CN209962884U - 一种超级电容直流电源的控温保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种超级电容直流电源的控温保护装置，包括换热装置和散热装置，所述换热装置设置在超级电容的外部，用于吸收超级电容周侧的热量，包括储液箱和U型管，U型管呈环状布置在超级电容的周侧，且U型管的开口侧与储液箱的底面相连通，在储液箱内部设有换热介质；所述散热装置设置在储液箱的顶部，用于降低换热装置的温度，包括双轴电机、搅拌叶和风扇叶，双轴电机与储液箱的顶面相固接，其底部输出轴***储液箱内部，在底部输出轴上设有搅拌叶，在双轴电机的顶部输出轴上设有风扇叶。本实用新型所述的一种超级电容直流电源的控温保护装置，能够降低超级电容的工作温度，延长超级电容的使用寿命。

Description

一种超级电容直流电源的控温保护装置

技术领域

本实用新型属于电子元件散热设备领域，尤其是涉及一种超级电容直流电源的控温保护装置。

背景技术

在现有技术中，电力直流电源的储能装置可选用铅蓄电池或超级电容，与铅蓄电池相比，超级电容具有更高的能量密度、更短的充放电时间和更好的温度适应能力，因此使用超级电容作为储能装置的直流电源具有更优秀的使用性能。

虽然超级电容具有良好的温度适应能力，能在-40℃至70℃之间进行工作，但是环境温度依然会对其性能造成影响。研究表明，环境温度每上升5℃，超级电容的寿命就会下降10％，因此需要尽可能的降低超级电容的工作温度，以获得最大的使用寿命。但在实际使用过程中，超级电容充放电的瞬间会向外部释放大量热量，这些热量在直流电源内部无法快速的散发出去，因此会使整个直流电源内部的温度升高，从而影响超级电容的使用寿命。此外，由于电力直流电源大多用于电源屏的UPS供电，因此需要持续的进行工作，这样一来直流电源内部其他元件所散发出的热量还会对超级电容造成影响，使得超级电容长时间处于高温环境当中。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种超级电容直流电源的控温保护装置，以实现降低超级电容的工作温度的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种超级电容直流电源的控温保护装置，包括换热装置和散热装置；

所述换热装置设置在超级电容的外部，用于吸收超级电容周侧的热量，包括储液箱和U型管，所述U型管呈环状布置在超级电容的周侧，且U型管的开口侧与储液箱的底面相连通，在储液箱内部设有换热介质；

所述散热装置设置在储液箱的顶部，用于降低换热装置的温度，包括双轴电机、搅拌叶和风扇叶，所述双轴电机与储液箱的顶面相固接，其底部输出轴***储液箱内部，在底部输出轴上设有所述搅拌叶，在双轴电机的顶部输出轴上设有所述风扇叶；当双轴电机启动后，所述搅拌叶将对换热介质进行搅拌，驱使换热介质在换热装置内部流动，所述风扇叶将会制造流动气流，从而降低换热装置的温度。

进一步的，所述换热装置包括导热片，所述导热片包括接触片和连接部，所述接触片的一侧与超级电容的侧壁相接触，另一侧与所述连接部相连；在连接部上设有贯穿孔，通过所述贯穿孔使连接部套设在U型管上。

进一步的，所述U型管上设有换热段，所述换热段置于贯穿孔内部，且换热段的内径小于U型管其他部分的内径。

进一步的，所述储液箱的顶面上设有环状散热片，所述环状散热片的底部***储液箱内部，顶部向上延伸至风扇叶下方。

进一步的，所述保护装置包括护罩，所述护罩笼罩在散热装置的外部，在护罩的顶面上设有通气孔，在护罩内部设有隔离板，在所述隔离板上设有容纳孔，所述容纳孔用于容纳储液箱。

进一步的，所述护罩的底部设有插接片，相应的，在超级电容的电路板上设有与插接片相配合的插槽，当护罩安装在电路板上时，所述插接片***插槽内部。

进一步的，所述护罩包括卡环，相应的，在所述插接片上设有与卡环相匹配的容纳槽；当插接片***插槽后，所述卡环嵌入容纳槽中，以防止插接片脱出插槽。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种超级电容直流电源的控温保护装置具有以下优势：

(1)本实用新型所述的一种超级电容直流电源的控温保护装置，通过换热装置能够快速吸收超级电容散发出的热量，并通过散热装置对换热装置进行降温，使得超级电容始终处于较低的工作温度中，从而延长了超级电容的使用寿命。

(2)本实用新型所述的一种超级电容直流电源的控温保护装置，通过导热片提升了超级电容与U型管之间的换热速度，因此能够快速的降低超级电容的温度。此外，U型管与导热片之间通过换热段相连接，而换热段的内径小于U型管其他位置的内径，当换热介质流经换热段时，由于内径的变小其流速会变快，因此能够更快的带走超级电容散发出的热量，提升了换热装置与超级电容之间的换热效率。

(3)本实用新型所述的一种超级电容直流电源的控温保护装置，通过护罩能够对超级电容进行温度隔离，使得超级电容的周围构成独立的低温环境，直流电源中的其他电子元件所散发出来的热量不会直接作用到超级电容上，因此能够进一步延长超级电容的寿命。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的保护装置的***图；

图2为本实用新型实施例所述的保护装置的结构示意图(隐藏护罩)；

图3为本实用新型实施例所述的保护装置的剖视图；

图4为本实用新型实施例所述的导热片的结构示意图。

附图标记说明：

1-超级电容；11-电路板；12-插槽；13-卡环；2-储液箱；21-散热片；3-U型管；31-换热段；4-双轴电机；5-搅拌叶；6-风扇叶；7-导热片；71-接触片；72-连接部；721-贯穿孔；8-护罩；81-隔板；82-插接片；83-通气孔；821-容纳槽。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种超级电容直流电源的控温保护装置，用于安装在直流电源内部的储能装置(超级电容)上，其结构可由图1、图2和图3进行示意，如图所示，保护装置包括换热装置和散热装置。

所述换热装置用于吸收超级电容1周侧的热量。具体的，当超级电容1执行充放电工作时，电容内部的电解液离子会与电极活性物质发生氧化还原反应，因此会产生大量的热量，通过换热装置能够吸收这部分热量，降低超级电容1周侧的温度，以使得超级电容1在低温环境下进行工作。所述换热装置包括储液箱2、U型管3，所述U型管3呈现环状布置在超级电容1的周侧，可选的，U型管3所在的平面与超级电容1经线所在的平面相重合，以使得换热装置获得最大的换热区域。所述U型管3的开口侧与储液箱2的底面相连通，在储液箱2的内部设有换热介质，示例性的，所述换热介质应选用比热容较大的液态介质，同时也可根据实际工况进行调整，当直流电源的工作地点温度较高时可选用去离子水，当工作地点的温度较低时可选用乙二醇型冷却液。当超级电容1放出热量时，U型管3中的换热介质能够将这部分热量吸收，并通过流动的方式使热量离开超级电容1，从而实现降低超级电容1工作温度的目的。

可选的，为提升换热装置与超级电容1之间的换热效率，所述换热装置还包括导热片7，所述导热片7可选用导热系数较高的金属材料制成，其结构可由图4进行示意。如图所示，导热片7包括接触片71和连接部72，所述接触片71的一侧与超级电容1的侧壁相接触，另一侧与连接部72相连，在连接部72上设有贯穿孔721，通过贯穿孔721使连接部72套设在U型管3上。当超级电容1释放热量后，接触片71能够快速的吸热，并将热量传递至连接部72上，由于连接部72套设在U型管3上，因此连接部72与U型管3之间具有更大的接触面积，能够更快速的将热量转移到换热介质内部。

如图1和图4所示，由于本实施例中的超级电容1为圆柱状，因此所述接触片71可选用弧状结构，以使得接触片71与超级电容1获得最大的接触面积。若超级电容1选用其他形状，则接触片71可根据超级电容1的外形进行修改，确保接触片71与超级电容1之间获得最佳的换热效果。

此外，换热装置的换热效果还和换热介质的流动速度有关，为提升本装置中换热介质的流动速度，本实施例中的U型管3上设有换热段31。所述换热段31置于贯穿孔721内部，且换热段31的内径小于U型管3其他部分的内径。由于换热装置中换热介质的体积是恒定的，当换热介质流经管径较小的换热段31时，介质的流动速度会变快，因此连接段72将能与更多的换热介质进行换热，从而提升换热装置的换热速度和换热效果。

当换热装置温度升高后，需要通过散热装置对其进行降温，所述散热装置包括：双轴电机4、搅拌叶5和风扇叶6。所述双轴电机4可选用直流双轴电机，示例性的，可选用阿斯卡利公司的JGY370双输出轴马达。双轴电机4与储液箱2的顶面相固接，电机的底部输出轴***储液箱2内部，在底部输出轴上设有搅拌叶5，通过搅拌叶5能够对换热装置中的换热介质进行搅拌，使得换热介质在换热装置中进行流动，不仅可以提升换热装置与超级电容1之间的换热速度，还能方便散热装置对其进行降温。在双轴电机4的顶部输出轴上设有风扇叶6，通过风扇叶6能够在本装置的周围制造流动气流，利用气流带走换热装置上的热量，从而降低换热装置的温度。

可选的，为提升散热装置的散热效果，所述储液箱2的顶面上设有环状散热片21，如图3所示，环状散热片21的底部***储液箱2内部，顶部向上延伸至风扇叶6下方。通过设置环状散热片21能够提升储液箱2的表面积，从而提升换热装置的降温速度。

在实际工作过程中，超级电容1的工作温度还会受到其他电子元件的影响，当直流电源长时间处于工作状态时，其他电子元件所散发出的热量将会提升超级电容1的工作温度。在本实施例中，通过设置护罩8能够为超级电容1制造独立的工作环境，使超级电容1与外界环境之间产生温度隔离。

具体的，所述护罩8的结构可由图1进行示意，如图所示，护罩8笼罩在散热装置的外部，在护罩8的顶面上设有通气孔83，在护罩8内部设有隔离板，在隔离板上设有容纳孔，所述容纳孔用于容纳储液箱2。所述护罩8可选用保温材料，如保温隔热陶瓷制成，在护罩8的内部通过换热装置和散热装置对温度进行调控，使得超级电容1获得较低的工作温度，而护罩8外部的热量将会被护罩8所隔离，从而降低环境温度对超级电容1的影响。

此外，为方便护罩8的安装，可通过卡环13实现护罩8与电路板11之间的固定。具体的，在护罩8的底部设有插接片82，在超级电容1的电路板11上设有与插接片82相配合的插槽12，当护罩8安装在电路板11上时，插接片82***插槽12内部。在插接片82上设有容纳槽821，当插接片82***插槽12后，所述卡环13嵌入容纳槽821中，通过设置卡环13能够防止插接片82脱出插槽12，从而实现护罩8与电路板11之间的固定。

本实施例所述的保护装置在使用前应进行渗漏检查，当换热介质发生泄露时应及时更换，避免因漏液而诱发连电现象。

在进行使用时，首先将散热装置固定在储液箱2的顶部，随后将储液箱2固定在容纳孔中。接下来将护罩8拼插在电路板11上，使得整个换热装置笼罩在超级电容1的外部，最后通过卡环13对护罩8进行固定。当直流电源启动时，同步开启双轴电机4，使得本装置开始正常工作。

下面对上述方案进行效果说明：

本实施例提供了一种超级电容直流电源的控温保护装置，能够通过换热装置和散热装置的配合，降低超级电容的工作温度，使得超级电容处于低温环境下运行，延长了电容的使用寿命。此外，本装置中设有护罩，通过护罩能够对超级电容进行温度隔离，降低了环境温度对超级电容的影响。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超级电容直流电源的控温保护装置，其特征在于：包括换热装置和散热装置；

所述换热装置设置在超级电容(1)的外部，用于吸收超级电容(1)周侧的热量，包括储液箱(2)和U型管(3)，所述U型管(3)呈环状布置在超级电容(1)的周侧，且U型管(3)的开口侧与储液箱(2)的底面相连通，在储液箱(2)内部设有换热介质；

所述散热装置设置在储液箱(2)的顶部，用于降低换热装置的温度，包括双轴电机(4)、搅拌叶(5)和风扇叶(6)，所述双轴电机(4)与储液箱(2)的顶面相固接，其底部输出轴***储液箱(2)内部，在底部输出轴上设有所述搅拌叶(5)，在双轴电机(4)的顶部输出轴上设有所述风扇叶(6),所述搅拌叶(5)用于对换热介质进行搅拌，所述风扇叶(6)用于制造流动气流。

2.根据权利要求1所述的一种超级电容直流电源的控温保护装置，其特征在于：所述换热装置包括导热片(7)，所述导热片(7)包括接触片(71)和连接部(72)，所述接触片(71)的一侧与超级电容(1)的侧壁相接触，另一侧与所述连接部(72)相连；在连接部(72)上设有贯穿孔(721)，通过所述贯穿孔(721)使连接部(72)套设在U型管(3)上。

3.根据权利要求2所述的一种超级电容直流电源的控温保护装置，其特征在于：所述U型管(3)上设有换热段(31)，所述换热段(31)置于贯穿孔(721)内部，且换热段(31)的内径小于U型管(3)其他部分的内径。

4.根据权利要求1所述的一种超级电容直流电源的控温保护装置，其特征在于：所述储液箱(2)的顶面上设有环状散热片(21)，所述环状散热片(21)的底部***储液箱(2)内部，顶部向上延伸至风扇叶(6)下方。

5.根据权利要求1所述的一种超级电容直流电源的控温保护装置，其特征在于：所述保护装置包括护罩(8)，所述护罩(8)笼罩在散热装置的外部，在护罩(8)的顶面上设有通气孔(83)，在护罩(8)内部设有隔离板，在所述隔离板上设有用于容纳储液箱(2)的容纳孔。

6.根据权利要求5所述的一种超级电容直流电源的控温保护装置，其特征在于：所述护罩(8)的底部设有插接片(82)，相应的，在超级电容(1)的电路板(11)上设有与插接片(82)相配合的插槽(12)，当护罩(8)安装在电路板(11)上时，所述插接片(82)***插槽(12)内部。

7.根据权利要求6所述的一种超级电容直流电源的控温保护装置，其特征在于：所述护罩(8)包括卡环(13)，相应的，在所述插接片(82)上设有与卡环(13)相匹配的容纳槽(821)；当插接片(82)***插槽(12)后，所述卡环(13)嵌入容纳槽(821)中。

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