Литий-ионные аккумуляторные батареи промышленного класса позволяют передовой технологии полностью работать от сети.
ПО SOL JACOBS
Вице-президент и генеральный директор
Аккумуляторы Tadiran
www.tadiranbat.com
Миллиарды электронных устройств вскоре будут объединены через облачный Промышленный Интернет Вещей (IIoT). Многие из этих устройств промышленного уровня должны быть «по-настоящему беспроволочными» с использованием первичных и перезаряжаемых литиевых батарей, чтобы исключить необходимость жесткой проводки к электрической сети, что часто нецелесообразно и может стоить до 100 долларов США за фут для установки.
Типичные приложения IIoT с батарейным питанием включают транспортную инфраструктуру, энергетику, экологический мониторинг, интеллектуальное производство, здравоохранение, интеллектуальные здания и промышленную автоматизацию. Если устройство легко доступно и работает в умеренном температурном диапазоне, потребительские батареи могут иметь смысл в зависимости от общей стоимости жизни, которая должна учитывать все затраты, связанные с будущими заменами батареи. Как правило, чем глубже приложение, тем больше потребность в литиевой батарее промышленного класса.
Определение правильного решения по управлению питанием
Учитывая меняющийся характер промышленного IoT, необходимо уделять особое внимание выбору источника питания, который включает в себя первичные (не перезаряжаемые) литиевые батареи и устройства для сбора энергии, работающие в тандеме с перезаряжаемыми литиевыми батареями или суперконденсаторами.
Беспроводные устройства, которые потребляют среднесуточный ток низкой мощности, преимущественно питаются первичной химией тионилхлорида лития (LiSOCL 2), которая обладает уникальными преимуществами по сравнению со всеми другими литиевыми химическими веществами, включая более высокую плотность энергии, большую емкость, самый широкий температурный диапазон и более низкая годовая скорость саморазряда.
Жизнеспособность ячейки типа LiSOCL 2 типа бобины во многом зависит от ее годового потребления энергии и ее годовой нормы саморазряда. Для экономии энергии большинство удаленных беспроводных устройств используют протокол связи с малой мощностью для поддержки многоплатформенной совместимости и распределенных вычислений. Время работы от батареи продлевается за счет поддержания устройства в основном в режиме ожидания, при котором мало или совсем нет тока, а затем периодически запрашивает данные, только «пробуждение», если превышены заданные пороговые значения данных.
Во многих случаях больше энергии теряется благодаря ежегодному саморазряду аккумулятора, чем при фактическом использовании батареи. Способ изготовления батареи влияет на ее годовую частоту саморазряда. Высококачественная катушечная ячейка LiSOCL 2 может иметь скорость саморазряда 0, 7% в год, сохраняя почти 70% от ее первоначальной мощности через 40 лет. Меньше качественные шлейфные ячейки LiSOCL 2 могут иметь скорость саморазряда 3% в год, изнуряя 30% их мощности каждые 10 лет.
Основным недостатком стандартной ячейки LiSOCL 2 является невозможность доставки высоких импульсов. Этого можно преодолеть, объединив стандартную ячейку LiSOCL 2 с запатентованным гибридным конденсатором (HLC). Стандартная ячейка LiSOCl 2 обеспечивает низкий фоновый ток для питания устройства в режиме ожидания, в то время как HLC обеспечивает высокие импульсы, необходимые для опроса данных и передачи данных.
Альтернативно, суперконденсаторы могут использоваться для хранения высоких импульсов в электростатическом поле, а не в химическом состоянии. Эта технология обычно используется в бытовой электронике, но имеет недостатки для промышленного применения, в том числе кратковременную мощность, линейные характеристики разряда, которые не позволяют использовать всю доступную энергию, низкую емкость, плотность низкой энергии и очень высокую самооценку -разряд (до 60% в год). Суперконденсаторы, соединенные последовательно, также требуют схем балансировки ячейки.
Аккумуляторные батареи также будут использовать IIoT
Некоторые приложения могут хорошо подходить для сбора энергии, при этом литиево-ионные (литий-ионные) батареи используются для хранения собранной энергии. Использование энергозаготовительного устройства зависит от множества факторов, включая надежность устройства и его источника энергии; его ожидаемый срок службы; требования к окружающей среде; размер и вес соображений; и общая стоимость владения.
Недорогие потребительские литий-ионные ячейки имеют продолжительность жизни менее 5 лет и 500 циклов перезарядки и работают в умеренном температурном диапазоне от 0 ° до 40 ° C. Если приложение связано с удаленными, недоступными местами и экстремальными температурами, то литий-ионный аккумулятор промышленного класса, вероятно, предпочтителен для обеспечения до 20 лет работы с 5000 циклов полной перезарядки, расширенный диапазон температур от -40 ° до 85 ° C, и способность подавать высокие импульсы (5A для ячейки размера AA). Литий-ионные ячейки промышленного класса также изготавливаются с герметичным уплотнением, тогда как потребительская аккумуляторная батарея использует обжатое уплотнение, которое может протекать.
Стояночный счетчик на солнечной энергии
Одним из примечательных примеров перезаряжаемых литий-ионных батарей, используемых для обеспечения истинного беспроводного соединения, IIoT является парковочный счетчик IPS на солнечной энергии (см. Рис.1), который предлагает экономичное решение, которое устраняет необходимость жесткой проводки столичных тротуаров,
Рисунок 1: Аккумуляторные литий-ионные аккумуляторы могут обеспечивать высокие импульсы, необходимые для двусторонней связи для беспроводных сетевых солнечных парковочных счетчиков.
Эти беспроводные сетевые парковочные счетчики на солнечной энергии предлагают самые современные функции, в том числе: несколько вариантов платежной системы; доступ к данным в режиме реального времени; интеграция с датчиками обнаружения транспортных средств; модули управления пользователями и обеспечения соблюдения; все они связаны с комплексной системой управления через Интернет.
Небольшие фотоэлектрические панели собирают солнечную энергию, а литий-ионные аккумуляторы промышленного класса обеспечивают высокие импульсы, необходимые для передовой двусторонней беспроводной связи, обеспечивая при этом надежность системы 24/7/365.
Отслеживание стада
Инновационное приложение для отслеживания активов - CattleWatch. Эта система размещает на ходу ворот на солнечных батареях на 2% стада крупного рогатого скота, а оставшийся крупный рогатый скот снабжен метками воротника или ушными бирками (см. Рис. 2).
Рисунок 2: Опорные втулки на базе солнечных батарей помогают формировать беспроводную сетчатую сеть в стаде. Ошейники требуют литий-ионный аккумулятор промышленного класса для обеспечения высоких импульсов, необходимых для связи.
Ошейники и ушные бирки взаимодействуют с хомутами ступицы, чтобы сформировать беспроводную сетчатую сеть в стаде. Опорные узлы-концентраторы обмениваются информацией с облачным Интернет-сообществом через иридиевый спутник, тем самым предоставляя владельцам ранчо в режиме реального времени доступ к мониторингу поведения животных, включая местоположение стада, время ходьбы, время выпас, время отдыха, потребление воды, состояние тепла и другое здоровье события, в том числе мгновенные оповещения смартфона о предполагаемых угрозах от хищных животных или браконьеров.
Для обеспечения высоких импульсов для повышения мощности двухсторонней связи требовалась промышленная литий-ионная аккумуляторная батарея. Кроме того, суперконденсаторы добавили бы размер и вес, менее удобный для животных. Выбор 20-летней индустриальной батареи также снизил общую стоимость владения за счет исключения будущих замен батареи.
Требования к конкретным требованиям диктуют идеальный выбор источника питания, с ячейками LiSOCL 2 типа катушки и литий-ионными перезаряжаемыми батареями промышленного класса, предлагающими инженерам-конструкторам динамический диапазон опций «по-настоящему беспроводных», позволяя передовой технологии полностью отключиться энергосистема.
By BY SOL JACOBS, вице-президент и генеральный директор Tadiran Batteries, www.tadiranbat.com