CN106128779A - 超级电容散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超级电容散热系统，包括箱体、超级电容模组、风机组件、电加热组件和散热风机；箱体包括上罩壳、下罩壳、左罩壳、右罩壳和前后罩壳；风机组件通过设有的顶部进风口连通超级电容模组气路；风机组件通过设有的侧出风口连通左罩壳的下出风口通路；风机组件通过设有的底部出风口连通下罩壳的底端进风口通路；电加热组件的外层腔体通过设有的上进气口连通右罩壳的下进风口通路，电加热组件内层腔体底端连通下罩壳通路，电加热组件的内层腔体侧连通超级电容模组气路。本发明的散热系统可有效利用客室空调等车辆现有资源，实现外循环冷却模式、内循环冷却模式、内循环加热模式和混合模式，有效减轻散热系统重量。

Description

超级电容散热系统

技术领域

本发明涉及一种散热装置，具体的说，涉及一种超级电容散热系统。

背景技术

超级电容广泛应用于轨道车辆及其它公共交通车辆.由于超级电容对温度比较敏感,过高或者过低的温度均会明显影响超级电容的性能,因此,针对环境温度和车辆的使用情况,比须配置必要的散热或加热系统。

目前，超级电容系统一般自带冷却装置，其原理和空调类似，即空气冷却后吹过超级电容，然后被超级电容加热的空气返流，再次通过冷却装置降温，周而复始。如中国专利号CN104465075A公开一种超级电容的散热装置，用于对超级电容散热，包括外封闭箱、容纳超级电容的内封闭箱，内封闭箱上设置出风口，内封闭箱壁面上设置连通外封闭箱的排吸部件，冷却部件包裹排吸部件入口，外封闭箱和内封闭箱内充满冷却介质，通过冷却介质对超级电容进行散热，带走超级电容热量，经冷却部件冷却后，由排吸部件再次吸入内箱体，如此循环冷却。即上述散热装置中冷却介质经由冷却部件向排吸部件流动，进入至内密封箱内，流经超级电容表面，对超级电容进行循环散热，在上述散热过程中，需要在冷却介质流通路径中配置独立的冷却部件，方能实现冷却介质的冷却循环。此种散热方式增加了系统的重量和体积，且增加超级电容的维护成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种超级电容散热系统，可充分利用车载空调废排风、外部空气、电加热组件相结合的散热/加热方式，实现外循环冷却模式、内循环冷却模式、内循环加热模式和混合模式。

本发明的技术方案是：一种超级电容散热系统，该散热系统包括箱体、超级电容模组、风机组件、电加热组件和散热风机，超级电容模组、风机组件、电加热组件均布置于箱体内部，散热风机安装于箱体上方；箱体包括上罩壳、下罩壳、左罩壳、右罩壳和前后罩壳；左罩壳底端设有下出风口，下罩壳底端设有底端进风口，风机组件安装于箱体内部靠左罩壳一侧，风机组件通过设有的顶部进风口连通超级电容模组气路；风机组件通过设有的侧出风口连通左罩壳的下出风口通路；风机组件通过设有的底部出风口连通下罩壳的底端进风口通路；右罩壳底端设有下进风口；电加热组件安装于箱体内部靠右罩壳一侧，电加热组件的外层腔体通过设有的上进气口连通右罩壳的下进风口通路，电加热组件内层腔体底端连通下罩壳通路，电加热组件的内层腔体侧连通超级电容模组气路。

优选的是，所述风机组件包括风机、壳体、旋转叶片、挡风板一和挡风板二，壳体顶部开设顶部进风口，顶部进风口处安装风机，壳体左侧壁开设侧出风口，壳体底部开设底部出风口；旋转叶片、挡风板一和挡风板二均设置于壳体内部，挡风板一安装于壳体右内壁，挡风板二安装于侧出风口下方；旋转叶片包括铰接端和活动板，铰接端与挡风板二铰接连接，活动板具有两种位置状态，分别为水平关闭状态和直立开启状态，水平关闭状态的活动板与挡风板一搭接；直立开启状态的活动板与侧出风口贴紧。

优选的是，所述壳体包括顶板、左侧板、右侧板、前后面板和底板，顶板上开设顶部进风口，右侧板设有侧出风口，底板设有底部出风口，左侧板与前后面板均为封闭结构。

优选的是，所述挡风板一和挡风板二均采用L型板，包括竖直安装部和水平部，挡风板一和挡风板二的竖直安装部分别固定于壳体的右侧板内壁和左侧板内壁；挡风板一和挡风板二的水平部均朝向壳体内部，且挡风板一竖直安装部的安装高度高于挡风板二水平部的安装高度。

优选的是，所述电加热组件将箱体与右罩壳完全隔离；电加热组件包括电加热板、中间隔板和进气板，中间隔板设置于电加热板和进气板之间，电加热板与中间隔板之间构成内层腔体，中间隔板与进气板之间构成外层腔体；进气板位于电加热组件靠近右罩壳一侧，进气板右侧上端设有上进气口，上进气口处设有上进气口控制风门，进气板通过上进气口与右罩壳内腔连通；进气板底部与中间隔板底部为气路连通的中间连通体，通过中间连通体将内层腔体与外层腔体连通，中间连通体同时连通下罩壳通路。

优选的是，所述左罩壳上端与箱体通过螺钉方式连接，左罩壳下端与箱体通过铰接方式连接；左罩壳分为上下两部空间，上部空间内壁设有密封胶条，上部空间通过密封胶条与箱体侧壁构成密封结构；下部空间底端设有下出风口，下出风口处设有下出风口控制风门。

优选的是，所述右罩壳安装于箱体右侧，右罩壳上端与箱体通过螺钉方式连接，右罩壳下端与箱体通过铰接方式连接；右罩壳底端的下进风口处设有下进风口控制风门；右罩壳内壁四周设有卡槽式密封条，通过卡槽式密封条与箱体内壁紧密接触。

优选的是，所述下罩壳位于箱体底部，下罩壳上部为平板密封结构；下罩壳通过底端进风口连通客室空调废排风，底端进风口处设有底端进风口控制风门；下罩壳右端设有与电加热组件气路连通的右通气孔，下罩壳左端设有与风机组件底部出风孔连通的左通气孔。

本发明与现有技术相比的有益效果为：

1)本发明的散热系统可有效利用客室空调等车辆现有资源，如可利用车载空调废排风、外部空气、电加热组件相结合的散热/加热方式，实现外循环冷却模式、内循环冷却模式、内循环加热模式和混合模式，在外循环冷却模式和内循环冷却模式中，不需要附带冷却部件，如压缩机等，有效减轻散热系统重量；

2)风机组件中采用具有“二选一”功能的风门，通过控制风门旋转叶片的位置状态，可实现在关闭一个气流通道的同时，打开另一个气流通道，优化风道结构，具有更好的散热效果，且气流方向切换方式简单可靠，解决了超级电容散热系统内循环和外循环的切换问题；

3)箱体各罩壳采用模块化结构，产品结构紧凑，满足车体安装空间狭小和轻量化要求，且下进风口、下出风口和底端进风口均设置于相应罩壳的底端，即开口朝下，开闭方式简单方便，在保证气流通畅的同时，避免雨水和灰尘等落入，且方便维护和清洁。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为左罩壳结构示意图；

图3为右罩壳结构示意图；

图4为电加热组件结构示意图；

图5为风机组件结构示意图；

图6为活动板呈水平关闭状态的壳体示意图；

图7为活动板呈直立开启状态的壳体示意图；

图8为外循环冷却模式的示意图；

图9为内循环冷却模式的示意图；

图10为内循环加热模式的示意图；

图11为混合模式的示意图。

图中，箱体1；超级电容模组2；风机组件3；电加热组件4；

上罩壳11；下罩壳12；左罩壳13；右罩壳14；前后罩壳15；

密封胶条131；下出风口132；下进风口141；底端进风口121；右通气孔122；左通气孔123；

风机31；壳体32；旋转叶片33；挡风板一34；挡风板二35；顶板321；左侧板322；右侧板323；前后面板324；底板325；顶部进风孔326；侧出风孔327；底部出风孔328；铰接端331；活动板332；

电加热板41；中间隔板42；进气板43；上进气口44；中间连通体45。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

实施例1

参见图1和图8，本发明公开一种超级电容散热系统，包括箱体1、超级电容模组2、风机组件3、电加热组件4和散热风机。超级电容模组4为主要功能部件。超级电容模组2、风机组件3、电加热组件4均布置于箱体1内部，散热风机安装于箱体1上方。

箱体1采用矩形箱体结构，箱体结构包括上罩壳11、下罩壳12、左罩壳13、右罩壳14和前后罩壳15，前后罩壳15采用密闭壳体，安装于箱体1的前后壁。

上罩壳11的上表面安装散热风机，并通过散热风机对箱体1表面进行散热。

参见图2，左罩壳13采用模块化结构，左罩壳13上端与箱体1通过螺钉方式连接，左罩壳13下端与箱体1通过铰接方式连接，方便打开以维护和更换风机组件3。左罩壳13分为上下两部空间，上部空间内壁设有密封胶条131，上部空间通过密封胶条131与箱体1侧壁构成密封结构，扩展箱体1空间；下部空间底端为开放腔，即下部空间底端设有下出风口132，下出风口132处设有下出风口控制风门，下出风口132内壁安装过滤网，避免空气中粉尘进入箱体。

参见图3，右罩壳14亦采用模块化结构，右罩壳14安装于箱体1右侧，右罩壳14上端与箱体1通过螺钉方式连接，右罩壳14下端与箱体1通过铰接方式连接，方便打开进行清洁和滤网更换作业。右罩壳14底端为开放腔，即右罩壳14底端设有下进风口141，下进风口141处设有下进风口控制风门，下进风口141内壁安装过滤网，避免空气中粉尘进入箱体。右罩壳14内壁四周设有卡槽式密封条142，通过卡槽式密封条142与箱体1内壁紧密接触，防止雨水从下进风口顶部进入箱体1内部。

下罩壳12位于箱体1底部，下罩壳12上部为平板密封结构，下罩壳12下部设有底端进风口121，底端进风口121可连通客室空调废排风。底端进风口121处设有底端进风口控制风门，下罩壳12右端设有与电加热组件4气路连通的右通气孔122，下罩壳12左端设有与风机组件3底部出风孔连通的左通气孔123。即下罩壳12气路通过左右通气孔分别连通风机组件气路3和电加热组件4气路。

参见图4，电加热组件4安装于箱体1内部靠右罩壳14一侧，电加热组件4竖向插入右罩壳14左侧的箱体1中，将超级电容模组2与右罩壳14完全隔离，电加热组件4包括电加热板41、中间隔板42和进气板43，中间隔板42设置于电加热板41和进气板43之间，电加热板41为电控板，通过控制电加热板41工作实现气流加热作业。电加热板41与中间隔板42之间构成内层腔体，中间隔板42与进气板43之间构成外层腔体。进气板43位于电加热组件4靠近右罩壳14一侧，进气板43右侧上端设有上进气口44，上进气口44处设有上进气口控制风门，打开上进气口控制风门，进气板43通过上进气口44与右罩壳14内腔连通，即由右罩壳14底端的下进风口141进入的气流，可通过上进气口44与外层腔体连通。

进气板43顶部与中间隔板42顶部为封闭结构，进气板43底部与中间隔板42底部为气路连通的中间连通体45。由上进气口44流入的空气，通过中间连通体45进入至内层腔体中，经电加热板41表面设有的通气孔吹向超级电容模组2侧。中间连通体45同时连通下罩壳12的右通气孔122，即来自下罩壳12底端进风口121的进风，通过下罩壳12的右通气孔122进入至中间连通体45，经电加热板41吹向超级电容模组2侧。

即内层腔体的气流来自于两部分：打开上进气口控制风门，气流由下进风口141→右罩壳14内腔→上进气口44→外层腔体→中间连通体45→内层腔体→电加热板41→超级电容模组2；打开底端进风口控制风门，气流由底端进风口121→下罩壳12内腔→右通气孔122→中间连通体45→内层腔体→电加热板41→超级电容模组2。上述两股进风气流，均由底部的中间连通体45进入至内层腔体中，气流从底至上进入，可实现电加热气流均衡效果。

参见图5，风机组件3安装于箱,1内部靠左罩壳13一侧，风机组件3包括风机31、壳体32、旋转叶片33、挡风板一34和挡风板二35。

壳体32包括顶板321、左侧板322、右侧板323、前后面板324和底板325，基于轻量化考虑，壳体32各板采用铝合金板材加工，为避免焊接热变形，板与板之间采用铆钉方式连接。顶板321上开设顶部进风孔326，顶部进风孔326连通超级电容模组2内部空间；左侧板322设有侧出风孔327，侧出风孔327连通左罩壳13的下出风口132，侧出风孔327采用长条椭圆形构造。底板325设有底部出风孔328，底部出风口328连通下罩壳12的左通气孔123，右侧板323与前后面板324均为封闭结构。顶板321宽度大于底板325宽度，即顶板321右端向壳体32左侧探出，顶板321的顶部进风孔326安装风机31，可与车体空调出风口或自然风出口连通。

旋转叶片33、挡风板一34和挡风板二35均设置于壳体32内部，挡风板一34安装于右侧板323内壁，挡风板二35安装于左侧板322侧出风孔327下方，旋转叶片33安装于挡风板一34和挡风板二35之间。具体为：挡风板一34和挡风板二35均采用L型板，包括竖直安装部和水平部。挡风板一34和挡风板二35的竖直安装部分别固定于壳体32的右侧板323内壁和左侧板322内壁。挡风板一34和挡风板二35的水平部均朝向壳体32内部，挡风板一34竖直安装部的安装高度高于挡风板二35水平部的安装高度。

旋转叶片33包括铰接端331和活动板332，铰接端331与挡风板二35水平部铰接，活动板332长度大于侧出风孔327宽度。活动板332有以下两种位置状态：一种位置状态是水平关闭状态，参见图6，具体为：活动板332与挡风板一34水平部搭接，挡风板一34水平部、活动板332和挡风板二35水平部三者持平，将顶部进风孔326的气流截断于旋转叶片33上部，此时侧出风孔327为敞开状态，气流将从左侧板322的侧出风孔327流出至下出风口141；第二种位置状态是直立开启状态，参见图7，具体为：活动板332顺时针开启，即活动板332相对于挡风板一34水平部和挡风板二35水平部呈直立状态，活动板332紧贴侧出风孔327内壁，即此时侧出风孔327为闭合状态，活动板332将侧出风孔327封堵，气流将从底部出风孔328流出至下罩壳12气路内。

该散热系统可实现以下4种工作模式：

1、外循环冷却模式

参见图8，外循环冷却模式适用于冬季客室空调关闭的情况下，此模式采用箱体外部空气通过右罩壳14底端的下进风口141进入进行超级电容模组2冷却作业。即打开下进风口控制风门和下出风口控制风门，关闭底端进风口控制风门，同时通过风阀控制活动板332处于水平关闭状态，此时侧出风孔327为敞开状态，气流将从侧出风孔327流出至下出风口132。此模式下，电加热组件4的电加热板41不工作。

外循环冷却模式的气流路径为：下进风口141→右罩壳14内腔→上进气口44→外层腔体→中间连通体45→内层腔体→电加热板41(不加热)→超级电容模组2→顶部进风孔326→侧出风孔327→左罩壳13内腔→下出风口132。

2、内循环冷却模式

参见图9，内循环冷却模式适用于夏季客室空调工作的情况下，此模式利用客室空调废排风，经底端进风口121进入箱体进行超级电容模组2冷却作业。即打开底端进风口控制风门和下出风口控制风门，关闭下进风口控制风门，同时通过风阀控制活动板332处于水平关闭状态，此时侧出风孔327为敞开状态，气流将从侧出风孔327流出至下出风口132。此模式下，电加热组件4的电加热板41不工作。

内循环冷却模式的气流路径为：底端进风口121→下罩壳12内腔→右通气孔122→中间连通体45→内层腔体→电加热板41(不加热)→超级电容模组2→顶部进风孔326→侧出风孔327→左罩壳13内腔→下出风口132。

3、内循环加热模式

参见图10，内循环加热模式适用于冬季车辆冷启动的情况下，此时超级电容模组2温度过低，无法正常工作，需要对超级电容模组2加热至合适温度。该模式下，箱体1与外界空气不进行气体交换，即关闭底端进风口控制风门、下出风口控制风门和下进风口控制风门，同时通过风阀控制活动板332处于直立开启状态，此时侧出风孔327为闭合状态，气流将从底部出风孔328流出至下罩壳12气路内。此模式下，电加热组件4的电加热板41开始工作。

内循环加热模式的气流路径为：超级电容模组2→顶部进风孔326→底部出风孔328→左通气孔123→下罩壳12内腔→右通气孔122→中间连通体45→内层腔体→电加热板41(加热)→超级电容模组2。

4、混合模式

参见图11，混合模式适用于夏季，特别是空调出现故障的情况下，此模式采用客室废排风和外部空气相结合的冷却方式。该模式下，开启底端进风口控制风门、下出风口控制风门和下进风口控制风门，同时通过风阀控制活动板332处于水平关闭状态，此时侧出风孔327为敞开状态，气流将从侧出风孔327流出至下出风口132。此模式下，电加热组件4的电加热板41不工作。

混合模式的气流路径为：下进风口141→右罩壳14内腔→上进气口44→外层腔体→中间连通体45；底端进风口121→下罩壳12内腔→右通气孔122→中间连通体45；中间连通体45→内层腔体→电加热板41(不加热)→超级电容模组2→顶部进风孔326→侧出风孔327→左罩壳13内腔→下出风口132。

综上，本发明的超级电容散热系统可利用车载空调废排风、外部空气、电加热组件相结合的散热/加热系统，可根据超级电容所处环境温度及工作不同，通过相应风门调节，采用不同的工作模式，实现上述四种冷却/加热模式，确保超级电容正常工作。

Claims (8)

1.一种超级电容散热系统，该散热系统包括箱体、超级电容模组、风机组件、电加热组件和散热风机，超级电容模组、风机组件、电加热组件均布置于箱体内部，散热风机安装于箱体上方；其特征在于：

箱体包括上罩壳、下罩壳、左罩壳、右罩壳和前后罩壳；

左罩壳底端设有下出风口，下罩壳底端设有底端进风口，风机组件安装于箱体内部靠左罩壳一侧，风机组件通过设有的顶部进风口连通超级电容模组气路；风机组件通过设有的侧出风口连通左罩壳的下出风口通路；风机组件通过设有的底部出风口连通下罩壳的底端进风口通路；

右罩壳底端设有下进风口；电加热组件安装于箱体内部靠右罩壳一侧，电加热组件的外层腔体通过设有的上进气口连通右罩壳的下进风口通路，电加热组件内层腔体底端连通下罩壳通路，电加热组件的内层腔体侧连通超级电容模组气路。

2.根据权利要求1所述的超级电容散热系统，其特征在于：所述风机组件包括风机、壳体、旋转叶片、挡风板一和挡风板二，壳体顶部开设顶部进风口，顶部进风口处安装风机，壳体左侧壁开设侧出风口，壳体底部开设底部出风口；旋转叶片、挡风板一和挡风板二均设置于壳体内部，挡风板一安装于壳体右内壁，挡风板二安装于侧出风口下方；旋转叶片包括铰接端和活动板，铰接端与挡风板二铰接连接，活动板具有两种位置状态，分别为水平关闭状态和直立开启状态，水平关闭状态的活动板与挡风板一搭接；直立开启状态的活动板与侧出风口贴紧。

3.根据权利要求2所述的超级电容散热系统，其特征在于：所述壳体包括顶板、左侧板、右侧板、前后面板和底板，顶板上开设顶部进风口，右侧板设有侧出风口，底板设有底部出风口，左侧板与前后面板均为封闭结构。

4.根据权利要求2所述的超级电容散热系统，其特征在于：所述挡风板一和挡风板二均采用L型板，包括竖直安装部和水平部，挡风板一和挡风板二的竖直安装部分别固定于壳体的右侧板内壁和左侧板内壁；挡风板一和挡风板二的水平部均朝向壳体内部，且挡风板一竖直安装部的安装高度高于挡风板二水平部的安装高度。

5.根据权利要求1所述的超级电容散热系统，其特征在于：所述电加热组件将箱体与右罩壳完全隔离；电加热组件包括电加热板、中间隔板和进气板，中间隔板设置于电加热板和进气板之间，电加热板与中间隔板之间构成内层腔体，中间隔板与进气板之间构成外层腔体；进气板位于电加热组件靠近右罩壳一侧，进气板右侧上端设有上进气口，上进气口处设有上进气口控制风门，进气板通过上进气口与右罩壳内腔连通；进气板底部与中间隔板底部为气路连通的中间连通体，通过中间连通体将内层腔体与外层腔体连通，中间连通体同时连通下罩壳通路。

6.根据权利要求1所述的超级电容散热系统，其特征在于：所述左罩壳上端与箱体通过螺钉方式连接，左罩壳下端与箱体通过铰接方式连接；左罩壳分为上下两部空间，上部空间内壁设有密封胶条，上部空间通过密封胶条与箱体侧壁构成密封结构；下部空间底端设有下出风口，下出风口处设有下出风口控制风门。

7.根据权利要求1所述的超级电容散热系统，其特征在于：所述右罩壳安装于箱体右侧，右罩壳上端与箱体通过螺钉方式连接，右罩壳下端与箱体通过铰接方式连接；右罩壳底端的下进风口处设有下进风口控制风门；右罩壳内壁四周设有卡槽式密封条，通过卡槽式密封条与箱体内壁紧密接触。

8.根据权利要求1所述的超级电容散热系统，其特征在于：所述下罩壳位于箱体底部，下罩壳上部为平板密封结构；下罩壳通过底端进风口连通客室空调废排风，底端进风口处设有底端进风口控制风门；下罩壳右端设有与电加热组件气路连通的右通气孔，下罩壳左端设有与风机组件底部出风孔连通的左通气孔。