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如何充电成为物联网的大挑战

如何充电成为物联网的大挑战

中国电工网讯:

无线充电技术已经率先在智能手机领域实现,下一步就将覆盖各种可穿戴设备。

未来的物联网世界会是什么样子呢?想象空间无限,但可以肯定的一点是,在万物互联并且高度智能的物联网时代,设备的数量几乎多到了惠济军海医院几级医院难以计算。无论是在家庭住宅中,还是在办公室和工厂,任何一个地方都部署了由成千上万个传感器组成的网络,让人们的生产生活获得了更高的自动化、更低的成本、更好的安全性以及更高效的决策,从而在提高生产效率的同时,也提升了人们的生活质量。但是,你有没有想过,这些海量的物联网设备,如何才能获得工作所需的电能呢?这看似是一件小事儿,却是物联网必须解决好的大挑战。

海量设备

让小事儿成为大挑战

物联网设备的充电之所以会成为必然挑战,关键在于设备数量之多。

在未来物联网世界里,几乎地球上的每一个“东西”都将获得一个独特的IP地址,这个地址较终促成了万物互联以及万物之间的沟通与互动。从目前来看,这些“东西”已经包括了人们生活中离不开的手机、电脑,以及家庭中的各种电器,如电视、冰箱、空调、咖啡机乃至窗帘、暖气等,还包括了智能汽车中的各种传感器等;而在工厂中,万物互联的&l西安中际医院dquo;东西”正在涵盖越来越多能够通过电源开关控制的各种设备。而且,物联网能够连接的“东西”远不止于此。随着通信技术,尤其是无线技术正变得越来越先进,世间万物的“智能化”正在成为一股无法阻挡的趋势。事实上,虽然电视、冰箱和咖啡机已经面世多年,但也只是在较近几年它们才开始实现与互联网的连接。显然,随着技术的持续进步,未来实现互联的“东西”的数量将不可估量。有数据显示,截至2015年2月,连接至互联嘉峪关中医癫痫病医院网的设备数量约为148亿台;到2020年,这一数字将达到500亿。

在浩瀚的物联网星空里,每一个“东西”就如同一颗星星,而每一颗“星星”要与其他“星星”互动,前提是这颗“星星”自身要能够“发光”,也就是具备能量。从这个角度来看,如何为物联网设备充电已经成为必须解决的重要问题,因为这是与网络连接的基础,这也为半导体产业提出了新的挑战和新的商机。

“花式”充电炫酷来袭

海量物联网设备的充电问题之所以会成为大挑战,根本上来源于传统充电方式的局限,如果换种思路,那种局面就会大不相同。事实上,打破常规的充电方法已经涌现,例如让物联网设备自动充电,采用创新的无线充电技术以及寻找创新的低功耗电源管理技术等。这些“花式&r西藏到哪家医院治疗癫痫病好dquo;充电技术正在让物联网星空里的“星星”能够从容散发出各自的光芒。

自动充电,是一个看上去很美的解决方案。从现实的驱动力来看,传感器节点的数量通常多达数十亿个,更换电池所花费的时间和成本是十分巨大的,因此很多无线传感器必须能够自动充电。在这个方向下,从周围环境中采集能量就成为首选的解决方案,其他方面的努力则包括通过提升可充电存储设备的容量来延长电池更换的间隔时间甚至无需更换电池。目前,传感器节点可以获得的能源种类已经相当丰富,例如太阳能、热能和振动能,甚至是利用周围的无线电频率(RF)以及使用者的动能来进行能量转换。与此相应,半导体企业正在发力多样化的能源采集器、存储器和负载技术,以便从不同能源中尽可能多地采集能量。

无线充电,则是应对挑战的一个看得见、摸得着的途径,尤其是在可穿戴设备领域。可穿戴设备,正成为物联网世界的一方“沃土”。据瑞士信贷集团预测,在未来5年内,智能手机将成为可穿戴设备的“私有云”,而平均每个用户都会随身携带至少一到两个此类可穿戴产品。可穿戴设备在为人们的生活带来革命性变化的同时,也带来了诸多使用中的不便,其中重要一项就是这些微型设备往往使用了不同的充电线缆和接头。与此相应,无线充电技术成为一个消除不便的重要选择,并且能够大大提升用户体验。正因为如此,无线充电技术成为时下科技界的热门技术,并且形成了三大标准阵营——WPC、PMA以及A4WP。其中,WPC的支持者包括华硕、HTC、华为、LG、摩托罗拉、诺基亚、三星、黑莓和索尼,PMA背后的厂商和机构包括AT&T、Google、金霸王电池、星巴克、PowermatTechnologies、伟创力、美国联邦通信委员会(FCC)和能源之星,主要应用电磁感应无线充电技术,A4WP的支持厂商包括博通、吉尔电子、IDT、英特尔、高通、三星、GillIndustries和WiTricity,目标是为包括便携式电子产品和电动汽车等在内的电子产品的无线充电建立技术标准,使用的是磁共振无线充电技术。

如果说自动充电和无线充电是“开源”,那么更低功耗的电源管理技术,则是“节流”方向下的一个应对策略。值得注意的是,电源管理技术必须根据终端的不同而采取不同的策略。例如,可穿戴设备关注更高的效率来使得电池待机时间更长,并且由于空间的限制,电源管理IC封装尺寸必须越来越小;而在车联网中,针对汽车应用中功耗较大的处理器,电源管理IC则要尽量提高效率来减少热量产生,帮助散热和提高可靠性。与此同时,随着应用处理器电源架构变得越来越复杂,电源管理必须更加精细,才能优化系统性能。此外,电源管理技术的一个重要趋势是必须变得越来越安全,这是因为物联网和系统的高度自主化致使人为监督和参与会越来越少,设备自身的安全和可靠性变得尤为重要。


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