5、物联网设备电池管理系统：从供电到续航的全面解析

物联网设备电池管理系统：从供电到续航的全面解析

1. 物联网设备的电源管理技术

在物联网（IoT）设备的实现中，为避免功能缺失，通常会采用先进的电源管理技术，常见的有低待机电流、低泄漏回路和时钟节流等。设备架构师需确保设备既不过载也不过度供电。

能量收集系统一般能量容量和转换效率较低，但在有大量未开发废能的场景（如工业区），架构师可考虑采用能量收集技术。

1.1 压电机械能量收集

压电效应可用于传感器和发电机，能将振动、运动和声音产生的机械应力转化为能量。这种能量收集器即使植入混凝土中，也可用于智能高速公路和基础设施，根据交通流量收集和改变系统。此类设备能产生毫瓦级电流，适合微系统的能量收集和存储，涉及的技术包括 MEMS 压电机械装置、静电系统和电磁系统。
- 电磁感应 ：根据法拉第定律，磁通量穿过线圈会产生电流，可用于静电能量收集。但在物联网传感器应用中，该系统的电压可能不足以进行整流。
- 静电系统 ：利用保持恒定电压或电荷的两个电容板之间的距离变化来收集能量，能量计算公式为：
[E = \frac{1}{2}QV + \frac{Q^2}{2C}]
其中，(C) 表示电容，(Q) 表示恒定电荷，(V) 表示恒定电压。电容 (C) 可根据板长 (L_w)、相对静态介电常数 (\epsilon_0) 和板间距 (d) 计算：
[C = \frac{\epsilon_0L_w}{d}]
静电转换通过微加工和半导体制造实现，具有通用性和成本效益。
- 压电机械转换 ：这是最终