? ? ? ?我們的日常生活中不能沒(méi)有電，電能對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)數(shù)字化同樣重要。在關(guān)鍵任務(wù)中，意外斷電會(huì)造成數(shù)據(jù)的丟失和工作的停擺，硬件也可能因此損壞，并導(dǎo)致生產(chǎn)進(jìn)度的推遲。
? ? ? UPS是一種儲(chǔ)能裝置，由電池或電能存儲(chǔ)單元組成，能夠在輸入電源或市電中斷時(shí)為負(fù)載提供電能，是一種不間斷供電系統(tǒng)。為工業(yè)計(jì)算機(jī)安裝UPS，可以確保在發(fā)生意外斷電的情況時(shí)數(shù)據(jù)的安全性并保護(hù)硬件不受損害。? ? ? ? 幾十年來(lái)，由于能量密度高（10～100瓦時(shí)/公斤），電池是能量?jī)?chǔ)備的主要方案。然而，受限于工作溫度（一般為0℃至40℃）和壽命周期（2年或500次充放電循環(huán)），對(duì)于工業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)電池既不夠強(qiáng)固也不夠持久。更重要的是，電池的壽命很大程度上受到環(huán)境溫度的影響。? ? ? ?想要一款適用于工業(yè)應(yīng)用的UPS，需要采用電容，又叫作電子雙層電容（EDLC）。電容是一種新型的電容，能量密度是電解電容（1～10瓦時(shí)/公斤）的10～100倍。除了提供讓人印象深刻的能量密度，電容還支持-40℃至65℃的寬溫工作范圍，儲(chǔ)能或壽命周期不容易受環(huán)境溫度波動(dòng)的影響，且擁有很長(zhǎng)的壽命周期（10年或50萬(wàn)次充放電周期）[1]。這兩個(gè)特點(diǎn)使得電容成為可信賴的工業(yè)級(jí)備用電源解決方案。? ? ? 近年來(lái)，我們的客戶選擇將可以克服沖擊、振動(dòng)、高溫等環(huán)境因素的Neousys宸曜科技SuperCAP UPS模塊部署在列車上，以便在鐵路環(huán)境電壓不穩(wěn)的情況下為列車控制器持續(xù)提供穩(wěn)定的電能。
通過(guò)發(fā)電機(jī)為系統(tǒng)負(fù)載供電
通過(guò)車頂?shù)氖茈姽占娔懿⑼ㄟ^(guò)靜態(tài)變流器為系統(tǒng)輸送電能
部署電池管理系統(tǒng)為列車電力系統(tǒng)供電
在電力過(guò)渡階段，由于電壓驟降或短時(shí)斷電，列車上的電能會(huì)出現(xiàn)短暫的不穩(wěn)定，這個(gè)短暫的時(shí)間可能是一秒不到，也可能是好幾秒，取決于部署何種備用電源系統(tǒng)。有兩種情況會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)大功率波動(dòng)。具體而言，當(dāng)系統(tǒng)的供電設(shè)備被開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)，變流器會(huì)因大功率波動(dòng)而損壞；另一種情況是，由于直流電源配電線路短路，保險(xiǎn)絲熔斷/斷路器斷開(kāi)，輸入電壓可能在不到一秒的時(shí)間內(nèi)驟降至0伏，而這是符合EN 50155標(biāo)準(zhǔn)的。EN 50155是在鐵路上機(jī)車車輛使用的電子設(shè)備規(guī)范歐洲標(biāo)準(zhǔn)，如今大多數(shù)都參照這一標(biāo)準(zhǔn)。EN 50155標(biāo)準(zhǔn)的其中一條定義是，正常輸入電壓須為穩(wěn)定（持續(xù)）電壓的0.7倍至1.25倍；且在少于一秒內(nèi)的電壓波動(dòng)范圍須為0.6倍至1.4倍。請(qǐng)參照下表：
? ? ? ?Neousys宸曜科技SuperCAP在另一種鐵路應(yīng)用中也大放光彩，即“第三軌系統(tǒng)”或“接觸軌系統(tǒng)”上運(yùn)行的列車。第三軌系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是，平交道口和交叉口處的接觸軌存在間隙，此時(shí)列車處于無(wú)電狀態(tài)。因此，列車的長(zhǎng)度短則需要達(dá)到能夠?qū)ⅰ伴g隙列車”接觸靴推回帶電軌道的長(zhǎng)度。? ? ? Neousys宸曜科技SuperCAP UPS不僅在意外斷電時(shí)可以作為備用電源模塊，也是列車上常出現(xiàn)電壓波動(dòng)時(shí)理想的“穩(wěn)壓器”。SuperCAP UPS支持12V至35V寬范圍直流輸入，高則可支持180W能量輸出，為連接的后端系統(tǒng)持續(xù)供電，確保系統(tǒng)的正常關(guān)機(jī)并保護(hù)計(jì)算機(jī)硬件和數(shù)據(jù)。不同于一般的UPS，Neousys宸曜科技SuperCAP UPS可以自動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)關(guān)機(jī)程序，不需要人為操作。配合Neousys宸曜科技的SuperCAP能量管理程序，可實(shí)時(shí)監(jiān)控后端系統(tǒng)的能量和功耗，以調(diào)整功率輸出并延長(zhǎng)SuperCAP模塊的壽命周期。? ? ? Neousys宸曜科技的SuperCAP UPS是基于電容而非電池單元的UPS，能夠在-25℃至60℃寬溫環(huán)境中運(yùn)行。SuperCAP UPS具備工業(yè)級(jí)性能，適用于苛刻的工業(yè)環(huán)境。
? ? ? Neousys宸曜科技的SuperCAP UPS還擁有CAP能量管理技術(shù)。SuperCAP UPS能夠監(jiān)控后端系統(tǒng)，為自動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)管理提供所需的電能，且不需要安裝額外的驅(qū)動(dòng)或軟件。此外，SuperCAP UPS不僅能持續(xù)供電直至系統(tǒng)正常關(guān)機(jī)，還能在因電壓波動(dòng)造成電源電壓不穩(wěn)時(shí)，作為保護(hù)屏障為相連的后端系統(tǒng)提供恒定的電流。這一點(diǎn)對(duì)于經(jīng)常出現(xiàn)電流不穩(wěn)的工廠或工業(yè)環(huán)境來(lái)說(shuō)是非常重要的。? ? ? ?Neousys宸曜科技SuperCAP UPS的應(yīng)用場(chǎng)景遠(yuǎn)不止工廠。除了類似UPS的備用電源模式外，Neousys宸曜科技的獨(dú)立型SuperCAP UPS還為車載應(yīng)用提供2種先進(jìn)的點(diǎn)火信號(hào)電源控制模式。SuperCAP可以連接至一臺(tái)車載計(jì)算平臺(tái)作為通用的基于電容的UPS，或作為1個(gè)穩(wěn)定的電源，根據(jù)點(diǎn)火信號(hào)輸入執(zhí)行用戶自行設(shè)置的開(kāi)機(jī)/關(guān)機(jī)延時(shí)。
? ? ? ?Neousys宸曜科技SuperCAP UPS中采用了SuperCAP能量管理[2]。設(shè)計(jì)和制造出可信賴的基于電容的備用電源系統(tǒng)需要一系列的基礎(chǔ)技術(shù)，如充/放電控制，主動(dòng)負(fù)載均衡，以及DC/DC轉(zhuǎn)換等，當(dāng)發(fā)生意外斷電時(shí)，可以在確保系統(tǒng)正常關(guān)機(jī)的前提下盡可能地發(fā)揮電容能量的作用。 SuperCAP能量管理架構(gòu)包含了單片機(jī)，電容和充/放電控制。嵌入在MCU中的架構(gòu)固件，不僅能持續(xù)監(jiān)控后端系統(tǒng)的能耗等級(jí)，還可以在發(fā)生意外斷電情況時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)軟關(guān)機(jī)程序，以避免數(shù)據(jù)丟失或出錯(cuò)。
得益于這一架構(gòu)，SuperCAP可以提供一些高級(jí)的功能，如實(shí)時(shí)能量監(jiān)控，高/低電壓保護(hù)，以及自動(dòng)/手動(dòng)關(guān)機(jī)控制。在參數(shù)配置程序中，用戶可以通過(guò)減少能量容量利用率從而提高電容的壽命周期。
? ? ? 傳統(tǒng)UPS使用電池來(lái)儲(chǔ)能，因此部署的環(huán)境受限，只能部署在辦公室或家中，與之不同的是，Neousys宸曜科技SuperCAP UPS模塊可以靈活部署在嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境中。Neousys宸曜科技SuperCAP UPS擁有寬溫工作范圍，非常適合部署在工業(yè)應(yīng)用或車載應(yīng)用中，且儲(chǔ)能單元不會(huì)隨著時(shí)間的推移大幅衰退。
