Superkondensator zur Kombination mit Lithium-Batterien

STROMVERSORGUNG LADETECHNIK ANALOGTECHNIK

Der PHVL-Superkondensator von Eaton (Vertrieb: Hy-Line Power Components) bietet eine Arbeitsspannung von 3,9V (Spitzenspannung 5V) und Kapazitäten von 0,47 bis 5,0 F bei einem Arbeitstemperaturbereich von -40 bis +65°C (-40 bis +85°C mit Einschränkungen).



Das Bauteil zeigt laut Hy-Line Power Components nur 10 bis 20% des Leckstroms vergleichbarer Modelle mit bis zu 5,5V Arbeitsspannung. Bei einem 5-F-Modell sind das nur 5µA. Damit können die Vorteile einer langen Betriebsdauer der Lithium-Batterie mit dem geringen Innenwiderstand des Superkondensators kombiniert werden.


Einsatzmöglichkeiten

Superkondensatoren sind eine Alternative zu Batterien und Akkumulatoren - z.B. für Echtzeituhren, die Speichererhaltung oder kleine Pufferlösungen. Sie ersetzen auch Knopfzellenbatterien in Messgeräten, Steuerungen, Wasser- und Stromzählern und Smart Metern allgemein. Außerdem wirden sie auf Embedded Boards, im Internet of Things sowie in Telematik- und E-Call-Anwendungen benutzt.

Superkondensatoren besitzen eine Lebensdauer von mindestens 10 Jahren und dürfen ohne Einschränkung im Flugzeug und auf der Straße transportiert werden. Weder Lagerung, Ladezyklen im sechsstelligen Bereich, Tiefentladung noch tiefe Temperaturen reduzieren ihre Leistungsfähigkeit. Sie dürfen auf einer Baugruppe fest verlötet werden, was Ausfälle durch schlechte Kontakte ausschließt.


Kombination von Batterie und Superkondensator

Die Kapazität des Superkondensators reicht normalerweise nicht für 10 Jahre, sondern nur für einige Wochen ohne Nachladen. Lithium-Batterien wiederum schaffen 10 Jahre, haben jedoch ohne Pufferkondensator Probleme mit der Impulsbelastbarkeit, beispielsweise in Rauchmeldern und bei über Funktechnologien vernetzten Sensoren. Eine Lösung hierfür ist das Parallelschalten von Superkondensator und Batterie - beispielsweise als Hybrid-Superkondensator, der intern die Technologien von Superkondensator und wiederaufladbarer Lithium-Ionen-Batterie vereint.


Eine Alternative ist …

zwei getrennte Bauelemente zu verbauen: Eine besonders hochkapazitative, nicht wiederaufladbare Lithium-Batterie und einen Superkondensator. Da die Maximalspannung von Superkondensatoren bei 2,5 bis 3V pro Zelle liegt und Lithium-Batterien 3,6V pro Zelle liefern, wird eine Serienschaltung von Superkondensatoren erforderlich. Deren Balancierungsnetzwerk und die Selbstentladung des Superkondensators können die Lebensdauer der Lithium-Batterie reduzieren.

Hier bietet der PHVL-Superkondensator eine Lösung, da er durch die geringe Betriebsspannung und gute Selektion der Superkondensatoren auf minimale Leckströme und identische Kapazitäten ein Balance-Netzwerk überflüssig macht.

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