【应用】朗升IOT电池可用于智能水表行业，提高电池有效容量，有效解决电压延迟和大电流脉冲放电问题
随着智能电表更多功能的开发，尤其是无线传输功能的出现，对电池的要求也更高。下面结合两款典型智能水表来说明如何选择和设计电池。
无线远程水表的电气特性：
电池寿命：8年
工作温度：-10℃~+60℃
设备最低电压：3.0V
GSM远程水表的电气特性：
电池寿命：2年
工作温度：-30℃~+60℃
设备工作电压：5.5~7.5V
在设计之前，我们必须了解电压延迟和大电流脉冲放电能力对电池组的影响，以便更好地设计更好的产品。
电池经过长期小电流放电，或长期存放、高温存放后，在电池放电初期，电池的工作电压低于规定电压，这种状态称为电压延迟；随着放电时间的增长，电压逐渐升高，达到规定电压，这段时间称为“电压延迟时间”。电压延迟时间与放电电流和温度有关，电流越大，温度越低，电压延迟越严重。由此带来的影响便是电池以微安电流通电后，无法解决电池表面钝化问题。这时候大电流工作时，如果电极表面的钝化膜很厚，电池电压可能瞬间下降到1.8V以下，造成单片机死机或误判，表明电池欠压或单片机失控，导致电池电量耗尽。
在低温条件下的高电流能力很重要，在低温下的锂亚硫酰氯电池大电流能力会急剧下降， 再加上钝化的影响，电池电压会低于设备的报警电压，造成欠压。随着电池的使用，特别是容量消耗超过60%时，电池大电流（ER34615最大瞬时放电电流300mA和最大持续放电电流150mA）放电能力越来越弱， 这将导致无法评估电池的有效容量。
针对水表的特点和锂电池的特点，朗升的方案是用线轴式锂亚硫酰氯电池+混合脉冲电池（HPC）组成并联电池组——IOT电池。
HPC特性参数：
工作温度：-40℃～＋85℃
大电流脉冲放电能力：最大电流可达15A
自放电率低：<1%/年
长生命周期：5000 100% DOD 周期
使用寿命长：10年以上（超过电气设备使用寿命）
可在极端温度下充电和放电，采用激光焊接的全密封技术，确保在极端条件下不泄漏，是绿色环保的新能源
电池组的工作原理是：锂亚硫酰氯电池与混合脉冲电池(HPC)并联形成一个新的电池，该电池通过比较与HPC的电压差来判断是否进行充电，当出现电压差时以小电流为HPC充电。 为外部供电时，HPC负责输出大部分电流。 在下一个脉冲到来之前，锂亚硫酰氯电池为HPC充电，如此循环进行。由于锂亚硫酰氯电池在空载时的电压特性：即使消耗了该电池80%的容量后，其空载电压仍能维持在3.65V（与新电池一致），所以HPC充电到3.65V，与新电池组一致即可。 HPC的放电容量基本保持不变，锂亚硫酰氯电池循环重复的为HPC充电，直到锂亚硫酰氯电池的容量耗尽，确保电池组的使用寿命和放电容量与估算一致。 这样大大提高了电池的有效容量——同时可有效解决锂亚硫酰氯电池电压延迟和大电流脉冲放电问题。
根据无线远程水表需求电池的特点，做了如下设计：计算出无线远程传输水表8年所需容量为：(511+44) *8=555 *8=4440mAh。 我们考虑使用ER26500和HPC1520电池组并联供电，标称容量8500mAh。 考虑到电池在冬季小电流、夏季高温下的放电效率，我们一般认为容量有效率为80%（6800mAh）。考虑到锂亚硫酰氯电池对HPC充电的效率，做了如下测试：
1. 电池组释放不同容量时电压恢复能力对比图
2. 模拟锂亚硫酰氯电池ER26500容量消耗约70%之后放电电压恢复图
3、低温条件下放电电压的恢复对比图
考虑到电池在峰值电流下的能力，进行以下测试：
为了弄清楚电池的使用特性，我们设置加快工作周期，如下表所示：
低温-10℃测试：
根据GSM远程水表需求电池的特点，做了如下设计： 2年所需容量为：(395+244+5374)*2=6013*2=12026mAh。我们考虑使用
ER34615与HPC1550并联，然后串联一个7.2V电池组供电，标称容量为19000mAh。考虑到电池在冬季小电流、夏季高温下的放电效率下降，我们一般认为容量有效率为80%（15200mAh）。我们安装了新电池组，该电池组容量仅有70%并与HPC1550并联。实际测试在极低温（-35℃）下进行了100次，设备最低工作电压维持在6V~6.5V，完全可以满足电力需求。整个电池组的有效容量可以达到13300mAh以上，完全可以满足设备使用两年的要求。
根据以上测试结果，我们的IOT电池完全可以满足水表行业的电力需求。
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朗升物联网电池(IOT)选型表
朗升提供了以下技术参数的物联网电池选型，最大脉冲电流5A，电压3.65V，最大容量19000mAh，储存10年后容量保持率最高可达96%，工作温度-40℃～＋85℃的物联网电池(IOT)。
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产品型号
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品类
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标称电压 (V)
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额定容量 (mAh)
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电容电压(V)
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最大脉冲电流(A)
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电压延迟
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HPC1520+ER14250
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物联网电池组
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3.65V
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1200mAh
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3V
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1A
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None
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可自由定制电池形状，锂离子聚合物/磷酸铁锂成分，放电倍率Max. 50C （持续放电倍率） / 150C （脉冲放电倍率），充电倍率：Max. 5，厚度可达0.5mm。
最小起订量： 5000 提交需求>
支持 3Hz ~ 26.5GHz射频信号中心频率测试；9kHz ~ 3GHz频率范围内Wi-SUN、lora、zigbee、ble和Sub-G 灵敏度测量与测试，天线阻抗测量与匹配电路调试服务。支持到场/视频直播测试，资深专家全程指导。
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