Wie maximieren Sie die Leistung einer langlebigen Batterie?

Die Batterielebensdauer ist die Entwicklung von drahtlosen Sensorknoten eine wichtige Überlegung, es wird das Internet der Dinge (IIoT) bilden. In vielen Anwendungen müssen Sensorknoten an unzugänglichen Orten installiert werden, ganz zu schweigen vom Service. Sensorknoten im Energiebedarf ist kostenlos, weil die Kosten zu hoch sind, es schwierig ist, sie mit Strom zu versorgen oder das Wartungspersonal dazu zu bringen, die Batterie regelmäßig zu wechseln.

Zusätzlich zu den elektronischen Produkten, die mit geringem Stromverbrauch verarbeitet werden, muss die Batterie selbst auch eine sehr lange Lebensdauer von bis zu 20 Jahren haben können. Viele Batteriechemien unterstützen eine so lange Lebensdauer nicht, selbst bei der Unterstützung von speziellen niederenergetischen Elektronenprodukten aufgrund ihrer Selbstentladungsrate.

Die Lithiumsulfurylchloridchemie kann jedoch eine sehr geringe Selbstentladungsrate aufweisen. Daher bietet die Chemie bei weitem die längste Lebensdauer und kann die höchste Energieautonomie aufweisen. Sie eignet sich für iot-Sensorknoten und andere wichtige Geräte kleiner Größe 40 Jahre wurde die Lebensdauer von Lithiumsulfurylchloridverbindungen bestätigt. Batterien der Größe a in praktischen Instrumenten mit einer Lebensdauer von mehr als 20 Jahren.

Da das Batterie-Stromversorgungssystem mit langer Lebensdauer die Erweiterung des Anwendungsbereichs berücksichtigt, ist es jedoch sehr wichtig, die Merkmale von Lithiumsulfurylchlorid zu berücksichtigen. Die drahtlose Kommunikation mit den Sensorknoten wird hinzugefügt und die Exekutivfunktion wie das Öffnen und Schließen des Gas- oder Flüssigkeitsventils wird erhöht der Spitzenstrom für die Batterien.

Ein typischer Sensorknoten oder Messanwendungen im Mikrocontroller ruhen die meiste Zeit, lesen die Daten in den normalen Zeitintervallen und speichern sie im lokalen Speicher. Innerhalb eines kurzen Zeitintervalls aktiviert der Controller die drahtlose Kommunikation Modul, und an das Gateway oder den Server sendet Datenpakete. Drahtlose Schnittstellenübertragung, der Strom beträgt 500 ma; Es dauert jedoch nur einige hundert Millisekunden.

Trotz der Leistung der Batterie scheint der kurzfristige Spitzenstrom zu unterstützen, und die Auswirkungen des Alterns sind unvermeidlich, können sich im Lebensbereich verringern. Die Batteriekapazität wird nicht nur durch die Selbstentladungsrate beeinflusst, sondern auch durch die Erzeugung einer großen Menge der elektrischen Stromimpulsimpedanz steigt.

Der Einfluss unterschiedlicher Größen des elektrischen Stromimpulsbildes.


Abbildung 1: Der Einfluss der unterschiedlichen Größe des Stromimpulses auf die Spannung mit der Zeit zeigt den kumulativen Effekt des kontinuierlichen Impulspotentials. Durch Verwendung des konstant niedrigen Stroms wird der Spannungspegel wiederhergestellt.

Die Selbstentladungsrate der Lithium-Sulfurylchlorid-Batteriechemie ist sehr gering, hauptsächlich aufgrund der Lithiumionen in der Anodenoberflächenentladung, die bei einer Passivierungsschicht gebildet wird. Die Isolationsschicht begrenzt den Stromfluss, kann jedoch durch Aufbringen der Last auf die Batterie abfallen Aufgrund der Bildung eines Weges durch die Passivierungsschicht für den chemischen Prozess kommt es jedoch zu einer Verzögerung. Dies ist ein Zeichen für einen vorübergehenden Spannungsabfall, und dann steigt der Anstieg unter konstanter Lastspannung langsam an.

Der vorübergehende Spannungsabfall hängt von der Dicke und Dichte der Passivierungsschicht ab. Je höher der Entladestrom ist, der durch die niedrigere Spannung bereitgestellt wird. Im Falle einer Teilentladung erhöht das Entfernen der Last tendenziell die Passivierungsmenge, erhöht die zu verringernde Spannung und verzögert sich.

Wenn die Batterien der Größe d, wie z. B. Tadirantl - 5134 / P, die Dauerlast von etwa 50 mU A allmählich freigeben, liefern sie in einem Zeitraum von mehr als zehn Jahren weiterhin Strom nahe der Nennspannung. Bei Bedarf jedoch Alle Batterien liefern einen größeren Stromimpuls, werden sich ändern. Durch die Verwendung derselben Zellen der Größe D und die Übertragung des Stroms von 150 mA, Impuls, zeigen Tadiran-Experimente, dass dieselben Zellen in etwa 2 Jahren 3 Volt bleiben Um abzunehmen, sank die Spannung nach 5 Jahren allmählich auf 1,5 V. Beim Schaltungsdesign schien die erwartete Spannung von mehr als 1,5 V die Batterie in fünf Jahren vollständig zu entladen, nicht in 10 oder 20. Die Batterien haben jedoch immer noch genügend Speicherladung. Wenn das System es nutzen kann, kann es auch die Energie für die 10 Jahre weiter liefern.

Sulfurylchlorid unter Verwendung einer Lithiumbatterie zur Verlängerung der Lebensdauer ist der Schlüssel zur Beseitigung des Strombedarfs, um keinen großen Stromimpuls zu erzeugen. Die Notwendigkeit, eine Impulsenergiepuffervorrichtung zur Energieversorgung zu verwenden, Batterie zur Bereitstellung eines konstanten Ladungsflusses in die Batterie die Pufferschaltung.

Um ein Verfahren für einen gesteuerten Energiepuffer bereitzustellen, werden ein großer Kondensator und Gleichstrom / Gleichstrom-Wandler verwendet, wie beispielsweise die Texas-Instrumente TPS62740, um die Ladung in den Kondensator einzustellen. Um eine ausreichende Ladung für den Betrieb einer drahtlosen Verbindung mit einem Doppelschichtkondensator von Hunderten von Mikrosekunden sicherzustellen oder der Superkondensator bietet eine geeignete Wahl.

Verwendung von Texas Instrumenten TPS62740 Mikrocontroller.


Abbildung 2: Verwendung einer Einzelchip-Mikrocomputersteuerung mit TPS62740 zur Superkondensatorspannung der Stromversorgung.

Schaltungsdesign unter Verwendung eines DC / DC-Wandler-Ausgangswiderstands zur Begrenzung des Stroms in den Superkondensator und gleichzeitig des Stroms, der aus der hohen Kapazität der Originalzellen extrahiert wird, wie er in der TadiranXTRA-Serie zu finden ist. Es muss ein Widerstand ausgewählt werden, um den Strombedarf aufrechtzuerhalten Obwohl die Hauptbatterie über den Widerstand mit dem Kondensator verbunden ist, hat die Verwendung eines DC / DC-Wandlers den Vorteil, dass die Ausgangsspannung dynamisch angepasst werden kann, um den Energieverlust des Widerstands zu verringern so weit wie möglich.

Ein programmierbarer DC / DC-Wandler wie TPS62740 kann als Superkondensator-Ladekapazität sein Ausgangsspannungsinkrement erhöhen. Eine Zusammenfassung eines Vorschlags ist eine Erhöhung um 100 mV alle 30 oder 60 Sekunden. Die Gesamtladezeit kann länger sein Während dieses Zeitraums wird jedoch aufgrund der allmählichen Erhöhung der Versorgungsspannung der reduzierte Widerstand immer unter 100 mV liegen. Obwohl der Batteriebedarf stark ansteigt, aber jeder Anstieg der Spannung, beträgt der Strombedarf zwei bis vier ma ma, es wird den Innenwiderstand nicht zu stark beeinträchtigen.

Der Spannungsversorgungsbereich des DC / DC-Wandlers wird auf zwei Faktoren begrenzt: Der Bedarf an Mikrocontrollern wird durch die nachgeschaltete Kondensatorspannung und die maximale Spannung des Superkondensators bereitgestellt, normalerweise im Bereich von 2,5 V bis 2,7 V. Ein eingebetteter Mikrocontroller kann einen Spannungsbereich erwarten Daher wird ein DC / DC-Wandler im Rahmen des Betriebs von 1 V bis 2,7 V erwartet. Dies kann vom Einzelchip-Mikrocomputer und der Auswahl des Superkondensators abhängen.

Beim Start muss der Superkondensator vom Mikrocontroller auf das gewünschte Spannungsniveau aufgeladen werden. In diesem Stadium kann ein großer Widerstand verwendet werden, um den Strom in den Superkondensator richtig zu begrenzen. Sobald das Ziel der Anfangsspannung erreicht ist, kann er kleiner sein Widerstand wird in einen minimalen Verlust umgewandelt. Dies kann durch die zwei parallel geschalteten Widerstände erreicht werden. Üblicherweise besteht ein Einzelchip-Computer-Betriebsschalter, der sicherstellen kann, dass Pfade mit höherem Widerstand im Startvorgang verwendet werden. Nach Erreichen des Spannungspegels wird der Mikrocontroller auf im niederohmigen Pfad einschalten.

Aufgrund des DC / DC-Wandlerschalters und des Strombegrenzungswiderstands verursachte die Umwandlung einige Schäden. Der Betrieb der Kaskade kann jedoch dazu beitragen, den Gesamtwirkungsgrad nahe 90% zu halten. Das Ergebnis der Leistungsregelungsstrategie ist die Maximierung der Lithiumsulfurylchloridbatterie Lebensdauer der Schaltung.

Erhöhen Sie während des Ladevorgangs schrittweise die Spannungszahl.

Abbildung 3: Während des Ladevorgangs, wenn das Funkmodul aktiv ist, während des Ladevorgangs die Stufenspannungsphase in Spannung.

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