[發明專利]一種超級電容管理系統

有效

• 申請號: 201210376460.5
• 申請日: 2012-10-08
• 公開（公告）號: CN102842966B
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 劉鎮陽;李文鋒;許建華;陸敬筠;王養森;孫偉;王偉;劉辰成;劉德田
• 申請（專利權）人: 南京覓丹電子信息有限公司
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J7/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種儲能介質，具體涉及一種超級電容管理系統。

背景技術

“物聯網概念”是在“互聯網概念”的基礎上，將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，進行信息交換和通信的一種網絡概念，實現人與物、物與物之間信息互通。把傳感器裝備到各種真實物體上使其具有智慧，智慧物體通過嵌入式系統運行特定程序感知自身和外部信息，感知過程是人與物、物與物進行信息互通的過程。

智慧物體使用RS422／485總線、現場總線、CAN?總線、ZigBee技術等連接智能化終端構建成一個智能化的局域物聯系統，給局域物聯系統配置相應的互聯網接口，連接到互聯網上，便實現互聯網向物聯網的拓展。

移動網絡的快速發展，適用于人的移動終端—手機用戶發展迅猛，手機的功能在不斷增強，移動互聯已得到普及,當今的人們已經離不開手機。智慧物體的出現，必然需要使用一種合適于智慧物體使用的移動終端設備—物機，物機與手機最大的差別是使用的對象，造成物機不能像手機一樣快速發展的瓶頸之一是物機使用的電池。

物機是利用GSM網絡，以GSM模塊為核心，配置MCU、通信接口和電源等應用于真實物體的移動通信終端設備，物機雖然是移動通信終端設備，但其安裝后是相對固定的。物機對于人來說是遠程受控終端，反映遠程監視真實物體的狀況。電源是真實物體所有監視設備或系統的動力，因此，電源故障（停電）的監測及報警是物機必備的功能。

物機最初沿用手機采用鋰電池作為儲能介質，通過實際應用的驗證，發現物機使用鋰電池作為儲能介質是不可取的。如在城市路燈電纜防盜報警中使用物機報警，最終由于鋰電池低溫不夠、完全充放電次數少等，使得物機在實際應用過程中故障太多，維修量巨大；在家居安防報警系統中也由于鋰電池問題降低了設備的可靠性，鋰電池成為物機推廣應用的主要瓶頸之一，主要原因是：

（1）鋰電池完全沖放電次數只能在300次左右，制約了設備的壽命，造成后期設備的維護量巨大，以至于阻礙了設備進行大面積推廣應用；

（2）鋰電池的放電效率與環境溫度有很大關系，對于室外全天候應用的設備無法解決低溫環境的應用。

超級電容是近年發展快速的種大容量儲能元件，和普通電池相比，具有功率密度高、充放電時間短、效率高、使用壽命長、清潔環保等特點，在電動汽車、新能源等領域的應用日益廣泛。

針對物機這種真實物體使用的移動終端設備，超級電容完全可以取代鋰電池作為物機的儲能介質，二者的比較如下：

①⑤超級電容具有超寬的溫度適用范圍，通常可以達到－40℃～85℃；而一般電池是

-20℃～60℃。；

②超級電容大電流充放電性能優越，功率密度(Power?Density)是鋰離子電池的數十倍以

上；

③超級電容充放電時間短，充電電路簡單，無需限流和充放電控制回路，無記憶效應。

二次電池受充放電電流限制，充電時間長，一般需幾小時到十幾小時，而雙電層電容器不受充電電流限制，可快速充電，幾秒到幾十秒即可充滿；

④超級電容具有超長壽命，充放電大于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。

雖然超級電容有許多優點，但是超級電容在物機中的應用，還存在著如下問題：

如何采用超級電容取代鋰電池應用到物機，突破因鋰電池局限導致物機在實際應用中可靠性低的瓶頸，這是本領域技術研究的方向。

物機是手機拓展應用到智慧物體的產物，其固定安裝于智慧物體之上，隨智慧物體的移動而移動，具有相對固定的特點；智慧物體與物機之間以數據通信為主，兼顧語音和視頻；由于智慧物體的智慧不夠，物機需要具備自檢測GSM網絡、電源的能力，對故障能實現自修復或報警，實現這些功能，儲能介質是物機必備的。

已知物機的儲能介質是電池，手機使用的儲能介質—鋰電池是物機設計者沿用的依據。雖然有關手機上使用鋰電池的配套充放電器件都非常成熟，但由于物機與手機的使用對象不同，也就是說：物機的使用對象是智慧物體，手機的使用對象是人，智慧物體的智慧目前還無法與人相比，導致手機上普遍使用的鋰電池在物機上應用存在嚴重的缺陷，成為提升物機可靠性指標的瓶頸。