基于双层电容器的PowerBlock电容模组，使用寿命可超10年，维持100万次以上的充放电循环

时间： 2021-07-30 来源：WIMA

技术问答

无源器件，尤其是电容器，在当今不断发展，对电子技术的进步做出了不可或缺的贡献。我们每天都在使用创新的解决方案，越来越多的新功能通过电子器件检测，甚至控制。无源元件领域最新的创新之一是电化学双层电容器。基于电化学双层电解质体系中的Helmholtz储能原理，它可以吸收几千焦耳的能量，这相当于小型电池的储能。

实现原理

双层电容器的结构原理

双层电容器的结构可以描述为一种具有极大表面电极的平行板电容器。作为电极之间的导电液体，电解质是溶解在水或有机溶剂中的导电盐。双电层由离子组成，当施加电压时，这些离子附着在与其相对的两极对应的正极或负极上，从而产生一个只有几埃的介电常数。可渗透膜用作分隔物，从而避免电极之间短路。电极具有极大的表面导致了电容率会非常高。

级联PowerBlock模块

多个双层电容器可以通过串联或并联（级联）的方式构成所需电压的较大电容。级联时，不得超过单个电池的标称电压（电解液分解）。因此，串联连接在任何情况下都需要平衡，因为温度的影响，单个电池的老化可能稍有不同，随着时间的推移，可能会导致电容偏差，从而导致电池的电压降不同。

平衡装置在出厂前就安装到模块中。这种平衡装置非常经济有效，通过简单的电阻器就可以实现被动平衡。在这种情况下，旁路电流通过平衡电阻会带来一些附加损耗，当然这部分损耗是被接纳和允许的。或者，可以通过参考源将每个电池单元保持在特定电压来实现主动平衡。这意味着如果比较器电路一旦检测到存在电池过载，则旁路电阻器会启动个别电池的放电。

被动平衡：

无电阻：U与C成反比，容易产生局部过电压；

有电阻：U与R成正比，所以电压是固定的。

主动平衡：

比较器将电容器处的电压降与参考电压进行比较，并通过旁路电阻器进行开关放电，直到过电压下降（电池的泄漏电流除外）在主动平衡过程中不会产生大的损耗。

与其他储能解决方案相比的优势

一般来说，双层电容器用于电压支撑、快速供电（例如满足峰值功率要求）或电池保护，因此，当电容器缓冲电流峰值时，可以设计得更小。典型的应用是在直流电场中快速供应数个100A到1000A的电流。

基于双层电容器的WIMA PowerBlock电容模组结合了传统电容器作为快速电力供应源和电池作为巨大的能源存储器的优势。与电池储能相反，充电电压代表能量容量，因此电源块不会发生电压突然崩溃。

与传统电池和可充电电池解决方案相比，WIMA PowerBlock模块的其他优点还包括免维护操作和相对较轻的重量。因为WIMA PowerBlock模块耐高温变化，因此在隔离系统（例如不可接近的区域）中使用是无问题的。经过适当处理后，它们的使用寿命超过10年，可以轻松维持100万次以上的充放电循环，效率远高于90%。与其他存储介质相比，WIMA PoweBlock不存在完全放电破坏的风险。

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描述- 作为世界领先的制造商，WIMA开发和制造高品质薄膜电容器，专业用于所有电子领域。

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选型指南 - WIMA - Edition 2023/2024 - 04.23 PDF 英文下载

【经验】IGBT半桥模块吸收电容计算方法

本文介绍IGBT半桥模块吸收电容计算方法，帮助对吸收电容进行初步选型。推荐世强代理的WIMA 缓冲型电容器具有双层金属化脉冲型（WIMA 缓冲型 MKP 系列）和适合于高脉冲容量使用的自修复薄膜/箔片技术型（WIMA 缓冲型 FKP 系列）两种型式。

设计经验发布时间 : 2019-08-06

【方案】高效率10kw三相光伏逆变器优选元器件方案

描述- 本方案通过采用WOLFSPEED高效SIC肖特基二极管，Vincotech MNPC T字型逆变IGBT模块及相关的器件，相比于分立器件方案，集成度高且寄生参数小，模块效率更高。

型号- C4D10120D,T-FLEXHD300,SMBJ,BGM111,LXS,SMDJ,C2M1000170D,1812L,SLM750,SLM152,SC92,PS9402,TGARD500,30R,RBN40H125S1FPQ-A0,EFR32MG,PS9031,60R,LSIC2SD120E10CC,SMAJ,SMCJ,WDU,SMF,SI4438-C,WGM110,MKP,MLX91210,10-FZ12NMA040SH-M267F,2920L,BVS,EFM32JG,SGM2019

优选器件方案 - ISABELLENHUETTE,WEIDMUELLER,LITTELFUSE,LAIRD,SILICON LABS,WIMA,CREE,NIPPON CHEMI-CON,MEIG,RENESAS,VINCOTECH,WOLFSPEED,ROGERS,MELEXIS,SGMICRO - V1.2 PDF 中文下载

WIMA Snubber电容MKP系列与FKP系列有什么区别？

WIMA缓冲型电容器具有双层金属化脉冲型（WIMA 缓冲型 MKP 系列）和适合于高脉冲容量使用的自修复薄膜/箔片技术型（WIMA 缓冲型 FKP 系列）两种型式。MKP 系列其容值范围涵盖0.047µF到10µf，电压等级从额定700伏直流到3000伏直流。FKP系列其容值范围涵盖0.01µF到3.3µf，电压等级从额定630伏直流到4000伏直流。

技术问答发布时间 : 2019-07-22

Film Capacitors for Electronic Equipment

商品及供应商介绍 - WIMA - Edition 2023 - 03/2023 PDF 英文下载

【方案】海外智能电表优选元器件方案

描述- 本方案基于超高性价比的Renesas海外智能电表专用SOC RL78/I1C及Renesas OFDM PLC CPX2、Silicon labs Sub-G芯片SI4463、龙尚科技针对全球IOT和M2M市场的NB-IoT模组A9500通讯的海外智能电表方案，计量精度可达到0.5s等级，数据通讯更流畅，集成度、成本更优，产品更可靠。

型号- SI4438-C2A-GMR,SGM2202-3.3YN5G/TR,ER3S #2 PC,FL,X1E000021048700,EFR32MG13P732F512GM48-CR,SLM151-T,MPX21W3100FG00MSSD,KMQ,X1E000021048100,TYS,A9500,CR2032 H XP X,R5F10NPJDFB#30,CPX2,EFR32FG1P132F64GM48-C0

优选器件方案 - NIPPON CHEMI-CON,RENESAS,MEIG,MAXELL,EPSON,LONGSUNG,LAIRD,SILICON LABS,SGMICRO,WIMA - V1.1 PDF 中文下载

具有理想导热性的威孚灌封材料WEVOPUR 512 FL用于WIMA超级电容器灌封，可增强超级电容器性能

通过使用WEVO-CHEMIE GmbH的灌封材料，WIMA不仅受益于超级电容器组和模块在设计和生产方面的高度灵活性，还使产品性能有了显著提高。灌封材料具有理想导热性，可在不超出最佳温度区间的前提下增加电容量——从而延长产品使用寿命。

应用方案发布时间 : 2023-02-23

【产品】WIMA双层电容器模块PowerBlock采用模块化设计，可用于快速供电，适合汽车和新能源等领域

WIMA PowerBlock是级联的双层电容器模块，用于电压支持，用于快速供电，例如满足峰值功率需求，或用于保护电池。WIMA PowerBlock系列采用模块化设计。所显示的配置是代表性的例子，在任何时候都可以根据电容量，电压值或尺寸进行调整。可根据客户要求定制解决方案。

产品发布时间 : 2023-05-19

WIMA PowerBlocks Energy Storage Solutions with Long Lifetime ＞90,000 Hours

The design of the WIMA PowerBlock energy storage modules has from the beginning been developed to fulfill the requirements in mobile heavy duty applications. Modular design allowing the flexibility to fit the product into application needs. Designed especially for highly cyclical loads in heavy mobile work machines.

应用方案发布时间 : 2021-07-22