Une batterie de compteur de dix ans est un problème de budget de courant enveloppant un problème de puissance d'impulsions. Cet article sépare les deux : dimensionner le stockage d'énergie à long terme à partir d'un budget de courant moyen exprimé en microampères-heures, puis dimensionner un réservoir d'impulsions pouvant fournir les pics radio et vanne sans effondrement de tension, et choisir où le nickel-hydrure métallique scellé appartient dans cet hybride. La méthode est celle qu'un OEM de compteur travaille avec un fournisseur de batterie avant d'engager une conception sur une garantie de dix ans.
La fiche animée note cinq options sur les critères qui décident de la vie du compteur : énergie à long terme par volume, fourniture d'impulsions à haut courant, stabilité de tension à basse température et âge, vie en rayon et vie calendaire, sécurité intrinsèque et coût. Li-SOCl2 gagne l'énergie et la vie en rayon mais est faible en impulsions et se passive ; Li-MnO2 impulse mieux mais stocke moins ; un supercondensateur fournit des impulsions mais retient peu d'énergie et fuit ; le Li-ion rechargeable nécessite un apport d'énergie et une gestion ; une cellule d'assistance d'impulsions NiMH stocke bien plus qu'un supercondensateur et impulse fortement avec un plateau plat, acceptant la recharge de toute source de filet.
L'architecture gagnante est habituellement un hybride : une cellule lithium primaire pour l'énergie de fond de dix ans plus un réservoir d'impulsions – supercondensateur pour les plus petits pics, NiMH pour les pics radio et vanne répétés ou plus grands – que la cellule primaire charge en filet entre les événements.
La vie de dix ans se calcule comme un courant moyen, non un pic. Additionnez la charge consommée dans chaque état sur une journée : courant de sommeil pendant presque 24 heures, le courant de réveil de mesure multiplié par sa courte durée multiplié par le nombre de réveils, et le courant radio multiplié par le temps d'attache-plus-transmission multiplié par le nombre de rapports, y compris les répétitions. Convertissez en courant continu équivalent en microampères et multipliez par les années et le déclassement pour l'autodécharge et la fin de vie.
La deuxième figure animée est la cascade d'énergie : le plancher de sommeil dominant, la petite contribution d'échantillonnage, la contribution radio qui croît avec la fréquence de rapport, la contribution vanne le cas échéant, l'autodécharge et une marge de fin de vie, et enfin la capacité de cellule primaire requise. Rendre chaque état visible est la façon dont un vendeur défend une affirmation de « dix ans » sur une fiche technique.
Le réservoir d'impulsions se dimensionne sur le pire événement unique : l'énergie pour s'attacher au réseau et envoyer la trame (avec répétitions dans un regard à signal faible), ou pour entraîner une vanne motorisée à l'ouverture et la fermeture. La capacité requise évolue avec l'énergie d'impulsions, et la tension du réservoir sous charge doit rester au-dessus du minimum radio pendant la salve et pendant la vie et la température.
Lorsqu'un supercondensateur devrait être grand pour couvrir une longue attache NB-IoT ou un tour de vanne, une cellule NiMH fournit la même énergie d'impulsions dans un plus petit volume avec une tension plus plate, et elle tolère les milliers de petits cycles recharge-décharge des rapports quotidiens sans usure – un fort ajustement pour un communicateur ou module vanne.
Un hybride bien conçu isole les deux sources : la cellule primaire à haute énergie alimente un rail bas courant et charge en filet le réservoir d'impulsions via un chemin limité en courant ; le réservoir d'impulsions alimente le PA radio et le moteur de vanne via un chemin basse impédance ; un superviseur contrôle la charge haut courant afin qu'une transmission ne tire jamais la cellule primaire sous le seuil. Pour un compteur à récupération, un petit pack NiMH est chargé depuis la turbine de flux ou le port de relevé inductif et devient le principal stockage à court terme.
Les exigences de charge simples du NiMH et la sécurité aqueuse gardent ce chemin robuste dans un boîtier IP68 sans place pour un BMS lithium complexe, et son comportement de décharge à froid protège le rapport quotidien à travers les températures hivernales des regards.
Les vannes de coupure à distance sont la charge commune la plus exigeante : une impulsion moteur de quelques secondes, répétée seulement occasionnellement mais obligatoire lorsqu'elle survient. Dimensionner le réservoir pour la vanne (plutôt que pour la radio seule) évite un compteur qui rapporte parfaitement mais ne peut pas fermer sur commande. De même, les compteurs déployés dans des regards en béton profonds souffrent d'attaches échouées répétées ; un réservoir qui prend en charge plusieurs répétitions empêche les problèmes de couverture de devenir des problèmes de batterie.
Le NiMH est particulièrement utile ici car un pack modeste couvre à la fois la salve radio et l'impulsion vanne moins fréquente mais plus haute, et il se recharge prêt pour le prochain événement depuis le courant de fond.
Documentez l'intervalle de rapport supposé, le temps d'attache pire cas et le nombre de répétitions, l'énergie de vanne, la plage de température du regard et la pile de déclassement, car chacun d'eux déplace le chiffre de dix ans. Lorsque le compteur est scellé pour dix ans sans chemin de recharge, gardez le lithium primaire comme stockage d'énergie et utilisez le NiMH seulement comme couche d'impulsions ; lorsque l'énergie est récupérée ou le module réparable, le NiMH peut porter plus de charge.
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