使用了电气双层电容器的电池负荷减轻方案

2012-12-10 21:25:34来源: 互联网
    以智能手机、平板电脑为代表的便携式电子设备正以显著的速度发展着。便携式电子设备的多功能化、高性能化在不断进步,其便利性使我们使用便携式电子设备的机会增加,并增加了使用时间,但与此同时,其高性能化增加了电力的消耗。因此,电池被大容量化,并在便携式设备中占据了很大部分的体积和重量。但由于便携式电子设备被用来随身携带使用的机会很多,分量轻也就成为了其重要需求之一。因此,便携式电子设备中使用的电池要求具备大容量、体积小、重量轻的特征。

电源课题

    电池想要同时兼具大容量化和支持高负荷并不容易。因此,对于高负荷,是采用软件来分散控制峰值负荷的方法等进行处理的,但由于智能手机等应用的发展,用户使用方法的多样化,使整机的电源设计者很难预测实际负荷状态。

    如果将电池和电气双层电容器(EDLC)组合使用,我们则可以期待获得前述的减轻电池高负荷状态的效果。原理上,EDLC的内部电阻可以比电池小,此外,最适合的设计也可快速对应。

村田制作所的电气双层电容器特征

    村田的EDLC采用了最适合的电极材料和构造,实现了小型化、低电阻(数十mΩ)及大容量。因此才可能在低损耗的同时释放出A命令的大电流。另外,与电池相比,EDLC即使在低温环境下,其特性变化也很少,并且能发挥和常温状态下相同水平的性能。

图1: ESR的温度特性

图2: 放电特性 (5.5V、350mF、60mΩ商品)

使用了电气双层电容器的电池负荷减轻效果

    电池数百mΩ的内部电阻相当于村田的EDLC的数倍。假设只从电池里释放A命令的大电流的话,电压将大幅下降,损耗也会增大。此外,如果电压下降后,超过了电池设定的保护电路的电压下限的话,将会强制停止所有作业。会形成电源会突然关掉的状态(电源关闭)。

    这里我们列举了使用EDLC来减轻电池负荷的具体事例。

    图3是将电池以及EDLC的内部电阻部分分离开,并做了明显标记的电路图。为了使EDLC达到减轻电池负荷的作用,将EDLC和电池并联连接。

    表1为评价条件。此处设定的负荷为设想的脉冲驱动的GSM和GPRS等通信、高输出音频、小型马达等的峰值负荷。

图3:评价电路图

    表1 评价条件

    测定结果如图4所示。

图4:电池电压和负荷电流的波形(左:无EDLC、右:有EDLC)

    电池的负荷电流在没有EDLC的情况下为1.9A,和EDLC并联连接后负荷电流的变为0.42A,电池的下降电压也从没有EDLC的情况下的0.38V减小到0.09V。

    因此,EDLC和电池并联之后,抑制了电池的负荷电流和电压变动,使电子设备可以处于稳定的工作状态。特别是支持短时间的的脉冲负载电流,村田EDLC内部电阻的低阻抗化实现了高速支持负荷变动。

    村田制作所的电气双层电容器产品一览

    村田的EDLC的产品一览如表2所示。

    表2 EDLC产品一览(DME系列)

今后的展望

    便携式电子设备今后将迎来体积小、重量轻兼具多功能化为特征的市场。由于EDLC减少了电池的负荷,就可生产出更便利的产品。

    村田制作所将继续推进产品开发,通过提供当前市场所需求的产品方案,以便携式电子设备为契机为社会的发展继续作出贡献。

关键字:使用  电气  双层  负荷

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/szds/2012/1210/article_5100.html
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