Konstruktionsarten von WIMA Doppelschicht-Kondensatoren

WIMA SuperCap R im rechteckigen Gehäuse

WIMA SuperCaps in quadratischer Bauweise erlauben ein platzsparendes serielles oder paralleles Verschalten zu größeren Einheiten. Nutzlose Hohlräume werden vermieden und die Energiedichte kann, je nach Auslegung, nahezu verdoppelt werden. WIMA SuperCaps haben ein laserverschweißtes Gehäuse, das die zugelassenen Temperaturschwankungen von -30° C bis +65° C leicht aushält. Durch ständigen Stromfluss entstehende Wärme kann durch die großen Seitenflächen der Zellen besser abgeleitet werden.

WIMA SuperCap C im zylindrischen Gehäuse

Zylindrisch aufgebaute Zellen ermöglichen eine effizientere Herstellung, da man sich an die technisch ausgereiften Fertigungsprozesse bestens eingeführter Produkte, wie z.B. Elektrolytkondensatoren, anlehnen kann. Zudem erlauben die Rundzellen konstruktiv eine verbesserte, symmetrische Ausgestaltung des Strompfades in der Zelle, was im Hochstrombereich (einige 1000 A in der Stromspitze) wegen elektrischer Effekte wie die Stromverdrängung und die Induktivität des Pfades eine wesentliche Rolle spielt. Die Reihe C bietet ausserdem die Option einer problemlosen Substitution von Fabrikaten anderer Hersteller.

WIMA SuperCap R Doppelschicht-Kondensatoren mit rechteckigem Gehäuse

Alle WIMA SuperCap-Versionen werden mit Schrumpfschlauchisolierung gefertigt, die eine Spannungsfestigkeit bis 300 V aufweist. Für Kaskaden zu höheren Spannungen ist für entsprechende zusätzliche Isolierung zu sorgen.

Kaskadierte SuperCap Module

Trotz der begrenzten Gebrauchsspannung von maximal 2,5 V können mehrere SuperCap-Einheiten durch Reihen- oder Parallelschaltung (Kaskadierung) zu riesigen Kapazitäten gewünschter Nennspannung aufgebaut werden. Bei der Kaskadierung darf die Spannung der einzelnen Zellen 2,5 V jedoch nicht überschreiten (Zersetzung des Elektrolyts!). Serienschaltungen müssen daher generell symmetriert werden, da eine eventuell temperaturbedingt leicht unterschiedliche Alterung der Einzelzellen mit der Zeit unterschiedliche Kapazitäten und somit unterschiedliche Spannungsabfälle an der Zelle zur Folge haben kann. Die Symmetrierung wird werksseitig in das Modul eingebaut. Sie kann dort, wo man zusätzliche Verluste als Kettenstrom durch die Widerstände von der Anwendungsseite her tolerieren kann, passiv und kostengünstig durch einfache Widerstände geschehen. Sie kann auch aktiv geschehen, indem man die einzelnen Zellen individuell mittels einer Referenzquelle auf Potential hält. D.h. bei beginnender Überladung der Einzelzellen, was mittels einer Komparatorschaltung erkannt wird, wird über einen Bypass-Widerstand eine individuelle Entladung eingeleitet. Ein aktiver Ausgleich erfolgt weitgehend verlustfrei, im Wesentlichen bleibt nur der Leckstrom der Zellen übrig.

Passive Symmetrierung.
Ohne Widerstand: U umgekehrt proportional zu C - lokale Überspannung kann schnell entstehen
Mit Widerstand: U proportional zu R - Spannung ist fixiert

Aktive Symmetrierung.
Komparator vergleicht Spannungsabfall am Kondensator mit Referenzquelle und öffnet Schalter zur Entladung über Bypasswiderstand bis die Überspannung abgebaut ist.