超级电容的几种典型应用场合

超级电容的几种典型应用

1 小功率短时间后备电源

1.1 RTC

消费电子类、电表等，掉电后需要维持时钟运行的场合，该场合主要是应用超级电容温度适用范围宽 （-40℃~70℃）及循环充放电寿命长（免维护）的特点，之前该应用一般用锂离子电池，如 2032 封装的纽 扣电池，但电池在该类应用中一般的寿命不长，在 2~3 年左右一般就要更换，给产品带来了维护及客诉的 麻烦，另外，现在随着互联网的普及，一般设备联网后都会与互联网基准对时校准，从而对 RTC 保持的时 间也没有像以前那样要几个月，所以选用超级电容恰好能够满足该类应用，而且随着超级电容行业价格的 调整，这类应用会越来越普及。国网单相表也要求使用超级电容进行 RTC 维持，要求电池可更换，RTC

保持的时间在 48 小时以上。

此类应用的时钟芯片有 8025T、DS1302、PCF8563、PCA8563/65 系列、MCU 集成等，一般对超级电

容会有以下要求：

1、 体积尽可能小；

2、 漏电流尽可能小，一般客户要求是控制在 1~2uA；

3、 价格相对便宜；

4、 灌胶密封，不漏夜产品

针对常见的应用需求，可用 5.5V-0.47F、5.5V-1.0F、5.5V-1.5F灌胶密封型超级电容等，国网单相表常

用的是5.5V-0.47F、 5.5V-1F，5.5V-1.5F。

1.2 掉电数据保护及通信辅助

该类应用，目前主要有电力行业（故障指示器、集中器、FTU/DTU 等）、车载行业（行车记录仪、轨

迹记录仪等）；

1、故障指示器：采集单元（探头）CT 取电存于超级电容，掉电后使用超级电容作为后备电源供电进行

通 信（GPS），一般常用到型号有 5.5V-0.47F、5.5V-1F，个别会用到 5.5V-1.5F 及 5.5V-2.5F，对于新型 暂态录波的会选用 2.7V-120F 的单体，典型的行业客户有：积成电子、四方、科瑞、豪锐达等；

2、集中器：主要是 II 型集中器，主要是国网应用这块，国网标准要求集抄时，掉电后要有 1 分钟的运行

时间，功耗一般在 200mA 左右，典型工作电压是 5V，掉电后要求运行 1 分钟，保证通信稳定，使用 超级电容而不选用电池，是因为电池在户外的环境寿命衰减较快，寿命难以满足集中器的寿命使用时 间，另外，超级电容能够保证通信时（4G、GPS 或载波）需要的脉冲电流，根据各家的实际设计情况 及余量选择，一般常用的型号有 2.7V-25F、2.7V-20F、2.7V-16F、2.7V-10F，选用 2 只串联使用，目前 行业上主要还是选用 2.7V-25F 单体 2 只串联的较多。

3、DTU：配网上使用的控制单元，以前主要选用电池作为后备电源，但电池的寿命短（3 年左右），维护

工作繁重，而且现在由于电动车的盛行，很多电池还容易被偷，更换电池时还会涉及各种安全问题， 现在国网在这块的后备电源上做了一些尝试，尝试使用超级电容，实现通信、分闸功能，功耗一般在 30W 以内，常见的都在 20W 左右（甚至以内），有 24V 及 48V 的电压体系的，针对于国网之前提及 的 2 分钟、5 分钟、10 分钟、15 分钟、30 分钟，对应常见的超级电容模组型号有：27V-10F、54V-5F、54V-12F、 54V-20F、54V-27F、54V-47F 等，

4、FTU：配网上的馈线控制回路控制单元，有内置柜子的有钟罩式的，主要是 24V 体系的较多，实现断

电通信及分闸操作功能，常见的功耗一般在 20W 以内，现在很多厂家做到 10W 以内，甚至是 5W（含

通信单元），根据国网的不同标准需求，现在 FTU 目前使用超级电容还是实现掉电后备通信及操作功 能，一般上常见用到的超级电容型号有 27V-10F、27V-12F、30V-10F、30V-20F，目前厂商使用较多的 为 27V-10F（2 分钟），典型的行业客户有许继、南瑞等；

5、行车记录仪：分为前装及后装，前装一般是指车辆出厂的时候安装好，后装是指车辆出厂后终端客户

根据实际需要自行选装，行车记录仪需要后备电源以确保记录的数据完整，特别是在车辆碰撞而断掉 主控电源的瞬间，之前绝大多数行车记录仪选用电池作为后备电源，但是车内高温使电池的寿命骤减， 同时，使用电池还有爆炸起火的风险，部分高端的行车记录仪陆续选用了超级电容作为后备电源，平 时主要使用车载电源，常见的后视镜行车记录仪的最大功耗在 700mA 左右，要求持续的时间约 8S， 常用的超级电容型号有 5.5V-5F、5.5V-2.5F、2.7V-10F（2 只串联）。

6、其他：类似的应用还有充电桩、商用收款机等，主要还是实现掉电数据保护；

2 快速充放电

玩具行业部分产品会用到超级电容，比如玩具飞机、部分玩具小车，实现动力电源，一般要求有：

1、 快速充电；

2、 重量轻、体积小； 目前该应用会根据实际的设计不同而选用不同的容量的超级电容，相应的应用企

业有：汕头文胜（玩

具飞机）、孩子宝（玩具蝴蝶）等；

3 支撑瞬间功率

3.1 智能水气表关阀

超级电容在智能水汽表中主要是实现辅助关伐的功能，水表中一般会选用电池与超级电容并联使用（远 传表），因为水表在开关阀门的瞬间往往需要较大的瞬间启动电流，家用智能水表在 150mA 上下，使用电 池时，随着时间的推移，电池的放电能力下降，对于这样的瞬间电流往往无法及时响应，电池通过把电能 存到超级电容，通过超级电容实现该瞬间功率支撑，达到可靠关伐的目的，同时，在某些通信场合，超级 电容还实现通信瞬间脉冲电流的支撑，该行业常见的应用型号有 5.5V-0.47F、5.5V-1.5F、5.5V-5F.

3.2 汽车启动

汽车启动使用超级电容主要是利用超级电容的以下 2 点：

1、 较宽的温度适用范围：-40℃~70℃；

2、 瞬间功率特性好：可以瞬间放出大电流； 汽车的蓄电池在气温较低的时候，基本上很难瞬间放出大的

电流，特别是在北方，气温在零下 20℃以

下的时候，蓄电池基本上没有能很好地解决汽车启动的瞬间需要的大电流（据客户反馈，该大电流一般都 在 150A 以上），这时超级电容正好能够满足应用该需求。

3.3 医疗 X 光机

医疗 X 光机在曝光拍照的瞬间功率会很大，对于移动 X 光机，一般会有备用电池，使用电池时，如果 频繁使用 X 光机曝光的话，电池会因为瞬间大电流放电的冲击而导致寿命，甚至因为电池无法及时相应所 需的电流脉冲以至于拍照不清晰，对于市电式 X 光机，启动拍照时瞬间大电流对电网的冲击也很大，容易 导致电网电能质量变差及其它问题。使用超级电容的瞬间功率特性可以满足 X 光机拍照的瞬间所需的电流，