Bateri ER + LIC untuk IoT: Panduan Kuasa Denyut Tinggi Li-SOCl2

Bateri ER + LIC untuk IoT: Memilih Penyelesaian Kuasa Denyut Li-SOCl2 yang Tepat

Apabila semakin banyak peranti IoT dipasang dalam pengukuran pintar, pemantauan jarak jauh, penjejakan aset, pengesan persekitaran dan automasi industri, rekabentuk kuasa menjadi semakin penting.

Ramai peranti IoT mempunyai satu ciri sepunya: mereka mengguna tenaga sangat sedikit sepanjang masa, tetapi secara berkala memerlukan arus yang jauh lebih tinggi apabila modul wayarles bangun dan menghantar data.

Ini menimbulkan cabaran.

Bateri yang berprestasi luar biasa di bawah beban rendah berterusan mungkin tidak sentiasa dioptimumkan untuk denyut arus tinggi yang pendek. Sebaliknya, memilih bateri hanya berdasarkan keupayaan denyut tinggi boleh meningkatkan saiz, kos atau pelepasan sendiri secara tidak perlu.

Satu penyelesaian praktikal ialah menggabungkan bateri litium tionil klorida dengan kapasitor ion litium.

Di Cowon, gabungan lazim termasuk:

• ER10450 + LIC0813

• ER14250 + LIC0820

• ER14505 + LIC1020

• ER26500 + LIC1320

• ER34615 + LIC1620

• ER34615 + LIC1840

Gabungan ini direka untuk menyeimbangkan dua keperluan penting dalam peralatan IoT bertenaga bateri:

bekalan tenaga jangka panjang dan kuasa denyut tinggi dalam tempoh pendek.

Mengapa Peranti IoT Memerlukan Kedua-dua Tenaga dan Kuasa

Peranti IoT tanpa wayar yang lazim tidak mengguna arus pada kadar yang tetap.

Kitaran operasinya mungkin kelihatan seperti berikut:

Tidur → Bangun → Ukur → Hantar Data → Kembali ke Tidur

Semasa mod tidur, penggunaan arus mungkin sangat rendah.

Apabila modul komunikasi diaktifkan, permintaan arus boleh meningkat secara ketara untuk jangka masa yang singkat.

Ini biasa berlaku dalam peranti yang menggunakan teknologi komunikasi seperti:

• NB-IoT

• LTE-M

• GSM

• LoRa

• LoRaWAN

• GPS

• Komunikasi RF

Ini bermakna bahawa penggunaan arus purata sahaja tidak mencukupi untuk memilih bateri yang betul.

Jurutera juga perlu mengambil kira:

• arus puncak,

• tempoh denyutan,

• frekuensi denyutan,

• voltan operasi minimum,

• suhu,

• jangka hayat perkhidmatan yang dijangkakan,

• dan ruang pemasangan yang tersedia.

Bateri mungkin mengandungi jumlah tenaga yang mencukupi untuk mengendalikan suatu peranti selama bertahun-tahun, tetapi peranti itu masih boleh gagal jika voltan jatuh di bawah voltan operasi minimum elektronik semasa penghantaran.

Di situlah penyelesaian bateri ER + LIC menjadi berguna.

Apakah Bateri Li-SOCl2 ER?

Bateri ER ialah bateri litium primer berdasarkan kimia Litium Tionil Klorida, yang biasanya ditulis sebagai Li-SOCl2.

Bateri ini biasanya memberikan voltan nominal sebanyak 3.6V dan banyak digunakan dalam peralatan industri dan IoT kerana beberapa ciri penting:

• ketumpatan tenaga yang tinggi,

• penyahcasan sendiri yang rendah,

• keupayaan penyimpanan yang panjang,

• voltan stabil semasa pelepasan kadar rendah,

• keupayaan suhu operasi yang luas,

• dan kesesuaian untuk operasi tanpa pengawasan jangka panjang.

Saiz bateri ER biasa termasuk:

ER10450, ER14250, ER14505, ER26500 dan ER34615.

Sel yang lebih kecil berguna apabila ruang PCB dan dimensi produk terhad. Manakala sel yang lebih besar seperti ER26500 dan ER34615 memberikan tenaga yang jauh lebih tinggi untuk aplikasi yang memerlukan jangka hayat lebih lama.

Namun, kapasiti tenaga hanyalah sebahagian daripada rekabentuk sistem kuasa.

Mengapa Tambah Kapasitor Litium-Ion?

Kapasitor Litium-Ion, atau LIC, digunakan sebagai komponen sokongan berkuasa tinggi.

Dalam sistem kuasa hibrid yang direkabentuk dengan betul, bateri ER menyediakan tenaga jangka panjang yang diperlukan oleh peranti, manakala LIC membantu menyokong tempoh tuntutan arus tinggi secara singkat.

Cara mudah untuk memahami hubungan ini ialah:

Bateri ER = Tenaga Jangka Panjang

LIC = Kuasa Denyut Jangka Pendek

Semasa operasi siaga biasa, bateri ER menyokong arus latar belakang yang rendah.

Apabila peranti dihidupkan dan modul wayarles mula menghantar, LIC boleh membantu menyediakan arus denyut tambahan yang diperlukan oleh beban.

Selepas peristiwa penghantaran, sistem kembali ke keadaan berkuasa rendah.

Arkitektur ini boleh membantu meningkatkan kestabilan voltan semasa peristiwa berarus tinggi dan mengurangkan tekanan elektrik yang dikenakan secara langsung ke atas bateri utama.

Mengapa Tidak Menggunakan Bateri Li-SOCl2 Secara Tunggal?

Bateri Li-SOCl2 amat menarik untuk aplikasi yang memerlukan jangka hayat operasi yang panjang disebabkan kadar pembersihan sendiri yang rendah dan ketumpatan tenaga yang tinggi.

Namun, banyak sel ER berkapasiti tinggi terutamanya dioptimumkan untuk pelepasan jangka panjang pada arus rendah.

Ciri lain kimia Li-SOCl2 ialah pempasifan.

Semasa penyimpanan dan operasi arus rendah, satu lapisan pelindung terbentuk pada permukaan litium. Lapisan ini menyumbang kepada ciri-ciri penyimpanan yang sangat baik dan kadar pembersihan sendiri yang rendah bagi bateri tersebut.

Namun, di bawah keadaan operasi tertentu—khususnya selepas tempoh penyimpanan yang panjang—peningkatan beban secara tiba-tiba boleh menyebabkan penurunan voltan sementara.

Bagi litar berkuasa rendah yang ringkas, ini mungkin tidak penting.

Bagi modul komunikasi IoT, penurunan voltan sementara ini boleh menjadi kritikal.

Jika voltan sistem jatuh di bawah voltan operasi minimum bagi modem, MCU atau litar RF, peranti mungkin akan set semula, gagal mendaftar dengan rangkaian atau kehilangan penghantaran data.

Penambahan LIC yang dipilih secara sesuai boleh membantu menyediakan arus berdurasi pendek yang diperlukan semasa peristiwa-peristiwa ini.

Enam Konfigurasi ER + LIC untuk Kepentingan IoT yang Berbeza

Produk-produk IoT yang berbeza memerlukan kombinasi tenaga kapasiti, keupayaan denyutan dan saiz fizikal yang berbeza.

Cowon menawarkan pelbagai konfigurasi ER + LIC untuk memenuhi keperluan aplikasi yang berbeza.

ER10450 + LIC0813

Gabungan padat ini sesuai untuk produk IoT berskala mikro di mana ruang PCB dan saiz bateri merupakan pertimbangan penting.

Aplikasi tipikal termasuk:

• sensor tanpa wayar padat,

• peranti pemantauan kecil,

• pemancar kitaran tugas rendah,

• peranti penjejak kecil,

• elektronik utiliti padat.

Ia amat sesuai apabila sistem memerlukan bateri utama yang kecil tetapi masih mendapat manfaat daripada sokongan denyut tambahan.

ER14250 + LIC0820

ER14250 ialah saiz Li-SOCl2 padat biasa yang digunakan dalam elektronik industri dan produk pengesan pintar.

Apabila dipasangkan dengan LIC0820, ia dapat memberikan keseimbangan yang berguna antara dimensi padat, operasi siaga jangka panjang dan komunikasi tanpa wayar berkala.

Aplikasi berpotensi termasuk:

• sensor pintar,

• meter utiliti padat,

• peranti keselamatan,

• nod pemantauan jarak jauh,

• peranti RF berkuasa rendah.

ER14505 + LIC1020

ER14505 menawarkan kapasiti tenaga yang lebih tinggi sambil mengekalkan format saiz AA yang biasa.

Digabungkan dengan LIC1020, konfigurasi ini boleh dipertimbangkan untuk produk IoT yang memerlukan tempoh operasi yang lebih panjang atau tuntutan komunikasi yang lebih besar berbanding sistem bateri yang lebih kecil.

Aplikasi tipikal termasuk:

• meter air pintar,

• meter gas,

• peranti penjejakan aset,

• Talian LoRa dan LoRaWAN,

• Sensor NB-IoT,

• sistem pemantauan industri.

ER26500 + LIC1320

Apabila keperluan tenaga meningkat, ER26500 menjadi pilihan menarik untuk sistem IoT industri berumur panjang.

Bateri yang lebih besar menyediakan tenaga yang jauh lebih banyak berbanding sel ER padat, manakala LIC1320 menyokong sistem semasa komunikasi atau peristiwa beban puncak lain.

Aplikasi berpotensi termasuk:

• Peranti pemantauan NB-IoT,

• unit telemetri jauh,

• sensor industri,

• peralatan meter pintar,

• ioT pertanian,

• pemantauan persekitaran,

• pemantauan infrastruktur.

Kombinasi jenis ini amat berguna untuk peranti yang dijangka kekal di medan untuk jangka masa panjang tanpa penggantian bateri yang kerap.

ER34615 + LIC1620

ER34615 ialah bateri Li-SOCl2 saiz D yang biasanya dipilih apabila jangka hayat panjang dan jumlah tenaga keseluruhan yang tinggi adalah penting.

Dipasangkan dengan LIC1620, ia boleh menyokong aplikasi IoT yang mencabar yang menggabungkan penggunaan tenaga sedia-standby yang sangat rendah dengan komunikasi arus tinggi secara berkala.

Aplikasi berpotensi termasuk:

• meter pintar jangka hayat panjang,

• sistem pemantauan jarak jauh,

• telemetri industri,

• Penjejakan GPS dan aset,

• pemantauan paip,

• peralatan IoT luaran,

• sensor bersambung selular.

ER34615 + LIC1840

Untuk aplikasi dengan keperluan tenaga tinggi dan beban denyut lebih mencabar, ER34615 + LIC1840 menawarkan pilihan lain.

LIC yang lebih besar boleh dipertimbangkan apabila sistem komunikasi tanpa wayar atau senibina peranti memerlukan sokongan denyut yang lebih kuat.

Aplikasi tipikal termasuk:

• peranti NB-IoT berkuasa tinggi,

• Terminal komunikasi LTE-M,

• pemantauan industri jarak jauh,

• peranti penjejakan,

• infrastruktur pintar,

• peralatan utiliti,

• sistem bersambung luaran.

Gabungan bateri dan LIC yang tepat harus sentiasa dipilih mengikut profil elektrik sebenar peranti, bukan hanya berdasarkan nama aplikasi.

Cara Memilih Gabungan ER + LIC yang Tepat

Tiada satu gabungan bateri pun yang ideal untuk setiap aplikasi IoT.

Penyelesaian kuasa yang boleh dipercayai bermula dengan memahami profil beban sebenar.

Sebelum memilih bateri ER dan LIC, jurutera perlu menilai parameter berikut.

1. Arus Siaga

Berapa banyak arus yang digunakan peranti semasa tidur?

Memandangkan peranti IoT boleh menghabiskan kebanyakan hayat perkhidmatannya dalam mod siaga, walaupun perubahan kecil dalam arus tidur boleh memberi kesan ketara terhadap jangka hayat bateri secara keseluruhan.

2. Arus Puncak

Apakah arus tertinggi yang diperlukan apabila modem, radio, motor, injap atau beban lain dihidupkan?

Ini merupakan salah satu parameter paling penting ketika memilih LIC.

3. Tempoh Denyutan

Denyutan pendek yang berlangsung beberapa milisaat sangat berbeza daripada beban yang kekal tinggi selama beberapa saat.

Oleh itu, arus puncak dan tempoh denyutan mesti dipertimbangkan bersama-sama.

4. Frekuensi Penghantaran

Berapa kerap peranti ini berkomunikasi?

Sekali sehari?

Sekali sejam?

Setiap beberapa minit?

Suatu peranti yang menghantar secara kerap mungkin menimbulkan tuntutan yang sangat berbeza terhadap sistem bateri berbanding peranti yang menghantar satu bungkusan pendek setiap hari.

5. Voltan Operasi Minimum

Setiap sistem elektronik mempunyai voltan minimum di bawah mana operasi yang boleh dipercayai tidak dapat dijamin.

Penyelesaian kuasa mesti mengekalkan voltan yang mencukupi semasa keadaan beban tertinggi.

6. Suhu Operasi

Suhu mempengaruhi prestasi bateri, kelakuan denyut, rintangan dalaman dan kapasiti yang boleh digunakan.

Peranti IoT luaran dan industri mungkin mengalami keadaan yang sangat berbeza daripada elektronik dalaman.

7. Jangka Hayat Perkhidmatan yang Diperlukan

Reka bentuk lima tahun dan reka bentuk lima belas tahun tidak seharusnya secara automatik menggunakan bateri yang sama.

Jangka hayat yang dijangkakan mesti dinilai bersama-sama dengan arus siaga, frekuensi penghantaran, pelepasan sendiri dan keadaan persekitaran.

8. Ruang Pemasangan yang Tersedia

Penyelesaian elektrik yang ideal masih mesti muat di dalam peranti.

Oleh sebab itu, pelbagai kombinasi—daripada ER10450 + LIC0813 hingga ER34615 + LIC1840—adalah berguna.

Adakah LIC Meningkatkan Kapasiti Ah Bateri?

Ini merupakan perbezaan penting.

LIC biasanya tidak ditambah terutamanya untuk meningkatkan kapasiti Ah nominal bateri ER.

Tujuan utamanya ialah memperbaiki penghantaran kuasa jangka pendek.

Bateri ER kekal sebagai sumber tenaga jangka panjang utama.

LIC bertindak sebagai penimbal kuasa semasa peristiwa beban denyut.

Oleh itu, apabila mengira jangka hayat operasi yang dijangkakan, jurutera masih perlu menilai kapasiti boleh guna bateri ER bersama kitaran tugas penuh peranti.

Bateri ER + LIC berbanding Bateri Kadar Tinggi

Terdapat beberapa cara untuk memberi kuasa kepada peranti IoT berdenyut tinggi.

Salah satu pilihan ialah menggunakan kimia bateri atau pembinaan sel yang direka khas untuk arus berterusan dan berdenyut yang lebih tinggi.

Pilihan lain ialah menggabungkan sel Li-SOCl2 berenergi tinggi dengan komponen sokongan denyut seperti LIC.

Pilihan yang betul bergantung pada aplikasi.

Arkitektur ER + LIC boleh menjadi sangat menarik apabila sistem memerlukan:

• penyahcasan sendiri yang sangat rendah,

• jangka hayat siaga yang panjang,

• jumlah tenaga yang tinggi,

• dan hanya denyutan arus tinggi secara berkala.

Daripada mengoptimumkan keseluruhan bateri mengikut acara komunikasi pendek, sistem ini memisahkan keperluan tenaga daripada keperluan kuasa.

Aplikasi Lazim untuk Sistem Kuasa ER + LIC

Jenis arkitektur kuasa hibrid ini boleh dipertimbangkan untuk pelbagai produk berkuasa bateri yang bersambung, termasuk:

Ukuran Pintar

• Meter air pintar

• Meter gas pintar

• Meter Elektrik Pintar

• Meter haba

Internet of Things (IoT) tanpa wayar

• Sensor NB-IoT

• Peranti LTE-M

• Node LoRaWAN

• Peralatan komunikasi RF

Penjejakan

• Penjejak GPS

• Peranti penjejakan aset

• Peranti pemantauan logistik

• Beacon lokasi jarak jauh

IoT Perindustrian

• Penjaja industri

• Peralatan pemantauan jarak jauh

• Pemantauan Paip

• Pemantauan infrastruktur

• Sistem keselamatan dan amaran

Pemantauan persekitaran dan pertanian

• Sensor cuaca

• Peralatan pemantauan tanah

• Peranti IoT pertanian

• Pencatat data persekitaran

Mengapa Profil Beban Lengkap Penting

Memilih bateri IoT yang betul bukan sekadar soal memilih kapasiti terbesar yang mungkin.

Sebagai contoh, dua peranti mungkin sama-sama menggunakan komunikasi NB-IoT tetapi mempunyai keperluan kuasa yang sama sekali berbeza.

Peranti A mungkin menghantar satu mesej pendek setiap 24 jam.

Peranti B mungkin menghantar data setiap 15 minit dan sering melakukan pendaftaran rangkaian.

Walaupun kedua-dua produk menggunakan teknologi komunikasi yang sama, keperluan baterinya boleh jadi sangat berbeza.

Oleh sebab itu, maklumat paling berguna untuk diberikan apabila meminta penyelesaian kuasa termasuk:

• arus operasi normal,

• arus tidur,

• arus denyutan maksimum,

• tempoh denyutan,

• frekuensi komunikasi,

• voltan operasi minimum,

• julat suhu persekitaran,

• jangka hayat perkhidmatan sasaran,

• dan dimensi bateri yang tersedia.

Dengan maklumat ini, gabungan bateri ER dan LIC yang lebih sesuai boleh dinilai.

Satu Platform Kuasa Booleh Skala untuk Peranti IoT

Julat dari ER10450 + LIC0813 hingga ER34615 + LIC1840 mencipta satu platform boleh skala untuk pelbagai saiz produk IoT dan keperluan kuasa.

Gabungan yang lebih kecil boleh menyokong sensor bersambung padat di mana ruang pemasangan terhad.

Konfigurasi julat sederhana boleh melayani pengukuran pintar, penjejakan dan pengesan tanpa wayar umum.

Gabungan yang lebih besar boleh menyokong peranti industri jauh yang memerlukan jangka hayat operasi yang panjang serta prestasi denyutan yang lebih kuat.

Daripada menganggap bateri sebagai komponen tersendiri, pembangun IoT boleh menilai keseluruhan arkitektur kuasa berdasarkan kitaran tugas sebenar peranti.

Kesimpulan

Peranti IoT moden memerlukan lebih daripada sekadar bateri berkapasiti besar.

Peranti ini sering memerlukan sistem kuasa yang mampu membekalkan arus sangat rendah secara cekap selama berbulan-bulan atau bertahun-tahun, sambil tetap menyokong tempoh pendek arus jauh lebih tinggi semasa komunikasi.

Menggabungkan bateri Li-SOCl2 ER dengan Kapasitor Litium-Ion merupakan salah satu cara praktikal untuk memenuhi kedua-dua keperluan tersebut.

Bateri ER membekalkan tenaga jangka panjang.

Kapasitor Litium-Ion (LIC) menyediakan sokongan kuasa denyut.

Daripada gabungan padat seperti ER10450 + LIC0813 hingga sistem berenergi lebih tinggi seperti ER34615 + LIC1840 , penyelesaian yang sesuai bergantung pada arus siaga sebenar peranti, arus denyut, tempoh denyut, frekuensi komunikasi, suhu dan jangka hayat perkhidmatan yang diperlukan.

Oleh itu, soalan paling penting dalam pemilihan bateri untuk IoT bukan sekadar:

"Bateri manakah yang mempunyai kapasiti terbesar?"

Soalan yang lebih baik ialah:

"Gabungan kuasa manakah yang paling sesuai dengan profil operasi sebenar peranti tersebut?"

Cowon boleh menyokong konfigurasi bateri ER tersuai + LIC untuk pelbagai aplikasi IoT, meter pintar, penjejakan dan industri berdasarkan keperluan elektrik dan mekanikal pelanggan.