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(zhǎng)得多: 圓柱形LiFePO 4 電池是所有系列中最熱門(mén)的產(chǎn)品之一,它們具有許多強(qiáng)大的特性: · 高能量密度,270 至 340 Wh/L;這意味著工作時(shí)間長(zhǎng) · 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(zhǎng),2000次剩余80%容量 · 快充,一小時(shí)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(wú)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(shí)且對(duì)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(yáng)能電池。近年來(lái),太陽(yáng)能電池已投入大量開(kāi)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(wú)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) (WSN) 正變得無(wú)處不在。本文將重點(diǎn)關(guān)注環(huán)境收集的太陽(yáng)能,如果在房間內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到,它可以為運(yùn)動(dòng)傳感器提供動(dòng)力以關(guān)閉燈,
設(shè)計(jì)師面臨的首要選擇是使用單電池還是雙電池超級(jí)電容器。超級(jí)電容器是低壓器件,典型的最大電池電壓為 2.7V。具有 2 個(gè)串聯(lián)電池的雙電池超級(jí)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(yùn)行該應(yīng)用,并使用單個(gè)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(jí)電容器是直接提供峰值負(fù)載電流的超級(jí)電容器的最佳解決方案。
太陽(yáng)能電池會(huì)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(shí)為負(fù)載供電所需的最小電壓,并且太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓,Vsolar_oc < 最大超級(jí)電容器電壓,這提供了固有的過(guò)電壓保護(hù),那么最簡(jiǎn)單的充電電路如圖 7所示。二極管防止超級(jí)電容器向太陽(yáng)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(yáng)能電池不會(huì)耗盡超級(jí)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(yáng)能電池的性能、如何選擇和尺寸超級(jí)電容器、超級(jí)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(gè)案例研究來(lái)詳細(xì)說(shuō)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(yáng)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(yùn)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(jí)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(yáng)能電池,但在陽(yáng)光明媚的日子使用戶外照明。這將用于支持每 ? 小時(shí)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(jí)電容器應(yīng)支持 12 小時(shí)無(wú)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(jì)限制為薄棱柱形尺寸的應(yīng)用。
電動(dòng)汽車 (EV) 的支持者(無(wú)論是實(shí)際購(gòu)買(mǎi)者還是潛在購(gòu)買(mǎi)者)擔(dān)心的問(wèn)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(jī) (ICE) 的車輛耗盡氣體,或混合動(dòng)力電動(dòng)車輛 (HEV) 耗盡氣體和電子。
工程師知道從各種來(lái)源獲取能量很重要,但在許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,確定如何存儲(chǔ)以備后用同樣重要。即使由于使用能量收集、太陽(yáng)能或風(fēng)力發(fā)電,能源被認(rèn)為是“免費(fèi)的”(當(dāng)然,沒(méi)有這樣的東西),但幾乎總是存在兩個(gè)相關(guān)的問(wèn)題:儲(chǔ)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(huì)中的其他兩個(gè)因素同樣重要。當(dāng)您無(wú)法儲(chǔ)存任何未使用的能源以供閑置期間使用時(shí),可再生“綠色”能源的技術(shù)現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)狀況將發(fā)生巨大變化。
大多數(shù)公眾以及工程師都會(huì)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(duì)較小的電池,容量在 mA-hr 范圍內(nèi)。但那里還有另一個(gè)世界,一個(gè)更大的電池,例如用于 HEV 和 EV 的電池,它對(duì)生產(chǎn)和材料要求產(chǎn)生巨大影響。
對(duì)于工程師來(lái)說(shuō),使用風(fēng)能、太陽(yáng)能甚至水等無(wú)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(duì)工程師來(lái)說(shuō)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(gè)事實(shí))。簡(jiǎn)而言之:存儲(chǔ)對(duì)于成功實(shí)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?yàn)樗兄诨厥者M(jìn)入這些電化學(xué)儲(chǔ)能容器的許多獨(dú)特和特殊的元素(包括稀土)。對(duì)于作為最終用戶的普通消費(fèi)者而言,回收工作的開(kāi)始和結(jié)束都是將電池扔進(jìn)商店或回收中心的那些獨(dú)特的“在這里回收電池”盒子。我在某處(對(duì)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(fèi)者 AAA、AA、C、D、9-V、按鈕,紐扣電池被回收利用——所以還有很長(zhǎng)的路要走。
電動(dòng)汽車將改變能源和自動(dòng)化市場(chǎng),促進(jìn)對(duì)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(dòng)汽車 (EV) 充電可能會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成局部限制和穩(wěn)定性問(wèn)題,并降低電氣化的環(huán)境效益。支持電動(dòng)汽車的投資和基礎(chǔ)設(shè)施將從一個(gè)地方到另一個(gè)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(duì)這些塔以及風(fēng)作為大量穩(wěn)定電力的可行來(lái)源有矛盾的感覺(jué),但這是另一天的討論。)
在住宅、商業(yè)、校園甚至電網(wǎng)級(jí)別進(jìn)行更大規(guī)模的儲(chǔ)能是一項(xiàng)挑戰(zhàn),沒(méi)有明確的最佳解決方案。選項(xiàng)包括電化學(xué)(電池)、勢(shì)能(升高的水或重量)、氫(通過(guò)燃料電池)、相變材料(熔鹽)和機(jī)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(guó)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(zhǎng)152.8%,環(huán)比增長(zhǎng)8.3%,創(chuàng)歷史新高。1-5月累計(jì)銷量509,444輛,同比增長(zhǎng)164.6%,新能源車型累計(jì)銷量超200萬(wàn)輛。