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使用混合動(dòng)力將電池和超級(jí)電容器的優(yōu)勢(shì)帶到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)中

2512869 2022-11-24 | pdf | 323.27KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

從小型物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 節(jié)點(diǎn)、資產(chǎn)跟蹤和智能計(jì)量，到設(shè)備備用電源和狀態(tài)報(bào)告等大型應(yīng)用，產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員越來(lái)越需要獨(dú)立的可充電電源。通常，他們的選擇僅限于通?；阡?(Li) 離子化學(xué)的電化學(xué)電池，或通常稱(chēng)為超級(jí)電容器或超級(jí)電容器的雙電層電容器 (EDLC)。問(wèn)題在于，無(wú)論是單獨(dú)使用還是組合使用，每種技術(shù)都有一定的局限性，需要開(kāi)發(fā)人員根據(jù)他們的設(shè)計(jì)目標(biāo)來(lái)平衡每種技術(shù)的能力和局限性。從小型物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 節(jié)點(diǎn)、資產(chǎn)跟蹤和智能計(jì)量，到設(shè)備備用電源和狀態(tài)報(bào)告等大型應(yīng)用，產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員越來(lái)越需要獨(dú)立的可充電電源。通常，他們的選擇僅限于通?；阡?(Li) 離子化學(xué)的電化學(xué)電池，或通常稱(chēng)為超級(jí)電容器或超級(jí)電容器的雙電層電容器 (EDLC)。問(wèn)題在于，無(wú)論是單獨(dú)使用還是組合使用，每種技術(shù)都有一定的局限性，需要開(kāi)發(fā)人員根據(jù)他們的設(shè)計(jì)目標(biāo)來(lái)平衡每種技術(shù)的能力和局限性。這些目標(biāo)，特別是低功耗物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 應(yīng)用，通常包括可靠性、長(zhǎng)使用壽命、效率、能量密度和易用性，從而簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和集成過(guò)程、縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間并降低成本項(xiàng)目成本。雖然同時(shí)使用鋰離子和 EDLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)是完全可行的，但針對(duì)這兩種方法的設(shè)計(jì)和優(yōu)化可能是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。綜合方法可能更合適。這些目標(biāo)，特別是低功耗物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 應(yīng)用，通常包括可靠性、長(zhǎng)使用壽命、效率、能量密度和易用性，從而簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和集成過(guò)程、縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間并降低成本項(xiàng)目成本。雖然同時(shí)使用鋰離子和 EDLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)是完全可行的，但針對(duì)這兩種方法的設(shè)計(jì)和優(yōu)化可能是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。綜合方法可能更合適。本文討論了物聯(lián)網(wǎng)電源設(shè)計(jì)的要求以及電化學(xué)電池和 EDLC 背后的技術(shù)。然后介紹了一種混合儲(chǔ)能組件形式的替代方法，將電池和 EDLC 的特性結(jié)合在一個(gè)封裝中。本文將介紹本文討論了物聯(lián)網(wǎng)電源設(shè)計(jì)的要求以及電化學(xué)電池和 EDLC 背后的技術(shù)。然后介紹了一種混合儲(chǔ)能組件形式的替代方法，將電池和 EDLC 的特性結(jié)合在一個(gè)封裝中。本文將介紹伊頓電子事業(yè)部伊頓電子事業(yè)部的示例設(shè)備，并討論它們的特性和應(yīng)用。的示例設(shè)備，并討論它們的特性和應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要低功耗、長(zhǎng)使用壽命物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要低功耗、長(zhǎng)使用壽命過(guò)去幾年，可以使用相對(duì)較小的電源運(yùn)行的低功耗、低占空比應(yīng)用出現(xiàn)了巨大增長(zhǎng)。盡管這些設(shè)備中的電路具有從毫安到安培的有源模式工作電流，但這些設(shè)備通常具有深度睡眠模式下的擴(kuò)展操作，通常只需要微安。在這些設(shè)備中使用 LoRaWAN 或低功耗藍(lán)牙 (BLE) 等低功耗、低速率、低占空比無(wú)線(xiàn)技術(shù)也有助于最大限度地降低功耗。過(guò)去幾年，可以使用相對(duì)較小的電源運(yùn)行的低功耗、低占空比應(yīng)用出現(xiàn)了巨大增長(zhǎng)。盡管這些設(shè)備中的電路具有從毫安到安培的有源模式工作電流，但這些設(shè)備通常具有深度睡眠模式下的擴(kuò)展操作，通常只需要微安。在這些設(shè)備中使用 LoRaWAN 或低功耗藍(lán)牙 (BLE) 等低功耗、低速率、低占空比無(wú)線(xiàn)技術(shù)也有助于最大限度地降低功耗。對(duì)于這些工作條件，設(shè)計(jì)人員通常考慮兩種儲(chǔ)能技術(shù)：鋰離子電池或超級(jí)電容器的某些變體。每個(gè)都在能量容量和密度、壽命周期、端電壓、自放電、工作溫度范圍、低放電率和高放電率下的性能以及其他因素之間進(jìn)行權(quán)衡。對(duì)于這些工作條件，設(shè)計(jì)人員通?？紤]兩種儲(chǔ)能技術(shù)：鋰離子電池或超級(jí)電容器的某些變體。每個(gè)都在能量容量和密度、壽命周期、端電壓、自放電、工作溫度范圍、低放電率和高放電率下的性能以及其他因素之間進(jìn)行權(quán)衡。存儲(chǔ)技術(shù)的主要區(qū)別存儲(chǔ)技術(shù)的主要區(qū)別簡(jiǎn)而言之，無(wú)論是原電池（不可充電）還是二次電池（可充電），電池都是基于電化學(xué)原理。鋰基電池包含一個(gè)石墨陽(yáng)極和一個(gè)金屬氧化物陰極，插入的電解質(zhì)通常是液體，但在某些情況下也可以是固體。由于各種形式的內(nèi)部退化，可充電電池的壽命通常限于幾千次充電/放電循環(huán)。簡(jiǎn)而言之，無(wú)論是原電池（不可充電）還是二次電池（可充電），電池都是基于電化學(xué)原理。鋰基電池包含一個(gè)石墨陽(yáng)極和一個(gè)金屬氧化物陰極，插入的電解質(zhì)通常是液體，但在某些情況下也可以是固體。