JP2008235825A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】格納条件の制約が少なく、良好な冷却性能を持つ、好適な蓄電装置を実現する。
【解決手段】所定数の角型キャパシタセル３０をその厚さ方向から１対のプレート３１，３２により挟持することにより組み立てられるキャパシタモジュール１２、複数のキャパシタモジュール１２を角型キャパシタセル３０の厚さ方向に重ねて収容する筐体１１、筐体１１の内側に左右方向の中心線を挟む対称位置に配置する仕切板としてキャパシタモジュール１２間に介装される隔壁部材２２，２３、筐体１１の前後面，左右面，底面を構成する各壁部材１５〜１９および隔壁部材２２，２３にこれらの内部を冷却液が順に流れる経路を形成する液冷構造（図１の矢印、参照）、を備える。
【選択図】図３

Description

この発明は、車載等に好適な蓄電装置に関する。

蓄電装置として、数多くの電気二重層キャパシタを直列または直並列に接続して構成されるものがある。このような蓄電装置においては、温度上昇に原因する電気二重層キャパシタの性能劣化を防止するため、通風により電気二重層キャパシタを空冷する手段が備えられる（特許文献１、特許文献２）。
特許第３８４６８９号 特開平１１−２７３９８２号

空冷式は、通風によるため、車載等の場合、蓄電装置の格納場所が大きく制約される。また、通風させるのに冷却ファンなどの付随装置が必要となり、これらを含み蓄電装置が大型化するため、格納場所を確保しづらい、という問題点が考えられる。

この発明は、格納条件の制約が少なく、良好な冷却性能を持つ、車載等に好適な蓄電装置の提供を目的とする。

第１の発明は、数多くの電気二重層キャパシタからこれらを直列または直並列に接続することにより構成される蓄電装置において、所定数の角型キャパシタセルをその厚さ方向から１対のプレートにより挟持することによって組み立てられるキャパシタモジュール、複数のキャパシタモジュールを角型キャパシタセルの厚さ方向に重ねて収容する筐体、筐体の内側に左右方向の中心線を挟む対称位置に配置する仕切板としてキャパシタモジュール間に介装される隔壁部材、筐体の前後面，左右面，底面を構成する各壁部材および前記の隔壁部材にこれらの内部を冷却液が順に流れる経路を形成する液冷構造、を備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る蓄電装置において、液冷構造は、各壁部材および隔壁部材に形成される冷却液ジャケットを備えることを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明に係る蓄電装置において、筐体の底壁部材の冷却液ジャケット、前壁部材または後壁部材の冷却液ジャケット、は左右に２分割される一方、底壁部材の左右の冷却ジャケットの一方に冷却液の入口、他方に冷却液の出口、を備えることを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明に係る蓄電装置において、角型キャパシタセルは、ラミネートパックにより密封される一方、キャパシタモジュールは、１対のプレート間に挟持する複数の角型ラミネートパックのキャパシタセルを厚さ方向へ所定の面圧に加圧する手段を備えることを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明に係る蓄電装置において、キャパシタモジュールは、各プレートと各角型ラミネートパックのキャパシタセルとの間に絶縁シートを介装することを特徴とする。

第１の発明においては、筐体の各壁部材および隔壁部材の内部を順に流れる冷却液により、筐体の内側に収容される各キャパシタモジュールのキャパシタセル（電気二重層キャパシタ）を多面的に効率よく冷却することができる。蓄電装置は、液冷構造のため、空冷式と異なり、格納場所に大きな制約を受けない。冷却液のタンクやポンプ等が必要となるが、筐体と別の場所に配置可能なため、これらが蓄電装置の格納場所を制約することもない。筐体の内側の対称位置に配置される隔壁部材の数を増やすことにより、隔壁部材間のキャパシタモジュールのキャパシタセルに対する冷却性能が高められるのである。キャパシタセルは角型であり、筐体の内側に収容されるキャパシタモジュールは、所定数のキャパシタセルを１対のプレート間に挟持することにより組み立てられるので、筐体に効率よく収容できるほか、体積効率も大幅に向上する。

第２の発明においては、筐体の各壁部材および隔壁部材の冷却液ジャケットにより、十分な冷却面積が確保され、過不足のない冷却性能を得られる。

第３の発明においては、冷却液が冷却構造の経路を効率よく流れる。つまり、冷却液は、筐体において、底壁部材の入口側の冷却液ジャケット−前壁部材の左側または右側の冷却液ジャケット−左壁部材の冷却液ジャケットまたは右壁部材の冷却液ジャケット，筐体の左側の隔壁部材の冷却液ジャケットまたは筐体の右側の隔壁部材の冷却液ジャケット−後壁部材の冷却液ジャケット−右壁部材の冷却液ジャケットまたは左壁部材の冷却液ジャケット，筐体の右側の隔壁部材の冷却液ジャケットまたは筐体の左側の隔壁部材の冷却液ジャケット−前壁部材の右側または左側の冷却液ジャケット−底壁部材の出口側の冷却液ジャケット、の順に流れるのである。

第４の発明においては、加圧手段により、キャパシタセル内部の電極層が圧縮されるため、電気二重層キャパシタの性能アップ（静電容量の向上および内部抵抗の低減）が得られる。

第５の発明においては、絶縁シートにより、１対のプレート間に挟持される各キャパシタセルの短絡（ショート）が防止され、キャパシタモジュールの安全性を確保することができる。

図は、この発明の実施形態を表すものである。図１は、蓄電装置１０の筐体１１を例示する斜視図であり、図２は、筐体１１の内側に収容されるキャパシタモジュール１２を例示する分解斜視図であり、図３は、筐体１１へのキャパシタモジュール１２の収容を説明する斜視図である。

図１において、筐体１１は、前面を構成する前壁部材１５（プロントプレート）と、後面を構成する後壁部材１６（リヤプレート）と、左面を構成する左壁部材１７（サイドプレート）と、右面を構成する右壁部材１８（サイドプレート）と、底面を構成する底壁部材１９（ロアプレート）と、から外形六面体に組み立てられ、図示しないが、筐体１１の上面を構成する蓋部材（アッパプレート）が取り外し可能に設けられる。２１は筐体１１の内側を左右方向に２等分する仕切板（センタプレート）であり、これを挟む両側の対称位置に仕切板として隔壁部材２２，２３（ミドルプレート）が配置される。２０は筐体１１の支持脚（マウント装置）である。

筐体１１の各壁部材１５〜１９および各隔壁部材２２，２３にこれらの内部を冷却液が順に流れる経路を形成する液冷構造が構成される。壁部材１５〜１９および隔壁部材２２，２３に冷却液ジャケットが形成され、これらの冷却液ジャケットを接続することにより、冷却液が順に流れる経路が形成される。

この実施形態においては、筐体１１の底壁部材１９の冷却液ジャケット、前壁部材１５の冷却液ジャケット、は内部が隔壁により左右に２分割（２等分）される。底壁部材１９の後端部において、左側の冷却ジャケットに冷却液の入口部２５、右側の冷却液ジャケットに冷却液の出口部２６、が配置される。冷却液は、筐体１１の液冷構造において、矢印で示すように、底壁部材１９の入口側の冷却液ジャケット−前壁部材１５の左側の冷却液ジャケット−左壁部材１７の冷却液ジャケット，筐体１１の左側の隔壁部材２２の冷却液ジャケット−後壁部材１６の冷却液ジャケット−右壁部材１８の冷却液ジャケット，筐体１１の右側の隔壁部材２３の冷却液ジャケット−前壁部材１５の右側の冷却液ジャケット−底壁部材１９の出口側の冷却液ジャケット、の順に流れるのである。

筐体１１において、後述のキャパシタモジュール１２は、仕切板２１（センタプレート）と隔壁部材２２，２３（ミドルプレート）との間に１セットずつ収容される（図３、参照）。また、左右壁部材１７、１８（サイドプレート）と隔壁部材２２，２３（ミドルプレート）との間に数セットを１組にキャパシタセルの厚さ方向（筐体１１の左右方向）へ重ねて収容される。

図２において、キャパシタモジュール１２は、所定数の角型キャパシタセル３０をその厚さ方向から１対のプレート３１，３２により挟持することによって組み立てられる。図示の場合、所定数の角型キャパシタセル３０は、厚さ方向に２個ずつ、これらをプレート３１，３２の長手方向に５列、の合計１０個がプレート３１，３２間に配置される。１対のプレート３１，３２に各列２個ずつ重なるキャパシタセル３０を受け入れる空間が区分される。３３はプレート３１側を区分する仕切部材であり、これら仕切部材３３に対応する折曲段部３４（フランジ）がプレート３２側に形成される。

角型キャパシタセル３０は、ハードケースでなく、ソフトなラミネートバックにより、外装（密封）される。３６は座金であり、３７はボルトであり、ボルト３７を座金３６からフランジ３４を通して仕切部材３３に螺合することにより、キャパシタモジュール１２は、１対のプレート３１，３２間に各列２個ずつ重なるキャパシタセル３０を厚さ方向へ所定の面圧に加圧するように組み立てられる。

図２において、３９は各列２個のキャパシタセル３０間、プレート３１，３２と各列２個のキャパシタセル３０との間、に介装される絶縁シートである。

このように蓄電装置１０を構成すると、筐体１１の各壁部材１５〜１９および隔壁部材２２，２３の内部を順に流れる冷却液により、筐体１１の内側に収容される各キャパシタモジュール１２のキャパシタセル３０（電気二重層キャパシタ）を多面的に効率よく冷却することができる。

蓄電装置１０は、液冷構造のため、空冷式と異なり、車載等において、格納場所に大きな制約を受けない。冷却液のタンクやポンプ等が必要となるが、筐体１１と別の場所に配置可能なため、これらが蓄電装置１０の格納場所を制約することもない。また、蓄電装置１０は、液冷構造を備えるので、車載等においては、蓄電装置１０を小型化することにより、所要の容量を確保しつつ、これらを複数の格納場所に分散して搭載することも可能となる。

キャパシタセル３０は角型であり、筐体１１の内側に収容されるキャパシタモジュール１２は、所定数のキャパシタセル３０を１対のプレート３１，３２間に挟持することにより組み立てられるので、筐体１１に効率よく収容できるほか、体積効率も大幅に向上する。また、筐体１１の内側に配置される隔壁部材２２，２３の数を増やすことにより、隔壁部材間のキャパシタモジュール１２に対する冷却性能が高められるのである。

液冷構造においては、筐体１１の各壁部材１５〜１９および隔壁部材２２，２３の冷却液ジャケットにより、十分な冷却面積が確保され、数多くのキャパシタセル３０に対する過不足のない冷却性能を得られる。冷却液は、液冷構造において、底壁部材１９の入口側の冷却液ジャケット−前壁部材１５の左側の冷却液ジャケット−左壁部材１７の冷却液ジャケット，筐体１１の左側の隔壁部材２２の冷却液ジャケット−後壁部材１６の冷却液ジャケット−右壁部材１８の冷却液ジャケット，筐体の右側の隔壁部材２３の冷却液ジャケット−前壁部材１５の右側の冷却液ジャケット−底壁部材１９の出口側の冷却液ジャケット、の順に効率よく流れる。

筐体１１に収容されるキャパシタモジュール１２については、所要数の角型ラミネートパックのキャパシタセル３０が厚さ方向へ所定の面圧に加圧され、各キャパシタセル３０内部の電極層が圧縮されるため、電気二重層キャパシタの性能アップ（静電容量の向上および内部抵抗の低減）が得られる。また、絶縁シート３９により、１対のプレート３１，３２（加圧プレート）間に挟持される各キャパシタセル３０の短絡（ショート）が防止され、蓄電装置１０の安全性，信頼性を高められるのである。

液冷構造は、冷却液の経路として別の経路も考えられるが、この実施形態においては、筐体１１の経路を左右に分けて各冷却液ジャケットを直列に接続するため、冷却液を効率よく循環させることができる。冷却液としては、水のほか、特殊な冷媒を適用することも可能である。

この発明の実施形態に係る蓄電装置の筐体を例示する斜視図である。 同じくキャパシタモジュールを例示する分解斜視図である。 同じく筐体へのキャパシタモジュールの収容を説明する斜視図である。

符号の説明

１０ 蓄電装置
１１ 筐体
１２ キャパシタモジュール
１５ 前壁部材
１６ 後壁部材
１７ 左壁部材
１８ 右壁部材
１９ 底壁部材
２２，２３ 隔壁部材
２５ 冷却液の入口部
２６ 冷却液の出口部
３０ 角型キャパシタセル（電気二重層キャパシタ）
３１，３２ プレート（加圧プレート）
３３ 仕切部材
３４ 折曲段部（フランジ）
３６ 座金
３７ ボルト
３９ 絶縁シート

Claims (5)

1. 数多くの電気二重層キャパシタからこれらを直列または直並列に接続することにより構成される蓄電装置において、所定数の角型キャパシタセルをその厚さ方向から１対のプレートにより挟持することによって組み立てられるキャパシタモジュール、複数のキャパシタモジュールを角型キャパシタセルの厚さ方向に重ねて収容する筐体、筐体の内側に左右方向の中心線を挟む対称位置に配置する仕切板としてキャパシタモジュール間に介装される隔壁部材、筐体の前後面，左右面，底面を構成する各壁部材および前記の隔壁部材にこれらの内部を冷却液が順に流れる経路を形成する液冷構造、を備えることを特徴とする蓄電装置。
2. 液冷構造は、各壁部材および隔壁部材に形成される冷却液ジャケットを備えることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 筐体の底壁部材の冷却液ジャケット、前壁部材または後壁部材の冷却液ジャケット、は左右に２分割される一方、底壁部材の左右の冷却ジャケットの一方に冷却液の入口、他方に冷却液の出口、を備えることを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置。
4. 角型キャパシタセルは、ラミネートパックにより密封される一方、キャパシタモジュールは、１対のプレート間に挟持する複数の角型ラミネートパックのキャパシタセルを厚さ方向へ所定の面圧に加圧する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
5. キャパシタモジュールは、各プレートと各角型ラミネートパックのキャパシタセルとの間に絶縁シートを介装することを特徴とする請求項４に記載の蓄電装置。