超級電容在智能水錶中的應用方案

2020-12-05 電子產品世界

中心議題:

本文引用地址:

http://www.eepw.com.cn/article/187047.htm

解決方案


(一) 智能水錶簡介

傳統的智能水錶,在控制水閥開啟和關斷時,普遍採用的方法是內裝鋰電池。鋰電池的優點在於重量輕、能量大、自放電率低等。雖然如此,由於智能水錶都沒有設計再充電電路,鋰電池使用到一定時間後,將無法為控制電路提供能量,不得不更換電池。上門為用戶更換電池或水錶,這對於水錶生產廠家和自來水公司來說都是一件繁瑣的事。更危險的是,電池電量不足的情況出現是隨機的,如果不精確和及時的監測電池電量,將無法可靠的關斷水閥,造成無法計費、逃水現象等情況出現。這是內部安裝了鋰電池的智能水錶的致命缺點,直接影響到它的推廣和使用。針對這一問題,水錶生產廠家設計了很多方案,如:儘量降低功耗,在靜態時控制漏電流在10uA以內,保證電池可以連續使用5年以上,這對電路的設計和元器件的選型提出了更高的要求,增加了設計難度和成品檢測的工序,元器件成本也增加了。如加上可靠的電池電量監測電路,也會使成本增加。

(二) 超級電容在智能水錶中的應用方案

為了解決這一制約智能水錶發展的瓶頸問題,已有不少廠家嘗試一種全新的方案,那就是用超級電容代替鋰電池應用於智能水錶。超級電容是近幾年才批量生產的一種無源器件,介於電池與普通電容之間,具有電容的大電流快速充放電特性,同時也有電池的儲能特性,並且重複使用壽命長,放電時利用移動導體間的電子(而不依靠化學反應)釋放電流,從而為設備提供電源。

超級電容的特性

超級電容與電池比較,有如下特性:

1、超低串聯等效電阻(LOW ESR),功率密度(Power Density)是鋰離子電池的數十倍以上,適合大電流放電,(一枚4.7F電容能釋放瞬間電流18A以上)為水錶控制電機閥或電磁閥的可靠開啟提供了保障。

2、超長壽命,充放電大於50萬次,是Li-Ion電池的500倍,是Ni-MH和Ni-Cd電池的1000倍,如果對超級電容每天充放電20次,連續使用可達68年。

3、可以大電流充電,充放電時間短,對充電電路要求簡單,無記憶效應。

4、免維護,可密封。

5、溫度範圍寬-40℃~+70℃,一般電池是-20℃~60℃。

超級電容在智能水錶中的應用方案描述

與內裝鋰電池的智能水錶相比較,這種方案是用超級電容替換鋰電池,封裝在水錶中,同時外接乾電池供電。平時乾電池提供水錶電路所需能量和對超級電容充電,在需要開啟水閥時,先檢測超級電容是否存儲足夠能量,如果沒有存儲足夠能量,將不開啟水閥,當檢測它存儲足夠能量時,由外接乾電池提供能量將水閥開啟;在需要關斷水閥時,如果外接電池不能提供能量將水閥關斷,那麼超級電容將在此刻提供能量來關斷水閥。如同一個儲水箱,平時將水存儲起來,在停水時提供必要的水。

超級電容在智能水錶中的應用方案優點


這種方案明顯優於以前的設計,優點如下:

1、將電池從水錶中分離出來,從而可以不考慮電池壽命對水錶的影響,延長了水錶的使用時間。

2、另一方面,超級電容的大電流放電特性保障了水閥關斷的可靠性,在外接乾電池電量不足時,仍能利用存儲在超級電容上的能量將水閥關斷。

3、以前一味追求的漏電流指標,主要是為了保障電池的使用壽命,改用超級電容後,漏電流指標變得不重要。如果電池電量不足,用戶可以隨時更換。這樣,不僅使電路設計簡化,減少產品的出廠檢驗工序,還使產品的成本降低。

(三) 結論


這種方案克服了現階段智能水錶的缺點,為智能水錶的發展找到了一條新的道路,實踐證明是切實可行的,值得大力推廣。

相關焦點

  • 電子行業:超級電容具備超級前景
    2.超級電容的廣闊空間  超級電容可以廣泛應用於輔助峰值功率、備用電源、存儲再生能量、替代電源等不同的應用場景,在工業控制、風光發電、交通工具、智能水錶、電動工具、軍工等領域具有非常廣闊的發展前景,特別是在部分應用場景具有非常大的性能優勢。
  • 基於CortexM3的TDC-GP22在智能超聲波水錶中的應用
    本文將介紹TDC-GP22在智能超聲波水錶中起到何種關鍵作用,ARM CortexM3 MCU如何在超低功耗突破方面再助一臂之力? 水錶技術的創新發展是實現智能測量的重要武器 「當智能電錶在電力系統中如火如荼地發展之時,水錶也在朝向智能化、全電子的方向快速發展。
  • 基於兩節超級電容串聯直接供電方案的智能電錶無線模塊備用電源...
    目前,智能電錶的無線模塊的備用電源常採用超級電容。單節超級電容的電壓最高位 2.7V,所以有些電源方案會採用兩節超級電容串聯來給無線模塊供電。但是,超級電容串聯會降低容值,增加 ESR,同時需要均壓電路。為了滿足可以支持無線模塊 1 分鐘工作的要求,計算所需的超級電容容值。
  • 基於MCU的智能水錶工作原理及應用
    隨著城市供水事業的發展,中國的水錶工業也相應地發展起來,從20世紀90年代開始,各種智能型水錶、水錶抄表系統等產品也開始興起。  儘管,目前國內的水錶市場仍然以機械錶為主,但是從發展角度來看,智能化是一種必然的趨勢,可以節省人工,提高抄表的準確度,更可以實現階梯化收費,有效的利用有限的水資源。  水錶的電源一般由水錶自行供給,這就對水錶的功耗提出了苛刻的要求。
  • 超級電容在智能電錶上的應用
    ,通過對超級電容器特性的研究使用超級電容器完全可以實現該功能,並且比使用電池更有優勢。本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/200967.htm超級電容與電池進行比較,有如下一些明顯特性:1、超低串聯等效電阻(ESR),功率密度(Power Density)是鋰離子電池的數十倍以上,適合大電流放電。
  • 簡述智能電網中的超級電容技術
    Capacitor)、黃金電容、法拉電容。  目前贗電容電極材料主要為一些金屬氧化物和導電聚合物。金屬氧化物超級電容器所用的電極材料主要是一些過渡金屬氧化物,如:MnO2、V2O5、RuO2、IrO2、NiO、WO3、PbO2和Co3O4等金屬氧化物作為超級電容器電極材料,研究最為成功的是RuO2,在H2SO4電解液中其比容能達到700-760 F/g。但RuO2稀有的資源及高昂的價格限制了它的應用。
  • 超級電容測試及應用
    在這些應用中,超級電容器為系統單獨提供所需的峰值功率電源或與電池一起在連續工作時提供穩流低功率電源,而在峰值負載時提供一個高功率脈衝。在這裡,超級電容器減弱了用電器對電池提供峰值功率的要求,這樣就可以大大延長電池的壽命,並減小了電池的整體尺寸。近年來,超級電容器展現出更為廣泛的應用前景,特別是在發展混合動力或純電動汽車領域的應用。
  • 智能電磁流量計與智能電磁水錶,應用及各自難點分析
    【能源人都在看,點擊右上角加'關注'】智能電磁水錶和智能電磁流量計基本原理類似,但實則是不同的兩個東西,分別有各自適合的應用場景與優缺點。在供水系統計量中有著不一樣的作用。智能電磁流量計傳感器結構簡單,無阻流件,沒有壓力損失、不堵塞。
  • 利用超級電容延長交通運輸和移動應用中的電池壽命
    首先,它們能夠戲劇性地降低卡車、轎車、輪船和電動發電機等車輛中的電池更換成本。其次,它們能夠將智慧型手機和平板電腦等行動裝置的運行時間延長400%.超級電容具有無限次的再充電能力和很高的能量密度,可以在寬溫度範圍內甚至電池發生故障的情況下為汽車、重型運輸車輛、船舶和牽引機車提供有保證的發動機啟動功能。
  • 超級電容工作原理、特性及應用
    本文將從超級電容工作原理和特點、選擇及其大功率特性應用進行解析,讓大家更加了解超級電容。本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201612/327317.htm  超級電容工作原理和特點  超級電容是一種電容量很大的電容器。
  • 微電網:超級電容儲能應用漸起
    5月初,國家能源局、發改委下發《關於新能源微電網示範項目名單的通知》,部分示範項目的建設內容明確提及超級電容的應用要求;其中舟山摘箬山島新能源微電網的超級電容配置要求為200KW*10s,這為超級電容在獨立型微電網領域的探索提供了獨特的意義。同時,在更寬泛的微電網市場空間範圍內,超級電容的應用也在平穩發展。
  • 超級電容應用前景也超級?村田中國區產品部美女有話說!
    novesmc村田(中國)投資有限公司產品工程師吳海華稱,普通的扣式或筒狀型超級電容由於漏電流大,ESR高,厚度高等缺點,不適於應用於具有大電流放電需求,或使用電池的可攜式類設備中。通常這類超級電容的封裝性差,在耐溼性,耐高溫可靠性方面都不盡人意。
  • NB-IoT寫入5G標準 智能水錶迎風口
    隨著5G與新基建等政策的傾斜、「雲管端」一體化解決方案相關的技術和產品的成熟,政策層面對「三供一業」、「一戶一表」、管網分區計量和漏損管理、表計輪換提出了明確的要求。 所謂NB-IoT是窄帶物聯網技術,是IoT領域的關鍵接入技術,可在智能抄表、智慧水務等多個領域廣泛應用。
  • IC卡智能水錶的工作原理及設計
    今天為大家介紹一項國家發明授權專利——一種IC卡智能水錶。該專利由寧波金泉智能水錶有限公司申請,並於2017年2月8日獲得授權公告。 內容說明 本實用新型涉及智能水錶的技術領域,具體地是一種IC卡智能水錶。 發明背景 IC卡智能水錶是在傳統水錶的基礎上發展出來的可以通過預付費實現水錶的啟閉的智能水錶,其已經被廣泛的推廣到各大院校、公寓和企事業單位的宿舍等場合。
  • 一次鋰電池在NB-IoT方案中的典型應用
    隨著物聯網智慧理念及技術的發展,出現了IC卡預付費水錶及GPRS遠傳水錶等,它解決了人工抄表一系列問題,但也有很多缺點,如IC卡運轉狀況缺乏有效的監督和數據管理,GPRS遠程抄表存在通訊基站用戶容量小,功耗高,信號差等問題。隨著NB-IoT技術應用的不斷成熟,基於NB-IoT技術的遠程抄表很好解決了這類問題。
  • 國內首臺石油鑽井機超級電容儲能系統投入應用
    中車株機公司研發的國內首臺石油鑽井機超級電容儲能系統投入應用  紅網株洲1月21日訊(時刻新聞記者 張珍 通訊員 劉天勝 唐良輝)今日,中車株洲電力機車有限公司(中車株機公司)發布消息稱,由該公司研發的國內第一臺石油鑽井機超級電容儲能系統在中原油田投入應用,這是超級電容儲能系統運用在採油領域的一次成功嘗試。    石油開發由柴油機或電網供電給電機,形成鑽機動力採油。而油田一般地處偏遠地帶,面臨供電和發電難的局面。
  • 超級電容/電池綱要全解及應用發展趨勢
    三、超級電容器可作為電池的替代品    在某些應用中,超級電容是電池的替代品;還 有一些應用中,超級電容為電池提供支持。分流穩壓器是過壓保護一種廉價而簡單的方案,一旦超級電容充滿電,就無所謂是否消耗了過多的能量。  能量採集器就像一根能無限供水的水管,為一個水槽注水(好比一隻超級電容)。如果水槽滿了,水管仍開著,水就會溢出。這與電池不同,電池供給能量有限,因此需要串聯穩壓器。
  • 超級電容的原理及應用前景
    在這種單層結構中,增加電介質數量來提高容量通常是可行的,方法有三種,即增加封裝寬度和極板尺寸、增加封裝長度和增加極板距離或這兩種方法的組合。這三種方法都將導致電容器的體積變大,這是增加電容容量必須做出的一種犧牲。
  • 虛擬儀器技術在超級電容電池測試中的應用
    鉛酸電池的大量使用容易造成環境的鉛汙染[1],而鋰電池的大電流放電能力不足,超級電容電池是近年來興起的一種新型電池。相比鉛酸電池和鋰電池,超級電容電池具有充電速度快、循環壽命長、容量大及對環境無汙染等優點,因而得到越來越廣泛的應用[2]。超級電容電池伏安特性及其容量重要參數,產品出廠需要進行大量測試。
  • 超級電容的原理及應用研究
    4.4在軍事系統的應用  美國軍方將超級電容器應用在裝甲運兵車、重型卡車和坦克上,Osh kosh汽車公司為美國軍方製造HEMTT LMS概念車所用的動力就是Maxwell公司生產的ProPulse混合電力推進系統,採用的是PowerCache超級電容器。