CN104465075A - 一种超级电容及其散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超级电容的散热装置，用于超级电容散热，包括外封闭箱、内置于所述外封闭箱内用于容纳所述超级电容的内封闭箱，且所述内封闭箱上设置有出风口；所述内封闭箱的壁面上设置有连通所述外封闭箱与所述内封闭箱的排吸部件，且冷却部件包裹着所述排吸部件的入口；所述外封闭箱和所述内封闭箱内充满冷却介质。本发明所公开的超级电容的散热装置，通过外封闭箱和内封闭箱间的冷却介质对超级电容进行散热，而超级电容设置在内封闭箱内，内封闭箱上设置有出风口，并且在其壁面上设置有排吸部件，排吸部件的入口用冷却部件严密包裹。冷却介质带走超级电容的热量，经冷却部件冷却后，由排吸部件再次吹入内箱体，如此循环冷却。

Description

一种超级电容及其散热装置

技术领域

本发明涉及轨道交通和新能源技术领域，特别涉及一种超级电容的散热装置。本发明还涉及一种包括上述散热装置的超级电容。

背景技术

随着中国城市轨道交通的发展，轨道交通车辆的投入和使用已逐渐普及到全国各地，其形式也多种多样，比如地铁、高铁、轻轨等。轨道交通车辆已经逐渐朝新能源动力、清洁能源动力、以及混合动力等方向发展。

以新能源动力为例，在新能源动力应用技术领域，超级电容作为一种新型储能装置，是其中的佼佼者。超级电容又称电化学电容或法拉电容，具有充电时间短、循环使用寿命长、能量转换效率高、安全系数高、绿色环保等优点，因此目前被广泛地应用于轨道交通、汽车、船舶、工程机械、风力发电等领域。

然而，超级电容在工作过程中，由于自身的内阻的存在，具有一定的发热功率，致使超级电容箱体内的温度往往较高。而超级电容的使用寿命对温度异常敏感，当箱体内的温度超过超级电容的最佳工作温度区间时，将严重影响超级电容的使用寿命。针对此，现有技术中一般采取非完全封闭通风散热的方法对超级电容进行散热处理和温度控制。但是，现有温控方案技术不能实现对超级电容箱体内温度的实时控制；在某些恶劣的工作条件下，超级电容箱内部与环境空气相通，外界环境的极端气温严重影响超级电容散热效率，如果在高湿度、高盐碱、粉尘风沙等环境下还会对超级电容电源系统本身造成损伤。

发明内容

本发明的目的是提供一种超级电容的散热装置，能够使超级电容即使处于极端恶劣的环境时，依然能保持良好的散热状态。本发明的另一目的是提供一种包括上述散热装置的超级电容。

为解决上述技术问题，本发明提供一种超级电容的散热装置，用于超级电容，包括外封闭箱、内置于所述外封闭箱且用于容纳所述超级电容的内封闭箱，且所述内封闭箱上设置有出风口；所述内封闭箱的壁面上设置有连通所述外封闭箱与所述内封闭箱的排吸部件，且冷却部件包裹着所述排吸部件的入口；所述外封闭箱和所述内封闭箱内充满冷却介质。

优选地，所述排吸部件为风扇。

优选地，所述冷却部件为热交换器，所述热交换器环绕设置在所述排吸部件的入口周围，且所述热交换器的顶端和底端分别与所述外封闭箱的内壁和所述内封闭箱的外壁相连。

优选地，所述冷却介质为空气。

优选地，所述内封闭箱内设置有温度传感器，以及根据所述温度传感器获得的实时温度数据控制所述排吸部件的风速和所述冷却部件的温度的控制单元。

优选地，所述外封闭箱与所述内封闭箱均为方形结构，所述排吸部件设置在所述内封闭箱的其中一个平面上，且所述内封闭箱的其余平面中的一个平面上设置有出风口。

优选地，所述内封闭箱上，所述排吸部件所在的平面与所述设置有出风口的平面相对。

本发明还提供一种超级电容，包括壳体和设置于所述壳体外部的散热装置，其中，所述散热装置为上述任一项所述的散热装置。

本发明所提供的超级电容的散热装置，主要包括外封闭箱、内封闭箱、排吸部件和冷却部件。其中，外封闭箱和内封闭箱嵌套设置，内封闭箱设置在外封闭箱内部，在外封闭箱和内封闭箱内都充满了冷却介质。内封闭箱的内部用于安装超级电容，且内封闭箱并非完全封闭，其上设置有出风口，冷却介质在吸收了超级电容的热量后就从内封闭箱的出风口处排出。另外，排吸部件设置在内封闭箱的壁面上，将内封闭箱和外封闭箱连通。排吸部件具有入口和出口，能够将内封闭箱外部的冷却介质从入口处吸收，同时将冷却介质从出口处排出到内封闭箱内部，对超级电容进行散热。而排吸部件的入口处则被冷却部件包裹着，保证冷却介质在进入排吸部件的入口前，首先必须经过冷却部件的作用。综上所述，本发明所提供的超级电容的散热装置，通过冷却部件的作用将冷却介质降温，经由排吸部件吸收后，排出到内封闭箱内，对超级电容进行冷却、散热，然后冷却介质再从内封闭箱的出风口处流出，在内、外封闭箱之间流动，最后再被排吸部件的吸力吸引，再次经过冷却部件后进入内封闭箱。如此循环往复地利用冷却介质通过冷热强制对流的方式对超级电容进行散热，外箱体完全封闭避免了外界恶劣环境的影响，而且采用循环冷却的方法提高了冷却介质的利用效率，降低了能耗。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

其中，图1中：

超级电容—1，外封闭箱—2，内封闭箱—3，排吸部件—4，冷却部件—5，冷却介质6。

具体实施方式

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。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，超级电容的散热装置主要针对超级电容而使用。该散热装置主要包括外封闭箱2、内封闭箱3、排吸部件4、冷却部件5和冷却介质6。

其中，外封闭箱2和内封闭箱3两者嵌套设置，内封闭箱3设置在外封闭箱2的内部。顾名思义，外封闭箱2和内封闭箱3是一种封闭的箱体结构，然而本发明中外封闭箱2是完全封闭的结构，但内封闭箱3却不是完全封闭的结构。内封闭箱3主要用于容纳和安装超级电容1，并且在内封闭箱3上设置有出风口，其作用将在后续内容中详细论述。

另外，在外封闭箱2和内封闭箱3内都充满了用来吸收超级电容1所发散的热量的冷却介质6。该冷却介质6一般为气体类等可流动性强、热吸附效果好的介质，综合成本和便捷性的考虑，优选地，该冷却介质6为空气。当然，冷却介质6并不仅限于空气，其余比如氮气、惰性气体等纯净气体也都可以采用。

排吸部件4，顾名思义，是一种同时具有吸收和排放两种功能的部件。本发明中，排吸部件4设置在内封闭箱3的壁面上，并且将外封闭箱2和内封闭箱3连通，如此方能使冷却介质6顺利地流入流出。排吸部件4一般都具有入口和出口，其入口处具有强大的吸力，而出口处具有强大的斥力，气体类或流体类的冷却介质6在排吸部件4的入口处周围流动时，就会被吸收进排吸部件4内部，然后再从排吸部件4的出口处迅速排出，进入到内封闭箱3的内部，从而对安装在内封闭箱3内的超级电容1进行散热。

此处优选地，排吸部件4为工程上常用的风扇。风扇由于具有多片叶片，通过旋转，产生一定的压力差将位于叶片背部的空气推到叶片前面，不断地旋转就能将空气猛烈地排出。如此，依靠风扇叶片的旋转，就能产生巨大的吸力，将风扇的进风方向处周围的冷却介质吸收，再从风扇的吹风方向将冷却介质排出。

接上述，冷却介质6在内封闭箱3内部流动时，会迅速吸收超级电容1所产生的热量，对超级电容1进行降温、冷却。吸附完热量的冷却介质6从内封闭箱3的出风口处流出，流入内封闭箱3与外封闭箱2之间的空间。但是此时冷却介质6上还携带有大量热量，不能直接进入到内封闭箱3内。为此，本发明在排吸部件4的入口处设置了冷却部件5。顾名思义，冷却部件5是一种能够进行热交换的部件，能够把较热的物质的热量吸收从而使物质温度下降。本发明中，冷却部件5的主要作用对象是冷却介质6，在冷却介质6由于受到排吸部件4的吸力而往内封闭箱3内流动时，会首先经过冷却部件5，由冷却部件5对冷却介质6进行热交换处理，把冷却介质6所携带的热量吸走，使冷却介质6降温，然后再进入到内封闭箱3内，冷却介质6就可以继续正常起作用了。

而考虑到气体类冷却介质6，其流动性和渗透性很强，因此若是冷却介质6不经冷却部件5的作用就直接进入到内封闭箱3内，则冷却效果很差。针对此，本发明中的冷却部件5包裹着排吸部件4的入口。如此，不论冷却介质6如何流动和渗透，在进入内封闭箱3内前始终必须先经过冷却部件5的作用，保证了进入到内封闭箱3内的冷却介质6的有效性。

此处优选地，冷却部件5为工程上常用的热交换器，比如电制冷热交换器、涡流热膜换交换器等。热交换器环绕设置在排吸部件4的入口周围，设置在外封闭箱2和内封闭箱3之间，且热交换器的顶端和底端分别与外封闭箱2的内壁和内封闭箱3的外壁相连。如此，即相当于热交换器将排吸部件4包围住，热交换器、外封闭箱2的内壁、内封闭箱3的外壁三者形成了一个密闭空间(当然热交换器能允许冷却介质6进入)，而排吸部件4设置在该密闭空间内。如此，通过热交换器的环绕设置方式保证冷却介质6在进入内封闭箱3内时必须首先经过冷却部件5。

综上所述，本发明所提供的超级电容的散热装置，通过内封闭箱3容纳、安装超级电容1，通过外封闭箱2的作用隔绝外界影响，通过冷却介质6吸收超级电容1发散的热量，再通过冷却部件5对冷却介质6进行热交换处理，最后通过排吸部件4将冷却介质6吸入，吹出到内封闭箱3内。在此期间，冷却介质6的流动方向是：在外封闭箱2和内封闭箱3之间流动，然后朝着排吸部件4所在的方向流动，途中经过冷却部件5的作用，然后进入到内封闭箱3内，流经超级电容1的表面后，从内封闭箱3的出风口处流出，再回到外封闭箱2和内封闭箱3之间的空间。如此周而复始地循环，利用冷却介质6通过冷热强制对流的方式对超级电容1进行散热，即使在外界恶劣环境的影响下，本发明所提供的超级电容1的散热装置也能正常运作，相比于现有技术中的通风散热方法，本发明大幅提高了超级电容1的散热效果。

进一步地，本实施例中的外封闭箱2和内封闭箱3均为方形结构，即长方体或立方体的箱体结构。排吸部件4就设置在内封闭箱3的其中一个平面上，在内封闭箱3的另一个平面设置有出风口。优选地，内封闭箱3上排吸部件4所在的平面和前述设置有出风口的平面相对。如此设置，冷却介质6在进入内封闭箱3内后，能够较均匀地全面覆盖超级电容1，提高了散热效率。

此外，为了使操作人员能够准确得知内封闭箱3内超级电容1的实际发热和散热情况，本实施例在内封闭箱3内设置了温度传感器。不仅如此，本实施例还在内封闭箱3内设置了控制单元，该控制单元能够根据温度传感器所采集到的温度数据发出指令，控制所述排吸部件的风速和所述冷却部件的温度，从而实现对超级电容箱体内温度的实时控制，使其处于超级电容1的最佳工作温度区间。

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 (8)

1.一种超级电容的散热装置，用于超级电容(1)，其特征在于，包括外封闭箱(2)、内置于所述外封闭箱(2)且用于容纳所述超级电容(1)的内封闭箱(3)，且所述内封闭箱(3)上设置有出风口；所述内封闭箱(3)的壁面上设置有连通所述外封闭箱(2)与所述内封闭箱(3)的排吸部件(4)，且冷却部件(5)包裹着所述排吸部件(4)的入口；所述外封闭箱(2)和所述内封闭箱(3)内充满冷却介质(6)。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述排吸部件(4)为风扇。

3.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述冷却部件(5)为热交换器，所述热交换器环绕设置在所述排吸部件(4)的入口周围，且所述热交换器的顶端和底端分别与所述外封闭箱(2)的内壁和所述内封闭箱(3)的外壁相连。

4.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述冷却介质(6)为空气。

5.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述内封闭箱(3)内设置有温度传感器，以及根据所述温度传感器获得的实时温度数据控制所述排吸部件(4)的风速和所述冷却部件(5)的温度的控制单元。

6.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述外封闭箱(2)与所述内封闭箱(3)均为方形结构，所述排吸部件(4)设置在所述内封闭箱(3)的其中一个平面上，且所述内封闭箱(3)的其余平面中的一个平面上设置有出风口。

7.根据权利要求6所述的散热装置，其特征在于，所述内封闭箱(3)上，所述排吸部件(4)所在的平面与所述设置有出风口的平面相对。

8.一种超级电容，包括壳体和设置于所述壳体外部的散热装置，其特征在于，所述散热装置为权利要求1—7任一项所述的散热装置。