超级电容模组制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超级电容模组，每一超级电容器并联一个电阻而形成一个单元，各单元依次串联形成单元组而封装在一密闭壳体内，进而在所述密闭壳体上设有接出所述单元组的接线端子。依据本实用新型专利技术的超级电容模组可以满足变桨系统对电源稳定性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

超级电容模组
本技术一种风力发电机组附件，用作风力发电机组变桨系统后备电源。
技术介绍
变桨系统是风力发电机组的重要组成部分，是风力发电机组的主刹车系统，变桨系统在机组失电的情况下能否安全可靠停机，取决于变桨系统的后备电源是否安全稳定， 因此变桨系统备用电源是否可靠安全是保证变桨系统工作状态稳定且在机组事故停机时不发生飞车的重要因素。目前风力发电变桨系统多采用蓄电池作为其备用电源，采用蓄电池的优点是价格便宜，缺点是蓄电池充放电特性不好，充电时间长，充电、放电电流不能太大；蓄电池的低温特性不好，在寒冷季节容量会衰减；蓄电池的循环寿命短，可靠性不强，而且蓄电池需要维护，而变桨系统安装在100米高的风机上，更换和维护成本太大；且更换的大量蓄电池对环境造成很大污染。超级电容器(Supercapacitors),又名电化学电容器(Electrochemical Capacitors),作为一种新兴物理环保储能元件被越来越多的应用。它是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能，因而不同于传统的化学电源。超级电容器的突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽。超级电容属于双电层电容器，它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种，其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。在大多数应用中，超级电容不会被单独使用，多通过串联的方式形成超级电容模组，以提供符合要求的驱动能力。在一些应用者，超级电容还会被并联使用。超级电容的发展，使得其在变浆系统中的使用成为可能，因此，有必要在此领域研究超级电容模组的应用。
技术实现思路
因此，本技术针对目前变桨系统后备电源的现状，提供了一种用做后备电源的超级电容模组，以满足变桨系统对电源稳定性。本技术采用的技术方案为一种超级电容模组，每一超级电容器并联一个电阻而形成一个单元，各单元依次串联形成单元组而封装在一密闭壳体内，进而在所述密闭壳体上设有接出所述单元组的接线端子。依据本技术的上述结构，每一个超级电容并联一个电阻，形成均压电路，然后封装在一密闭壳体内，引出接线端子，串联电容的个数取决于所需要的驱动电压，通过均压控制，而形成均压保护，保证输出电压的稳定性。并借助于超级电容本身的特性，进一步的提高驱动电压的稳定性，因此，可以满足变桨系统对电源稳定性的需求。上述超级电容模组，所述单元以水平设置在所述密闭壳体内的一组线路板为基板被分层阵列。上述超级电容模组，被分层阵列的所述单元的每层上方均留有冷却空间。上述超级电容模组，所述冷却空间的高度不小于3mm且不大于7mm。上述超级电容模组，分层阵列的层数为三层，而所述超级电容器按照4X7的布局焊接在所述线路板上。上述超级电容模组，所述密闭壳体为长方体结构，且该密闭壳体顶盖具有用于包容密闭壳体侧板上端而形成连接部的向下的翻边。上述超级电容模组，所述密闭壳体侧板中三侧板为一体结构，所余一侧板的一竖边作为铰接边而接合在相邻的侧板上。上述超级电容模组，形成所述密闭壳体的各板接合部位设有密封结构。附图说明图I为依据本技术的一种超级电容模组的外形结构示意图。图2为依据本技术的一种超级电容模组主要活动部件打开而示出超级电容器安装结构的示意图。图中1、密闭壳体，2、超级电容器，3、接线端子，4、线路板，5、底板。具体实施方式参照说明附图I和2，其基本组成是，包括一个长方体结构的外壳，形成一个密闭壳体I，在该壳体内，阵列有预定数目的超级电容器2，并分组的进行分层排列。依据上述基本结构的一种超级电容模组，其基本特点是，其所使用的每一超级电容器2并联一个电阻而形成一个单元，构造一个均压电路单元，然后，各单元依次串联形成单元组而封装在一密闭壳体I内，确保箱体的密封。进而在所述密闭壳体I上设有接出所述单元组的接线端子3。接线端子在图2所示的结构中，设置在上封盖上，接线端子应匹配超级电容模组的输出电压和输出电流。在图I所示的结构中，长方体结构的外壳上端还设有提手，方便提携或者吊装。而其下端为座部，设有地脚螺栓孔，便于安装。在图2所示的结构中，所述单元以水平设置在所述密闭壳体I内的一组均匀间隔的线路板4为基板被分层阵列，当然，个线路板之间是水平的。分层结构可以提高安装的结构紧凑性，且便于接线。超级电容在工作中会有比较大的热耗散，为了保证其处于比较好的工作状态，被分层阵列的所述单元的每层上方均留有冷却空间。但需要说明的是，为了满足超级电容的正常工作，灰尘应尽可能的避免进入，这也是为什么要使用密闭壳体I的原因，因此，在该密闭壳体内采用通风冷却是不可取的。但并不排除其他的冷却结构，比如在密闭壳体I上设置散热肋。所述冷却空间的高度取决于超级电容器2的多少，当然，冷却空间越大，越有利于散热，但也会增加密闭壳体的体积，因此，在满足散热的条件下，最小不能小于3mm，而最大不能大于7mm，否则会使密闭壳体的体积变得比较臃肿。一种较佳的选择是分层阵列的层数为三层，而所述超级电容器2按照4X 7的布局焊接在所述线路板4上，这种布局和超级电容的数量，可以满足大多数的应用。并且在这种结构条件下，所述冷却空间的高度选择5mm可以平衡散热与结构紧凑方面的平衡。超级电容焊接在线路板上，主要目的是减少震动对超级电容安装结构的影响，提高模组工作的稳定性。关于线路板的安装，可以采用抽拉式的结构，然后再配以螺栓紧固，方便安装。在进一步的选择中，在所述密闭壳体I内设置用于线路板4安装的支架，线路板的两端通过螺栓固定在所述支架上，支架的独立设置方便线路板的安装，且不会对密闭壳体产生破坏，减少密封点。关于密封，还会涉及到密闭壳体的安装结构，所述密闭壳体为长方体结构，且该密闭壳体顶盖具有用于包容密闭壳体侧板上端而形成连接部的向下的翻边。这种包容性的结构比较容易形成密封结构，同时，对于钣金件，这种结构也显然更容易连接。涉及到连接，在本方案中，主要通过螺栓进行装配。在进一步的选择中，参见说明书附图2，所述密闭壳体侧板中三侧板为一体结构， 所余一侧板的一竖边作为铰接边而接合在相邻的侧板上，也就是该侧板构成一个门板，方便线路板的安装，且减少了密封点，密封更容易。进一步地，形成所述密闭壳体的各板接合部位设有密封结构。密封级别应不低于 IP65。这种超级电容模组结构，建有电池的高能量密度和传统电容的高功率密度两方面的优点，保证了其高效储能和极快释能。以三层结构，每层4列7行阵列的方式形成的基于本技术的超级电容模组为例来说明在变桨系统中使用超级电容的可行性。首先是其短路电流可达840A，最大持续电流可达25A，I秒内其最大峰值电流可承受220A，在作为能量储存元件应用于脉冲电源方面有独特的优势。在此基础上还具有以下特点(I)功率密度高它兼有电池的高能量密度和传统电容的高功率密度两方面的优点，高功率密度最高可达十几千瓦每千克，可以在短时间内放出几百到几千安培的电流。这个特点使得超级电容非常适合用于短时间高功率输出的场合。(2)充电速度快充电IOs IOmin可达到其额定容量的95%以上。(3)循环使用寿命长根据使用条件不同，循环使用次数可达f 50万次；及寿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级电容模组，其特征在于，每一超级电容器（2）并联一个电阻而形成一个单元，各单元依次串联形成单元组而封装在一密闭壳体（1）内，进而在所述密闭壳体（1）上设有接出所述单元组的接线端子。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王生春，原国亮，王志强，李树生，刘伟，李永贵，李斌，张红艳，周荣林，袁海兵，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团济柴动力总厂，
类型：实用新型
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