LoRaWAN құрылғыларын өндірушілер неден қателеседі және BatteryCare технологиясы нені өзгертеді

1–2 жылға қарсы 10–15 жыл

Автономды LoRaWAN парадоксы

LoRaWAN бастапқыда энергияны аса төмен тұтынатын құрылғыларға арналған технология ретінде жасалды.

Радиочиптер өндірушілерінің ресми спецификациялары мен маркетингтік материалдарында атап көрсетіледі: литий батареясын пайдаланғанда 10–15 жыл автономды жұмыс - бір түйінді пайдаланудың қалыпты, күтілетін мерзімі.

Мінсіз жағдайда бұл шынымен солай:

• ұзақ ұйқы режимі (sleep mode),

• сирек жіберулер,

• энергия тиімді модуляция,

• белсенді қабылдаудың болмауы,

• ең аз жылыстаулар.

Инженерлік тұрғыдан LoRaWAN ондаған жылдар бойы жұмыс істеуге толық қабілетті.

Бірақ нарықтағы шындық басқаша

Көптеген коммерциялық LoRaWAN құрылғылары:

• 12–24 айдан кейін істен шығады,

• батареяларды тұрақты ауыстыруды қажет етеді,

• қыста тұрақсыз жұмыс істейді,

• ауқымды Join-сұраныстар тасқынын тудырады,

• желі сапасын төмендетеді,

• пайдалану шығыстарының өсуіне әкеледі.

Жүздеген және мыңдаған құрылғыдан тұратын желілерді өрістететін пайдаланушылар, муниципалитеттер және кәсіпорындар жабдықтың іс жүзінде стандарттан күтілетін нәтижеге сай келмейтінімен бетпе-бет келеді.

Себебі неде жасырылған?

Парадокс мынада: мәселе LoRaWAN технологиясында емес. Батареяларда да емес.

Мәселе өндірушілердің көпшілігі өз құрылғыларының қоректендіруін қалай жобалайтынында. 10–15 жылдық автономдылық мына тұжырымдама сақталғанда ғана мүмкін:

• төмен токтар → батарея,

• импульстік жүктемелер → буфер,

• жоғары ПӘК → DC/DC,

• тұрақты кернеу → қайта жүктелулердің болмауы.

Алайда нарықтағы құрылғылардың басым көпшілігі басқа логикамен құрылған:

• радио тікелей батареядан қоректенеді,

• жылу шығыны бар LDO қолданылады,

• энергия буфері жоқ,

• пассивтену «қате» ретінде түсіндіріледі,

• батарея өзіне арналмаған режимде жұмыс істейді.

Нәтижесінде онжылдық бойы қызмет етуге тиіс құрылғылар екінші жылға әрең жетеді.

LoRaWAN құрылғыларын өндірушілердің қателері

Радионы батареядан тікелей қоректендіру

LoRaWAN құрылғыларының көпшілігі радиомодульді Li-SOCl₂ батареясынан тікелей қоректендіреді, дегенмен оның химиясы 1–3 мА төмен токтарға есептелген. 14 dBm қуатпен LoRaWAN жіберу 50–58 мА-ге дейінгі шыңдарды талап етеді, бұл батареяның номиналынан 15–20 есе артық. Нәтижесінде:

• кернеу лезде төмендейді
• MCU brownout күйіне түседі
• құрылғы қайта жүктеледі
• автономдылық нашарлайды
• Join-сұраныстар тасқынының қаупі артады

Мұндай архитектура құрылғының қызмет ету мерзімін 1–2 жылға дейін сөзсіз қысқартады.

LDO қолдану және энергия буферінің болмауы

Өндірушілер сызықтық тұрақтандырғыштарды (LDO) жиі қолданады, өйткені олар қарапайым әрі арзан. Бірақ LDO-ның екі елеулі кемшілігі бар:

• Кернеу төмендегенде ПӘК-і төмен

3.6 → 3.0 В айырмасы жылуға кетеді. Шығындар 30–40%-ға жетеді, бұл батареяның разрядталуын жеделдетеді.

• Шыңдық жүктемелер буферінің болмауы

Радионың барлық импульстері батарея арқылы өтеді. Бұл мыналарды тудырады:

• пассивтенудің күшеюі,
• қолжетімді қуаттың төмендеуі,
• тұрақты uplink қамтамасыз ету мүмкін болмауы,
• батарея химиясының деградациясы.

Құрылғы алғашқы күннен бастап дерлік «шекте» жұмыс істейді.

Пассивтенуді және батареяның жұмыс жағдайларын түсінбеу

Li-SOCl₂ батареяларында өздігінен разрядталуды өте төмен деңгейде ұстайтын қорғаныш пассивтеуші қабат бар. Бұл ақау емес, артықшылық. Бірақ өндірушілер:

• пассивтеуші қабатты «бұзып өтуге» тырысады
• депассивацияны уақытша амал ретінде қолданады
• батареядан жоғары токтарды талап ететін схемаларды жобалайды
• EDLC буферін қарастырмайды
• қыста ESR-дың өсуін ескермейді

Нәтижесінде батарея өзінің оңтайлы жұмыс аймағында емес, өзіне арналмаған режимде жұмыс істейді. Бұл мыналарға әкеледі:

• қарқынды деградацияға,
• қыстағы істен шығуларға,
• қайта жүктелулерге,
• Join-сұраныстар тасқынына,
• құрылғының мерзімінен бұрын істен шығуына.

Нарықтың басты қатесі - заманауи LoRaWAN радиомодулін буферсіз және DC/DC түрлендіргішінсіз Li-SOCl₂ элементінен тікелей қоректендіруге тырысу. Мұндай архитектура LoRaWAN талаптарымен техникалық тұрғыдан үйлеспейді.

Бәсекелестердің құрылғылары неге небәрі 1–2 жыл қызмет етеді

Brownout, қайта жүктелулер және пакетті жіберудің мүмкін болмауы

Бәсекелестердің құрылғыларында радио тікелей батареядан қоректенеді. LoRaWAN жіберу басталғанда:

• SX1276/SX1262 50–58 мА талап етеді,
• батарея тек 1–3 мА бере алады,
• кернеу кенет төмендейді,
• MCU brownout күйіне түседі,
• құрылғы қайта жүктеледі.

Қайта жүктелгеннен кейін ол деректерді қайтадан жіберуге тырысады - және қоректену жетпегендіктен қайтадан құлайды. Мұндай цикл тәулігіне ондаған және жүздеген рет қайталануы мүмкін. Бұл мыналарға әкеледі:

• дұрыс жұмыс істемеуге,
• батареяның бақылаусыз жұмсалуына,
• элементтің жедел тозуына,
• радио жұмысының одан әрі нашарлауына.

Іс жүзінде құрылғы өзін-өзі «өлтіре» бастайды.

Join-сұраныстар тасқыны және LoRaWAN желісінің ластануы

Әрбір қайта жүктелу желіге қайта қосылу әрекетіне (Join Request) әкеледі. Бірақ құрылғы Join Accept алғанға дейін қайтадан brownout күйіне түседі. Нәтижесі: Join-сұраныстар тасқыны - эфирге жіберілетін бақылаусыз сұраулар ағыны. Бұл мыналарды тудырады:

• арналардың асқын жүктелуі,
• қабылдау кезіндегі коллизиялар,
• айналадағы барлық құрылғылар үшін желі сапасының төмендеуі,
• хабарламалардың қабылданбай қалуының жиілеуі,
• байланыс қашықтығы мен тұрақтылықтың азаюы.

Join-сұраныстар тасқыны - LoRaWAN инфрақұрылымы үшін ең жойқын сценарийлердің бірі. Оны қоректендіруі дұрыс жобаланбаған құрылғылар пайдаланушының қатысуынсыз автоматты түрде іске қосады.

Қыста ESR-дың өсуі және батареяның жедел деградациясы

Температура төмендегенде Li-SOCl₂ батареясының ішкі кедергісі артады:

• −20 °C кезінде x5
• −40 °C кезінде x10

Бұл мынаны білдіреді:

• батарея ток беруді іс жүзінде тоқтатады,
• Radio TX жіберу мүмкін болмай қалады,
• кейде LoRaWAN қабылдау да мүмкін болмайды,
• құрылғы толығымен brownout циклдеріне түседі.

Әрбір осындай цикл:

• батареяны біржола тоздырады,
• пассивтенуді күшейтеді,
• ESR-ды одан әрі арттырады,
• химияның деградациясын жеделдетеді.

Сайып келгенде 2400–2700 мА·сағ ресурс 200–400 мА·сағ пайдалы ресурсқа айналады, яғни құрылғы 1–2 жыл, кейде одан да аз уақыт қызмет етеді.

Бәсекелестердің құрылғылары «LoRaWAN көп тұтынатындықтан» немесе «батареялар нашар болғандықтан» істен шықпайды. Олар батарея физикалық тұрғыдан өзіне арналмаған режимде жұмыс істейтіндіктен және радиомодуль тұрақты қоректенбейтіндіктен істен шығады. Нәтижесі: brownout → Join-сұраныстар тасқыны → батарея деградациясы → 12–24 айдан кейін істен шығу.

Нарықтағы типтік LoRaWAN құрылғыларының архитектурасы

Ауыстырылатын батарея неге жалған шешім

Батареяны ауыстыру құрылғының өзінен қымбатқа түседі

Нақты жағдайда батареяны ауыстыру мыналарды қамтиды:

• маманның нысанға баруы,
• нысанға қол жеткізу,
• корпусты бөлшектеу,
• жаңа батареяны орнату,
• корпусты жабу,
• байланысты тексеру және қайталама іске қосу-баптау жұмыстары.

Мұндай операцияның құны жиі бүкіл құрылғы құнының 40–100%-ын құрайды. Жүздеген және мыңдаған датчигі бар жобалар үшін бұл орасан зор пайдалану шығыстарына айналады.

Батареяны ауыстыру жылдам разрядталудың себебін жоймайды

«Батарея тез отырып қалады → ауыстырылатын батарея жасаймыз».

Бірақ мәселе батареяда емес, мынада:

• радио Li-SOCl₂ элементінен тікелей қоректенеді,
• энергия буфері (EDLC) жоқ,
• жылу шығыны бар LDO қолданылады,
• батарея нормадан ондаған есе жоғары шыңдық токтары бар режимдерде жұмыс істейді.

Яғни мұндай құрылғылардағы батарея басынан бастап өз химиясымен үйлеспейтін жағдайларда жұмыс істейді. Батареяны ауыстыру сол бір жойқын циклді жай ғана қайта іске қосады.

Ауыстырылатын батареялар желінің деградациясын жеделдетеді

Батареяны ауыстырғаннан кейін құрылғы:

• желіге қайта Join жасайды,
• калибрлеуге дейін тұрақсыз жұмыс істеуі мүмкін,
• кейде қайталама brownout қайта жүктелулеріне түседі,
• қосымша Join пакеттерін жасайды.

Үлкен желілерде бұл мыналарға әкелуі мүмкін:

• арналардың жергілікті асқын жүктелуіне,
• желі сапасының нашарлауына,
• басқа түйіндерден келетін хабарламалардың қабылданбай қалуына.

Яғни ауыстырылатын батарея желі тұрақсыздығының да факторы болып табылады.

Қоректендіру кернеуі 2,2 В-қа дейін төмендегенде таратқыш қосылған сайын (BOR іске қосылуынан) 2,35 сек сайын болатын циклдік қайта жүктелу сызықтық тұрақтандырғыштың болуымен түсіндіріледі: ондағы кернеу төмендеуінен жіберу сәттерінде МК кернеуі BOR іске қосылу шегіне дейін түседі

Ауыстырылатын батарея IoT идеясының өзін бұзады

LoRaWAN мынадай технология ретінде ойластырылған:

• қызмет көрсетусіз,
• нысанға барусыз,
• батареяларды ауыстырусыз,
• 10–15 жылдық автономдылықпен.

Егер құрылғы тұрақты қызмет көрсетуді қажет етсе - ол іс жүзінде IoT құрылғысы болмайды, жыл сайынғы сервистік циклді қажет ететін терминалға айналады.

Өндірушіге арзан, тапсырыс берушіге қымбат

Өндіруші үшін ауыстырылатын батарея жасау:

• оңай,
• арзан,
• жылдам.

Бірақ тапсырыс беруші үшін бұл мынаны білдіреді:

• жыл сайынғы шығыстар,
• пайдаланудағы қиындықтар,
• батареялар логистикасы,
• персоналдың нысандарға баруы,
• адами қателер тәуекелдері,
• болжамдылықтың болмауы.

Бұл өндірістегі үнем жүйенің өмірлік циклі ішінде ондаған миллион теңге шығысқа айналатын классикалық жағдай.

Ауыстырылатын батарея негізгі мәселені - қоректендірудің дұрыс емес архитектурасын шешпейді. Ток шыңдары батарея арқылы өтіп тұрғанда, элементті ауыстыруға бола ма, жоқ па, оған қарамастан құрылғы 1-2 жылдан кейін істен шыға береді.

BatteryCare технологиясы

BatteryCare технологиясы - LoRaWAN құрылғыларының ерте деградациясының түпкі себептерін жою үшін әзірленген қоректендірудің инженерлік архитектурасы. Ол батарея мен импульстік қуат көзінің функцияларын бөлуге, жоғары тиімді DC/DC түрлендіргішін қолдануға және микроконтроллер деңгейінде қоректендіруді басқаруға негізделген.

Төмен және импульстік токтарды бөлу

OrionM2M құрылғыларында батарея ешқашан жоғары ток бермейді. Оның жалғыз міндеті - Li-SOCl₂ химиясының табиғи жұмыс режиміне сәйкес келетін 1–3 мА тұрақты төмен токты қамтамасыз ету. Энергетикалық архитектура мынадай:

• Батарея → тұрақты төмен ток режимінде жұмыс істейді
• EDLC (суперконденсатор) → 40-тан 150 мА-ге дейінгі барлық шыңдарды қамтамасыз етеді
• Радиомодуль аязда да кернеу төмендеусіз қоректенеді

Бұл кернеудің төмендеуін, қайта жүктелулерді және батареяның мерзімінен бұрын деградациясын толығымен болдырмайды.

Токты бақылайтын жоғары тиімді DC/DC түрлендіргіші

BatteryCare-де TPS6274x тобындағы импульстік тұрақтандырғыш қолданылады, ол:

• ПӘК-і 94%-ға дейін жетеді,
• LDO-мен салыстырғанда жылу шығынын нөлге дейін дерлік азайтады,
• EDLC зарядтау тогын қауіпсіз деңгейге дейін шектейді,
• жұмыс режиміне байланысты 1.8–3.3 В тұрақты кернеуді қамтамасыз етеді.

Басты айырмашылық:

• TX кезінде батарея радионы қоректендіруге ҚАТЫСПАЙДЫ
• батарея EDLC-ны тек төмен токпен зарядтайды
• EDLC шыңды толығымен өзіне алады

Бұл brownout циклдерінің себебін түбегейлі жояды.

Басқарылатын қоректендіру және пассивтенуден қорғау

Микроконтроллер қоректендіру деңгейін VSEL арқылы басқарады:

• 1.8 В - терең ұйқы
• 2.3–2.5 В - өлшеулер, датчиктер
• 3.0–3.3 В - LoRaWAN жіберу

Бұл не береді:

• ең аз орташа тұтыну,
• жылу шығынының болмауы,
• −40 °C кезінде болжамды мінез-құлық,
• батарея әрқашан оңтайлы жұмыс аймағында жұмыс істейді,
• пассивтену мәселе емес, артықшылыққа айналады.

Осының арқасында құрылғылар:

• жылдар бойы тұрақты жұмыс істейді,
• депассивацияны қажет етпейді,
• Join-сұраныстар тасқынын тудырмайды,
• мерзімінен бұрын деградацияға ұшырамайды.

BatteryCare - батареяны импульстік жүктемелерден толығымен оқшаулайтын жалғыз архитектура. Дәл осы LoRaWAN құрылғыларының нақты 10–15 жыл автономды жұмысын мүмкін етеді.

«EDLC батареяға параллель» неге қате

Нарықта Li-SOCl₂ батареясы радиомодульдің импульстік токтарын нашар көтеретінін түсіне бастағанда, қисынды қадам суперконденсатор (EDLC) қосу болды. Өндірушілердің бір бөлігі шынымен EDLC жолын таңдады, бірақ шешуші қателік жіберді: оны жай ғана батареяға параллель қосты. Нәтижесінде мұндай схема:

• ештеңені түбегейлі шешпейді,
• ал кей жағдайларда жағдайды одан әрі нашарлатады.

Батарея бәрібір EDLC-ны шыңдық токпен зарядтауға мәжбүр

Егер суперконденсатор тікелей батареяға қосылса, онда:

• құрылғы қосылғанда немесе жіберуден кейін ол разрядталған болады,
• ол батарея кернеуіне дейін барынша тез зарядталуға тырысады,
• зарядтау тогын тек батарея мен өткізгіштердің ішкі кедергісі шектейді.

Li-SOCl₂ үшін бұл мынаны білдіреді:

• батарея қайтадан ондаған миллиампер беруге мәжбүр,
• біз құтылғымыз келген сол импульстік режим қайта пайда болады,
• кернеу кенет төмендейді,
• MCU brownout күйіне түседі,
• құрылғы қайта жүктеледі.

Яғни:

Біз EDLC қосқандай болдық, бірақ шыңдық ток бәрібір батарея арқылы өтеді, тек енді TX сәтінде емес, суперконденсаторды зарядтау сәтінде.

Батарея тұрғысынан жеңілдеген жоқ.

Brownout ешқайда кеткен жоқ - ол тек уақыт бойынша ығысты

Дұрыс архитектурада EDLC:

• баяу, шектеулі токпен зарядталуы,
• ал тез разрядталып, шыңды радиоға беруі тиіс.

«EDLC батареяға параллель» схемасында керісінше болады:

• EDLC зарядталуы → жылдам
• ток → жоғары
• батарея дәл зарядтау сәтінде «құлдырайды»

Нәтижесі:

• құрылғы қоректену жетпегендіктен жіберу кезінде емес,
• одан кейін бірден немесе келесі оянғанда құлауы мүмкін,
• бұл мінез-құлықты одан да болжаусыз етеді.

Іс жүзінде brownout жойылмаған, ол жай ғана жұмыс сценарийінің басқа орнына ауыстырылған.

Суперконденсатор паразиттік шығындар мен жылыстауларды қосады

EDLC - мінсіз энергия жинақтағыш емес. Оның мыналары бар:

• жылыстау тогы (leakage current),
• өздігінен разрядталу,
• температураға тәуелділік.

Егер ол тікелей батареяға ілінсе, онда:

• батарея EDLC-ны үнемі зарядтап отырады,
• тіпті радио үнсіз тұрғанда да,
• қосымша тұрақты шығындар пайда болады.

Яғни:

Батареяны үнемдеудің орнына біз тұрақты жасырын разрядталу арнасын қостық.

Элементтердің кернеуі жұмыс диапазонынан шығады

Тікелей параллель қосқанда: EDLC мен батареядағы кернеу бірдей, зарядталу және разрядталу кезінде күрт секірістер болады, радиомодуль мен MCU сызықтық емес өтпелі процестерді көруі мүмкін.

Егер DC/DC және ток шектегіш болмаса:

• EDLC зарядталғанда кернеу тербелуі мүмкін,
• бұл логиканың ақаулықтарына,
• радионың тұрақсыз жұмысына,
• ішінара «кездейсоқ» істен шығуларға әкеледі.

Li-SOCl₂ үшін бұл одан да жойқын сценарий

Li-SOCl₂ элементтерінің:

• энергиясы жоғары,
• өздігінен разрядталуы төмен,
• бірақ ток бойынша жұмыс аймағы қатаң шектелген.

Параллель EDLC іліп, токты шектемегенде:

• батарея зарядтау импульстерімен үнемі «жұлқыланады»,
• пассивтену тұрақсыз жүреді,
• ESR өседі,
• ресурс одан да тез азаяды.

Яғни:

Параллель қосылған EDLC көмегімен қоректендіруді «жақсартуға» тырысып, мұндай құрылғылар іс жүзінде батареяның өлуін жеделдетеді.

Join-сұраныстар тасқыны ешқайда жоғалмайды

Біздің басты мақсатымыз - Join-сұраныстар тасқынынан және қайта жүктелулерден құтылу. EDLC дұрыс жұмыс істемегенде:

• құрылғы бұрынғыдай мезгіл-мезгіл қоректену жетпегендіктен құлайды,
• бұрынғыдай Join рәсімін соңына дейін жеткізе алмайды,
• бұрынғыдай желіні шексіз Join Request сұрауларымен толтырады.

Яғни LoRaWAN желісіне қатысты:

• батареяға параллель EDLC қосылған құрылғы EDLC жоқ құрылғы сияқты дерлік нашар жұмыс істейді,
• желі операторы мен тапсырыс беруші үшін айырмашылық жоқ - желі ластанған, құрылғы тұрақсыз.

Шын мәнінде қалай болуы керек

Дұрыс архитектура:

• батарея → ток шектеуі бар DC/DC арқылы → EDLC-ны төмен токтармен зарядтайды,
• EDLC → барлық TX/RX импульстері алынатын жергілікті буфер,
• радио мен MCU батареядан тікелей емес, тұрақтандырылған кернеуден қоректенеді.

Бұл жағдайда:

• батарея ешқашан 40–150 мА ток шыңдарын көрмейді,
• EDLC оны тікелей разрядтамайды,
• кернеудің күрт құлдырауы жоқ,
• brownout жоқ,
• Join-сұраныстар тасқыны жоқ,
• батарея ойластырылғандай 10–15 жыл қызмет етеді.

EDLC-ны жай ғана қосу жеткіліксіз. Егер суперконденсатор батареяға ток шектеуінсіз және DC/DC-сыз параллель қосылса, ол мәселені шешпейді, тек оны басқа нүктеге ауыстырып, Li-SOCl₂ деградациясын жеделдетеді.

Алғаш қосылғанда буферлік сыйымдылықтың бір реттік зарядталуы. Шыңдағы ток 4.75 мА

BatteryCare технологиясы бар OrionM2M қоректендіру архитектурасы

Нақты 10–15 жылдық автономдылық

BatteryCare технологиясы OrionM2M LoRaWAN құрылғыларына «жақсартылған батареялардың» арқасында емес, әр бөлшек өзінің оңтайлы рөлін атқаратын дұрыс жобаланған энергетикалық архитектураның арқасында ондаған жылдар бойы жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Нақты ұзақ мерзімділік үш фактордың үйлесімімен қамтамасыз етіледі:

• батарея импульстік жүктемелерге ұшырамайды,
• радио тұрақты қоректенумен жұмыс істейді,
• энергия шығындары барынша азайтылған.

Ешқандай кернеу төмендеуі жоқ, ешқандай қайта жүктелу жоқ

Құрылғы brownout күйіне түспейді, өйткені:

• шыңдық токтар әрқашан EDLC-дан алынады,
• батарея тек бірқалыпты төмен токтарды көреді,
• DC/DC тұрақты кернеуді ұстап тұрады,
• MCU мен радио 1.8–3.3 В бақыланатын диапазонда қоректенеді.

Бұл не береді:

• тұрақты uplink,
• барлық температурада болжамды жұмыс,
• Join-сұраныстар тасқынының болмауы,
• циклдік қайта іске қосулардың болмауы.

Егер құрылғы қайта жүктелмесе - ол батареяны босқа жұмсамайды.

Қоректендіруді басқарудың арқасында ең аз тұтыну

Орташа энергия тұтыну - нақты автономдылықтың кілті. BatteryCare мыналарды қамтамасыз етеді:

• терең ұйқыда 1.8 В қоректендіру (МК тұтынуын азайту)
• сенсорлар үшін төмендетілген кернеу (дәлдікті нашарлатпай оңтайландыру)
• 3.0–3.3 В тек жіберу сәтінде (бұл шынымен қажет кезде)
• DC/DC ПӘК-і 94%-ға дейін (жылу шығыны ең аз, энергия корпусты қыздыруға емес, іске жұмсалады)

Бұл әсерлер жинақталып, қызмет ету мерзімін бірнеше есе ұзартады.

Батарея уақыттың 100%-ында оңтайлы режимде жұмыс істейді

Ең маңыздысы: Li-SOCl₂ батареясы өзін радиомодульсіз микроконтроллерді қоректендіріп тұрғандай сезінеді - 1-3 мА бірқалыпты, төмен, тұрақты токпен. Батарея:

• 50–150 мА бермейді,
• импульстік режимдерде разрядталмайды,
• кернеуді құлатпайды,
• өзінің пассивтеуші қабатын бұзбайды,
• ESR-дың өсуін жеделдетпейді.

Мұндай жағдайда батареялар:

• өлшеу аспаптарындағыдай жұмыс істейді,
• ресурсын ондаған жылдар бойы сақтайды,
• жылына 1%-дан аз жоғалтады,
• қызмет көрсетуді қажет етпейді.

Яғни батарея өндірушісі белгілеген ресурс (10-15 жыл) ақыры толық іске асады.

BatteryCare - бұл «оңтайландыру» емес, Li-SOCl₂ батареялары мен LoRaWAN радиосы арасындағы іргелі қайшылықты жою.

Батарея импульстік токтарды көруді тоқтатқан бойда, құрылғылар тіпті −40 °C кезінде де 10-15 жыл қызмет көрсетусіз тұрақты жұмыс істейді.

Қосымша әсер: нөлдік пайдалану шығыстары

Ұзақ мерзімділік - тек энергетика туралы емес, экономика туралы да:

• батареяларды ауыстыру жоқ,
• нысанға бару жоқ,
• бөлшектеу жоқ,
• қайталама іске қосу-баптау жұмыстары жоқ,
• желідегі іркілістер жоқ,
• LoRaWAN инфрақұрылымының деградациясы жоқ.

Мұндай құрылғылардың жалпы TCO-сы бәсекелестерге қарағанда 3-7 есе төмен.

Таратқыштың жұмыс сәтінің үлкейтілген фрагменті. Батареядан тұтыну — ең көбі 0,647 мкА. Көк дөңгелекпен жіберу сәтінің өзі, көрсеткімен — RX терезелерінің ашылуы белгіленген

Қорытынды

Көптеген LoRaWAN құрылғыларының небәрі 1–2 жыл қызмет ететіні батареялардың сапасына да, стандарттың ерекшеліктеріне де, пайдалану қателеріне де байланысты емес. Мәселенің түп-тамыры — Li-SOCl₂ батареясы физикалық тұрғыдан өзіне арналмаған импульстік режимдерде жұмыс істеуге мәжбүр болатын қоректендірудің дұрыс емес архитектурасында. Дәл осы кернеудің кенет төмендеуіне, қайта жүктелулерге, Join-сұраныстар тасқынына, ESR-дың жылдам өсуіне және мерзімінен бұрын деградацияға әкеледі. BatteryCare технологиясы бұл қайшылықты схемотехника деңгейінде жояды. Батарея тек төмен токтар аймағында жұмыс істейді, EDLC барлық импульстерді өзіне алады, ал жоғары тиімді DC/DC радиомодуль мен микроконтроллердің тұрақты қоректенуін қамтамасыз етеді. Мұндай тәсіл brownout-ты болдырмайды, Join-сұраныстар тасқынының алдын алады, батарея химиясын сақтайды және тіпті −40 °C кезінде де құрылғының болжамды жұмысын қамтамасыз етеді.

Нәтижесі — стандарттың уәделеріне шынымен сай келетін LoRaWAN құрылғысы: 10–15 жыл қызмет көрсетусіз, батареяларды ауыстырусыз, іркіліссіз және жасырын пайдалану шығыстарынсыз автономды жұмыс. BatteryCare — классикалық схеманы жақсарту емес, LoRaWAN-ға оның шынайы мағынасын қайтаратын қоректендірудің жаңа архитектурасы: сенімді, тұрақты және шын мәнінде автономды құрылғылар жасау.