Les appareils de surveillance à distance nécessitent des batteries hautes performances en raison de leurs conditions de travail et exigences opérationnelles uniques. Ces appareils nécessitent souvent de longues périodes d’alimentation ininterrompue, durant parfois un an, voire plus. Les batteries lithium-ion sont largement appréciées pour leur haute tension, leur taille compacte, leur légèreté, leur densité énergétique impressionnante, leur manque d'effet mémoire, leur respect de l'environnement, leur autodécharge minimale et leur longue durée de vie. Par rapport aux batteries nickel-hydrure métallique,batteries lithium-ionsont 30 à 40 % plus légers et présentent un rapport énergétique 60 % plus élevé.
Cependant, les batteries au lithium présentent leur lot d’inconvénients, qui tournent principalement autour de deux aspects clés :
Sécurité
Les batteries au lithium ont été associées à des problèmes de sécurité, entraînant parfois des explosions et d'autres défauts. En particulier, les batteries au lithium-oxyde de cobalt, souvent utilisées comme matériau d'électrode positive, présentent une sécurité médiocre lorsqu'elles sont soumises à des décharges de courant élevé. De plus, presque tous les types de batteries au lithium subissent des dommages irréversibles en cas de surcharge ou de décharge excessive. Les batteries au lithium sont très sensibles à la température, les températures élevées provoquant une dégradation de l'électrolyte, une combustion ou même des explosions, tandis que les basses températures dégradent leurs performances, affectant le fonctionnement de l'appareil. En raison des variations de fabrication, la résistance interne et la capacité de chaque cellule de batterie diffèrent. Lorsque plusieurs cellules sont connectées en série, cela entraîne des taux de charge et de décharge incohérents, réduisant ainsi l'utilisation globale de la capacité de la batterie. Par conséquent, les batteries au lithium nécessitent généralement des systèmes de protection spécialisés pour surveiller leur état et gérer efficacement leur utilisation.
Maintenabilité
La mauvaise rétention de capacité et la difficulté de prédire les niveaux de batterie à basse température diminuent la maintenabilité des appareils alimentés par des batteries au lithium. Les instruments en ligne à long terme nécessitent des remplacements réguliers des piles, souvent dans des endroits éloignés, ce qui entraîne une main d'œuvre importante et des coûts élevés. Pour alléger les tâches de maintenance et réduire les coûts, un système de gestion de batterie doit estimer avec précision l'état de charge, permettant ainsi un remplacement opportun et ciblé de la batterie. De plus, une faible consommation d’énergie propre dans le système de gestion de la batterie est essentielle pour réduire la fréquence de maintenance et prolonger la durée de vie de la batterie. Par conséquent, pour les instruments de surveillance à distance nécessitant une alimentation électrique prolongée, un système de gestion de batterie bien conçu joue un rôle crucial dans la maintenance des appareils.
Cependant, aligner les caractéristiques opérationnelles des instruments de surveillance à distance sur les caractéristiques inhérentes des batteries au lithium pose des défis considérables. Plusieurs facteurs contribuent à cette complexité :
Premièrement, les instruments de surveillance à distance alternent généralement entre des périodes de dormance et d'éveil pour économiser l'énergie. Leurs courants de fonctionnement varient de manière dynamique, les phases d'éveil exigeant des niveaux de courant nettement plus élevés que les états de sommeil, mais ces phases d'éveil sont nettement plus courtes.
Deuxièmement, les courbes de décharge des batteries au lithium sont remarquablement plates, la majorité de l'énergie étant concentrée au-dessus des niveaux de tension de 3,6 V. Par conséquent, les instruments distants ne peuvent pas compter sur la tension de la batterie pour émettre des avertissements de batterie faible.
Dernièrement, les taux d’autodécharge des batteries au lithium fluctuent considérablement en fonction des variations de température. Les instruments fonctionnant en extérieur sont exposés à des conditions de température extrêmes, ce qui complique encore davantage les prévisions précises du niveau de batterie. Les systèmes de gestion de batterie existants ont du mal à répondre à ces exigences fonctionnelles et de performances.
En conclusion, le développement de systèmes de gestion de batteries adaptés pour répondre aux exigences spécifiques des instruments de surveillance à distance, compte tenu de leurs caractéristiques opérationnelles uniques et des défis présentés par les batteries au lithium, reste une tâche formidable.
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