能量采集产业联盟发力,打破可穿戴设备续航瓶颈

上网时间: 2015年11月04日? 作者:Maggie Liu? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:能量采集? 可穿戴设备? 续航?

近年来,新的可穿戴电子产品不断被导入市场,无论是智能手环、手表,还是智能眼镜等,都充分表现出可穿戴设备的应用潜力。从全球市场来看,根据专业咨询机构MMRI的调查报告显示,2014年全球可穿戴设备的出货量约为2209万台,预计2015年该类产品的出货量将增加到约4935万台,增长率为123%左右,至2018年这一数值将继续增至约1亿台。

推动可穿戴电子市场迅猛发展的主因包括:在智能手机已几近饱和的市场上,亟需创新型电子产品来驱动新一轮的增长;物联网应用风起云涌,可穿戴电子作为人与物之间重要的连接载体,未来的应用开发空间越来越受到人们的关注。

能量采集产业联盟发力,打破可穿戴设备续航瓶颈_《国际电子商情》全球可穿戴电子设备出货量预测(单位:万台)_1
全球可穿戴电子设备出货量预测(单位:万台)

在对于可穿戴设备的开发过程中,由于多功能性以及日益提高的产品体验要求,使得可穿戴设备的续航问题也愈发突显出来。多功能意味着设备的功耗不断增加,而用户又不愿意为可穿戴设备每天或每几天去充电或是更换电池,于是,如何才能提升可穿戴设备的续航能力成为了众多生产厂商探讨的焦点之一。

能量采集技术可以帮助客户解决续航能力问题,其目标是把产品做成一个永久性的装置,无需用户去做充电以及更换电池的动作;或者可以延长可穿戴设备的续航时间,把目前普遍需要每天或每几天充电的模式,变成每几个星期或几个月才需要充一次电,从而大幅提高最终用户的产品应用体验。

从现阶段的开发情况来看,一批以动能、热能、光能,甚至磁能为核心的能量采集芯片陆续出现在市场之上。赛普拉斯(Cypress)半导体公司资深产品工程师李冬冬表示:“能量采集芯片的最大特点在于超低功耗、高转换效率,以及对输入/输出的控制。超低功耗可以把能量收集系统的功耗降到最低,能收集更微弱的能量并最大限度地存储起来;高转换效率可以把能量尽可能多地用在能量收集负载上;而输入/输出控制可以帮助能量收集系统实现最有效的供电方式。”

赛普拉斯目前的能量采集方案包括了光能、动能以及热能等多种方式,以赛普拉斯新推出的太阳能能量收集芯片S6AE101A为例,其内置了串联型太阳能组件连接电路、输出功率控制电路、输出电容蓄电电路、电池供给切换电路。如果太阳能组件产生的电量不够,辅助用的电池也能够同太阳能组件一样进行能量供给,且静态功耗仅仅为250nA ,只需1.2μW启动电力就能进行超低功耗工作,这颗芯片在10uA的负载下转换效率超过90%。基于这颗芯片,赛普拉斯提供了一个低功耗的太阳能供电IoT套件(49美金),包含了主板、太阳能面板模块和BLE-USB桥,可实现温湿度检测以及蓝牙通信功能。

李冬冬进一步介绍道,该芯片的静态功耗低至250nA,这样芯片就能将太阳能板转换过来的能量几乎都存储起来,也可以应用在更多微弱能量的场合。另一方面,该芯片的输入源选择功能可以智能地帮助系统选择输入源,当环境能量供应足够时,能量收集系统会自动地使用环境能量供电;当环境能量不足时,系统则会自动切换到电池供电,这样既可以不影响设备的正常使用,又最大限度地增加了可穿戴设备的续航时间。

产业生态建设至关重要

能量采集技术的开发与整体产业生态建设密不可分。其中,最引人关注的要算是易能森(EnOcean)联盟,该联盟的技术基础是源自德国易能森的能量采集无线技术:即无线模块将周围环境中的能量(如机械能、室内光能、温差能等)转化为电能,供给模块工作,从而实现了无需电池、且免维护的无线传感解决方案。据了解,易能森技术现已成为国际标准ISO/IEC 14543-3-10,也是全球唯一使用能量采集技术的无线国际标准,基于该标准,易能森联盟规定了应用协议,确保联盟成员所有产品之间的兼容性。目前,易能森联盟已拥有超过350家成员公司,活跃于全球五大洲40个国家及地区,提供超过1200种基于EnOcean国际标准的互相兼容产品,为绿色智能建筑提供更加节能经济型自动化解决方案。

李冬冬认为,能量采集技术的整个产业生态链非常健康,整个产业链上下游都在齐心协力共同完善能量采集技术,并推广到更为广泛的应用市场上。能量采集技术将朝着更低功耗、更高效率、更智能化、更高集成度的方向发展。能量采集技术的永久性、免维护、易安装等特点注定了这将是物联网市场的一个关键性技术,未来的物联网网络节点将更多的采用能量采集技术来给系统供电。

同时,他也指出,目前能量采集在技术开发上的难点主要体现在:能量收集系统需要专用、昂贵的低功耗模拟电路芯片;系统要求非常仔细地去设计能量收集、转换以及存储;要求计算复杂的能量收集负载功耗;需要灵活的低功耗芯片去执行能量收集系统负载的传感、处理以及通信功能等等,赛普拉斯的发展目标是大力开发更低功耗、更具实用性的产品,以配合整体能量采集市场的快速成长。

本文来自《国际电子商情》9月刊杂志,版权所有,谢绝转载


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