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穿戴裝置 隨身發電不是夢

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洪長春、專利布局情報分析團隊 發表於 2016年3月7日
面對物聯網時代的來臨,民眾未來日常配戴的智慧眼鏡、手表、戒指,甚至是鞋子,都將可能成為提供物聯網資訊的裝置,自從蘋果Apple Watch發表後,一時之間電池的使用周期(續航力),就成為市場關注的焦點,如果電池的使用周期不夠長,造成裝置使用上的困擾,就會影響到購買慾望。

從另一角度看,穿戴式裝置設計講求輕薄短小,不論是整機設計或是零組件搭配,重量及體積的限制都相對嚴格,其中之一就是對電源的要求。

圖一、穿戴裝置 隨身發電不是夢


長遠來看,具有任意彎曲、高延展性等特性的可撓式(彎曲)設計,將是最適合穿戴式裝置的電池技術。另一方面設計出極低耗電的感測器、處理器、通訊模組等元件,以及優化裝置的電源管理,也可達到省電、延長穿戴式裝置續航力。

為有效將充電電池融入穿戴式裝置,但又受制於裝置的重量及體積,裝置必須採用客製化電池組,以Apple Watch為例,主要是採用安全性較高的鋰聚合物電池,把電池黏附在軟式印刷電路板上,藉由將電池細分、隔開包覆的方式,生產出具備柔軟性質的電池組,此電池組不僅考慮到形狀、安全性及耐用性等因素外,也達到減少裝置的重量、占用更少空間並降低裝置複雜性等功能。

穿戴式裝置追求長效電池壽命,並有效利用電力方向,已成為目前各廠商開發重點。無線通訊大廠博通在2014世界行動通訊大會宣布,推出全球首款針對低功耗健身追蹤器和智慧型手表等穿戴式裝置所設計的系統整合晶片,此整合晶片比傳統架構的晶片功耗更低,能讓裝置獲得更長續航力。

另一項發展重點是智慧型動態功耗控制,就是在不同的使用情境下,裝置會搭配適合的運作頻率,自動操作最佳的電壓及選擇適當的邏輯控制。此方面的穿戴式裝置,以安謀國際的低功耗處理器架構具較佳能源管理優勢。

延長穿戴式裝置的續航力,目前除等待新電池技術支援外,還可透過「改變充電的方式」,讓使用者「有感」。例如各廠商開始研發無線充電技術,只要裝置搭載一個功率線圈及無線充電模組,就可將裝置放在充電板進行充電。

放眼穿戴式裝置未來的發展趨勢,如何讓民眾穿戴時不會感受到充電位置的限制,目前穿戴式產品技術另一項受到關注的是穿戴者身上自行發電。

新加坡國立大學在2015年1月於國際電機電子工程師學會舉辦的微機電系統研討會上,發表一種奈米發電機,做成貼片黏在手臂或喉嚨的皮膚上,光是拳頭握緊或是講話發聲等簡單的動作,就足夠點亮12個商用LED燈。

不過,目前貼片材料的穩定度及磨耗率,仍存在實務上的問題,未來若可以達到商業化標準,穿戴式裝置就可隨時隨地充電,穿戴者就不會有充電的困擾與麻煩。

(本文刊登於經濟日報2016/03/06)

 
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