점점 더 확대되는 슈퍼커패시터의 이점들과 애플리케이션

June 9, 2024

최신 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차를 운전해 봤다면 차량이 정지했을 때 마치 엔진이 숨을 들이마시듯 일종의 최대 절전 모드로 전환된다는 사실을 눈치채셨을 것입니다. 그 후, 가속 페달을 밟으면 차량의 전원이 꺼질 때만큼이나 빠르게 전원이 켜집니다.

-이는 슈퍼커패시터 때문인데, 이 기술의 다양한 애플리케이션 중 하나일 뿐입니다. 하이브리드 또는 EV에서 슈퍼커패시터는 에너지 저장 효율을 높이기 위해 사용됩니다. 단일 슈퍼커패시터는 고체 유전체를 사용하는 기존 커패시터보다 더 많은 에너지를 저장할 수 있지만 그렇다고 배터리만큼의 저장 규모는 아닙니다.

-슈퍼커패시터가 장점을 발휘하는 순간은 즉시 전원을 켜고, 빠르게 충전하고, 덜 복잡한 충전 회로를 필요로 하는 것을 포함해 애플리케이션을 위해 충분한 에너지를 저장할 수 있을 때입니다.

-이는 소비가전, 컴퓨터, 통신 애플리케이션을 위해 배터리 이상의 장점을 찾는 설계 엔지니어에게 매우 중요합니다. 그들은 충전 주기 수에 관계없이 높은 전력 밀도와 긴 수명을 가진 슈퍼커패시터를 찾고 있습니다.

-그러한 제품들은 사물 인터넷(IoT) 기기, 스마트폰, 웨어러블, 비상 조명, 재생 에너지 시스템, 무정전 전원공급장치(UPS), 태양광 어레이, 에너지 하베스팅 기술을 위한 애플리케이션에서 확인할 수 있습니다.

-보다 큰 규모의 슈퍼커패시터는 자기 부상(maglev) 열차, 전력 및 장애 복구 시스템, 트럭 리프트, 트랙 스위칭 같은 운송 애플리케이션에서 발견됩니다.

-이번 포스트에서는 파워스토어/이튼(PowerStor/Eaton), AVX, 커패시테크(Capacitech)의 다양한 슈퍼커패시터 제품들을 살펴보겠습니다.

점점 더 확대되는 슈퍼커패시터의 이점들과 애플리케이션

-작지만 강력한 슈퍼커패시터 제품들

파워스토어/이튼(PowerStor/Eaton)의 TVA AEC-Q200 슈퍼커패시터는 스마트 자동차 및 하이브리드 자동차 애플리케이션에 이상적입니다. 이 슈퍼커패시터는 독자적인 소재와 공정을 결합한 전기 이중층 커패시터(EDLC) 구조를 사용하는 초고정전용량의 에너지 저장 장치입니다. 이는 백업 전원, 펄스 전원, 하이브리드 전원 시스템을 위한 커패시터 솔루션을 제공하며, EV 도어록 및 트렁크 래치, 긴급통화(e-call) 애플리케이션, 차량용 비디오 레코더 및 브로드넷 안정화 시스템 등에 활용됩니다. 브로드넷 안정화는 배전 시스템에서 상호 연결된 부하와 동적 부하 간의 전력 사용 균형을 제공합니다. 이 제품은 애플리케이션에 최적의 성능을 제공할 뿐 아니라, 친환경 전력 솔루션을 위해 친환경 소재로 제작되었습니다.

-AVX의 프리즈마캡(PrizmaCap^™) 커패시터는 단독으로, 또는 1차나 2차 배터리와 함께 사용할 수 있는 소형 디바이스입니다. 이 제품은 크기, 무게, 전력 및 비용(SWaP-C)에 최적화된 다양한 배터리 구동 제품에 최고의 성능을 제공하도록 설계되었습니다. 이 커패시터는 백업 시간 연장, 배터리 수명 연장, 필요에 따라 즉각적인 전력 펄스를 제공합니다. 이 제품은 펄스 전력 처리, 에너지 저장, 에너지/전력 유지, 그 외에 배터리 사용이 요구되는 애플리케이션에 가장 잘 사용됩니다. 특히 웨어러블 및 핸드헬드 기기, 산업용 장비, 무선 키보드, 전원 페리퍼럴, 태블릿, 전자 리더기를 포함한 최종 제품에 적합합니다. 작동 온도 범위는 -55°C ~ +90°C, 정전 용량은 3.5F ~ 15F, 에너지 밀도는 1.14Wh/kg ~ 2.43Wh/kg입니다.

-커패시테크의 케이블 기반 커패시터는 유연한 와이어 모양의 트위스트 타이 같은 슈퍼커패시터입니다. 이 제품은 디스크리트 크기가 작아 PCB 보드에서 면적을 적게 차지하며 웨어러블, 와이어링 하니스, 또는 전원 카드 같은 다양한 장치에 통합됩니다. 이 커패시터는 PCB 상에서 공간을 통해 라우팅되거나 작은 인클로저 내부에서 휘어질 수 있습니다. 설계자는 CBC를 직렬 및/또는 병렬로 함께 사용하여 제품 사양을 충족할 수 있습니다. 이를 통해 설계자는 PCB에서 CBC를 사용하여 더 작은 제품, 보다 고성능 제품, 또는 새로운 기능과 성능을 갖춘 제품을 맞춤화할 수 있습니다.

-예전에는 슈퍼커패시터가 주로 메모리 보호 및 내부 배터리 백업용이었습니다. 그러나 이제는 하이브리드 차량, 스마트폰, 에너지 하베스팅 등 활용 범위가 넓어졌습니다. 앞으로 얼마나 더 많은 애플리케이션들이 개발될지 기대가 됩니다.