CN207651354U - 超级电容器模块及印刷电路板模块 - Google Patents

超级电容器模块及印刷电路板模块 Download PDF

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Abstract

本文公开了一种超级电容器模块。本实用新型提供一种超级电容器模块，其包括：多个超级电容器；印刷电路板，设有第一表面和第二表面，多个超级电容器安装在第一表面上，而用于将多个超级电容器电连接的电路图案以及用于该电路图案的端子形成在第二表面上；以及壳体，用以容纳安装有多个超级电容器的印刷电路板。根据本实用新型的一个方案，可减小超级电容器模块的整体尺寸，并且通过改变其端子的布置来确保一电池配置区域。

Description

超级电容器模块及印刷电路板模块
技术领域
本实用新型涉及一种超级电容器(ultracapacitor，超电容)模块，更具体而言，涉及一种包括排列在印刷电路板上的多个超级电容器的超级电容器模块以及在超级电容器模块中使用的印刷电路板模块。
背景技术
通常，电池和电容器是用于储存电能的传统装置。
超级电容器(还称为超级电容)是一种具有介于电解质电容器与蓄电池(secondary battery，二次电池)之间的中间特点的电能储存装置，并且由于其高效率和半永久寿命特点而被认为是下一代能量储存装置，其可以用作为蓄电池的替代性方案，或者与蓄电池结合使用。
在超级电容器的应用中，需要数千法拉(F)或数百伏特(V)的高电压模块来作为高电压电池使用。高电压模块包括高电压超级电容组件，该组件由作为单体电池(unit cell，单元电池)的多个超级电容器组成，其中根据所需数量而连接了许多超级电容器。
图1是示出根据现有技术的超级电容器模块的一端部处的电池和端子(terminal，终端)的剖视图。
参照图1，超级电容器模块包括：印刷电路板，其用作平衡板；电池区，具有多个超级电容器11，这些超级电容器11作为单体电池排列在印刷电路板10的上表面上；以及多个端子13，用以在印刷电路板10的上表面(不包括电池区)的一端处连接外部负载。
在具有这种布置的超级电容器模块中，由于电池与端子13之间的距离d1而使得模块的尺寸增加，从而导致不能确保在多个电池之间具有足够空间的问题。随着超级电容器模块的每个电池之间的距离越来越短，绝热性能和散热性能会变差。
同时，超级电容器模块被固定地设置在一合适的位置。为此，用于将其固定的一安装构件被设置在电容器电池区中。然而，传统的安装构件过多地占据电池区而导致了模块的电池间距离进一步缩短的问题。
实用新型内容
技术问题
为解决这样的问题，本实用新型被设计为提供一种适用于确保电池布置区(cellarrangement region)的超级电容器模块。
此外，本实用新型旨在提供一种装设有适于确保电池区的安装构件的超级电容器模块。
而且，本实用新型旨在提供一种适用于上述超级电容器模块中的印刷电路板模块。
技术方案
为实现上述目的，本实用新型的一个方案提供了一种超级电容器模块，其包括：多个上述超级电容器；印刷电路板，设有第一表面和第二表面，多个超级电容器安装在第一表面上，而用于将多个超级电容器电连接的电路图案以及用于该电路图案的端子形成在第二表面上；以及壳体，用于容纳安装有多个超级电容器的该印刷电路板。
为实现上述目的，本实用新型的另一方案提供了一种印刷电路板模块，其包括：多个超级电容器；印刷电路板，包括第一表面和第二表面，多个上述超级电容器安装在第一表面上，而用于将多个超级电容器电连接的电路图案以及用于电路图案的端子部形成在第二表面上。
在本实用新型中，多个端子部沿印刷电路板的边界形成，并且这些超级电容器被成排和成列地布置。理想的是超级电容器的阵列被制作成Z字形(zigzag)的形状，以在印刷电路板上提供用于端子的空间。
有益效果
根据本实用新型的一个方案，可减小超级电容器模块的整体尺寸，并通过改变其端子的布置来确保电池配置区(cell placement region)。
此外，根据本实用新型的另一方案，安装构件所需的区域能够被最小化，从而减小模块的尺寸并确保电池配置区。
附图说明
图1是示出根据现有技术的超级电容器模块的一端部处的电池和端子的剖视图。
图2是示出根据本实用新型的一示例性实施例的超级电容器模块的轮廓的立体图。
图3是示出根据本实用新型的一示例性实施例的超级电容器模块的下壳的立体图。
图4是示出从下方观看的根据本实用新型的一示例性实施例的超级电容器模块的上壳的视图。
图5是示出根据本实用新型的一示例性实施例的印刷电路板正在被插入到下壳的容纳空间的视图。
图6是示出根据本实用新型的一示例性实施例的印刷电路板模块的立体图。
图7是典型地示出根据本实用新型的一示例性实施例的印刷电路板模块的一端部的截面的剖视图。
图8是示出根据本实用新型的一示例性实施例的印刷电路板的电池接触表面的视图。
图9是典型地示出插入到根据本实用新型的一示例性实施例的上壳的紧固构件安设部(seating portion)的紧固构件的剖视图。
具体实施方式
在整个申请文件中，若非明确描述相反的概念，词语“包括”和其变型(如“包含”或“含有”)应该被理解为包括所述的元件、但不排除任何其它元件。
图2是示出根据本实用新型的一示例性实施例的超级电容器模块的外形的立体图，图3是示出根据本实用新型的一示例性实施例的超级电容器模块的下壳的立体图，图4是示出从下方观看的根据本实用新型的一示例性实施例的超级电容器模块的上壳的视图，以及图5是示出根据本实用新型的一示例性实施例的印刷电路板正在被插入下壳的容纳空间的视图。
参照图1至图3，根据本实用新型的一实施例的超级电容器模块壳体包括：下壳110，其中形成容纳空间102；以及上壳120，覆盖下壳110的开放式上部。在本实用新型中，上壳和下壳可由合适的绝缘材料制成。
下壳110具有容纳空间102，该容纳空间内呈矩形柱形状，且该下壳设有沿大体垂直方向从底表面103延伸的下壳本体111以形成容纳空间102，从而使其上部开放。
当然，无需言明的是，在本实用新型中底表面103和下壳本体111可具有预定的倾角以便有助于从模具移出。
上壳120包括上壳本体121，该上壳本体形成为矩形形状以便覆盖下壳110的开放的上部，并且该上壳本体被结合到下壳本体111，同时上壳与下壳上下面对。由于上壳120覆盖下壳110的开放的上部，因此它们被形成为具有不同的高度，但并不以此为限。
例如，在本实用新型中，上壳120的上壳本体121和下壳110的下壳本体111可以具有相同的高度和对称的结构。
参照图2，下壳110具有沿下壳本体11的外周面以预定间隔布置的多个第一凹形槽112。下壳110中的多个第一凹形槽112提供较宽的散热表面区域，以能够实现有效的散热。如图所示，第一凹形槽112在下壳本体111上沿垂直方向延伸。
在本实用新型中，第一凹形槽112可以具有任何能增大表面区域(表面积)的形状，如圆弧形、三角形或正方形。图1所示的矩形的第一凹形槽112具有易于制造的优点。
在本实用新型中，下壳110的内侧表面包括：第一内侧表面113，具有较长的矩形截面形状；以及第二内侧表面114，其长度比第一内侧表面113的长度短。
第一内侧表面113包括：下部内侧表面113a，沿垂直方向从下壳本体111的底表面103延伸；以及下部内表面113b，在下部内表面113a的上端水平地弯曲，由此从下部内表面113a形成一阶梯部。
在下部内侧表面113a上，第一分隔壁115被形成为从底表面103垂直设置并沿下部内侧表面以规则的间隔伸出。
多个第一凸形突出部116在与多个第一凹形槽112对应的位置处沿下壳本体111的内侧表面以预定间隔形成在上部内侧表面113b上。垂直设置且伸出的多个第二分隔壁117被形成在每个凸形突出部116之间。
多个第二凸形突出部118在与第一凹形槽112对应的位置处以预定间隔形成在第二内侧表面114上，第三隔断壁119形成在从底表面103垂直设置且伸出的第二凸形突出部118的一个表面上，并且多个第四隔断壁119a被形成为垂直设置且伸出于每个第二凸形突出部118之间。
在本实用新型中，多个第一凸形突出部116和多个第二凸形突出部118被设计成具有形成于被安装在容纳空间102中的单位电池的超级电容器101与下壳110的内侧表面之间的较小的传热距离。超级电容器101与下壳110之间的空气层用作绝热材料，从而因传热距离短而提升了散热性能。
在本实用新型中，第一凸形突出部116和第二凸形突出部118被设计成与超级电容器101的外部形状相符。
例如，下壳本体111中的第一凸形突出部116和第二凸形突出部118的内周面的剖视图可具有弧形形状或多边形形状。
这样就使得超级电容器101与第一凸形突出部116之间的距离保持不变，并且使超级电容器101与第二凸形突出部118之间的距离保持不变。
多个第一凸形突出部116和多个第二凸形突出部118内部具有第一联接槽104和第二联接槽105。上壳120的接合构件123被附接而使第一联接槽104和第二联接槽105能够与上壳120接合。
在下壳110的底表面103上，超级电容器电池的安装位置被限定，且以预定高度伸出的多个圆形电容器固定孔106被形成在整个底表面上，使超级电容器101的底部能够被插入和固定。这些电容器固定孔106还可包括用于在每个电容器固定孔106之间连接的连接部107。
根据本实用新型的一个实施例，考虑到模块的空间利用的因素，邻近第一内侧表面113的圆形电容器固定孔106被以锯齿形(Z字形)方式布置。
在下壳110的底表面103上，(在不具有电容器固定孔106的空间内)形成多个安装孔108，上壳120的安装构件131被插入这些安装孔以便被固定。
参照图4，上壳120覆盖下壳110的开放的上部，并且多个第二凹形槽122沿上壳本体121的周面以预定间隔形成。上壳120的底部具有开放式结构。此外，位于每个第二凹形槽122的下端处的钩形的接合构件123向下伸出。
如果随着在接合构件123的端部处形成接合末端124，上壳120被结合到下壳110，则下壳本体111的第一接合槽104和第二接合槽105被插入，从而上壳120将通过接合末端124被固定到下壳110。
上壳本体121被形成为矩形形状，并且在其一侧上，紧固构件安设部(图1中的129)以预定间隔被安置为3×4矩阵，其中该紧固构件安设部为槽，当紧固构件140被插入时紧固构件140的头部141安设于该槽。
上壳本体121设有端子触点，如两个正极端子触点125和两个电压监测端子触点126、两个温度监测端子触点127、以及两个负极端子触点125。
在上壳本体121的顶表面121a上，圆形连接部130被形成在与相应的紧固构件安设部129对应的位置处。杆状的加强凸部137可被设置在每个圆形连接部130之间。
此外，圆柱形的安装构件131被形成在上壳本体121上、沿大体垂直的方向从每个圆形连接部130延伸一定长度并且呈垂直凸出的圆柱形形状。
安装构件131延伸以被插入形成在下壳本体121的底表面103上的安装孔108中。
当紧固构件140经紧固构件安设部129插入时，多个安装构件131用作紧固构件140的引导部(guide)。在一个实施例中，紧固构件140可以是长螺钉，该长螺钉具有形成在其外周面上的螺纹部142。
在多个安装构件131的外周面上，可设有沿安装构件131的纵向方向延伸的肋132。在本实用新型中，肋132可用于固定印刷电路板。在本实用新型中，肋132可被形成为渐缩形状，其在顶表面121a处较宽且向下端逐渐变窄。这些肋可根据需要而被实施为具有适当的数量。
两个正极端子槽133在与两个正极端子触点125对应的位置形成在上壳本体121的顶表面121a上的一个边缘部处。当然，本实用新型并不受与正极端子槽133的数量有关的描述所限；在可能的情况下，本实用新型可通过一个端子槽或者两个或更多的正极端子槽来实现。在本实用新型中，在对应于负极端子触点128的位置处可形成合适的负极端子槽137的单元。
另外，在上壳本体121上对应于电压监测端子触点126的位置处可以附加地形成一电压端子槽134。此外，在本实用新型中，在对应于监测端子触点127的位置处可形成附加端子槽135，以便监测模块的状态。例如，这些附加端子槽可以是用于温度传感器的端子槽135。
本实用新型的实施模式
图6是示出根据本实用新型的一示例性实施例的印刷电路板模块的立体图，图7是典型地示出根据本实用新型的一示例性实施例的印刷电路板模块的一端部的截面的剖视图，图8是示出根据本实用新型的一示例性实施例的印刷电路板的电池接触表面的视图，以及图9是典型地示出插入到根据本实用新型的一示例性实施例的上壳的紧固构件安设部的紧固构件的剖视图。
参照图6，印刷电路板150包括：电池接触表面151，位于印刷电路板150的一侧，多个超级电容器101结合到该电池接触表面；以及端子接触表面152，位于印刷电路板150的另一侧，一个或多个端子被连接到(该端子接触表面的)边缘部。在本实用新型中，印刷电路板150可以是多层板，该多层板中具有多个电路图案部157。
多个超级电容器101被联接到电池接触表面151。在本实用新型中，多个超级电容器101可被以多种形式布置。例如，多个超级电容器101可具有锯齿形的(曲折)布置方式。
印刷电路板150具有用于将多个超级电容器101电连接的电路图案单元157。此外，印刷电路板150可包括温度传感器，如用于平衡目的的电阻器和热敏电阻。
电路图案单元157使多个超级电容器能够串联或并联连接，或者构成用于串联或并联连接的电路。
与安装构件131和肋132的形状对应的多个安装部穿孔153以规则的间隔形成在印刷电路板150上。每个安装部穿孔153通过垂直贯穿上壳120的安装构件131和肋132而起到固定印刷电路板150(其上安装有多个超级电容器)的作用。
端子连接表面152装设有：外部连接端子部154，包括位于一侧的边缘部上的两个正极端子154a以及两个负极端子154b；用于电路检查的端子部155，其测量中间电压和其它参数以检查电池是否正常操作；以及温度传感器端子部156，用于从NTC(负温度系数)热敏电阻(用以测量模块内的温度)接收电压信号。
在本实用新型中，外部连接端子部154包括两个正极端子154a和两个负极端子154b，用来与其它模块串联和并联连接。然而，无需言明的是，本实用新型可以通过一个或多个端子(其组成如上所述的外部连接端子部154)来实现。
在本实用新型的一个实施例中，考虑到用以实现每个端子部的电路布线因素，端子部154a和154b、用于电路检查的端子155和温度传感器端子部156可被安置在适当的位置。如图所示，端子部153可被安设在印刷电路板150的相对两端。用于电路检查的端子155和温度传感器端子部156可被安置在端子部154a与端子部154b之间。
上述实施例示出了每个端子部都被形成在印刷电路板150的一个边缘部上，但是本实用新型并不以此为限。例如，每个端子部可以被分散地布置在印刷电路板150的另一个边缘部上。
尽管图中未示出，但外部连接端子部154、用于电路检查的端子155和温度传感器端子部156可具有用于便于与外部布线连接的一整体结构，如位于端子的中心的端子穿孔。
如上述实施例所述，超级电容器101的电池区和端子区被形成在印刷电路板150的不同表面上。如果电池区和端子区如现有技术中那样被形成印刷电路板150的相同的表面上，则需要额外的空间来使每个部件之间分隔开。
亦即，如果电池区和端子区被设置在印刷电路板150的相同表面上(如图1所示)，则必须确保印刷电路板150与下壳之间的距离d1以便提供这种额外的空间。然而，如果电池区或端子区像本实用新型中那样处于不同表面，则将仅需要距离d2。这样一来，就可以使用较大直径的电池而不会使电池缩紧或者增大整个模块尺寸。
图7是典型地示出印刷电路板150的一端部的截面的剖视图，该部分为图6的部分A。
参照图7，多个超级电容器101被安装在印刷电路板150的电池接触表面151上，而多个端子被布置在相对于电池接触表面151的另一侧的端子接触表面152上。这样的结构可以缩短超级电容器101与端子之间的距离d2，从而减小印刷电路板150的尺寸。
图8是示出印刷电路板150的电池接触表面151的平面图。
参照图8，多个超级电容器101被安装在印刷电路板150的电池接触表面151上。
如图所示，这些超级电容器101被成排和成列地布置。
优选地，这些超级电容器101被布置成锯齿形(曲折)的形式。例如，图8所示的超级电容器的最右列被布置为向下的锯齿形方式。这种布置适于在印刷电路板150上提供用于形成端子部的空间。
这种布置方式具有两个优点。第一，在较窄的空间中、能够在每个超级电容器101之间维持均一的距离。同时，这种锯齿形布置能够在一侧提供端子部的空间。这样，所阐示的实施例能够实现单位面积中的最优超级电容器配置。
图9是示出根据本实用新型的另一方面的用于插入紧固构件的安装构件的设计概念的图。
参照图4至图9，在本实用新型中，上壳120的多个安装构件131和肋132被插入印刷电路板150的多个安装部穿孔153。多个安装构件131被垂直地设置并伸出于每个超级电容器101之间，并且被固定到形成在下壳本体111的底表面103上的安装孔108。多个安装构件131将超级电容器模块100固定到下壳本体111的底表面103。
图9示出在上壳120和下壳110的联接状态下围绕安装构件131的超级电容器的布置。
如图所示，上壳120的紧固构件安设部129被形成为具有从上壳120表面(向内)的一预定深度。结果，紧固构件140的头部141并不需要很深地朝向下壳插入。因此，不会发生紧固构件140侵占电容器安装空间(无论紧固构件140的头部尺寸如何)的情况。
上文所述的本实用新型的实施例不仅能通过装置和/或方法来实施，而且可通过用以实现对应于本实用新型的实施例的配置构造的功能的程序以及通过记录该程序的记录介质来实施。通过上文给出的多个实施例的描述，本实用新型所属领域的技术人员能够容易地实现一实施例。
尽管已经结合目前被认为是实用性的示例性实施例来描述本实用新型，但应理解的是，本实用新型并不局限于所公开的实施例，而是相反，本实用新型意在涵盖落入随附的权利要求的范围的精神内的多种修改和等同配置。
工业实用性
本实用新型通过改变端子的布置而减小了超级电容器模块的整体尺寸且确保了电池配置区域。此外，本实用新型使安装所需的安装构件的需要的区域(面积)最小化，从而减小模块尺寸并确保了电池配置区域。

Claims (13)

1.一种超级电容器模块，包括：
多个超级电容器；
印刷电路板，其设有：第一表面，多个超级电容器安装在所述第一表面上；以及第二表面，用于将多个超级电容器电连接的电路图案和用于所述电路图案的端子形成在所述第二表面上；以及
壳体，用于容纳其上安装有多个超级电容器的所述印刷电路板。
2.根据权利要求1所述的超级电容器模块，包括：
所述壳体，其中下壳具有底表面、从所述底表面沿垂直方向延伸的下壳本体以及开放的上部，以便在所述下壳中形成容纳空间；以及
上壳，覆盖所述下壳的开放的上部。
3.根据权利要求2所述的超级电容器模块，包括：
所述下壳，其中多个第一凹形槽沿所述下壳本体的外周面以预定间隔形成，多个第一凸形突出部沿所述下壳本体的内侧表面以预定间隔形成在面向所述第一凹形槽的位置处，并且槽被形成在相应的第一凸形突出部的内侧上；以及
所述上壳，其中多个第二凹形槽沿所述上壳本体的外周面以预定间隔形成，以及一钩形接合构件在所述第二凹形槽的下端处向下突出。
4.根据权利要求2所述的超级电容器模块，包括：
所述上壳，其中多个安装构件沿垂直方向从顶表面延伸一定长度；以及
一个或多个肋，沿纵向方向延伸到多个安装构件。
5.根据权利要求4所述的超级电容器模块，包括：
所述印刷电路板，其中设有与所述安装构件和所述肋的形状对应的一安装穿孔。
6.根据权利要求4所述的超级电容器模块，包括：
紧固构件，具有一头部，所述头部插入所述安装构件；以及
安置槽，用于将所述紧固构件的头部安装在所述上壳的顶表面。
7.根据权利要求4所述的超级电容器模块，其中，所述下壳在对应于所述安装构件的位置处设有多个安装孔。
8.根据权利要求1所述的超级电容器模块，其中，所述端子沿所述印刷电路板的边缘形成。
9.根据权利要求8所述的超级电容器模块，其中，所述超级电容器被成排和成列地布置，且所述超级电容器的阵列呈Z字形，以在所述印刷电路板上提供用于形成多个端子的空间。
10.根据权利要求1所述的超级电容器模块，其中，形成多个所述端子。
11.根据权利要求1所述的超级电容器模块，其特征在于，所述印刷电路板的第二表面设有电路检查端子部，用以测量中间电压以便检查电池操作。
12.一种印刷电路板模块，包括：
多个超级电容器；以及
印刷电路板，其设有：第一表面，多个超级电容器安装在所述第一表面上；以及第二表面，用于将多个超级电容器电连接的电路图案和用于所述电路图案的端子形成在所述第二表面上。
13.根据权利要求12所述的印刷电路板模块，其中，所述端子沿所述印刷电路板的边缘形成，所述超级电容器被成排和成列地布置，且所述超级电容器的阵列呈Z字形形状，以在所述印刷电路板上提供用于形成多个端子的空间。
CN201790000089.9U 2016-04-08 2017-02-15 超级电容器模块及印刷电路板模块 Active CN207651354U (zh)

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