ЕР батерија + ЛИЦ за ИОТ: Ли-СОЦЛ2 водич за јаку пулсну енергију

ЕР батерија + ЛИЦ за ИОТ: Избор правог Ли-СОЦЛ2 решења за високу пулсну енергију

Како се више ИОТ уређаја распоређује у интелигентном мерењу, удаљеном праћењу, праћењу средстава, сензорисању животне средине и индустријској аутоматизацији, дизајн енергије постаје све важнији.

Многи уређаји са Интернета ствари имају једну заједничку карактеристику: углавном троше врло мало енергије, али периодично захтевају много већи струја када се бежични модул пробуди и преноси податке.

То ствара изазов.

Батерија која се изузетно добро понаша под малим континуираним оптерећењима можда није увек оптимизована за кратке, високе пулсе струје. С друге стране, избор батерије само за високу импулсну способност може непотребно повећати величину, трошкове или самоиспуштање.

Једна практична решења је комбиновање литијум тионил хлоридне батерије са литијум-јонским кондензатором.

У Цоуону, типичне комбинације укључују:

• ЕР10450 + ЛИЦ0813

• ЕР14250 + ЛИЦ0820

• ЕР14505 + ЛИЦ1020

• ЕР26500 + ЛИЦ1320

• ЕР34615 + ЛИЦ1620

• ЕР34615 + ЛИЦ1840

Ове комбинације су дизајниране да уравнотеже два важна захтјева у опреми за ИОТ на батерије:

дуготрајно снабдевање енергијом и краткотрајна висока импулсна снага.

Зашто уређаји ИОТ-а требају и енергију и снагу

Типични бежични уређај за ИОТ не конзумира струју константном брзином.

Њен оперативни циклус може изгледати овако:

Спавање → Буђење → Мерење → Предавање података → Враћање спавања

У режиму спавања, потрошња струје може бити изузетно мала.

Међутим, када се комуникациони модул активира, тренутна потражња може значајно порасти за кратак период.

Ово је уобичајено у уређајима који користе комуникационе технологије као што су:

• NB-IoT

• LTE-M

• ГСМ

• Лора

• ЛоРАВАН

• ГПС

• РФ комуникација

То значи да просечна потрошња струје сама по себи није довољна за избор исправне батерије.

Инжењери такође треба да размисле о:

• пик струје,

• трајање пулса,

• честота пулса,

• минимални радни напон,

• температуру,

• очекивани животни век,

• и доступног простора за инсталацију.

Батерија може да садржи довољно укупне енергије да би радила са уређајем много година, али уређај и даље може да пропаде ако напон падне испод минималног оперативног напона електроника током преноса.

То је место где је РЕ батерија + ЛИЦ решење корисно.

Шта је Ли-СОЦЛ2 батерија за хитне потребе?

ЕР батерије су примарне литијумске батерије засноване на хемији литијум тионил хлорида, обично написане као Ли-СОЦЛ2.

Они обично пружају номинални напон од 3,6 В и широко се користе у индустријској и ИОТ опреми због неколико важних карактеристика:

• висока густина енергије,

• низак самоиспуштање,

• дуготрајна складиштења,

• стабилан напон током ниског пуштања,

• способност широке оперативне температуре,

• и погодност за дуготрајну операцију без надзора.

Уобичајене величине батерија за РЕ укључују:

ЕР10450, ЕР14250, ЕР14505, ЕР26500 и ЕР34615.

Мање ћелије су корисне када су простор ПЦБ-а и димензије производа ограничене, док веће ћелије као што су ER26500 и ER34615 пружају знатно више енергије за апликације које захтевају дужи животни век.

Међутим, енергетски капацитет је само део пројекта енергетског система.

Зашто додати литијум-јонски кондензатор?

Литијум-јонски кондензатор, или ЛИЦ, се користи као компонента за подршку високе снаге.

У правилно дизајнираном хибридном систему за напајање, ЕР батерија пружа дугорочну енергију коју уређај захтева, док ЛИЦ помаже у подршци кратких периода високе потражње струје.

Једноставан начин да се разуме однос је:

ЕР батерија = дуготрајна енергија

ЛИЦ = Краткотрајна импулсна снага

Током нормалног рада у стању спремања, ЕР батерија подржава ниску струју позадине.

Када се уређај пробуди и безжични модул почне да преноси, ЛИЦ може помоћи да се обезбеди додатна импулсна струја која је потребна за оптерећење.

Након преноса, систем се враћа у стање ниске енергије.

Ова архитектура може помоћи у побољшању стабилности напона током догађаја високе струје и смањити електрични напон који се директно поставља на примарну батерију.

Зашто не користите само Ли-СОЦЛ2 батерију?

Ли-СОЦЛ2 батерије су посебно атрактивне за апликације које захтевају дуг радни век због њиховог ниског самоиспуштања и високе густине енергије.

Међутим, многе ЕР ћелије високе капацитете првенствено су оптимизоване за дуготрајно, ниско струјно испуштање.

Још једна карактеристика Ли-СОЦЛ2 хемије је пасивација.

Током складиштења и рада са ниском струјом, на литијумској површини се формира заштитни слој. Овај слој доприноси одличним карактеристикама складиштења и ниском самоиспуштању батерије.

Међутим, под одређеним условима рада, посебно након продуженог складиштења, изненадно повећање оптерећења може изазвати привремено падање напона.

За једноставан кола са малом потрошњом, ово можда није важно.

Међутим, за комуникациони модул ИОТ-а, привремени пад напона може бити критичан.

Ако напон система падне испод минималног радног напона модема, МЦУ или РФ кола, уређај се може ресетирати, не може регистровати у мрежи или изгубити пренос података.

Додавање правилно одабраног ЛИЦ-а може помоћи да се обезбеди краткотрајна струја која је потребна током ових догађаја.

Шест ER + LIC конфигурација за различите захтеве ИОТ-а

Различити ИОТ производи захтевају различите комбинације енергетског капацитета, импулсног капацитета и физичке величине.

Ковон нуди више ER + LIC конфигурација како би покрио различите захтеве апликација.

ЕР10450 + ЛИЦ0813

Ова компактна комбинација је погодна за миниатюрне ИОТ производе где су простор ПЦБ-а и величина батерије важни фактори.

Типичне апликације могу укључивати:

• компактни бежични сензори,

• мали уређаји за праћење,

• са ниским циклусом рада,

• мали уређаји за праћење,

• компактне електричне уређаје.

Посебно је погодан када систем захтева малу примарну батерију док и даље користи додатну подршку пулса.

ЕР14250 + ЛИЦ0820

ER14250 је уобичајен компактен Li-SOCl2 у величини који се користи у индустријској електроници и интелигентним сензорским производима.

Када се спари са ЛИЦ0820, може обезбедити корисну равнотежу између компактних димензија, дугог рада у стању спремања и периодичне бежичне комуникације.

Потенцијалне примене укључују:

• паметни сензори,

• компактни рачунари за комуналне услуге,

• безбедносне уређаје,

• узор за удаљено праћење,

• радиоfrekвенцијски уређаји ниске снаге.

ЕР14505 + ЛИЦ1020

ER14505 нуди већи енергетски капацитет, задржавајући познати формат AA величине.

У комбинацији са LIC1020, ова конфигурација се може размотрити за ИОТ производе који захтевају дужи радни период или већу потребу за комуникацијом од мањих система батерија.

Типичне апликације могу укључивати:

• паметни бројиоци воде,

• бројачи гаса,

• уређаји за праћење средстава,

• ЛоРА и ЛоРАВАН чворови,

• НБ-ИОТ сензори,

• индустријски системи за праћење.

ЕР26500 + ЛИЦ1320

Како се енергетске потребе повећавају, ER26500 постаје атрактивна опција за дуготрајне индустријске ИОТ системе.

Већа батерија пружа знатно више доступне енергије од компактних ЕР ћелија, док ЛИЦ1320 подржава систем током комуникације или других догађаја пик оптерећења.

Потенцијалне примене укључују:

• Уређаји за праћење NB-IoT,

• удаљено телеметријске јединице,

• индустријски сензори,

• интелигентне опреме за мерење,

• пољопривредне ИОТ,

• мониторинг животне средине,

• надзор инфраструктуре.

Ова врста комбинације је посебно корисна за уређаје за које се очекује да остану у пољу дуже време без чешћег замене батерије.

ЕР34615 + ЛИЦ1620

ER34615 је Ли-СОЦЛ2 батерија величине Д која се обично бира када су важни дуг радни век и висока укупна енергија.

У комбинацији са ЛИЦ1620 може подржавати захтевне апликације ИОТ-а које комбинују веома ниску потрошњу у стању спремања са периодичном комуникацијом високом струјом.

Потенцијалне примене укључују:

• умни бројиоци дуготрајних употреба,

• системи за даљинско праћење,

• индустријска телеметрија,

• ГПС и праћење средстава,

• праћење цевоводња,

• опрема за ванзване ствари,

• сензори повезани са ћелијом.

ЕР34615 + ЛИЦ1840

За апликације са високим захтевима за енергију и захтевнијим оптерећењима пулса, ER34615 + LIC1840 пружа још једну опцију.

Већа ЛИЦ може се размотрити када систем бежичне комуникације или архитектура уређаја захтева јачу подршку пулса.

Типичне апликације могу укључивати:

• уређаји NB-IoT високе снаге,

• LTE-M комуникацијске терминале,

• даљинско индустријско праћење,

• уређаји за праћење,

• интелигентна инфраструктура,

• опрема за комуналне услуге,

• спољни повезани системи.

Тачна комбинација батерије и ЛИЦ-а увек треба да се бира према стварном електричном профилу уређаја, а не само по називу апликације.

Како изабрати праву комбинацију ЕР + ЛИЦ

Не постоји једна комбинација батерија која би била идеална за све апликације ИОТ-а.

Поуздано решење за напајање почиње разумевањем стварног профила оптерећења.

Пре избора ЕР батерије и ЛИЦ-а, инжењери треба да процени следеће параметре.

1. у вези са Стоп на чекању

Колико струје уређај троши док спава?

Пошто уређаји ИОТ могу да проведу већину свог радног времена у режиму спремања, чак и мала промена струје у стању спавања може имати значајан утицај на укупни трајање батерије.

2. Уколико је потребно. Врхнова струја

Која је највећа струја потребна када се активира модем, радио, мотор, вентил или друго оптерећење?

Ово је један од најважнијих параметара приликом избора ЛИЦ-а.

3. Уколико је потребно. Трајање пулса

Кратки пулс који траје неколико милисекунда веома се разликује од оптерећења које остаје високо неколико секунди.

Стога се пикова струја и трајање пулса морају размотрити заједно.

4. Уколико је потребно. Фреквенција преноса

Колико често уређај комуницира?

Једном дневно?

Једном на сат?

Сваких неколико минута?

Уређај који често преноси може да постави веома различите захтеве на систем батерије у поређењу са уређајем који шаље један кратак пакет дневно.

5. Појам Минимално радно напонство

Сваки електронски систем има минимални напон испод којег се не може гарантовати поуздано функционисање.

Решење за напајање мора одржавати довољан напон током условима највишег оптерећења.

6. Уколико је потребно. Оперативна температура

Температура утиче на перформансе батерије, понашање пулса, унутрашњи отпор и користан капацитет.

Изванредне и индустријске уређаје ИОТ могу доживети веома различите услове од унутрашње електронике.

7. Потребан живот у служби

Проекти који трају пет и петнаест година не би требало да користе исту батерију.

Очекивано трајање живота мора се проценити заједно са струјом у стању спремања, учесталошћу преноса, самоиспуштањем и условима окружења.

8. Уколико је потребно Доступно место за инсталацију

Идеално електрично решење мора да се још увек уклапа у уређај.

Због тога су корисне вишеструке комбинације у распону од ER10450 + LIC0813 до ER34615 + LIC1840.

Да ли ЛИЦ повећава Ах капацитет батерије?

То је важна разлика.

ЛИЦ се обично не додаје првенствено да би се повећао номинални Ах капацитет ЕР батерије.

Главна сврха је побољшање краткотрајне испоруке енергије.

ЕР батерија остаје главни дугорочни извор енергије.

ЛИЦ делује као буфер снаге током импулсног оптерећења.

Зато, када израчунавају очекивани радни век, инжењери би и даље требали да процењују користан капацитет ЕР батерије заједно са потпуним радним циклусом уређаја.

ЕР батерија + ЛИЦ против батерије са високим брзином

Постоји неколико начина за напајање уређаја за ИОТ са високим пулсом.

Једна опција је употреба хемије батерије или конструкције ћелије посебно дизајниране за већу континуирану струју и пулсне струје.

Друга опција је комбиновање високоенергетске Ли-СОЦЛ2 ћелије са компонентом за подршку пулса као што је ЛИЦ.

Прави избор зависи од апликације.

Архитектура ЕР + ЛИЦ може бити посебно атрактивна када систему треба:

• веома низак самоиспуштање,

• дуг живот у стању спремања,

• висока укупна енергија,

• и само периодичне импулсе високе струје.

Уместо да оптимизује целу батерију око кратког догађаја комуникације, систем одваја потребану енергију од потребне енергије.

Типичне апликације за ЕР + ЛИЦ енергетске системе

Овај тип хибридне архитектуре енергије може се размотрити за многе повезане производе који се покрећу батеријом, укључујући:

Паметно мерење

• Паметни бројиоци воде

• Паметни бројиоци гаса

• Inteligentni Električni Merilaci

• Топлотни бројичи

Бежична ИОТ

• НБ-ИОТ сензори

• Уређаји за LTE-M

• ЛоРАВАН чворови

• Обућа за радио-функционалну комуникацију

Праћење

• GPS тракери

• Уређаји за праћење средстава

• Уређаји за праћење логистике

• Дистанцијски локациони бајкони

Industrijski IoT

• industrijski senzori

• Опрема за даљинско праћење

• Контрола цевоводња

• Контрола инфраструктуре

• Обезбедитељски и алармни системи

Мониторинг животне средине и пољопривреде

• Стручни уређаји

• Опрема за праћење тла

• Земљопривредне ИОТ уређаје

• Регистратори података о животној средини

Зашто је важан комплетан профил оптерећења

Избор праве батерије за ИОТ није само питање избора највећег могућег капацитета.

На пример, два уређаја могу оба користити NB-IoT комуникацију, али имају потпуно различите захтјеве за енергијом.

Уређај А може да преноси једну кратку поруку сваких 24 сата.

Уређај Б може да преноси сваких 15 минута и да врши честу регистрацију мреже.

Чак и ако оба производа користе исту комуникациону технологију, њихове потребе за батеријама могу бити веома различите.

Из тог разлога, најкорисније информације које треба дати када тражите решење за енергију укључују:

• нормална радна струја,

• струја за спавање,

• максимална струја импулса,

• трајање пулса,

• фреквенција комуникације,

• минимални радни напон,

• опсег температуре околине,

• циљни животни век,

• и доступне димензије батерије.

Са овим информацијама може се проценити погоднија комбинација ЕР батерије и ЛИЦ-а.

Скалабилна платформа за ИОТ уређаје

Диапазон од ER10450 + LIC0813 до ER34615 + LIC1840 ствара скалишућу платформу за различите величине производа ИОТ-а и захтеве за енергијом.

Мање комбинације могу подржавати компактне повезане сензоре где је простор за инсталацију ограничен.

Конфигурације средњег опсега могу служити за паметно мерење, праћење и општо бежично сензирање.

Веће комбинације могу подржавати удаљене индустријске уређаје који захтевају дуго радно време и јаче импулсне перформансе.

Уместо да третирају батерију као самосталну компоненту, програмери ИОТ-а могу да проценију комплетну архитектуру снаге према стварном циклусу рада уређаја.

Zaključak

Савремени уређаји за Интернет ствари захтевају више од простог батерије са великим капацитетом.

Често захтевају систем за напајање који је способан да ефикасно испоручује веома ниску струју месецима или годинама, а истовремено подржава кратке периоде много веће струје током комуникације.

Комбиновање Ли-СОЦЛ2 ЕР батерије са литијум-јонским кондензатором пружа један практичан начин да се задовоље оба захтева.

Батерија за хитне ситуације пружа дуготрајну енергију.

ЛИЦ пружа подршку пулсној енергији.

Од компактних комбинација као што су ЕР10450 + ЛИЦ0813 на системе са већом енергијом као што су ЕР34615 + ЛИЦ1840 , право решење зависи од стварне струје спремања уређаја, струје импулса, трајања импулса, фреквенције комуникације, температуре и потребног трајања.

За избор батерије ИОТ, најважније питање није једноставно:

која батерија има највећи капацитет?

Боље питање је:

која комбинација снаге најбоље одговара стварном оперативном профилу уређаја?

Ковон може подржати прилагођене ER батерије + LIC конфигурације за различите ИОТ, паметно мерење, праћење и индустријске апликације на основу електричних и механичких захтева купца.