ブックタイトルマツダ技報　2015 No.32

概要

マツダ技報　2015 No.32

マツダ技報No.32(2015)論文・解説32電気二重層キャパシタの劣化解析技術Degradation Analysis Technologyfor Electric Double Layer Capacitor宇都宮隆*1 *2 *3阪井博行藤田弘輝Takashi Utsunomiya Hiroyuki Sakai Hiroki Fujita要約乗用車として世界で初めて電気二重層キャパシタ(以下,キャパシタ)を採用したマツダの減速回生システム“i-ELOOP”は2012年10月のアテンザに搭載以降,アクセラ,新型デミオ, CX-5(中国向け)と適応車種を拡大させてきている。燃料消費として非効率な“発電”をゼロにするというi-ELOOPの初期コンセプトの下にi-stopとの組み合わせで約10%の燃費改善(実用走行時)を可能にした。“i-ELOOP”の蓄電デバイスとしてキャパシタを採用するに当たり,他の蓄電池にはない優れた特徴を踏まえ,車載適用に必要な技術,特に車載を模擬した劣化に関する解析技術と劣化予測技術を開発した。SummaryMazda’s regenerative braking system“i-ELOOP”, which is equipped with an electric double layer capacitor(hereinafter referred to as the“capacitor”), is the first of its kind in the world that has beenmounted on a passenger car. The i-ELOOP was first mounted on the Atenza in October 2012, followed bythe Axela, New Demio, and CX-5 (for China), and is now widely appreciated by world customers. Basedon its initial concept of bringing inefficient“power generation”to zero, the i-ELOOP system, in combinationwith the i-stop, achieved an approximate 10% improvement in mileage. In connection with the capacitordeployed as an electric storage device for the i-ELOOP system, this article introduces a technologynecessary for its on-vehicle application, results of deterioration test in a simulated on-vehicle condition,an analysis technique used and a deterioration prediction technology, in light of its distinctive characteristicsthat other storage batteries do not have.1.はじめに近年,“燃費”や“走り”の向上を目的として,減速時に熱として捨てられていた運動エネルギーを回収し,電気エネルギーとして有効に利用する減速回生システムが注目を集めている。(1)マツダは技術開発の長期ビジョンである「サステイナブル“Zoom-Zoom”宣言」に基づき,「走る歓び“ZOOM-ZOOM”」と「優れた環境・安全性能」を両立する取り組みの一環として,乗用車としては世界で初めてキャパシタを採用した減速回生システム“i-ELOOP”を2012年に発表し,それ以降適用車種を拡大してきた。Fig. 1に示すように減速時には車両の持っている運動エネルギーで発電することで,発電コスト(燃料代)をゼロにすることができ,また,Fig. 2に示すように加速時には減速時に発電した電気エネルギーを電装品などへの電力供給に使用できるため,今まで発電のために使用したエンジン出力の一部を走りに振り向けることができる。このようにi-ELOOPシステムは発電が不要となり,“燃費”と“走り”の向上が両立可能なシステムとなっている。減速時の運動エネルギーを電気エネルギーとして蓄えるキャパシタは,電極と電解液の界面上で形成される電気二重層を利用した蓄電デバイスである。電極の活物質には比表面積の大きな活性炭が用いられ,電解液には充放電による電荷移動の役割を担う支持塩を有機溶媒に溶解させた混合液が用いられる。電解液中のイオン(アニオンとカチオン)が活性炭表面に移動・吸着することで静電容量=キャパシタンスが発現する。このようにキャパシタはエネルギーを出し入れする充放電過程において化学反応を介さないため,理論上,充放電における劣化はなく,大電流での充*1~3技術研究所Technical Research Center-180-