10년 계량기 배터리는 펄스 전력 문제를 감싼 전류 예산 문제입니다. 이 글은 둘을 분리합니다: 마이크로암페어시로 표현된 평균 전류 예산에서 장기 에너지 저장소 규격을 산정하고, 전압 붕괴 없이 무선과 밸브 피크를 전달할 수 있는 펄스 저장소 규격을 산정한 뒤, 밀폐형 니켈-수소가 그 하이브리드에서 어디에 속하는지 선택합니다. 이 방법은 계량기 OEM이 설계를 10년 보증에 맡기기 전 배터리 공급업체와 함께 진행하는 절차입니다.
애니메이션 스코어카드는 계량기 수명을 결정하는 기준으로 다섯 가지 옵션을 평가합니다: 단위 부피당 장기 에너지, 고전류 펄스 전달, 저온 및 노화 시 전압 안정성, 보관 및 캘린더 수명, 본질 안전과 비용. Li-SOCl2는 에너지와 보관 수명에서 우위지만 펄스에 약하고 부동태화됩니다; Li-MnO2는 펄스가 더 좋지만 저장량이 적습니다; 슈퍼커패시터는 펄스를 전달하지만 에너지를 거의 저장하지 못하고 누설됩니다; 충전식 Li-ion은 에너지 투입과 관리가 필요합니다; NiMH 펄스 보조 셀은 슈퍼커패시터보다 훨씬 많이 저장하고 평탄한 고원으로 강하게 펄스를 내며, 모든 세류 충전원에서 재충전을 받아들입니다.
승리하는 아키텍처는 보통 하이브리드입니다: 10년 배경 에너지를 위한 1차 리튬 셀에 펄스 저장소 – 가장 작은 피크는 슈퍼커패시터, 반복되거나 더 큰 무선/밸브 피크는 NiMH – 를 더하고, 1차 셀이 이벤트 사이에 세류 충전합니다.
10년 수명은 피크가 아닌 평균 전류로 계산합니다. 하루 동안 각 상태에서 소비하는 전하량을 합산합니다: 거의 24시간 수면 전류, 측정 기상 전류 × 짧은 지속 시간 × 기상 횟수, 무선 전류 × 접속 및 전송 시간 × 보고 횟수(재시도 포함). 마이크로암페어 단위의 등가 연속 전류로 변환하고 연수와 자가 방전 및 수명 종료에 대한 경감 계수를 곱합니다.
두 번째 애니메이션 그림은 에너지 폭포입니다: 지배적인 수면 바닥, 작은 샘플링 기여분, 보고 빈도에 따라 커지는 무선 기여분, 밸브가 장착된 경우 밸브 기여분, 자가 방전과 수명 종료 여유, 마지막으로 필요한 1차 셀 용량. 모든 상태를 보이게 하는 것이 제조사가 데이터시트에서 «10년» 주장을 방어하는 방식입니다.
펄스 저장소는 최악의 단일 이벤트를 기준으로 규격을 산정합니다: 네트워크에 접속하고 프레임을 보내는 에너지(약 신호 계량기함에서 재시도 포함), 또는 전동 밸브를 열고 닫는 에너지. 필요한 커패시턴스나 셀 용량은 펄스 에너지에 비례하고, 부하 시 저장소 전압은 버스트, 수명, 온도 전반에 걸쳐 무선 최소값보다 높게 유지되어야 합니다.
슈퍼커패시터가 긴 NB-IoT 접속이나 밸브 한 바퀴를 감당하려면 커야 하는 경우, NiMH 셀은 더 작은 부피로 더 평탄한 전압에서 같은 펄스 에너지를 전달하고, 일일 보고의 수천 번 작은 재충전-방전 사이클을 마모 없이 견딥니다 – 통신기나 밸브 모듈에 강력히 부합합니다.
잘 설계된 하이브리드는 두 소스를 분리합니다: 고에너지 1차 셀이 저전류 레일을 공급하고 전류 제한 경로로 펄스 저장소를 세류 충전합니다; 펄스 저장소가 저임피던스 경로로 무선 PA와 밸브 모터를 공급합니다; 감시기가 고전류 부하를 게이팅하여 전송이 1차 셀을 임계값 아래로 끌어내리지 않게 합니다. 에너지 수확 계량기의 경우 작은 NiMH 팩이 유수 터빈이나 유도식 검침 포트에서 충전되어 주요 단기 저장소가 됩니다.
NiMH의 간단한 충전 요구사항과 수계 안전성은 복잡한 리튬 BMS를 둘 공간이 없는 IP68 함체에서 이 경로를 견고하게 유지하고, 냉간 방출 거동이 겨울 계량기함 온도에서 일일 보고를 보호합니다.
원격 차단 밸브는 가장 까다로운 일반적 부하입니다: 수초간 지속되는 모터 펄스로, 가끔 반복되지만 발생 시 의무적입니다. 밸브(무선만이 아니라)를 기준으로 저장소 규격을 산정하면 완벽하게 보고하지만 명령에 닫을 수 없는 계량기를 피합니다. 마찬가지로 깊은 콘크리트 계량기함에 배치된 계량기는 반복된 접속 실패를 겪습니다; 여러 번 재시도를 지원하는 저장소는 커버리지 문제가 배터리 문제가 되는 것을 막습니다.
NiMH는 여기서 특히 유용합니다. 적당한 팩 하나가 무선 버스트와 덜 빈번하지만 더 높은 밸브 펄스를 모두 감당하고, 배경 전류에서 다음 이벤트를 위해 재충전되어 준비됩니다.
가정한 보고 간격, 최악의 접속 시간과 재시도 횟수, 밸브 에너지, 계량기함 온도 범위, 경감 스택을 문서화하십시오. 이들 각각이 10년 숫자를 움직이기 때문입니다. 계량기가 재충전 경로 없이 10년 밀폐된 경우 1차 리튬을 에너지 저장소로 유지하고 NiMH는 펄스 계층으로만 사용하십시오; 에너지를 수확하거나 모듈을 정비할 수 있는 경우 NiMH가 더 많은 부하를 감당할 수 있습니다.
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