遠隔監視デバイスには、その固有の動作条件と運用要件のため、高性能バッテリーが必要です。これらのデバイスは多くの場合、長期間の無停電電源を必要とし、場合によっては 1 年またはそれ以上持続することがあります。リチウムイオン電池は、その高電圧、コンパクトなサイズ、軽量な性質、優れたエネルギー密度、メモリー効果の欠如、環境への優しさ、最小限の自己放電、長いサイクル寿命により広く支持されています。ニッケル水素電池と比べて、リチウムイオン電池30% ～ 40% 軽量化され、60% 高いエネルギー比を誇ります。
ただし、リチウム電池には相応の欠点があり、主に次の 2 つの重要な側面を中心にしています。
安全性
リチウム電池には安全上の懸念があり、場合によっては爆発やその他の欠陥を引き起こすことがあります。特に、正極材料としてよく使用されるコバルト酸リチウム電池は、大電流の放電にさらされると安全性が低くなります。さらに、ほとんどすべての種類のリチウム電池は、過充電または過放電すると不可逆的な損傷を受けます。リチウム電池は温度に非常に敏感で、高温では電解質の破壊、燃焼、さらには爆発を引き起こし、低温では性能が低下し、デバイスの機能に影響を与えます。製造上のばらつきにより、各バッテリーセルの内部抵抗と容量は異なります。複数のセルを直列に接続すると、充電速度と放電速度が不安定になり、全体的なバッテリー容量の使用率が低下します。したがって、リチウム電池には通常、その状態を監視し、その使用を効果的に管理するための特殊な保護システムが必要です。
保守性
容量保持率が低く、低温でのバッテリー残量の予測が難しいため、リチウムバッテリーを搭載したデバイスの保守性が低下します。長期間オンラインで計測器を使用するには、多くの場合遠隔地で定期的にバッテリーを交換する必要があり、多大な労力とコストがかかります。メンテナンスの負担を軽減し、コストを削減するために、バッテリー管理システムは充電状態を正確に推定し、タイムリーで目的のあるバッテリー交換を可能にする必要があります。さらに、バッテリ管理システムの自己消費電力が低いことは、メンテナンスの頻度を減らし、バッテリの寿命を延ばすために不可欠です。したがって、長時間の電源供給を必要とする遠隔監視機器の場合、適切に設計されたバッテリー管理システムが機器のメンテナンスにおいて重要な役割を果たします。
しかし、遠隔監視機器の動作特性をリチウム電池の固有特性と一致させるには、かなりの課題が生じます。この複雑さには、いくつかの要因が寄与しています。
まず最初に、遠隔監視機器は通常、電力を節約するために休止期間と覚醒期間を交互に切り替えます。動作電流は動的に変化し、ウェイク フェーズではスリープ状態よりも大幅に高い電流レベルが必要になりますが、これらのウェイク フェーズは大幅に短くなります。
第二に, リチウム電池の放電曲線は驚くほど平坦で、エネルギーの大部分が 3.6V の電圧レベル以上に集中します。したがって、遠隔機器はバッテリー電圧に依存してバッテリー低下の警告を発することができません。
最後に, リチウム電池の自己放電率は温度変化によって大きく変動します。大自然の中で動作する機器は極端な温度条件にさらされるため、正確なバッテリー レベルの予測がさらに困難になります。既存のバッテリー管理システムは、これらの機能およびパフォーマンスの要求を満たすのに苦労しています。
結論として、遠隔監視機器の特有の動作特性とリチウム電池によってもたらされる課題を考慮すると、遠隔監視機器の特定の要件を満たすように調整された電池管理システムの開発は依然として困難な課題です。
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