JP5137741B2 - 電気二重層キャパシタおよびこれを用いて構成される電源システム - Google Patents

Description

この発明は、電気二重層キャパシタおよびこれを用いて構成される電源システムに関する。

車両などに搭載される蓄電式の電源システムとして、電気二重層キャパシタを単位セルとして所要数の単位セルを直列または直並列に接続して構成される蓄電ユニットを備えるものがある（特許文献１、特許文献２）。

特許文献１の場合、蓄電ユニットは、電気絶縁材製のケースに収装される。ケースは、蓄電ユニットの収容部とその開口部を着脱可能に塞ぐ蓋部とから構成される。ケースに１対の主端子が配設され、蓄電ユニットの両端に位置する単位セルのうち、一方の単位セルの端子（正極側）および他方の単位セルの端子（負極側）がそれぞれ極性が対応する主端子に接続される。

蓋部の内側に蓄電ユニットの平面を覆う制御基板が取り付けられる。制御基板は、直列に接続される単位セルに対応する数のバイパス回路と、直列接続される単位セル毎に１対の端子間の電圧（セル電圧）を設定値と比較して監視しつつセル電圧が設定値以下のときはそのバイパス回路を開成すると共にセル電圧が設定値を超えるときはそのバイパス回路を閉成する制御回路と、を備えるものであり、各バイパス回路およびこれに対応する制御回路のそれぞれと各単位セルの１対の端子との間を接続する配線（ケーブル）が設けられる。

このような制御基板により、バイパス回路が閉成すると、充電電流の一部がバイパス回路を流れるので、１対の端子間の電圧が設定値を超えるのが規制される。このため、設定値を耐電圧に相応する値に設定することにより、単位セルの耐電圧を超える電圧上昇（過充電）を防止できるようになる。

特許文献２の場合、蓄電ユニットを構成する単位セルの上で外形が単位セルの平面形状に適合する基板が固定され、その内側の凹部にバスバー（単位セル間を接続する配線）および電子回路基板（単位セルの作動を制御する）が組み付けられる。つまり、蓄電ユニットの各単位セルに１個ずつ電子回路基板がバスバーと共に基板を介して実装される。
特開２００７−１０３７７３号公報 特開平１０−１０８３６１号公報

特許文献１の場合、ケースに収装される蓄電ユニットの上方に制御基板が配置され、その上に蓋部が重なる構造であり、制御基板と蓄電ユニットの配線との間に電気絶縁部品が必要になり、全体のサイズが大きく、容積あたりのエネルギ密度を高めにくい、という不具合が考えられる。

特許文献２の場合、基板の凹部にバスバーおよび電子回路基板が組み付けられるので、特許文献１の場合に較べると、全体のサイズが小さくなるものの、各単位セルの上に電子回路基板をバスバーと共に基板を介して実装するのが難しく、電子回路基板の各接続部を１対のバスバーに溶接し、単位セルの集合体の上で配置し、これに基板を被せつつ電極ボルトでバスバーと共に基板を介して単位セル上に固定する形となり、蓄電ユニットを効率よく組み立てられない、という不具合が考えられる。

この発明は、このような課題を解決するための有効な手段の提供を目的とする。

第１の発明は、正極体と負極体とセパレータとから構成される積層体と、前記積層体の正極体および負極体のリードとして形成される１対の端子と、前記各端子の一部が外部へ突き出る状態に前記積層体を電解液と共に密封する外装体と、を備える電気二重層キャパシタにおいて、前記１対の端子間の電圧が設定値を超えるのを規制する部品として制御基板が内蔵され、前記制御基板は、前記外装体を構成するラミネートパッケージの熱溶着シール部を利用してその中に封じ込められ、前記１対の端子における前記ラミネートパッケージの熱溶着シール部の中に位置する中間部分の間を接続するバイパス回路と、前記１対の端子間の電圧を設定値と比較して監視しつつ端子間の電圧が設定値未満のときは前記バイパス回路を開成すると共に端子間の電圧が設定値以上のときは前記バイパス回路を閉成する制御回路と、を備えたことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る電気二重層キャパシタにおいて、制御基板は、これを受け入れる嵌合部を持つ保護パッチを付けてラミネートパッケージの熱溶着シール部に封じ込められることを特徴とする。

第３の発明は、電気二重層キャパシタを単位セルとして所要数の単位セルを直列または直並列に接続して構成される蓄電ユニットと、前記蓄電ユニットの１対の主端子に接続される充放電回路と、を備える電源システムにおいて、前記各単位セルは、正極体と負極体とセパレータとから構成される積層体と、前記積層体の正極体および負極体のリードとして形成される１対の端子と、前記各端子の一部が外部へ突き出る状態に前記積層体を電解液と共に密封する外装体と、を備え、前記１対の端子間の電圧が設定値を超えるのを規制する部品として制御基板が内蔵され、前記制御基板は、前記外装体を構成するラミネートパッケージの熱溶着シール部を利用してその中に封じ込められ、前記１対の各端子における前記ラミネートパッケージの熱溶着シール部の中に位置する中間部分の間を接続するバイパス回路と、前記１対の端子間の電圧を設定値と比較して監視しつつ端子間の電圧が設定値未満のときは前記バイパス回路を開成すると共に端子間の電圧が設定値以上のときは前記バイパス回路を閉成する制御回路と、を備えたことを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明に係る電源システムにおいて、制御基板は、これを受け入れる嵌合部を持つ保護パッチを付けてラミネートパッケージの熱溶着シール部に封じ込められることを特徴とする。

第５の発明は、電気二重層キャパシタを単位セルとして所要数の単位セルを直列または直並列に接続して構成される蓄電ユニットと、前記蓄電ユニットの１対の主端子に接続される充放電回路と、を備える電源システムにおいて、各単位セルにそれぞれ１対の端子間の電圧が設定値を超えるのを規制する部品として制御基板が内蔵され、制御基板は、前記単位セルの１対の端子間を接続するバイパス回路と、前記単位セルの１対の端子間の電圧を設定値と比較して監視しつつ端子間の電圧が設定値未満のときはバイパス回路を開成すると共に端子間の電圧が設定値以上のときはバイパス回路を閉成する制御回路と、前記単位セルの１対の端子間の電圧を検出する手段と、前記単位セルの温度を検出する手段と、これら検出信号に基づいて前記単位セルの電圧および温度を監視しつつこれらの検出信号に異常があることを判定すると前記バイパス回路を閉成すると共に前記異常の発生を通信する信号を前記バイパス回路を流れる電流に重畳する手段と、を備える一方、前記充放電回路を流れる電流から重畳する信号を分離する手段と、その信号が前記異常を通信する信号であるときに前記充放電回路の充電動作または負荷動作を停止する手段と、を備えたことを特徴とする。

第１の発明においては、制御基板は、単位セルに内蔵のため、外部環境に晒されることがなく、故障も少なくなる。また、電気二重層キャパシタが取り扱いやすくなり、蓄電ユニットを能率よく簡単に組み立てられる。また、蓄電ユニットの組立過程において、制御基板は、単位セルの上に制御基板を組み付ける必要がなくなり、その分、全体の容積も縮小するため、容積あたりのエネルギ密度を高めることが可能となる。

この場合、バイパス回路が閉成すると、充電電流の一部がバイパス回路を流れるので、１対の端子間の電圧が設定値を超えるのが規制される。例えば、設定値を耐電圧に相応する値に設定することにより、単位セルの耐電圧を超える電圧上昇（過充電）を防止することができる。

第１の発明においては、制御基板をラミネートパッケージの熱溶着シール部を利用してその中に封じ込めることにより、電気二重層キャパシタ（単位セル）の容積を増加させることなく、制御基板の電解液に対する電気絶縁性を廉価に確保することができる。また、制御基板をラミネートパッケージの熱溶着シール部に封じ込めることにより、静電気遮蔽効果が得られ、周辺部品から制御基板１８へのノイズや制御基板１８から周辺部品へのノイズを低減できることになる。

第２の発明においては、保護パッチにより、ラミネートパッケージを形成する熱溶着処理に際する加圧や加熱から制御基板を保護することができる。また、保護パッチにより、ラミネートパッケージの表層（熱溶着樹脂層）が制御基板のエッジによって傷つけられないように保護することができる。保護パッチは、熱溶着性樹脂から形成することにより、制御基板の電解液に対する電気絶縁性を高められる、という効果も得られる。

第３の発明においては、制御基板は、単位セルに内蔵のため、外部環境に晒されることがなく、故障も少なくなる。また、電気二重層キャパシタが取り扱いやすくなり、蓄電ユニットを能率よく簡単に組み立てられる。また、蓄電ユニットの組立過程において、単位セルの上に制御基板を組み付ける必要がなくなり、その分、全体の容積も縮小するため、容積あたりのエネルギ密度を高めることが可能となる。 第４の発明においては、保護パッチにより、ラミネートパッケージを形成する熱溶着処理に際する加圧や加熱から制御基板を保護することができる。また、保護パッチにより、ラミネートパッケージの表層（熱溶着樹脂層）が制御基板のエッジによって傷つけられないように保護することができる。保護パッチは、熱溶着性樹脂から形成することにより、制御基板の電解液に対する電気絶縁性を高められる、という効果も得られる。

第５の発明においては、電圧の検出値や温度の検出値から単位セルの異常が判定されると、異常のある単位セルのバイパス回路が閉成され、そのバイパス回路を流れる電流に異常の発生を通信する信号が重畳される。つまり、各単位セルに内蔵される制御基板から蓄電ユニットの主端子に接続される充放電回路へ異常の発生を通信する信号が送信され、充放電回路において、その信号が分離されると、充放電回路の充電動作または負荷動作が停止されるのである。これにより、単位セルの異常に起因する被害を最小限に抑えつつ、異常の発生に応答よく対処することができる。

図１〜図３に基づいて、電源システムの構成を説明する。

図１において、１０は蓄電ユニットであり、電気二重層キャパシタ１１を単位セルとして所要数の単位セルが直列または直並列に接続される。１２は蓄電ユニット１０の１対の主端子１０ａ，１０ｂに接続される充放電回路（主回路）であり、負荷１３ａを介装する回路１３（負荷回路）と、充電器１４ａを介装する回路１４（充電回路）と、が備えられる。１５ａ，１５ｂは負荷回路１３と充電回路１４を選択的に閉成するスイッチであり、コントロールユニット（図示せず）により制御され、充電回路１４が閉成すると、充電器１４ａから供給される電力によって蓄電ユニット１０が充電される一方、負荷回路１３が閉成すると、蓄電ユニット１０から供給される電力によって負荷１３ａが駆動される。１４ｂは充電器１４ａへ電力を供給する充電用の電源である。

各単位セル１１にそれぞれ１対の端子間の電圧が設定値を超えるのを規制する制御基板１８が内蔵される。制御基板１８は、１対の端子２０ａ，２０ｂ間を接続するバイパス回路と、１対の端子２０ａ，２０ｂ間の電圧を設定値と比較して監視しつつ端子２０ａ，２０ｂ間の電圧が設定値未満のときはバイパス回路を開成すると共に端子２０ａ，２０ｂ間の電圧が設定値以上のときはバイパス回路を閉成する制御回路と、を備える。

図２において、３０はバイパス回路であり、スイッチング素子３１とおよび保護抵抗３２が直列に介装される。３３は制御回路（電位差判定回路）であり、コンパレータ（図示せず）と、基準電圧発生手段（図示せず）と、を備える。コンパレータは、１対の端子間の電圧（電位差）が基準電圧発生手段で設定される電圧以上になると、バイパス回路３０のスイッチング素子３１をオン（閉成）するバイパス指令を出力するようになっている。３４はコンパレータ，基準電圧発生手段，スイッチング素子３１へ電源を供給する制御用の電源回路である。

制御基板１８は、集積回路部１６とその電気接続部１７ａ，１７ｂとからなり、バイパス回路３０の配線，スイッチング素子３１，保護抵抗３２、制御回路３３の配線，コンパレータ，基準電圧発生手段、電源回路３４の配線、については、集積回路部１６に設定され、各配線が１対の端子２０ａ，２０ｂに電気接続部１７ａ，１７ｂを介して接続される。

図３は、単位セル１１（電気二重層キャパシタ）の構成を説明するものである。２１は積層体２２（電気二重層キャパシタの蓄電部を構成する）を電解液と共に密封する外装体（容器）であり、ラミネートパッケージに形成される。２０ａ，２０ｂは容器２１の外部に突き出る１対の端子であり、各端子２０ａ，２０ｂは、軽量かつ電気抵抗の小さいアルミニウム板から短尺状に形成される
積層体２２は、正極体および負極体をこれらの間にセパレータを介装しつつ交互に重ね合わせて組成される（図４、参照）。正極体および負極体は、集電極とその両面の分極性電極（活性炭電極）とから構成される。集電極は、矩形状の金属箔（アルミニウム箔）からなり、矩形平面の一辺に片側へ寄せて帯状のリード２３が一体に形成される。各リード２３は、同極同士が束ねられ、極性の対応する端子２０ａ，２０ｂに接続（溶接）される。

１８は制御基板であり、１対の端子２０ａ，２０ｂ間を跨ぐ具合に配置され、両側の電気接続部１７ａ，１７ｂがそれぞれ対応する端子２０ａ，２０ｂの中間部分に接続（溶接）される（図３、参照）。図３において、２４は制御基板１８の保護パッチであり、熱溶着性樹脂（電気絶縁材）から制御基板１８を受け入れる凹部２４ａ（図５、参照）を持つ板状に形成され、溶接後の制御基板１８に凹部２４ａを介して組み付けられる（図４、参照）。

容器２１は、ラミネートシートから成形される２つの容器部材２１ａ，２１ｂ（底側部材と蓋側部材）となり、これらを組み合わせると、互いに向き合う凹部により、底側部材２１ａと蓋側部材２１ｂとの間に積層体２２の収容部が形成される。ラミネートシートとしては、ポリプロピレン層（容器の内側の表層）-アルミニウム層（中間の金属層）-ポリプロピレン層（中間の樹脂層）-ポリエチレンテレフタレート層（容器の外側の表層）、の積層構造のものが用いられる。

積層体２２は、底側部材２１ａの内側に収められ、その上に蓋側部材２１ｂが被せられる。容器２１の周縁において、１対の端子が引き出される一辺を含む三辺が熱溶着（ヒートシール）される（図５、参照）。図５において、２８ａ，２８ｂはヒートシーラの加熱部であり、一方を固定部として他方が昇降可能に構成され、底側部材２１ａと蓋側部材２１ｂとの合わせ面を熱溶着すべく、他方が一方に降下する行程において、これら加熱部２８ａ，２８ｂの間で三辺を加圧するようになっている。その際、制御基板１８は、保護パッチ２４に覆われ、底側部材２１ａと蓋側部材２１ｂとの熱溶着シール部に封じ込められる。保護パッチ２４は、熱溶着時の加熱や加圧から制御基板１８を保護するほか、容器２１（ラミネートパッケージ）の内側の表層（ポリプロピレン層）が制御基板１８のエッジによって傷つけられないように保護するのである。

容器２１は、三辺の熱溶着により、残る一辺が開口可能となり、その開口部から電解液が注入される。その後、真空ポンプによって容器２１の内部から水分や余分な電解液を除去した状態において、残る一辺がヒートシーラによって熱溶着（ヒートシール）されるのである。

このような構成により、制御基板１８においては、バイパス回路３０が閉成すると、充電電流の一部がバイパス回路３０を流れるので、１対の端子２０ａ，２０ｂ間の電圧が基準電圧発生手段で設定される電圧を超えるのが規制される。例えば、基準電圧で設定される電圧を電気二重層キャパシタ１１の耐電圧に相応する値に設定することにより、単位セル１１の耐電圧を超える過充電を防止することができる。

制御基板１８は、単位セル１１に内蔵のため、外部環境に晒されることがなく、故障も少なくなり、電気二重層キャパシタ１１（単位セル）が取り扱いやすく、蓄電ユニット１０を能率よく簡単に組み立てられる。また、蓄電ユニット１０の組立過程において、制御基板１８は、単位セル１１の外部に後付ける必要がなく、蓄電ユニット１０の防水や防塵用のカバーも簡略化しえるため、蓄電ユニット１０の容積あたりのエネルギ密度を高めることが可能となる。

制御基板１８は、容器２１の熱溶着シール部を利用してその中に封じ込めることにより、単位セル１１のサイズを増大させることなく、制御基板１８の電解液に対する電気絶縁性を確保することができる。また、制御基板１８を容器２１の熱溶着シール部に封じ込めることにより、静電気遮蔽効果が得られ、周辺部品から制御基板１８へのノイズや制御基板１８から周辺部品へのノイズを低減できることになる。

図６は、単位セル１１の別の実施形態を示すものである。制御基板１８の発熱に対処するため、容器２１（ラミネートパッケージ）において、制御基板１８を保護パッチ２４と共に封じ込める熱溶着シール部に対応する周縁域（斜線領域）の外面に多数の放熱フィン２５が形成される。これにより、制御基板１８および単位セル１１の温度を適正範囲に維持しやすくなり、電気二重層キャパシタ１１の耐久性および信頼性の向上が得られる。

多数の放熱フィン２５は、放熱効果を高める上から、斜線領域のラミネートシートからポリプロピレン層（中間層）およびポリエチレンテレフタレート層（容器２１の外側の表層）を剥離することによって形成される中間層（アルミニウム層）の露出面に形成すると良い。

１対の端子２０ａ，２０ｂは、容器２１（ラミネートパッケージ）の互いに対向する二辺からそれぞれ突き出る形に設定される。そのため、図３の場合に較べると、１対の端子２１ａ，２１ｂが干渉し合うことがなく、各端子２１ａ，２１ｂの板幅を大きく設定することにより、これらの電気抵抗を低減することが可能となる。

単位セル１１の放熱性を積極的に高めるため、図７のように冷却ファン２７を装備することが考えられる。容器２１（ラミネートパッケージ）の周縁に放熱部２５ａ（斜線領域）が拡張され、この放熱部２５を含む熱溶着シール部に制御基板１８が保護パッチ２４と共に封じ込まれる。この場合、放熱部２５ａに制御基板１８の集積回路部１６が配置され、その電気接続部１７ａ，１７ｂが容器２１の一辺から突き出る１対の端子２０ａ，２０ｂに接続される。これにより、制御基板１８の発熱しやすい集積回路部１６を効果的に放熱させることができる。なお、放熱部２５ａにおいては、図６の実施形態と同じく、ラミネートシートのアルミニウム層の露出面に多数の放熱フィン２５が設定される。

図８は、単位セル１１のさらに別の実施形態を示すものであり、容器２１Ａ（外装体）は、ソフトなラミネートパッケージでなく、ハードなケースが用いられる。２０ａ，２０ｂは１対の端子を構成するボルトであり、積層体２２の各リード２３は、同極同士が束ねられ、極性の対応するボルト２０ａ，２０ｂの先端部に接続（溶接）される。

１８は積層体２２を電解液と共に密封するケース２１Ａに内蔵される制御基板であり、各電気接続部の端末部にボルト穴（図示せず）が設けられ、これらボルト穴の周囲を除く全面に電気絶縁材のコーティング層が形成される。制御基板１８は、ボルト穴にボルト２０ａ，２０ｂを挿通し、その軸部に螺合するナット２７ａ，２７ｂを締め付けることにより、各電気接続部がボルト穴の周囲（電気絶縁材の非コーティング部）を介してナット２７ａ，２７ｂからボルト２０ａ，２０ｂに接続されるのである。２５は放熱フィンであり、ケース２１Ａにおいて、制御基板１８に隣接する部分の外面に形成される。２６は隣り合う単位セルの端子２０ａ，２０ｂと２０ｂ，２０ａとの間を連結するバスバーである。

このような構成により、制御基板１８は、ケース１１Ａに内蔵され、電解液に対する電気絶縁性を確保しつつ、各電気接続部を１対の端子２０ａ，２０ｂ（ボルト）に接続することができる。なお、ケース２１Ａは、金属や樹脂から形成されるが、金属の場合、必要な部位（ボルト２０ａ，２０ｂとの接触部およびバスバー２６との接触面を含むケース２１Ａの壁面）に電気絶縁材のコーティング層が形成される。

図３〜図８において、図３と実質的に同一の部品に同一の符合を付ける。

図９，図１０は、別の電源システムを説明するものである。

図９において、１０は蓄電ユニットであり、電気二重層キャパシタ１１を単位セルとして所要数の単位セルが直列または直並列に接続される。１２は蓄電ユニットの１対の主端子１０ａ，１０ｂに接続される充放電回路（主回路）であり、負荷１３ａを介装する回路１３（負荷回路）と、充電器１４ａを介装する回路１４（充電回路）と、が備えられる。１５ａ，１５ｂは負荷回路１３と充電回路１４を選択的に閉成するスイッチであり、コントロールユニット（図示せず）により制御され、充電回路１４が閉成すると、充電器１４ａから供給される電力によって蓄電ユニット１０が充電される一方、負荷回路１３が閉成すると、蓄電ユニット１０から供給される電力によって負荷１３ａが駆動される。１４ｂは充電器１４ａへ電力を供給する充電用の電源である。

充放電回路１２においては、信号分離回路４０が蓄電ユニット１０の主端子１０ａとスイッチ１５ａとの間に介装される。信号分離回路４０は、充放電回路１２を流れる電流から後述する異常の発生を通信する信号を分離すると、警報器４１および非常停止装置４２へオン信号を出力する。警報器４１は、信号分離回路４０からのオン信号を受けると異常の発生を警報する。非常停止装置４２は、信号分離回路４０からのオン信号を受けると充電器１４ａの作動または負荷１３ａの作動を停止するのである。

各単位セル１１にそれぞれ１対の端子２０ａ，２０ｂ間の電圧が設定値を超えるのを規制する制御基板１８が内蔵される。制御基板１８は、１対の端子２０ａ，２０ｂ間を接続するバイパス回路と、１対の端子２０ａ，２０ｂ間の電圧を設定値と比較して監視しつつ端子間の電圧が設定値未満のときはバイパス回路を開成すると共に端子２０ａ，２０ｂ間の電圧が設定値以上のときはバイパス回路を閉成する制御回路と、を備える。

図１０において、３０はバイパス回路であり、スイッチング素子３１および保護抵抗３２が直列に介装される。３３は制御回路（電位差判定回路）であり、コンパレータ（図示せず）と、基準電圧発生手段（図示せず）と、を備える。コンパレータは、１対の端子２０ａ，２０ｂ間の電圧（電位差）が基準電圧発生手段で設定される電圧以上になると、バイパス回路３０のスイッチング素子３１をオン（閉成）するバイパス指令を出力するようになっている。

制御基板１８は、単位セル１１の電圧（１対の端子間の電圧）を検出する手段（制御回路３３に配置される電圧センサ）と、単位セル１１の温度を検出する温度測定回路３８（温度センサ）と、通信インタフェース３７および信号重畳回路３６と、制御用の電源回路３４と、が備えられる。電源回路３４は、コンパレータ，基準電圧発生手段，スイッチング素子のほか、電圧センサ（図示せず）および温度センサ３８，通信インタフェース３７および信号重畳回路３６へ電源を供給する。

信号重畳回路３６は、バイパス回路３０に介装される。通信インタフェース３７は、電圧センサおよび温度センサ３８からの検出信号に基づいて、単位セル１１の電圧や温度を監視しつつ、これらの検出信号に異常があることを判定すると、スイッチング素子３１をオン（閉成）するバイパス指令を出力する一方、異常の発生を通信する信号をバイパス回路の電流に重畳させるべく信号重畳回路３６を制御する。

制御基板１８は、集積回路部１６とその電気接続部１７ａ，１７ｂとからなり、バイパス回路３０の配線，スイッチング素子３１，保護抵抗３２，信号重畳回路３６、制御回路３３の配線，コンパレータ，基準電圧発生手段、電源回路３４の配線、温度センサ３８の配線、通信インタフェース３７および信号重畳回路３６の配線、については、集積回路部１６に設定され、各配線が１対の端子２０ａ，２０ｂに電気接続部１７ａ，１７ｂを介して接続される。

図９，図１０において、図１，図２と実質的に同一な部品に同一の符合を付ける。

このような構成により、制御基板１８は、単位セル１１に内蔵のため、図１〜図３の実施形態と同様の効果が得られる。また、制御基板１８において、単位セル１１の電圧や温度の検出値から異常が判定されると、異常のある単位セル１１のバイパス回路３０が閉成され、バイパス回路３０を流れる電流に異常の発生を通信する信号が重畳される。つまり、単位セル１１に内蔵される制御基板１８から蓄電ユニット１０の主端子１０ａ，１０ｂに接続される充放電回路１２へ異常の発生を通信する信号が送信され、充放電回路１２において、その信号が分離されると、警報器４１の作動と共に充電器１４ａまたは負荷１３ａの作動が停止されるので、単位セル１１の異常に起因する被害を最小限に抑えつつ、異常の発生に応答よく対処することができる。

図３，図６〜図８の電気二重層キャパシタ１１を図９の電源システムに用いる場合は、図３，図６〜図８の電気二重層キャパシタ１１に内蔵される制御基板１８に代えて図１０の制御基板１８を電気二重層キャパシタ１１に内蔵することになる。

電源システムの構成を説明する概要図である。 制御基板の構成を説明する概要図である。 電気二重層キャパシタの構成を例示する正面図と側面図である。 電気二重層キャパシタの製造工程の一部を例示する説明図である。 電気二重層キャパシタの製造工程の一部を例示する説明図である。 電気二重層キャパシタの構成を例示する正面図である。 電気二重層キャパシタの構成を例示する説明図である。 電気二重層キャパシタの構成を例示する断面図である。 電源システムの構成を説明する概要図である。 制御基板の構成を説明する概要図である。

符号の説明

１０ 蓄電ユニット
１０ａ，１０ｂ 主端子
１１ 電気二重層キャパシタ（単位セル）
１２ 充放電回路（主回路）
１３ 負荷回路
１４ 充電回路
１５ａ，１５ｂ 回路切換用のスイッチ
１８ 制御基板
２０ａ，２０ｂ 単位セルの端子
２１ 容器（外装体）
２２ 積層体（電気二重層キャパシタの蓄電部）
２４ 保護パッチ
２５ 放熱フィン
３０ バイパス回路
３１ スイッチング素子
３２ 保護抵抗
３３ 制御回路
３６ 信号重畳回路
３７ 通信インタフェース
３８ 温度測定回路
４０ 信号分離回路
４１ 警報器
４２ 非常停止装置

Claims (5)

1. 正極体と負極体とセパレータとから構成される積層体と、前記積層体の正極体および負極体のリードとして形成される１対の端子と、前記各端子の一部が外部へ突き出る状態に前記積層体を電解液と共に密封する外装体と、を備える電気二重層キャパシタにおいて、
   前記１対の端子間の電圧が設定値を超えるのを規制する部品として制御基板が内蔵され、
   前記制御基板は、前記外装体を構成するラミネートパッケージの熱溶着シール部を利用してその中に封じ込められ、前記１対の端子における前記ラミネートパッケージの熱溶着シール部の中に位置する中間部分の間を接続するバイパス回路と、前記１対の端子間の電圧を設定値と比較して監視しつつ端子間の電圧が設定値未満のときは前記バイパス回路を開成すると共に端子間の電圧が設定値以上のときは前記バイパス回路を閉成する制御回路と、を備えたことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
2. 制御基板は、これを受け入れる嵌合部を持つ保護パッチを付けてラミネートパッケージの熱溶着シール部に封じ込められ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。
3. 電気二重層キャパシタを単位セルとして所要数の単位セルを直列または直並列に接続して構成される蓄電ユニットと、前記蓄電ユニットの１対の主端子に接続される充放電回路と、を備える電源システムにおいて、
   前記各単位セルは、正極体と負極体とセパレータとから構成される積層体と、前記積層体の正極体および負極体のリードとして形成される１対の端子と、前記各端子の一部が外部へ突き出る状態に前記積層体を電解液と共に密封する外装体と、を備え、前記１対の端子間の電圧が設定値を超えるのを規制する部品として制御基板が内蔵され、
   前記制御基板は、前記外装体を構成するラミネートパッケージの熱溶着シール部を利用してその中に封じ込められ、前記１対の各端子における前記ラミネートパッケージの熱溶着シール部の中に位置する中間部分の間を接続するバイパス回路と、前記１対の端子間の電圧を設定値と比較して監視しつつ端子間の電圧が設定値未満のときは前記バイパス回路を開成すると共に端子間の電圧が設定値以上のときは前記バイパス回路を閉成する制御回路と、を備えたことを特徴とする電源システム。
4. 制御基板は、これを受け入れる嵌合部を持つ保護パッチを付けてラミネートパッケージの熱溶着シール部に封じ込められることを特徴とする請求項３に記載の電源システム。
5. 電気二重層キャパシタを単位セルとして所要数の単位セルを直列または直並列に接続して構成される蓄電ユニットと、前記蓄電ユニットの１対の主端子に接続される充放電回路と、を備える電源システムにおいて、各単位セルにそれぞれ１対の端子間の電圧が設定値を超えるのを規制する部品として制御基板が内蔵され、
   制御基板は、前記単位セルの１対の端子間を接続するバイパス回路と、前記単位セルの１対の端子間の電圧を設定値と比較して監視しつつ端子間の電圧が設定値未満のときはバイパス回路を開成すると共に端子間の電圧が設定値以上のときはバイパス回路を閉成する制御回路と、前記単位セルの１対の端子間の電圧を検出する手段と、前記単位セルの温度を検出する手段と、これら検出信号に基づいて前記単位セルの電圧および温度を監視しつつこれらの検出信号に異常があることを判定すると前記バイパス回路を閉成すると共に前記異常の発生を通信する信号を前記バイパス回路を流れる電流に重畳する手段と、を備える一方、前記充放電回路を流れる電流から重畳する信号を分離する手段と、その信号が前記異常を通信する信号であるときに前記充放電回路の充電動作または負荷動作を停止する手段と、を備えたことを特徴とする電源システム。

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