CN103426647B - 一种储能电源模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能电源模组，包括多个超级电容单体和对外连接铜排，超级电容单体具有极柱，两个超级电容单体的串联通过串联铜排连接，两个超级电容单体的并联通过并联铜排连接，极柱具有两个平行于轴向的削平面；连接两个超级电容单体的串联铜排为两个，两个串联铜排的一端连接于其中一个极柱的两个削平面，两个串联铜排的另一端连接于另一个极柱的两个削平面。本发明在极柱平行于轴向的方向上加工出两个削平面，串联铜排与该削平面连接，并且连接同一极柱的串联铜排为两个，分别位于极柱的两个削平面。本发明相对于以往的上表面连接方式，有效的增大了导体与超级电容正负极柱的接触面积，增加了导电能力。

Description

一种储能电源模组

技术领域

本发明涉及电连接部件技术领域，更具体地说，涉及一种储能电源模组。

背景技术

储能式电力牵引轻轨交通系统由储能式电力牵引轻轨车辆、大容量超级电容模组、车站地面快速充电站、共享公共路权的通讯信号系统等构成。按同等交通运量计算，城市道路双向6车道，一般占地宽约24米，而这种轻轨交通能节约三分之二的道路土地建设资源。由于能实现与公路的平交，其造价分别仅为传统地铁和高架轻轨的三分之一、五分之一。

超级电容技术是催生具有标志性意义的储能式电力牵引轻轨车的重要因素。传统锂离子电池的电动汽车充电动辄数个小时，而超级电容技术带来了充电与牵引模式的革命。储能式电力牵引轻轨车辆利用乘客上下车的时间，在站台30秒内快速完成充电，一次充电后能连续行驶2公里，到达下一站台再行充电，周而复始，这将为车辆的运营带来极大便利。

在储能电源模组（即大容量超级电容模组）中，储能电源采用的是单个电容高达3000F的超级电容，支持1000A以上的大电流充放电。如图1所示，超级电容单体的极柱1（正极柱和负极柱）是螺柱，其导流面仅是螺柱的上表面。储能电源模组的两个超级电容单体的串联是通过铜排连接在超级电容单体的上表面实现的；相应地，两个超级电容单体的并联也是通过铜排连接在超级电容单体的上表面实现的，因此导电面积有限，导电能力较差。

另外，储能电源模组中超级电容单体的极柱之间的间隙距离一般会存在误差，该误差会影响超级电容单体的串并联，即不便于储能电源模组的组装。

因此，如何增大铜排与超级电容正负极柱的接触面积，提高导电能力，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种储能电源模组，以增大铜排与超级电容正负极柱的接触面积，提高导电能力。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种储能电源模组，包括多个超级电容单体和对外连接铜排，所述超级电容单体具有极柱，两个所述超级电容单体的串联通过串联铜排连接，两个所述超级电容单体的并联通过并联铜排连接，所述极柱具有削平面，所述削平面与所述极柱的轴线的夹角大于等于0°，且小于90°；

所述串联铜排的一端连接于其中一个所述极柱的削平面，所述串联铜排的另一端连接于另一个所述极柱的削平面。

优选地，在上述储能电源模组中，所述极柱具有两个削平面；

连接两个所述超级电容单体的串联铜排为两个，两个所述串联铜排的一端分别连接于其中一个极柱的两个削平面，两个所述串联铜排的另一端分别连接于另一个极柱的两个削平面。

优选地，在上述储能电源模组中，所述极柱的两个削平面相平行，且所述削平面与所述极柱轴线的夹角等于0°。

优选地，在上述储能电源模组中，所述串联铜排包括：

与其中一个极柱的削平面连接的第一连接部；

与另外一个极柱的削平面连接的第二连接部；

连接所述第一连接部和所述第二连接部的中间连接部，所述中间连接部分别与所述第一连接部和所述第二连接部之间的夹角均大于90°，且所述第一连接部和所述第二连接部分别位于所述中间连接部的两侧。

优选地，在上述储能电源模组中，所述第一连接部和所述第二连接部相平行。

优选地，在上述储能电源模组中，所述串联铜排通过安装螺栓连接于所述极柱上。

优选地，在上述储能电源模组中，所述串联铜排由多片软铜排层叠折弯而成。

优选地，在上述储能电源模组中，所述串联铜排由6片宽度为13mm，厚度为0.5mm的软铜排层叠折弯而成。

优选地，在上述储能电源模组中，连接两个所述超级电容单体的并联铜排为一个，所述并联铜排的一端连接于其中一个所述极柱的削平面，另一端连接于另一个极柱的削平面。

优选地，在上述储能电源模组中，所述并联铜排与所述串联铜排的结构相同。

优选地，在上述储能电源模组中，所述对外连接铜排包括正极对外连接铜排和负极对外连接铜排；

所述对外连接铜排连接于所述极柱的削平面；

所述正极对外连接铜排和负极对外连接铜排均为四个。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的储能电源模组，在极柱平行于轴向的方向上加工出削平面，串联铜排与该削平面连接。本发明通过采用削平面连接方式，相对于以往的上表面连接方式，有效的增大了导体与超级电容正负极柱的接触面积，增加了导电能力。

此外，在本发明另一技术方案中，串联铜排由多片软铜排层叠折弯而成，方便根据实际情况对连接铜排层数自由增减，串联铜排是用软铜排层叠折弯而成，软铜排的柔性可以消除电容单体间隙误差带来的影响，方便超级电容模组的组装。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为超级电容单体的俯视图；

图2为超级电容单体的主视图；

图3为本发明实施例提供的储能电源模组的结构示意图；

图4为本发明另一实施例提供的储能电源模组的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的串联铜排的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的对外连接铜排的结构示意图。

其中，

1为极柱；

101为超级电容单体，102为极柱，103为串联铜排，104为并联铜排，105为对外连接铜排，106为安装螺栓；

201为第一连接部，202为第二连接部，203为中间连接部；

301为第一连接部，302为第二连接部，303为中间连接部。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种储能电源模组，以增大铜排与超级电容正负极柱的接触面积，提高导电能力。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图3和图4，图3为本发明实施例提供的储能电源模组的结构示意图；图4为本发明另一实施例提供的储能电源模组的结构示意图。

本发明实施例提供的储能电源模组，包括多个超级电容单体101和对外连接铜排105，超级电容单体101具有极柱102，两个超级电容单体101的串联通过串联铜排103连接，两个超级电容单体101的并联通过并联铜排104连接，储能电源模组是由多个超级电容单体101通过串并联的方式组成的。各个超级电容单体101的电连接关系与现有技术相同，本发明并未改变各个超级电容单体101之间的电连接关系，重点在于改变了铜排与极柱102的连接位置。

对外连接铜排105用于实现储能电源模组的对外连接，其也可与现有技术中的连接关系相同，即对外连接铜排105在现有技术中与某两个极柱相连，在本发明同样与那两个极柱相连。

本发明的重点并不关注多个超级电容单体101间是如何实现串并联的，以满足输出高电压的要求，而是关注增大铜排与超级电容正负极柱的接触面积，提高导电能力。

因此，本发明的重点在于，极柱102具有削平面，削平面与极柱的轴线的夹角大于等于0°，且小于90°。削平面与极柱轴线的夹角小于90°，从而能够区别于极柱102的上表面（极柱的上表面与极柱102的轴向垂直），削平面应该理解为削去极柱102的部分圆弧面形成的平面。

串联铜排103的一端连接于其中一个极柱的削平面，串联铜排103的另一端连接于另一个极柱的削平面。

削平面与极柱102的上表面相比，其面积可自行设定，可将削平面设计的较大，而上表面的面积则受极柱102的直径所限。

本发明提供的储能电源模组，在极柱102平行于轴向的方向上加工出削平面，串联铜排103与该削平面连接。本发明通过采用削平面连接方式，相对于以往的上表面连接方式，有效的增大了导体与超级电容正负极柱的接触面积，增加了导电能力。

在本发明一具体实施例中，连接两个超级电容单体101的串联铜排103为两个，两个串联铜排103的一端连接于其中一个极柱102的两个削平面，两个串联铜排103的另一端连接于另一个极柱102的两个削平面。

本发明通过在极柱102上设置两个削平面，可通过两个串联铜排103实现两个超级电容单体101的串联，进一步增大了接触面积。

在本发明一具体实施例中，极柱102的两个削平面相平行，且削平面与极柱轴线的夹角等于0°，即削平面与极柱轴向平行。这样在两个串联铜排103结构形状完全相同时，也可实现两个超级电容单体101的串联，有利于形成标准化，也便于串联铜排103加工，即仅需要加工一种规格的串联铜排103即可。

本发明提供的储能电源模组可以有两种连接方式：垂直削平面储能电源模组和水平削平面储能电源模组。

如图3所示，如果削平面与超级电容单体101的长边平行，称之为垂直削平面储能电源模组。如图4所示，如果削平面与超级电容单体101的短边平行，称之为水平削平面储能电源模组。

请参阅图5，图5为本发明实施例提供的串联铜排的结构示意图。

在本发明一具体实施例中，串联铜排103包括第一连接部201、第二连接部202和中间连接部203。本发明仅是为了便于描述将串联铜排103分成三部分描述，第一连接部201、第二连接部202和中间连接部203为一体式结构。

其中，第一连接部201与其中一个极柱102的削平面连接，第二连接部202与另外一个极柱102的削平面连接，中间连接部203连接第一连接部201和第二连接部202，中间连接部203分别与第一连接部201和第二连接部202之间的夹角均大于90°，且第一连接部201和第二连接部202分别位于中间连接部203的两侧，以使得第一连接部201和第二连接部202相错开，保证能够分别与在水平和垂直方向上均有距离的两个极柱连接。第一连接部201和第二连接部202在水平方向和竖直方向上的距离，应该与极柱在水平方向和竖直方向上的距离相适应。

在本发明一具体实施例中，第一连接部201和第二连接部202相平行，以满足极柱102的两个削平面相平行的需求。本领域技术人员可以理解的是，一个超级电容单体101上的正极极柱和负极极柱的外形结构是相同的，只是在超级电容单体101上的位置存在区别，正极极柱和负极极柱上的削平面（共四个削平面）均是平行的。

为了便于串联铜排103与极柱102的连接，在本发明一具体实施例中，极柱102上开设有贯通两个削平面的第一安装孔，该第一安装孔用于穿设安装螺栓106。相应的，还需要在串联铜排103上开设第二安装孔，具体地，第二安装孔开设在第一连接部201和第二连接部202上，并且与极柱102上的第一安装孔相对应。

串联铜排103通过安装螺栓106连接于极柱102上，以第一连接部201与极柱102的连接为例，安装螺栓106分别穿过第一连接部201上的第二安装孔和极柱102上的第一安装孔，然后通过锁紧安装螺栓106上的螺母，即可实现极柱102与第一连接部201的连接，第二连接部202和极柱102的连接与第一连接部201和极柱102的连接相同，本文不再赘述。

在本发明一优选技术方案中，串联铜排103由多片软铜排层叠折弯而成，方便根据实际情况对串联铜排103层数自由增减，串联铜排是用软铜排层叠折弯而成，软铜排的柔性可以消除电容单体间隙误差带来的影响，方便超级电容模组的组装。

具体地，串联铜排103由6片宽度为13mm，厚度为0.5mm的软铜排层叠折弯而成。本领域技术人员可以理解的是，串联铜排103的参数还可根据实际需要自行调整，例如可将串联铜排103的软铜排层数设计为5片、七片等，尺寸设计为宽度为10mm，厚度为0.4mm，即本发明对串联铜排103的层数，以及软铜排的尺寸不作限定，均可以根据具体的极柱102的尺寸和具体需要自行调整。

在本发明一具体实施例中，连接两个超级电容单体101的并联铜排104为一个，并联铜排104的一端连接于其中一个极柱102的削平面，另一端连接于另一个极柱102的削平面。

并联铜排104可与串联铜排103的结构相同，即并联铜排104也可包括第一连接部、第二连接部和中间连接部三部分。第一连接部与其中一个极柱102的削平面连接，第二连接部与另外一个极柱102的削平面连接，中间连接部连接第一连接部和第二连接部，中间连接部分别与第一连接部和第二连接部之间的夹角均大于90°，以使得第一连接部和第二连接部相错开，保证能够分别与在水平和垂直方向上均有距离的两个极柱连接。第一连接部和第二连接部在水平方向和竖直方向上的距离，应该与极柱在水平方向和竖直方向上的距离相适应。

并联铜排104的第一连接部和第二连接部开设有第二连接孔，用于与极柱102上的第一安装孔相对应。

并联铜排104通过安装螺栓106连接于极柱102上，以第一连接部与极柱的连接为例，安装螺栓106分别穿过第一连接部上的第二安装孔和极柱102上的第一安装孔，然后通过锁紧安装螺栓106上的螺母，即可实现极柱102与第一连接部的连接，第二连接部和极柱102的连接与第一连接部和极柱102的连接相同，本文不再赘述。

并联铜排104可与串联铜排103结构相同是指，并联铜排104的外部形状、材质、以及与极柱102的连接方式均与串联铜排103相同。因此，并联铜排104由多片软铜排层叠折弯而成，方便根据实际情况对并联铜排104层数自由增减，并联铜排是用软铜排层叠折弯而成，软铜排的柔性可以消除电容单体间隙误差带来的影响，方便超级电容模组的组装。

在本发明一具体实施例中，对外连接铜排105包括正极对外连接铜排和负极对外连接铜排。对外连接铜排105连接于极柱102的削平面，正极对外连接铜排和负极对外连接铜排均为四个。

请参阅图6，图6为本发明实施例提供的对外连接铜排的结构示意图。

对外连接铜排105包括第一连接部301、第二连接部302和中间连接部303。本发明仅是为了便于描述将对外连接铜排105分成三部分描述，第一连接部301、第二连接部302和中间连接部303为一体式结构。

其中，第一连接部301连接在极柱102的削平面上，第二连接部302用于与外部设备连接，中间连接部303分别与第一连接部301和第二连接部302相连。四个正极对外连接铜排和四个负极对外连接铜排的第二连接部302层叠成一束，以增加第二连接部302的厚度。

对外连接铜排105与极柱102也可通过安装螺栓进行连接，连接方式可与并联铜排104和串联铜排103与极柱的连接方式相同，本文不再赘述。

对外连接铜排105也可由多片软铜排层叠折弯而成，方便根据实际情况对对外连接铜排105层数自由增减，对外连接铜排105是用软铜排层叠折弯而成，软铜排的柔性可以消除电容单体间隙误差带来的影响，方便超级电容模组的组装。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种储能电源模组，包括多个超级电容单体(101)和对外连接铜排(105)，所述超级电容单体(101)具有极柱，两个所述超级电容单体(101)的串联通过串联铜排(103)连接，两个所述超级电容单体(101)的并联通过并联铜排(104)连接，其特征在于，所述极柱具有两个削平面；所述削平面与所述极柱的轴线的夹角大于等于0°，且小于90°；

所述串联铜排(103)的一端连接于其中一个极柱的削平面，所述串联铜排(103)的另一端连接于另一个极柱的削平面；

连接两个所述超级电容单体(101)的串联铜排(103)为两个，两个所述串联铜排(103)的一端分别连接于其中一个极柱的两个削平面，两个所述串联铜排(103)的另一端分别连接于另一个极柱的两个削平面。

2.如权利要求1所述的储能电源模组，其特征在于，所述极柱的两个削平面相平行，且所述削平面与所述极柱轴线的夹角等于0°。

3.如权利要求2所述的储能电源模组，其特征在于，所述串联铜排(103)包括：

与其中一个极柱的削平面连接的第一连接部(201)；

与另外一个极柱的削平面连接的第二连接部(202)；

连接所述第一连接部(201)和所述第二连接部(202)的中间连接部(203)，所述中间连接部(203)分别与所述第一连接部(201)和所述第二连接部(202)之间的夹角均大于90°，且所述第一连接部(201)和所述第二连接部(202)分别位于所述中间连接部(203)的两侧。

4.如权利要求3所述的储能电源模组，其特征在于，所述第一连接部(201)和所述第二连接部(202)相平行。

5.如权利要求4所述的储能电源模组，其特征在于，所述串联铜排(103)通过安装螺栓连接于所述极柱上。

6.如权利要求1所述的储能电源模组，其特征在于，所述串联铜排(103)由多片软铜排层叠折弯而成。

7.如权利要求1-6任一项所述的储能电源模组，其特征在于，连接两个所述超级电容单体(101)的并联铜排(104)为一个，所述并联铜排(104)的一端连接于其中一个所述极柱的削平面，另一端连接于另一个极柱的削平面。

8.如权利要求7所述的储能电源模组，其特征在于，所述并联铜排(104)与所述串联铜排(103)的结构相同。

9.如权利要求1-6任一项所述的储能电源模组，其特征在于，所述对外连接铜排(105)包括正极对外连接铜排和负极对外连接铜排；

所述对外连接铜排(105)连接于所述极柱的削平面；

所述正极对外连接铜排和负极对外连接铜排均为四个。