(57)【要約】【課題】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を提供する。【解決手段】電気二重層キャパシタ１０の外部へ突き出る端子１２部分にフィン１４を設ける（図１、参照）。複数の電気二重層キャパシタ１０を接続する連結電極２１を備えるキャパシタモジュール２０において、連結電極２１にフィン２３を設ける（図４、参照）。複数の電気二重層キャパシタ１０を接続する連結電極２１ｂを備えるキャパシタモジュール２０において、熱交換器３１を経由する液体の循環路３０と、循環路３０の一部を連結電極２１ｂに沿って形成する管路３３と、これら管路３３を直列的に連結する接続管３４と、循環路３０の液体を強制的に循環させるポンプ３２と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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組成されるキャパシタ本体と、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１対の端子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、を備える電気二重層キャパシタにおいて、容器から外部へ突き出る端子部分にフィンを設けたことを特徴とする電気二重層キャパシタの構造。
【請求項２】
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キャパシタモジュールにおいて、連結電極にフィンを設けたことを特徴とするキャパシタモジュールの構造。
【請求項３】
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キャパシタモジュールにおいて、熱交換器を経由する液体の循環路と、循環路の一部を連結電極に沿って形成する管路と、これら管路を直列的に連結する接続管と、循環路の液体を強制的に循環させるポンプと、を備えたことを特徴とするキャパシタモジュールの構造。
【請求項４】
電気二重層キャパシタの温度を検出する手段と、その検出信号に基づいて電気二重層キャパシタの温度を適正レベルに維持するようにポンプを制御する手段と、を備えたことを特徴とする請求項３の記載に係るキャパシタモジュールの構造。
【請求項５】
連結電極に管路を一体形成する一方、循環路を流れる液体に絶縁性のもの、電気二重層キャパシタを直列に接続する連結電極の管路どうしを連結する接続管に絶縁性のもの、を用いたことを特徴とする請求項３の記載に係るキャパシタモジュールの構造。
【請求項６】
電気二重層キャパシタは、容器から外部へ突き出る端子部分にフィンを設けたことを特徴とする請求項３の記載に係るキャパシタモジュールの構造。
【請求項７】
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にフィンを設けたことを特徴とする請求項３の記載に係るキャパシタモジュールの構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気二重層キャパシタの構造および所要容量の蓄電装置に構成するべく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キャパシタモジュールの構造に関する。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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【特許文献１】特開昭２００２−２８９４８７号
【特許文献２】特開２０００−３１３２３３号
【特許文献３】特開平１１−２７３９８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、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組成されるキャパシタ本体と、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１対の端子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、を備える電気二重層キャパシタにおいて、容器から外部へ突き出る端子部分にフィンを設けたことを特徴とする。
【０００７】
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キャパシタモジュールにおいて、連結電極にフィンを設けたことを特徴とする。
第３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キャパシタモジュールにおいて、熱交換器を経由する液体の循環路と、循環路の一部を連結電極に沿って形成する管路と、これら管路を直列的に連結する接続管と、循環路の液体を強制的に循環させるポンプと、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
第４の発明は、第３の発明において、電気二重層キャパシタの温度を検出する手段と、その検出信号に基づいて電気二重層キャパシタの温度を適正レベルに維持するようにポンプを制御する手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
第５の発明は、第３の発明において、連結電極に管路を一体形成する一方、循環路を流れる液体に絶縁性のもの、電気二重層キャパシタを直列に接続する連結電極の管路どうしを連結する接続管に絶縁性のもの、を用いたことを特徴とする。
【００１０】
第６の発明は、第３の発明において、電気二重層キャパシタは、容器から外部へ突き出る端子部分にフィンを設けたことを特徴とする。
【００１１】
第７の発明は、第３の発明において、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にフィンを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
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、端子部分のフィンにより放熱が促進され、電気二重層キャパシタの温度を適正レベルに抑えられるようになる。端子は、電気伝導度の良好な材質で形成されるが、電気伝導度の良好な材質は一般的に熱伝導度も良好なものであり、その外部へ突き出る部分にフィン（熱伝導度の良好な材質から形成される）を備えるので、電気二重層キャパシタの発熱を最大限に効率よく放熱しえる。
【００１３】
第２の発明においては、複数の電気二重層キャパシタからキャパシタモジュール（所要容量の装置装置）が組成される。各キャパシタの充放電に伴う発熱についても、連結電極のフィンにより放熱が促進され、電気二重層キャパシタの温度を適正レベルに抑えられるようになる。端子は、電気伝導度の良好な材質で形成されるが、電気伝導度の良好な材質は一般的に熱伝導度も良好なものであり、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にフィン（熱伝導度の良好な材質から形成される）を備えるので、電気二重層キャパシタの発熱を効率よく放熱しえる。
【００１４】
第３の発明においては、ポンプの駆動により、循環路の液体は、熱交換器と連結電極に沿う管路およびその接続管との間を流れる。熱交換器の作用により、循環路の液体は、管路および接続管への供給側の温度が好適に維持され、連結電極に沿う管路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効率よく維持しえるのである。
【００１５】
第４の発明においては、コントロールユニットにより、ポンプの駆動が無駄なく制御され、キャパシタモジュールを構成する電気二重層キャパシタの温度を適正レベルに効率よく維持できる。
【００１６】
第５の発明においては、管路が連結電極に一体形成のため、管路への熱伝導度が高められ、管路と絶縁性の液体との間で熱量を効率よく授受しえる。絶縁性の接続管により、連結電極に一体形成の管路間の短絡も回避され、所要容量のキャパシタモジュールが得られる。
【００１７】
第６の発明においては、端子部分のフィンにより、電気二重層キャパシタの放熱が促進され、電気二重層キャパシタの温度を適正レベルに抑えられるようになる。
【００１８】
第７の発明においては、連結電極のフィンにより、電気二重層キャパシタの放熱が促進され、電気二重層キャパシタの温度を適正レベルに抑えられるようになる。
【００１９】
第３の発明〜第７の発明において、管路への熱伝導度を高めるため、連結電極に沿う管路は、電気二重層キャパシタの端子部分へ接近させることが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１に基づいて、この発明の実施形態に係る電気二重層キャパシタ１０を説明する。１１はキャパシタ本体（図示せず）を電解液と共に収容する容器であり、１対の端子１２（電極リード）が外部へ引き出される。
【００２１】
キャパシタ本体については、矩形の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。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。
【００２２】
キャパシタ本体は、電解液に浸され、容器１１に収容する。容器１１は、金属の中間層を持つ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１１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。
【００２３】
各端子１２ａ，１２ｂは主部１３が短尺形に形成され、その容器１１の外部へ突き出る部分に鍔状のフィン１４が付加される。短尺形の主部１３は、軽量かつ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、鍔状のフィン１４は、熱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。この例においては、短尺形の主部１３および鍔状のフィン１４は、軽量かつ電気伝導度および熱伝導度の良好な材質（例えば、アルミニウム）から一体に成形される。図示の場合、鍔状のフィン１４は、各端子１２ａ，１２ｂに複数の例（実線の実施形態）、単数の例（１点鎖線の実施形態）、が表される。ただし、各端子１２ａ，１２ｂのフィン１４は、同数の設定に限定されるものではない。
【００２４】
このような端子１２のフィン１４により、外気への放熱が促進され、電気二重層キャパシタ１０の温度を適正レベルに抑えられるようになる。端子１２は、電気伝導度の良好な材質から形成される。電気伝導度の良好な材質は、熱伝導度も良好なものであり、この例においては、短尺形の主部１３および鍔状のフィン１４は、軽量かつ電気伝導度および熱伝導度の良好な材質（例えば、アルミニウム）から一体に成形されるので、電気二重層キャパシタ１０の充放電に伴う発熱についても、その熱量を外気へ１対の端子１２ａ，１２ｂを介して効率よく放散しえる。このため、電気二重層キャパシタ１０の熱的な性能劣化の防止が図れるのである。
【００２５】
電気二重層キャパシタ１０（製品）については、これを最小単位に所要容量の蓄電装置（電動車両などの駆動電源）を構成するキャパシタモジュール２０に組成される。図２は、その実施形態を表すものであり、複数の電気二重層キャパシタ１０は、複数の連結電極２１を介して直並列に接続される。図２において、４個の電気二重層キャパシタ１０は、１組２個ずつ並列のもの２組が直接に接続される。
【００２６】
連結電極２１は、フィンの機能を積極的に高めるため、電気二重層キャパシタ１０の端子１２と同じく軽量かつ電気伝導度および熱伝導度の良好な材質から、矩形に幅広く形成される（図３、参照）。これにより、電気二重層キャパシタ１０の充放電に伴う発熱についても、連結電極２１により、１対の端子１２ａ，１２ｂから伝わる熱量を外気へ効率よく放散しえるのである。
【００２７】
図４は、連結電極２１の変形例を表すものであり、連結電極２１ａは、基板２２と複数（または単数）のフィン２３とからなり、これらは電気二重層キャパシタ１０の端子１２と同じく軽量かつ電気伝導度および熱伝導度の良好な材質から一体に形成される。図示の場合、５個の電気二重層キャパシタ１０は連結電極２１ａを介して並列に接続される。連結電極２１ａは、基板２２とフィン２３との３次元的に組み合わせる形態のため、基板２２（端子１２が接合する）の幅を抑えつつ、全体の放熱面積を効率よく確保可能となる。
【００２８】
図５の実施形態においては、キャパシタモジュール２０を構成する電気二重層キャパシタ１０の温度を積極的に維持（管理）するための手段が備えられる。複数の電気二重層キャパシタ１０は、複数の連結電極２１ｂを介して直並列に接続される。図５において、５個の電気二重層キャパシタ１０は、１組２個ずつ並列のもの２組が直接に接続される。
【００２９】
電気二重層キャパシタ１０の温度を適正レベルに維持するための手段として、熱交換器３１を経由する液体の循環路３０と、循環路３０の一部を連結電極２１ｂに沿って形成する管路３３と、これら管路３３を直列的に連結する接続管３４と、循環路３０の液体を強制的に循環させるポンプ３２と、が設けられる。
【００３０】
この場合、連結電極２１ｂに管路３３が形成される。連結電極２１ｂは、図６のように電気二重層キャパシタ１０の端子と同じく電気伝導度および熱伝導度の良好な材質から、矩形の一側に沿う管路３３を含めて一体に成形されるのである。循環路３０を流れる液体は、連結電極２１ｂとの絶縁性を確保するため、絶縁油が用いられる。管路３３を直列的に連結する接続管３４については、連結電極２１ｂ間の短絡を回避するため、全部または一部が絶縁性の材質から形成される。
【００３１】
循環路３０の液体は、ポンプ３２の駆動により、熱交換器３１と連結電極２１ｂに沿う管路３３およびその接続管３４との間を流れる。熱交換器３１の作用により、循環路３０の液体は、管路３３および接続管３４への供給側の温度が好適に維持され、連結電極２１ｂに沿う管路３３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１０の温度を適正レベルに効率よく維持しえるのである。
【００３２】
図５において、４０はポンプを制御するコントロールユニット（ECU）であり、キャパシタモジュール２０（蓄電装置）を構成する電気二重層キャパシタ１０の温度を検出する温度センサ４１が備えられる。コントロールユニット４０は、基本的には、温度センサ４１の検出信号に基づいて、電気二重層キャパシタ１０の温度が適正範囲のときは、ポンプ３２をOFF（停止）する一方、同じく温度が適正範囲を外れると、ポンプ３２をON（駆動）する、ように制御する。
【００３３】
図７は、コントロールユニット４０の制御内容を具体的に説明するフローチャートであり、温度センサ４１のほか、キャパシタモジュール２０の充放電状態を検出する電流センサ（図示せず）が備えられる。S2においては、電流センサの検出信号に基づいて、キャパシタモジュール２０の充放電が停止かどうかを判定する。S3においては、温度センサ４１の検出信号に基づいて、電気二重層キャパシタ１０の温度が適正範囲の上限値以下かどうかを判定する。
【００３４】
S2の判定がyesのときは、ENDに至る。S2の判定がnoかつS3の判定がnoのとき（キャパシタモジュール２０が充電中または放電中であり、電気二重層キャパシタ１０の温度が上限値を超える場合）は、S4へ進み、循環路３０のポンプ３２をONする。S3の判定がyesのときは、S1へ戻り、循環路３０のポンプ３２をOFFするか、OFF状態に維持するのである。この制御は、所定周期毎に繰り返される。
【００３５】
熱交換器３１が冷房モードと暖房モードとの切り替え可能な場合、コントロールユニット４０において、電気二重層キャパシタ１０の温度が適正範囲のときは、熱交換器３１を停止する一方、同じく温度が適正範囲を下回るときは、熱交換器３１を暖房モード、同じく温度が適正範囲を上回るときは、熱交換器３１を冷房モード、に制御する機能を設定すると良い。
【００３６】
なお、図１の構成と、図３または図４の構成と、を組み合わせると良い。また、これらの組み合わせ構成と、図５の構成と、を組み合わせることも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】電気二重層キャパシタの構成に係る説明図である。
【図２】キャパシタモジュールの構成に係る説明図である。
【図３】図２の矢視図である。
【図４】キャパシタモジュールの構成に係る説明図である。
【図５】キャパシタモジュールの構成に係る説明図である。
【図６】図５の矢視図である。
【図７】コントロールユニットの制御内容を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１０  電気二重層キャパシタ
１２，１２ａ，１２ｂ  端子
１４  端子のフィン
２０  キャパシタモジュール
２１，２１ａ，２１ｂ  連結電極
２３  連結電極のフィン
３０  循環路
３１  熱交換器
３２  ポンプ
３３  管路
３４  接続管
４０  コントロールユニット
４１  温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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