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能量采集

“能量采集”是指从外部环境能源（如光、热、运动或电磁场）中收集能量，并将其以电能形式储存在电池或电容器中以备以后使用。基本原理是，采集持续供应的低水平能量，提供短期的高能量输出。存储的能量通常用于向低功率无线电子设备供电，例如微处理器、传感器或网络通信设备等。

图 1：紫外线和可见光的电磁光谱

混合动力机车电源解决方案的设计

由于实现全电动化需要完全电气化的铁路，而在火车调车场或铁路测线上通常无法实现这一点，因此许多铁路运营商正在转向混合动力模式。观看此视频，了解在转向混合动力调车机车的过程中，RECOM如何为大型货运铁路运营商提供电池充电器解决方案。

环境中最常见的能源包括：

光伏	热电	振动
即使在室内，太阳能电池也可以通过吸收光子产生可供利用的电力。在 100 Lux 照度下，光伏电池的开路直流输出电压约为 500 V–800 mV，但若串联多个电池、使用更大容量的电池或将电池暴露在更强光下，可以产生更高的电压。在重载条件下，输出电压会显著下降，因此应不断调整（追踪）最佳负载（最大功率点），在光照强度出现变化时进行补偿。	如果两个不同导体之间存在温度差异，那么在这两个导体之间将产生电流（这被称为赛贝克效应）。热电发电机 (TEG) 利用这种效应，使用半导体结将环境中的热能转化为电能，从而产生可供利用的直流电能。直流电能与热接点和冷接点之间的温差以及发电机的表面积成正比。	最常见的振动能量采集器使用弹簧质量在固定线圈内移动磁铁，产生交流电。如果将弹簧质量系统调整为与振动的主频率共振，则可以产生大量电能。
质量流量	压电	电磁
流动的液体或气体会带动小型涡轮机旋转，产生电力。这种小型涡轮机可以置于汽车空调管道、水管中或外表面上，通过车辆行驶过程中形成的气流或水流产生交流电。涡旋脱落是另一种质量流量能量收集方法，无需旋转部件（见压电能量部分）。	将机械应变转换为高电压、低电流输出，这种输出可作为采集器的能源。例如，压电基座通常与振动的涡旋脱落杆搭配使用，将振动转换为交流电压。	一种使用天线收集电磁辐射（电场、Wi-Fi 信号、无线电波）并加以利用以产生极低功率（通常为 µW）的设备。用于室内环境。然而，如果在室外环境下使用定向微波束作为辐射源，则可以产生更高功率。

能量采集系统的电子组件：

升压转换器	系统控制器	降压转换器
环境中的大部分能源都能够产生输出电压，但由于电压太低而不能直接使用。因此，需要采用 DC/DC 升压转换器作为采集系统的第一级。升压转换器用于将较低的输入电压提升到更高的电压，然后可以用于为小型电池或超级电容器充电。例如，REH 采集器可将低至 0.05 VDC 的输入电压提升至 4.12 VDC，为充电电池充电；也可以提升至 4.50 VDC，为双电池超级电容器充电（引脚可选）。	系统控制器用于控制储能元件的充电和放电，确保这些元件不会过度充电或过度放电。在负载完全耗尽储能元件中储存的能量时，系统控制器还会生成状态信号和即将断电的警告信号。对于 REH 采集器，控制器还包含备用电池开关，在可用环境能量不足时（例如，在夜间工作的光伏电池），切换到由主电池供电。	储能元件（电池或超级电容器）提供的电压是可变的，并且不受短路保护。降压转换器可将此未经调节的电压有效降至稳定的固定输出电压，而且输出电压受短路保护。REH 采集器内置两个独立的稳压降压转换器，可为应用提供 3.3 VDC 和 1.8 VDC 电压。

	系列	要点
	RAC04NE-K/277	输入范围：85-305 VAC，满载时温度可达 +80°C 增强浪涌额定值：2kV (L-N); 4kV (L-PE) 过电压类别：OVC III，海拔高度最高 3000 米 6 W 增强功率，持续时间可达 20 秒有线型号带安装标签，IP65 等级符合 EN55032 B 级标准；支持浮动输出或接地参考输出提供 3 年保修
	REH	高效能量回收模块两个具备使能引脚的 SCP 稳压输出外部元器件数量最少备用电池输入支持使用锂离子电池或超级电容器储能即将关闭警告信号在 -40°C 至 +100°C 的温度范围内工作，无需降额
	REH-3.31.8-EVM-1	REH-3.31.8 能量回收模块的评估平台支持将锂离子充电电池或超级电容器作为储能设备备用纽扣电池座封装和输入确保不间断工作易于进行设定和评估

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