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超級電容器在智能水表上的應(yīng)用

（一）智能水表簡介 

      傳統(tǒng)的智能水表,，在控制水閥開啟和關(guān)斷時，普遍采用的方法是內(nèi)裝鋰電池,。鋰電池的優(yōu)點在于重量輕,、能量大、自放電率低等,。雖然如此,，由于智能水表都沒有設(shè)計再充電電路，鋰電池使用到一定時間后,，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表,，這對于水表生產(chǎn)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(xiàn)是隨機(jī)的,，如果不精確和及時的監(jiān)測電池電量,，將無法可靠的關(guān)斷水閥，造成無法計費,、逃水現(xiàn)象等情況出現(xiàn),。這是內(nèi)部安裝了鋰電池的智能水表的致命缺點，直接影響到它的推廣和使用,。針對這一問題,，水表生產(chǎn)廠家設(shè)計了很多方案，如：盡量降低功耗,，在靜態(tài)時控制漏電流在10uA以內(nèi),，保證電池可以連續(xù)使用5年以上，這對電路的設(shè)計和元器件的選型提出了更高的要求,，增加了設(shè)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(jiān)測電路,，也會使成本增加,。 

（二）方案 

      為了解決這一制約智能水表發(fā)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(yīng)用于智能水表,。超級電容是近幾年才批量生產(chǎn)的一種無源器件，介于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,，并且重復(fù)使用壽命長，放電時利用移動導(dǎo)體間的電子（而不依靠化學(xué)反應(yīng)）釋放電流,，從而為設(shè)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(lián)等效電阻（LOW ESR）,，功率密度(Power Density)是鋰離子電池的數(shù)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）為水表控制電機(jī)閥或電磁閥的可靠開啟提供了保障,。 

2、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(xù)使用可達(dá)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(yīng),。 

4、免維護(hù),，可密封,。 

5、溫度范圍寬-40℃～+70℃,，一般電池是-20℃～60℃,。 

方案描述 

      與內(nèi)裝鋰電池的智能水表相比較，這種方案是用超級電容替換鋰電池,，封裝在水表中,，同時外接干電池供電。平時干電池提供水表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(dāng)檢測它存儲足夠能量時,，由外接干電池提供能量將水閥開啟；在需要關(guān)斷水閥時,，如果外接電池不能提供能量將水閥關(guān)斷,，那么超級電容將在此刻提供能量來關(guān)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,。 

方案優(yōu)點 

這種方案明顯優(yōu)于以前的設(shè)計,，優(yōu)點如下： 

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

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

3、以前一味追求的漏電流指標(biāo),，主要是為了保障電池的使用壽命,，改用超級電容后，漏電流指標(biāo)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(shè)計簡化,，減少產(chǎn)品的出廠檢驗工序，還使產(chǎn)品的成本降低,。 

（三）結(jié)論 

      這種方案克服了現(xiàn)階段智能水表的缺點,，為智能水表的發(fā)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,。