隨著物聯(lián)網(wǎng)達(dá)到新的高度，它的缺點(diǎn)開(kāi)始顯現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)的采用在消費(fèi)者和商業(yè)領(lǐng)域都在飛速發(fā)展，但隨著它變得越來(lái)越突出，它需要改進(jìn)的地方變得更加清晰。物聯(lián)網(wǎng)電池壽命是這些技術(shù)面臨的最明顯問(wèn)題之一。

2019 年，全球連接了超過(guò)159 億臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。專家預(yù)計(jì)，到 2030 年，這一數(shù)字將增加兩倍以上，但這種顯著的增長(zhǎng)帶來(lái)了問(wèn)題。最終用戶對(duì)這些設(shè)備的期望會(huì)更高，而增加的功能會(huì)限制電池壽命，從而影響它們的實(shí)用性。

當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)電池壽命的問(wèn)題

物聯(lián)網(wǎng)電池壽命的裂縫已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)。雖然智能手機(jī)可能符合也可能不符合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的條件，但它們體現(xiàn)了更高功能帶來(lái)的問(wèn)題。大多數(shù)手機(jī)在需要充電之前持續(xù)不到 30 小時(shí)，而且所有無(wú)線功能都已關(guān)閉。

物聯(lián)網(wǎng)的支柱無(wú)線通信是一個(gè)臭名昭著的能源消耗者。發(fā)送、接收和處理無(wú)線電信號(hào)會(huì)消耗大量電力，這些設(shè)備處理的數(shù)據(jù)越多，這個(gè)問(wèn)題就越嚴(yán)重。物聯(lián)網(wǎng)小工具必須做更多的事情才能發(fā)展，但如果它們犧牲電池壽命來(lái)增加功能，它們的吸引力就會(huì)有限。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備已經(jīng)變得比傳統(tǒng)替代品更受歡迎。如果它們?cè)诟鼡Q標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品時(shí)電池壽命沒(méi)有得到改善，那么許多日常功能就會(huì)變得不那么方便。如果您的電子產(chǎn)品在需要充電之前只持續(xù)幾個(gè)小時(shí)，那么它們是否是無(wú)線的并不重要。

值得慶幸的是，這個(gè)問(wèn)題有一些解決方案。以下是工程師未來(lái)如何提高物聯(lián)網(wǎng)電池壽命的方法。

新的連接標(biāo)準(zhǔn)

由于無(wú)線連接是電池壽命問(wèn)題背后的主要原因，它也是領(lǐng)先的解決方案。如果傳輸和接收無(wú)線數(shù)據(jù)不需要太多能量，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的使用壽命會(huì)更長(zhǎng)。一些新的連接標(biāo)準(zhǔn)為當(dāng)今流行的選項(xiàng)提供了低功耗的替代方案。

例如，當(dāng)它變得更廣泛可用時(shí)，5G 新無(wú)線電 (NR) 將比 LTE 網(wǎng)絡(luò)更節(jié)能。在 LTE 網(wǎng)絡(luò)中，基站在傳輸前只能休眠不到一毫秒，因?yàn)樗鼈冃枰S多始終在線的信號(hào)。5G NR 可以在通知之間休息 20 毫秒，從而實(shí)現(xiàn)低功耗睡眠模式。

5G NR 網(wǎng)絡(luò)目前還遠(yuǎn)未普及，但它們正在增長(zhǎng)。隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備變得更易于訪問(wèn)，工程師可以設(shè)計(jì)符合此連接標(biāo)準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，從而節(jié)省電力。

喚醒芯片

同樣，物聯(lián)網(wǎng)硬件的最新進(jìn)展可以延長(zhǎng)設(shè)備睡眠時(shí)間，提高物聯(lián)網(wǎng)電池壽命。稱為喚醒接收器的新芯片僅在必要時(shí)喚醒設(shè)備，使其長(zhǎng)時(shí)間處于低功耗睡眠模式。他們通過(guò)完全專用于喚醒設(shè)備的第二個(gè)無(wú)線電接收器來(lái)做到這一點(diǎn)。

通常，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要不斷地搜索信號(hào)以查看它們是否需要傳輸數(shù)據(jù)。使用喚醒芯片，主系統(tǒng)可以在這個(gè)超低功耗的專用接收器尋找喚醒簽名時(shí)休息。收到這個(gè)信號(hào)后，芯片會(huì)喚醒設(shè)備的其余部分。由于這是它提供的唯一功能，因此芯片本身不會(huì)消耗太多功率。

IEEE 正在將該技術(shù)整合到一個(gè)稱為 IEEE 喚醒標(biāo)準(zhǔn)的新系統(tǒng)中。在某些情況下，這項(xiàng)技術(shù)理論上可以將物聯(lián)網(wǎng)電池壽命從數(shù)月延長(zhǎng)至數(shù)年。

改進(jìn)的冷卻解決方案

物聯(lián)網(wǎng)工程師可以延長(zhǎng)電池壽命的另一種方法是解決設(shè)備冷卻解決方案。2015 年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，盡管最初的容量有所提高，但許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備仍在使用的鋰離子電池在更高的溫度下會(huì)更快地退化。更有效的冷卻可以防止這種退化，使電池壽命更長(zhǎng)。

較新的散熱器可以消散數(shù)百瓦的熱量浪費(fèi)，使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備保持在最佳溫度。這些無(wú)風(fēng)扇解決方案可在不占用太多空間的情況下保持低溫，這對(duì)小型設(shè)備很有幫助。對(duì)于更大、更耗電的應(yīng)用，液體冷卻解決方案可能是理想的選擇。

目前，對(duì)于許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來(lái)說(shuō)，熱量并不是一個(gè)緊迫的問(wèn)題。隨著它們添加更多功能并消耗更多功率，這將成為一個(gè)越來(lái)越重要的問(wèn)題。現(xiàn)在研究更好的冷卻技術(shù)可以防止將來(lái)出現(xiàn)問(wèn)題。

替代電源

一個(gè)更直接的解決方案是尋找電池之外的能源。也許無(wú)線設(shè)備最明顯的替代品是太陽(yáng)能。面板已經(jīng)為許多戶外技術(shù)(如燈光和跟蹤攝像頭)提供動(dòng)力，并且它們可以為物聯(lián)網(wǎng)小工具做同樣的事情。

如果太陽(yáng)能一直不是一個(gè)實(shí)用的選擇，設(shè)備可以使用面板作為輔助電源。當(dāng)電池開(kāi)始失效時(shí)，或者當(dāng)物品感覺(jué)到它處于陽(yáng)光直射下時(shí)，它可以切換到太陽(yáng)能。這將減少電池的一些需求，延長(zhǎng)其使用壽命。

一些新興技術(shù)也支持其他無(wú)線充電模式。幾家公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出可以在幾英尺外為設(shè)備供電的充電器，而且它們的效率越來(lái)越高。隨著時(shí)間的推移和技術(shù)的進(jìn)步，這可能是提高物聯(lián)網(wǎng)電池壽命的潛在解決方案。

更長(zhǎng)的電池壽命將釋放物聯(lián)網(wǎng)的全部潛力

更長(zhǎng)的電池壽命將使物聯(lián)網(wǎng)成為傳統(tǒng)技術(shù)的更可行的替代品。如果收費(fèi)持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，消費(fèi)者和企業(yè)可以在更多領(lǐng)域應(yīng)用這些設(shè)備。

物聯(lián)網(wǎng)電池壽命方面的挑戰(zhàn)限制了這些設(shè)備的實(shí)用性并阻礙了它們未來(lái)的發(fā)展。相比之下，當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品在需要新電池之前持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，它們的采用率可能會(huì)飆升?，F(xiàn)在尋找這個(gè)問(wèn)題的解決方案可以為未來(lái)的成功鋪平道路。