一种组合式超级电容器模块散热结构的制作方法

本发明涉及超级电容技术，具体涉及一种组合式超级电容器模块散热结构，主要用于交通动力电源、电力储存电源、移动电子设备电源和军用电源等技术领域。

背景技术：

超级电容器由于功率密度大、循环寿命长、无污染等特点，其在电动汽车、空间技术、国防工业等方面具有广泛的应用。在大容量、高功率的超级电容器应用中，电容器本身发热或使用环境过热会对其寿命以及安全性产生影响，因此需要一种装置能够为超级电容器进行热管理，保证其在正常工作状态下能够有效散热，并在在某个单体发生异常造成热失控时又能快速将热量导出，避免热失控连锁反应的发生。

目前，超级电容器模块散热系统主要是利用自然对流散热或风冷散热，散热效率较低，结构不紧凑，不利于电池模块能量密度的提高。水冷方式是散热效率更高的一种结构，但要保证对每一个电池单体都能进行有效散热，需要进行复杂的流道设计，并且复杂的水冷系统对于加工和密封具有很高的要求，否则可能发生漏液威胁电池安全。

平板热管是一种具有高导热性能的传热元件，依靠内部特殊工质的相变传热传质，在重力方向的热传导率远高于普通金属材料。利用平板热管为大功率电子电力器件进行散热目前已有较多报道，并且取得了良好的效果，并且在锂离子模块等储能器件中也得到了应用，如（cn203367447u）报道了利用平板热管将电池热量导出到电池外部，再利用风冷方式对平板热管冷端进行散热，（cn105514318a）中报道了一种平板热管与水冷板连接的方式对动力电池进行散热，同时具有在低温下对电池进行加热的功能，其水冷板设置在电池中部，两面连接平板热管。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，设计一种超级电容器模块组合式热管理系统，该系统在电池正常工作及异常发热时时能将其产生的热量快速导出，防止电池过热及热失控连锁反应的发生，可增加超级电容器的使用寿命和安全性，装置结构紧凑简单，使用性广。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种组合式超级电容器模块散热结构，包括数个圆柱型超级电容器单体、贴合在超级电容器单体表面的波浪型平板热管以及连接在平板热管至少一个端部的水冷装置，超级电容器单体工作中产生的热量通过平板热管与水冷装置中的冷却介质进行热交换，所述的平板热管对称排列在每个超级电容器单体的左右两侧，而且其波浪形弯曲部分与超级电容器单体二分之一以上的侧面紧密接触，所述超级电容器单体的前后两侧均设置有导热硅胶垫，平板热管通过与每个超级电容器单体紧密接触将电池产生的热量导出到电池外部。

所述的一种组合式超级电容器模块散热结构，其平板热管与超级电容器单体直接接触或通过导热材料进行面接触。

所述的一种组合式超级电容器模块散热结构，其平板热管由位于超级电容器单体左右两侧的两部分首尾连接而成，所述平板热管的中间部分设置有水冷管，所述的平板热管与水冷管六分之五以上的侧面紧密接触。

所述的一种组合式超级电容器模块散热结构，其平板热管通过粘结或焊接的方式与水冷装置连接，水冷装置的进、出水口与外部相通。

所述的一种组合式超级电容器模块散热结构，其平板热管高出超级电容器单体的上端部分与水冷装置连接，超级电容器单体工作中产生的热量通过水冷装置中的冷却介质进行热交换。

所述的一种组合式超级电容器模块散热结构，其水冷装置为水冷管、水冷板或带有齿状结构或沟槽的水冷排，材质为金属，水冷装置的出入水口可根据电池模块组合需要进行串并联。

所述的一种组合式超级电容器模块散热结构，其水冷装置与平板热管之间为直接面接触，或通过导热硅脂、导热硅胶等进行间接接触。

所述的一种组合式超级电容器模块散热结构，其水冷装置设于超级电容器垂直于重力方向上方±45°角的范围内。

所述的一种组合式超级电容器模块散热结构，其导热材料为导热绝缘膜、导热硅胶、导热硅胶垫或导热硅脂。

本发明的有益效果是：

本发明利用平板热板自下而上快速导热的特点，将超级电容器单体与水冷装置通过平板热管连接，在实现对超级电容器有效散热的同时避免了直接水冷系统结构复杂及漏液隐患较高的缺点，并能通过快速散热避免连锁反应的发生。

本发明可提升超级电容器模块的安全性和使用寿命，装置结构简单，成本较低，并且可根据需要对超级电容器模块以及水冷管路进行串并联。

当超级电容器单体需要散热时，水冷装置中通冷却介质，平板热管与电池接触的一端为蒸发端，平板热管与水冷装置接触的一端为冷凝端；蒸发端将电池产生的热量快速传递给冷凝端，冷凝端与水冷装置通过面接触进行热量交换，由水冷装置中的冷却介质将热量带走。

附图说明

图1是本发明中平板热管的示意图；

图2和图3是本发明中水冷排的示意图；

图4是本发明实施例1的结构示意图；

图5是本发明实施例2中平板热管与水冷铜管组合结构的示意图；

图6是本发明实施例4中水冷排结构的示意图。

各附图标记为：1—平板热管，2—超级电容器单体，3—水冷装置，4—导热硅胶垫，5—水冷管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明要解决的技术问题是如何。

实施例1

本发明公开了一种组合式超级电容器模块散热结构，该结构在超级电容器正常工作及在单个超级电容器单体2出现异常发热时能将其产生的热量快速导出，防止电池过热及热失控连锁反应的发生，包括以下组成：

a）、以尺寸为66×160mm，电压为2.7v，容量为3000f的圆柱型超级电容器作为模块中的单体；

b）、以500×155×2mm的平板热管1作为导热体，平板热管1与超级电容器单体2的接触部分呈波浪形弯曲，如图1所示；

c）、超级电容器单体2与平板热管1之间通过0.3mm厚的热硅胶垫进行接触；

d）、以的具有齿状结构的铝制水冷板作为水冷装置3，如图2和图3所示；

e）、平板热管1高出超级电容器单体2的部分与插入水冷板的齿状结构中，采用导热硅胶进行固定，如图4所示；

实施例2

实施例2是在实施例1的基础上进一步的实施例。系统设计如实施例1，不同之处在于，水冷装置3为并行排列的圆形铜管，外径30mm，壁厚2mm，平板热管1为倒u型放置，平板热管1与水冷铜管的连接采用螺丝固定，如图5所示。

实施例3

实施例3是在实施例2的基础上进一步的实施例，系统设计如实施例2，不同之处在于，平板热管1与电池接触的部分用导热硅胶进行固定连接。

实施例4

实施例4是在实施例2的基础上进一步的实施例，系统设计如实施例2，不同之处在于，平板热管1与水冷排接触部分进行75度折弯，水冷排底部为齿状结构，如图6所示，平板热管1折弯部分通过导热硅胶固定于水冷排齿状结构中。

实施例5

实施例5是在实施例2的基础上进一步的实施例，系统设计如实施例4，不同之处在于，电池单体为方形软包超级电容器，平板热管1为平面结构。

尽管已就目前被认为是实践的示例性实施方式的内容描述了本发明，但应理解本发明不限于公开的实施方式，而是相反，旨在覆盖在所附权利要求的精神和范围内的各种改进和等价配置。