專利名稱：超級電容模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
超級電容模組技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型一種風力發(fā)電機組附件，用作風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)后備電源。
背景技術(shù)：
[0002]變槳系統(tǒng)是風力發(fā)電機組的重要組成部分，是風力發(fā)電機組的主剎車系統(tǒng)，變槳系統(tǒng)在機組失電的情況下能否安全可靠停機，取決于變槳系統(tǒng)的后備電源是否安全穩(wěn)定， 因此變槳系統(tǒng)備用電源是否可靠安全是保證變槳系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定且在機組事故停機時不發(fā)生飛車的重要因素。[0003]目前風力發(fā)電變槳系統(tǒng)多采用蓄電池作為其備用電源，采用蓄電池的優(yōu)點是價格便宜，缺點是蓄電池充放電特性不好，充電時間長，充電、放電電流不能太大；蓄電池的低溫特性不好，在寒冷季節(jié)容量會衰減；蓄電池的循環(huán)壽命短，可靠性不強，而且蓄電池需要維護，而變槳系統(tǒng)安裝在100米高的風機上，更換和維護成本太大；且更換的大量蓄電池對環(huán)境造成很大污染。[0004]超級電容器(Supercapacitors),又名電化學電容器(Electrochemical Capacitors),作為一種新興物理環(huán)保儲能元件被越來越多的應用。它是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲存電能，因而不同于傳統(tǒng)的化學電源。[0005]超級電容器的突出優(yōu)點是功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬。超級電容屬于雙電層電容器，它是世界上已投入量產(chǎn)的雙電層電容器中容量最大的一種，其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣，都是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量。[0006]在大多數(shù)應用中，超級電容不會被單獨使用，多通過串聯(lián)的方式形成超級電容模組，以提供符合要求的驅(qū)動能力。在一些應用者，超級電容還會被并聯(lián)使用。超級電容的發(fā)展，使得其在變漿系統(tǒng)中的使用成為可能，因此，有必要在此領(lǐng)域研究超級電容模組的應用。發(fā)明內(nèi)容[0007]因此，本實用新型針對目前變槳系統(tǒng)后備電源的現(xiàn)狀，提供了一種用做后備電源的超級電容模組，以滿足變槳系統(tǒng)對電源穩(wěn)定性。[0008]本實用新型采用的技術(shù)方案為[0009]一種超級電容模組，每一超級電容器并聯(lián)一個電阻而形成一個單元，各單元依次串聯(lián)形成單元組而封裝在一密閉殼體內(nèi)，進而在所述密閉殼體上設有接出所述單元組的接線端子。[0010]依據(jù)本實用新型的上述結(jié)構(gòu)，每一個超級電容并聯(lián)一個電阻，形成均壓電路，然后封裝在一密閉殼體內(nèi)，引出接線端子，串聯(lián)電容的個數(shù)取決于所需要的驅(qū)動電壓，通過均壓控制，而形成均壓保護，保證輸出電壓的穩(wěn)定性。并借助于超級電容本身的特性，進一步的提高驅(qū)動電壓的穩(wěn)定性，因此，可以滿足變槳系統(tǒng)對電源穩(wěn)定性的需求。[0011]上述超級電容模組，所述單元以水平設置在所述密閉殼體內(nèi)的一組線路板為基板被分層陣列。[0012]上述超級電容模組，被分層陣列的所述單元的每層上方均留有冷卻空間。[0013]上述超級電容模組，所述冷卻空間的高度不小于3mm且不大于7mm。[0014]上述超級電容模組，分層陣列的層數(shù)為三層，而所述超級電容器按照4X7的布局焊接在所述線路板上。[0015]上述超級電容模組，所述密閉殼體為長方體結(jié)構(gòu)，且該密閉殼體頂蓋具有用于包容密閉殼體側(cè)板上端而形成連接部的向下的翻邊。[0016]上述超級電容模組，所述密閉殼體側(cè)板中三側(cè)板為一體結(jié)構(gòu)，所余一側(cè)板的一豎邊作為鉸接邊而接合在相鄰的側(cè)板上。[0017]上述超級電容模組，形成所述密閉殼體的各板接合部位設有密封結(jié)構(gòu)。


[0018]圖I為依據(jù)本實用新型的一種超級電容模組的外形結(jié)構(gòu)示意圖。[0019]圖2為依據(jù)本實用新型的一種超級電容模組主要活動部件打開而示出超級電容器安裝結(jié)構(gòu)的示意圖。[0020]圖中1、密閉殼體，2、超級電容器，3、接線端子，4、線路板，5、底板。
具體實施方式
[0021]參照說明附圖I和2，其基本組成是，包括一個長方體結(jié)構(gòu)的外殼，形成一個密閉殼體I，在該殼體內(nèi)，陣列有預定數(shù)目的超級電容器2，并分組的進行分層排列。[0022]依據(jù)上述基本結(jié)構(gòu)的一種超級電容模組，其基本特點是，其所使用的每一超級電容器2并聯(lián)一個電阻而形成一個單元，構(gòu)造一個均壓電路單元，然后，各單元依次串聯(lián)形成單元組而封裝在一密閉殼體I內(nèi)，確保箱體的密封。[0023]進而在所述密閉殼體I上設有接出所述單元組的接線端子3。[0024]接線端子在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，設置在上封蓋上，接線端子應匹配超級電容模組的輸出電壓和輸出電流。[0025]在圖I所示的結(jié)構(gòu)中，長方體結(jié)構(gòu)的外殼上端還設有提手，方便提攜或者吊裝。而其下端為座部，設有地腳螺栓孔，便于安裝。[0026]在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，所述單元以水平設置在所述密閉殼體I內(nèi)的一組均勻間隔的線路板4為基板被分層陣列，當然，個線路板之間是水平的。分層結(jié)構(gòu)可以提高安裝的結(jié)構(gòu)緊湊性，且便于接線。[0027]超級電容在工作中會有比較大的熱耗散，為了保證其處于比較好的工作狀態(tài)，被分層陣列的所述單元的每層上方均留有冷卻空間。但需要說明的是，為了滿足超級電容的正常工作，灰塵應盡可能的避免進入，這也是為什么要使用密閉殼體I的原因，因此，在該密閉殼體內(nèi)采用通風冷卻是不可取的。但并不排除其他的冷卻結(jié)構(gòu)，比如在密閉殼體I上設置散熱肋。[0028]所述冷卻空間的高度取決于超級電容器2的多少，當然，冷卻空間越大，越有利于散熱，但也會增加密閉殼體的體積，因此，在滿足散熱的條件下，最小不能小于3mm，而最大不能大于7mm，否則會使密閉殼體的體積變得比較臃腫。[0029]一種較佳的選擇是分層陣列的層數(shù)為三層，而所述超級電容器2按照4X 7的布局焊接在所述線路板4上，這種布局和超級電容的數(shù)量，可以滿足大多數(shù)的應用。并且在這種結(jié)構(gòu)條件下，所述冷卻空間的高度選擇5mm可以平衡散熱與結(jié)構(gòu)緊湊方面的平衡。[0030]超級電容焊接在線路板上，主要目的是減少震動對超級電容安裝結(jié)構(gòu)的影響，提高模組工作的穩(wěn)定性。[0031]關(guān)于線路板的安裝，可以采用抽拉式的結(jié)構(gòu)，然后再配以螺栓緊固，方便安裝。[0032]在進一步的選擇中，在所述密閉殼體I內(nèi)設置用于線路板4安裝的支架，線路板的兩端通過螺栓固定在所述支架上，支架的獨立設置方便線路板的安裝，且不會對密閉殼體產(chǎn)生破壞，減少密封點。[0033]關(guān)于密封，還會涉及到密閉殼體的安裝結(jié)構(gòu)，所述密閉殼體為長方體結(jié)構(gòu)，且該密閉殼體頂蓋具有用于包容密閉殼體側(cè)板上端而形成連接部的向下的翻邊。這種包容性的結(jié)構(gòu)比較容易形成密封結(jié)構(gòu)，同時，對于鈑金件，這種結(jié)構(gòu)也顯然更容易連接。[0034]涉及到連接，在本方案中，主要通過螺栓進行裝配。[0035]在進一步的選擇中，參見說明書附圖2，所述密閉殼體側(cè)板中三側(cè)板為一體結(jié)構(gòu)， 所余一側(cè)板的一豎邊作為鉸接邊而接合在相鄰的側(cè)板上，也就是該側(cè)板構(gòu)成一個門板，方便線路板的安裝，且減少了密封點，密封更容易。[0036]進一步地，形成所述密閉殼體的各板接合部位設有密封結(jié)構(gòu)。密封級別應不低于 IP65。[0037]這種超級電容模組結(jié)構(gòu)，建有電池的高能量密度和傳統(tǒng)電容的高功率密度兩方面的優(yōu)點，保證了其高效儲能和極快釋能。[0038]以三層結(jié)構(gòu)，每層4列7行陣列的方式形成的基于本實用新型的超級電容模組為例來說明在變槳系統(tǒng)中使用超級電容的可行性。[0039]首先是其短路電流可達840A，最大持續(xù)電流可達25A，I秒內(nèi)其最大峰值電流可承受220A，在作為能量儲存元件應用于脈沖電源方面有獨特的優(yōu)勢。在此基礎(chǔ)上還具有以下特點[0040](I)功率密度高它兼有電池的高能量密度和傳統(tǒng)電容的高功率密度兩方面的優(yōu)點，高功率密度最高可達十幾千瓦每千克，可以在短時間內(nèi)放出幾百到幾千安培的電流。這個特點使得超級電容非常適合用于短時間高功率輸出的場合。[0041](2)充電速度快充電IOs IOmin可達到其額定容量的95%以上。[0042](3)循環(huán)使用壽命長根據(jù)使用條件不同，循環(huán)使用次數(shù)可達f 50萬次；及壽命超過20年[0043](4)能量轉(zhuǎn)換效率高、充放電接受能力強過程損失小，大電流充放電能量循環(huán)效率彡90%ο[0044](5)安全性可靠性高，免維護超級電容在充放電效率高，對過充電和過放電有一定的承受能力，可穩(wěn)定地反復充放電，在使用和管理得當?shù)那闆r下是不需要進行維護的。[0045](6)工作溫限寬，低溫特性好由于在低溫狀態(tài)下超級電容器中離子的吸附和脫附速度變化不大，因此其容量變化遠小于蓄電池，工作于攝氏零下30°C的環(huán)境中仍具有很優(yōu)5越的性能。[0046](7)綠色環(huán)保超級電容使用的材料安全、無毒、環(huán)保，在生產(chǎn)過程中不使用重金屬和其它有害的化學物質(zhì)，符合歐盟的RoHS指令，且自身壽命較長，因而是一種新型的綠色環(huán)保電源，而蓄電池需要經(jīng)常維護，廢棄的蓄電池對環(huán)境帶來很大危害。
權(quán)利要求1.一種超級電容模組，其特征在于，每一超級電容器(2)并聯(lián)一個電阻而形成一個單元，各單元依次串聯(lián)形成單元組而封裝在一密閉殼體(I)內(nèi)，進而在所述密閉殼體(I)上設有接出所述單元組的接線端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級電容模組，其特征在于，所述單元以水平設置在所述密閉殼體(I)內(nèi)的一組線路板(4)為基板被分層陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超級電容模組，其特征在于，被分層陣列的所述單元的每層上方均留有冷卻空間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超級電容模組，其特征在于，所述冷卻空間的高度不小于3mm 且不大于7_。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超級電容模組，其特征在于，分層陣列的層數(shù)為三層，而所述超級電容器(2)按照4X7的布局焊接在所述線路板(4)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一所述的超級電容模組，其特征在于，所述密閉殼體為長方體結(jié)構(gòu)，且該密閉殼體頂蓋具有用于包容密閉殼體側(cè)板上端而形成連接部的向下的翻邊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超級電容模組，其特征在于，所述密閉殼體側(cè)板中三側(cè)板為一體結(jié)構(gòu)，所余一側(cè)板的一豎邊作為鉸接邊而接合在相鄰的側(cè)板上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超級電容模組，其特征在于，形成所述密閉殼體的各板接合部位設有密封結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開了一種超級電容模組，每一超級電容器并聯(lián)一個電阻而形成一個單元，各單元依次串聯(lián)形成單元組而封裝在一密閉殼體內(nèi)，進而在所述密閉殼體上設有接出所述單元組的接線端子。依據(jù)本實用新型的超級電容模組可以滿足變槳系統(tǒng)對電源穩(wěn)定性。
文檔編號H01G11/08GK202749233SQ20122046882
公開日2013年2月20日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者王生春, 原國亮, 王志強, 李樹生, 劉偉, 李永貴, 李斌, 張紅艷, 周榮林, 袁海兵 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團濟柴動力總廠