直到最近，除了軍事和航空航天應(yīng)用之外，儲能問題幾乎不是問題。除了一些大型便攜式盒式無線電系統(tǒng)之外，大多數(shù)便攜式消費(fèi)設(shè)備都沒有能量預(yù)算焦慮。這個(gè)問題改變了便攜式設(shè)備能夠提供無線服務(wù)的時(shí)刻。

曾幾何時(shí)，便攜式設(shè)備提供了一組基于需求的“拉動”功能，例如靜態(tài)音樂回放或電視和/或無線電接收。現(xiàn)在，隨著語音和文本通信等面向“推送”的始終在線功能，云及其雙向數(shù)據(jù)帶寬要求進(jìn)一步加劇，您會遇到電池不夠大的情況。

坦率地說，對于用戶而言，任何設(shè)備充電或電力維護(hù)活動（如更換電池）都太過分了。機(jī)器人和電動汽車等新的應(yīng)用空間使電池和儲能問題變得更加嚴(yán)重。每個(gè)遠(yuǎn)程、便攜式和獨(dú)立操作的電子設(shè)備都需要某種能量存儲，除非它的效率足以隨時(shí)利用收集的能量進(jìn)行操作。

這種對能量存儲的永不滿足的需求對工程師來說是一種強(qiáng)大而持續(xù)的壓力。在當(dāng)今設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，電源及其存儲和管理必須是首要考慮因素之一，即使不使用電池也是如此。但是一旦你創(chuàng)造了最好和最高效的電力電子產(chǎn)品，你把所有的庫侖放在哪里？

電容器及其大兄弟電容器有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和材料，可滿足電路板上各種應(yīng)用的不同需求。在儲能方面，有很多解決方案。板級通用電源設(shè)備的一個(gè)示例是 Kemet 的 C4AQ 系列，用于工業(yè)、汽車和電源。這些電容器采用聚丙烯金屬化薄膜結(jié)構(gòu)，在 500 VDC 至 1，500 VDC 的電壓下提供 1.0 μF 至 130 μF 的值。

再往上看，有一系列相關(guān)的設(shè)備，其性能非常優(yōu)越，被稱為超級電容器或超級電容器。超級電容器具有如此高的能量處理能力，以至于它們可以在成本不是重要問題的應(yīng)用中與電池積極競爭，作為能量存儲。它們還可用于緩沖標(biāo)準(zhǔn)電池的輸入和輸出以提高性能。

隨著價(jià)格下降和可用封裝數(shù)量的增加，超級電容器的應(yīng)用空間不斷擴(kuò)大。為幾乎任何系統(tǒng)獲得專門的超級電容器組已經(jīng)很容易。從板級電源到大型車載移動電源，有超級電容器可以滿足幾乎任何需求。

綠色能源間歇性太陽能和風(fēng)能資源綠色發(fā)電的擴(kuò)展提供了另一個(gè)重要的儲能需求，超級電容器組承諾提供強(qiáng)大、可靠和快速的儲能，至少在設(shè)施和小型微電網(wǎng)中是這樣。超級電容器解決了對下一代儲能資源的真正需求，以更快地響應(yīng)、更頻繁地循環(huán)并支持電網(wǎng)的穩(wěn)定性和彈性。

并且在規(guī)模的兩端都有超級電容器模塊可用。AVX 的 SCM 系列超級電容器模塊由串聯(lián)的圓柱形雙層超級電容器組成，具有最佳的脈沖功率處理特性，電容值高達(dá) 7.5 F，容差為 ±20%，等效串聯(lián)電阻 （ESR） 為在 1，000 KHz 時(shí)高達(dá) 300 mΩ，高達(dá) 5.6 Wh/kg 的高能量密度，以及超過 50，000 次以上循環(huán)的壽命性能。

像這樣的小型超級電容器模塊可以為中小型電子設(shè)備提供可靠的保持、能量收集和脈沖電源，單獨(dú)使用或與一次或二次電池一起使用，以提供更長的備用時(shí)間、更長的電池壽命和瞬時(shí)脈沖功率。

例如，Cadenza Innovation 使用一種新穎的構(gòu)造方法制造了超級電池形式的電池。聯(lián)合創(chuàng)始人 Christina Lampe ?nnerud 表示，他們采用已知技術(shù)并將它們組合在一起，創(chuàng)造出比其他選擇更有效的東西。電池設(shè)計(jì)類似于雞蛋盒，由陶瓷纖維與耐火材料混合制成，并被薄鋁外殼包圍。

該公司與 Fiat 為其 500 車型制造的測試電池系統(tǒng)。在該解決方案中，每個(gè)能量輥的陽極都連接到銅導(dǎo)體。導(dǎo)體不僅可以傳輸能量，還可以吸走熱量，并有助于在整個(gè)電池中保持均勻的溫度調(diào)節(jié)。每個(gè)“蛋盒”都作為一個(gè)構(gòu)建塊，連接其他組件，創(chuàng)建一個(gè)可能比現(xiàn)有解決方案更緊湊的模塊。

海上陸地車輛和電網(wǎng)不是唯一需要先進(jìn)儲能的地方；商業(yè)航運(yùn)是一個(gè)迫切需要改進(jìn)電力系統(tǒng)的領(lǐng)域。主要依靠劣質(zhì)船用油運(yùn)行，任何能效改進(jìn)都對大型船舶大有幫助。大型船只內(nèi)部和外部的惡劣環(huán)境加劇了這個(gè)問題。從潮濕的空氣到流動的水，振動、熱量和濕度水平使電力解決方案成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

AHC 使移動船舶上的搬運(yùn)負(fù)載相對于海床或另一艘船舶保持靜止。由于 AHC 系統(tǒng)的性能受到可用功率、電機(jī)速度和扭矩的限制，任何動力系統(tǒng)的進(jìn)步都將顯著改善系統(tǒng)的運(yùn)行及其對船舶動力的負(fù)擔(dān)。與各種電池化學(xué)成分相比，快速響應(yīng)時(shí)間和無充電問題使得這樣的超級電容器系統(tǒng)不僅對基于船舶的應(yīng)用非常有吸引力，而且對任何將電力存儲作為重要設(shè)計(jì)考慮因素的應(yīng)用都非常有吸引力。

在此應(yīng)用中，170V 超級電容器模塊在“升起”期間回收能量，并在“降起”期間釋放能量，從而將整體系統(tǒng)功率需求降低多達(dá) 75%。與電池不同，超級電容器的使用壽命長達(dá) 15 年，無需維護(hù)。在緊急情況下，本地存儲的能量可以在負(fù)載下實(shí)現(xiàn)受控停止，從而減少對相關(guān)系統(tǒng)的潛在機(jī)械損壞。

由于其堅(jiān)固性和易于維護(hù)，超級電容器非常適合高可用性和安全性至關(guān)重要的海洋和海上應(yīng)用。此外，Skeleton 的超級電容器以及 MJR 的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以通過加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)、改善電壓和頻率響應(yīng)、防止或最大限度地減少停電影響，為船舶和鉆井平臺提供瞬態(tài)支持。

向前發(fā)展 儲能是一個(gè)已經(jīng)很重要的市場領(lǐng)域，沒有跡象表明增長或范圍會放緩。在各個(gè)層面，更好的儲能解決方案都為工程師及其產(chǎn)品提供了支持。只是不要忘記確保您的電力電子設(shè)備也能勝任這項(xiàng)任務(wù)。