超級電容在Beacon/IoT應用 提升電池使用效能

超級電容在Beacon/IoT應用 提升電池使用效能

2017/02/13 

隨著物聯網被視為下個科技大事，IoT、Beacon連網裝置設備的電池需求進而帶動超級電容的應用。電池使用效率在電池模組是2.6AH、負載電流3.76A設定下，觀察電池模組重負載的溫度效應，發現一般電池的能量熱損耗溫度增加24.9℃，但導入超級電容5mF後，溫度僅升高6.5度℃，隨著大幅降低電池的熱損耗，可達到延長電池使用時效的效益。

唯電科技總經理劉宏彥指出，電池模組閃光負載將產生壓降。也就是電池模組開始有重負載，連續拍照與閃光使得電池過度放電而造成電壓降低，電位不穩定、溫度升高就可能意外當機等問題。但加裝超級電容即大幅改善電池過放電問題，提升電池電壓穩定、電池回電快速。

最主要因素是超級電容具備「高功率密度」與「快速放電」特性，即時分攤負載電流、降低電池因重負載衝擊導致內阻升高、引起溫度升高的惡性循環風險。第二則是Vdrop(電池壓降)減少表示電池可以快速回電、提高系統穩定性。再者，電池搭配超級電容即可提升冷啟動電流(CA/CCA)，讓馬達／引擎等負載啟動更順暢。

至於Beacon/BLE 通訊模組實際案例，唯電科技的客戶嘗試在C218焊上UTC 1mF超級電容，插入低電量電池後，測出工作電壓2.5V，測試波型供電從400mV的 Vdrop(電池壓降)下降到 40mV的具體效果。

另一個案例則採取超薄型Ultra-Slim超級電容0.25mm，組合到0.8mm厚度的智慧卡片中，UTC超級電容可即時輸出高電流密度供應通訊、螢幕更新等能量來源，並可當作室內定位與內容顯示的應用。

目前UTC超級電容的應用領域廣泛，包含動力電池組、智慧上網裝置、SSD儲存碟、物聯網／電子標籤 無線感測、智慧卡／穿戴式裝置。

金屬氧化物超級電容有幾項優勢：1. 平面式結構厚度0.25mm是全球最薄超電容；2. 疊層式結構彈性的電壓範圍、可根據應用條件與環境因素提高Safe Margin設計，工作電壓20V以內可達到一顆到位的設計、無須平衡線路；3. 無隔離膜不起燃燒、Hermetic Package環境濕度不影響元件特性；4. 充放電循環壽命長達1億次 Cycles；5低溫特性良好，操作溫度區間為-40℃～+70℃。