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不用电池的智能“永动机”?

日期:2014-05-23 【 来源 : 新民周刊 】 阅读数:0
阅读提示:如果说有一款可以完全不用电池的智能电器,是不是觉得有点不可思议?不过,这已经成为现实。

 

记者|王 煜
 
 
       越来越多的智能设备给人们的生活带来便利,甚至有融入人类身体的趋势。但充电和更换电池一直是让人明显感觉不便之处。如果说有一款可以完全不用电池的智能电器,是不是觉得有点不可思议?不过,这已经成为现实。
 
真的可以“不用电池”?
 
  这项技术由美国团队开发,目前运用于一款叫做iFind的智能防丢器。通过蓝牙与手机通讯的智能防丢器并不是一个新概念,国内外都有已上市或已发布的同类产品。通过手机APP,找东西、防盗、让众人一起来找东西或者摇晃防丢器反向找手机,这些功能为人熟知。不过,“不用电池”这是首创。它究竟是怎么做到的?
  当然,世界上并没有真正的永动机。该产品研发机构的联合创始人汪张扬向记者透露,这是采用了电磁能量收集(Electro-magnetic Energy Harvesting)技术。
  “我们四周的空气中充满着无数的电磁波,比如手机信号、电视信号、广播信号等,以及防丢器与手机通讯时的蓝牙电磁波能量,这些都可以被收集起来作为驱动机器的电流。”同时,电磁能量收集时需要进行频率匹配,iFind主要是收集与手机通讯时的蓝牙电磁波能量;如果其他的电磁波频率与蓝牙相近,它的能量也可以被捕获下来。
  当iFind 接收到手机蓝牙指令时,这条电磁信号本身就能为iFind供电,这个电量不仅完全可以支撑本次通讯,也能被存储下来供以后使用。日常不用时,iFind也会自动收集环境中的电磁能量。这样一来,用户就可以完全忘了电池这回事儿。而以前,他们在使用同类产品时,过几个月就得自行换一次电池,或者要把防丢器寄给厂家并支付额外费用让后者代为更换,相当麻烦。
  汪张扬是美国伊利诺伊大学香槟分校电气与计算机工程系在读博士。在他的研究领域里的一个共识是:电磁能量收集对解决电子设备能源问题意义重大。尤其在人们对各种智能设备依赖度很高的当下,电量续航一直是直接影响使用体验的关键问题。干电池、锂电池、燃料电池……电池技术的发展似乎已经跟不上人们对续航时间和便携性的同步要求。
  通俗地来说,用一个大容量的“蓄电池”来收集电磁能量是很容易实现的,但一般情况下,容量越大,它的电量也会流失得很快,就会带来电池寿命以及更换的问题。因而以投入生产的角度考虑,需要提高能量收集率、降低流失率,同时兼顾体积小巧。
  以前,RFID技术的IC卡等也可以做到无源通讯。IC卡通讯的耗能小,通讯距离只有几厘米。达到蓝牙级别的通讯距离和耗能水平的无源通讯设备,汪张扬认为iFind是全球首款。这是技术团队通过对蓝牙天线、能量收集电路和存储设备等方面的一系列基础优化和自主创新做到的。他说,相关技术已在美国、欧盟和中国申请多项专利。
  由于去掉了电池以及供电电路,这款防丢器可以做得非常小巧轻薄。汪张扬向记者提供的产品数据是32 x 27 x 2.4mm,这样的面积比1元硬币略大一些,而厚度与一枚硬币相当,看上去像一块吉他拨片。相比之下,美国的另一款早期上市的智能防丢器,三围达到35x35x5mm。而这些部件的去除也直接降低了产品的成本,让他们可以把价格控制到比美国大多数同类产品便宜最少三分之一。
 
技术的深挖和拓展
 
  “我们是一个技术驱动型的团队。”汪张扬对自己和伙伴们如此定义。他介绍说,iFind是团队对自身核心技术的第一款产品化尝试。在这之后,除了对产品本身的开发和完善,他们也在考虑把这项技术通过电路内植,用于更广阔的市场。
  汪张扬向记者列举了他眼中“不用电池的蓝牙通讯”可能进入的几个应用场景:一是小孩和老人的防走丢器,这种情况下防丢器就不能继续做成像个拨片一样挂在人身上了,“不然像个狗牌,看上去太生硬了”。另外一个应用方式是宠物的防丢,可以和检测宠物身体健康状况结合在一起,还能通过APP实现“宠物社交”的功能。再比如,女性的项链、耳环等装饰品,数量一多,想找到具体的某一件很难,防丢器是需要的,但是肯定不能再挂个牌子到这些东西上,不然很影响美观,没法再佩戴,这时候最理想的是将电路直接植入饰品中。
  在汪张扬看来,他们研发技术的应用目的在于延长智能设备的待机时间。团队正在攻关的另一项技术是GPS信号的能量收集。“用GPS信号来定位的应用是相当广泛的,但连接GPS又很耗电。如果做到GPS信号本身还可以给移动设备充电,这简直太棒了。”这同样必须做到像iFind一样“不用电池”且轻便可携带,“不能让我们的用户一边用着GPS一边还要揣着专门为此准备的移动电源吧。”同时,在前面提到的用于找小孩、老人以及宠物的电路内植场景中,人和动物的运动距离通常会大于蓝牙的信号范围,这也需要用到GPS。
  近期,iFind开始在KickStarter众筹,上线后取得了不错的关注度,3天内筹资超过4万美元,这让汪张扬倍感振奋。根据该网站页面上公布的信息,产品将在8月底9月初在美国上市。汪张扬在赴美求学和创业之前,毕业于中国科技大学;他的整个团队中也有很多具有中国背景的人才,这让他们也很希望把技术和产品带回中国。“无论是进行技术授权还是自己开拓市场,我们都很愿意回国尝试。”
 
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