原标题：20年不换电池的物联网设备，靠的是什么？

20年不换电池的物联网设备得以实现，主要依赖于多种技术和设计的综合应用。这些技术主要包括能量收集技术、低功耗设计、高效电源管理技术、以及选择适当的储能元件等。以下是对这些关键技术的详细分析：

1. 能量收集技术

概述：
能量收集技术是指从环境中获取微量的能量，如光能、射频(RF)能量、温差能量(TEG)和机械能等，并将其转换为电能供设备使用。这种技术可以显著延长物联网设备的电池寿命，甚至实现永久续航。

具体实现：

• 光能收集：利用光伏电池（如微型太阳能电池板）将环境中的太阳光或室内光线转换为电能。这种技术适用于光照充足的环境。

• 射频能量收集：从无线电波中提取能量，为设备供电。这通常适用于无线传感器网络和RFID标签等应用。

• 温差能量收集：利用热电发电机将环境中的温差转换为电能。这种技术适用于温度变化较大的环境。

• 机械能收集：通过振动、压力变化等机械运动转换为电能，如压电材料和电磁发电机等。

技术案例：

• Atmosic Technologies等公司推出了集成光伏能量收集技术的物联网参考设计，大幅延长了设备的电池寿命。

2. 低功耗设计

概述：
低功耗设计是延长物联网设备电池寿命的关键。这包括优化硬件电路、软件算法和通信协议等多个方面。

具体实现：

• 硬件优化：选择低功耗的处理器、传感器和通信模块，减少不必要的功耗。

• 软件优化：采用低功耗算法，减少CPU的使用率，优化数据处理和通信策略。

• 通信协议：使用低功耗的通信协议，如低功耗蓝牙（BLE）等，减少通信过程中的功耗。

3. 高效电源管理技术

概述：
高效电源管理技术能够最大限度地利用电池中的能量，提高设备的能效比。

具体实现：

• 智能电源管理单元（PMU）：集成在芯片中，实时监控电池电量和负载情况，智能调整设备的电源状态。

• 超级电容管理：利用超级电容作为储能元件，通过高效的充电和放电管理策略，延长设备的运行时间。

4. 储能元件选择

概述：
选择适当的储能元件对于实现20年不换电池的物联网设备至关重要。

具体实现：

• 超级电容：具有高功率密度、长寿命和快速充放电的特点，适用于需要瞬时高脉冲负载的应用。

• 长寿命电池：选择具有长寿命和高能量密度的电池，如锂硫电池、锂空气电池等（注意：这些电池目前可能仍处于研发阶段或成本较高，实际应用中可能更多使用成熟的长寿命锂电池）。

5. 实际应用案例

智能电表：
智能电表是物联网应用的重要市场之一，由主电池供电，需要支持长达10年甚至20年的生命周期。为了避免更换电池的运营成本，采用了低功耗设计和高效电源管理技术。

无线传感器节点：
无线传感器节点广泛应用于工业、农业、环境监测等领域。通过能量收集技术和低功耗设计，这些节点可以在不更换电池的情况下长期稳定运行。

综上所述，20年不换电池的物联网设备主要依赖于能量收集技术、低功耗设计、高效电源管理技术和选择适当的储能元件等多种技术的综合应用。这些技术的应用不仅延长了设备的电池寿命，还降低了运营成本和环境污染。