超级电容器作为一种新型储能器件,较传统蓄电池寿命长,充放电速度快,在很多应用下可以代替传统蓄电池使用。在应用中超级电容器普遍采用模组的形式使用。目前超级电容器模组还存在安全性不够好、内阻较大等问题。本文在深入研究超级电容模组的设计原理和测试方法后,针对提升模组的可靠性与安全性开展了高可靠低内阻超级电容器模组的设计及功能验证,并以该设计为基础,设计并制作了基于超级电容器模组的低功耗自驱动系统,验证了该系统的功能特性,主要研究内容如下:（1）设计了一个高可靠低内阻的超级电容器标准模组。基于防呆设计,提升了模组的外壳装配便捷性;为了保证模组的热稳定性,模组外壳使用6063 T6镁铝硅合金,增强其导热与强度;在电路部分加入了过压报警、温度引出、防反接与静电防护功能。进一步对模组进行了等效串联电阻（ESR）与容量、循环性能、自放电、温度稳定与循环测试,测试结果表明标准模组内阻为4.20 mΩ,经历1500次循环充电后模组容量保持率＞90%,并且充放电效率达到了96.5%;温度稳定测试结果表明,在-40℃至85℃的宽温范围,模组可以稳定工作,长时间循环工作后模组容量未发生明显变化。（2）针对当前自驱动传感系统电源寿命短、内阻大以及电压区间窄的问题,设计并制作了基于超级电容器/太阳能电源的自驱动传感系统,以满足系统长时间自供能运行的需求。采用模块化设计理念,基于低内阻超级电容模组及太阳能板构建电源模块,电源模块对太阳能板进行最大功率追踪（MPPT）并将能量收集至超级电容器模组;进一步将电源模块与传感器测试系统集成,在低功耗模式下测量环境中温度、湿度、气压数据并收集至储存卡中。研究结果表明,传感器测试模块的最大功耗为165.726 m W,低功耗待机下为0.4033 m W。自供能电源模块具有良好的环境稳定性,在弱光照条件下可以完成对超级电容器的充电。最后对自供能传感系统进行了实际应用测试,结果表明该系统能完全实现自供能驱动工作。