CN107069839A - 一种基于锂离子电容器的电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于锂离子电容器的电源装置，包括顶部带箱盖的箱体，箱体内排列有若干个串联的锂离子电容器模组，该装置还包括主控BMS板和从控BMS板，主控BMS板和从控BMS板分别安装在主控BMS板控制盒和从控BMS板控制盒内，锂离子电容器模组的总负极还连接电流传感器，该电流传感器通过一个熔断器与设置在箱体右侧的负极输出端子连接，锂离子电容器模组的总正极连接两个并联的继电器，并分别通过一个熔断器与设置在箱体右端面的正极输出端子连接；箱体右端面的正极输出端子上方设置有航空插座，箱体前端面安装有连通箱体内部的风机；箱体后端面上设置有百叶窗型的进风口。本发明的动力电源采用锂离子电容器，因此具备锂离子电容器高能量密度，适用温度范围广等优点，加上设计合理，进一步缩小体积，且散热均匀，使用寿命长。

Description

一种基于锂离子电容器的电源装置
技术领域
本发明涉及一种电源装置，具体是基于锂离子电容器的电源装置。
背景技术
随着现代社会的发展，超级电容器以功率密度大、安全性好、循环寿命长、无污染等特点，逐渐成为电动汽车、中大型储能产品使用的新能源动力。特别地，锂离子电容器作为一种新型的超级电容器，其弥补了原有超级电容器能量密度低、自放电率高的缺陷，成为新能源领域关注的焦点。
目前，超级电容器作为电源装置，由于能量密度低，因此设计装置的体积庞大。其次设计装置对于气流走向方面的考虑较少，模组排列相对杂乱。气流通过进风孔进入模组后流动没有规律，因此经过出风孔流出的气流流量不均匀，从而导致模组间散热不均匀，更为甚者，同一模组中的单体散热也不均匀。然而，温度变化对超级电容器的性能产生一定的影响。温度过高，超级电容器的性能降低。此外，模组中单体温度不均匀，往往由于个别单体温度过高而导致模组整体寿命缩短。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种温差较低的基于锂离子电容器的电源装置，可以解决模组之间气流不均匀而造成的温度差异，从而延长模组的寿命。
为解决上述技术问题，本发明所述的基于锂离子电容器的电源装置，包括顶部带箱盖的箱体，箱体内排列有若干个串联的锂离子电容器模组，该装置还包括两端分别与锂离子电容器模组的总正极和总负极连通的主控BMS板，主控BMS板还连接从控BMS板，所述主控BMS板和从控BMS板分别安装在主控BMS板控制盒和从控BMS板控制盒内，主控BMS板控制盒和从控BMS板控制盒纵向设置于箱体内部居中位置，将若干个串联的锂离子电容器模组分成左右两列；所述锂离子电容器模组的总负极还连接电流传感器，该电流传感器通过一个熔断器与设置在箱体右侧的负极输出端子连接，主控BMS板通过该电流传感器9连通锂离子电容器模组6的总负极；锂离子电容器模组的总正极连接两个并联的继电器，并分别通过一个熔断器与设置在箱体右端面的正极输出端子连接；所述箱体右端面的正极输出端子上方设置有用于信号输出的航空插座；所述箱体的前侧为箱体前端面，箱体前端面安装有连通箱体内部的风机，风机由从控BMS板控制其启动或停止；箱体的后侧为箱体后端面，在该箱体后端面上设置有百叶窗型的进风口，保证空气进入电源装置的同时防水防尘。负极输出端子与正极输出端子不仅位于箱体同一侧面，而且位置尽量靠近，以方便使用。
进一步地，所述箱体的箱体前端面上左右各设置有一个呈立体结构的风机挡板，风机挡板一侧紧贴在箱体前端面上，另一侧开设有风机安装口，风机安装于该风机安装口内，并与箱体内侧连通。
进一步地，每个风机挡板上开设有两个风机安装口。
进一步地，所述箱体前端面上位于两个风机挡板之间的位置设置有可控制位于主控BMS板控制盒和从控BMS板控制盒两侧的锂离子电容器模组之间的通断的检修开关。
进一步地，所述箱体的底部箱体底部的内侧面设置有若干加强筋，加强筋上开设有若干模组定位孔。
进一步地，每个锂离子电容器模组由若干个锂离子电容单体串联构成，再依次设置于箱体内，每一列的锂离子电容器模组之间均通过条形铜排串联连接。
进一步地，所述每一列中相邻的锂离子电容器模组之间设置有风道挡板，该风道挡板包括I型直板和垂直对称设置在I型直板两端的十字形端板；所述十字形端板包括横向设置的横向宽平面和竖直设置的纵向窄平面，所述I型直板两头横条上以及十字形端板的横向宽平面的四个拐角处设置有安装孔。
进一步地，所述主控BMS板控制盒为包括主控侧板、主控下底板、主控左侧板、主控右侧板以及主控上底板的一个侧面开口的盒体结构；所述主控侧板位于开口面对面，主控下底板位于底部，主控上底板位于顶部，主控左侧板和主控右侧板分别位于主控侧板两侧；所述主控上底板上设置有一排凸起的主扎线固定座，用于主控BMS板线束的固定。
进一步地，所述从控BMS板控制盒为包括从控侧板、从控下底板、从控左侧板、从控右侧板以及从控上底板的一个侧面开口的盒体结构；所述从控侧板位于开口面对面，从控下底板位于底部，从控上底板位于顶部，从控左侧板和从控右侧板分别位于从控侧板两侧；所述从控上底板呈E型结构，其上设置有一排凸起的从扎线固定座，用于从控BMS板线束的固定。
进一步地，所述从控BMS板控制盒内设置有两个从控BMS板。
本发明中以箱体上设置有风机和检修开关的一端为前，设置有进风口的一端为后，另外两端为左右，连接前后方向为纵向，连接左右方向为横向。
本发明电源装置中的动力电源采用锂离子电容器，因此具备锂离子电容器高能量密度，适用温度范围广等优点，加上设计合理，结构紧凑，装配方便，体积小，且散热均匀，使用寿命长，可有效监测每个锂离子电容器模组的状况。
附图说明
图1为锂离子电容电源装置的示意图；
图2为去箱盖的锂离子电容电源装置的示意图；
图3为风机挡板示意图；
图4为箱体后端面示意图；
图5为风机主控BMS板安装盒示意图；
图6为风机从控BMS板安装盒示意图；
图7为风道挡板示意图；
图8为箱体右端面示意图；
图9为箱体底面示意图。
图中标号：1-箱体；1.1-箱盖；1.2-箱体前端面；1.3-箱体后端面；1.4-进风口；1.5箱体底部；1.6-加强筋；1.6.1-模组定位孔；2-检修开关；3-风机挡板；3.1-风机安装口；3.2-风机；4-主控BMS板控制盒；4.1-主控侧板；4.2-主控下底板；4.3-主控左侧板；4.4-主控右侧板；4.5-主控上底板；4.5.1-主扎线固定座；5-从控BMS板控制盒；5.1-从控下底板；5.2-从控上底板，5.2.1-从扎线固定座；5.3-从控左侧板；5.4-从控右侧板；5.5-从控侧板；6-锂离子电容模组；7-条形铜排；8-风道挡板；8.1-I型直板；8.1.1-安装孔；8.2-十字形端板；8.2.1-横向宽平面；8.2.2-纵向窄平面；9-电流传感器；10-继电器；11-正输出端子；12-负极输出端子；13-航空插座；14-熔断器。
具体实施方式
下面结合实施例，更具体地阐述本发明的内容。本发明的实施并不限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通或改变都应在本发明的保护范围内。
实施例1：
本发明设计的一种基于锂离子电容器的电源装置，外形结构如图1所示，包括顶部带箱盖1.1的箱体1，箱体1内的结构如图1所示，其内排列有若干个串联的锂离子电容器模组6，本实施例中以12个锂离子电容单体相互串联构成一个锂离子电容器模组6，锂离子电容器模组6共有7个，分成两列排在箱体1内，分别为左侧4个，右侧3个，两侧的锂离子电容器模组6之间均通过条形铜排7串联连接。在两列锂离子电容器模组6之间的空隙处，还纵向设置有主控BMS板控制盒4和从控BMS板控制盒5，主控BMS板控制盒4和从控BMS板控制盒5分别如图5、图6所示，均呈一侧开口的盒体结构，具体结构请参照下文描述。在主控BMS板控制盒4中安装有连接锂离子电容器模组6的总正极和总负极的主控BMS板，在从控BMS板控制盒5中安装有两个连接主控BMS板的从控BMS板。主控BMS板控制盒4和从控BMS板控制盒5背靠背设置，即未开口一侧紧邻，各自向另一侧开口，可保证主控BMS板和从控BMS板之间得到有效隔离。主控BMS板的从控BMS板可检测锂离子电容器模组6的电压、电流、温度、绝缘性参数等信号。
锂离子电容器模组6的总负极还连接电流传感器9，该电流传感器9通过一个熔断器与设置在箱体1右侧的负极输出端子12连接，主控BMS板通过该电流传感器9连通锂离子电容器模组6的总负极；锂离子电容器模组6的总正极连接两个并联的继电器10，并分别通过一个熔断器与同样设置在箱体1右端面的正极输出端子11连接；所述箱体1右端面的正极输出端子上方设置有用于信号输出的航空插座13。且正极输出端子11和负极输出端子12的安装平面呈内陷式。由于左侧有4个锂离子电容器模组6，右侧则是3个锂离子电容器模组6，因此右侧刚好空出一个安装锂离子电容器模组6的位置，前述的电流传感器9、两个继电器10以及三个熔断器14刚好安装于该空位处。
所述箱体1的前侧为箱体前端面1.2，箱体前端面1.2上左右各设置有一个风机挡板3，风机挡板3如图3所示，呈立体框式结构，其内侧开口，紧贴箱体前端面1.2安装固定，外侧开设有两个风机安装口3.1，风机3.2安装于该风机安装口3.1内，风机3.2与箱体1内部连通，并且由从控BMS板控制盒5内的从控BMS板根据锂离子电容器模组6的温度控制其启动或停止。
箱体1的后侧为箱体后端面1.3，在该箱体后端面1.3上设置有百叶窗型的进风口1.4，保证空气进入制动能量回收装置的同时防水防尘，如图4所示。
在箱体前端面1.2上位于两个风机挡板3之间的位置设置有检修开关2，该检修开关2控制靠近箱体前端面1.2的左右两个锂离子电容器模组6的通断，也就是控制位于主控BMS板控制盒4和从控BMS板控制盒5两侧的锂离子电容器模组6之间的通断。
所述箱体1的底部箱体底部1.5的内侧面设置有若干加强筋1.6，用于加固箱体1，加强筋1.6上开设有若干模组定位孔1.6.1，如图9所示。
在每一列中相邻的锂离子电容器模组6之间设置有风道挡板8，该风道挡板8如图7所示，包括I型直板8.1和垂直对称设置在I型直板8.1两端的十字形端板8.2；所述十字形端板8.2包括横向设置的横向宽平面8.2.1和竖直设置的纵向窄平面8.2.2，所述I型直板8.1两头横条上以及十字形端板8.2的横向宽平面8.2.1的四个拐角处(即四个角上)设置有安装孔8.1.1。用于将风道挡板8与相邻的锂离子电容器模组6固定。
所述主控BMS板控制盒4如图5所示，是一个侧面开口的盒体结构，包括主控侧板4.1、主控下底板4.2、主控左侧板4.3、主控右侧板4.4以及主控上底板4.5；所述主控侧板4.1位于开口面对面，主控下底板4.2位于底部，主控上底板4.5位于顶部，主控左侧板4.3和主控右侧板4.4分别位于主控侧板4.1两侧；所述主控上底板4.5呈C字形结构，即两头凸起，中间呈凹形，其上表面设置有一排凸起的主扎线固定座4.5.1。
所述从控BMS板控制盒5如图6所示，也是一个侧面开口的盒体结构，包括从控侧板5.5、从控下底板5.1、从控左侧板5.3、从控右侧板5.4以及从控上底板5.2；所述从控侧板5.5位于开口面对面，从控下底板5.1位于底部，从控上底板5.2位于顶部，从控左侧板5.3和从控右侧板5.4分别位于从控侧板5.5两侧；所述从控上底板5.2呈E型结构，其上表面设置有一排凸起的从扎线固定座5.2.1。
为方便描述，本实施例中以箱体1上设置有风机3.2和检修开关2的一端为前，设置有进风口1.4的一端为后，另外两端为左右，连接前后方向为纵向，连接左右方向为横向。

Claims (10)

1.一种基于锂离子电容器的电源装置，包括顶部带箱盖的箱体，箱体内排列有若干个串联的锂离子电容器模组，其特征在于：该装置还包括两端分别与锂离子电容器模组的总正极和总负极连通的主控BMS板，主控BMS板还连接从控BMS板，所述主控BMS板和从控BMS板分别安装在主控BMS板控制盒和从控BMS板控制盒内，主控BMS板控制盒和从控BMS板控制盒纵向设置于箱体内部居中位置，将若干个串联的锂离子电容器模组分成左右两列；所述锂离子电容器模组的总负极还连接电流传感器，该电流传感器通过一个熔断器与设置在箱体右侧的负极输出端子连接，锂离子电容器模组的总正极连接两个并联的继电器，并分别通过一个熔断器与设置在箱体右端面的正极输出端子连接；所述箱体右端面的正极输出端子上方设置有用于信号输出的航空插座；所述箱体(1)的前侧为箱体前端面，箱体前端面安装有连通箱体内部的风机；箱体的后侧为箱体后端面，在该箱体后端面上设置有百叶窗型的进风口。
2.根据权利要求1所述基于锂离子电容器的电源装置，其特征在于：所述箱体的箱体前端面上左右各设置有一个风机挡板，风机挡板上开设有风机安装口，风机安装于该风机安装口内。
3.根据权利要求2所述基于锂离子电容器的电源装置，其特征在于：每个风机挡板上开设有两个风机安装口。
4.根据权利要求2所述基于锂离子电容器的电源装置，其特征在于：所述箱体前端面上位于两个风机挡板之间的位置设置有可控制位于主控BMS板控制盒和从控BMS板控制盒两侧的锂离子电容器模组之间的通断的检修开关。
5.根据权利要求1所述基于锂离子电容器的电源装置，其特征在于：所述箱体的底部箱体底部的内侧面设置有若干加强筋，加强筋上开设有若干模组定位孔。
6.根据权利要求1所述基于锂离子电容器的电源装置，其特征在于：每个锂离子电容器模组由若干个锂离子电容单体串联构成，再依次设置于箱体内，每一列的锂离子电容器模组之间均通过条形铜排串联连接。
7.根据权利要求1所述基于锂离子电容器的电源装置，其特征在于：所述每一列中相邻的锂离子电容器模组之间设置有风道挡板，该风道挡板包括I型直板和垂直对称设置在I型直板两端的十字形端板；所述十字形端板包括横向设置的横向宽平面和竖直设置的纵向窄平面，所述I型直板两头横条上以及十字形端板的横向宽平面的四个拐角处设置有安装孔。
8.根据权利要求1所述基于锂离子电容器的电源装置，其特征在于：所述主控BMS板控制盒为包括主控侧板、主控下底板、主控左侧板、主控右侧板以及主控上底板的一个侧面开口的盒体结构；所述主控侧板位于开口面对面，主控下底板位于底部，主控上底板位于顶部，主控左侧板和主控右侧板分别位于主控侧板两侧；所述主控上底板上设置有一排凸起的主扎线固定座。
9.根据权利要求1所述基于锂离子电容器的电源装置，其特征在于：所述从控BMS板控制盒为包括从控侧板、从控下底板、从控左侧板、从控右侧板以及从控上底板的一个侧面开口的盒体结构；所述从控侧板位于开口面对面，从控下底板位于底部，从控上底板位于顶部，从控左侧板和从控右侧板分别位于从控侧板两侧；所述从控上底板呈E型结构，其上设置有一排凸起的从扎线固定座。
10.根据权利要求1或9所述基于锂离子电容器的电源装置，其特征在于：所述从控BMS板控制盒内设置有两个从控BMS板。
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