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凭能量存储 无需电池的世界雏形渐显(二)

作者: 来源:中国储能网| 发布时间:2010-11-16 浏览:
周边元件的进步,指的是为高效利用所发电力的电源电路、传送与接收信号使用的无线IC、微控制器与传感器等功耗的大幅降低(图3)。而此前,发电装置好不容易获得的电力,却被周边元件本身消耗得精光,以致于无法用于所希望的功能。拥有高效率、低功耗电路的IC的涌现,终于使能量采集进入了可实际应用的阶段。

图3 发电量超过本身的消耗
在发电器件性能提高的同时,其周边部件的耗电量正稳步下降。尤其在在耗电量最大的无线收发IC领域,拥有很高技术实力的风险企业的面世具有重要意义。

可从近20mV开始升压

  其中,电源电路性能的提高作用很大,这是由于电源电路决定了由能量采集的发电部所获得的微小电力,是否能以较少的损耗来使用。在这方面,最近实现了即使是超低电压也可高效地回收电力。

  例如,美国的凌力尔特公司(Linear Technology),其可从极低的20mV电压开始以较高的效率升压的DC-DC转换器“LTC3108”于2009年12月开始了量产。据称,利用热电变换元件时,即使只有1℃的温度差也可获得电力。长年从事电源电路开发的工程师佩服地说:“它可以使比我们在做的电压要低一位数的电压成为能量的来源”(注2)。

注2:LTC3108用内置的n通道MOSFET、外置的升压用变压器和电容器构成共振升压振荡器。如果安装变压比100:1的变压器,则可将20mV的电力升压至2.0V。

  凌力尔特公司LTC3108的开发是预料到“能量采集领域会有增长”的结果,于2007年夏季就开始了(该公司电源产品部行销总监Tony Armstrong)。

超低功耗无线IC亮相
  作为周边部件的进步,与电源电路作用相当的还有无线收发IC的低功耗化。此前的待机功耗约为1μA左右,现在因半导体的微细化及通信控制的改进等,大幅降低到只有0.2μA左右。

  在能量采集用无线收发IC领域显示出其强有力地位的,是德国的风险投资企业EnOcean GmbH。在基于该公司技术的设备间无线通信规格“EnOcean”下,功耗比其他方式小一位数还多。

  其低功耗是通过功能的限定实现的。“总之,是简单的控制”(该公司CTO Frank Schmidt说)。例如,据称用于开关的无线IC,是以30ms间传送3次1ms左右的信号来做开或关的控制(图4,注3)。

注3:最新设计作了使接收端接受发送端反馈的改进,提高了便利性。

图4 主攻低功耗及易用性的EnOcean
30ms间信号只传送3次的简单方式(a) 。 待机电流低到只有0.2μA(b) 。所使用的频带会依国家与地区而变。因模块化易用性提高(c) 。

  还有将低功耗型的无线LAN用于能量采集的无线通信的动向。出身于美国Intel的技术人员们创办的美国GainSpan公司,开发出了待机时消费电流为以前的1/10~1/100,为1μA以下的无线LAN用IC(注4)。其功耗实现了与“ZigBee”等同。具有可与现有的无线LAN存取点连接使用的优势。而ZigBee也开始了专用于能量采集的无线规格“ZigBee Green Power”的制定。预定在2010年内完成。

注4:低功耗是通过频繁的时钟选通和睡眠模式实现的。

传感器与微处理器也有进步

  此外,周边部件的进步例子还有传感器。可取得温湿度等信息的传感器本身,其功耗也降低了。举例来说,照明控制用照度传感器已配备在了手机上,其消费电流数年之中降到了1/5左右。据称,“已确认即使在低电流下,亦可抑制杂音并维持灵敏度”(安华高科)。(未完待续)
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关键字:能量 存储

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