Wo Hersteller von LoRaWAN-Geräten Fehler machen und was die BatteryCare-Technologie ändert

1–2 Jahre statt 10–15 Jahre

Das Paradox des batteriebetriebenen LoRaWAN

LoRaWAN wurde ursprünglich als Technologie für Geräte mit extrem geringer Leistungsaufnahme entwickelt.

Offizielle Datenblätter und Marketingmaterialien der Hersteller von Funkchips betonen, dass 10–15 Jahre Batterielebensdauer eine normale, zu erwartende Lebensdauer für einen einzelnen Knoten mit Lithiumbatterie sind.

Unter idealen Bedingungen trifft das auch zu:

• lange Ruhephasen (Schlafmodus),

• seltene Übertragungen,

• energieeffiziente Modulation,

• kein aktiver Empfang,

• minimale Leckströme.

Aus technischer Sicht kann LoRaWAN problemlos jahrzehntelang arbeiten.

Doch die Realität am Markt sieht anders aus

Viele kommerzielle LoRaWAN-Geräte:

• fallen nach 12–24 Monaten aus,

• brauchen regelmäßig einen Batteriewechsel,

• arbeiten im Winter instabil,

• lösen massenhaft Join-Storms aus,

• verschlechtern die Netzqualität,

• treiben die Betriebskosten in die Höhe.

Anwender, Kommunen und Unternehmen, die Netze mit Hunderten oder Tausenden von Geräten aufbauen, stellen fest, dass die Geräte in Wirklichkeit nicht halten, was der Standard verspricht.

Wo liegt also die Ursache?

Das Paradoxe ist: Das Problem ist nicht LoRaWAN als Technologie. Und auch nicht die Batterien.

Das Problem ist, wie die meisten Hersteller die Stromversorgung ihrer Geräte auslegen. Eine Batterielebensdauer von 10–15 Jahren ist nur möglich, wenn folgendes Konzept eingehalten wird:

• niedrige Ströme → Batterie,

• Impulslasten → Puffer,

• hoher Wirkungsgrad → DC/DC,

• stabile Spannung → keine Resets.

Die große Mehrheit der Geräte auf dem Markt folgt jedoch einer anderen Logik:

• das Funkmodul wird direkt aus der Batterie versorgt,

• es wird ein LDO-Regler mit Wärmeverlusten eingesetzt,

• es gibt keinen Energiepuffer,

• die Passivierung gilt als „Fehler“,

• die Batterie arbeitet in einem Modus, für den sie nicht ausgelegt ist.

Im Ergebnis erreichen Geräte, die ein Jahrzehnt halten sollten, kaum ihr zweites Betriebsjahr.

Fehler der Hersteller von LoRaWAN-Geräten

Versorgung des Funkmoduls direkt aus der Batterie

Die meisten LoRaWAN-Geräte versorgen das Funkmodul direkt aus einer Li-SOCl₂-Batterie, obwohl deren Zellchemie für niedrige Ströme von 1–3 mA ausgelegt ist. Eine LoRaWAN-Übertragung mit 14 dBm erfordert Spitzen von bis zu 50–58 mA, also das 15- bis 20-Fache des Nennstroms der Batterie. Die Folgen:

• die Spannung bricht sofort ein
• die MCU gerät in den Brownout (Unterspannungsabschaltung)
• das Gerät wird zurückgesetzt
• die Batterielebensdauer verkürzt sich
• das Risiko von Join-Storms steigt

Diese Architektur verkürzt die Lebensdauer des Geräts mit Sicherheit auf 1–2 Jahre.

LDO ohne Energiepuffer

Hersteller setzen oft Linearregler (LDO) ein, weil sie einfach und billig sind. Ein LDO hat jedoch zwei kritische Nachteile:

• Geringer Wirkungsgrad bei sinkender Spannung

Die Differenz von 3,6 → 3,0 V geht als Wärme verloren. Die Verluste erreichen 30–40 %, was die Entladung der Batterie beschleunigt.

• Kein Puffer für Spitzenlasten

Alle Funkimpulse laufen durch die Batterie. Das führt zu:

• zunehmender Passivierung,
• geringerer verfügbarer Leistung,
• der Unfähigkeit, einen stabilen Uplink aufrechtzuerhalten,
• Alterung der Zellchemie.

Das Gerät arbeitet praktisch vom ersten Tag an „am Limit“.

Falsches Verständnis von Passivierung und Betriebsbedingungen der Batterie

Li-SOCl₂-Batterien besitzen eine schützende Passivierungsschicht, die für eine extrem geringe Selbstentladung sorgt. Das ist ein Merkmal, kein Fehler. Doch die Hersteller:

• versuchen, die Passivierung zu „durchbrechen“
• setzen Depassivierung als Notbehelf ein
• entwerfen Schaltungen, die der Batterie hohe Ströme abverlangen
• sehen keinen EDLC-Puffer vor
• ignorieren den Anstieg des ESR im Winter

Im Ergebnis arbeitet die Batterie außerhalb ihres optimalen Bereichs, in einem Modus, für den sie nicht ausgelegt ist. Das führt zu:

• schneller Alterung,
• Ausfällen im Winter,
• Resets,
• Join-Storms,
• vorzeitigem Lebensende des Geräts.

Der Hauptfehler des Marktes besteht darin, ein modernes LoRaWAN-Funkmodul direkt aus einer Li-SOCl₂-Zelle zu versorgen, ohne Puffer und ohne DC/DC-Wandler. Diese Architektur ist mit den Anforderungen von LoRaWAN technisch unvereinbar.

Warum Geräte der Wettbewerber nur 1–2 Jahre halten

Brownout, Resets und die Unfähigkeit, ein Paket zu senden

In den Geräten der Wettbewerber wird das Funkmodul direkt aus der Batterie versorgt. Beginnt eine LoRaWAN-Übertragung:

• benötigt der SX1276/SX1262 50–58 mA,
• kann die Batterie nur 1–3 mA liefern,
• bricht die Spannung stark ein,
• gerät die MCU in den Brownout,
• wird das Gerät zurückgesetzt.

Nach dem Reset versucht es, die Daten erneut zu senden, und verliert wieder die Versorgung. Dieser Zyklus kann sich Dutzende oder Hunderte Male am Tag wiederholen. Das führt zu:

• fehlerhaftem Betrieb,
• unkontrollierter Entladung der Batterie,
• schnellem Verschleiß der Zelle,
• weiterer Verschlechterung der Funkverbindung.

Faktisch beginnt das Gerät, sich selbst „umzubringen“.

Join-Storms und Verschmutzung des LoRaWAN-Netzes

Jeder Reset führt zu einem neuen Versuch, dem Netz beizutreten (Join Request). Doch das Gerät gerät erneut in den Brownout, bevor es den Join Accept empfängt. Das Ergebnis ist ein Join-Storm: ein unkontrollierter Strom von Anfragen im Äther. Das führt zu:

• Kanalüberlastung,
• Kollisionen beim Empfang,
• geringerer Netzqualität für alle Geräte in der Nähe,
• mehr verlorenen Nachrichten,
• geringerer Reichweite und Stabilität.

Ein Join-Storm ist eines der zerstörerischsten Szenarien für eine LoRaWAN-Infrastruktur. Und Geräte mit unsachgemäßer Stromversorgung lösen ihn automatisch aus, ganz ohne Zutun des Anwenders.

ESR-Anstieg im Winter und beschleunigte Batteriealterung

Mit sinkender Temperatur steigt der Innenwiderstand von Li-SOCl₂:

• x5 bei −20 °C
• x10 bei −40 °C

Das bedeutet:

• die Batterie liefert fast keinen Strom mehr,
• das Senden (TX) wird unmöglich,
• manchmal ist sogar der LoRaWAN-Empfang unmöglich,
• das Gerät gerät vollständig in Brownout-Zyklen.

Jeder dieser Zyklen:

• entlädt die Batterie weiter,
• verstärkt die Passivierung,
• erhöht den ESR noch mehr,
• beschleunigt die chemische Alterung.

Am Ende werden aus einer Kapazität von 2400–2700 mAh nur noch 200–400 mAh nutzbare Kapazität, sodass das Gerät 1–2 Jahre übersteht, manchmal weniger.

Die Geräte der Wettbewerber fallen nicht aus, weil „LoRaWAN viel verbraucht“ oder „die Batterien schlecht sind“. Sie sterben, weil die Batterie in einem Modus arbeitet, für den sie physikalisch nicht ausgelegt ist, und das Funkmodul keine stabile Stromversorgung erhält. Ergebnis: Brownout → Join-Storm → Batteriealterung → Ausfall nach 12–24 Monaten.

Architektur typischer LoRaWAN-Geräte auf dem Markt: Batterie (Li-SOCl₂) → Linearregler (LDO) → Mikrocontroller (MCU) und Funkmodul (SX1272/76)

Warum eine austauschbare Batterie eine Scheinlösung ist

Der Batteriewechsel kostet mehr als das Gerät selbst

Unter realen Bedingungen umfasst ein Batteriewechsel:

• die Anfahrt eines Technikers,
• den Zugang zum Standort,
• das Öffnen des Gehäuses,
• das Einsetzen einer neuen Batterie,
• das Schließen des Gehäuses,
• die Prüfung der Kommunikation und die erneute Inbetriebnahme.

Ein solcher Einsatz kostet oft 40–100 % des Preises des gesamten Geräts. Bei Projekten mit Hunderten oder Tausenden von Sensoren entstehen daraus enorme Betriebskosten.

Der Batteriewechsel beseitigt nicht die Ursache der schnellen Entladung

„Die Batterie entlädt sich schnell → machen wir sie austauschbar.“

Doch das Problem ist nicht die Batterie. Das Problem ist, dass:

• das Funkmodul direkt aus Li-SOCl₂ versorgt wird,
• es keinen Energiepuffer (EDLC) gibt,
• ein LDO-Regler mit Wärmeverlusten eingesetzt wird,
• die Batterie mit Spitzenströmen arbeitet, die Dutzende Male über der Norm liegen.

Mit anderen Worten: Die Batterie arbeitet in solchen Geräten von Anfang an unter Bedingungen, die mit ihrer Zellchemie unvereinbar sind. Ein Austausch startet lediglich denselben zerstörerischen Zyklus neu.

Austauschbare Batterien beschleunigen die Verschlechterung des Netzes

Nach einem Batteriewechsel:

• tritt das Gerät dem Netz erneut bei,
• kann es bis zur Kalibrierung instabil arbeiten,
• gerät es manchmal in wiederholte Brownout-Resets,
• erzeugt es zusätzliche Join-Pakete.

In großen Netzen kann das zu Folgendem führen:

• lokaler Kanalüberlastung,
• geringerer Netzqualität,
• verlorenen Nachrichten anderer Knoten.

Eine austauschbare Batterie ist also auch eine Quelle der Instabilität im Netz.

Zyklische Resets alle 2,35 s beim Einschalten des Senders: Die Versorgungsspannung fällt auf 2,2 V und löst den BOR aus. Ursache ist der Linearregler: Der Spannungsabfall an ihm zieht die Spannung der MCU während des Sendens bis auf die BOR-Schwelle herunter.

Eine austauschbare Batterie untergräbt die eigentliche Idee des IoT

LoRaWAN wurde als Technologie konzipiert:

• ohne Wartung,
• ohne Einsätze vor Ort,
• ohne Batteriewechsel,
• mit 10–15 Jahren Batterielebensdauer.

Wenn ein Gerät regelmäßige Wartung erfordert, ist es faktisch kein IoT-Gerät, sondern ein Apparat, der jedes Jahr einen Servicezyklus braucht.

Billig für den Hersteller, teuer für den Kunden

Für den Hersteller ist eine austauschbare Batterie:

• einfach,
• billig,
• schnell.

Für den Kunden aber bedeutet sie:

• jährliche Kosten,
• betrieblichen Aufwand,
• Batterielogistik,
• Fahrten des Personals zu den Standorten,
• das Risiko menschlicher Fehler,
• keine Planbarkeit.

Ein klassischer Fall, in dem Einsparungen in der Produktion über den Lebenszyklus des Systems zu hohen Kosten werden.

Eine austauschbare Batterie löst das Kernproblem nicht, nämlich die falsche Stromversorgungsarchitektur. Solange Stromspitzen durch die Batterie fließen, fällt das Gerät innerhalb von 1–2 Jahren aus, ob sich die Zelle wechseln lässt oder nicht.

Die BatteryCare-Technologie

Die BatteryCare-Technologie ist eine ingenieurtechnisch ausgelegte Stromversorgungsarchitektur, die die Grundursachen der frühen Alterung von LoRaWAN-Geräten beseitigt. Sie beruht auf der Trennung der Aufgaben von Batterie und Impulsstromquelle, auf einem hocheffizienten DC/DC-Wandler und auf einer Steuerung der Stromversorgung auf Ebene des Mikrocontrollers.

Trennung von niedrigen Strömen und Impulsströmen

In den Geräten von OrionM2M liefert die Batterie niemals hohe Ströme. Ihre einzige Aufgabe ist ein gleichmäßiger niedriger Strom von 1–3 mA, der dem natürlichen Betriebsmodus der Li-SOCl₂-Zellchemie entspricht. Die Stromversorgungsarchitektur sieht so aus:

• Batterie → arbeitet in einem stabilen Modus mit niedrigem Strom
• EDLC (Superkondensator) → liefert alle Spitzen von 40 bis 150 mA
• Das Funkmodul wird ohne Spannungseinbrüche versorgt, selbst bei Minustemperaturen

Das beseitigt Spannungseinbrüche, Resets und vorzeitige Batteriealterung vollständig.

Hocheffizienter DC/DC-Wandler mit Stromregelung

BatteryCare nutzt einen Schaltregler der Familie TPS6274x, der:

• einen Wirkungsgrad von bis zu 94 % hat,
• die Wärmeverluste im Vergleich zu einem LDO nahezu auf null senkt,
• den Ladestrom des EDLC auf ein sicheres Maß begrenzt,
• je nach Betriebsart eine stabile Spannung von 1,8–3,3 V bereitstellt.

Der entscheidende Unterschied:

• die Batterie versorgt das Funkmodul während TX NICHT
• die Batterie lädt nur den EDLC mit niedrigem Strom
• der EDLC übernimmt die gesamte Spitze

Damit entfällt die eigentliche Ursache der Brownout-Zyklen.

Gesteuerte Stromversorgung und Schutz der Passivierung

Der Mikrocontroller steuert die Versorgungsspannung über VSEL:

• 1,8 V: Tiefschlaf
• 2,3–2,5 V: Messungen, Sensoren
• 3,0–3,3 V: LoRaWAN-Übertragung

Was das bringt:

• minimale mittlere Leistungsaufnahme,
• keine Wärmeverluste,
• berechenbares Verhalten bei −40 °C,
• die Batterie arbeitet stets in ihrem optimalen Bereich,
• die Passivierung wird zum Vorteil statt zum Problem.

Im Ergebnis:

• arbeiten die Geräte jahrelang stabil,
• brauchen sie keine Depassivierung,
• erzeugen sie keine Join-Storms,
• altern sie nicht vorzeitig.

BatteryCare ist die einzige Architektur, die die Batterie vollständig von Impulslasten entkoppelt. Genau das ermöglicht LoRaWAN-Geräten eine reale Batterielebensdauer von 10–15 Jahren.

Einmaliges Laden des Pufferkondensators beim ersten Einschalten. Spitzenstrom 4,75 mA

Warum „EDLC parallel zur Batterie“ ein Fehler ist

Als der Markt zu erkennen begann, dass Li-SOCl₂-Batterien die Impulsströme des Funkmoduls schlecht vertragen, war der logische Schritt, einen Superkondensator (EDLC) hinzuzufügen. Einige Hersteller sind tatsächlich den Weg über den EDLC gegangen, haben aber einen kritischen Fehler gemacht: Sie haben ihn einfach parallel zur Batterie geschaltet. Im Ergebnis:

• löst eine solche Schaltung im Grunde nichts,
• und in manchen Fällen macht sie alles sogar noch schlimmer.

Die Batterie muss den EDLC weiterhin mit einem Spitzenstrom laden

Sitzt der Superkondensator direkt an der Batterie, dann:

• ist er beim Einschalten des Geräts oder nach einer Übertragung entladen,
• versucht er, sich so schnell wie möglich auf die Batteriespannung aufzuladen,
• wird der Ladestrom nur durch den Innenwiderstand der Batterie und der Leitungen begrenzt.

Für Li-SOCl₂ bedeutet das:

• die Batterie muss wieder Dutzende Milliampere liefern,
• genau der Impulsbetrieb, den wir loswerden wollten, kehrt zurück,
• es kommt zu Spannungseinbrüchen,
• die MCU gerät in den Brownout,
• das Gerät wird zurückgesetzt.

Mit anderen Worten:

Wir haben zwar einen EDLC hinzugefügt, aber der Spitzenstrom fließt weiterhin durch die Batterie, nur jetzt nicht beim Senden (TX), sondern beim Laden des Superkondensators.

Aus Sicht der Batterie ist nichts leichter geworden.

Der Brownout ist nicht verschwunden, er hat sich nur zeitlich verschoben

In einer korrekten Architektur sollte der EDLC:

• langsam und mit begrenztem Strom geladen werden,
• und sich schnell entladen, wobei er die Spitze an das Funkmodul liefert.

In der Schaltung „EDLC parallel zur Batterie“ geschieht das Gegenteil:

• Laden des EDLC → schnell
• Strom → hoch
• die Batterie „bricht ein“, genau im Moment des Ladens

Das Ergebnis:

• das Gerät verliert die Versorgung womöglich nicht während der Übertragung,
• sondern direkt danach oder beim nächsten Aufwachen,
• was sein Verhalten noch weniger berechenbar macht.

Faktisch wird der Brownout nicht beseitigt, sondern nur an eine andere Stelle des Betriebsablaufs verlagert.

Ein Superkondensator bringt parasitäre Verluste und Leckströme mit

Ein EDLC ist kein idealer Energiespeicher. Er hat:

• einen Leckstrom,
• Selbstentladung,
• eine Temperaturabhängigkeit.

Hängt er direkt an der Batterie, dann:

• lädt die Batterie den EDLC ständig nach,
• auch wenn das Funkmodul schweigt,
• entstehen zusätzliche Dauerverluste.

Mit anderen Worten:

Statt die Batterie zu schonen, haben wir einen ständigen verborgenen Entladepfad hinzugefügt.

Die Zellspannung verlässt den Arbeitsbereich

Bei direkter Parallelschaltung: ist die Spannung am EDLC und an der Batterie gleich, verursachen Laden und Entladen starke Sprünge, können das Funkmodul und die MCU nichtlineare Einschwingvorgänge erfahren.

Ohne DC/DC und ohne Strombegrenzer:

• kann die Spannung beim Laden des EDLC schwanken,
• das führt zu Logikfehlern,
• zu instabilem Funkbetrieb,
• zu teils „zufälligen“ Ausfällen.

Für Li-SOCl₂ ist dieses Szenario noch zerstörerischer

Li-SOCl₂ hat:

• einen hohen Energieinhalt,
• eine geringe Selbstentladung,
• aber einen streng begrenzten Strombereich.

Wird ein EDLC ohne Strombegrenzung parallel geschaltet:

• wird die Batterie ständig von Ladeimpulsen „durchgerüttelt“,
• verhält sich die Passivierung instabil,
• wächst der ESR,
• sinkt die Kapazität noch schneller.

Mit anderen Worten:

Beim Versuch, die Stromversorgung mit einem parallel geschalteten EDLC zu „verbessern“, beschleunigen solche Geräte in Wirklichkeit das Ende der Batterie.

Der Join-Storm verschwindet nicht

Unser Hauptziel ist, Join-Storms und Resets loszuwerden. Arbeitet der EDLC falsch:

• verliert das Gerät weiterhin periodisch die Versorgung,
• kann es den Join-Vorgang weiterhin nicht abschließen,
• überflutet es das Netz weiterhin mit endlosen Join Requests.

Für das LoRaWAN-Netz gilt also:

• ein Gerät mit EDLC parallel zur Batterie verhält sich fast genauso schlecht wie eines ohne EDLC,
• für Netzbetreiber und Kunden gibt es keinen Unterschied: Das Netz ist verschmutzt, das Gerät instabil.

Wie es richtig gemacht wird

Die richtige Architektur:

• Batterie → über einen DC/DC mit Strombegrenzung → lädt den EDLC mit niedrigen Strömen,
• EDLC → lokaler Puffer, der alle TX/RX-Impulse liefert,
• Funkmodul und MCU werden aus einer geregelten Spannung versorgt, nicht direkt aus der Batterie.

In diesem Fall:

• sieht die Batterie nie Spitzen von 40–150 mA,
• entlädt der EDLC sie nicht direkt,
• gibt es keine starken Spannungseinbrüche,
• keinen Brownout,
• keine Join-Storms,
• hält die Batterie wie vorgesehen 10–15 Jahre.

Einen EDLC einfach hinzuzufügen, reicht nicht. Wird der Superkondensator ohne Strombegrenzung und ohne DC/DC parallel zur Batterie geschaltet, löst er das Problem nicht, sondern verlagert es nur und beschleunigt die Alterung von Li-SOCl₂.

Stromversorgungsarchitektur BatteryCare: Batterie (Li-SOCl₂) → TPS62740 → Widerstand → EDLC → Mikrocontroller (MCU) und Funkmodul (SX1272/76); die MCU steuert den TPS62740 über die Leitung VSEL

Stromversorgungsarchitektur von OrionM2M mit BatteryCare-Technologie

Reale 10–15 Jahre Batterielebensdauer

Die BatteryCare-Technologie lässt LoRaWAN-Geräte von OrionM2M jahrzehntelang arbeiten, nicht dank „verbesserter Batterien“, sondern dank einer richtig ausgelegten Stromversorgungsarchitektur, in der jede Komponente ihre optimale Rolle spielt. Echte Langlebigkeit entsteht aus dem Zusammenspiel dreier Faktoren:

• die Batterie ist keinen Impulslasten ausgesetzt,
• das Funkmodul arbeitet mit stabiler Stromversorgung,
• die Energieverluste sind auf ein Minimum reduziert.

Keine Spannungseinbrüche, keine Resets

Das Gerät gerät nicht in den Brownout, weil:

• Spitzenströme immer aus dem EDLC kommen,
• die Batterie nur gleichmäßige niedrige Ströme sieht,
• der DC/DC eine stabile Spannung hält,
• MCU und Funkmodul in einem geregelten Bereich von 1,8–3,3 V versorgt werden.

Was das bringt:

• einen stabilen Uplink,
• berechenbaren Betrieb bei allen Temperaturen,
• keine Join-Storms,
• keine zyklischen Neustarts.

Ein Gerät, das sich nicht zurücksetzt, verschwendet seine Batterie nicht.

Minimaler Verbrauch durch Steuerung der Stromversorgung

Die mittlere Leistungsaufnahme ist der Schlüssel zur realen Batterielebensdauer. BatteryCare sorgt für:

• eine Versorgung mit 1,8 V im Tiefschlaf (geringere Leistungsaufnahme der MCU)
• eine reduzierte Spannung für die Sensoren (Optimierung ohne Genauigkeitsverlust)
• 3,0–3,3 V nur im Moment der Übertragung (wenn sie wirklich gebraucht werden)
• einen Wirkungsgrad des DC/DC von bis zu 94 % (minimale Wärmeverluste: Die Energie fließt in Nutzarbeit, nicht in die Erwärmung des Gehäuses)

Zusammen ergeben diese Effekte eine um ein Vielfaches längere Lebensdauer.

Die Batterie arbeitet 100 % der Zeit in ihrem optimalen Modus

Das Wichtigste: Die Li-SOCl₂-Batterie verhält sich, als würde sie einen Mikrocontroller ohne Funkmodul versorgen: mit einem gleichmäßigen, niedrigen, stabilen Strom von 1–3 mA. Für die Batterie gilt:

• sie liefert keine 50–150 mA,
• sie entlädt sich nicht im Impulsbetrieb,
• sie lässt die Spannung nicht einbrechen,
• sie baut ihre Passivierungsschicht nicht ab,
• sie beschleunigt das ESR-Wachstum nicht.

Unter diesen Bedingungen:

• arbeiten die Batterien genauso wie in Zählern,
• behalten sie ihre Kapazität über Jahrzehnte,
• verlieren sie weniger als 1 % pro Jahr,
• brauchen sie keine Wartung.

Mit anderen Worten: Die vom Batteriehersteller vorgesehene Lebensdauer (10–15 Jahre) wird endlich vollständig ausgeschöpft.

BatteryCare ist keine „Optimierung“, sondern die Beseitigung des grundlegenden Konflikts zwischen Li-SOCl₂-Batterien und dem LoRaWAN-Funk.

Sobald die Batterie keine Impulsströme mehr sieht, arbeiten die Geräte 10–15 Jahre stabil und wartungsfrei, selbst bei −40 °C.

Ein zusätzlicher Effekt: null Betriebskosten

Langlebigkeit betrifft nicht nur die Energie, sondern auch die Wirtschaftlichkeit:

• kein Batteriewechsel,
• keine Einsätze vor Ort,
• keine Demontage,
• keine erneute Inbetriebnahme,
• keine Netzausfälle,
• keine Verschlechterung der LoRaWAN-Infrastruktur.

Die gesamten TCO solcher Geräte liegen 3- bis 7-mal niedriger als bei Geräten der Wettbewerber.

Vergrößerte Ansicht einer Übertragung. Maximaler Batteriestrom: 0,647 µA. Der blaue Kreis markiert die Übertragung selbst, der Pfeil das Öffnen der RX-Fenster.

Fazit

Dass viele LoRaWAN-Geräte nur 1–2 Jahre halten, hat nichts mit der Batteriequalität, den Besonderheiten des Standards oder Bedienfehlern zu tun. Die Wurzel des Problems ist eine falsche Stromversorgungsarchitektur, in der die Li-SOCl₂-Batterie in Impulsbetriebsarten arbeiten muss, für die sie physikalisch nicht ausgelegt ist. Genau das verursacht Spannungseinbrüche, Resets, Join-Storms, schnelles ESR-Wachstum und vorzeitige Alterung. Die BatteryCare-Technologie beseitigt diesen Konflikt auf Ebene des Schaltungsentwurfs. Die Batterie arbeitet nur im Bereich niedriger Ströme, der EDLC übernimmt alle Impulse, und ein hocheffizienter DC/DC-Wandler versorgt Funkmodul und Mikrocontroller stabil. Dieser Ansatz beseitigt den Brownout, verhindert Join-Storms, schont die Zellchemie und sorgt selbst bei −40 °C für einen berechenbaren Betrieb der Geräte.

Das Ergebnis ist ein LoRaWAN-Gerät, das die Versprechen des Standards wirklich einlöst: 10–15 Jahre Batterielebensdauer ohne Wartung, ohne Batteriewechsel, ohne Ausfälle und ohne versteckte Betriebskosten. BatteryCare ist keine Verbesserung der klassischen Schaltung, sondern eine neue Stromversorgungsarchitektur, die LoRaWAN seinen eigentlichen Zweck zurückgibt: zuverlässige, stabile und wirklich unabhängige batteriebetriebene Geräte zu schaffen.