【導(dǎo)讀】一旦IoT 設(shè)備的第一個(gè)原型可用，就需要開始功耗分析和電池壽命估算。過程包含了全面了解設(shè)備在特定部署環(huán)境下的配置及其功耗特性。
一旦IoT 設(shè)備的第一個(gè)原型可用，就需要開始功耗分析和電池壽命估算。過程包含了全面了解設(shè)備在特定部署環(huán)境下的配置及其功耗特性。
進(jìn)行功耗分析時(shí)，需要考慮以下細(xì)節(jié)。
? 硬件和傳感器配置。分析設(shè)備中的組件、傳感器及其功耗特性。理解硬件配置如何影響能耗。
? 固件設(shè)置。檢查固件設(shè)置和配置，以檢查能夠優(yōu)化功耗的潛在之處。調(diào)整設(shè)置和參數(shù)以便實(shí)現(xiàn)更加高效的功耗使用。
? 通信參數(shù)。評(píng)估設(shè)備使用的通信參數(shù)，比如傳輸頻率和數(shù)據(jù)速率。分析不同的通信設(shè)置如何影響功耗和電池壽命。
? 使用場(chǎng)景和邊緣場(chǎng)景。考慮部署設(shè)備的不同使用場(chǎng)景。調(diào)查設(shè)備在不同條件下的表現(xiàn)和功耗變化。尤其注意一些邊緣場(chǎng)景，可能會(huì)有獨(dú)特的功耗模式。
在產(chǎn)品開發(fā)階段，持續(xù)的基準(zhǔn)測(cè)試十分關(guān)鍵。使用UART的智能輸出，及其與功耗相關(guān)聯(lián)，能夠識(shí)別出消耗能量的具體組件或者功能。這一分析會(huì)為優(yōu)化功耗的區(qū)域提供洞察。請(qǐng)記得一旦完成分析，關(guān)閉UART功能，以免影響終端產(chǎn)品。
此外，還應(yīng)考慮影響功耗的網(wǎng)絡(luò)變量。導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)日志文件，理解像距離網(wǎng)關(guān)或者NodeB、天氣條件以及同一網(wǎng)絡(luò)下的設(shè)備密度等因素如何影響功耗。這些變量會(huì)極大影響電池如何消耗能量，應(yīng)當(dāng)在評(píng)估電池壽命時(shí)考慮進(jìn)來。
通過產(chǎn)品開發(fā)階段的功耗分析，不斷來迭代計(jì)算電池壽命，開發(fā)人員能夠?qū)τ绊懝奶匦缘囊蛩赜懈畹睦斫夂椭庇X。如此便使得他們能夠即便在開發(fā)堆棧發(fā)生變化時(shí)，也維持想要的功耗特性，從而保證最佳功耗使用和電池壽命。
精細(xì)化電池選擇與電池功耗分析
理解物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功耗表現(xiàn)，絕不能僅僅依賴數(shù)據(jù)表的信息。還需要進(jìn)行深入分析，評(píng)估在與項(xiàng)目相關(guān)的特殊條件下的電池表現(xiàn)。這一過程能夠給出關(guān)于電池效率、穩(wěn)定性和部署適用性的寶貴洞見。
定義電池功耗曲線
電池功耗曲線不是一個(gè)簡(jiǎn)單的概覽，而是關(guān)于電池在特定環(huán)境、特定負(fù)載時(shí)如何放電的定制化描述。通常可以在電池?cái)?shù)據(jù)表中找到此類信息。但是為了您的解決方案找到理想的電池，您需要?jiǎng)?chuàng)建與設(shè)備功耗需求相配的功耗曲線。另外，對(duì)于不同品牌、批次和溫度下的多種電池進(jìn)行分析，有利于更全面地理解電池表現(xiàn)。
通過以上這些步驟，您可以更深入理解物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功耗表現(xiàn)，從而在選擇項(xiàng)目最合適的電池時(shí)做出明智的決策。
加速電池功耗曲線
為創(chuàng)建電池放電曲線，并與設(shè)備當(dāng)下的電流消耗曲線保持一致，或許需要數(shù)月甚至數(shù)年的時(shí)間。因此，加速放電曲線十分關(guān)鍵。以下行為對(duì)于創(chuàng)建準(zhǔn)確的曲線非常有效：
? 保持高放電一致性：紐扣電池對(duì)于高放電尤其敏感，因此與設(shè)備峰值電流匹配非常關(guān)鍵。可充電的鋰離子電池能夠承受更高的放電電流，而堿性電池則介于兩者之間。
? 縮短循環(huán)時(shí)間：確定電池恢復(fù)所需的低放電時(shí)間。
? 提高睡眠電流：確保電池即使在高放電狀態(tài)下也能恢復(fù)。
? 詢問電池廠商：尋求電池廠商協(xié)助，驗(yàn)證目標(biāo)電池的假設(shè)條件。
準(zhǔn)確性考量
需注意，加速曲線中釋放的能量可能無法與原始曲線完全匹配，這會(huì)影響曲線的準(zhǔn)確性。加速程度越低，結(jié)果越準(zhǔn)確，但此方法的精度通常足以滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。它能全面反映電池在真實(shí)場(chǎng)景中的性能，助力物聯(lián)網(wǎng)解決方案的成功實(shí)施。
不同化學(xué)體系電池的分析
以下案例來自某LoRaWAN廢物管理物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的客戶。針對(duì)該應(yīng)用，我們分析了涵蓋6個(gè)品牌的兩種不同化學(xué)體系電池（每個(gè)品牌含多個(gè)樣本），并在室溫下使用由電池制造商協(xié)助開發(fā)的加速放電曲線進(jìn)行測(cè)試。通過對(duì)比多個(gè)廠商的樣本，我們?cè)u(píng)估了不同外形因素和化學(xué)成分對(duì)結(jié)果的影響。鑒于該測(cè)試在室溫下進(jìn)行，下一步可在各種環(huán)境中分析電池，觀察實(shí)際容量與受控曲線的偏差。
（使用 Otii Arc Pro 的電池分析設(shè)置）
電池特性分析
? LM17500：對(duì)該電池的3個(gè)樣本進(jìn)行了特性分析，結(jié)果顯示在達(dá)到截止電壓點(diǎn)前，其平均容量約為3050 mAh，略高于規(guī)格書中標(biāo)稱的3000 mAh。
? CR123A：分析了2節(jié)電池，平均容量約1600 mAh，與該型號(hào)在特定溫度下的規(guī)格書數(shù)據(jù)一致。
? 值得注意的是，堿性電池的可用容量因制造商差異顯著波動(dòng)，若需由客戶自行更換電池，這一因素至關(guān)重要。
? AAA電池：容量范圍為1080至1150 mAh，平均約1100 mAh，而規(guī)格書標(biāo)稱容量為1200 mAh。
? AA電池：容量波動(dòng)范圍更大，介于2420至2730 mAh，平均約2590 mAh。例如，Varta品牌的AA電池規(guī)格書標(biāo)稱容量為2950 mAh。
（本研究中分析的電池）
我們的電池特性分析流程揭示了不同品牌、化學(xué)體系和外形規(guī)格電池的性能差異。這些關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)能夠幫助用戶根據(jù)具體設(shè)備和應(yīng)用場(chǎng)景做出精準(zhǔn)決策，信息量遠(yuǎn)超規(guī)格書中的標(biāo)稱參數(shù)。若能在多樣化環(huán)境條件（尤其是溫度變化）下進(jìn)一步開展特性分析，將深化我們對(duì)電池性能的理解，從而打造更具適應(yīng)性的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計(jì)方案。如需獲取本研究的詳細(xì)數(shù)據(jù)，歡迎下載白皮書。
（針對(duì) Saft 與 GP 鋰錳電池 放電特性曲線的專業(yè)分析描述及圖示）
（由五個(gè)不同品牌提供的堿性電池（AA 和 AAA）電池特性分析曲線圖）
回放電池功耗曲線
精確測(cè)量的電池特性分析可為特定應(yīng)用場(chǎng)景提供比規(guī)格書更真實(shí)的電池容量評(píng)估。通過將實(shí)測(cè)放電曲線直接應(yīng)用于目標(biāo)設(shè)備（替代標(biāo)準(zhǔn)電源），可確定電池的實(shí)際可用容量，大幅提升設(shè)備續(xù)航預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。實(shí)際可用容量取決于設(shè)備本身行為，在某些案例中，該數(shù)值可能低至標(biāo)稱容量的20%。利用Otii Ace Pro 配合Otii Battery Toolbox 等工具可以復(fù)制這些電池功耗曲線，充當(dāng) IoT 設(shè)備“已分析的電池”。通過在這些儀器的電池仿真器中調(diào)整已使用的電池容量，并監(jiān)控設(shè)備何時(shí)關(guān)閉或重啟，您可以發(fā)現(xiàn)真正的、實(shí)際的可用電池容量。這能夠更加精確理解電池在特定應(yīng)用下的容量和潛力大小。
（使用 Otii Battery Toolbox 進(jìn)行電池仿真）
結(jié)論
以上是我們團(tuán)隊(duì)提出的在選擇理想電池時(shí)的技巧。首先根據(jù)定義的使用場(chǎng)景和數(shù)據(jù)表進(jìn)行初步篩選，然后對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和電池在該使用場(chǎng)景下進(jìn)行功耗分析，最后通過設(shè)備的功耗行為進(jìn)一步優(yōu)化電池選擇，以評(píng)估電池在特定使用場(chǎng)景和設(shè)備中的實(shí)際性能。這種細(xì)化的方法使開發(fā)人員能夠做出更明智的決策，從而提升電池壽命。
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