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能量采集何时能真正起飞?

上网日期: 2015年04月09日 ?? 作者: 邵乐峰 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:能量采集? 电源管理? 功耗?

能量无处不在,能量采集和储存其实也并不是什么全新的概念,但一直以来却似乎总是处于“叫好不叫座”的尴尬境地,并没有得到多少真正的广泛应用。近年来,随着物联网的飞速发展,越来越多的公司开始有兴趣和动力去开发更有效率的能量采集芯片、系统和可充电电池,以便能够在整个产品生命周期中持续使用。对这些公司来说,能量采集过程中最大的挑战是什么?如何将超低功耗芯片安装在小型物联网设备中?对系统设计有哪些新的要求?本文将为您一一解答。

为何总是“雷声大,雨点小”

ADI公司工业与能源事业部亚太区市场经理张松刚在接受《电子工程专辑》记者采访时表示,“如何管理与应用这些微能量”恐怕是当前能量采集产业最大的“软肋”。众所周知,通过能量采集技术采集到的能量非常微小,很难直接应用,必须积少成多地把它们收集并管理起来,才能在关键时刻发挥作用。因此,这就涉及到如何实现能量连续存储和最大程度减少漏电流的问题。

(电子工程专辑)
ADI公司工业与能源事业部亚太区市场经理张松刚

换句话说,只有漏电流远远小于被收集的能量,人们才有可能对这些采集来的能量进行集中管理,用来驱动一些短暂或脉冲型的负载;对于那些连续工作的负载,情况可能还要更加复杂一些,会牵扯到低功耗和超低功耗器件,只有这些超低功耗器件的工作损耗与采集的能量以及这些能量的管理达到平衡,微能量采集才能真正被广泛应用。

德州仪器(TI)电池管理产品市场及应用经理Niranjan Pathare则将该市场难以起飞的原因归结为两点:一是难以获得高效的能量采集器元件,如太阳能电池、热电发电机等,从而无法在小尺寸的基础上输出更高的能量;另一个挑战是系统本身的能耗。可喜的是,随着超低功耗芯片技术的进步,系统设计师现在已经能够设计出功耗更低的系统,从而使能量采集系统更加实用。

“能源监管要求的提高、不断上升的运行成本、日益壮大的环保运动、以及延长移动设备电池寿命的需要,都导致人们开始关注为多种应用优化电源的问题。而其中,能促使能量收集(EH)应用大面积推广的最好方式,我认为来自无线传感器网络(WSN)。”做出此番表态的是凌力尔特(Linear)公司电源产品市场总监Tony Armstrong。在他看来,WSN是一种颠覆性技术,可使安装成本降低多达80%,并支持传统有线网络不可能支持的多种应用,从而大幅提高建筑物的环保性和智能性。

(电子工程专辑)
凌力尔特(Linear)公司电源产品市场总监Tony Armstrong

他判断称,“任何面向环保能源或能量收集的产品在2015年及以后都有增长机会。”因为,“以前的WSN产品大多应用于工业机械、农业、结构健康监视等分散市场,多年来整个行业一直在努力用IP平台统一传感器网络,以简化开发、吸引新公司进入并鼓励创新。同时,这个行业也在尝试消除一些迄今为止一直制约WSN成为主流的成本和可靠性问题。”

而相关数据则显示,目前,在建筑物中供暖、通风及空调(HVAC)系统中安装的WSN占WSN 安装总量的2/3,其次是照明和门禁控制。据预测,未来5年内,全球将安装1500万个无线传感器节点,这些节点或需要电池供电,或由环境能源供电,也有可能采用二者结合的供电方式。

第2页:欲善其事,必先利其器

第3页:如何设计成功的能量采集系统?

第4页:影响WSN能量收集系统功耗的一些因素

第5页:在中国,哪些领域会出现切实可行的方案?


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