Para mi ese gráfico es de lo más familiar... a mi siempre me dura eso,

con wifi o sin wifi

pero en tu caso... si dices que es repentino... asegurate de que ninguna aplicación está sincronizando a traves del wifi, tiene toda la pinta... =S Quizá también puede ser lo que te ha comentado el compañero @
Knnocker pero a la inversa. Si cuando entra en deep sleep (pantalla apagada después de un tiempo) se desconecta, quizá cuando activas de nuevo la pantalla es cuando gasta la bateria a lo bestia para intentar re-conectarse... Intenta que no se desconecte del wifi con la pantalla apagada, quizá se te arregle... Pero tiene toda la pinta de ser problema de alguna aplicación. Prueba "My data manager free" que está en el market (es el que uso yo, si no te diría otro

) que te monitoriza todo el trafico tanto de datos como de WIFI, y así puedes observar si alguna aplicación utiliza más wifi de la cuenta...
Por lo demás, ni p.idea de qué puede pasarte XD