在挑战环境中收获能量

经过Sol Jacobs，Tadiran电池

一种新型可再充电锂离子电池可提供由能量收集的远程无线设备可靠，长期动力。

如果自动无线设备旨在用于远程位置，并且暴露于极端环境条件，则必须选择右电源管理系统。如果应用程序是关键的，这一决定甚至更重要，无法避免可能危及生命或危及重要数据的电源故障。

对于绝大多数远程无线应用，自包含电源的首选是梭筒式亚硫酰氯锂(LiSOCL)₂）电池。Bobbin型Lisocl₂由于其高能量密度，宽度范围和年度自放电率低，化学在极端环境中的长期优选。Bobbin型Lisocl₂电池在远程无线应用中有良好的记录，包括在现场使用28年以上仍可使用的电池，在不更换电池的情况下仍可使用40年以上。

但是，无线传感器技术的进步和低功率通信协议的出现导致了可以由梭芯型Lisocl供电的应用爆炸₂电池或能量收集设备与可充电锂电池串联工作，存储收集的能量。潜在的应用包括测量和控制、工厂自动化、轮胎压力监测系统、油箱液位监测、医疗设备和患者监测系统，以及其他M2M应用。

能量收集的出现
能量收集技术的出现与低功率通信协议的发展密切相关，如ZigBee，绿色电源，蓝牙le和6Lowpan。这些低功率协议使某些无线传感器网络能够在10μw至100mW的峰值功率范围内操作，这是能量收集设备的甜点，其利用各种来源的能量，包括光，热，RF / EM，运动或振动。

能量收集技术正在快速发展，不同类型的能量收集技术都有其独特的性能优势和缺点，因此需要根据具体的应用需求制定正确的电源管理解决方案，特别是在考虑高可靠性的情况下。

能量收集装置有五个基本组件：传感器;传感器;能量处理器;微控制器;如果需要，发射器。传感器检测和量化环境参数，如温度，湿度，运动，接近度，压力，光，应变，振动，pH等。传感器和能量处理器在串联中工作以转换，收集，存储和将电能传递给微控制器，并在需要的情况下向发射器传输到发射器，该流程将数据分析和传输到主机接收器或连续的数据收集点，定期或焦点。能量收集装置通常与可充电锂电池一起耦合，该电池存储收获的能量。虽然近年来消费级可充电锂离子电池急剧提高，但这些标准可充电锂离子电池仍然具有用于远程无线应用的固有缺点，包括短期性的经营寿命（最多5年），最大循环寿命（1,000个循环），年度自放电（每年高达60％），温度范围有限（0°C至60°C），无可能在低温和高温下充电。

为了解决消费级可充电锂电池的局限性，塔迪兰最近推出了TLI系列电池，该电池使用了其混合层电容器(HLC)中发现的相同技术，该电池可以存储无线通信所需的高电流脉冲，并已在数以百万计的细胞中得到现场验证，可提供长达40年的使用寿命。TLI系列电池改进了这一技术，在极端环境条件下提供可靠的长期性能。

TLI系列电池提供独特的性能特点，包括：提供高电流脉冲的能力（最多15 A用于AA细胞）;年度自放电率低（不到5％）;生命周期多达5倍（5,000个全周期）;持久的寿命（20年）;更宽的工作温度（-40°C至85°C，储存高达90°C）;充电在极端温度（-40°C至85°C）;和玻璃到金属密封。可在AA和AAA直径和定制电池组中提供，可以使用直流电源或通过能量收集设备进行TLI系列电池。

TLI系列电池来自Tadiran电池，使用相同的技术在混合层电容器（HLC）中发现。但这些电池改变了这项技术，在极端环境条件下提供可靠，长期的性能。它们可以提供电流脉冲（最多15 A用于AA细胞）;年度自放电率低（少于5％）;和漫长的经营生活（20年）。

现实生活中的例子:

这里有几个例子，说明了远程无线设备可以由锂离子可充电电池支持的能量收集设备供电的典型情况。

logimesh.生产用于监测驱动天然气压缩机的发动机的无线传感器，利用这些压缩机产生的振动所收集的能量，提供一个独立的电源管理系统。Logimesh传感器可检测实时振动和排气温度，监控单个钢瓶阀门的运行，并生成有价值的数据，帮助确保安全运行，并生成长期维护的预测模型。由于天然气压缩机通常位于沙漠和其他恶劣环境的管道中，因此需要使用更耐用的可充电锂离子电池，而不是标准的消费级电池。

IPS组制造太阳能无线网络停车表，用于储能和应急备用电源要求的TLI系列可充电锂离子电池。这些创新停车计数器包含多个支付系统选项，访问实时数据，集成到车辆检测传感器，用户指导和强制模块，都链接到基于全面的基于Web的管理系统。TLI系列可充电锂离子电池部分适用于能够提供高脉冲的能力，并在40°C至85°C的极端温度下连续运行，确保多年无需维护24/7 /365系统可靠性。

能源收集技术正在迅速发展。太阳能、无线联网停车计时器可以使用TLI系列可充电锂离子电池进行能量存储和应急备用电源需求。这些创新停车计数器包含多个支付系统选项，访问实时数据，集成到车辆检测传感器，用户指导和强制模块，都链接到基于全面的基于Web的管理系统。

Powercast.设计和开发用于低功耗应用的无线设备和无线传感器网络，采用能量收集和Lisocl₂电池技术。

在一个实例中，PowerCast开发了一种在从广播无线电或电视信号收获的RF能量上运行的传感器，以及位于无线传感器的45英尺范围内的RF发射器，该解决方案是可行的，因为特定传感器所需的微放大器运行，适合附近的RF能源。

但是，对于不同的应用，WSN-1101壁挂式传感器，PowerCast选择用杂交Lisocl为设备供电₂而不是使用能量收集。

WSN-1101壁挂式传感器测量HVAC，照明控制，能源管理，工业监测和医疗应用中的各种参数，包括室内温度，湿度和其他变量。设计用于室内在温度范围内的范围为-20°C至+ 50°C，WSN-1101可以将数据传输一次每分钟一次超过25年的电池WSG-101无线网关，该网关与有线建筑自动化系统接口（BAS）通过行业标准协议网络。