如何解決可穿戴設備的電池問題?

近年來，智能手表、智能眼鏡等新型可穿戴設備不斷出現在我們的生活中。要看到可穿戴設備的潛力，我們只需看看全球市場的可穿戴設備數量，預計到2020年，全球市場將從2013年的560萬件增至1.24億件(見圖表1)。在許多發達國家，智能手機市場幾乎已經飽和，制造商已經在開發能夠引領新趨勢的設備，比如可作為外設連接的可穿戴設備。物聯網的出現也推動了這一趨勢。這一趨勢還受到半導體技術的推動，該技術使更多功能、更小的設備能夠以更高的速度生產。

圖1:到2020年，可穿戴設備數量將達到1.24億，其中智能手表和智能眼鏡占近60%。

三分之二的可穿戴設備是穿戴在身體上的終端設備，如手表和眼鏡，其余則與鞋、衣服或包相連。此外，將設備植入人體并將其與大腦連接的可能性正在探索中。未來，可穿戴設備有望將科幻電影變成現實。盡管可穿戴設備潛力巨大，但一個大問題仍然存在:我們如何在不不斷充電的情況下為這些設備供電?解決辦法是捕獲能量，柏樹供應了一個方便的選擇。

電源問題

盡管可穿戴設備的創新正在加速，但電池技術仍然落后。電池壽命尤其會帶來嚴重的問題。與智能手機不同，眼鏡、手表、鞋子和衣服等物品不能在日常生活中充電。假如這些東西以后要經常充電，人們會覺得很麻煩。可穿戴設備要電池持續足夠長的時間，以確保我們幾乎不要取下電池充電，讓我們的身體幾乎意識不到它們的存在。

可穿戴設備一般要求體積小、重量輕。現在市場上電池的問題是，電池越小，它的能量密度就越低。半導體仍然能夠跟上摩爾定律，以每年200%的速度加速微型化。與此同時，在鋰離子二次電池問世后的20年里，電池技術僅將單位體積的能量密度提高了約350%，還不到半導體小型化速度的10%。

假如我們確實證明了電池技術發展得太慢，那么尋找其他解決方法就很自然了。這促使我們考慮一種全新的技術，即最近出現的能源捕獲技術。能源捕獲包括收集或捕獲我們周圍的能源(如光、振動和熱)出現的少量環境友好型能源，并將其轉化為電能。我們要看看這項技術是否能為我們供應一種延長可穿戴設備電池壽命的方法，甚至讓可穿戴設備在沒有電池的情況下運行。值得注意的是，能源捕獲技術還遠遠不夠成熟。例如，它無法讓手表式的可穿戴設備在沒有電池的情況下工作。不過，關于那些將簡單數據從傳感器傳輸到智能手機以記錄日常活動的設備來說，它仍然是一個理想的選擇。

加快能源收集技術的應用

能量捕獲技術為許多可穿戴設備供應了一個有前途的電源解決方法。然而，許多工程師對該技術并不熟悉，而且它的實現可能會消耗開發團隊用來增強其產品核心價值主張的寶貴時間。Cyplas的mb39c811-evbsk-02bluetooththsmartbeaconstarterkit為嵌入式工程師供應了一個簡單快速的選項來嘗試能源捕獲解決方法。

套件包括cypulusMB39C811電源管理集成電路(IC)作為標準功能,BluetoothSmart模塊,允許程序重寫在用戶區,和一個太陽能電池板用于檢查房間的操作(參見圖2)。MB39C811相結合的高效降壓直流/直流轉換器集成電路低功耗全波整流橋和比較器系統。當連接到單獨供應的振動收集器(如壓電裝置)時，啟動器組件以利用振動能量和室內光能的混合模式工作。