无论我们的汽车是使用内燃机 (ICE)，还是混合动力电动汽车 (HEV)，甚至是纯电动汽车 (EV)，都可以将其作为基本能源，为我们的家提供一些交流电停电，对吧?嗯，是的，也不是。
电池组是电动工具、踏板车和电动汽车 (EV) 等电池供电产品中最昂贵的组件之一。电池组性能极大地影响了电动汽车的车辆级关心，包括续航里程、电池组使用寿命和充电时间，更不用说车辆的安全性和可靠性。因此，电池管理成为深入研究和持续开发工作的主题也就不足为奇了。
由于测量和控制的复杂性，包含电池平衡以及电压和温度测量的集成多通道 IC 代表了一种具有成本效益和优化的解决方案。这种监控和平衡设备的一个例子是 STMicroelectronics 的L9963芯片，该芯片支持每个芯片多达 14 个电池和多达 7 个 NTC 温度传感器输入。
我们的许多常见设备都使用可充电电池(也称为“二次”电池)，而不是一次性使用的不可充电电池(原电池)。我们预计迟早我们需要在某个时候更换不可充电电池，假设整个单元不是“一次性”的一次性产品(我知道在大多数情况下这是一件坏事，但有时它是为产品供电的唯一可行且有效的方式)。但是，使用带有可充电设备的产品也很容易让我们感到舒适，以至于我们很容易忘记，它们的使用寿命也是有限的，这取决于它们可以支持的充电/放电循环次数，同时还能提供大部分原始容量。
超级电容器(也称为超级电容器)是相对较新的无源设备基础技术创新，第一批产品于 1970 年代上市，并在 1990 年代初得到广泛使用。在他们开发之前，“传统智慧”和教科书认为即使是一法拉电容器对于实际设计也是不切实际的，因为它只有一张桌子那么大。然而今天，超级电容是工程师材料清单 (BOM) 套件中的标准组件。
磷酸铁锂 (LiFePO 4 ) 电池比锂离子电池更安全，可提供 5 到 100 AH 之间的各种大电池尺寸，循环寿命比传统电池长得多： 圆柱形LiFePO 4 电池是所有系列中最热门的产品之一，它们具有许多强大的特性： · 高能量密度，270 至 340 Wh/L;这意味着工作时间长 · 稳定的放电电压 · 相同顺序的不同单元格之间的一致性好 · 循环寿命长，2000次剩余80%容量 · 快充，一小时内充满 · 安全耐高温性能
环境有丰富的能量，但很少有力量。能量收集可以利用环境的“无限”能源，并避免连接到主电源的成本或更换和处理电池的耗时且对环境敏感的任务。许多应用都有成本和尺寸限制，因此本文将着眼于使用小型太阳能电池。近年来，太阳能电池已投入大量开发工作，使其成为最高效、最有效和可用的小型能量收集器。能量收集为无线传感器等自主应用提供了方便且具有成本效益的能量供应，并且无线传感器网络 (WSN) 正变得无处不在。本文将重点关注环境收集的太阳能，如果在房间内没有检测到，它可以为运动传感器提供动力以关闭灯，
设计师面临的首要选择是使用单电池还是双电池超级电容器。超级电容器是低压器件，典型的最大电池电压为 2.7V。具有 2 个串联电池的双电池超级电容器使该最大电压翻倍。单电池解决方案成本更低，需要的空间更少，并且不需要电池平衡。如果应用的最大-最小电压为 3V–2V，例如 BLE，则在降低的电压范围(例如 2.7V–2.0V)上运行该应用，并使用单个电池。如果应用最小电压大于最大单节电压，例如 GPRS 模块的 3.2V，那么双节超级电容器是直接提供峰值负载电流的超级电容器的最佳解决方案。
太阳能电池会将电流输送到短路状态，因此如果 Vsolar_cell > 在汲取负载电流时为负载供电所需的最小电压，并且太阳能电池的开路电压，Vsolar_oc < 最大超级电容器电压，这提供了固有的过电压保护，那么最简单的充电电路如图 7所示。二极管防止超级电容器向太阳能电池放电，选择肖特基用于低正向电压，BAT54 用于低漏电流，因此太阳能电池不会耗尽超级电容器低光照水平。
在本系列的前面部分中，我们回顾了太阳能电池的性能、如何选择和尺寸超级电容器、超级电容器充电电路的要求和充电 IC 特性。我们现在将使用两个案例研究来详细说明这些属性。 案例研究 1：在 100 勒克斯的低光照条件下，在室内使用小型太阳能电池为使用 CAP-XX GA109 的蓝牙低功耗传感器供电 在这种情况下，我们使用了在低至 100 勒克斯的室内光线下运行的低功耗 BLE 传感器。传感器只在有光的情况下工作，因此超级电容只需要支持数据采集和传输即可。
在本案例研究中，我们将使用案例 1 中使用的相同太阳能电池，但在阳光明媚的日子使用户外照明。这将用于支持每 ½ 小时持续 2 秒的 SMS。SMS 突发使用 10 类 GPRS 传输，在 25% 占空比下具有 2A 1.1ms 脉冲。此应用中的最大最小电压为 3.8V – 3.0V，超级电容器应支持 12 小时无光传输。CAP-XX 最近发布了从 1 到 400F 的具有成本效益的圆柱形电池系列，适用于需要更高 C 但不受工业设计限制为薄棱柱形尺寸的应用。
电动汽车 (EV) 的支持者(无论是实际购买者还是潜在购买者)担心的问题之一是电池电量不足然后电量不足的可能性。这相当于基于内燃机 (ICE) 的车辆耗尽气体，或混合动力电动车辆 (HEV) 耗尽气体和电子。
工程师知道从各种来源获取能量很重要，但在许多系统设计中，确定如何存储以备后用同样重要。即使由于使用能量收集、太阳能或风力发电，能源被认为是“免费的”(当然，没有这样的东西)，但几乎总是存在两个相关的问题：储存未使用的多余能量，以及传输那种能量。虽然这一代得到了公众的大部分关注，但三合会中的其他两个因素同样重要。当您无法储存任何未使用的能源以供闲置期间使用时，可再生“绿色”能源的技术现实和经济状况将发生巨大变化。
大多数公众以及工程师都会定期处理可充电电池，但它们是手持设备和小家电中相对较小的电池，容量在 mA-hr 范围内。但那里还有另一个世界，一个更大的电池，例如用于 HEV 和 EV 的电池，它对生产和材料要求产生巨大影响。
对于工程师来说，使用风能、太阳能甚至水等无污染能源的最大障碍之一是它们固有的间歇性可用性，这对工程师来说已经不是什么新鲜事了(尽管许多记者和其他满怀幻想的专家似乎并不理解这个事实)。简而言之：存储对于成功实施这种类型的能源系统与发电本身一样重要。
