过给定值以上的电流时,将上述一个以上的蓄电部2与一对连接点P1、P2之间电切断。在此,切断处理相当于在上述蓄电装置1中使切断部3进行工作的处理。以下说明的变形例能够适当组合来应用。
移动体200并不限于汽车,也可以是两轮车(包含电动摩托车)、飞机、船舶、无人机等。
此外,蓄电装置1并不限于移动体200,例如也可以用于服务器装置、计算机装置以及家庭用游戏机等的CPU(Central Processing Unit,中央处理器)的电源装置100。除此以外,蓄电装置1例如还可用于通信设备以及工业设备等的FPGA(Field-Programmable GateArray,现场可编程门阵列)的电源装置100和图形板等的GPU(Graphics Processing Unit,图形处理单元)的电源装置100等。蓄电装置1的用途并不限定于这些,蓄电装置1能够用于多方面的领域。
此外,电源电路101并不限于DC-DC转换器,例如也可以是将从电源202施加的直流电压变换为交流电压的逆变器电路。在该情况下,蓄电装置1与电源电路101的输入端子电连接。也就是说,蓄电装置1作为对电源电路101的输入电压进行平滑的平滑器起作用。
此外,用作多个蓄电部2中的至少一个蓄电部2的电容器并不限于具有两个端子的双端子构造,也可以是具有三个以上端子的构造。
此外,从提高电介质层的修复性的观点出发,多个蓄电部2中的至少一个蓄电部2优选是包含液状电解质的电解电容器,例如可以是不包含导电性高分子作为电解质而使用电解液的湿式的铝电解电容器。即,各蓄电部2并不限于将电解液(或溶剂成分)和导电性高分子用作电解质的铝电解电容器。进而,各蓄电部2并不限于包含液状电解质的电解电容器,例如也可以是使用了导电性高分子、二氧化锰或有机半导体等固体电解质的固体电解电容器。像这样,即使是使用了固体电解质的电解电容器,也有时会产生短路故障等异常,因此根据实施方式1涉及的蓄电装置1,具有如下这样的优点,即,在一部分蓄电部2产生了异常的情况下,能够谋求保护蓄电部2。进而,各蓄电部2还可以是电解电容器以外的蓄电器件,例如双电层电容器(EDLC:Electric Double-Layer Capacitor)或锂离子电池(LIB:Lithium Ion Battery)等二次电池。
此外,各蓄电部2并不限于双电层电容器,例如也可以是具有以下说明的结构的电化学器件。在此所说的电化学器件具备正极构件、负极构件、以及非水电解液。正极构件具有正极集电体和承载于正极集电体并包含正极活性物质的正极材料层。正极材料层包含导电性高分子来作为对阴离子(掺杂剂)进行掺杂以及去掺杂的正极活性物质。负极构件具有包含负极活性物质的负极材料层。作为一个例子,负极活性物质是伴随锂离子的储存以及释放的氧化还原反应发生进展的物质,具体地,是碳材料、金属化合物、合金或陶瓷材料等。作为一个例子,非水电解液具有锂离子传导性。这种非水电解液包含锂塩和使锂塩溶解的非水溶液。这样的结构的电化学器件与双电层电容器等相比,具有高的能量密度。
此外,多个蓄电部2为相同构造(种类)的蓄电器件,这并不是蓄电装置1所必需的结构,多个蓄电部2也可以包含不同构造(种类)的蓄电器件。
此外,多个蓄电部2中的至少一个蓄电部2也可以包含并联、串联或并联且串联地电连接的两个以上的蓄电器件(电解电容器等)。即,也可以通过两个以上的蓄电器件的并联电路或串联电路或其组合来实现一个蓄电部2。
此外,各切断部3插入在对应的蓄电部2的阳极端子与成为正极侧(高电位侧)的第1连接点P1之间,这并不是蓄电装置1所必需的结构。即,各切断部3也可以插入在对应的蓄电部2的阴极端子与成为负极侧(低电位侧)的第2连接点P2之间。此外,切断部3还可以插入在蓄电部2的阳极端子与第1连接点P1之间以及蓄电部2的阴极端子与第2连接点P2之间这两者。
此外,切断部3对于并联连接的多个蓄电部2的全部进行电连接,这并不是蓄电装置1所必需的结构,蓄电装置1也可以包含在一对连接点P1、P2之间不经由切断部3地电连接的蓄电部2。换言之,除了分别经由切断部3与一对连接点P1、P2电连接的多个蓄电部2以外,蓄电装置1也可以还具备不经由切断部3地与一对连接点P1、P2电连接的一个以上的蓄电部2。
此外,用作各切断部3的熔丝并不限于片状,例如也可以是管熔丝等能够更换的熔丝。进而,用作各切断部3的熔丝并不限于电流熔丝,例如也可以是温度熔丝。
此外,各切断部3并不限于熔丝,例如也可以是如利用了双金属的断路器那样具有从切断状态向导通状态恢复的恢复功能的元件。进而,各切断部3也可以包含开闭器和控制开闭器的控制部,其中,该开闭器包含继电器或半导体开关元件等。在该情况下,多个切断部3分别对流过多个蓄电部2中的对应的蓄电部2的电流的大小进行监视,并在对应的蓄电部2流过给定值以上的电流时,通过控制部打开开闭器。
此外,在本公开中,在电流的大小(电流值)以及给定值等两个值的比较中,作为“以上”这一点,包含两个值相等的情况以及两个值中的一者超过另一者的情况这两种情况。但是,并不限于此,在此所说的“以上”也可以与仅包含两个值中的一者超过另一者的情况的“更大”同义。也就是说,是否包含两个值相等的情况,能够根据给定值等设定而任意地变更,因此是“以上”还是“更大”并没有技术上的差异。
(实施方式2)
如图7所示,本实施方式涉及的蓄电装置1A的各切断部3A的结构与实施方式1涉及的蓄电装置1不同。以下,对于与实施方式1同样的结构,标注共同的附图标记并适当省略说明。
在本实施方式中,蓄电装置1A具备安装多个蓄电部2的基板4。多个切断部3A中的至少一个切断部3A是形成在基板4的导体层42。此外,在本实施方式中,各蓄电部2不是表面安装型,而是通孔安装型的部件。
即,如图7所示,在本实施方式中,通过使基板4中的导体层42的一部分比其他部位形成得细,也就是说使宽度形成得小,从而来形成切断部3A。具体地,多个蓄电部2的每一个与导体层42中的电极部421、422通过焊料机械连接且电连接。而且,导体层42中与电极部421、422中的一者(在图7的例子中为电极部422)相连的部位的一部分通过形成为细线状,从而作为切断部3A起作用。图7是从导体层42侧观察蓄电装置1A的基板4的一部分的俯视图,对于蓄电部2,用假想线(双点划线)示出。进而,在图7中,在导体层42(除了电极部421、422以外)标注了阴影(点阴影)。
在本实施方式涉及的蓄电装置1A中,在流过蓄电部2的电流的大小成为给定值以上的时刻,代替电流熔丝的熔丝元件,包含基板4的导体层42的一部分的切断部3A熔断。由此,切断部3A根据在对应的蓄电部2流过给定值以上的电流这一情况,将对应的蓄电部2与一对连接点P1、P2之间电切断。
根据以上说明的本实施方式的结构,切断部3A通过基板4的导体层42的一部分来实现,因此即使在一部分蓄电部2产生了异常的情况下,不另外使用如熔丝那样的部件也能够谋求保护蓄电部2。
实施方式2中说明的结构能够与实施方式1中说明的结构(包含变形例)适当组合来应用。
(实施方式3)
如图8所示,本实施方式涉及的蓄电装置1B的各切断部3B的结构与实施方式1涉及的蓄电装置1不同。以下,对于与实施方式1同样的结构,标注共同的附图标记并适当省略说明。图8仅图示蓄电装置1B中的多个蓄电部2B中的一个蓄电部2B。
在本实施方式中,多个切断部3B中的至少一个切断部3B与对应的蓄电部2B是一体。在此,如图8所示,通过使蓄电部2B中的通电路的一部分比其他部位形成得细,也就是说使宽度形成得小,从而形成切断部3B。具体地,蓄电部2B具有一对引线端子211、212,一对引线端子211、212中的一者(在图8的例子中为引线端子211)的一部分通过形成为细线状,从而作为切断部3B起作用。
在本实施方式涉及的蓄电装置1B中,在流过蓄电部2B的电流的大小成为给定值以上的时刻,代替电流熔丝的熔丝元件,包含引线端子211的一部分的切断部3B熔断。由此,切断部3B根据在对应的蓄电部2B流过给定值以上的电流这一情况,将对应的蓄电部2B与一对连接点P1、P2之间电切断。
根据以上说明的本实施方式的结构,切断部3B可由蓄电部2B的一部分来实现,因此即使在一部分蓄电部2B产生了异常的情况下,不另外使用如熔丝那样的部件也能够谋求保护蓄电部2B。
此外,在本实施方式中,示出了将引线端子211、212的一部分用作切断部3B的例子,但是并不限于该例子,只要多个切断部3B中的至少一个切断部3B与对应的蓄电部2B是一体即可。例如,可以是蓄电部2B内置作为切断部3B的熔丝,也可以是设置在蓄电部2B内的接合线作为切断部3B起作用。
实施方式3中说明的结构(包含变形例)能够与实施方式1以及实施方式2中说明的结构(包含变形例)适当组合来应用。
(总结)
如以上说明的那样,第1方式涉及的蓄电装置(1、1A、1B)具备多个蓄电部(2、2B)和多个切断部(3、3A、3B)。多个蓄电部(2、2B)在一对连接点(P1、P2)之间并联地电连接。多个切断部(3、3A、3B)分别与多个蓄电部(2、2B)对应。多个切断部(3、3A、3B)的每一个在对应的蓄电部(2、2B)流过给定值以上的电流时,将对应的蓄电部(2、2B)与一对连接点(P1、P2)之间电切断。
根据该方式,例如,在仅在多个蓄电部(2、2B)中的一部分蓄电部(2、2B)流过过电流的情况下,能够仅将流过该过电流的一部分蓄电部(2、2B)从一对连接点(P1、P2)电断开。即,对于流过过电流的一部分蓄电部(2、2B),会由对应的切断部(3、3A、3B)将蓄电部(2、2B)与一对连接点(P1、P2)之间电切断,因此难以产生因持续流过过电流导致的不良情况。结果,根据蓄电装置(1、1A、1B),具有如下这样的优点,即,即使在一部分蓄电部(2、2B)产生了异常的情况下,也能够谋求保护蓄电部(2、2B)。
在第2方式涉及的蓄电装置(1、1A、1B)中,在第1方式中,多个切断部(3、3A、3B)中的至少一个切断部(3、3A、3B)是熔丝。
根据该方式,能够根据熔丝的选择而任意地变更各切断部(3、3A、3B)进行工作时的给定值,设计的自由度变高。
第3方式涉及的蓄电装置(1、1A、1B)在第1或2方式中,还具备安装多个蓄电部(2、2B)的基板(4)。多个切断部(3、3A、3B)中的至少一个切断部(3、3A、3B)是形成在基板(4)的导体层(42)。
根据该方式,不另外使用如熔丝那样的部件就能够实现切断部(3、3A、3B)的功能。
在第4方式涉及的蓄电装置(1、1A、1B)中,在第1~3中任一方式中,多个切断部中的至少一个切断部与对应的蓄电部(2、2B)是一体。
根据该方式,不另外使用如熔丝那样的部件就能够实现切断部(3、3A、3B)的功能。
在第5方式涉及的蓄电装置(1、1A、1B)中,在第1~4中任一方式中,如下述的那样,多个切断部(3、3A、3B)的每一个将对应的蓄电部(2、2B)与一对连接点(P1、P2)之间电切断。即,多个切断部(3、3A、3B)的每一个在流过至少来自多个蓄电部(2、2B)中的对应的蓄电部(2、2B)以外的蓄电部(2、2B)的电流时,流过给定值以上的电流。由此,多个切断部(3、3A、3B)的每一个将对应的蓄电部(2、2B)与一对连接点(P1、P2)之间电切断。
根据该方式,切断部(3、3A、3B)能够利用对应的蓄电部(2、2B)以外的蓄电部(2、2B)的放电电流,将对应的蓄电部(2、2B)与一对连接点(P1、P2)之间电切断。
在第6方式涉及的蓄电装置(1、1A、1B)中,在第1~5中任一方式中,多个蓄电部(2、2B)中的至少一个蓄电部(2、2B)是包含液状电解质的电解电容器。
根据该方式,由于将多个容量比较大的电解电容器并联地电连接,因此作为蓄电装置(1、1A、1B)能够谋求更大容量化。
第7方式涉及的电源装置(100)具备第1~6中任一方式涉及的蓄电装置(1、1A、1B)和电源电路(101)。
根据该方式,例如,在仅在多个蓄电部(2、2B)中的一部分蓄电部(2、2B)流过过电流的情况下,能够仅将流过该过电流的一部分蓄电部(2、2B)从一对连接点(P1、P2)电断开。即,对于流过过电流的一部分蓄电部(2、2B),会由对应的切断部(3、3A、3B)将蓄电部(2、2B)与一对连接点(P1、P2)之间电切断,因此难以产生因持续流过过电流导致的不良情况。结果,根据电源装置(100),具有如下这样的优点,即,即使在一部分蓄电部(2、2B)产生了异常的情况下,也能够谋求保护蓄电部(2、2B)。
第8方式涉及的移动体(200)具备第1~6中任一方式涉及的蓄电装置(1、1A、1B)和利用蓄电装置(1、1A、1B)的输出的移动体主体(201)。
根据该方式,例如,在仅在多个蓄电部(2、2B)中的一部分蓄电部(2、2B)流过过电流的情况下,能够仅将流过该过电流的一部分蓄电部(2、2B)从一对连接点(P1、P2)电断开。即,对于流过过电流的一部分蓄电部(2、2B),会由对应的切断部(3、3A、3B)将蓄电部(2、2B)与一对连接点(P1、P2)之间电切断,因此难以产生因持续流过过电流导致的不良情况。结果,根据移动体(200),具有如下这样的优点,即,即使在一部分蓄电部(2、2B)产生了异常的情况下,电能够谋求保护蓄电部(2、2B)。
第9方式涉及的电容器在第1~6中任一方式涉及的蓄电装置(1、1A、1B)中用作多个蓄电部(2、2B)中的一个蓄电部。
根据该方式,例如,在仅在多个蓄电部(2、2B)中的一部分蓄电部(2、2B)流过过电流的情况下,能够仅将流过该过电流的一部分蓄电部(2、2B)从一对连接点(P1、P2)电断开。即,对于流过过电流的一部分蓄电部(2、2B),会由对应的切断部(3、3A、3B)将蓄电部(2、2B与一对连接点(P1、P2)之间电切断,因此难以产生因持续流过过电流导致的不良情况。结果,根据上述电容器,具有如下这样的优点,即,即使在一部分蓄电部(2、2B)产生了异常的情况下,也能够谋求保护蓄电部(2、2B)。
第10方式涉及的蓄电装置(1、1A、1B)的保护方法是具备在一对连接点(P1、P2)之间并联地电连接的多个蓄电部(2、2B)的蓄电装置(1、1A、1B)的保护方法。上述保护方法具有如下的切断处理,即,在多个蓄电部(2、2B)中的一个以上的蓄电部(2、2B)流过给定值以上的电流时,将一个以上的蓄电部(2、2B)与一对连接点(P1、P2)之间电切断。
根据该方式,例如,在仅在多个蓄电部(2、2B)中的一部分蓄电部(2、2B)流过过电流的情况下,能够仅将流过该过电流的一部分蓄电部(2、2B)从一对连接点(P1、P2)电断开。即,对于流过过电流的一部分蓄电部(2、2B),会通过切断处理将蓄电部(2、2B)与一对连接点(P1、P2)之间电切断,因此难以产生因持续流过过电流导致的不良情况。结果,根据蓄电装置(1、1A、1B)的保护方法,具有如下这样的优点,即,即使在一部分蓄电部(2、2B)产生了异常的情况下,也能够谋求保护蓄电部(2、2B)。
并不限于上述方式,实施方式1、实施方式2以及实施方式3涉及的蓄电装置(1、1A、1B)的各种结构(包含变形例)能够通过蓄电装置的保护方法来具体化。
对于第2~6方式涉及的结构,并不是蓄电装置(1、1A、1B)所必需的结构,能够适当省略。
附图标记说明
1、1A、1B:蓄电装置;
2、2B:蓄电部(电容器);
3、3A、3B:切断部;
P1、P2:连接点;
4:基板;
42:导体层;
100:电源装置;
101:电源电路;
200:移动体;
201:移动体主体。
Claims (10)
1.一种蓄电装置,具备:
在一对连接点之间并联地电连接的多个蓄电部;以及
分别与所述多个蓄电部对应的多个切断部,
所述多个切断部的每一个在对应的蓄电部流过给定值以上的电流时,将对应的所述蓄电部与所述一对连接点之间电切断。
2.根据权利要求1所述的蓄电装置,其中,
所述多个切断部中的至少一个切断部是熔丝。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电装置,其中,
该蓄电装置还具备安装所述多个蓄电部的基板,
所述多个切断部中的至少一个切断部是形成在所述基板的导体层。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的蓄电装置,其中,
所述多个切断部中的至少一个切断部与对应的所述蓄电部是一体。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的蓄电装置,其中,
所述多个切断部的每一个在流过至少来自所述多个蓄电部中的对应的所述蓄电部以外的蓄电部的电流时,流过所述给定值以上的电流而将对应的所述蓄电部与所述一对连接点之间电切断。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的蓄电装置,其中,
所述多个蓄电部中的至少一个蓄电部是包含液状电解质的电解电容器。
7.一种电源装置,具备:
权利要求1~6中任一项所述的蓄电装置;以及
电源电路。
8.一种移动体,具备:
权利要求1~6中任一项所述的蓄电装置;以及
利用所述蓄电装置的输出的移动体主体。
9.一种电容器,在权利要求1~6中任一项所述的蓄电装置中用作所述多个蓄电部中的一个蓄电部。
10.一种蓄电装置的保护方法,是具备在一对连接点之间并联地电连接的多个蓄电部的蓄电装置的保护方法,
所述蓄电装置的保护方法具有如下的切断处理,即,在所述多个蓄电部中的一个以上的蓄电部流过给定值以上的电流时,将所述一个以上的蓄电部与所述一对连接点之间电切断。
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