JP4072476B2

JP4072476B2 - 蓄電装置

Info

Publication number: JP4072476B2
Application number: JP2003285195A
Authority: JP
Inventors: 裕司矢島
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2023-08-01
Also published as: JP2005057007A

Description

この発明は、複数の電気二重層キャパシタを直列または並列に接続する連結電極を備える蓄電装置に関する。詳しくは、電気二重層キャパシタの温度を適正に維持するための改良に関する。

近年、各種の蓄電装置（例えば、ハイブリッド電気自動車の駆動電源など）、急速充電が可能で充放電サイクル寿命が長い、電気二重層キャパシタの適用技術が注目される。

特許文献１の場合、電気二重層キャパシタは、正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから積層体に組成される。積層体（キャパシタ本体）は電解液に浸され、容器に収容される。容器は、１対の端子（一方は正極体、もう一方は負極体、に接合される）の一部が外部へ突き出る状態に密封されるのである。

特許文献２においては、所要容量の蓄電装置を構成するため、複数の電気二重層キャパシタを直列または並列に接続するのに好適な電極構造が開示される。特許文献３においては、ハイブリッド電気自動車の駆動電源として車両に搭載されるキャパシタの水冷装置が開示される。
特開昭２００２−２８９４８７号特開２０００−３１３２３３号特開平１１−２７３９８３号

この発明は、このような従来技術を踏まえつつ、電気二重層キャパシタの熱的な性能劣化を効率的に防止しえる手段の提供を目的とする。特許文献３の水冷装置は、発電機を駆動するエンジンの冷却水を利用するものであり、所定数のキャパシタを囲むように冷却ジャケットが形成されるが、そのため格納に大きな空間が必要となり、適用しえる車両の範囲が制限されてしまう。この発明は、このような不具合を解決するための有効な手段の提供も目的とするものである。

第１の発明は、複数の電気二重層キャパシタを直列または並列に接続する連結電極を備える蓄電装置において、電気二重層キャパシタは、正極体とセパレータと負極体とから積層体に組成されるキャパシタ本体と、電解液と共にキャパシタ本体を密封する変形の柔軟な容器と、を備えるものであり、複数の電気二重層キャパシタは、キャパシタ本体の積層方向へ重なるように配列される一方、電気二重層キャパシタを配列方向の両側から挟むように配置される熱良導板と、これら熱良導体の端面と摺接可能な熱良導経路として電気二重層キャパシタの配列方向と平行な側面に添うように形成される放熱板と、複数の電気二重層キャパシタを配列方向へ所定の面圧に加圧する手段と、を備えたことを特徴とする。

第２の発明は、複数の電気二重層キャパシタを直列または並列に接続する連結電極を備える蓄電装置において、電気二重層キャパシタは、正極体とセパレータと負極体とから積層体に組成されるキャパシタ本体と、電解液と共にキャパシタ本体を密封する変形の柔軟な容器と、を備えるものであり、複数の電気二重層キャパシタは、キャパシタ本体の積層方向へ重なるように配列される一方、電気二重層キャパシタを配列方向の両側から挟むように配置される熱良導板と、これら熱良導板の端面と摺接可能かつ電気二重層キャパシタの配列方向と平行な側面に添うように形成される熱良導経路と、熱良導経路を積極的に冷却または加熱する手段と、複数の電気二重層キャパシタを配列方向へ所定の面圧に加圧する手段と、を備えたことを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明に係る蓄電装置において、熱良導経路を積極的に冷却または加熱する手段としては、Ｐ形の半導体素子とＮ形の半導体素子との接合対からなり、複数の素子を直列に接続してユニットに構成される熱電冷却素子が用いられ、蓄電装置の充放電を制御する電子制御ユニットと、電気二重層キャパシタの温度を検出する手段と、を設ける一方、キャパシタ温度管理用の電子制御ユニットとして、蓄電装置が充放電中のときに充電制御用の電子制御ユニットからの充放電情報および電気二重層キャパシタの検出温度に応じて熱電冷却素子への電力量を決定する手段と、電気二重層キャパシタの検出温度に応じて熱電冷却素子への電流の流れ方向を決定する手段と、これらの決定に基づいて熱電冷却素子への通電を制御する手段と、を備えたことを特徴とする。

第４の発明は、複数の電気二重層キャパシタを直列または並列に接続する連結電極を備える蓄電装置において、電気二重層キャパシタは、正極体とセパレータと負極体とから積層体に組成されるキャパシタ本体と、電解液と共にキャパシタ本体を密封する変形の柔軟な容器と、を備えるものであり、複数の電気二重層キャパシタは、キャパシタ本体の積層方向へ重なるように配列される一方、電気二重層キャパシタをこれら配列方向の両側から挟むように配置される熱良導板と、これら熱良導板の端面と摺接可能な熱良導経路として電気二重層キャパシタの配列方向と平行な側面に添うように形成される熱交換器と、熱交換器を経由する液体の循環路と、循環路の液体を積極的に冷却または加熱する手段と、循環路の液体を強制的に循環させるポンプと、複数の電気二重層キャパシタを配列方向へ所定の面圧に加圧する手段と、を備えたことを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明に係る蓄電装置において、循環路の液体を積極的に冷却または加熱する手段としては、Ｐ形の半導体素子とＮ形の半導体素子との接合対からなり、複数の素子を直列に接続してユニットに構成される熱電冷却素子が用いられ、蓄電装置の充放電を制御する電子制御ユニットと、電気二重層キャパシタの温度を検出する手段と、を設ける一方、キャパシタ温度管理用の電子制御ユニットとして、蓄電装置が充放電中のときに充電制御用の電子制御ユニットからの充放電情報および電気二重層キャパシタの検出温度に応じて熱電冷却素子への電力量を決定する手段と、電気二重層キャパシタの検出温度に応じて熱電冷却素子への電流の流れ方向を決定する手段と、これらの決定に基づいて熱電冷却素子への通電をポンプと共に制御する手段と、を備えたことを特徴とする。

第１の発明においては、電気二重層キャパシタの充放電に伴う発熱についても、熱良導板から放熱板へ伝わり、放熱板の作用により外部の空気との熱交換が促進される。そのため、電気二重層キャパシタの温度（蓄電装置の温度環境）を適正レベルに抑えられるようになる。熱良導板は、角型の電気二重層キャパシタを配列方向の両側から挟むように配置されるので、電気二重層キャパシタとの熱伝達面が十分に確保される。放熱板についても、熱良導板の端面に熱良導経路として電気二重層キャパシタの配列方向と平行な側面に添うように形成されるため、熱良導板との熱伝達面および外部の空気との放熱面が十分に確保されるのである。

電気二重層キャパシタは熱良導板に挟まれ、キャパシタ本体の積層方向へ配列される。熱良導板は、放熱板との摺接により、電気二重層キャパシタの配列方向へ移動しえるように支持され、電気二重層キャパシタを配列方向へ所定の面圧に加圧する手段が備えられるので、電気二重層キャパシタの各々について、変形が柔軟な容器と共にキャパシタ本体が積層方向へ圧縮され、熱良導板（電気二重層キャパシタを挟むように配置される）により、積層間の面圧も所定値に均等化される。このため、積層間が高度な密着状態となり、電気二重層キャパシタの内部抵抗が改善される一方、熱良導板と電気二重層キャパシタとの間も高度な密着状態となり、熱伝導率が良好に維持されるのである。

第２の発明においては、熱良導経路を冷却または加熱する手段により、蓄電装置を構成する電気二重層キャパシタの積極的な温度管理が可能となる。熱良導経路は、熱良導板の端面に電気二重層キャパシタの配列方向と平行な側面に添うように形成されるため、これを冷却または加熱する手段により、熱良導板に挟まれる電気二重層キャパシタの温度を応答よく適正レベルに維持しえる。

電気二重層キャパシタは熱良導板に挟まれ、キャパシタ本体の積層方向へ配列される。熱良導板は、熱良導経路との摺接により、電気二重層キャパシタの配列方向へ移動しえるように支持され、電気二重層キャパシタを配列方向へ所定の面圧に加圧する手段が備えられるので、電気二重層キャパシタの各々について、変形が柔軟な容器と共にキャパシタ本体が積層方向へ圧縮され、熱良導板（電気二重層キャパシタを挟むように配置される）により、積層間の面圧も所定値に均等化される。このため、積層間が高度な密着状態となり、電気二重層キャパシタの内部抵抗が改善される一方、熱良導板と電気二重層キャパシタとの間も高度な密着状態となり、熱伝導率が良好に維持されるのである。

第３の発明においては、熱良導板の端面に電気二重層キャパシタの配列方向と平行な側面に添うように形成される熱良導経路は、熱電冷却素子の吸熱（冷却）作用または放熱（加熱）作用を直接的に受けるため、熱良導板に挟めれる電気二重層キャパシタの温度を適正レベルに応答よく効率的に維持しえる。また、熱電冷却素子の吸熱作用または放熱作用が無駄なく制御され、電気二重層キャパシタの温度を適正レベルに精度よく自動的に維持しえる。

第４の発明においては、ポンプの駆動により、循環路の液体は強制的に循環され、液体を積極的に冷却または加熱する手段の作用により、熱交換器への供給側の温度が好適に維持され、熱交換器を通過する際に熱量の授受が行われるため、電気二重層キャパシタの温度を適正レベルに維持しえる。つまり、循環路の液体を冷却または加熱する手段により、蓄電装置を構成する電気二重層キャパシタの積極的な温度管理が可能となる。

また、熱電冷却素子の吸熱（冷却）作用または放熱（加熱）作動により、熱交換器への液体が応答よく好適に維持され、熱交換器を通過する際における熱量の授受により、電気二重層キャパシタの温度を適正レベルに維持しえる。

電気二重層キャパシタは熱良導板に挟まれ、キャパシタ本体の積層方向へ配列される。熱良導板は、熱交換器との摺接により、電気二重層キャパシタの配列方向へ移動しえるように支持され、電気二重層キャパシタを配列方向へ所定の面圧に加圧する手段が備えられるので、電気二重層キャパシタの各々について、変形が柔軟な容器と共にキャパシタ本体が積層方向へ圧縮され、熱良導板（電気二重層キャパシタを挟むように配置される）により、積層間の面圧も所定値に均等化される。このため、積層間が高度な密着状態となり、電気二重層キャパシタの内部抵抗が改善される一方、熱良導板と電気二重層キャパシタとの間も高度な密着状態となり、熱伝導率が良好に維持されるのである。

図１の蓄電装置１０において、複数の電気二重層キャパシタ１１は、これら角型の厚さ方向（キャパシタ本体の積層方向）へ重なるように配列され、これらを直列（または並列）に接続する連結電極（図示せず）が備えられる。連結電極は、電気二重層キャパシタ１１の外部電極１１ａ，１１ｂと同じく電気伝導度の良好な材質（例えば、アルミニウム）から形成される。

電気二重層キャパシタ１１は、蓄電装置１０の最小構成単位であり、正極体および負極体とこれらの間に介在するセパレータ（紙製など多孔質膜）とから所定の積層体に組成されるキャパシタ本体と、電気二重層キャパシタ１１の外部電極１１ａ，１１ｂを形成する１対の端子（正極体に接合される端子および負極体に接合される端子）と、これら端子の一部が外部へ突き出る状態にキャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える。

正極体および負極体は、集電極とその両面に形成の分極性電極（活性炭電極）とから構成される。これら集電極については、矩形状の金属箔（例えば、アルミニウム箔）からなり、その矩形平面の一辺に片側へ寄せて帯状のリード部が一体に成形される。各リード部の同極どうしが１つに束ねられ、その結束部に極性の対応する端子が接合される。

キャパシタ本体は、電解液に浸され、容器に収容する。容器は、金属の中間層を持つ変形の柔軟な樹脂の積層フィルム（例えば、アルミラミネート）から一側が開口する袋状に構成され、その開口部から端子の一部が容器１１の外部へ引き出される。容器の内部は、真空引きにより、余分な電解液と共に空気や水分が除去され、真空状態に袋の開口部が１対の端子を挟む形に密封されるのである。

蓄電装置１０においては、電気二重層キャパシタ１１を配列方向の両側から挟むように熱良導板１２が配置され、これら熱良導板１２の端面に熱良導経路として放熱板１３が電気二重層キャパシタ１１の配列方向と平行な側面に添うように形成される。

放熱板１３は、熱良導板１２の端面と摺接可能に構成される。つまり、熱良導板１２は、放熱板１３との摺接により、電気二重層キャパシタ１１の配列方向へ移動しえるように支持される。図示しないが、蓄電装置１０に複数の電気二重層キャパシタ１１を配列方向へ所定の面圧に加圧する手段が備えられる。この加圧手段は、熱良導板１２と共に電気二重層キャパシタ１１を配列方向へ圧縮しえる機構に設定される。

熱良導板１２および放熱板１３は、熱伝導度の良好な材質（例えば、銅やアルミニウム）から形成される。熱良導板１２および放熱板１３については、熱量を積極的に運び出すための機能要素（例えば、ヒートパイプ）を内蔵することも考えられる。図１において、１３ａは放熱板１３のフィンである。

このような構成により、電気二重層キャパシタ１１の充放電に伴う発熱についても、熱良導板１２から放熱板１３へ伝わり、放熱板１３の作用により、外部の空気との熱交換が促進される。そのため、電気二重層キャパシタ１１の温度（蓄電装置１０の温度環境）を適正レベルに抑えられるようになる。熱良導板１２は、角型の電気二重層キャパシタ１１を配列方向の両側から挟むように配置されるので、電気二重層キャパシタ１１との熱伝達面が十分に確保される。放熱板１３についても、熱良導板１２の端面に熱良導経路として電気二重層キャパシタ１１の配列方向と平行な側面に添うように形成されるので、熱良導板１２との熱伝達面および外部の空気との放熱面が十分に確保される。

熱良導板１２は、放熱板１３との摺接により、電気二重層キャパシタ１１の配列方向へ移動しえるように支持され、熱良導板１２と共に電気二重層キャパシタ１１を配列方向へ所定の面圧に加圧する手段が備えられるので、電気二重層キャパシタ１１の各々について、変形が柔軟な容器と共にキャパシタ本体が積層方向へ圧縮され、熱良導板１２（電気二重層キャパシタを挟むように配置される）により、積層間の面圧も所定値に均等化される。このため、積層間が高度な密着状態となり、電気二重層キャパシタ１１の内部抵抗が改善される一方、熱良導板１２と電気二重層キャパシタ１１との間も高度な密着状態となり、熱伝導率が良好に維持されるのである。

図２の蓄電装置２０において、複数の電気二重層キャパシタ１１は、これら角型の厚さ方向（キャパシタ本体の積層方向）へ重なるように配列され、これらを直列（または並列）に接続する連結電極（図示せず）が備えられる。連結電極は、電気二重層キャパシタ１１の外部電極と同じく電気伝導度の良好な材質（例えば、アルミニウム）から形成される。

電気二重層キャパシタ１１は、蓄電装置２０の最小構成単位であり、正極体および負極体とこれらの間に介在するセパレータ（紙製など多孔質膜）とから所定の積層体に組成されるキャパシタ本体と、電気二重層キャパシタ１１の外部電極１１ａ，１１ｂを形成する１対の端子（正極体に接合される端子および負極体に接合される端子）と、これら端子の一部が外部へ突き出る状態にキャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える。

キャパシタ本体は、電解液に浸され、容器に収容する。容器は、金属の中間層を持つ変形の柔軟な樹脂の積層フィルム（例えば、アルミラミネート）から一側が開口する袋状に構成され、その開口部から端子の一部が容器の外部へ引き出される。容器の内部は、真空引きにより、余分な電解液と共に空気や水分が除去され、真空状態に袋の開口部が１対の端子を挟む形に密封されるのである。

蓄電装置２０においては、電気二重層キャパシタ１１を配列方向の両側から挟むように熱良導板１２が配置され、これら熱良導板１２の端面に熱良導経路１３が電気二重層キャパシタ１１の配列方向と平行な側面に添う板状に形成される。熱良導板１２および熱良導経路１３は、熱伝導度の良好な材質（例えば、銅やアルミニウム）から形成される。熱良導板１２および熱良導経路１３については、熱量を積極的に運び出すための機能要素（例えば、ヒートパイプ）を内蔵することも考えられる。

熱良導経路１３は、熱良導板１２の端面と摺接可能に構成される。つまり、熱良導板１２は、熱良導経路１３との摺接により、電気二重層キャパシタ１１の配列方向へ移動しえるように支持される。図示しないが、複数の電気二重層キャパシタ１１を配列方向へ所定の面圧に加圧する手段が備えられる。この加圧手段は、熱良導板１２と共に電気二重層キャパシタ１１を配列方向へ圧縮しえる機構に設定される。

１４は熱良導経路１３を積極的に冷却または加熱する手段であり、この例においては、熱電冷却素子が熱良導経路１３に添うように配置される。熱電冷却素子１４は、Ｐ形の半導体とＮ形の半導体との接合対になり、複数の素子を電気的には直列に接続、熱的には並列に接続、のユニットに構成される。

熱電冷却素子１４（熱電冷却ユニット）は、直流（DC）電流が流れると、素子の両面における、片側に加熱（放熱）作用、その反対側に冷却（吸熱）作用、が生じる。DC電流の流れ方向を変えると、素子の加熱面と吸熱面とが逆転するのである。１５はフィン１５ａを備える放熱板であり、放熱板１５と熱電冷却素子１４との間および熱良導経路１３と熱電冷却素子１４との間に絶縁伝熱シート（図示せず）が介装される。

図２において、熱電冷却素子１４への電力量および電流の流れ方向を制御するのがECU１６（キャパシタ温度管理用の電子制御ユニット）であり、電気二重層キャパシタ１１の内部温度を最もよく反映する部位（例えば、熱伝導度も良好な外部電極１２）の温度を検出する温度センサ１７が備えられる。図示しないが、蓄電装置２０を電源とする負荷が設けられ、負荷に対する蓄電装置の充放電を制御するECU（充放電制御用の電子制御ユニット）が設けられる。。

キャパシタ温度管理用の電子制御ユニット１６は、温度センサ１７の検出信号および充放電制御用の電子制御ユニットからの充放電情報に基づいて、熱電冷却素子１４への電力量および電流の流れ方向を制御する。この電子制御ユニット１６においては、温度センサ１７の検出信号および充放電制御用の電子制御ユニットからの充放電情報に応じて熱電冷却素子への電力量を決定する手段と、温度センサ１７の検出信号に応じて熱電冷却素子１４への電流の流れ方向を決定する手段と、が備えられるのである。

図５は、キャパシタ温度管理用の電子制御ユニット１６に係るその制御内容を説明するものであり、所定の制御周期毎に行われる。S1においては、充放電制御用の電子制御ユニットからの充放電情報に基づいて、蓄電装置２０が充放電（稼働）中かどうかを判定する。S1の判定がyesのときは、S2へ進む一方、S1の判定がnoのときは、S6において、熱電冷却素子１４への供給電力を遮断（OFF）するか、その遮断状態を保持する。

S2においては、温度センサ１７の検出信号について、電気二重層キャパシタ１１の温度が適正範囲（適正レベル）かどうかを判定する。S2の判定により、電気二重層キャパシタ１１の温度が適正範囲の上限値を上回るときは、S3へ進み一方、電気二重層キャパシタ１１の温度が適正範囲の下限値を下回るときは、S4へ進む。S2の判定により、電気二重層キャパシタ１１の温度が適正範囲にあるときは、S5へ進むのである。

S3においては、図３の制御マップに基づいて温度センサ１７の検出信号（電気二重層キャパシタ１１の温度）に応じた電力量Ptを求め、図４の制御マップに基づいて充放電制御用の電子制御ユニットからの充放電情報に応じた電力量Ppを求め、これらの電力量（Pt＋Pp）が熱電冷却素子１４の冷却方向（熱良導経路１３側が吸熱面となる電流方向）へ流れるよう、熱電冷却素子への通電を制御する。S4においては、予め設定の電力量（一定値）が熱電冷却素子１４の放熱方向（熱良導経路１３側が加熱面となる電流方向）へ流れるよう、熱電冷却素子１４への通電を制御する。S5においては、熱電冷却素子１４への供給電力を遮断（OFF）するか、その遮断状態を保持する。

このような構成により、熱良導経路１３を冷却または加熱する手段（熱電冷却素子１４）を備えるので、蓄電装置２０を構成する電気二重層キャパシタ１１の積極的な温度管理が可能となる。熱良導経路１３は、熱良導板１２の端面に電気二重層キャパシタ１１の配列方向と平行な側面に添う板状に形成されるため、これを冷却または加熱する手段（熱電冷却素子１４）により、熱良導板１２に挟まれる電気二重層キャパシタの温度を応答よく適正レベルに維持しえる。

熱良導板１２は、熱良導経路１３との摺接により、電気二重層キャパシタ１１の配列方向へ移動しえるように支持され、熱良導板１２と共に電気二重層キャパシタ１１を配列方向へ所定の面圧に加圧する手段が備えられるので、図１の実施形態と同じく、変形の柔軟な容器と共にキャパシタ本体が積層方向へ圧縮され、熱良導板１２（電気二重層キャパシタ１１を挟むように配置される）により、キャパシタ本体の面圧も所定値に均等化されるため、積層間が高度な密着状態となり、電気二重層キャパシタの内部抵抗が改善される一方、熱良導板１２と電気二重層キャパシタ１１との間も高度な密着状態となり、熱伝導率が良好に維持されるのである。

図６の蓄電装置３０において、１２は電気二重層キャパシタ１１を配列方向の両側から挟むように配置される熱良導板であり、これら熱良導板１２の端面に熱良導経路として電気二重層キャパシタの配列方向と平行な側面に添うように形成される熱交換器４０と、熱交換器４０を経由する液体の循環路４１と、循環路４１の液体を積極的に冷却または加熱する手段４２と、循環路４１の液体を強制的に循環させるポンプ４３と、が備えられる。

電気二重層キャパシタ１１は、蓄電装置の最小構成単位であり、正極体および負極体とこれらの間に介在するセパレータ（紙製など多孔質膜）とから所定の積層体に組成されるキャパシタ本体と、電気二重層キャパシタ１１の外部電極１１ａ，１１ｂを形成する１対の端子（正極体に接合される端子および負極体に接合される端子）と、これら端子の一部が外部へ突き出る状態にキャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える。

複数の電気二重層キャパシタ１１は、これら角型の厚さ方向（キャパシタ本体の積層方向）へ重なるように配列され、これらを直列（または並列）に接続する連結電極（図示せず）が備えられる。連結電極は、電気二重層キャパシタ１１の外部電極１１ａ，１１ｂと同じく電気伝導度の良好な材質（例えば、アルミニウム）から形成される。

熱交換器４０は、熱良導板１２の端面と摺接可能に構成される。熱良導板１２は、熱交換器４０との摺接により、電気二重層キャパシタ１１の配列方向へ移動しえるように支持される。図示しないが、熱良導板１２と共に電気二重層キャパシタ１１を配列方向へ所定の面圧に加圧する手段が備えられる。電気二重層キャパシタ１１は、熱良導板１２の間に挟まれ、均等な面圧に圧縮されるので、図１の実施形態と同じく、内部抵抗の改善が得られる一方、熱伝導率も良好に維持されるのである。

循環路４１の液体を積極的に冷却または加熱する手段４２については、図７〜図９のようにボックス型の器体４２ａに形成され、その内部に液体の蛇行路４２ｃを形成する複数の案内板４２ｂが備えられる。ボックス型の器体４２ａは、熱伝導度の良好な材質から形成され、その外面に蛇行路４２ｃを流れる液体を積極的に冷却または加熱する熱電冷却素子１４（熱電冷却ユニット）が設置される。

熱電冷却素子１４は、直流（DC）電流が流れると、素子の片面に加熱（放熱）作用、その反対側の片面に冷却（吸熱）作用、が生じる。DC電流の流れ方向を変えると、素子の加熱面と冷却面とが逆転するのである。１５はフィン１５ａを備える放熱板であり、放熱板１５と熱電冷却素子１４との間および熱良導経路１３と熱電冷却素子１４との間に絶縁伝熱シート（図示せず）が介装される。

熱交換器４０は、電気二重層キャパシタ１１の配列方向と平行な側面を形成する器体の内部に液体の蛇行路を形成する（熱電冷却素子１４は備えないが、図７〜図９と同様の蛇行路を備える器体に構成される）ものであり、ポンプ４３の駆動によりボックス型の器体４２ａを経由する液体の循環路４１において、２つが直列的に介装される。熱交換器４０は、ポンプ４３に対し２つを並列的に介装しても良い。

循環路４１の液体は、ポンプ４３の駆動により、強制的に循環され、器体４２ａの蛇行路を流れる液体は、熱電冷却素子１４の作動により、好適な温度に維持され、熱交換器４０を通過する際に熱量の授受が行われるため、熱良導板１２に挟まれる電気二重層キャパシタ１１の温度を適正レベルに維持しえるのである。

図６において、熱電冷却素子１４への電力量および電流の流れ方向をポンプ４３と共に制御するのがECU４６（キャパシタ温度管理用の電子制御ユニット）であり、電気二重層キャパシタ１１の内部温度を最もよく反映する部位（例えば、熱伝導度も良好な外部電極１２）の温度を検出する温度センサ１７が備えられる。図示しないが、複数の電気二重層キャパシタ１１から構成される蓄電装置３０を電源とする負荷が設けられ、負荷に対する蓄電装置３０の充放電を制御するECU（充放電制御用の電子制御ユニット）が設けられる。

キャパシタ温度管理用の電子制御ユニット４６は、温度センサ１７の検出信号および充放電制御用の電子制御ユニットからの充放電情報に基づいて、熱電冷却素子１４への電力量および電流の流れ方向をポンプ４３と共に制御する。この電子制御ユニット４６においては、温度センサ１７の検出信号および充放電制御用の電子制御ユニットからの充放電情報に応じて熱電冷却素子１４への電力量を決定する手段と、温度センサ１７の検出信号に応じて熱電冷却素子１４への電流の流れ方向を決定する手段と、が備えられるのである。

図１０は、キャパシタ温度管理用の電子制御ユニット４６に係るその制御内容を説明するものであり、所定の制御周期毎に行われる。S1においては、充放電制御用の電子制御ユニットからの充放電情報に基づいて、蓄電装置３０が充放電（稼働）中かどうかを判定する。S1の判定がyesのときは、S2へ進む一方、S1の判定がnoのときは、S6において、熱電冷却素子１４およびポンプ４３をOFF（停止）するか、これらをOFF状態に保持する。

S3においては、ポンプ４３をONする一方、制御マップ（図３、参照）に基づいて温度センサ１７の検出信号（電気二重層キャパシタ１１の温度）に応じた電力量Ptを求め、制御マップ（図４、参照）に基づいて充放電制御用の電子制御ユニットからの充放電情報に応じた電力量Ppを求め、これらの電力量（Pt＋Pp）が熱電冷却素子１４の冷却方向（器体４１ａ側が吸熱面となる電流方向）へ流れるよう、熱電冷却素子１４への通電を制御する。S4においては、ポンプ４３をONする一方、予め設定の電力量（一定値）が熱電冷却素子１４の放熱方向（器体４１ａ側が加熱面となる電流方向）へ流れるよう、熱電冷却素子１４への通電を制御する。S5においては、熱電冷却素子１４およびポンプ４３をOFF（停止）するか、これらをOFF状態に保持する。

このような構成においては、熱電冷却素子１４の作動により、電気二重層キャパシタ１１の冷却または加熱が積極的に促進される。電気二重層キャパシタ１１に熱電冷却素子１４の吸熱作用または放熱作用は循環路４１の液体を介して間接的に作用するため、図６の実施形態の方が電気二重層キャパシタ１１を応答よく効率的に冷却または加熱しえるものの、熱電冷却素子１４は、レイアウト的な規制を受けない装置３０の外部に配置のため、設計の自由度を大きく取れるのである。

循環路４１の液体を冷却または加熱する手段４２については、熱電冷却素子１４を用いるものに限らず、各種の熱交換手段（例えば、空冷式や冷凍サイクル式）を応用することも考えられる。

この発明の実施形態における、蓄電装置の構成を説明する概要図である。別の実施形態における、蓄電装置の構成を説明する概要図である。同じく制御に係る特性図である。同じく制御に係る特性図である。同じく制御内容を説明するフローチャートである。別の実施形態における、蓄電装置の構成を説明する概要図である。同じく循環路の液体を冷却または加熱する手段の構成を説明する概要図である。同じく図７の断面Ａを示す説明図である。同じく図７の断面Ｂを示す説明図である。同じく制御内容を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０、２０，３０蓄電装置
１１電気二重層キャパシタ
１１ａ，１１ｂ外部電極
１２熱良導板
１３放熱板（熱良導経路）
１４熱電冷却素子（熱電冷却ユニット）
１６温度管理用の電子制御ユニット
１７温度センサ
４０熱交換器
４１循環路
４２循環路の液体を冷却または加熱する手段
４３ポンプ

Claims

複数の電気二重層キャパシタを直列または並列に接続する連結電極を備える蓄電装置において、電気二重層キャパシタは、正極体とセパレータと負極体とから積層体に組成されるキャパシタ本体と、電解液と共にキャパシタ本体を密封する変形の柔軟な容器と、を備えるものであり、複数の電気二重層キャパシタは、キャパシタ本体の積層方向へ重なるように配列される一方、電気二重層キャパシタを配列方向の両側から挟むように配置される熱良導板と、これら熱良導体の端面と摺接可能な熱良導経路として電気二重層キャパシタの配列方向と平行な側面に添うように形成される放熱板と、複数の電気二重層キャパシタを配列方向へ所定の面圧に加圧する手段と、を備えたことを特徴とする蓄電装置。
複数の電気二重層キャパシタを直列または並列に接続する連結電極を備える蓄電装置において、電気二重層キャパシタは、正極体とセパレータと負極体とから積層体に組成されるキャパシタ本体と、電解液と共にキャパシタ本体を密封する変形の柔軟な容器と、を備えるものであり、複数の電気二重層キャパシタは、キャパシタ本体の積層方向へ重なるように配列される一方、電気二重層キャパシタを配列方向の両側から挟むように配置される熱良導板と、これら熱良導板の端面と摺接可能かつ電気二重層キャパシタの配列方向と平行な側面に添うように形成される熱良導経路と、熱良導経路を積極的に冷却または加熱する手段と、複数の電気二重層キャパシタを配列方向へ所定の面圧に加圧する手段と、を備えたことを特徴とする蓄電装置。
熱良導経路を積極的に冷却または加熱する手段としては、Ｐ形の半導体素子とＮ形の半導体素子との接合対からなり、複数の素子を直列に接続してユニットに構成される熱電冷却素子が用いられ、蓄電装置の充放電を制御する電子制御ユニットと、電気二重層キャパシタの温度を検出する手段と、を設ける一方、キャパシタ温度管理用の電子制御ユニットとして、蓄電装置が充放電中のときに充電制御用の電子制御ユニットからの充放電情報および電気二重層キャパシタの検出温度に応じて熱電冷却素子への電力量を決定する手段と、電気二重層キャパシタの検出温度に応じて熱電冷却素子への電流の流れ方向を決定する手段と、これらの決定に基づいて熱電冷却素子への通電を制御する手段と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置。
複数の電気二重層キャパシタを直列または並列に接続する連結電極を備える蓄電装置において、電気二重層キャパシタは、正極体とセパレータと負極体とから積層体に組成されるキャパシタ本体と、電解液と共にキャパシタ本体を密封する変形の柔軟な容器と、を備えるものであり、複数の電気二重層キャパシタは、キャパシタ本体の積層方向へ重なるように配列される一方、電気二重層キャパシタをこれら配列方向の両側から挟むように配置される熱良導板と、これら熱良導板の端面と摺接可能な熱良導経路として電気二重層キャパシタの配列方向と平行な側面に添うように形成される熱交換器と、熱交換器を経由する液体の循環路と、循環路の液体を積極的に冷却または加熱する手段と、循環路の液体を強制的に循環させるポンプと、複数の電気二重層キャパシタを配列方向へ所定の面圧に加圧する手段と、を備えたことを特徴とする蓄電装置。
循環路の液体を積極的に冷却または加熱する手段としては、Ｐ形の半導体素子とＮ形の半導体素子との接合対からなり、複数の素子を直列に接続してユニットに構成される熱電冷却素子が用いられ、蓄電装置の充放電を制御する電子制御ユニットと、電気二重層キャパシタの温度を検出する手段と、を設ける一方、キャパシタ温度管理用の電子制御ユニットとして、蓄電装置が充放電中のときに充電制御用の電子制御ユニットからの充放電情報および電気二重層キャパシタの検出温度に応じて熱電冷却素子への電力量を決定する手段と、電気二重層キャパシタの検出温度に応じて熱電冷却素子への電流の流れ方向を決定する手段と、これらの決定に基づいて熱電冷却素子への通電をポンプと共に制御する手段と、を備えたことを特徴とする請求項４に記載の蓄電装置。