專利名稱：雙電荷層電容器的制作方法
技術領域：
本發明涉及作為蓄電裝置使用的雙電荷層電容器的改良。
背景技術：
近年來，例如作為在混合動力車輛、風力發電設備等中使用的蓄電裝置，可以急速充電并且充放電循環壽命長的雙電荷層電容器受到關注。
以往，在特開平3-203311號公報中揭示的雙電荷層電容器單元是疊層多個正極體和負極體以及隔板，和電解液一同收納在袋狀軟容器中。
當把這種雙電荷層電容器安裝在車輛等上的情況下，需要把多個雙電荷層電容器單元排列安裝在軟容器中構成電容器模塊，把該電容器模塊和控制電路的基板連接組合使用。
但是，電容器模塊為了確保被收納在軟容器中的雙電荷層電容器單元的散熱，例如需要通過電扇等使冷卻風在電容器模塊周圍循環的冷卻裝置，存在引起裝置的復雜化、大型化的問題。
發明內容
本發明的目的在于解決上述的問題。
在本發明中，其目的在于確保包含控制基板等的電容器組件的良好的冷卻性。
本發明的雙電荷層電容器包含把由多個正極體、負極體和隔板構成的疊層體連同電解液一起收納在袋狀軟容器中構成的電容器單元；內置了相互緊密疊層排列的多個上述電容器單元的散熱硬容器；放置在此散熱硬容器和電容器單元之間的熱導體。
隨著電容器單元充電、放電在電容器單元上產生的熱從軟容器經由熱導體傳遞到散熱硬容器，從散熱硬容器向外部大氣散發。
另外，本發明的雙電荷層電容器，包含把由多個正極體、負極體和隔板構成的疊層體連同電解液一起收納在袋狀軟容器中構成的多個電容器單元疊層排列并裝入到散熱硬容器中構成的電容器模塊；收容有控制上述電容器單元的充電或者放電的控制基板的控制盒；和連接該控制盒和上述電容器模塊構成的電容器單元，上述散熱硬容器被設置成在上述控制盒的外側露出。
電容器組件因為在控制盒上設置電容器模塊，使其散熱硬容器從控制盒的外側露出，所以通過使散熱硬容器的外表面和外部大氣接觸，由此可以充分進行各電容器模塊的冷卻，即使對一個控制盒連接多個電容器模塊，也不需要特別的冷卻裝置，可以抑制電容器模塊的溫度上升，確保其輸出性能和耐久性。
圖1是電容器模塊的分解斜視圖。
圖2(a)是電容器模塊的平面圖，(b)是電容器模塊的側面圖。
圖3是電容器的斜視圖。
圖4是傳熱框架的斜視5是電容器模塊的斷面圖。
圖6是展示另一實施例的電容器模塊的斷面圖。
圖7是電容器組件的構成圖。
圖8是電容器單元的斜視圖。
圖9是電容器單元以及母線的斷面圖。
具體實施例方式
以下，根據
本發明的實施例。
如圖1、圖2(a)、(b)所示，多個雙電荷層電容器單元1被收納在散熱硬容器21內，以相互緊密疊層的狀態收納，由此形成一個電容器模塊20。
如圖3所示，各電容器單元1在袋狀的軟容器5中疊層未圖示的正極體和負極體以及隔板，和電解液一同裝入袋內。
軟容器5把2張柔性層疊薄片6、7合在一起形成袋狀。軟容器5通過熔接上述薄片6和7的邊緣部分6a、7a，形成設置有包圍軟容器5周圍的帶狀的散熱翅5a。此散熱翅5a的寬度被形成得比邊緣部分6a、7a的熔接部位還大，起到釋放在電容器單元1中產生的熱的作用。
從軟容器5的上部突出有與上述正極體和負極體連接的電極端子板9和10。
如圖4所示，除了有上述端子板9和10的邊外，設置從外側夾著軟容器5周圍的散熱翅5a的傳熱框架15，傳熱框架15用熱傳導性好的材料形成。傳熱框架15例如由在硅等的彈性樹脂材料中摻雜鋁等的金屬粉末的復合材料構成。
上部開口的傳熱框架15具有夾著散熱翅5a的縫隙15a；位于其兩側且與軟容器5的端部接合的一對邊緣部分15b；從兩側壓縮縫隙15a的一對壁厚的夾持部分15c；與散熱硬容器21接觸支撐的支撐單元15d，它們通過樹脂成型加工形成一體。進而，傳熱框架并不限于此，也可以組合多個部件形成。
如圖5所示，電容器單元1在被安裝在此傳熱框架15上的狀態下，在散熱硬容器21內以一列相互緊貼著疊層的狀態收納。被安裝在電容器單元1中的傳熱框架15在散熱硬容器21的內部中，在相互相鄰的傳熱框架15之間被壓縮彈性變形，由此其邊緣部分15b在軟容器5的端部上，在縫隙15a與散熱翅5a沒有間隙地緊密接觸的同時，外周的支撐框架15d與散熱硬容器21的內面沒有間隙地緊密接觸。
因而，傳熱框架15具有把在電容器單元1上產生的熱從散熱翅5a傳遞到散熱硬容器21上的功能；對散熱硬容器21彈性支撐電容器1的功能；相對散熱硬容器21電氣絕緣電容器單元1的功能。
進而，傳熱框架15的斷面形狀并不限于此形狀，例如也可以形成為其內側開有縫隙的單純的大致矩形。
另外，傳熱框架15并不限于上部開口的、包圍散熱翅的周圍三邊的框架形狀，也可以是包圍散熱翅的周圍四邊的方形的框架。進而，傳熱框架也可以分別分成散熱翅的每個邊，由4個部件構成。
進而，代替作為熱導體功能的傳熱框架15，如圖6所示，也可以在軟容器5和散熱硬容器21之間，填充硅等的填隙材料。電容器1的散熱翅5a被折彎，由填隙材料19包圍這種情況下，填隙材料19產生把在電容器單元1上產生的熱從散熱翅5a傳遞到散熱硬容器21上的功能；對散熱硬容器21彈性支撐電容器單元1的功能；對散熱硬容器21電氣絕緣電容器1的功能。
散熱硬容器21例如由鋁材料等的熱傳導性高的金屬構成，起到積極地將各電容器單元1的熱散發到大氣中的作用。
如圖1、圖2所示，在一個散熱硬容器21中收容上述多個電容器單元1，構成電容器模塊20。
在此電容器模塊20的中央部分上設置加壓機構30，用此加壓機構30把經疊層的各電容器單元1在相互相反一側加壓從而緊密接觸。通過此加壓，提高構成電容器單元1的正極體以及負極體的活性碳層的密度，由此充電效率提高，另外，通過把電容器單元1沒有縫隙地收容在散熱硬容器21中壓縮保持，使得電容器單元1不會因振動或者沖擊錯開。
加壓機構30被設置在把多個電容器單元1在疊層方向上分成2等分的位置上，在和散熱硬容器21的一端之間加壓多個電容器單元1，在和散熱硬容器21的另一端之間加壓剩下的多個電容器單元1。這樣用1個加壓機構30同時加壓2個電容器單元群的構成，可以用1個加壓機構30加壓多個電容器單元1，可以減少被設置在電容器模塊20上的加壓機構30的個數。
進而，加壓機構并不限于在等分各電容器單元的位置上，也可以根據需要設置在以規定的比率分開各電容器單元的位置上。
加壓機構30包含被固定在散熱硬容器21上面的限制板31；被設置成包圍此限制板31和散熱硬容器21，可以在電容器單元1的疊層排列方向上滑動的一對夾板32、33；被配置在這些夾板32、33之間，使它們在相互離開的方向上蓄勢的盤簧34；用于調整盤簧34的負荷的調整螺栓35等。
因而，通過伸長調整螺栓35，盤簧34的彈性負荷提高，使夾板32和33在相互相反方向上加壓的力增加，相反通過縮短調整螺栓，加壓的力減弱，可以分別自由調整。
圖7是電容器單元40的構成圖。
通過組合上述電容器模塊20、收容有用于控制其蓄電、放電的控制基板42的控制盒41構成電容器組件40。
在本實施例中，對于一個控制盒41，通過組合并聯排列3排的電容器模塊20構成一個電容器組件40，此電容器組件40以上下兩段重疊，構成電容器裝置。
收容有控制基板42的控制盒41作為構造部件具有必要的強度，具有底板43。控制基板42經過電氣絕緣支撐部件45被安裝在底板43上。底板43的上部安裝有箱子狀的蓋44，用此蓋44覆蓋控制基板42。
在控制盒41的底板43上連接各電容器模塊20。各電容器模塊20如把電極的端子板9、10收容在控制盒41的內部，并且位于控制基板42的下面一側那樣被安裝在底板43上。
另外，與此相反，各電容器模塊20的散熱硬容器21露出到控制盒41的外側，直接與散熱硬容器21的外表面接觸。
在1個控制盒41之下以3個并排設置的電容器模塊20在底板43上設置相當于各散熱硬容器21大小的開口，在此嵌入散熱硬容器21，散熱硬容器21以被綁吊支撐在控制盒41下的狀態固定。
在控制盒41的外側露出的各散熱硬容器21以相互規定的間隔平行排列配置。當在車輛上安裝電容器組件40的情況下，把各散熱硬容器21配設在沿著車輛的前后方向延伸的方向上，通過各散熱硬容器21之間流過行駛風(外部大氣)，使各散熱硬容器21均勻冷卻。
上下2段的電容器組件40在被安裝在車輛上時，用未圖示的車輛一側的支撐框架以在上下保持規定間隔的狀態支撐固定。這種情況下，用支撐框架支撐固定控制盒41的底板43的部位。進而，在下段的電容器組件40的各散熱硬容器21的周圍，設置包圍它們的下保護器47，對它們進行保護。
各電容器組件40在控制盒41的內部中，把3個電容器模塊20的各電極端子板9、10，和控制基板42用多個母線51電氣連接。
把橫斷3個電容器模塊20延伸的、用導電性金屬材料形成的母線51配置在控制基板42的下方，并且母線51與各電容器單元1對應，多個以同一間隔配置在電容器單元1的疊層方向上。
在各電容器模塊20中，多個疊層排列的電容器單元1順序串聯連接相鄰的各單元。因此，各電容器單元1相互交換方向，由此，端子板不同極性相對，即如果參照圖8理解，則把某個單元端子板9和相鄰單元的端子板10配置成相對的狀態，相對的端子板相互直接連接或者經由母線51連接。
在此實施例中，把收容在3個電容器模塊20中的電容器單元1的各端子板9、9、9連接在各母線51上，另外，另一端子板10、10、10用相鄰的母線51連接，跨過各電容器模塊20把3個電容器單元1電氣并聯連接。
各母線51在其兩端被絕緣支撐部件45支撐的同時，在途中經由電氣絕緣支撐部件支撐在控制基板42上。為了電氣連接控制基板42和母線51，在母線51的途中用熔接安裝由導電性部件形成的凸起部，控制基板42在各凸起部上由導電性的螺絲連接。它們經由凸起部以及螺紋對母線51機械性連接控制基板42，并且同時把母線51和控制基板42的控制電路導通。
在此如圖8、9所示，也可以使電容器單元1的各電極的端子板9、10彎曲形成。
即，電容器單元1的各電極端子板9、10相對電容器單元疊層方向被彎曲形成為斷面S字形，在電容器單元的疊層方向上，接合相鄰的電容器單元1之間的各端子板9和10，并且把它們用熔接連接在各母線51上。
由此，在各電容器模塊20中，把多個電容器單元1相互電氣串聯連接。另外，同時3個電容器模塊20相互并聯連接。
因為鋁制的端子板9、10是彎曲并與母線51連接的構造，所以對于電容器單元1在疊層排列方向上相對于母線51的電容器單元1的位移，由于各端子板9、10彈性變形容易被吸收，即使在各端子板9、10和母線51的連接部分上因機械振動和熱變形強制施加外力也可以防止斷裂。
被設置在上述控制基板42上的控制電路進行各電容器單元1的電壓不超過規定值的充電，可以控制使蓄積在各電容器單元1中的電壓均勻化。
因為如以上那樣構成，所以在本發明中，隨著電容器單元1的充電、放電在電容器單元1上產生的熱從軟容器5的散熱翅5a經由傳熱框架15傳遞到散熱硬容器21，從散熱硬容器21向外部大氣散發。
另外，通過設置成使散熱硬容器21向控制盒41的下方突出，使散熱硬容器21與外部大氣接觸的構成，可以充分進行各電容器單元1的冷卻。
由此，即使不用以往那樣特別的冷卻裝置冷卻電容器模塊的周圍，也可以控制溫度上升，不需要冷卻裝置，可以謀求構造的簡單化。
通過相對控制盒41排列設置3個電容器模塊20，可以實現確保各電容器模塊20的冷卻性，和電容器組件40的小型化這兩方面。
進而，可以相對控制盒41排列設置4個或4個以上的電容器單元20。
本發明并不限于上述實施方式，在權利要求書所述的技術思想的范圍內，可以有各種改良、變更是很明白的。
如上所述，本發明的雙電荷層電容器可以適用到包含在混合動力車輛、風力發電設備等中使用的蓄電裝置的各種蓄電裝置。
權利要求
1.一種雙電荷層電容器，其特征在于包含把由多個正極體、負極體和隔板構成的疊層體連同電解液一起收納在袋狀軟容器中構成的電容器單元；內置了相互緊密疊層排列的多個上述電容器單元的散熱硬容器；放置在此散熱硬容器和電容器單元之間的熱導體。
2.權利要求1所述的雙電荷層電容器，其中在上述軟容器的周邊形成帶狀突出的散熱翅；作為上述熱導體，設置被配設在上述軟容器的周圍且夾著散熱翅的傳熱框架。
3.權利要求2所述的雙電荷層電容器，其中用彈性樹脂材料形成上述傳熱框架，在上述散熱硬容器內相鄰的傳熱框架之間被壓縮并緊密接觸。
4.權利要求3所述的雙電荷層電容器，其中在上述傳熱框架中，在上述樹脂材料中混合鋁等的熱傳導性好的金屬粉末。
5.權利要求1所述的雙電荷層電容器，其中在上述軟容器的周邊形成帶狀突出的散熱翅；作為上述熱導體，在和上述軟容器之間填充包圍上述散熱翅的填隙材料。
6.一種雙電荷層電容器，其特征在于包含把由多個正極體、負極體和隔板構成的疊層體連同電解液一起收納在袋狀軟容器中構成的多個電容器單元疊層排列并裝入到散熱硬容器中構成的電容器模塊；收容有控制上述電容器單元的充電或者放電的控制基板的控制盒；和連接該控制盒和上述電容器模塊構成的電容器單元，上述散熱硬容器被設置成在上述控制盒的外側露出。
7.權利要求6所述的雙電荷層電容器，其特征在于對上述一個控制盒排列設置多個電容器模塊。
8.權利要求7所述的雙電荷層電容器，其中在上述控制盒的內部具備在上述各電容器模塊之間延伸的母線，經由此母線并聯連接收納在各電容器模塊中的上述電容器單元，使上述母線和上述控制基板連接。
9.權利要求8所述的雙電荷層電容器，其中被疊層排列在上述電容器模塊中的各電容器單元經由上述母線被相互串聯連接。
10.權利要求8所述的雙電荷層電容器，其中上述電容器單元具備使上述正極體和負極體連接到上述母線上的各端子板，使各端子板相對上述電容器單元的疊層方向彎曲，吸收上述電容器單元相對母線的位移。
全文摘要
提供一種通過向外部大氣散熱可以確保冷卻性的雙電荷層電容器。在雙電荷層電容器中具備把多個正極體和負極體以及隔板的疊層體和電解液一同收納在袋狀軟容器中的電容器單元(1)；在軟容器的周邊突出為帶狀的散熱翅(5a)；夾著此散熱翅(5a)的傳熱框架(15)；連接散熱框架(15)疊層排列裝入多個電容器單元(1)的金屬制散熱硬容器(21)。
文檔編號H01G9/155GK1643628SQ03806278
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月19日 優先權日2002年3月19日
發明者荒木修一, 山田良昭, 佐佐木正和 申請人:日產柴油機車工業株式會社