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超级电容的几种典型应用

2022-11-03 639人浏览

第一种典型应用:小功率短时后备电源


1.电表RTC时钟保持
智能电能表在电池故障或更换过程中,为保持其内部RTC电路在指定的精度下持续工作,选用超级电容器作为RTC后备工作电源。超级电容器不仅可以满足智能电能表-40℃~+85℃的严苛工作温度要求,其超长的工作寿命也为智能电能表长期可靠运行提供了可靠保障,更为重要的是,超级电容器自身可观的比能量和相对简洁的充放电管理电路设计,极大地简化了RTC后备电源的设计。在原有锂电池基础上,超级电容器是十分理想的后备电源补充。当然,超级电容器也广泛应用于其他类型MCU的RTC保持。


目前,国网智能单相表已明确提出使用超级电容作为RTC保持后备电源,保持RTC电路准确运行48小时以上,以实现内置电池可更换的目的。
可更换电池型智能单相表RTC用超级电容器应满足以下要求:
1、 无漏液隐患,避免“漏液”腐蚀PCB构成整表故障;
2、强环境适应性,防水防潮、防腐蚀,在-40℃~+85℃内可靠工作;
3、超长使用寿命,可达到16年工作寿命;
4、免维护,无需额外人工维护,一次安装,全寿命周期使用;
5、环保型储能器件,大规模生产和使用不会造成环境污染。


2.掉电数据保护及通信辅助
目前主要应用于有电力行业(如配网终端设备FTU/DTU/TTU/LTU、故障指示器、国网集中器等)、车载行业(行车记录仪、轨迹记录仪等);
1.正常供电:当线路有电时,电源模块为DTU/FTU/LTU/TTU提供工作电源,超级电容器提供给开关设备的电动分合闸机构进行操作。
2.备用电源:当线路失电时,超级电容器作为能源端通过电源模块为DTU/FTU/LTU/TTU提供后备电源,同时驱动开关进行分合闸操作。
3.使用范围:HCCCap 超级电容电源系统适用于配网领域各环网柜、开闭站、变电站、柱上单元等场合的掉电保护,提供给开关柜、智能单元和通信等系统和设备使用。


1、故障指示器:采集单元(探头)CT 取电存于超级电容,掉电后使用超级电容作为后备电源供电进行通 信(GPS);
2、集中器和采集器:国网要求集抄时,掉电后要求运行3分钟左右,保证通信稳定,使用超级电容而不选用电池,是因为电池在户外的环境寿命衰减较快,寿命难以满足集中器的寿命使用时间,另外,超级电容能够保证通信时需要的脉冲电流,合众汇能可根据客户的实际设计情况及余量选择,推荐合适的技术方案。
3、行车记录仪:行车记录仪需要后备电源以确保记录的数据完整,特别是在车辆碰撞而断掉主控电源的瞬间,之前绝大多数行车记录仪选用电池作为后备电源,但是车内高温使电池的寿命骤减,同时,使用电池还有爆炸起火的风险,尤其是,高端的行车记录仪陆续选用了超级电容作为后备电源。


类似的应用还有充电桩、商用收款机等,主要还是实现掉电数据保护;
第二种典型应用:支撑瞬间功率


1.智能水、燃气表关阀

超级电容在智能水、燃气表中主要实现关阀的功能,在水表中一般会选用电池与超级电容并联使用,因为水表在开关阀的瞬间往往需要较大的瞬间启动电流,家用智能水表在150mA上下,使用电池时,随着时间的推移,电池的放电能力下降对于这样的瞬间电流往往无法及时相应,电池通过把电能存到超级电容,通过超级电容实现该瞬间电流功率支撑,达到可靠关阀的目的,同时,在某些通信场合,超级电容还实现通信瞬间脉冲电流的支撑。

产品特点:
1.彻底杜绝“漏液”;
2.超长使用寿命;
3.工作温度范围宽,在-40℃~+85℃内可靠工作;
4.更适用于防潮、防水特性要求较高,相对密封的场合,高低温特性好;
应用领域:
通讯模块、掉电预警、表计RTC、智能水、燃气表等防潮、防水特性要求较高的场所。
2.汽车启动
低温启动一直是各类发动机的难题,外部加热是目前常用的手段,但是缺点也很明显:预备启动时间长(启动前需加温近1h)、 系统改造成本高、体积大、单次启动成本高、有些方式危险性比较高等等,采用HCCCAP ESM模块可广泛应用于各类发动机的蓄电池增强启动领域,具有同等重量蓄电池10倍的大功率输出能力,在零下40℃低温下仍然可以正常启动,同时具有10年以上超长可靠的使用寿命,在特种车辆、低温地区各类车辆、高可靠云服务器的应急发电系统等各种场合均具有重要的应用价值。
大多数工程车辆、军用车辆、反恐防爆车辆等对作业环境温度具有特殊性,要求严苛,与通过化学反应产生和储存能量的电池不同,超级电容器用电场储能。超级电容器的这种静电储能机制使其不仅能够在不到一秒内完成充放电,同时能在-40℃~+70℃宽温度范围内正常工作,可靠运行百万次以上的充放电周期,而且耐振动、抗冲击性能良好。


车辆启动使用超级电容主要是利用超级电容的以下 2 点:
1、较宽的温度适用范围:-40℃~70℃,尤其是低温性能表现优异;
2、瞬间功率特性好:可以瞬间放出大电流;汽车的蓄电池在气温较低的时候,基本上很难瞬间放出大的电流,特别是在北方,气温在零下 20℃以下的时候,蓄电池基本上没有能很好地解决汽车启动的瞬间需要的大电流,这时超级电容正好能够满足该应用需求。
3.医疗X光机
医疗 X 光机在曝光拍照的瞬间功率会很大,对于移动 X 光机,一般会有备用电池,使用电池时,如果频繁使用 X 光机曝光的话,电池会因为瞬间大电流放电的冲击而导致寿命,甚至因为电池无法及时相应所需的电流脉冲以至于拍照不清晰,对于市电 式 X 光机,启动拍照时瞬间大电流对电网的冲击也很大,容易导致电网电能质量变 差及其它问题。使用超级电容的瞬间功率特性可以满足X光机拍照的瞬间所需的电 流,从而解决以上问题,此类应用往往需要结合实际情况而设计相应的电容方案。


医疗用超级电容模组是合众汇能研发的一款用于X光机、MRI等精密仪器以及其他超高功率应用的超级电容模组。拥有超低内阻,可低至60毫欧,瞬间可放出上千安的电流,短时间可承受600安以上电流、体积小、大功率;工作温度范围宽,-40℃~+70℃;使用寿命长,绿色环保,无污染;
4.港口吊机
超级电容储能系统主要应用于如港口吊机、石油设备、矿车、挖掘机等重型机械的能量回收系统;超级电容除了能量回收之外,也能提供瞬时功率,用于重型机械启动的功率补偿;更长的使用寿命;工作温度范围宽-40℃~+70℃;无污染、免维护;可适用各种气候条件。


合众汇能针对储能电站及港口设备运行,推出新型大容量、大功率具有超强适应性的智能化超级电容储能包,可提升至50%积能密度,电量高达0.5kwh,是储能行业中新型的技术体现,将为客户节约30%以上成本。系统内部可进行实时数据采集和监控,分析系统运行状态,独立的数据处理单元,在数量巨大的电容单元内,实时采集和处理数据,采用独特的堆叠技术,所构成的储能系统不仅能进行更好的数据采集监控,对系统的安全性提供了极大的技术保障。
第三种典型应用:工业储能及能量回收


1风力变桨

风力变桨出来的不稳定电流很难保证电池需要的充电特性,频繁的电流冲击极容易把电池等损坏,超级电容有较好的功率特性及弱小电流收集能力,而且温度适用范围宽,寿命长,正好能用来处理风力变桨产生的冲击。

超级电容在风电机组变桨中的应用,其基本工作原理为:电网输入电能,供风机运作的同时,通过智能管理单元控制的充电器,给超级电容器组进行充电,充电达到额定电压时停止充电,在紧急运行工况下,风电机组变桨控制系统发出指令,进行紧急变桨,这时超级电容器开始放电,变桨系统控制叶片顺桨,以达到安全停机的目的。

变桨系统中的后备电源如上图所示,风机在并网运行中,主控通过通讯总线向变桨系统下发位置指令,变桨系统借助控制技术和动力系统调节叶片迎风面与纵向旋转轴的夹角,即桨距角,使叶片达到风机主控给定的位置,从而使得风机发电机输出功率平稳达到主控设定值。在风机正常或紧急停机时,变桨系统控制桨

2.微电网
微电网储能主要是用超级电容吸收和储存部分不稳定能量,通过”削峰填谷“的工作模式,保证各类分布式微电网供电质量稳定,并大幅提高分布式供电的瞬态影响能力;
3.太阳能储能
太阳能储能或与太阳能相关的应用主要是利用超级电容收集弱小电流的能力以及灵活简便的充电管理方式,以充分提升太阳能充电的效率,并有效保护配套蓄电池。


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