超級電容的幾種典型應用?

(1)種典型應用：小功率短時后備電源

1.電表RTC時鐘保持

智能電能表在電池故障或更換過程中，為保持其內部RTC電路在指定的精度下持續工作，選用超級電容器作為RTC后備工作電源。超級電容器不僅可以滿足智能電能表-40℃~+85℃的嚴苛工作溫度要求，其超長的工作壽命也為智能電能表長期可靠運行提供了可靠保障，更為重要的是，超級電容器自身可觀的比能量和相對簡潔的充放電管理電路設計，極大地簡化了RTC后備電源的設計。在原有鋰電池基礎上，超級電容器是十分理想的后備電源補充。當然，超級電容器也廣泛應用于其他類型MCU的RTC保持。

目前，國網智能單相表已明確提出使用超級電容作為RTC保持后備電源，保持RTC電路準確運行48小時以上，以實現內置電池可更換的目的。

可更換電池型智能單相表RTC用超級電容器應滿足以下要求：

1、 無漏液隱患，避免“漏液”腐蝕PCB構成整表故障；

2、強環境適應性，防水防潮、防腐蝕，在-40℃~+85℃內可靠工作；

3、超長使用壽命，可達到16年工作壽命；

4、免維護，無需額外人工維護，一次安裝，全壽命周期使用；

5、環保型儲能器件，大規模生產和使用不會造成環境污染。

2.掉電數據保護及通信輔助

目前主要應用于有電力行業（如配網終端設備FTU/DTU/TTU/LTU、故障指示器、國網集中器等）、車載行業（行車記錄儀、軌跡記錄儀等）；

1.正常供電：當線路有電時，電源模塊為DTU/FTU/LTU/TTU提供工作電源，超級電容器提供給開關設備的電動分合閘機構進行操作。

2.備用電源：當線路失電時，超級電容器作為能源端通過電源模塊為DTU/FTU/LTU/TTU提供后備電源，同時驅動開關進行分合閘操作。

3.使用范圍：HCCCap 超級電容電源系統適用于配網領域各環網柜、開閉站、變電站、柱上單元等場合的掉電保護，提供給開關柜、智能單元和通信等系統和設備使用。

1、故障指示器：采集單元（探頭）CT 取電存于超級電容，掉電后使用超級電容作為后備電源供電進行通 信（GPS）；

2、集中器和采集器：國網要求集抄時，掉電后要求運行3分鐘左右，保證通信穩定，使用超級電容而不選用電池，是因為電池在戶外的環境壽命衰減較快，壽命難以滿足集中器的壽命使用時間，另外，超級電容能夠保證通信時需要的脈沖電流，合眾匯能可根據客戶的實際設計情況及余量選擇，推薦合適的技術方案。

3、行車記錄儀：行車記錄儀需要后備電源以確保記錄的數據完整，特別是在車輛碰撞而斷掉主控電源的瞬間，之前絕大多數行車記錄儀選用電池作為后備電源，但是車內高溫使電池的壽命驟減，同時，使用電池還有爆炸起火的風險，尤其是，高端的行車記錄儀陸續選用了超級電容作為后備電源。

類似的應用還有充電樁、商用收款機等，主要還是實現掉電數據保護；

(2)種典型應用：支撐瞬間功率

1.智能水、燃氣表關閥

超級電容在智能水、燃氣表中主要實現關閥的功能，在水表中一般會選用電池與超級電容并聯使用，因為水表在開關閥的瞬間往往需要較大的瞬間啟動電流，家用智能水表在150mA上下，使用電池時，隨著時間的推移，電池的放電能力下降對于這樣的瞬間電流往往無法及時相應，電池通過把電能存到超級電容，通過超級電容實現該瞬間電流功率支撐，達到可靠關閥的目的，同時，在某些通信場合，超級電容還實現通信瞬間脈沖電流的支撐。

產品特點：

1.徹底杜絕“漏液”；

2.超長使用壽命；

3.工作溫度范圍寬，在-40℃~+85℃內可靠工作；

4.更適用于防潮、防水特性要求較高，相對密封的場合，高低溫特性好；

應用領域：

通訊模塊、掉電預警、表計RTC、智能水、燃氣表等防潮、防水特性要求較高的場所。

2.汽車啟動

低溫啟動一直是各類發動機的難題，外部加熱是目前常用的手段，但是缺點也很明顯：預備啟動時間長（啟動前需加溫近1h）、 系統改造成本高、體積大、單次啟動成本高、有些方式危險性比較高等等，采用HCCCAP ESM模塊可廣泛應用于各類發動機的蓄電池增強啟動領域，具有同等重量蓄電池10倍的大功率輸出能力，在零下40℃低溫下仍然可以正常啟動，同時具有10年以上超長可靠的使用壽命，在特種車輛、低溫地區各類車輛、高可靠云服務器的應急發電系統等各種場合均具有重要的應用價值。

大多數工程車輛、軍用車輛、反恐防爆車輛等對作業環境溫度具有特殊性，要求嚴苛，與通過化學反應產生和儲存能量的電池不同，超級電容器用電場儲能。超級電容器的這種靜電儲能機制使其不僅能夠在不到一秒內完成充放電，同時能在-40℃~+70℃寬溫度范圍內正常工作，可靠運行百萬次以上的充放電周期，而且耐振動、抗沖擊性能良好。

車輛啟動使用超級電容主要是利用超級電容的以下 2 點：

1、較寬的溫度適用范圍：-40℃~70℃，尤其是低溫性能表現優異；

2、瞬間功率特性好：可以瞬間放出大電流；汽車的蓄電池在氣溫較低的時候，基本上很難瞬間放出大的電流，特別是在北方，氣溫在零下 20℃以下的時候，蓄電池基本上沒有能很好地解決汽車啟動的瞬間需要的大電流，這時超級電容正好能夠滿足該應用需求。

3.醫療X光機

醫療 X 光機在曝光拍照的瞬間功率會很大，對于移動 X 光機，一般會有備用電池，使用電池時，如果頻繁使用 X 光機曝光的話，電池會因為瞬間大電流放電的沖擊而導致壽命，甚至因為電池無法及時相應所需的電流脈沖以至于拍照不清晰，對于市電 式 X 光機，啟動拍照時瞬間大電流對電網的沖擊也很大，容易導致電網電能質量變 差及其它問題。使用超級電容的瞬間功率特性可以滿足X光機拍照的瞬間所需的電 流，從而解決以上問題，此類應用往往需要結合實際情況而設計相應的電容方案。

醫療用超級電容模組是合眾匯能研發的一款用于X光機、MRI等精密儀器以及其他超高功率應用的超級電容模組。擁有超低內阻，可低至60毫歐，瞬間可放出上千安的電流，短時間可承受600安以上電流、體積小、大功率；工作溫度范圍寬，-40℃~+70℃；使用壽命長，綠色環保，無污染；

4.港口吊機

超級電容儲能系統主要應用于如港口吊機、石油設備、礦車、挖掘機等重型機械的能量回收系統；超級電容除了能量回收之外，也能提供瞬時功率，用于重型機械啟動的功率補償；更長的使用壽命；工作溫度范圍寬-40℃~+70℃；無污染、免維護；可適用各種氣候條件。

對儲能電站及港口設備運行，推出新型大容量、大功率具有超強適應性的智能化超級電容儲能包，可提升至50%積能密度，電量高達0.5kwh，是儲能行業中新型的技術體現，將為客戶節約30%以上成本。系統內部可進行實時數據采集和監控，分析系統運行狀態，獨立的數據處理單元，在數量巨大的電容單元內，實時采集和處理數據，采用獨特的堆疊技術，所構成的儲能系統不僅能進行更好的數據采集監控，對系統的安全性提供了極大的技術保障。

第三種典型應用：工業儲能及能量回收

1.風力變槳

風力變槳出來的不穩定電流很難保證電池需要的充電特性，頻繁的電流沖擊極容易把電池等損壞，超級電容有較好的功率特性及弱小電流收集能力，而且溫度適用范圍寬，壽命長，正好能用來處理風力變槳產生的沖擊。

超級電容在風電機組變槳中的應用，其基本工作原理為：電網輸入電能，供風機運作的同時，通過智能管理單元控制的充電器，給超級電容器組進行充電，充電達到額定電壓時停止充電，在緊急運行工況下，風電機組變槳控制系統發出指令，進行緊急變槳，這時超級電容器開始放電，變槳系統控制葉片順槳，以達到安全停機的目的。

變槳系統中的后備電源如上圖所示，風機在并網運行中，主控通過通訊總線向變槳系統下發位置指令，變槳系統借助控制技術和動力系統調節葉片迎風面與縱向旋轉軸的夾角，即槳距角，使葉片達到風機主控給定的位置，從而使得風機發電機輸出功率平穩達到主控設定值。在風機正常或緊急停機時，變槳系統控制槳

2.微電網

微電網儲能主要是用超級電容吸收和儲存部分不穩定能量，通過”削峰填谷“的工作模式，保證各類分布式微電網供電質量穩定，并大幅提高分布式供電的瞬態影響能力；

3.太陽能儲能

太陽能儲能或與太陽能相關的應用主要是利用超級電容收集弱小電流的能力以及靈活簡便的充電管理方式，以充分提升太陽能充電的效率，并有效保護配套蓄電池。