Akkulade-ICs Power für IoT-Funksensoren

Funksensoren werden künftig das Internet der Dinge in rauen Mengen bevölkern. In Fabriken und Industrieanlagen, in Automobilen und Maschinen sollen sie kritische Parameter erfassen, die Sicherheit und Zuverlässigkeit erhöhen sowie die Wartung verringern. Doch wie werden sie mit Strom versorgt?

von Samuel Nork, Leiter des Design Centers von Linear Technology in Boston.

Das Internet der Dinge bezieht sich auf die zunehmende Anzahl von miteinander verbundenen Geräten, die alles überwachen vom Herzschlag bis zur Raumtemperatur oder auch bis zur Anzahl der Personen in einem Gebäude.

Strom für Funksensoren

Täglich werden neue Applikationen ersonnen, um alle möglichen Daten drahtlos zu erfassen und diese über Gateways direkt ins Internet zu bringen. Wenn sich die Auguren nicht irren, können wir bald den Zustand und den Betriebsstatus jedes Geräts im Haus abfragen, alle Lichter ausschalten und den Aufenthaltsort unserer Haustiere exakte feststellen – alles mit einem kurzen Tipp auf unser Smartphone. Mit dem allgegenwärtigen drahtlosen Monitoring können wir unsere Umgebung zu jeder Zeit und von jedem Ort aus beobachten und steuern.

Funksensoren sollten klein und unauffällig sein und nur wenig Wartung beanspruchen. Im IoT von morgen, davon gehen Experten aus, versorgen sich viele dieser Geräte über optimierte Energy-Harvester selbst. Das klingt gut und es gibt auch schon einige Fortschritte, aber gegenwärtige Lösungen haben noch Nachteile hinsichtlich Größe und Leistungsfähigkeit. Problematisch wir es, wenn keine Energiequelle zur Verfügung steht, z. B. nachts für Solarzellen. Doch es gibt Batterien, die für Langzeitbetrieb und Low-Power-Applikationen ausgelegt sind, die im IoT häufig vorkommen.

In IoT-Applikationen bestehen generell gleiche Leistungs- und Energieanforderungen. Die durchschnittliche Leistungsanforderung an abgesetzte Funksensoren ist typischerweise gering, gelegentlich aber sollen Werte gemessen und per Funk weitergeleitet werden. Batterien für solche Applikationen müssen vor allem eine hohe Energiedichte haben, die Leistungsdichte ist nicht so wichtig. Zusätzlich muss die Selbstentladung sehr gering sein, um eine möglichst lange Betriebszeit zu erreichen bevor ein Batterieaustausch nötig wird. Lithium-Thionylchlorid (Li-SOCl2) eignet sich für solche Anwendungen sehr gut, denn diese Batteriechemie zeigt eine extrem geringe Selbstentladung (Lagerzeit z. T. länger als 20 Jahre), sehr hohe Energiedichte und eine relativ hohe Nennspannung von 3,6 V (typisch). Li-SOCl2-Batterien gibt es von zahlreichen Herstellern in den verschiedensten Bauformen, Größen und Kapazitäten. Wie bei spezieller Batterietechnik üblich, gibt es vor dem Gebrauch der weithin unbekannten neuen Batterien jedoch einiges abzuwägen.