電池壽命是開發將填充工業物聯網（IIoT）的無線傳感器節點的關鍵考慮因素。在許多應用中，傳感器節點需要安裝在難以到達的位置，更不用說服務了。傳感器節點在能量方面需要自主，因為它太昂貴且難以為其運行電源線或讓維護人員定期更換電池。

以及處理電子設備的低功耗，電池本身需要能夠支持很長的服務時間：可能長達20年。許多電池化學品由于其自放電率而無法支持如此長的使用壽命，即使在支持專用的低能耗電子產品時也是如此。

鋰亞硫酰氯化學反應具有非常低的自放電率。因此，該化學物質為原始電池技術提供了迄今為止所見的最長壽命和最高能量自主性，適用于物聯網傳感器節點和小尺寸重要的其他設備。鋰亞硫酰氯化學品的使用壽命已在近40年的時間內得到證實。 AA電池在電表中的使用壽命超過20年。

然而，隨著長壽命電池供電系統的應用范圍的擴大，重要的是要考慮到電池的特性。鋰亞硫酰氯化學。向傳感器節點添加無線通信以及執行功能（例如打開和關閉氣體或液體閥門的能力）會增加電池所需的峰值電流。

典型傳感器中的微控制器 - 節點或計量應用程序將在大部分時間處于睡眠狀態，喚醒以定期讀取數據以將其存儲在本地存儲器中。在較不頻繁的間隔，微控制器將激活無線通信模塊并將存儲的數據包發送到網關或服務器。當無線接口正在傳輸時，所需的電流可能達到500 mA;但它只需要幾百毫秒的時間。

雖然電池的標稱額定值似乎可以支持這種短期峰值電流，但老化的不可避免的影響可以減少現場一生。來自電池的可用容量不僅受到自放電率的影響，而且受到由產生大電流脈沖引起的阻抗逐漸上升的影響。

圖1：不同大小的電流脈沖對電壓隨時間的影響，顯示連續脈沖的潛在累積效應。使用恒定的低電流將恢復電壓水平。

鋰亞硫酰氯電池化學品的自放電率非常低主要是由于氯化鋰的鈍化層在陽極表面排出時形成。該絕緣層限制電流流動，但通過在電池上放置負載而部分地移位。然而，由于形成穿過鈍化層的導電路徑所需的化學過程，所以存在延遲。這表現為瞬態電壓降，隨后在恒定負載下電壓緩慢上升。

瞬態電壓降取決于鈍化層的厚度和密度。放電電流越高，供給的電壓越低。部分放電電池然后去除負載往往會增加鈍化量，增加電壓降低和延遲每次。

如果是D尺寸電池，如Tadiran TL-5134/P，在連續負載大約50μA的情況下逐漸放電，可以預期在超過十年的時間內繼續提供接近其標稱電壓的電流。但是，如果要求電池提供更大的電流脈沖，則情況會發生變化。采用相同的D尺寸電池并使用它來提供150 mA的電流脈沖，Tadiran的實驗表明，相同的電池將維持3 V的電壓約兩年。之后，電壓開始下降，五年后逐漸降至1.5 V.在預計電壓高于1.5 V的電路中，電池在五年后似乎完全放電，而不是十或二十。然而，電池仍然有足夠的存儲電量，如果系統能夠利用它，可以繼續提供另外十年所需的能量。

鋰電池持續使用壽命長的關鍵亞硫酰氯電池可以消除電流需求，因此不會產生大電流脈沖。這要求使用能量緩沖方案來提供能量脈沖，電池為緩沖電路提供恒定的電荷流。

提供受控能量緩沖的一種方法是采用大容量電容器和DC/DC轉換器如德州儀器TPS62740可調節電荷流入電容器。為了確保有足夠的電荷來操作數百微秒的無線鏈路，雙層電容器或超級電容器提供了合適的選擇。

圖2：使用帶有TPS62740的微控制器來控制提供給超級電容器的電壓。

電路設計采用DC/DC轉換器輸出端的電阻，用于限制流入超級電容器的電流，以及從高容量原電池（如Tadiran XTRA系列中的電池）中提取的電流。需要選擇電阻以將電流需求保持在與長使用壽命一致的水平。雖然可以通過電阻將主電池連接到電容器，但使用DC/DC轉換器的優點是它可以動態調整其輸出電壓，以最大限度地減少電阻器的能量損失。

可編程DC/DC轉換器（如TPS62740）可以在超級電容器向其最大容量充電時，逐步增加其輸出電壓。建議的曲線是每30或60秒增加100 mV。整個充電時段可以在十分鐘或更長時間內。但是，在此期間，由于電源電壓逐漸升高，電阻上的壓降始終小于100 mV。雖然電池的電流需求會在每次升壓電壓衰減之前急劇上升，但所需的電流大約為2 mA至4 mA，這對內阻的影響不會太大。

DC/DC轉換器將提供電荷的電壓范圍將受到兩個因素的限制 - 電容器下游提供的微控制器所需的電壓和超級電容器的最大電壓（通常為2.5 V至2.7） V范圍。嵌入式微控制器可能需要1 V至2 V的電壓范圍。因此，DC/DC轉換器的工作電壓范圍為1 V至2.7 V，可能更窄，具體取決于微控制器和超級電容器的選擇。

啟動時，超級電容器需要充電至微控制器預期的電壓水平。對于該階段，可以使用更大的電阻器來適當地限制流入超級電容器的電流。一旦達到初始目標電壓，就可以接通一個較小的電阻，以最大限度地減少總損耗。這可以通過平行布置兩個電阻來實現。由微控制器操作的常開開關確保在啟動期間使用更高的電阻路徑。達到該電壓水平后，微控制器切換到較低的電阻路徑。

由于DC/DC轉換器和限流電阻的開關轉換，會有一些損耗;但步進式操作有助于將整體效率保持在接近90％的水平。功率控制策略的結果是最大化鋰亞硫酰氯電池壽命的電路。

圖3：使用a在充電期間逐漸踩下電壓，然后在無線電模塊激活時進行放電循環。