JP4384438B2 - 電気二重層キャパシタ装置 - Google Patents
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- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気二重層キャパシタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の蓄電装置（電動自動車の駆動電源等）として、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（電気二重層コンデンサ）の適用技術が注目される。
【０００３】
電気二重層キャパシタは、キャパシタセルとして、一定数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在して交互に積層され、これらの積層体が電解液に浸され、電解液とともに容器に収容されると共に、要求電力によって複数のキャパシタセルが組み合わせて用いられる。
【０００４】
このような電気二重層キャパシタは、温度が高くなってくると、劣化の心配があり、そのため所定の高温状態になった場合、放電を行って蓄電量を抑えるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１２２８１１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように電気二重層キャパシタの温度が高くなった場合、蓄電量を抑えるのは、所期の性能を維持できないことになる。
【０００７】
また、冬季のように気温が低く、電気二重層キャパシタの温度が低い場合、内部抵抗が大きくなってしまい、また適正温度まで高まりにくく、その容量を充分に使い切れないのである。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンを搭載する車両用の電気二重層キャパシタ装置において、
複数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在して積層して電解液とともにセル容器に収容してなるキャパシタセルを所定数組具を介して組み付けてキャパシタモジュールを構成して、複数のキャパシタモジュールをケースに配設すると共に、それぞれのキャパシタモジュールに沿って伝熱媒体を通す流体通路を形成し、エンジン回りの空気と外気とを前記ケースに導入可能なダクトを設け、前記ダクトは、エンジン回りの空気と外気とを前記ケースに選択的に導入するシャッターを備えるものにあって、前記ダクトは、エンジン回りの暖気を集める収集ダクトと、ケースの前面の開口部に形成されて収集ダクトに接続される導入ダクトと、からなり、収集ダクトの車両前方側には空気取り入れ口が形成され、ケースの後面は空気排出口が形成され、前記シャッタは、収集ダクトの後流部に設けられる開閉シャッタと、収集ダクトと導入ダクトとの接続部に設けられる開閉シャッタと、導入ダクトのケース前方部に設けられる開閉シャッタと、これら開閉シャッタを制御する制御装置と、を備える。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記キャパシタモジュールの組具は、枠構造からなる。
【００１３】
【発明の効果】
第１の発明では、各キャパシタモジュールを適正温度に維持できる。したがって、電気二重層キャパシタの劣化を防止できると共に、電気二重層キャパシタの所期の性能を充分に発揮することができる。
【００１４】
この場合、ケースにシャッタを介して選択的に導入される外気とエンジン回りの空気とにより、各キャパシタモジュールを適正温度に維持できる。すなわち、シャッタを制御する手段により、キャパシタモジュールの温度が高いときは、収集ダクトの後流部の開閉シャッタおよび導入ダクトのケース前方部の開閉シャッタを開き、収集ダクトと導入ダクトとの接続部の開閉シャッタを閉じると、外気が導入ダクトからケース内に導入され、それぞれキャパシタモジュールに沿う流体通路を流通する一方、キャパシタモジュールの温度が低いときは、収集ダクトの後流部の開閉シャッタおよび導入ダクトのケース前方部の開閉シャッタを閉じ、収集ダクトと導入ダクトとの接続部の開閉シャッタを開くと、エンジン回りの暖気が導入ダクトを通りケース内に導入され、それぞれキャパシタモジュールに沿う流体通路を流通するようになる。
【００１５】
第２の発明では、キャパシタモジュールの各セルと伝熱媒体との一層良好な熱交換性を確保できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１はケース１０に電気二重層キャパシタ１１を配設した状態の正面断面図、図２はその横断面図、図３はキャパシタセル１２の斜視図である。
【００１８】
キャパシタセル１２は、一定数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層したセル本体（図示しない）が、電解液とともに、所定構造のセル容器１３に収納される。正極体のリード部は端子１４ａに、負極体のリード部は端子１４ｂに接合される。
【００１９】
このキャパシタセル１２は、所定数、箱状のユニット組具１５に配列、収容され、キャパシタモジュール１６が構成される。
【００２０】
そして、複数のキャパシタモジュール１６がケース１０内に配設される。
【００２１】
この場合、それぞれのキャパシタモジュール１６の間およびキャパシタモジュール１６とケース１０との間に、キャパシタモジュール１６に沿って間隙を空けるように、ケース１０内に格子状の梁や支え（図示しない）が設けられ、各々のキャパシタモジュール１６に沿って伝熱媒体を通す流体通路１８が形成される。
【００２２】
図４〜図６は電気二重層キャパシタ１１を車両に搭載した状態の構成を示す斜視図と側面図と平面図である。
【００２３】
エンジン２０の排気マニフォールド２１側には、エンジン２０回りの空気（暖気）を集める収集ダクト２２が形成される。収集ダクト２２の前面側（車両前方側）には空気取り入れ口（図示しない）が形成される。
【００２４】
電気二重層キャパシタ１１を配設したケース１０の前面は開口され、この開口部に導入ダクト２３が形成される。導入ダクト２３は、エンジン２０側に斜行形状に形成され、収集ダクト２２に接続される。ケース１０の後面は、開口もしくは空気排出口（図示しない）が形成される。
【００２５】
そして、収集ダクト２２の後流部と、収集ダクト２２と導入ダクト２３との接続部と、導入ダクト２３のケース１０前方部とに、それぞれ開閉シャッター２４〜２６が設けられる。
【００２６】
開閉シャッター２４〜２６は、それぞれルーバ式のシャッターで、開閉シャッター２４が開かれると、収集ダクト２２の空気は収集ダクト２２の後流部より外部へ排出されるようになり、開閉シャッター２６が開かれると、外気が導入ダクト２３からケース１０内に導入されるようになる。また、開閉シャッター２５が開かれると、収集ダクト２２の空気は導入ダクト２３を通り、ケース１０内に導入されるようになる。
【００２７】
これらのシャッター２４〜２６の開閉制御は、制御装置３０によって行われる。
【００２８】
制御装置３０は、電気二重層キャパシタ１１の温度を適正範囲に保つように、電気二重層キャパシタ１１の温度を検出するキャパシタ温度センサ３１からの信号に基づいて、シャッター２４〜２６の開閉を制御する。
【００２９】
電気二重層キャパシタ１１の温度が高いとき（所定高温値以上）は、図７のように、開閉シャッター２４、２６を開き、開閉シャッター２５を閉じるように制御する。一方、電気二重層キャパシタ１１の温度が低いとき（所定低温値以下）は、図８のように、開閉シャッター２４、２６を閉じ、開閉シャッター２５を開くように制御する。
【００３０】
このように構成したので、電気二重層キャパシタ１１の温度が高いときは、外気が導入ダクト２３からケース１０内に導入され、それぞれのキャパシタモジュール１６に沿う流体通路１８を流通される。
【００３１】
このため、各キャパシタモジュール１６が冷却され、適正温度に維持される。
【００３２】
一方、電気二重層キャパシタ１１の温度が低いときは、収集ダクト２２のエンジン２０回りの暖気が導入ダクト２３を通りケース１０内に導入され、それぞれのキャパシタモジュール１６に沿う流体通路１８を流通される。
【００３３】
このため、各キャパシタモジュール１６が加温され、適正温度に維持される。
【００３４】
したがって、電気二重層キャパシタ１１を所定高温のまま使用して劣化を招くようなことを防止できると共に、冬季のように気温が低く、電気二重層キャパシタ１１の温度が低い場合に、電気二重層キャパシタ１１を適正温度に加温でき、電気二重層キャパシタ１１の所期の性能を充分に確保することができ、車両の駆動電源等としての電気二重層キャパシタ１１の信頼性が向上する。
【００３５】
キャパシタモジュール１６のユニット組具１５に箱状のものを用いたが、図９のように枠状のユニット組具４０を用いても良い。図中、４１は各キャパシタセル１２に所要の面圧を加える加圧バネ機構（各セル１２の積層体の均一な密着を保って、各セル１２の良好かつ安定した性能を維持するためのもの）である。このような枠状のユニット組具４０にすれば、キャパシタモジュール１６の各セル１２と伝熱媒体との一層良好な熱交換性を確保できる。
【００３６】
また、キャパシタモジュール１６に沿う流体通路１８に伝熱媒体として気体を通すようにしたが、水等の液体を通すようにしても良い。この場合、ケース１０の前方（入口前方）にて伝熱媒体としての液体の温度調整装置、流量調整装置等を設けて良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の電気二重層キャパシタの正面断面図である。
【図２】電気二重層キャパシタの横断面図である。
【図３】キャパシタセルの斜視図である。
【図４】電気二重層キャパシタを車両に搭載した状態の構成斜視図である。
【図５】その側面図である。
【図６】その平面図である。
【図７】動作説明図である。
【図８】動作説明図である。
【図９】別の実施の形態のキャパシタモジュールの側面図である。
【符号の説明】
１０ ケース
１１ 電気二重層キャパシタ
１２ キャパシタセル
１３ セル容器
１５ ユニット組具
１６ キャパシタモジュール
１８ 流体通路
２０ エンジン
２１ 排気マニフォールド
２２ 収集ダクト
２３ 導入ダクト
２４〜２６ 開閉シャッター
３０ 制御装置
３１ キャパシタ温度センサ
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気二重層キャパシタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の蓄電装置（電動自動車の駆動電源等）として、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（電気二重層コンデンサ）の適用技術が注目される。
【０００３】
電気二重層キャパシタは、キャパシタセルとして、一定数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在して交互に積層され、これらの積層体が電解液に浸され、電解液とともに容器に収容されると共に、要求電力によって複数のキャパシタセルが組み合わせて用いられる。
【０００４】
このような電気二重層キャパシタは、温度が高くなってくると、劣化の心配があり、そのため所定の高温状態になった場合、放電を行って蓄電量を抑えるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１２２８１１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように電気二重層キャパシタの温度が高くなった場合、蓄電量を抑えるのは、所期の性能を維持できないことになる。
【０００７】
また、冬季のように気温が低く、電気二重層キャパシタの温度が低い場合、内部抵抗が大きくなってしまい、また適正温度まで高まりにくく、その容量を充分に使い切れないのである。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンを搭載する車両用の電気二重層キャパシタ装置において、
複数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在して積層して電解液とともにセル容器に収容してなるキャパシタセルを所定数組具を介して組み付けてキャパシタモジュールを構成して、複数のキャパシタモジュールをケースに配設すると共に、それぞれのキャパシタモジュールに沿って伝熱媒体を通す流体通路を形成し、エンジン回りの空気と外気とを前記ケースに導入可能なダクトを設け、前記ダクトは、エンジン回りの空気と外気とを前記ケースに選択的に導入するシャッターを備えるものにあって、前記ダクトは、エンジン回りの暖気を集める収集ダクトと、ケースの前面の開口部に形成されて収集ダクトに接続される導入ダクトと、からなり、収集ダクトの車両前方側には空気取り入れ口が形成され、ケースの後面は空気排出口が形成され、前記シャッタは、収集ダクトの後流部に設けられる開閉シャッタと、収集ダクトと導入ダクトとの接続部に設けられる開閉シャッタと、導入ダクトのケース前方部に設けられる開閉シャッタと、これら開閉シャッタを制御する制御装置と、を備える。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記キャパシタモジュールの組具は、枠構造からなる。
【００１３】
【発明の効果】
第１の発明では、各キャパシタモジュールを適正温度に維持できる。したがって、電気二重層キャパシタの劣化を防止できると共に、電気二重層キャパシタの所期の性能を充分に発揮することができる。
【００１４】
この場合、ケースにシャッタを介して選択的に導入される外気とエンジン回りの空気とにより、各キャパシタモジュールを適正温度に維持できる。すなわち、シャッタを制御する手段により、キャパシタモジュールの温度が高いときは、収集ダクトの後流部の開閉シャッタおよび導入ダクトのケース前方部の開閉シャッタを開き、収集ダクトと導入ダクトとの接続部の開閉シャッタを閉じると、外気が導入ダクトからケース内に導入され、それぞれキャパシタモジュールに沿う流体通路を流通する一方、キャパシタモジュールの温度が低いときは、収集ダクトの後流部の開閉シャッタおよび導入ダクトのケース前方部の開閉シャッタを閉じ、収集ダクトと導入ダクトとの接続部の開閉シャッタを開くと、エンジン回りの暖気が導入ダクトを通りケース内に導入され、それぞれキャパシタモジュールに沿う流体通路を流通するようになる。
【００１５】
第２の発明では、キャパシタモジュールの各セルと伝熱媒体との一層良好な熱交換性を確保できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１はケース１０に電気二重層キャパシタ１１を配設した状態の正面断面図、図２はその横断面図、図３はキャパシタセル１２の斜視図である。
【００１８】
キャパシタセル１２は、一定数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層したセル本体（図示しない）が、電解液とともに、所定構造のセル容器１３に収納される。正極体のリード部は端子１４ａに、負極体のリード部は端子１４ｂに接合される。
【００１９】
このキャパシタセル１２は、所定数、箱状のユニット組具１５に配列、収容され、キャパシタモジュール１６が構成される。
【００２０】
そして、複数のキャパシタモジュール１６がケース１０内に配設される。
【００２１】
この場合、それぞれのキャパシタモジュール１６の間およびキャパシタモジュール１６とケース１０との間に、キャパシタモジュール１６に沿って間隙を空けるように、ケース１０内に格子状の梁や支え（図示しない）が設けられ、各々のキャパシタモジュール１６に沿って伝熱媒体を通す流体通路１８が形成される。
【００２２】
図４〜図６は電気二重層キャパシタ１１を車両に搭載した状態の構成を示す斜視図と側面図と平面図である。
【００２３】
エンジン２０の排気マニフォールド２１側には、エンジン２０回りの空気（暖気）を集める収集ダクト２２が形成される。収集ダクト２２の前面側（車両前方側）には空気取り入れ口（図示しない）が形成される。
【００２４】
電気二重層キャパシタ１１を配設したケース１０の前面は開口され、この開口部に導入ダクト２３が形成される。導入ダクト２３は、エンジン２０側に斜行形状に形成され、収集ダクト２２に接続される。ケース１０の後面は、開口もしくは空気排出口（図示しない）が形成される。
【００２５】
そして、収集ダクト２２の後流部と、収集ダクト２２と導入ダクト２３との接続部と、導入ダクト２３のケース１０前方部とに、それぞれ開閉シャッター２４〜２６が設けられる。
【００２６】
開閉シャッター２４〜２６は、それぞれルーバ式のシャッターで、開閉シャッター２４が開かれると、収集ダクト２２の空気は収集ダクト２２の後流部より外部へ排出されるようになり、開閉シャッター２６が開かれると、外気が導入ダクト２３からケース１０内に導入されるようになる。また、開閉シャッター２５が開かれると、収集ダクト２２の空気は導入ダクト２３を通り、ケース１０内に導入されるようになる。
【００２７】
これらのシャッター２４〜２６の開閉制御は、制御装置３０によって行われる。
【００２８】
制御装置３０は、電気二重層キャパシタ１１の温度を適正範囲に保つように、電気二重層キャパシタ１１の温度を検出するキャパシタ温度センサ３１からの信号に基づいて、シャッター２４〜２６の開閉を制御する。
【００２９】
電気二重層キャパシタ１１の温度が高いとき（所定高温値以上）は、図７のように、開閉シャッター２４、２６を開き、開閉シャッター２５を閉じるように制御する。一方、電気二重層キャパシタ１１の温度が低いとき（所定低温値以下）は、図８のように、開閉シャッター２４、２６を閉じ、開閉シャッター２５を開くように制御する。
【００３０】
このように構成したので、電気二重層キャパシタ１１の温度が高いときは、外気が導入ダクト２３からケース１０内に導入され、それぞれのキャパシタモジュール１６に沿う流体通路１８を流通される。
【００３１】
このため、各キャパシタモジュール１６が冷却され、適正温度に維持される。
【００３２】
一方、電気二重層キャパシタ１１の温度が低いときは、収集ダクト２２のエンジン２０回りの暖気が導入ダクト２３を通りケース１０内に導入され、それぞれのキャパシタモジュール１６に沿う流体通路１８を流通される。
【００３３】
このため、各キャパシタモジュール１６が加温され、適正温度に維持される。
【００３４】
したがって、電気二重層キャパシタ１１を所定高温のまま使用して劣化を招くようなことを防止できると共に、冬季のように気温が低く、電気二重層キャパシタ１１の温度が低い場合に、電気二重層キャパシタ１１を適正温度に加温でき、電気二重層キャパシタ１１の所期の性能を充分に確保することができ、車両の駆動電源等としての電気二重層キャパシタ１１の信頼性が向上する。
【００３５】
キャパシタモジュール１６のユニット組具１５に箱状のものを用いたが、図９のように枠状のユニット組具４０を用いても良い。図中、４１は各キャパシタセル１２に所要の面圧を加える加圧バネ機構（各セル１２の積層体の均一な密着を保って、各セル１２の良好かつ安定した性能を維持するためのもの）である。このような枠状のユニット組具４０にすれば、キャパシタモジュール１６の各セル１２と伝熱媒体との一層良好な熱交換性を確保できる。
【００３６】
また、キャパシタモジュール１６に沿う流体通路１８に伝熱媒体として気体を通すようにしたが、水等の液体を通すようにしても良い。この場合、ケース１０の前方（入口前方）にて伝熱媒体としての液体の温度調整装置、流量調整装置等を設けて良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の電気二重層キャパシタの正面断面図である。
【図２】電気二重層キャパシタの横断面図である。
【図３】キャパシタセルの斜視図である。
【図４】電気二重層キャパシタを車両に搭載した状態の構成斜視図である。
【図５】その側面図である。
【図６】その平面図である。
【図７】動作説明図である。
【図８】動作説明図である。
【図９】別の実施の形態のキャパシタモジュールの側面図である。
【符号の説明】
１０ ケース
１１ 電気二重層キャパシタ
１２ キャパシタセル
１３ セル容器
１５ ユニット組具
１６ キャパシタモジュール
１８ 流体通路
２０ エンジン
２１ 排気マニフォールド
２２ 収集ダクト
２３ 導入ダクト
２４〜２６ 開閉シャッター
３０ 制御装置
３１ キャパシタ温度センサ
Claims (2)
- エンジンを搭載する車両用の電気二重層キャパシタ装置において、
複数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在して積層して電解液とともにセル容器に収容してなるキャパシタセルを所定数組具を介して組み付けてキャパシタモジュールを構成して、
複数のキャパシタモジュールをケースに配設すると共に、それぞれのキャパシタモジュールに沿って伝熱媒体を通す流体通路を形成し、
エンジン回りの空気と外気とを前記ケースに導入可能なダクトを設け、
前記ダクトは、エンジン回りの空気と外気とを前記ケースに選択的に導入するシャッターを備えるものにあって、
前記ダクトは、エンジン回りの暖気を集める収集ダクトと、ケースの前面の開口部に形成されて収集ダクトに接続される導入ダクトと、からなり、収集ダクトの車両前方側には空気取り入れ口が形成され、ケースの後面は空気排出口が形成され、
前記シャッタは、収集ダクトの後流部に設けられる開閉シャッタと、収集ダクトと導入ダクトとの接続部に設けられる開閉シャッタと、導入ダクトのケース前方部に設けられる開閉シャッタと、これら開閉シャッタを制御する制御装置と、を備えることを特徴とする電気二重層キャパシタ装置。 - 前記キャパシタモジュールの組具は、枠構造からなることを特徴とする請求項１に記載の電気二重層キャパシタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003126351A JP4384438B2 (ja) | 2003-05-01 | 2003-05-01 | 電気二重層キャパシタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003126351A JP4384438B2 (ja) | 2003-05-01 | 2003-05-01 | 電気二重層キャパシタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004335578A JP2004335578A (ja) | 2004-11-25 |
| JP4384438B2 true JP4384438B2 (ja) | 2009-12-16 |
Family
ID=33503315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003126351A Expired - Lifetime JP4384438B2 (ja) | 2003-05-01 | 2003-05-01 | 電気二重層キャパシタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006130512A1 (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-07 | Corning Incorporated | Cellular honeycomb ultracapacitors and hybrid capacitors with separator-supported current collectors |
| US7859827B2 (en) * | 2005-05-31 | 2010-12-28 | Corning Incorporated | Cellular honeycomb ultracapacitors and hybrid capacitors and methods for producing |
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| JP5732241B2 (ja) * | 2010-12-03 | 2015-06-10 | Ｕｄトラックス株式会社 | 蓄電セル、蓄電装置、及び蓄電装置を搭載する車両 |
| JP5837999B2 (ja) * | 2015-01-07 | 2015-12-24 | Ｕｄトラックス株式会社 | 蓄電セル、蓄電装置、及び蓄電装置を搭載する車両 |
-
2003
- 2003-05-01 JP JP2003126351A patent/JP4384438B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004335578A (ja) | 2004-11-25 |
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