電気二重層コンデンサ

 そもそも電気二重層コンデンサを使うメリットとは？
電気的エネルギーを、一時的に貯蔵、放出できるデバイスとして一般的な電池に
対し、電気二重層コンデンサは絶対的な容量が小さくても、その抵抗値の低さ、寿命
の長さなどの優れた特性を生かした用途でメリットを持っています。
電気二重層コンデンサの特長を利用したアプリケーション例と、エルナーの電気二重層
コンデンサの特長について紹介します。
目次
○ 用途
［模式図］ 電気二重層コンデンサ用途と求められる特性域
［模式図］ 電気二重層コンデンサの特長と用途
GO
GO
電気二重層コンデンサ使用のポイント
１．入力（電源）電力を平準化する
GO
２．出力（負荷）電力を平準化する
GO
３．捨てていた電力を回生する
GO
４．緊急時に信頼性の高い電源とする
GO
５．容量を選択することで必要な放電時間を設定する
GO
○ エルナーの電気二重層コンデンサラインナップ
メモリーバックアップ用の体系ＭＡＰ
GO
中容量品のカスタム品種一覧表
GO
中、大容量品の性能相関図
GO
大容量品のラインナップと規格（暫定）
高耐圧化への対応について
GO
GO
２００５ ELNA CO.,LTD.
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用途分類一覧へ
電気二重層コンデンサ用途と求められる特性
域
必要抵抗レベル（Ω・F）
0.01
１０００V∼
∼１０００V
∼５００V
∼１００V
∼５０V
∼２０V
∼１０V
∼３V
DSC電池
アシスト
0.1
回生ｴﾚﾍﾞｰﾀ
瞬低補償装置
玩具
1
回生電車
プロジェクタ
冷却ﾌｧﾝ駆動
風力発電
負荷変動吸収
10
緊急時
ﾄﾞﾗｲﾌﾞ駆動
100
緊急時
ｱｸﾁｪｰﾀ駆動
回生重機
ｺﾋﾟｰ機ﾄﾞﾗﾑ
瞬間加熱
ｴﾝｺｰﾀﾞ
ﾊﾞｯｸｱｯﾌﾟ
ＲＴＣ
ﾊﾞｯｸｱｯﾌﾟ
ＵＰＳ
(短時間)
LED照明
道路鋲
・標識
1000
0.01 1
0.11
11
101
(6.5X10 -6) (6.5X10 -5) (6.5X10 -4) (6.5X10 -3)
100 1
103
104
105
106
107
(6.5X10 -2)1
(0.65) 1
(6.5) 1
(65) 1
(650) 1
(6.5k) 1
必要容量ﾚﾍﾞﾙ*1 (F）
（必要ｴﾈﾙｷﾞｰﾚﾍﾞﾙ*2 （Wh））
使用方法の概要は各々の用途をクリックしてください。
*1 2.5Vに換算した容量です。
*2 １セルあたり 2.5V→1.25V（充電電圧の50%）まで放電した場合の電力量です。
※ このチャートは目安であり、実際のケースには、必ずしも当てはまりません。
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電気二重層コンデンサの（電池に対する）特長による用途分類
２
風力発電変動吸収
低抵抗
長寿命
３
エレベータ
４
鉄道車両
１
建設重機
ＵＳＢバスパワーアシスト
ＬＥＤ駆動
ＵＰＳ
緊急時アクチュエータ駆動
緊急時回路・ドライブ駆動
電池負荷低減
メモリーバックアップ
ＰＰＳ定着ドラム加熱
玩具
５
プロジェクター冷却ファン
リニアな充放電特性
１．入力（電源）電力を平準化する
キーワード： ゆっくり貯めて、急速に使う
２．出力（負荷）電力を平準化する
キーワード： 急速に貯めて、ゆっくり（一定に）使う
３．捨てていた電力を回生する
キーワード： 急速に貯めて、急速に使う
４．緊急時に信頼性の高い電源とする
キーワード： メンテナンスフリーでいざという時の信頼性
５．容量を選択することで必要な放電時間を設定する。
キーワード： 時間制御の手間いらず
※詳細説明は各々の項目をクリックください。
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ゆっくり貯めて、急速に使う
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１．入力（電源）電力を平準化する
瞬間的な大電力を供給するためには、その最大出力に合わせて電源容量を
決める必要があります。ところが平常時それほど大きな電力を必要としないの
であれば、大きな電源はむしろトータル効率を悪くすることになります。
この問題を解決するのに急速充放電が可能で充放電劣化が少ない電気二重層
コンデンサは最適です。
○概念模式図
電気二重層コンデンサ使用なし
電源
電源
負荷
負荷電流波形例
同等
電気二重層コンデンサ使用あり
EDLC充電上乗せ分
ピーク電流が下がり
電源を小さく出来る
電源
負荷
電源電流波形例
放電電流
EDLC
充電電流
EDLC電流波形例
○この使い方の実用例
電池負荷変動軽減（DSC、通信機発信アシスト、HDオーディオetc）
玩具
USBバスパワーアシスト
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PPS定着ドラム加熱
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急速に貯めて、ゆっくり（一定に）使う
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２．出力（負荷）電力を平準化する
一般的にコンデンサの機能として電源平滑がありますが、電気二重層コンデンサ
は桁違いの容量を持つため、普通の電源平滑よりもっと大きなスパンにおけるもっと
大きな電力の変動の吸収に使用することが出来ます。
（但し、容量が大きいため交流成分などの平滑には向きません。）
また、電気二重層コンデンサは電池よりもフロート充電、過放電にも問題なく対応できる
ので変動が激しい入力電力に対し最適です。
○概念模式図
電気二重層コンデンサ使用なし
これより上はロスとなる
電力
発生源
ｺﾝﾊﾞｰﾀ
入力電流波形例
一定した出力が得られない
出力電流波形例
放電電流
電気二重層コンデンサ使用あり
充電電流
電力
発生源
ｺﾝﾊﾞｰﾀ
EDLC電流波形例
EDLC
出力電流波形例
○この使い方の実用例
風力発電変動吸収
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急速に貯めて、急速に使う
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３．捨てていた電力を回生する
往復、上下運動、または発進∼停止を繰り返す用途において、本来必要な作業
の逆方向の動作時に発生するエネルギーは回生しない限り、無駄に捨てることに
なります。
そのエネルギーを上手に回生できれば、次に順方向動作の補填として使用するこ
とが可能です。
効率よく回生を行なうために、低抵抗で急速大電流充放電が可能な電気二重層
コンデンサは最適です。
○概念模式図
エネルギー回生なし
回生できなければ
この分はロスとなる
電源
負荷
回生できずロス
電流波形例
この分の効率UP
エネルギー回生あり
充電（回生）電流
負荷
電源
電流波形例
回生
EDLC
放電電流
充電（回生）電流
EDLC電流波形例
○この使い方の実用例
エレベータ（胴巻自走式）
建設重機
鉄道車両
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メンテナンスフリーでいざという時の信頼性
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４．信頼性の高い（長寿命）電源とする
電気二重層コンデンサは、一般的に電池と比較して、低抵抗である以外にも
次のような利点があります。
①充放電の繰り返しに対する寿命が長い。
②使用温度範囲が広い。
③容量減少が急激に起きない。
④劣化により耐圧が低下することが無いので、容量減少しても充電電圧に応じた
使用が可能。
これらの特長より、長期の信頼性を求められるバックアップ用電源として最適です。
○この使い方の実用例
ＵＰＳ（短時間）
緊急（停電）時のアクチュエータ駆動
緊急（停電）時の回路駆動（ＩＣ、メモリーカードﾄﾞﾗｲﾌﾞ、ＨDﾄﾞﾗｲﾌﾞ etc.）
ＬＥＤ駆動（太陽電池との組み合わせなど）
RTCなどのメモリーバックアップ
時間制御の手間いらず
５．容量を選択することで必要な放電時間を設定する。
電気二重層コンデンサの放電特性として、放電に従い電圧が直線的に低下する
事を利用すると、容量を選択することで使用可能な電圧範囲で動作させる時間を
設定することが可能です。
つまり、スイッチを設けることなしに必要時間を駆動する電源となります。
放電時間、電圧、静電容量の関係は次式のようになります。
定電流放電の場合
ｔ ＝ Ｃ・（Ｖ0 − Ｖ1）／ Ｉ
定抵抗（負荷）放電の場合
ｔ
：放電時間（ｓ）
Ｃ
：静電容量（Ｆ）
Ｉ
：放電電流（Ａ）
Ｒ
：負荷抵抗（Ω）
ｔ ＝ − Ｃ・Ｒ・ln（Ｖ1／Ｖ0）
Ｖ0 ：充電電圧（Ｖ）
Ｖ1 ：放電後電圧（Ｖ）
○この使い方の実用例
玩具（ミニカー、飛行機など）
プロジェクター冷却ファン
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２００５ ELNA CO.,LTD.
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メモリーバックアップ用電気二重層コンデンサ体系ＭＡＰ
高信頼品
高信頼品
小形高温度
小形高温度
保証品
保証品
85℃ 1000h
5.5V 0.047F∼1.0F
Series DH
85℃ 1000h
5.5V 0.047F∼0.33F
Series DXJ
高耐圧品
高耐圧品
70℃ 1000h
6.3V 0.047F∼1.0F
Series DK
寿
命
I VE
AT
T
N
TE
リフロー対応
リフロー対応
コインセル
コインセルφ4.8、6.8×1.4 t mm
3.3V 0.07F ∼0.2F
Series DSK
リフロー対応
リフロー対応
コインセル
コインセル φ6.8×2.1 t mm
2.5V 0.22F
3.3V 0.22F
Series DS
Series DSK
コインセル
コインセル
φ6.8×2.1 t mm
Recommended re-flow conditions
ピーク温度
Peak temperature
200
150
120
リフロー時間
Re-flow time
プレヒート : 150℃以下・120秒以内
Pre heat : 150℃ or less, within 120sec.
時間 Time （sec.）
2.5V 0.22F Series DC
3.3V 0.22F Series DCK
小
NEW
70℃ 1000h
5.5V 0. 1F
Series DBN
70℃ 1000h
5.5V 0.047F∼1.0F
Series DB
サイズ
ピーク温度 (℃)
Peak temperature
on the surface of capacitor
70℃ 1000h
5.5V 0.047F∼1.0F
Series DX
Low
LowESR
ESR
5mmピッチ
5mmピッチ
標準品
標準品
表面温度 （℃）
Temperature on the surface of capacitor
小形標準品
小形標準品
240
230
220
210
200
0 10 20 30 40 50 60
リフロー時間 Re-flow time (sec.)
−Period of above 200℃−
プレヒート：150℃以下・120秒以内
Pre heat : 150℃ or less , within 120sec.
大
2005 ELNA CO., LTD.
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中容量品（ＤＺシリーズ）のカスタム品種表（暫定）
サイズ
φＤ×Ｌ（ｍｍ）
6.3 × 16
8 × 15
8 × 22
10 × 30
10 × 35
12.5 × 23
12.5 × 31.5
18 × 35
18 × 40
25 × 40
25 × 50
35 × 50
電圧は2.5V
高容量
0.7
1
2.7
6.8
10
6.8
12
20
30
80
100
300
Max 容量 (F)
標準
3.3
4.7
10
20
50
低抵抗
0.47
0.7
1
4.7
6.8
3.3
4.7
10
20
50
200
100
1
端子形状
ラジアルリード
スナップイン
中容量品（ＤＺシリーズ）の詳細特性
容量
F
サ イズ
φ D× L (m m )
1
3.3
4.7
10
20
50
100
200
8
1 2 .5
1 2 .5
18
18
25
35
35
×
×
×
×
×
×
×
×
22
23
3 1 .5
35
40
40
50
50
標準品
実力直流抵抗
低抵抗品
質 量 パ ワー 密 度 体 積 パ ワー 密 度
実力直流抵抗
質 量 パ ワー 密 度 体 積 パ ワー 密 度
ｴﾈﾙ ｷﾞｰ密 度
( W h/k g ) ／
(m Ω )
(kW / k g)
(kW / l)
(m Ω )
(kW / kg )
(kW / l)
( W h/ l )
400
200
150
50
60
45
30
30
2 .0 6
1 .9 5
1 .8 0
2 .4 0
1 .7 4
1 .3 9
0 .9 1
0 .8 3
3 .5 3
2 .7 7
2 .7 0
3 .5 1
2 .5 6
1 .7 7
1 .0 8
1 .0 8
200
90
70
35
30
20
10
−
4 .1 1
4 .3 4
3 .8 5
3 .4 3
3 .4 7
3 .1 3
2 .7 4
−
7 .0 7
6 .1 5
5 .7 8
5 .0 1
5 .1 2
3 .9 8
3 .2 5
−
0 .4 6 ／0 .7 9
0 .7 2 ／1 .0 2
0 .7 0 ／1 .0 6
0 .6 7 ／0 .9 8
1 .1 6 ／1 .7 1
1 .7 4 ／2 .2 1
1 .5 2 ／1 .8 1
2 .7 6 ／3 .6 1
※ パ ワー 密 度 は 最 大 パ ワー と して 算 出 。
● 新開発電極により大容量・高エネルギー密度を実現
＊
● 新開発構造と低抵抗電解液 で捲回形でありながら低抵抗・高パワー密度を実現
* 旭硝子・エルナーの共有特許
Maximum Power density (kW/L)
POWERCAP 性能相関図
Performance correlation diagram
8
DZN series
7
ＮＥＷ
POWERCAP
6
Future
target
5
4
High power
3
2
standard
DZ series
Large capacity
1
0
0
2
4
6
8
Maximum Energy density (Wh/L)
２００５ ELNA CO.,LTD.
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暫定
ED-5101
TENTATIVE
ＰＯＷＥＲＣＡＰ Ｌｉｎｅｕｐ
規格 Specifications
カテゴリ温度範囲
-25 to +60
Category temp
高温および低温特性
Characteristics at high and low temp
静電容量変化率
20℃の値の±30％以内
Percentage of cap change
Within ±30% of value at 20 ºC
内 部 抵 抗
20℃の値の5倍以下
Internal resistance
Less than five times of value at 20 ºC
試 験 時 間
2000h
Test time
耐久性（高温負荷）
Endurance
(60ºC )
高温無負荷特性
Shelf life
標準品種表
（℃）
静電容量変化率
初期値の±30％以内
Percentage of cap change
With in ±30% of initial value
内 部 抵 抗
初期規格の4倍以下
Internal resistance
Within four times of initial spec
耐久性と同じ
(60ºC)
Same as endurance
Standard Ratings
Standard (2.5V)
Capacitance (F)
Size (mm)
ESR
(mΩ)
500
φ35X 85
12
600
φ35X105
10
High power type (2.5V)
Weight (g)
Size (mm)
ESR
(mΩ)
φ40X 85
5
800
φ40X 110
4
1000
φ51X95
4
1500
φ51X125
3
※Screw terminal type
Volume (L)
Weight (g)
Volume (L)
105
0.082
130
0.101
122
0.101
178
0.138
230
0.194
317
0.255
ESR：specification
Weight：Measured value
2005 ELNA CO., LTD.
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高耐圧化への対応について
簡易パック品（２∼１０直列）
DZ、DZNシリーズ
DP、DPNシリーズ
直列モジュール（５直列∼）電圧均等化回路付き
２個の簡易パックから高耐圧・大容量モジュールまでご要求により対応いたします。
We can supply from 2 pcs packaged products to your special package requirement.
２００５ ELNA CO.,LTD.