Os dispositivos de monitoramento remoto exigem baterias de alto desempenho devido às suas condições de trabalho e requisitos operacionais exclusivos. Esses dispositivos geralmente exigem longos períodos de energia ininterrupta, às vezes durando um ano ou até mais. As baterias de íons de lítio são amplamente preferidas por sua alta tensão, tamanho compacto, natureza leve, densidade de energia impressionante, falta de efeito memória, respeito ao meio ambiente, autodescarga mínima e ciclo de vida longo. Em comparação com baterias de níquel-hidreto metálico,baterias de íon de lítiosão 30% a 40% mais leves e apresentam uma taxa de energia 60% maior.
No entanto, as baterias de lítio têm seu quinhão de desvantagens, que giram principalmente em torno de dois aspectos principais:
Segurança
As baterias de lítio têm sido associadas a questões de segurança, levando ocasionalmente a explosões e outros defeitos. Particularmente, as baterias de óxido de lítio-cobalto, frequentemente utilizadas como material de eletrodo positivo, apresentam baixa segurança quando submetidas a descargas de corrente elevada. Além disso, quase todos os tipos de baterias de lítio sofrem danos irreversíveis quando sobrecarregadas ou descarregadas. As baterias de lítio são altamente sensíveis à temperatura, com altas temperaturas causando quebra de eletrólitos, combustão ou até mesmo explosões, enquanto baixas temperaturas degradam seu desempenho, afetando a funcionalidade do dispositivo. Devido a variações na fabricação, a resistência interna e a capacidade de cada célula da bateria são diferentes. Quando múltiplas células são conectadas em série, isso leva a taxas de carga e descarga inconsistentes, reduzindo a utilização geral da capacidade da bateria. Consequentemente, as baterias de lítio normalmente requerem sistemas de proteção especializados para monitorar sua saúde e gerenciar seu uso de forma eficaz.
Capacidade de manutenção
A fraca retenção de capacidade e a dificuldade em prever os níveis da bateria a baixas temperaturas diminuem a capacidade de manutenção dos dispositivos alimentados por baterias de lítio. Instrumentos on-line de longo prazo exigem substituições regulares de baterias, muitas vezes em locais remotos, resultando em mão de obra substancial e custos elevados. Para aliviar a carga de manutenção e reduzir custos, um sistema de gerenciamento de bateria deve estimar com precisão o status da carga, permitindo substituições oportunas e objetivas da bateria. Além disso, um baixo consumo de energia própria no sistema de gerenciamento de bateria é essencial para diminuir a frequência de manutenção e prolongar a vida útil da bateria. Portanto, para instrumentos de monitoramento remoto que requerem fonte de alimentação prolongada, um sistema de gerenciamento de bateria bem projetado desempenha um papel crucial na manutenção do dispositivo.
No entanto, alinhar as características operacionais dos instrumentos de monitoramento remoto com as características inerentes das baterias de lítio apresenta desafios consideráveis. Vários fatores contribuem para esta complexidade:
Primeiramente, os instrumentos de monitoramento remoto normalmente alternam entre períodos de dormência e vigília para conservar energia. Suas correntes operacionais variam dinamicamente, com as fases de vigília exigindo níveis de corrente significativamente mais elevados do que os estados de sono, mas essas fases de vigília são significativamente mais curtas.
Em segundo lugar, as curvas de descarga da bateria de lítio são notavelmente planas, com a maior parte da energia concentrada acima dos níveis de tensão de 3,6 V. Consequentemente, os instrumentos remotos não podem depender da tensão da bateria para fornecer avisos de bateria fraca.
Por último, as taxas de autodescarga da bateria de lítio flutuam amplamente com as variações de temperatura. Os instrumentos que operam ao ar livre são expostos a condições extremas de temperatura, complicando ainda mais as previsões precisas do nível da bateria. Os sistemas de gerenciamento de bateria existentes lutam para atender a essas demandas funcionais e de desempenho.
Em conclusão, o desenvolvimento de sistemas de gestão de baterias adaptados para satisfazer os requisitos específicos dos instrumentos de monitorização remota, dadas as suas características operacionais únicas e os desafios apresentados pelas baterias de lítio, continua a ser uma tarefa formidável.
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