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電池能耗管理技術新革命 實現IoT裝置10年續航力

  • 廖家宜

電池在物聯網裝置中所扮演的角色將變得日益重要,這是因為未來連網裝置勢必將朝向無線化發展才能發揮最大的效益。舉例來說,欲在下水道埋放水位偵測器,或是的橋樑上安裝感測設備等,若採用有線的方式,除了裝置本身的安裝之外,線路的佈建又是另外一項工程。

除了維護設備本身甚至還要花費額外的成本維護週邊設備,尤其對於智慧城市此類涵蓋範圍十分廣泛的物聯網應用來說,使用有線的連網裝置並非一個理想的策略。

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羅姆台灣設計中心副理李昆芳。廖家宜

而朝向無線化發展,裝置本身就必須仰賴電池長期供電。羅姆半導體(Rohm)觀察市場趨勢,列舉未來連網裝置的電池發展將會有幾個重要的課題,分別是安全性的提升、趨於小型化、延長使用壽命等。

事實上,不僅無線化的物聯網裝置,諸如穿戴式裝置或智慧型手機等設備也必須長期依靠電池運作。以穿戴式裝置來說,根據市場調查,光是智慧手表與智慧手環的生產量,在2020年時預計將超過2億個。

在市場需求高漲的同時,為了提高產品設計靈活度,並確保配置新功能所需要的空間,產品上所搭載的零件功耗則必須儘可能降到最低,或是延長電池使用壽命與穩定度。畢竟,維修人員一定也不希望三天兩頭就必須遠赴外地,只為了更換一顆小小的電池。

這樣的需求也驅動了電池技術產生新的革命。羅姆便透過自主研發的Nano Energy技術來降低電源IC的消耗電流,讓其在無負載時的電流消耗維持在180nA,藉以延長電池續航力,讓電池壽命增加1.4倍。甚至未來可讓鈕扣電池持續運作10年之久,讓許多必須依靠電池運作的電子設備的續航力更長久。

原理很簡單,從一道數學題來看,羅姆台灣設計中心副理李昆芳解釋,一顆鈕扣電池容量是100mAh,若希望其持續運作10年(約87,600小時),那麼可容許的消耗電流便是1.142 μA(100mAh÷87,600h≒1.142μA)。一旦將電流消耗維持在極低的180 nA(1μA=1000nA),那麼其裝載的物聯網裝置便可維持長時間的運作。

由於電池續航時間更長,極低消耗的電流技術非常適用於物聯網領域中的感測器,或是靠蓄電池和小型電池驅動的穿戴裝置。此外,也可用以支援小功率發電設備,例如在某些產品的設計中,就會支援可透過採集太陽能的方式來輔助蓄電。