在環(huán)境污染變本加厲的今天,越來越多的人認(rèn)識到:人類屬于地球,但地球不屬于人類.所以環(huán)保產(chǎn)品將會(huì)成為這個(gè)世紀(jì)的新寵兒,更加受到人們的青睞!

法拉電容替代鋰電池已是大勢所趨,也必將帶來行業(yè)革命!很多人對法拉電容的用途還不太了解,它主要用于后備電源脈沖功率補(bǔ)償?shù)?專業(yè)替代鋰電池,環(huán)保而且壽命長.以下為其已經(jīng)應(yīng)用比較成熟的主要領(lǐng)域:

超級電容器在智能水表上的應(yīng)用

一、在智能水表中的應(yīng)用(組合5.0V/0.47F或5.5V/1F)

傳統(tǒng)的智能水表,在控制水閥開啟和關(guān)斷時(shí),普遍采用的方法是內(nèi)裝鋰電池.鋰電池的優(yōu)點(diǎn)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(jì)再充電電路,鋰電池使用到一定時(shí)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(xiǎn)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(shí)的監(jiān)測電池電量,將無法可靠的關(guān)斷水閥,造成無法計(jì)費(fèi)、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(diǎn),直接影響到它的推廣和使用.為了解決這一制約智能水表發(fā)展的瓶頸問題,可以用超級電容代替鋰電池應(yīng)用于智能水表.超級電容是一種無源器件,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(shí)也有電池的儲(chǔ)能特性,并且重復(fù)使用壽命長,放電時(shí)利用移動(dòng)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.這種方案是用超級電容替換鋰電池,封裝在水表中,同時(shí)外接干電池供電.平時(shí)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(shí),先檢測超級電容是否存儲(chǔ)足夠能量,如果沒有存儲(chǔ)足夠能量,將不開啟水閥,當(dāng)檢測它存儲(chǔ)足夠能量時(shí),由外接干電池提供能量將水閥開啟;在需要關(guān)斷水閥時(shí),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(gè)儲(chǔ)水箱,平時(shí)將水存儲(chǔ)起來,在停水時(shí)提供必要的水.

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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圖2是應(yīng)用示意圖.正常情況下,電池通過電阻R、二級管D1向負(fù)載和超級電容充電.電阻R的作用是限制電流過大,因?yàn)槌夒娙輧?nèi)阻很小,充電時(shí)電流較大可能造成電池?fù)p壞.二級管D1防止反向電流.當(dāng)電池電壓過低,或突然斷電時(shí)(如取下電池),由超級電容繼續(xù)為電路提供電源,同時(shí),超級電容存儲(chǔ)的能量足以關(guān)斷閥門.

超級電容在智能電表上的應(yīng)用

目前,國內(nèi)電度表功能日益智能化,在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息高速發(fā)展的時(shí)代,以前上門查電收費(fèi)的方式在一步一步被網(wǎng)絡(luò)查看用電信息,銀行交費(fèi)的方式所取代,因此長期數(shù)據(jù)保存及顯示功能是不可缺少的,現(xiàn)在大部分電表中采用的是各種電池來給時(shí)鐘芯片和斷電保護(hù)提供電源,通過對超級電容器特性的研究使用超級電容器完全可以實(shí)現(xiàn)該功能,并且比使用電池更有優(yōu)勢.

超級電容與電池進(jìn)行比較,有如下一些明顯特性:

1、超低串聯(lián)等效電阻(ESR),功率密度(PowerDensity)是鋰離子電池的數(shù)十倍以上,適合大電流放電.

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備

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2、超長壽命,充放電大于50萬次,是鋰離子電池的500倍,是鎳氫和鎳鎘電池的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(shí)間短,對充電電路要求簡單,無記憶效應(yīng),超級電容器充電是雙電層充放電的物理過程或是電極物質(zhì)表面的快速、可逆的化學(xué)過程,可采用大電流充電,能在幾十秒到數(shù)分鐘內(nèi)完成充電過程,是真正意義上的快速充電.而蓄電池則需要數(shù)小時(shí)完成充電,采用快速充電也需要幾十分鐘.

4、溫度范圍寬-40~+70℃.

5、體積小,外形緊湊,便于安裝,節(jié)省空間,免維護(hù),可密封.

6、可以在完全放電狀態(tài)下存儲(chǔ),而過度放電對許多充電電池都是有害的;

7、使用安全、方便、綠色環(huán)保對環(huán)境無害.

圖1是超級電容器為可以作為電表時(shí)鐘顯示的芯片DS1302作后備電源的電路圖,DS1302的Vcc1接主電源,Vcc2接超級電容正極,針對不同的電源備份系統(tǒng),如可選擇不同的超級電容.由此原理可以用超級電容器還可應(yīng)用在對單片機(jī),觸摸屏等需要時(shí)鐘保持或數(shù)據(jù)的保持電路中.

超級電容在太陽能光伏產(chǎn)品上的應(yīng)用:

隨著全球能源的不斷緊缺如何節(jié)能、環(huán)保成為世界的主題,太陽能是無處不有、取之不盡、用之不竭的理想的清潔能源.超級電容是近些年興起的綠色儲(chǔ)能元件,因此超級電容器太陽能燈必將成為綠色照明中的主力軍.由于無需安裝其它電源.主動(dòng)發(fā)光而且能夠根據(jù)光的強(qiáng)弱控制燈的開關(guān).可以安裝在小區(qū),廣場,步行街等場所.

超級電容器太陽能燈器件選擇

1、光源的選擇

LED有壽命長,節(jié)能,安全,綠色,環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn).LED的壽命可以長達(dá)10萬小時(shí)以上,工作電壓也很低,很適合與太陽能配合使用.顏色也有多種.數(shù)量可根據(jù)需要照明的亮暗程度調(diào)整.由于LED的離散性很大,同一型號也有很大差別,并聯(lián)時(shí)需均流.我們選擇額定電壓為3V,額定電流為20ma的中亮的LED作為光源,顏色為白色.也可選擇其他顏色有綠,藍(lán),紫.也可選擇超高亮度的LED.

2、超級電容的選擇

由于太陽能電池輸入電壓不穩(wěn)定,同時(shí)太陽能燈當(dāng)周圍光線弱時(shí)才發(fā)光,必須配備蓄電裝置.但是由于現(xiàn)在的蓄電池的壽命短,,有污染而且太陽能電池和LED燈的壽命都在10年以上,這樣由于蓄電池的壽命與太陽能電池和LED燈的差距給整個(gè)草坪燈系統(tǒng)的維護(hù)帶來了麻煩.并且蓄電池還需要過充過放保護(hù),并且其化學(xué)結(jié)構(gòu)使其不能大電流充電,所以我們選擇超級電容器做為儲(chǔ)能裝置.超級電容器是最近幾年才興起的一種儲(chǔ)能裝置,.他的功率性能要比蓄電池好的多,充電速度快,不存在過放的問題,壽命長充放電可以達(dá)到數(shù)十萬次,它是一種綠色能源;并且超級電容器可焊接,因而不存在蓄電池那樣的不牢固現(xiàn)象.

超級電容器太陽能燈電路設(shè)計(jì)

太陽能燈可由控制電路、升壓穩(wěn)壓電路、光控電路構(gòu)成電路結(jié)構(gòu)入圖1所示.

一、控制電路

1、充電穩(wěn)壓電路

由于太陽能電池的電壓會(huì)隨著光照的強(qiáng)度變化不穩(wěn)定,會(huì)對電容造成損害,所以需要在充電系統(tǒng)中設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電路.

2、防止反充電控制電路

防止反充電路保證在太陽能電池輸出電壓低于超級電容的電壓時(shí),超級電容不會(huì)反向充點(diǎn)給太陽能電池,以免造成不必要的能量損耗.

二、LED驅(qū)動(dòng)升壓穩(wěn)壓電路

由于選用的LED額定電壓為3V,而我們超級電容的單只電壓為2.5V,低于3V因此需要有升壓電路來驅(qū)動(dòng)LED.市場上這種DC/DC種類很多.還有專門為太陽能產(chǎn)品生產(chǎn)的DC/DC.

三、光控電路

由于太陽能草坪燈需要光控開關(guān)來控制LED,當(dāng)周圍的光線變暗時(shí),點(diǎn)亮LED,光線變亮?xí)r關(guān)閉LED.可以采用太陽能電池作為光敏開關(guān),因其光特性比光敏電阻要好.

該設(shè)計(jì)主要適用于各種裝飾燈,草坪燈等小功率的太陽能照明裝置.在光控電路中加上脈沖觸發(fā)器后可以使LED閃爍,可以用做太陽能道釘燈等.

超級電容器在混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用

電動(dòng)汽車發(fā)展到今天,主要的瓶頸就是蓄電池的問題.傳統(tǒng)的蓄電池(如鉛酸電池)由于功率密度偏低,不能滿足車輛的頻繁地起步、加速和制動(dòng)工況的要求,而且由于加速時(shí)浪費(fèi)了過多的能量,致使車輛的行駛里程也不能滿足要求.在正常行駛時(shí),電動(dòng)汽車從蓄電池中吸取的平均功率相當(dāng)?shù)?而加速和爬坡時(shí)的峰值功率又相當(dāng)高,一輛高性能的電動(dòng)汽車的峰值功率與平均功率之比可達(dá)到16:1.事實(shí)上,電動(dòng)汽車行駛中用于加速和爬坡時(shí)所消耗的能量占到總能耗的2/3.在現(xiàn)有的電池技術(shù)條件下,蓄電池必須在比能量和比功率以及比功率和循環(huán)壽命之間做出平衡,而難以在—套能源系統(tǒng)上同時(shí)追求高比能量、高比功率和長壽命.蓄電池與超級電容器混合動(dòng)力車的出現(xiàn)很好的解決解決了電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程與加速爬坡性能之間的矛盾.其中由蓄電池提供最佳的續(xù)駛里程,而由超級電容在加速和爬坡需要大功率時(shí)提供短時(shí)的輔助動(dòng)力.超級電容的能量可以直接取自蓄電池,也可以在電動(dòng)汽車剎車或下坡時(shí)回收可再生的動(dòng)能.

在蓄電池與超級電容器配合使用中要注意的是,蓄電池電的輸出功率應(yīng)與車輛平均行駛功率需求相當(dāng),而超級電容器輸出高于平均功率需求的功率并且可吸收再生能量.當(dāng)車輛的實(shí)際行駛功率需求高于超級電容的最大功率時(shí)．多余部分由蓄電池提供.超級電容由再生能量為其充電,若沒有充足電,剩余部分由蓄電池在車輛低勸率行駛時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充.當(dāng)超級電容充滿電時(shí),再生制動(dòng)能量為蓄電池充電.在蓄電池和超級電容之間采用兩象限D(zhuǎn)C-DC變換器控制它們之間的功率分配,并限制蓄電池在車輛低功率行駛時(shí)對超級電容的充電率.若沒有DC-DC變換器,則蓄電池和超級電容將只有相同的電壓,導(dǎo)致超級電容僅在蓄電池發(fā)生快速變化時(shí)輸出和接受功率,減弱廠超級電容的負(fù)載均衡作用.

加裝超級電容還解決了低溫啟動(dòng)困難的問題,鉛酸蓄電池的低溫性能也較差,在—40℃時(shí)它的電流輸出能力約是常溫時(shí)的1/10左右.所以造成了機(jī)動(dòng)車的低溫啟動(dòng)困難.而超級電容的正常工作溫度在-40℃至+70℃之間.機(jī)動(dòng)車在-15℃時(shí)啟動(dòng)已經(jīng)困難,而用超級電容器即使是在-30℃時(shí),仍能順利啟動(dòng).

超級電容器適用于用汽、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫啟動(dòng).可用于汽車、內(nèi)燃機(jī)車、坦克、飛機(jī)、輪船、工程設(shè)備等使用內(nèi)燃機(jī)的領(lǐng)域.

由于現(xiàn)在石油價(jià)格的飛漲,國外一些汽車企業(yè)已經(jīng)把超級電容應(yīng)用到汽車上,汽車在下坡時(shí)把能量以電能的方式儲(chǔ)存起來,在爬坡時(shí)或需要大功率時(shí)釋放出來.這樣就降低了使用成本.這種方式不僅可以用在機(jī)動(dòng)車上面,還可以用在電動(dòng)自行車領(lǐng)域.