原標題：20年不換電池的物聯網設備，靠的是什么？

20年不換電池的物聯網設備得以實現，主要依賴于多種技術和設計的綜合應用。這些技術主要包括能量收集技術、低功耗設計、高效電源管理技術、以及選擇適當的儲能元件等。以下是對這些關鍵技術的詳細分析：

1. 能量收集技術

概述：
能量收集技術是指從環境中獲取微量的能量，如光能、射頻(RF)能量、溫差能量(TEG)和機械能等，并將其轉換為電能供設備使用。這種技術可以顯著延長物聯網設備的電池壽命，甚至實現永久續航。

具體實現：

• 光能收集：利用光伏電池（如微型太陽能電池板）將環境中的太陽光或室內光線轉換為電能。這種技術適用于光照充足的環境。

• 射頻能量收集：從無線電波中提取能量，為設備供電。這通常適用于無線傳感器網絡和RFID標簽等應用。

• 溫差能量收集：利用熱電發電機將環境中的溫差轉換為電能。這種技術適用于溫度變化較大的環境。

• 機械能收集：通過振動、壓力變化等機械運動轉換為電能，如壓電材料和電磁發電機等。

技術案例：

• Atmosic Technologies等公司推出了集成光伏能量收集技術的物聯網參考設計，大幅延長了設備的電池壽命。

2. 低功耗設計

概述：
低功耗設計是延長物聯網設備電池壽命的關鍵。這包括優化硬件電路、軟件算法和通信協議等多個方面。

具體實現：

• 硬件優化：選擇低功耗的處理器、傳感器和通信模塊，減少不必要的功耗。

• 軟件優化：采用低功耗算法，減少CPU的使用率，優化數據處理和通信策略。

• 通信協議：使用低功耗的通信協議，如低功耗藍牙（BLE）等，減少通信過程中的功耗。

3. 高效電源管理技術

概述：
高效電源管理技術能夠最大限度地利用電池中的能量，提高設備的能效比。

具體實現：

• 智能電源管理單元（PMU）：集成在芯片中，實時監控電池電量和負載情況，智能調整設備的電源狀態。

• 超級電容管理：利用超級電容作為儲能元件，通過高效的充電和放電管理策略，延長設備的運行時間。

4. 儲能元件選擇

概述：
選擇適當的儲能元件對于實現20年不換電池的物聯網設備至關重要。

具體實現：

• 超級電容：具有高功率密度、長壽命和快速充放電的特點，適用于需要瞬時高脈沖負載的應用。

• 長壽命電池：選擇具有長壽命和高能量密度的電池，如鋰硫電池、鋰空氣電池等（注意：這些電池目前可能仍處于研發階段或成本較高，實際應用中可能更多使用成熟的長壽命鋰電池）。

5. 實際應用案例

智能電表：
智能電表是物聯網應用的重要市場之一，由主電池供電，需要支持長達10年甚至20年的生命周期。為了避免更換電池的運營成本，采用了低功耗設計和高效電源管理技術。

無線傳感器節點：
無線傳感器節點廣泛應用于工業、農業、環境監測等領域。通過能量收集技術和低功耗設計，這些節點可以在不更換電池的情況下長期穩定運行。

綜上所述，20年不換電池的物聯網設備主要依賴于能量收集技術、低功耗設計、高效電源管理技術和選擇適當的儲能元件等多種技術的綜合應用。這些技術的應用不僅延長了設備的電池壽命，還降低了運營成本和環境污染。