磷酸鐵鋰 (LiFePO 4 ) 電池比鋰離子電池更安全,可提供 5 到 100 AH 之間的各種大電池尺寸,循環(huán)壽命比傳統(tǒng)電池長得多: 圓柱形LiFePO 4 電池是所有系列中最熱門的產(chǎn)品之一,它們具有許多強大的特性: · 高能量密度,270 至 340 Wh/L;這意味著工作時間長 · 穩(wěn)定的放電電壓 · 相同順序的不同單元格之間的一致性好 · 循環(huán)壽命長,2000次剩余80%容量 · 快充,一小時內(nèi)充滿 · 安全耐高溫性能
環(huán)境有豐富的能量,但很少有力量。能量收集可以利用環(huán)境的“無限”能源,并避免連接到主電源的成本或更換和處理電池的耗時且對環(huán)境敏感的任務(wù)。許多應(yīng)用都有成本和尺寸限制,因此本文將著眼于使用小型太陽能電池。近年來,太陽能電池已投入大量開發(fā)工作,使其成為最高效、最有效和可用的小型能量收集器。能量收集為無線傳感器等自主應(yīng)用提供了方便且具有成本效益的能量供應(yīng),并且無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (WSN) 正變得無處不在。本文將重點關(guān)注環(huán)境收集的太陽能,如果在房間內(nèi)沒有檢測到,它可以為運動傳感器提供動力以關(guān)閉燈,
設(shè)計師面臨的首要選擇是使用單電池還是雙電池超級電容器。超級電容器是低壓器件,典型的最大電池電壓為 2.7V。具有 2 個串聯(lián)電池的雙電池超級電容器使該最大電壓翻倍。單電池解決方案成本更低,需要的空間更少,并且不需要電池平衡。如果應(yīng)用的最大-最小電壓為 3V–2V,例如 BLE,則在降低的電壓范圍(例如 2.7V–2.0V)上運行該應(yīng)用,并使用單個電池。如果應(yīng)用最小電壓大于最大單節(jié)電壓,例如 GPRS 模塊的 3.2V,那么雙節(jié)超級電容器是直接提供峰值負(fù)載電流的超級電容器的最佳解決方案。
太陽能電池會將電流輸送到短路狀態(tài),因此如果 Vsolar_cell > 在汲取負(fù)載電流時為負(fù)載供電所需的最小電壓,并且太陽能電池的開路電壓,Vsolar_oc < 最大超級電容器電壓,這提供了固有的過電壓保護(hù),那么最簡單的充電電路如圖 7所示。二極管防止超級電容器向太陽能電池放電,選擇肖特基用于低正向電壓,BAT54 用于低漏電流,因此太陽能電池不會耗盡超級電容器低光照水平。
在本系列的前面部分中,我們回顧了太陽能電池的性能、如何選擇和尺寸超級電容器、超級電容器充電電路的要求和充電 IC 特性。我們現(xiàn)在將使用兩個案例研究來詳細(xì)說明這些屬性。 案例研究 1:在 100 勒克斯的低光照條件下,在室內(nèi)使用小型太陽能電池為使用 CAP-XX GA109 的藍(lán)牙低功耗傳感器供電 在這種情況下,我們使用了在低至 100 勒克斯的室內(nèi)光線下運行的低功耗 BLE 傳感器。傳感器只在有光的情況下工作,因此超級電容只需要支持?jǐn)?shù)據(jù)采集和傳輸即可。
在本案例研究中,我們將使用案例 1 中使用的相同太陽能電池,但在陽光明媚的日子使用戶外照明。這將用于支持每 ? 小時持續(xù) 2 秒的 SMS。SMS 突發(fā)使用 10 類 GPRS 傳輸,在 25% 占空比下具有 2A 1.1ms 脈沖。此應(yīng)用中的最大最小電壓為 3.8V – 3.0V,超級電容器應(yīng)支持 12 小時無光傳輸。CAP-XX 最近發(fā)布了從 1 到 400F 的具有成本效益的圓柱形電池系列,適用于需要更高 C 但不受工業(yè)設(shè)計限制為薄棱柱形尺寸的應(yīng)用。
電動汽車 (EV) 的支持者(無論是實際購買者還是潛在購買者)擔(dān)心的問題之一是電池電量不足然后電量不足的可能性。這相當(dāng)于基于內(nèi)燃機 (ICE) 的車輛耗盡氣體,或混合動力電動車輛 (HEV) 耗盡氣體和電子。
工程師知道從各種來源獲取能量很重要,但在許多系統(tǒng)設(shè)計中,確定如何存儲以備后用同樣重要。即使由于使用能量收集、太陽能或風(fēng)力發(fā)電,能源被認(rèn)為是“免費的”(當(dāng)然,沒有這樣的東西),但幾乎總是存在兩個相關(guān)的問題:儲存未使用的多余能量,以及傳輸那種能量。雖然這一代得到了公眾的大部分關(guān)注,但三合會中的其他兩個因素同樣重要。當(dāng)您無法儲存任何未使用的能源以供閑置期間使用時,可再生“綠色”能源的技術(shù)現(xiàn)實和經(jīng)濟狀況將發(fā)生巨大變化。
大多數(shù)公眾以及工程師都會定期處理可充電電池,但它們是手持設(shè)備和小家電中相對較小的電池,容量在 mA-hr 范圍內(nèi)。但那里還有另一個世界,一個更大的電池,例如用于 HEV 和 EV 的電池,它對生產(chǎn)和材料要求產(chǎn)生巨大影響。
對于工程師來說,使用風(fēng)能、太陽能甚至水等無污染能源的最大障礙之一是它們固有的間歇性可用性,這對工程師來說已經(jīng)不是什么新鮮事了(盡管許多記者和其他滿懷幻想的專家似乎并不理解這個事實)。簡而言之:存儲對于成功實施這種類型的能源系統(tǒng)與發(fā)電本身一樣重要。
電池回收原則上是一件好事,因為它有助于回收進(jìn)入這些電化學(xué)儲能容器的許多獨特和特殊的元素(包括稀土)。對于作為最終用戶的普通消費者而言,回收工作的開始和結(jié)束都是將電池扔進(jìn)商店或回收中心的那些獨特的“在這里回收電池”盒子。我在某處(對不起,不記得在哪里)讀到汽車中大約 90% 的鉛酸電池被回收,但只有大約 5-10% 的消費者 AAA、AA、C、D、9-V、按鈕,紐扣電池被回收利用——所以還有很長的路要走。
電動汽車將改變能源和自動化市場,促進(jìn)對智慧城市的重大投資。這些變化與向更清潔、更分散和數(shù)字化環(huán)境的演變相吻合。電動汽車 (EV) 充電可能會對電網(wǎng)造成局部限制和穩(wěn)定性問題,并降低電氣化的環(huán)境效益。支持電動汽車的投資和基礎(chǔ)設(shè)施將從一個地方到另一個地方發(fā)生重大變化。
您肯定知道風(fēng)力發(fā)電是一種可靠的能源,并且已經(jīng)看到那些帶有緩慢旋轉(zhuǎn)葉片的大塔。(我對這些塔以及風(fēng)作為大量穩(wěn)定電力的可行來源有矛盾的感覺,但這是另一天的討論。)
在住宅、商業(yè)、校園甚至電網(wǎng)級別進(jìn)行更大規(guī)模的儲能是一項挑戰(zhàn),沒有明確的最佳解決方案。選項包括電化學(xué)(電池)、勢能(升高的水或重量)、氫(通過燃料電池)、相變材料(熔鹽)和機械功(在巨大的水箱或洞穴中壓縮/減壓空氣)幾種可能性。
昨日晚間,國產(chǎn)新能源汽車龍頭比亞迪公布了5月的銷售數(shù)據(jù),其5月總銷量達(dá)到了114183輛,同比增長152.8%,環(huán)比增長8.3%,創(chuàng)歷史新高。1-5月累計銷量509,444輛,同比增長164.6%,新能源車型累計銷量超200萬輛。