自動(dòng)抄表（AMR）系統(tǒng)提供了安全的雙向通信，是當(dāng)前日益增長的能源市場(chǎng)上適應(yīng)性最強(qiáng)的計(jì)量系統(tǒng)。AMR系統(tǒng)搜集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并通過聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將這些信息傳輸?shù)街醒霐?shù)據(jù)庫。AMR單元能夠產(chǎn)生準(zhǔn)確的客戶計(jì)費(fèi)，并向客戶提供停電、布線穩(wěn)定性和自診斷等信息（如圖1所示）。
圖1 AMR系統(tǒng)搜集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將這些信息傳輸?shù)街醒霐?shù)據(jù)庫。電表接入線路并從中獲取能量，但它還需要使用超級(jí)電容作為后備能源。天然氣表和水表都需要電池能源。但是如果不使用超級(jí)電容作為輔助，電池在低溫下很難傳遞能量，并會(huì)因高溫而老化水表和天然氣表 最新的無線抄表不僅需要電源能夠有效地以恒定速率來運(yùn)行內(nèi)部元件，而且還要能夠處理單元的無線發(fā)射器所需要的峰值功率（如圖2所示）。這種類型的功率需求會(huì)縮短大多數(shù)電池的壽命。
圖2 峰值功率需求會(huì)顯著地縮短工作在極限溫度下的電池的壽命，并降低其工作性能。超級(jí)電容能夠在寬達(dá)40℃～85℃的工作溫度范圍內(nèi)幫助電池供應(yīng)所需的功率當(dāng)工作模式發(fā)生改變時(shí)，許多電池供電設(shè)備的峰值功率需求可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出電池的容量。有些需要大電流脈沖功率，而電池要提供這樣的功率，很難或不可能不增加性能故障風(fēng)險(xiǎn)、縮短工作壽命、甚至提前出現(xiàn)電池故障。由于所采用的化學(xué)能量存儲(chǔ)機(jī)制會(huì)發(fā)生老化，電池都具有有限的生命周期。相反，超級(jí)電容采用靜電能量存儲(chǔ)機(jī)制，不存在磨損，所以實(shí)際上具有無限長的生命周期。 傳統(tǒng)電池的另一個(gè)問題是，它們具有很大的內(nèi)部等效串聯(lián)電阻（ESR），從而無法始終如一地供應(yīng)大功率脈沖。相比之下，超級(jí)電容的內(nèi)部ESR很低，能夠供應(yīng)大功率脈沖。 不足為奇的是，已應(yīng)用到許多消費(fèi)產(chǎn)品中的超級(jí)電容現(xiàn)在也使得自動(dòng)化的水表和天然氣表能夠工作更長的時(shí)間。超級(jí)電容通過滿足AMR應(yīng)用中的峰值功率需求，為補(bǔ)充和增加電池壽命提供了一種解決方案。在這些應(yīng)用中，超級(jí)電容由主電源來充電，并在主電源出現(xiàn)故障或者需要提供峰值功率的時(shí)候發(fā)揮備份電源的作用。超級(jí)電容和電池并行工作，使用在那些既需要持續(xù)低功率放電以連續(xù)工作，又需要脈沖功率用于峰值負(fù)載的應(yīng)用之中。 眾所周知，因?yàn)殡娙莸腅SR相對(duì)較低，所以為源電池增加并聯(lián)電容能夠在脈沖功率期間幫助提供電源。將低ESR的超級(jí)電容與電池并行放置，能夠輕松地滿足幾乎全部所需的脈沖電流要求（如表1所示）。能量先是緩慢地從并聯(lián)的、ESR較大的電池傳出并給超級(jí)電容充電，然后在需要的時(shí)候以突發(fā)電流脈沖的形式從超級(jí)電容中傳出。傳遞完脈沖電流之后，在兩次脈沖式負(fù)載周期之間，超級(jí)電容將再次重新充電到電池的滿電壓。與電路中不包含超級(jí)電容時(shí)相比，上述做法將減輕電池的壓力，并將電池的總壽命延長到3倍或更多。
對(duì)AMR應(yīng)用下一步的考慮是使其能夠工作在40℃～85℃甚至更寬的工作溫度范圍內(nèi)。這些極限溫度將嚴(yán)重降低電池的工作性能，并且還會(huì)造成電池壽命縮短。當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，電池的內(nèi)阻會(huì)顯著增加。獨(dú)立的電池可能沒有足夠的功率可供發(fā)射機(jī)使用，從而會(huì)導(dǎo)致電池壽命縮短。 Cooper Bussmann公司PowerStor品牌的PM系列和M系列超級(jí)電容（如圖3所示）被設(shè)計(jì)用于AMR水表和天然氣表應(yīng)用。這些設(shè)備在很寬的工作溫度范圍內(nèi)具有極低的電阻，以滿足對(duì)這種類型抄表的嚴(yán)酷環(huán)境要求。
圖3 Cooper Bussmann公司的PM和M系列超級(jí)電容 電表電表通常從輸入電力線中取電，但AMR電路需要保持供電，以便在主電源停電時(shí)保留信息。在停電時(shí)，通常不需要發(fā)射機(jī)功率，所以不需要電池。可以使用取值較大的超級(jí)電容為系統(tǒng)供電數(shù)小時(shí)或數(shù)天，直到電力恢復(fù)。當(dāng)然，也可以使用電池來提供這種功率，但正如前面所討論的，電池的生命周期有限，并且在足夠?qū)挼墓ぷ鳒囟确秶鷥?nèi)工作時(shí)會(huì)遇到問題，所以超級(jí)電容通常是最佳的臨時(shí)性電源解決方案。 盡管M系列和PM系列超級(jí)電容的電容值較大，可以維持電表運(yùn)行非常長的時(shí)期，但庫柏西熔（Cooper Bussmann）公司KR系列的紐扣型超級(jí)電容卻是許多電表安裝的選擇。紐扣型產(chǎn)品具有更大的ESR和更小的電容，但是因?yàn)樵陔娏�停電時(shí)通常不需要提供發(fā)射機(jī)功率，所以這些器件有足夠多的能量存儲(chǔ)和足夠低的ESR，能夠?yàn)殡姳砉╇姅?shù)小時(shí)或數(shù)天，直到電力線恢復(fù)供電。 來源：電子工程網(wǎng) |
