超级电容案例分享（1）——解决小型设备电源输出问题

周二, 23 一月 2018 - 14:43

我是进行小型通讯设备研发的技术人员。目前正在设计孩子和老年人携带的、可以探知位置的GPS跟踪器。是通过远程智能手机等终端发送命令，反馈位置信息的设备。

想要使用1块纽扣型电池，但是为了确保在信号不好的地方能够准确发送信息，需要大的峰值输出。使用1块纽扣电池的话，可知峰值输出不够。尽管如此，如果更换成输出大的电池，则电池尺寸也会增大，虽然可以实现输出，但主体的尺寸变得太大。是否有什么好的解决方法呢？

能够在小型设备需要峰值时毫无保留地辅助必要的大的输出

GPS跟踪器是将GPS卫星获得位置信息通过移动电话的电话网等，通知给遥远地方的电脑和智能手机。现在已经广泛用于汽车、货物以及人的追踪，在信号不好的区域很难发送位置信息。为了监视孩子和高龄者的行动使用时，即使是在信号不好的区域要希望能够准确发送所在位置。此时，如果GPS跟踪器本身具有很强的电力输出的话，就能够解决信号差的问题，发送位置信息（范围外除外）。但是，考虑峰值输出设计电源时，就有电源尺寸太大、成本太高……的问题。
<img alt="考虑峰值输出设计电源的话，电源尺寸就会变大" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="bbe91bae-bb63-4b90-b1ef-4854b9d3859d" src="/sites/default/files/inline-images/%E8%80%83%E8%99%91%E5%B3%B0%E5%80%BC%E8%BE%93%E5%87%BA%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E7%94%B5%E6%BA%90%E7%9A%84%E8%AF%9D%EF%BC%8C%E7%94%B5%E6%BA%90%E5%B0%BA%E5%AF%B8%E5%B0%B1%E4%BC%9A%E5%8F%98%E5%A4%A7.JPG" /><img alt="优先考虑电源尺寸的小型化，就无法实现峰值输出" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="0ce71096-52b6-4112-acc1-7a90bf2272f0" src="/sites/default/files/inline-images/%E4%BC%98%E5%85%88%E8%80%83%E8%99%91%E7%94%B5%E6%BA%90%E5%B0%BA%E5%AF%B8%E7%9A%84%E5%B0%8F%E5%9E%8B%E5%8C%96%EF%BC%8C%E5%B0%B1%E6%97%A0%E6%B3%95%E5%AE%9E%E7%8E%B0%E5%B3%B0%E5%80%BC%E8%BE%93%E5%87%BA.JPG" />
此时就是发挥超级电容（EDLC/Supercapacitor）作用的时候。作为辅助电源使用，仅在必要的时候可以获得大的输出。村田把这个技术称为「峰值功率辅助(峰值输出辅助)」。

超级电容与同样用于储存放出电力的陶瓷电容器和电解电容器相比，具有大容量的特征。此外，与普通电池相比，是高功率、使用寿命长的蓄电装置。因为小型设备对空间有要求，所以电源节省空间化是设计时的难题。一方面，通信设备等要求峰值输出大的倾向越来越明显。

GPS跟踪器也是其中的一个。在类似案例中，通过在纽扣电池等主要电源上并联EDLC，通过电源预先给超级电容充电，能仅在峰值输出放电的瞬间，提供大的输出。前面提到的在信号不好的区域发送信息等，这个构造在GPS跟踪器要求峰值输出的课题上也同样能发挥作用。而且与传统的圆柱型和纽扣型超级电容相比，村田的超级电容具有高能源密度的同时，薄2.2～3.7mm且尺寸只有2.1cm×1.4cm左右。通常安装在包、汽车方向盘部位的GPS跟踪器是手掌大小的比较多，村田超级电容完全能够安装在这些物体上面，非常适合作为辅助电源使用。
<img alt="电源尺寸不变，瞬间辅助峰值输出" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="a970a205-1335-4589-8b44-05efa05e06a6" src="/sites/default/files/inline-images/%E7%94%B5%E6%BA%90%E5%B0%BA%E5%AF%B8%E4%B8%8D%E5%8F%98%EF%BC%8C%E7%9E%AC%E9%97%B4%E8%BE%85%E5%8A%A9%E5%B3%B0%E5%80%BC%E8%BE%93%E5%87%BA.JPG" /><img alt="超级电容" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="83f6b392-fc1e-4349-8795-85b79981583d" src="/sites/default/files/inline-images/%E8%B6%85%E7%BA%A7%E7%94%B5%E5%AE%B9_0.JPG" />
GPS跟踪器上结合峰值功率辅助的话，就可以用于在信号差的地方需要发送位置信息的案例，比如野生动物的追踪等用途。此外，放光时需要高输出的摄像头等光学设备LED闪光灯、手持电钻等便携且需要快速驱动的小型设备等，峰值功率辅助在通信设备以外的使用也非常活跃。