自動抄表（AMR）系統提供了安全的雙向通信，是當前日益增長的能源市場上適應性最強的計量系統。AMR系統搜集實時數據并通過聯網技術將這些信息傳輸到中央數據庫。AMR單元能夠產生準確的客戶計費，并向客戶提供停電、布線穩定性和自診斷等信息（如圖1所示）。
圖1 AMR系統搜集實時數據，并通過聯網技術將這些信息傳輸到中央數據庫。電表接入線路并從中獲取能量，但它還需要使用超級電容作為后備能源。天然氣表和水表都需要電池能源。但是如果不使用超級電容作為輔助，電池在低溫下很難傳遞能量，并會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行內部元件，而且還要能夠處理單元的無線發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縮短大多數電池的壽命。
圖2 峰值功率需求會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。超級電容能夠在寬達40℃～85℃的工作溫度范圍內幫助電池供應所需的功率當工作模式發生改變時，許多電池供電設備的峰值功率需求可能會遠遠超出電池的容量。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險、縮短工作壽命、甚至提前出現電池故障。由于所采用的化學能量存儲機制會發生老化，電池都具有有限的生命周期。相反，超級電容采用靜電能量存儲機制，不存在磨損，所以實際上具有無限長的生命周期。 傳統電池的另一個問題是，它們具有很大的內部等效串聯電阻（ESR），從而無法始終如一地供應大功率脈沖。相比之下，超級電容的內部ESR很低，能夠供應大功率脈沖。 不足為奇的是，已應用到許多消費產品中的超級電容現在也使得自動化的水表和天然氣表能夠工作更長的時間。超級電容通過滿足AMR應用中的峰值功率需求，為補充和增加電池壽命提供了一種解決方案。在這些應用中，超級電容由主電源來充電，并在主電源出現故障或者需要提供峰值功率的時候發揮備份電源的作用。超級電容和電池并行工作，使用在那些既需要持續低功率放電以連續工作，又需要脈沖功率用于峰值負載的應用之中。 眾所周知，因為電容的ESR相對較低，所以為源電池增加并聯電容能夠在脈沖功率期間幫助提供電源。將低ESR的超級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的、ESR較大的電池傳出并給超級電容充電，然后在需要的時候以突發電流脈沖的形式從超級電容中傳出。傳遞完脈沖電流之后，在兩次脈沖式負載周期之間，超級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電容時相比，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AMR應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。這些極限溫度將嚴重降低電池的工作性能，并且還會造成電池壽命縮短。當環境溫度較低時，電池的內阻會顯著增加。獨立的電池可能沒有足夠的功率可供發射機使用，從而會導致電池壽命縮短。 Cooper Bussmann公司PowerStor品牌的PM系列和M系列超級電容（如圖3所示）被設計用于AMR水表和天然氣表應用。這些設備在很寬的工作溫度范圍內具有極低的電阻，以滿足對這種類型抄表的嚴酷環境要求。
圖3 Cooper Bussmann公司的PM和M系列超級電容 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保留信息。在停電時，通常不需要發射機功率，所以不需要電池。可以使用取值較大的超級電容為系統供電數小時或數天，直到電力恢復。當然，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，并且在足夠寬的工作溫度范圍內工作時會遇到問題，所以超級電容通常是最佳的臨時性電源解決方案。 盡管M系列和PM系列超級電容的電容值較大，可以維持電表運行非常長的時期，但庫柏西熔（Cooper Bussmann）公司KR系列的紐扣型超級電容卻是許多電表安裝的選擇。紐扣型產品具有更大的ESR和更小的電容，但是因為在電力線停電時通常不需要提供發射機功率，所以這些器件有足夠多的能量存儲和足夠低的ESR，能夠為電表供電數小時或數天，直到電力線恢復供電。 來源：電子工程網 |
