德州仪器推出支持纳米级电能采集应用的高效率升压充电器IC

北京2011年11月7日电／美通社亚洲／——日前,德州仪器（TI）宣布推出适用于能量采集的新一代电源管理集成电路（IC）。支持纳米（超低）级电能采集的高效率升压充电器不但可管理太阳能、热电、电磁以及振动等各种能源产生的微瓦至毫瓦级电源,而且可将采集到的能量存储在包括锂离子电池与超级电容器在内的各种存储设备中。     

一种振动自供能无线传感器的电源管理电路

针对振动能量采集器的输出功率过低不足以直接驱动无线传感器的问题,设计了振动自供能无线传感器的电源管理电路,根据调谐和阻抗变换原理对能量采集器进行了阻抗匹配,以最大功率对储能超级电容进行充电,对能量存储和电源管理电路的充放电特性进行了理论分析和实验验证。结果表明,该电路大幅度提高了采集器的输出功率和对储能超级电容充电的效率,当0.47 F超级电容电压达到0.6 V时,能量瞬间释放电路控制超级电容瞬间放电,成功驱动最大功耗为75 mW的无线传感器工作。     

基于超级电容的电动车制动能量回收技术研究

介绍了一种新的基于超级电容的电动车制动能量回收技术和装置,装置由机械式能量转换装置、超级电容蓄能装置和升压监控电路3部分构成。升压监控电路采用PWM斩波升压原理实现了电能从超级电容缓冲器到蓄电池的回馈。对电动车制动能量回收系统进行了理论分析、建模和仿真,介绍了电动车制动能量回收系统的路面实验。实验表明运用该技术,能量回收率可达9%,城市路况下一次续行里程平均可提高24.6%。     

一种复合电源用双向DC的实现方法

某混合动力车辆电网采用超级电容直接挂接电网,动力电池通过DC/DC挂接电网的结构,需要双向DC/DC为超级电容降压/升压预充电;系统工作后双向DC/DC工作在降压/升压状态,为动力电网补充能量或回收制动能量;维修保养时通过DC/DC为电池充电;待机状态作为电站按需输出不同电压等级的直流电源。通过高压直流接触器与双向DC/DC的组合控制,利用该拓扑结构设计的双向DC/DC变换器能够满足混合动力车辆的多样化能量需求,具备实际应用的能力。     

从环境中获取能量的无线传感器节点

研制了一种可从环境中获取能量的无线传感器节点,该节点用太阳能光伏电池和温差电池作为生能器件,用超级电容器和锂离子电池作为储存器件,并采用低功耗的能量管理策略,实现了能量的充分利用。研究了在夏季和冬季时超级电容器和锂离子电池的充电特性,并给出了无线传感器节点的功率曲线。实验表明,在夏季,太阳能光伏电池和温差电池在四天内可将锂离子电池充满,充满后的锂离子电池可在无光照的情况下保证无线传感器节点连续工作七天。     

微网超级电容器储能系统的滑模控制策略研究

为改善微网运行不稳定的问题,针对与微网连接的超级电容器组储能装置的控制策略进行研究.储能装置由超级电容器组通过双向DC/DC变换器连接DC/AC变换器,通过滤波、升压后连入电网.通过对双向DC/DC转换器滑模控制的研究,使得任意操作条件均能正常工作,同时对运行中的稳定性进行了分析.最后,在Matlab中Simulink搭建储能系统仿真模型,验证了本文控制策略的可行性.     

超级电容器充电、备份和平衡变得容易了

<正>1背景信息随着超级电容器(SCAP)的生产成本持续下降,这类电容器在传统电容器和充电器之间于市场上开辟了一个新路径。尽管超级电容器需要某种程度的"护理和喂养",但是在需要大电流/短持续时间备份电源的数据存储应用中,这类电容器正在取代电池。此外,这类电容器也正在进入需要大电流突发或短时间电池备份的各种高峰值功率及便携式应用中。与电池相比,超级电容器外     

信息动态

1 背景信息 随着超级电容器(SCAP)的生产成本持续下降,这类电容器在传统电容器和充电器之间于市场上开辟了一个新路径.尽管超级电容器需要某种程度的“护理和喂养”,但是在需要大电流/短持续时间备份电源的数据存储应用中,这类电容器正在取代电池.此外,这类电容器也正在进入需要大电流突发或短时间电池备份的各种高峰值功率及便携式应用中.与电池相比,超级电容器外形尺寸更小,提供峰值功率更高的脉冲,在更宽的工作温度范围内具备更长的充电周期寿命.与标准陶瓷、钽或电解质电容器相比,超级电容器在相似的外形尺寸和重量情况下可提供更高的能量密度和更大的容量.此外,通过降低电容器的“Top-off”电压并避免高温(＞50℃),超级电容器的寿命得到了最大限度地延长.超级电容器与电容器及电池的比较如表1所示.     

超级电容器ESR的测试方法研究

等效串联内阻(ESR)是超级电容器的主要电气参数之一,是影响超级电容性能的一个重要因素,准确测量ESR对研究超级电容器的特性和应用具有重要意义.测量ESR的主要方法有利用放电电压的跃变计算ESR、恒流充电法和时间常数法.本研究在对超级电容器等效模型进行分析和简化的基础上,利用超级电容器RC滤波电路的电压纹波计算出ESR,经过仿真比较,该方法方便准确.     

一种新型磁电自供电无线传感器供能电路研究

采用矩形杆式磁电复合换能器的双发电单元作为主发电源和辅助发电源,设计了一种电能瞬间放电电路.该电路能够将换能器主发电源采集的能量存储并瞬间释放,提高储能电容的输出功率,而辅助发电源则用来驱动管理电路控制放电电路工作.实验结果表明:当储能电容器中的电能积累到一定程度,管理电路控制电能瞬间放电电路放电,驱动无线传感器工作.     

车联网多传感器自供能系统储能稳压电路设计

本文针对轮胎内传感器的无线供电问题,重点设计了接收端模块中储能稳压电路。基于电磁共振发射原理,接收端接收到电信号经整流稳压后,为超级电容储能单元充电,此时超级电容停止放电;当无线电能接收中断时,则改由超级电容存储电能向后续电路输入。实验结果表明:当充电电流最大不超过1A时,由0.4V充到额定电压2.7V,并稳压在5V左右,使后续电路能正常工作,满足本系统对充电时间以及储能稳压输出的需求。     

Design and realization of an ultra‐low power sensing RF energy harvesting module with its RF and DC sub‐components

Herein, design, development, and analysis of ultra‐low power sensing energy harvesting modules and their subcomponents for ISM band applications have been studied with a holistic approach in an effort to achieve a feasible and high efficient RF energy harvesting performance. The complete harvester system designed and developed here consists of a zero‐bias RF energy rectifying antenna (rectenna), DC boost converters and energy storage super‐capacitors. Compared with the counterpart energy sources, the surrounding or transmitted wireless energy has low intensity which requires designs with high efficiency. To achieve a successful harvester performance, rectifier circuits with high sensitivity Schottky diodes and proper impedance matching circuits are designed. Dedicated RF signals at various levels from nanowatts to miliwatts are applied at the input of the rectenna and the measured input power versus the scavenged DC output voltage are tabulated. Furthermore, by connecting the rectifier to a high gain antenna and using a RF signal transmitter, the wireless RF power harvesting performance at 2.4 GHz was tested up to 5 m. The performance of the rectenna is analyzed for both low‐power detection and efficiencies. Impedance matching network is implemented to reduce the reflected input RF power, DC to DC converters are evaluated for their compatibility to the rectifiers, and super‐capacitor behaviors are investigated for their charging and storage capabilities. The measured results indicate that a wide operating power range with an ultra‐low power sensing and conversion performance have been achieved by optimizing the efficiency of the Schottky rectifier as low as ?50 dBm. The system can be used for battery free applications or expanding battery life for ultra‐low power electronics, such as; RFID, LoRa, Bluetooth, ZigBee, and low power remote sensor systems.     

基于休眠-唤醒机制的配电终端用超级电容器备用电源系统

超级电容器作为一种长寿命高环境适应性的储能器件,已在配电网上得到使用,其可靠性与长寿命特性得到充分体现,但是由于其低储能密度的特性,往往带来后备时间较短的问题,难以满足更多配电终端需要长时间的备用运行要求。本文以超级电容器为备用电源,从配电终端各功能的功耗与转换电源自身耗损两方面出发,研究了失电情况下采用终端和电源的休眠/唤醒策略来达到大幅提升备用时间的目的,使得备用电源在配网终端上与其他功能部件在长寿命与宽工作温度上完全一致。     

离网型风电系统混合储能装置控制策略研究

离网型风电系统中引入混合储能装置,能显著提高系统运行稳定性.考虑到蓄电池与超级电容功能上的互补特性,提出了模糊控制与非线性死区特性相结合的方式.利用模糊控制对死区特性的控制参数进行合理的选取,达到优化蓄电池与超级电容充放电过程的目的.基于Matlab/Simiulink平台搭建风电混合储能系统并进行相应仿真,对比使用模糊控制与否时的功率分配效果,得出了上述控制策略对蓄电池在电量充足和电量不足时的充放电有较为合理的控制,延长了储能系统的使用寿命.     

基于电磁储能的电网新能源消纳能力仿真分析

为合理调节电磁储能,在实现电网运动运行基础上加强新能源电能利用率,提出基于电磁储能的电网新能源消纳能力仿真分析方法。为准确地反映出电容器在工作过程中不同时间段内特征动态变化过程,采用改进后三支路模型对超级电容储能系统精确建模,根据超级电容恒流放电曲线完成三支路模型中等效电容值、串联电阻值和并联电阻值的辨识。对超级电容电磁储能系统改进后,通过计算电网的调峰能力完成对新能源消纳能力的分析。仿真条件下,通过对某地区电网的新能源消纳能力的实例分析,证明所提方法具有一定的可行性,且能源电能利用率较高,可为各地区的电网消纳能力分析提供参考。     

光储系统直流母线电压与超级电容荷电管理控制

光储并网系统中, 针对电压源型换流器(VSC)中外环直流母线电压无静差控制, 提出改进型PI控制方法.根据超级电容荷电状态(SOCsc)提出基于交互控制及限值管理混合储能系统二次功率分配控制策略. 临界充放电模式下, 引入虚拟修正电流的概念, 根据超级电容分配功率的正负及交互速率因子确定虚拟修正电流的大小, 使SOCsc向稳定的区间变化; 极限充放电模式下, 对SOCsc进行限制管理, 避免其过充过放现象. 通过算例分析, 验证了所提改进型PI控制策略的优越性; 并基于获得的SOCsc进行二次功率分配, 控制其荷电状态(SOC)运行于相对稳定工作区间.     

煤矿救灾机器人动力电源研究

针对机器人电源系统的需求,分析并比较了磷酸铁锂电池、超级电容以及磷酸铁锂电池并联超级电容的混合电源的性能,认为磷酸铁锂电池较适合作为煤矿救灾机器人的动力电源;研究了磷酸铁锂电池的小电流放电特性,建立了相应的放电模型,并据此对24V,40A.h的电池进行理论计算,得出结论:放电电流在30A以下时,电池自身消耗的能量可以控制在12%以下,降低输出电流可以降低电池自身的能量消耗,增加输出的能量。     

基于混合储能结构的能量捕获无线通信信道容量分析

针对现有能量捕获技术存在能量来源不稳定、储能设备容量有限等特点,提出了一种基于超级电容和电池的混合储能结构,并建模分析其相应的通信信道容量性能。首先,针对点对点能量捕获无线通信系统,建立基于混合能量存储结构的通信信道模型。其次,根据能量捕获的随机特性,假设能量到达过程符合伯努利随机过程,提出了一种近似最优能量分配策略,推导出系统平均吞吐量的上、下界限及其常数差值,并进一步求得系统近似信道容量。最后,通过实验验证了在捕获能量小于和大于超级电容储能容量两种情形下,系统信道容量上、下界的恒定差值分别为1.77bps/Hz和2.49bps/Hz;同时,相比传统节点采用电池作为单一储能结构,混合能量存储结构能够有效提高系统的能量利用率,增大系统的信道容量,当超级电容储能容量与电池储能容量的比例为12时,信道容量的上界 可提升到70%。     

混合能量存储技术在光电微能源中的应用研究

为简化集成无线传感器节点光电微能源系统的设计和提高能量转换、存储效率,提出混合能量存储技术在光电微能源系统设计中的应用.混合能量存储器由电容器和锂离子电池组成.其能量存储原理负载特性被分析.另外,开展实验研究,结果表明,与直接能量存储方式相比,利用混合能量存储技术能量存储量提高27%.并且,微能源的负载特性也得到改善,实验结果与理论结果一致.     

（中国微米纳米83012）混合能量存储技术在光电微能源中的应用研究

摘要：为简化集成无线传感器节点光电微能源系统的设计和提高能量转换、存储效率,提出混合能量存储技术在光电微能源系统设计中的应用。混合能量存储器由电容器和锂离子电池组成。同时,介绍了能量存储的原理和分析了混合能量存储结构的负载特性。另外,开展实验研究,结果表明,与直接能量存储方式相比,利用混合能量存储技术能量存储量提高27%。并且,微能源的负载特性也得到改善,实验结果与理论结果一致。