¿Soluciones posibles de batería para una capacidad de 1000mAh y 10 años de vida útil?

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Estoy estudiando la posibilidad de ejecutar un nodo de sensor inalámbrico por hasta 10 años con una sola batería. Creo que es probable que el consumo de corriente promedio sea de alrededor de 70 uA, ya que el consumo de corriente máximo posiblemente sea de 20 mA (el promedio tiene esto en cuenta). El voltaje del sistema puede estar entre 2.5-3V.

Esto parece que podría ser un requisito en más y más proyectos a medida que el área de IoT y los sensores remotos continúan creciendo. Esperaba obtener algunas sugerencias para algunas posibles soluciones diferentes que equilibren el costo y la capacidad.

Pensé en un CR123A como una posible batería, o solo en un par de baterías AAA. Una célula recargable de ion-ion también fue una consideración, pero creo que tal vez la auto-descarga podría ser un factor después de ese período de tiempo y la recarga / recolección de energía puede ser difícil o costosa.

    
pregunta Sensors

6 respuestas

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Primero, veamos cuánta energía o capacidad necesitas. 70 µA durante 10 años llega a 6.1 Ah, y usted dice que esto es a 3 V. Eso es mucho más de lo que puede hacer una batería CRxxxx.

Otro problema es que necesita una batería que funcione durante 10 años independientemente de la descarga. Muchas baterías no están especificadas para una vida útil tan larga, por no hablar de la vida útil. Para este tipo de aplicación, necesita conversar con los ingenieros de campo de las compañías de baterías. Echa un vistazo a Tadiran. Ellos apuntan a este tipo de aplicación.

Otra opción es un litio recargable con un pequeño panel solar. Con un promedio de 70 µA, una celda 18650 es mucho más que suficiente. Fácilmente podría durar unas semanas sin sol en absoluto. Solo unas pocas horas de sol a la semana serían suficientes con un panel modesto.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Las baterías de larga duración (muy baja autodescarga) por lo general no tienen muy buenas características de descarga.

Por ejemplo, Tadiran SL-360, 14500 factor de forma ofrece 2.1AH a 6mA de descarga, pero no se puede descargar por encima de 20mA. En la hoja de datos, puede ver que puede descargarse 10 años a 20uA.

Una forma de evitarlo es utilizar una solución amortiguadora de energía: descargue lentamente la batería y cargue un condensador grande, y use el condensador para disparar la corriente máxima que necesita, cuando la necesite, como este diseño de referencia de almacenamiento de energía tiene como objetivo 15 años de duración de la batería para la aplicación de detección remota por TI .

Creo que si elige su batería en función de su requisito de corriente máxima, su diseño necesitará una batería muy especializada que ofrezca tanto una baja autodescarga como una buena corriente de descarga, lo que probablemente la haga costosa y difícil de obtener.

El almacenamiento en búfer de energía relaja significativamente el requisito de corriente pico en la batería.

    
respondido por el user3528438
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Como alguien publicado en los comentarios, las células primarias de cloruro de litio-cloruro de tionilo son una solución a este problema. Estas celdas existen en varios factores de forma, desde 1 / 2AA hasta D, y varias configuraciones de paquetes de baterías. Ciertos fabricantes (baterías Saft, Tadiran) garantizan 10 años de vida útil. Estas celdas proporcionan 3,6 V, tenga en cuenta que es extremadamente difícil calcular el nivel de carga restante con estas celdas, y existen otros fenómenos relacionados con las baterías que deberá considerar en su diseño.

    
respondido por el Lior Bilia
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Creo que su mejor solución posible es una batería de litio no recargable (o "primaria"). La autodescarga de estos es aproximadamente el 10% en 5 años; todas las baterías recargables son mucho más altas que esto. Esta es la solución utilizada por las compañías de electrónica para nodos de sensores inalámbricos de larga duración. Este enlace contiene información sobre la descarga de la batería, mientras que Esta describe tipos de baterías no recargables.

Finalmente, este

    
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Hace casi 30 años fui responsable del diseño de equipos electrónicos sellados no reparables que se vendieron con una garantía incondicional de 5 años. Utilizamos baterías de litio-cloruro de tionilo (Tadiran y Saft, según recuerdo), en tamaños desde AA hasta D, y no tuvimos problemas con la duración de la batería; teníamos unidades de prueba que lograron más de 8 años de uso operativo (momento en el que dejé la empresa y perdí contacto). Espero que el diseño de la batería haya mejorado con el tiempo, por lo que sugeriría esto como la solución más probable.

    
respondido por el henros
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Compre ácido sulfúrico y plomo (Pb), haga una batería de plomo lo suficientemente grande. Entre en la habitación y recargue la batería cuando sea necesario con otra batería: una solución ininterrumpida (como desee). El tamaño será grande, pero no tienes ninguna limitación.

Las baterías de plomo se utilizan hasta estos días cuando se desea una autodescarga muy baja. Almacena energía de reserva para redes celulares, computadoras, etc. Debido a que es confiable, simple y no hostiga el entorno (todos los componentes son convertibles de nuevo a batería nueva).

    
respondido por el sanaris

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