JP2005524227A - コンデンサモジュールおよび該コンデンサモジュールを有するコンデンサバッテリー - Google Patents

Abstract

本願では、第１のコンデンサ（１０Ａ）および第２のコンデンサ（１０Ｂ）が、相互に密接に密封された別個の金属導電性のケーシング（５Ａ，５Ｂ）内に設けられているコンデンサモジュール（１）が提案されている。両ケーシングはコンタクト面を介して相互に接続され、内部の電気接続が実現されている。各ケーシングはそれぞれ、ケーシングから電気的に絶縁された少なくとも１つの第１の端子（２Ａ，２Ｂ）を有する。両コンデンサ間は直接的に電気接続されているので、本発明によるコンデンサモジュールが必要とするねじ結合は少なくなり、ひいては本発明によるコンデンサモジュールはより簡単に、かつより低コストで製造できる。

Description

たとえば二重層コンデンサ等のコンデンサでは、セル電圧は数ボルトに制限されている。たいていの適用では動作電圧は格段に高いので、複数のコンデンサをコンデンサモジュールに対して直列接続しなければならない。従来のコンデンサモジュールでは個々のコンデンサは、電流路を介してねじ結合によって、別のコンデンサと接続されている（図１参照）。このような従来のコンデンサモジュールは、ねじ結合部が多いので、取り付けのために著しく大きな手間をかけなければならないという欠点を有する。このような手間によって、時間が長くなってコストが上昇し、コンデンサモジュールの内部抵抗が上昇してしまう。

本発明の目的は、上記の欠点が改善されたコンデンサモジュールを提供することである。

この目的は本発明によれば、請求項１に記載されたコンデンサモジュールによって達成される。コンデンサモジュールの有利な構成および該コンデンサモジュールを有するコンデンサバッテリーは、従属請求項に記載されている。

本発明では、第１のコンデンサおよび第２のコンデンサがそれぞれ、相互に密接に密閉された別個の金属導電性のケーシング内に設けられているコンデンサモジュールが記載されている。前記ケーシングはそれぞれ、コンデンサの１つの電極となっており、両ケーシングは反対側のコンタクト面を介して、少なくとも部分的に形状接続的に、相互に直接接続されている。このようにして、内部の電気的接続が実現される。各コンデンサはそれぞれ、ケーシングから電気的に絶縁された少なくとも１つの第１の端子を有し、この第１の端子によって、該コンデンサモジュールが外部に電気的に接触接続される。

本発明によるコンデンサモジュールの利点は、それぞれコンデンサが収容された２つの導電性のケーシングが、コンタクト面を介して直接接触していることである。両ケーシング間に直接的な電気接続が形成されるので（図２参照）、従来のコンデンサモジュールにおいて両コンデンサ間を接触接続するために使用されていたねじ結合（図１参照）が削減される。それゆえ本発明によるコンデンサモジュールを、従来のモジュールより小さい取付の手間で、より低コストで製造することができる。さらに本発明のコンデンサモジュールの重量および内部抵抗は、従来のコンデンサモジュールより小さい。このことは、車両関連の適用において使用する際に、たとえば自動車において使用する際に特に有利に影響する。本発明によるコンデンサモジュールでは両コンデンサの熱結合が密接であるから、少なくとも部分的に、両コンデンサの異なる自己放電特性も補償され、本発明のコンデンサモジュールにおいて電圧対称化するための既述の面倒な手段が省略される。したがって、金属導電性の両ケーシング間が直接接触接続されることにより、本発明によるコンデンサモジュールにおいてコンデンサを特に簡単に直列接続することができる。コンデンサケーシングは相互に密接に密封されており、別個になっている。このことによって電解質は、過度に高い電圧にさらされることがなくなる。

ケーシングから電気的に絶縁された第１の端子は通常、該ケーシング内に設けられたコンデンサを接触接続するために使用される。前記コンデンサはたとえば、コンデンサフィルムの形態で形成されている。コンデンサは通常、２つの電極層から成り、この２つの電極層間には多孔性のセパレータが配置されている。このセパレータも電極層も、電解質溶液と接触している。電極層およびセパレータから成る層構成体は、捲回されて巻取形コンデンサとなる。

本発明の別の実施形態ではコンデンサモジュールは、ケーシングと導電接続された少なくとも１つの第２の電気接続端子を有する。これによって、コンデンサとは別の電位が加えられているコンデンサケーシングを、電気的に接触接続することもできる。したがって本発明によるコンデンサモジュールでは、コンデンサを並列接続することもできる。

本発明の別の有利な実施形態では、コンデンサのケーシングはそれぞれ１つずつ矩形の断面を有する。すなわち、ケーシングは矩形である。しかし、ケーシングの角を平坦にするか、または丸み付けすることもできる。矩形のケーシングは特に省スペースで、コンデンサモジュールに収容することができる。

本発明の別の有利な変形形態では、両ケーシングはコンデンサモジュール内に、少なくとも部分的に形状接続的に配置され、両ケーシング間にコンタクト面が形成される。このことの利点は、コンタクト面が大きいので、本発明のコンデンサモジュールにおいて両ケーシング間が特に良好に電気接続されるということである。

別の実施形態では、前記ケーシングはそれぞれ１つずつ円形の断面を有する。すなわち、コンデンサケーシングはたとえばシリンダ形である。この変形形態では、両ケーシングの扁平な底部が金属プレートに導電接続されている。このことは、シリンダ形のケーシングでは電気接続は、両ケーシングを直接接触接続するだけでなく付加的に、両ケーシングに導電接続された導電性のプレートによっても行われることを意味する。

さらに、シリンダ形のケーシングでは両ケーシングの底部を、少なくとも部分的に形状接続的に配置することができる。したがって、相応に同軸に直列配置されている場合には、コンタクト面が形成される。このようにして本発明によるコンデンサモジュールのシリンダ形のケーシングでも、特に大きなコンタクト面が実現され、両コンデンサ間において特に良好な電気接続が実現される。

さらに、すべての端子をコンデンサモジュールの同一の表面に配置することもできる。このいわゆる放射状の構成によって、コンデンサモジュールを特に低コストで、小さな取り付け容量で構成することができる。というのも、コンデンサは１つの面によってのみ接触接続されるからだ。

本発明のコンデンサモジュールの別の有利な変形形態では、両ケーシングは相互に溶接接合されている。このことの利点は、両ケーシング間を特に良好に、かつ持続的に電気接続でき、かつ電気接続部は機械的に耐負荷性にもなることである。さらに、溶接によってコンタクト面が酸化から保護される。

また、コンデンサケーシングをたとえばねじ結合するか、またはより大きな単一のケーシングに収容することによって相互に接続することもできる。

本発明による少なくとも１つのコンデンサモジュールを別のコンデンサモジュールおよび／またはコンデンサと接続すると、コンデンサバッテリーが実現される。通常、コンデンサバッテリー内の個々のモジュールないしは個々のコンデンサは直列接続されている。本発明によるコンデンサモジュールを備えたコンデンサバッテリーの利点は、個々のコンデンサが直列接続されている場合でも、ねじ結合のケースおよびねじ結合部の半分、これらと関連する問題が削減されることである。前記問題は、たとえば取り付けの手間が大きいことである。

以下で本発明を、実施例および図面に基づいて詳細に説明する。

図１ 従来のコンデンサモジュールを示している。

図２ 本発明によるコンデンサモジュールの変形形態を示している。

図３Ａおよび３Ｂ 各コンデンサが軸上で接触接続された本発明のコンデンサモジュールの変形形態の断面図および平面図である。

図４Ａおよび４Ｂは、各コンデンサが放射状に接触接続された本発明のコンデンサの別の変形形態の斜視図および平面図である。

図５は、管形のコンデンサケーシングを備えた本発明のコンデンサモジュールの有利な実施形態を示している。

図６は、本発明による２つのコンデンサモジュールが相互に接続されたコンデンサバッテリーを示している。

図１は従来のコンデンサモジュールを示している。ここでは個々のコンデンサ１０Ａおよび１０Ｂのケーシング５Ａおよび５Ｂは、直接接触接続されていない。個々のコンデンサ１０Ａおよび１０Ｂはたとえば、巻取形コンデンサの形態で形成される。この巻取形コンデンサはそれぞれ、第１の電気接続端子２Ａないしは２Ｂに接触接続されており、これらはそれぞれ絶縁リング６Ａまたは６Ｂによって、各コンデンサケーシングから電気的に絶縁されている。これらの第１の電気接続端子は、巻取形コンデンサ内の第１の電極フィルムに接触接続されている。各巻取形コンデンサ内の第２の電極フィルムは、各コンデンサケーシングに導電接続された第２の電気接続端子４Ａないしは４Ｂに接触接続されている。このようにして、コンデンサケーシングに電位が加えられる。従来のコンデンサモジュールの両コンデンサ間は、コンタクト金属薄板１１Ａを介して適切なねじ結合によって、電気接続端子４Ａと２Ｂとの間で電気的に接触接続される。すでに上記で説明されたように、この従来技術の接触接続は非常に時間がかかり、多くの材料を必要とするので、ひいては高コストになってしまう。

図２は、本発明によるコンデンサモジュール１の変形形態を示している。ここでは、両コンデンサケーシング５Ａおよび５Ｂは矩形の断面を有する。両ケーシングは、側面を介して相互に接触接続されており、これによってコンタクト面が形成され、このコンタクト面によって両コンデンサケーシング間が直接電気接続され、ひいては両コンデンサ１０Ａと１０Ｂとの間が直接電気接続される。各コンデンサの電極フィルムはそれぞれ、第１の電気接続端子２Ａおよび２Ｂに接触接続されており、これらはそれぞれ絶縁リング６Ａおよび６Ｂによって各ケーシングから電気的に絶縁されている。前記電極フィルムは、ここでは例として巻取形コンデンサとして図示されている。巻取形コンデンサ１０Ａおよび１０Ｂの第２の電極フィルムはそれぞれ、コンタクト位置３Ａおよび３Ｂを介して各ケーシングに接触接続されているので、これらのケーシングには第２の電極フィルムの電位が加えられる。図１と図２とを比較すると、図１にて付加的なコンタクト金属薄板１１Ａによって実現された両コンデンサ間の接触接続部と両端子４Ａおよび２Ｂを、本発明によるコンデンサモジュールでは省略できることが歴然としている。

図３ａは、本発明によるコンデンサモジュールの変形形態の断面を示している。このコンデンサモジュールでは、矩形のコンデンサケーシング内に収容された巻取形コンデンサが軸上で接触接続されている。すなわち各巻取形コンデンサの２つの電極フィルムは、ケーシングの相互に対向する端面にて接触接続されている。この場合、電極フィルムは各端子２Ａおよび２Ｂに接触接続されており、別の電極フィルムはコンタクト位置３Ａおよび３Ｂを介してケーシングに接触接続されている。

図３Ｂは、図３Ａにて断面図として示されたコンデンサモジュールを平面図として示している。ここでは、それぞれ絶縁ディスク６Ａおよび６Ｂによって各ケーシングから電気的に絶縁された各第１の電気接続端子２Ａおよび２Ｂが図示されている。

図４ａは、本発明によるコンデンサモジュールの実施形態の斜視図である。ここでは、巻取形コンデンサ１０Ａおよび１０Ｂの電極フィルムは放射状に接触接続されている。換言すれば、コンデンサ内の両電極フィルムは同一の面で、電気接続端子ないしはケーシングによって接触接続されている。この実施形態では、巻取形コンデンサの電極フィルムはそれぞれ第１の電気接続端子２Ａないしは２Ｂに接触接続されているか、または各コンタクト位置７Ａないしは７Ｂにてケーシングと接触接続されている。矩形のコンデンサケーシングを有し放射状に接触接続されたこのようなコンデンサモジュールによって、コンデンサバッテリーを特に省スペースで構成することができる。

図４Ｂは、図４Ａにて斜視図として示された本発明のコンデンサモジュールの平面図である。ここには、各第１の電気接続端子２Ａないしは２Ｂと、ケーシングのためのコンタクト位置７Ａおよび７Ｂとが図示されている。

図５は、本発明によるコンデンサモジュールの別の実施形態を示している。このコンデンサモジュールは、２つの同軸のコンデンサケーシング５Ａおよび５Ｂを有する。ここに図示されているのは、この変形形態においてコンデンサケーシングが、扁平に形成された各底部を介して、相互に形状接続的に接触接続されている様子である。管形のコンデンサケーシングでは、管の扁平に形成された上面ないしは下面が底部と称される。管形のコンデンサケーシングにおいてこのような形式の接触接続によって、両ケーシング間に特に大きなコンタクト面が実現され、ひいては電気接続が特に良好になる。

図６にはコンデンサバッテリーが示されている。ここでは、本発明による２つのコンデンサモジュールが直列接続されている。ケーシングのための各第１の電気接続端子ないしはコンタクト位置の電位は、例として直列接続に関連して示されている。このようなコンデンサバッテリーで必要とされるねじ結合は、従来のコンデンサバッテリーよりも格段に少ない。両ケーシング（５Ａおよび５Ｂ）はそれぞれ、コンデンサ（１０Ａ，１０Ｂ）の電位を呈する。両ケーシングは、両ケーシング間に形成された双方向のコンタクト面を介して、少なくとも部分的に形状接続的に相互に直接接続されており、内部の電気接続が実現されている。両コンデンサ（１０Ａ，１０Ｂ）はケーシングに対して、それぞれ相反する異なった極性を有し、両コンデンサ（１０Ａ，１０Ｂ）の内部の直列接続が実現される。

ここに図示された巻取形コンデンサの代わりに、たとえば巻き取られない層スタックから成るコンデンサの実施形態でも、本発明によるコンデンサモジュールの別の変形形態が可能である。

従来のコンデンサモジュールを示している。

本発明によるコンデンサモジュールの変形形態を示している。

各コンデンサが軸上で接触接続された本発明のコンデンサモジュールの変形形態の断面図である。

各コンデンサが軸上で接触接続された本発明のコンデンサモジュールの変形形態の平面図である。

各コンデンサが放射状に接触接続された本発明のコンデンサの別の変形形態の斜視図である。

各コンデンサが放射状に接触接続された本発明のコンデンサの別の変形形態の平面図である。

管型のコンデンサケーシングを備えた本発明のコンデンサモジュールの有利な実施形態を示している。

本発明による２つのコンデンサモジュールが相互に接続されたコンデンサバッテリーを示している。

Claims (9)

1. コンデンサモジュール（１）において、
   第１のコンデンサ（１０Ａ）および第２のコンデンサ（１０Ｂ）は、相互に密接に密閉された別個の金属導電性のケーシング（５Ａ，５Ｂ）内に設けられており、
   両ケーシング（５Ａ，５Ｂ）はそれぞれ、該コンデンサ（１０Ａ，１０Ｂ）のうち１つの電極となっており、
   両ケーシング（５Ａ，５Ｂ）は、両ケーシング間に設けられた双方向のコンタクト面を介して、少なくとも部分的に形状接続的に相互に直接接続され、内部の電気接続が実現されており、
   各コンデンサ（１０Ａ，１０Ｂ）はそれぞれ、ケーシングから電気的に絶縁された少なくとも１つの第１の端子（２Ａ，２Ｂ）を有し、これによって該コンデンサモジュールの外部の電気的な接触接続が実施されることを特徴とするコンデンサモジュール。
2. 両コンデンサ（１０Ａ，１０Ｂ）はケーシングに対して、それぞれ相反する異なった極性を有し、両コンデンサ（１０Ａ，１０Ｂ）の内部の直列接続が実現される、請求項１記載のコンデンサモジュール。
3. 該コンデンサモジュール（１）は、ケーシング（５Ａ，５Ｂ）に接続された少なくとも１つの第２の端子（３Ａまたは３Ｂ）を有する、請求項１記載のコンデンサモジュール。
4. 該ケーシング（５Ａ，５Ｂ）は、それぞれ１つずつ矩形の断面を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載のコンデンサモジュール。
5. 該ケーシング（５Ａ，５Ｂ）は、それぞれ１つずつ円形の断面を有し、
   両ケーシングの底部は金属プレートと導電接続され、付加的な電気接続が実現される、請求項１または２記載のコンデンサモジュール。
6. 該ケーシング（５Ａ，５Ｂ）は、それぞれ１つずつ円形の断面を１つずつ有し、
   両ケーシングの底部は、少なくとも部分的に形状接続的に配置され、双方向のコンタクト面として形成されている、請求項１または２記載のコンデンサモジュール。
7. すべての電気接続端子は、同一の表面上に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のコンデンサモジュール。
8. 両ケーシングは相互に溶接接合されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のコンデンサモジュール。
9. コンデンサバッテリーにおいて、
   請求項１から８までのいずれか１項記載のコンデンサモジュールが、別のコンデンサモジュールおよび／またはコンデンサに接続されていることを特徴とするコンデンサバッテリー。

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