如何解决可穿戴设备的电池问题?

如何解决可穿戴设备的电池问题?

近年来，智能手表、智能眼镜等新型可穿戴设备不断出现在我们的生活中。要看到可穿戴设备的潜力，我们只需看看全球市场的可穿戴设备数量，预计到2020年，全球市场将从2013年的560万件增至1.24亿件(见图表1)。在许多发达国家，智能手机市场几乎已经饱和，制造商已经在开发能够引领新趋势的设备，比如可作为外设连接的可穿戴设备。物联网的出现也推动了这一趋势。这一趋势还受到半导体技术的推动，该技术使更多功能、更小的设备能够以更高的速度生产。

图1:到2020年，可穿戴设备数量将达到1.24亿，其中智能手表和智能眼镜占近60%。

三分之二的可穿戴设备是穿戴在身体上的终端设备，如手表和眼镜，其余则与鞋、衣服或包相连。此外，将设备植入人体并将其与大脑连接的可能性正在探索中。未来，可穿戴设备有望将科幻电影变成现实。尽管可穿戴设备潜力巨大，但一个大问题仍然存在:我们如何在不不断充电的情况下为这些设备供电?解决办法是捕获能量，柏树供应了一个方便的选择。

电源问题

尽管可穿戴设备的创新正在加速，但电池技术仍然落后。电池寿命尤其会带来严重的问题。与智能手机不同，眼镜、手表、鞋子和衣服等物品不能在日常生活中充电。假如这些东西以后要经常充电，人们会觉得很麻烦。可穿戴设备要电池持续足够长的时间，以确保我们几乎不要取下电池充电，让我们的身体几乎意识不到它们的存在。

可穿戴设备一般要求体积小、重量轻。现在市场上电池的问题是，电池越小，它的能量密度就越低。半导体仍然能够跟上摩尔定律，以每年200%的速度加速微型化。与此同时，在锂离子二次电池问世后的20年里，电池技术仅将单位体积的能量密度提高了约350%，还不到半导体小型化速度的10%。

假如我们确实证明了电池技术发展得太慢，那么寻找其他解决方法就很自然了。这促使我们考虑一种全新的技术，即最近出现的能源捕获技术。能源捕获包括收集或捕获我们周围的能源(如光、振动和热)出现的少量环境友好型能源，并将其转化为电能。我们要看看这项技术是否能为我们供应一种延长可穿戴设备电池寿命的方法，甚至让可穿戴设备在没有电池的情况下运行。值得注意的是，能源捕获技术还远远不够成熟。例如，它无法让手表式的可穿戴设备在没有电池的情况下工作。不过，关于那些将简单数据从传感器传输到智能手机以记录日常活动的设备来说，它仍然是一个理想的选择。

加快能源收集技术的应用

能量捕获技术为许多可穿戴设备供应了一个有前途的电源解决方法。然而，许多工程师对该技术并不熟悉，而且它的实现可能会消耗开发团队用来增强其产品核心价值主张的宝贵时间。Cyplas的mb39c811-evbsk-02bluetooththsmartbeaconstarterkit为嵌入式工程师供应了一个简单快速的选项来尝试能源捕获解决方法。

套件包括cypulusMB39C811电源管理集成电路(IC)作为标准功能,BluetoothSmart模块,允许程序重写在用户区,和一个太阳能电池板用于检查房间的操作(参见图2)。MB39C811相结合的高效降压直流/直流转换器集成电路低功耗全波整流桥和比较器系统。当连接到单独供应的振动收集器(如压电装置)时，启动器组件以利用振动能量和室内光能的混合模式工作。