แบตเตอรี่ ER พร้อม LIC สำหรับอุปกรณ์ IoT: คู่มือแบตเตอรี่ Li-SOCl2 ที่ให้กำลังไฟสูงแบบพัลซ์

แบตเตอรี่ ER พร้อม LIC สำหรับ IoT: การเลือกโซลูชันพลังงานแบบพัลส์สูง Li-SOCl2 ที่เหมาะสม

เมื่อมีการติดตั้งอุปกรณ์ IoT เพิ่มขึ้นในระบบมิเตอร์อัจฉริยะ การตรวจสอบระยะไกล การติดตามสินทรัพย์ การตรวจวัดสภาพแวดล้อม และระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม การออกแบบแหล่งจ่ายไฟจึงมีความสำคัญมากยิ่งขึ้น

อุปกรณ์ IoT หลายชนิดมีลักษณะร่วมกันประการหนึ่ง คือ ใช้พลังงานน้อยมากในส่วนใหญ่ของเวลา แต่จะต้องการกระแสไฟฟ้าสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเป็นระยะๆ เมื่อโมดูลไร้สายตื่นขึ้นและส่งข้อมูล

สิ่งนี้สร้างความท้าทาย

แบตเตอรี่ที่ให้สมรรถนะยอดเยี่ยมภายใต้ภาระงานต่อเนื่องต่ำอาจไม่ได้รับการปรับแต่งให้เหมาะสมกับพัลส์กระแสสูงสั้นๆ เสมอไป ในทางกลับกัน การเลือกแบตเตอรี่โดยพิจารณาเฉพาะความสามารถในการให้พัลส์สูงอาจทำให้ขนาด ต้นทุน หรืออัตราการคายประจุเองเพิ่มขึ้นโดยไม่จำเป็น

หนึ่งในโซลูชันที่ใช้งานได้จริงคือ การรวมแบตเตอรี่ลิเทียมไทโอนิลคลอไรด์เข้ากับคาปาซิเตอร์ลิเทียมไอออน

ที่ Cowon ชุดการจับคู่ทั่วไปประกอบด้วย:

• ER10450 + LIC0813

• ER14250 + LIC0820

• ER14505 + LIC1020

• ER26500 + LIC1320

• ER34615 + LIC1620

• ER34615 + LIC1840

การจับคู่เหล่านี้ถูกออกแบบมาเพื่อสมดุลสองความต้องการที่สำคัญสำหรับอุปกรณ์อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่:

การจ่ายพลังงานในระยะยาว และกำลังไฟฟ้าแบบพัลส์สูงในช่วงเวลาสั้น ๆ

เหตุใดอุปกรณ์ IoT จึงต้องการทั้งพลังงานและกำลังไฟฟ้า

อุปกรณ์ไร้สายประเภท IoT โดยทั่วไปไม่ใช้กระแสไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอ

รอบการทำงานของมันอาจมีลักษณะดังนี้:

โหมดนอนหลับ → ตื่นขึ้น → วัดค่า → ส่งข้อมูล → กลับเข้าสู่โหมดนอนหลับ

ในระหว่างโหมดนอนหลับ การใช้กระแสไฟฟ้าอาจต่ำมาก

อย่างไรก็ตาม เมื่อโมดูลการสื่อสารถูกเปิดใช้งาน ความต้องการกระแสไฟฟ้าอาจเพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงเวลาสั้น ๆ

ปรากฏการณ์นี้พบได้ทั่วไปในอุปกรณ์ที่ใช้เทคโนโลยีการสื่อสาร เช่น:

• NB-IoT

• LTE-M

• GSM

• LoRa

• LoRaWAN

• GPS

• การสื่อสารแบบคลื่นวิทยุ (RF)

ซึ่งหมายความว่า การพิจารณาค่าเฉลี่ยของกระแสไฟฟ้าที่ใช้เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอสำหรับการเลือกแบตเตอรี่ที่เหมาะสม

วิศวกรยังจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่อไปนี้:

• กระแสสูงสุด

• ระยะเวลาของสัญญาณกระชาก

• ความถี่ของสัญญาณกระชาก

• แรงดันไฟฟ้าต่ำสุดที่สามารถใช้งานได้

• อุณหภูมิ,

• อายุการใช้งานที่คาดไว้

• และพื้นที่ติดตั้งที่มีอยู่

แบตเตอรี่หนึ่งก้อนอาจเก็บพลังงานรวมได้มากพอที่จะขับเคลื่อนอุปกรณ์เป็นเวลาหลายปี แต่อุปกรณ์นั้นก็ยังอาจล้มเหลวได้หากแรงดันไฟฟ้าลดลงต่ำกว่าค่าต่ำสุดที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถทำงานได้ในระหว่างการส่งสัญญาณ

นั่นคือจุดที่โซลูชันแบบ ER battery ร่วมกับ LIC มีประโยชน์

ER Li-SOCl2 คือแบตเตอรี่ชนิดใด

แบตเตอรี่ ER เป็นแบตเตอรี่ลิเทียมแบบไม่สามารถชาร์จใหม่ได้ ซึ่งใช้สารเคมีลิเทียมไทโอนิลคลอไรด์ (Lithium Thionyl Chloride) เป็นหลัก ซึ่งมักเขียนย่อว่า Li-SOCl2

โดยทั่วไปแล้วให้แรงดันไฟฟ้าแบบนอมินัลที่ 3.6 โวลต์ และถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อุตสาหกรรมและอุปกรณ์ IoT เนื่องจากมีคุณสมบัติสำคัญหลายประการ ได้แก่

• ความหนาแน่นพลังงานสูง

• อัตราการคายประจุเองต่ำ

• ความสามารถในการเก็บรักษานาน

• แรงดันไฟฟ้าคงที่ในระหว่างการคายประจุที่อัตราต่ำ

• ความสามารถในการทำงานที่อุณหภูมิอย่างกว้างขวาง,

• และเหมาะสมสำหรับการใช้งานแบบไม่มีผู้ควบคุมเป็นเวลานาน

ขนาดแบตเตอรี่ ER ที่นิยมใช้ ได้แก่:

ER10450, ER14250, ER14505, ER26500 และ ER34615

เซลล์ขนาดเล็กเหมาะสำหรับกรณีที่พื้นที่บนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และขนาดผลิตภัณฑ์มีข้อจำกัด ในขณะที่เซลล์ขนาดใหญ่ เช่น ER26500 และ ER34615 ให้พลังงานมากกว่าอย่างมีนัยสำคัญ สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการอายุการใช้งานยาวนาน

อย่างไรก็ตาม ความจุพลังงานเป็นเพียงส่วนหนึ่งของการออกแบบระบบจ่ายพลังงาน

เหตุใดจึงควรเพิ่มตัวเก็บประจุลิเธียม-ไอออน

ตัวเก็บประจุลิเธียม-ไอออน หรือ LIC ใช้เป็นองค์ประกอบเสริมที่ให้กำลังสูง

ในระบบจ่ายพลังงานแบบไฮบริดที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสม แบตเตอรี่ ER จะจัดหาพลังงานระยะยาวที่อุปกรณ์ต้องการ ในขณะที่ LIC จะช่วยรองรับช่วงเวลาสั้น ๆ ที่ต้องการกระแสไฟฟ้าสูง

วิธีง่าย ๆ ในการเข้าใจความสัมพันธ์นี้คือ:

แบตเตอรี่ ER = พลังงานระยะยาว

LIC = พลังงานพัลส์ระยะสั้น

ระหว่างการใช้งานแบบพร้อมทำงานตามปกติ แบตเตอรี่ ER จะจ่ายกระแสพื้นฐานต่ำให้ระบบ

เมื่ออุปกรณ์ตื่นขึ้นและโมดูลไร้สายเริ่มส่งสัญญาณ LIC จะช่วยจ่ายกระแสพัลส์เพิ่มที่โหลดต้องการ

หลังเหตุการณ์การส่งสัญญาณสิ้นสุดลง ระบบจะกลับสู่สถานะประหยัดพลังงานอีกครั้ง

สถาปัตยกรรมนี้สามารถช่วยปรับปรุงความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าในช่วงเหตุการณ์ที่มีกระแสสูง และลดภาระทางไฟฟ้าที่กระทำโดยตรงต่อแบตเตอรี่หลัก

ทำไมไม่ใช้แบตเตอรี่ Li-SOCl2 เพียงอย่างเดียว

แบตเตอรี่ Li-SOCl2 มีความน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการอายุการใช้งานยาวนาน เนื่องจากมีอัตราการคายประจุเองต่ำและมีความหนาแน่นพลังงานสูง

อย่างไรก็ตาม เซลล์ ER ที่มีความจุสูงหลายชนิดได้รับการปรับแต่งเป็นหลักสำหรับการคายประจุแบบต่อเนื่องในระยะยาวที่กระแสต่ำ

อีกคุณสมบัติหนึ่งของเคมี Li-SOCl2 คือ การเกิดชั้นพาสซิเวชัน

ระหว่างการจัดเก็บและการใช้งานที่มีกระแสต่ำ จะเกิดชั้นป้องกันขึ้นบนพื้นผิวของลิเทียม ชั้นนี้ช่วยให้แบตเตอรี่มีคุณสมบัติในการจัดเก็บได้ดีเยี่ยมและมีอัตราการคายประจุเองต่ำ

อย่างไรก็ตาม ในสภาวะการใช้งานบางแบบ โดยเฉพาะหลังจากจัดเก็บเป็นเวลานาน การเพิ่มภาระงานอย่างฉับพลันอาจทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลงชั่วคราว

สำหรับวงจรกำลังต่ำแบบง่าย ๆ ปรากฏการณ์นี้อาจไม่สำคัญนัก

แต่สำหรับโมดูลการสื่อสารแบบ IoT การลดลงของแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวอาจส่งผลร้ายแรง

หากแรงดันระบบต่ำกว่าแรงดันทำงานต่ำสุดของโมเด็ม ไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) หรือวงจร RF อุปกรณ์อาจรีเซ็ตตัวเอง ไม่สามารถลงทะเบียนเข้ากับเครือข่าย หรือสูญเสียการส่งข้อมูล

การเพิ่ม LIC ที่เลือกอย่างเหมาะสมสามารถช่วยจ่ายกระแสไฟฟ้าในช่วงเวลาสั้น ๆ ที่จำเป็นในเหตุการณ์เหล่านี้ได้

หกแบบการจัดวาง ER ร่วมกับ LIC สำหรับความต้องการ IoT ที่แตกต่างกัน

ผลิตภัณฑ์ IoT แต่ละชนิดต้องการการผสมผสานที่ต่างกันของความจุพลังงาน ความสามารถในการจ่ายกระแสกระชาก และขนาดทางกายภาพ

คาวอน เสนอการจัดวางแบบ ER + LIC หลายรูปแบบเพื่อรองรับความต้องการใช้งานที่แตกต่างกัน

ER10450 + LIC0813

ชุดรวมแบบกะทัดรัดนี้เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งขนาดเล็กมาก ซึ่งพื้นที่บนแผงวงจรพิมพ์และขนาดแบตเตอรี่เป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณา

การประยุกต์ใช้งานทั่วไปอาจรวมถึง:

• เซนเซอร์ไร้สายแบบกะทัดรัด

• อุปกรณ์ตรวจสอบขนาดเล็ก

• ตัวส่งสัญญาณที่ใช้งานเป็นระยะๆ

• อุปกรณ์ติดตามขนาดเล็ก

• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อการใช้งานทั่วไปแบบกะทัดรัด

เหมาะอย่างยิ่งเมื่อระบบต้องการแบตเตอรี่หลักขนาดเล็ก แต่ยังคงได้รับประโยชน์จากพลังงานเสริมในรูปแบบพัลส์

ER14250 + LIC0820

ER14250 เป็นขนาดแบตเตอรี่ลิเธียม-ไทโอซัลเฟตคลอไรด์แบบกะทัดรัดที่ใช้กันทั่วไปในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรมและผลิตภัณฑ์ตรวจจับอัจฉริยะ

เมื่อจับคู่กับ LIC0820 จะให้สมดุลที่เหมาะสมระหว่างขนาดกะทัดรัด การทำงานแบบพร้อมใช้งานเป็นเวลานาน และการสื่อสารไร้สายแบบเป็นระยะ

การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้ ได้แก่

• เซ็นเซอร์อัจฉริยะ,

• มิเตอร์ใช้งานทั่วไปแบบกะทัดรัด,

• อุปกรณ์รักษาความปลอดภัย,

• โหนดการตรวจสอบระยะไกล,

• อุปกรณ์ไร้สายความถี่วิทยุแบบใช้พลังงานต่ำ

ER14505 + LIC1020

ER14505 มีความจุพลังงานสูงกว่า แต่ยังคงรักษารูปแบบขนาด AA ที่คุ้นเคย

เมื่อรวมกับ LIC1020 การจัดวางแบบนี้สามารถนำมาพิจารณาสำหรับผลิตภัณฑ์อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) ที่ต้องการระยะเวลาการใช้งานยาวนานขึ้น หรือมีความต้องการในการสื่อสารมากกว่าระบบที่ใช้แบตเตอรี่ขนาดเล็ก

การประยุกต์ใช้งานทั่วไปอาจรวมถึง:

• มิเตอร์วัดน้ำอัจฉริยะ,

• มิเตอร์วัดก๊าซ,

• อุปกรณ์ติดตามสินทรัพย์,

• โหนด LoRa และ LoRaWAN,

• เซ็นเซอร์ NB-IoT,

• ระบบตรวจสอบอุตสาหกรรม

ER26500 + LIC1320

เมื่อความต้องการพลังงานเพิ่มขึ้น ER26500 จึงกลายเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับระบบอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งเชิงอุตสาหกรรมที่ใช้งานได้นาน

แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ให้พลังงานที่ใช้งานได้มากกว่าเซลล์ ER แบบกะทัดรัดอย่างเห็นได้ชัด ขณะที่ LIC1320 รองรับระบบในช่วงที่มีการสื่อสารหรือเหตุการณ์ที่โหลดสูงสุด

การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้ ได้แก่

• อุปกรณ์ตรวจสอบ NB-IoT,

• หน่วยโทรมาตรระยะไกล,

• เซ็นเซอร์อุตสาหกรรม,

• อุปกรณ์วัดค่าอัจฉริยะ,

• อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งด้านการเกษตร

• การติดตามสภาวะแวดล้อม

• การติดตามโครงสร้างพื้นฐาน

การจับคู่แบบนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ที่คาดว่าจะต้องทำงานในสนามเป็นเวลานานโดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนถ่านแบตเตอรี่บ่อยครั้ง

ER34615 + LIC1620

ER34615 คือแบตเตอรี่ลิเทียม-ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (Li-SOCl₂) ขนาด D ซึ่งมักเลือกใช้เมื่อต้องการอายุการใช้งานยาวนานและพลังงานรวมสูง

เมื่อจับคู่กับ LIC1620 จะสามารถรองรับแอปพลิเคชันอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) ที่มีความต้องการสูง ซึ่งรวมการใช้พลังงานขณะรอสัญญาณต่ำมากเข้ากับการสื่อสารที่ต้องการกระแสไฟฟ้าสูงเป็นระยะๆ

การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้ ได้แก่

• มิเตอร์อัจฉริยะที่มีอายุการใช้งานยาวนาน

• ระบบการติดตามระยะไกล

• การวัดและส่งข้อมูลทางอุตสาหกรรม

• ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก (GPS) และการติดตามทรัพย์สิน

• การติดตามท่อส่ง

• อุปกรณ์อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งสำหรับใช้งานภายนอกอาคาร

• เซ็นเซอร์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายเซลลูลาร์

ER34615 + LIC1840

สำหรับแอปพลิเคชันที่มีความต้องการพลังงานสูงและโหลดแบบเป็นจังหวะที่เข้มงวดยิ่งขึ้น ER34615 + LIC1840 จึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่ง

สามารถพิจารณาใช้ LIC ขนาดใหญ่กว่าได้ เมื่อระบบการสื่อสารไร้สายหรือสถาปัตยกรรมของอุปกรณ์ต้องการการรองรับโหลดแบบเป็นจังหวะที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น

การประยุกต์ใช้งานทั่วไปอาจรวมถึง:

• อุปกรณ์ NB-IoT กำลังสูง

• เทอร์มินัลการสื่อสาร LTE-M

• การตรวจสอบอุตสาหกรรมจากระยะไกล

• อุปกรณ์ติดตามตำแหน่ง

• โครงสร้างพื้นฐานอัจฉริยะ

• อุปกรณ์สาธารณูปโภค

• ระบบเชื่อมต่อภายนอก

ควรเลือกการจับคู่แบตเตอรี่และ LIC ที่เหมาะสมที่สุดเสมอ ตามโปรไฟล์ไฟฟ้าจริงของอุปกรณ์ ไม่ใช่เพียงชื่อแอปพลิเคชันเท่านั้น

วิธีการเลือกการจับคู่ ER กับ LIC ที่เหมาะสม

ไม่มีการจับคู่แบตเตอรี่แบบใดแบบหนึ่งที่เหมาะกับแอปพลิเคชัน IoT ทุกประเภท

โซลูชันแหล่งจ่ายไฟที่เชื่อถือได้เริ่มต้นจากการเข้าใจโปรไฟล์โหลดที่แท้จริง

ก่อนเลือกแบตเตอรี่ ER และ LIC วิศวกรควรประเมินพารามิเตอร์ต่อไปนี้

1. กระแสในโหมดสแตนด์บาย

อุปกรณ์ใช้กระแสไฟฟ้าเท่าใดขณะอยู่ในโหมดพัก

เนื่องจากอุปกรณ์ IoT มักใช้เวลาส่วนใหญ่ในช่วงอายุการใช้งานอยู่ในโหมดสแตนด์บาย แม้การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของกระแสขณะพักก็อาจส่งผลอย่างมีน้ำหนักต่ออายุการใช้งานรวมของแบตเตอรี่

2. กระแสสูงสุด

กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ต้องการเมื่อมีการเปิดใช้งานโมเด็ม วิทยุ มอเตอร์ วาล์ว หรือโหลดอื่น ๆ คือเท่าใด

พารามิเตอร์นี้เป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการเลือกไลซ์ (LIC)

3. ระยะเวลาของสัญญาณชั่วคราว

สัญญาณชั่วคราวที่สั้นเพียงไม่กี่มิลลิวินาทีนั้นแตกต่างอย่างมากจากโหลดที่ยังคงอยู่ในระดับสูงเป็นเวลาหลายวินาที

ดังนั้น จึงจำเป็นต้องพิจารณากระแสสูงสุดและระยะเวลาของสัญญาณชั่วคราวร่วมกัน

4. ความถี่ในการส่งสัญญาณ

อุปกรณ์นี้สื่อสารบ่อยแค่ไหน

วันละหนึ่งครั้ง

ชั่วโมงละหนึ่งครั้ง

ทุกๆ กี่นาที

อุปกรณ์ที่ส่งข้อมูลบ่อยครั้งอาจสร้างภาระต่อระบบแบตเตอรี่ที่แตกต่างอย่างมาก เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ที่ส่งแพ็กเก็ตสั้นเพียงหนึ่งชุดต่อวัน

5. แรงดันไฟฟ้าต่ำสุดในการทำงาน

ทุกระบบอิเล็กทรอนิกส์มีแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดที่ต่ำกว่านั้นการใช้งานอย่างเชื่อถือได้จะไม่สามารถรับประกันได้

โซลูชันด้านพลังงานต้องรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าให้เพียงพอในระหว่างภาวะโหลดสูงสุด

6. อุณหภูมิในการทำงาน

อุณหภูมิส่งผลต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ พฤติกรรมของกระแสกระชาก ความต้านทานภายใน และความจุที่ใช้งานได้จริง

อุปกรณ์ IoT สำหรับใช้งานกลางแจ้งและในภาคอุตสาหกรรมอาจเผชิญกับสภาวะที่ต่างไปอย่างมากเมื่อเทียบกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ภายในอาคาร

7. อายุการใช้งานที่ต้องการ

การออกแบบที่มีอายุการใช้งานห้าปี กับการออกแบบที่มีอายุการใช้งานสิบห้าปี ไม่ควรใช้แบตเตอรี่ชนิดเดียวกันโดยอัตโนมัติ

อายุการใช้งานที่คาดไว้จำเป็นต้องประเมินร่วมกับกระแสสแตนด์บาย ความถี่ในการส่งข้อมูล อัตราการคายประจุเอง (self-discharge) และสภาวะแวดล้อม

8. พื้นที่สำหรับติดตั้งที่มีอยู่

วิธีแก้ปัญหาด้านไฟฟ้าที่เหมาะสมที่สุดยังต้องสามารถติดตั้งลงในอุปกรณ์ได้

นี่คือเหตุผลที่การจับคู่หลายรูปแบบ ตั้งแต่ ER10450 + LIC0813 ไปจนถึง ER34615 + LIC1840 มีประโยชน์

การเพิ่ม LIC จะทำให้ความจุแอมแปร์-ชั่วโมง (Ah) ของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นหรือไม่

นี่คือความแตกต่างที่สำคัญ

โดยปกติแล้ว LIC ไม่ได้ถูกเพิ่มเข้าไปหลักๆ เพื่อเพิ่มความจุแอมแปร์-ชั่วโมง (Ah) ที่ระบุของแบตเตอรี่ ER

วัตถุประสงค์หลักคือการปรับปรุงการจ่ายพลังงานในช่วงเวลาสั้นๆ

แบตเตอรี่ ER ยังคงเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับการใช้งานระยะยาว

LIC ทำหน้าที่เป็นตัวกันกระแทกด้านพลังงานระหว่างเหตุการณ์โหลดแบบพัลซ์

ดังนั้น วิศวกรจึงควรประเมินความจุที่ใช้งานได้ของแบตเตอรี่ ER ร่วมกับรอบการทำงานทั้งหมดของอุปกรณ์เมื่อคำนวณอายุการใช้งานที่คาดไว้

แบตเตอรี่ ER พร้อม LIC เทียบกับแบตเตอรี่แบบให้กระแสสูง

มีหลายวิธีในการจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ IoT ที่ต้องการกระแสไฟฟ้าสูงเป็นช่วงสั้นๆ

หนึ่งในทางเลือกคือใช้เคมีภัณฑ์แบตเตอรี่หรือโครงสร้างเซลล์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อรองรับกระแสไฟฟ้าแบบต่อเนื่องและกระแสไฟฟ้าแบบช่วงสั้นๆ ที่สูงขึ้น

อีกทางเลือกหนึ่งคือรวมเซลล์ Li-SOCl2 ที่มีพลังงานสูงเข้ากับองค์ประกอบเสริมสำหรับรองรับกระแสไฟฟ้าช่วงสั้นๆ เช่น LIC

ทางเลือกที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับการใช้งานจริง

สถาปัตยกรรมแบบ ER ร่วมกับ LIC อาจมีความน่าสนใจเป็นพิเศษเมื่อระบบต้องการ:

• อัตราการคายประจุเองต่ำมาก

• อายุการใช้งานในโหมดพร้อมใช้งานนาน

• พลังงานรวมสูง

• และมีเฉพาะการจ่ายกระแสไฟฟ้าสูงเป็นช่วงสั้นๆ เป็นระยะๆ เท่านั้น

แทนที่จะปรับแต่งแบตเตอรี่ทั้งตัวให้เหมาะกับเหตุการณ์การสื่อสารที่ใช้เวลาสั้นๆ ระบบแยกความต้องการด้านพลังงานออกจากการต้องการด้านกำลัง

การใช้งานทั่วไปของระบบพลังงานแบบ ER + LIC

สถาปัตยกรรมพลังงานไฮบริดประเภทนี้สามารถพิจารณาใช้กับผลิตภัณฑ์ที่เชื่อมต่อกันและขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่หลายประเภท ได้แก่:

ระบบวัดพลังงานอัจฉริยะ

• มาตรวัดน้ำอัจฉริยะ

• มิเตอร์วัดก๊าซอัจฉริยะ

• มิเตอร์ไฟฟ้าอัจฉริยะ

• มิเตอร์วัดความร้อน

อุปกรณ์อินเทอร์เน็ตในทุกสิ่ง (IoT) แบบไร้สาย

• เซ็นเซอร์ NB-IoT

• อุปกรณ์ LTE-M

• โหนด LoRaWAN

• อุปกรณ์สื่อสารแบบคลื่นวิทยุ (RF)

ติดตาม

• GPS trackers

• อุปกรณ์ติดตามตำแหน่งสินทรัพย์

• อุปกรณ์ติดตามโลจิสติกส์

• สัญญาณระบุตำแหน่งระยะไกล

อินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ ในอุตสาหกรรม

• เซนเซอร์อุตสาหกรรม

• อุปกรณ์ตรวจสอบระยะไกล

• การตรวจสอบท่อส่ง

• การตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐาน

• ระบบความปลอดภัยและระบบแจ้งเตือน

การตรวจสอบสิ่งแวดล้อมและการเกษตร

• เซ็นเซอร์สภาพอากาศ

• อุปกรณ์ตรวจสอบดิน

• อุปกรณ์อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งสำหรับการเกษตร

• เครื่องบันทึกข้อมูลสิ่งแวดล้อม

เหตุใดโปรไฟล์การใช้พลังงานแบบครบวงจรจึงมีความสำคัญ

การเลือกแบตเตอรี่อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งที่เหมาะสมไม่ใช่เพียงแค่การเลือกความจุที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์สองตัวอาจใช้เทคโนโลยีการสื่อสารเอ็นบี-ไอโอทีเหมือนกัน แต่มีความต้องการพลังงานที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

อุปกรณ์เออาจส่งข้อความสั้นหนึ่งฉบับทุก ๒๔ ชั่วโมง

อุปกรณ์บีอาจส่งข้อมูลทุก ๑๕ นาที และลงทะเบียนเข้าเครือข่ายบ่อยครั้ง

แม้ทั้งสองผลิตภัณฑ์จะใช้เทคโนโลยีการสื่อสารแบบเดียวกัน ความต้องการแบตเตอรี่ของพวกมันก็อาจต่างกันมาก

ด้วยเหตุนี้ ข้อมูลที่มีประโยชน์ที่สุดในการระบุเมื่อขอโซลูชันด้านพลังงาน ได้แก่

• กระแสไฟฟ้าขณะทำงานตามปกติ

• กระแสไฟฟ้าขณะพัก

• กระแสไฟฟ้าสูงสุดแบบช่วงสั้น

• ระยะเวลาของสัญญาณกระชาก

• ความถี่ในการสื่อสาร,

• แรงดันไฟฟ้าต่ำสุดที่สามารถใช้งานได้

• ช่วงอุณหภูมิของสภาพแวดล้อม,

• อายุการใช้งานตามเป้าหมาย,

• และขนาดแบตเตอรี่ที่มีให้ใช้งาน

ด้วยข้อมูลเหล่านี้ จึงสามารถประเมินแบตเตอรี่ ER และ LIC ที่เหมาะสมยิ่งขึ้นได้

แพลตฟอร์มพลังงานที่ปรับขนาดได้สำหรับอุปกรณ์ IoT

ช่วงการจับคู่ตั้งแต่ ER10450 + LIC0813 ไปจนถึง ER34615 + LIC1840 สร้างแพลตฟอร์มที่ปรับขนาดได้สำหรับผลิตภัณฑ์ IoT ที่มีขนาดและข้อกำหนดด้านพลังงานต่างกัน

การจับคู่แบบเล็กกว่าสามารถรองรับเซ็นเซอร์ที่เชื่อมต่อกันแบบกะทัดรัด ซึ่งมีพื้นที่ติดตั้งจำกัด

การจับคู่แบบกลางสามารถใช้งานกับมิเตอร์อัจฉริยะ การติดตาม และการตรวจวัดไร้สายทั่วไป

การจับคู่แบบใหญ่กว่าสามารถรองรับอุปกรณ์อุตสาหกรรมระยะไกลที่ต้องการทั้งอายุการใช้งานยาวนานและประสิทธิภาพพัลส์ที่แข็งแรง

แทนที่จะพิจารณาแบตเตอรี่เป็นส่วนประกอบที่แยกต่างหาก นักพัฒนาอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) สามารถประเมินสถาปัตยกรรมพลังงานโดยรวมตามรอบการทำงานจริงของอุปกรณ์ได้

บทสรุป

อุปกรณ์อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งรุ่นใหม่ต้องการมากกว่าเพียงแค่แบตเตอรี่ที่มีความจุสูง

มักต้องการระบบจ่ายพลังงานที่สามารถส่งกระแสไฟฟ้าต่ำมากอย่างมีประสิทธิภาพเป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปี ขณะเดียวกันก็ยังรองรับช่วงเวลาสั้นๆ ที่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าสูงขึ้นมากในระหว่างการสื่อสารได้

การรวมแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (Li-SOCl₂ ER) เข้ากับตัวเก็บประจุลิเธียมไอออน (Lithium-Ion Capacitor: LIC) เป็นวิธีหนึ่งที่ใช้งานได้จริงในการตอบสนองความต้องการทั้งสองประการนี้

แบตเตอรี่ ER ให้พลังงานระยะยาว

ตัวเก็บประจุ LIC ให้การสนับสนุนกำลังแบบพัลส์

ตั้งแต่ชุดรวมขนาดกะทัดรัด เช่น ER10450 + LIC0813 ไปจนถึงระบบที่มีพลังงานสูงกว่า เช่น ER34615 + LIC1840 ทางออกที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับค่ากระแสไฟฟ้าคงที่จริงของอุปกรณ์ กระแสไฟฟ้าแบบพัลส์ ระยะเวลาของพัลส์ ความถี่ในการสื่อสาร อุณหภูมิ และอายุการใช้งานที่ต้องการ

ดังนั้น คำถามที่สำคัญที่สุดสำหรับการเลือกแบตเตอรี่ในอุปกรณ์อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง จึงไม่ใช่เพียงแค่:

แบตเตอรี่แบบใดมีความจุมากที่สุด

คำถามที่ดีกว่าคือ:

การจับคู่กำลังไฟฟ้าแบบใดเหมาะสมที่สุดกับรูปแบบการใช้งานจริงของอุปกรณ์

โควอนสามารถรองรับการปรับแต่งแบตเตอรี่ ER ร่วมกับระบบ LIC สำหรับแอปพลิเคชันต่าง ๆ ทั้งด้าน IoT การวัดค่าอัจฉริยะ การติดตาม และอุตสาหกรรม โดยยึดตามข้อกำหนดด้านไฟฟ้าและเชิงกลของลูกค้า