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能量收集技术助力传感器和物联网发展

Ingrid Fadelli 2019-07-23

NOWI的首席执行官兼联合创始人Simon van der Jagt在过去几年中开发了一种新的能量收集IC,它使用外部能源为连接的设备供电,这有助于克服与电池供电传感器相关的问题并最终实现更有效的物联网实施。物联网将改变人们相互交流和交换数据的方式。然而,由于现有设备的能量限制,许多物联网应用正在努力实现其承诺。事实上,大多数设备目前由电池供电,电池的使用寿命是有限的并且随着时间的推移而老化。P3n电子头条

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由于意识到与电池供电传感器相关的问题,一家位于荷兰的欧洲初创公司NOWI开发了一种能量收集芯片,它可以以大约92%的能量效率提高电压,而不考虑电源输入。他们的芯片比其他能量收集芯片小30倍,允许设备通过太阳能、热电和射频能量收集利用外部能源作为额外的能源。P3n电子头条

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NOWI芯片模型(位于规模旁边的标尺)。图片由NOWI提供。P3n电子头条

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NOWI开发的这项技术能够创造出全新的设备,这些设备要么完全没有电池,要么使用的是混合电池,其使用寿命比平时长得多。Simon van der Jagt是该公司的创始人之一,也是现任首席执行官,他认为NOWI的电源管理集成电路(PMIC)和其他能源采集技术可能是确保发挥物联网全部潜力的关键。P3n电子头条

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Ingrid Fadelli:在我们开始之前,你能否介绍一下你的背景、专业领域以及在NOWI能源中的角色?P3n电子头条

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Simon van der Jagt:我是NOWI以及Omar Link的首席执行官和创始人。我的背景是创新管理,NOWI是根据代尔夫特理工大学(TU Delft)的项目成立的。P3n电子头条

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IF:NOWI能源什么时候成立以及它的主要任务是什么?P3n电子头条

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SJ: 由于技术是世界上主要的积极力量所以诞生了NOWI,物联网是我们这个时代最伟大的技术发展之一。与此同时,我们看到了一些瓶颈,这些瓶颈很可能阻止社会从物联网的发展中获益。如果不解决这些问题,物联网技术将无法实现其承诺。虽然它最关键的限制是能量,但是NOWI已着手解决这个问题。P3n电子头条

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IF:作为一家电子工程行业的欧洲创业公司,你认为最大的挑战、责任和激动人心的方面是什么?P3n电子头条

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SJ:我认为这里应该考虑几个方面。首先,由于欧洲是一个国家集合,这可能会使某些物联网应用程序难以实施。例如,应用程序可能需要针对每个国家/地区进行调整才能有效运行,或者可能存在不同的法规。然而,在更高的层面上,欧洲国家共同面临的主要问题都是一样的。P3n电子头条

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每个人都要求他们的设备比他们正在使用的应用程序更耐用,从而消除了对设备维护的需求,这使有限的电池寿命成为一个大问题。这在荷兰、美国和中国也是如此。通过与在不同国家拥有经验的国际合作伙伴合作,我们能够规避这些问题。P3n电子头条

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IF:你是如何开始对能量收集技术感兴趣的以及如何开始在NOWI开发的(例如使用的芯片/方法/设计)?P3n电子头条

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SJ:就个人而言,我在2015年代尔夫特理工大学的一个项目中开始研究能量收集技术。然而,我们的核心技术团队已经对这个主题进行了比这更长的研究。让我们感到惊讶的是,很多从事物联网技术工作的人从未谈过设备的使用寿命。另一方面,那些提到它的人提出了很大的要求,例如10到15年的设备电池寿命,一个简单的“封套”计算通常是不可行的。P3n电子头条

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与此同时,我们了解到能量收集的学术研究,但仍然缺乏明确的应用。我们将这些点连接起来,并开始将这项研究应用于低功耗物联网技术的开发。第一个原型是简单的“原理验证”设计。它们体积大、价格昂贵而且工作效果很差,但他们确实得到了重点:事实上,我们可以使用环境能源来使物联网设备“即插即用”。P3n电子头条

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IF:为什么你认为这项技术在当今世界和未来都如此重要?P3n电子头条

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SJ:技术进步有益于人类,物联网是这十年来最大的技术发展之一。物联网让事物更智能化,例如智能城市、智能道路、智能手表、智能工厂等。为了让某些东西变得“聪明”,它需要能够“感受”。P3n电子头条

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“感受”本质上是由“大脑”(云)输入和处理的数据,因此系统可以相应地变化(例如通过改变房间的温度)。为了让世界变得更聪明,它需要有感受。这意味着部署数十亿“感觉设备”,即部署连接传感器。每隔几年更换数十亿个传感器的电池根本不可能。电池污染环境,更成问题的是维护电池供电传感器所涉及的高昂人工成本。P3n电子头条

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这会阻止大多数物联网业务,因此,即使它有可能这样做,我们也没有看到物联网改变世界。能量收集技术,例如在NOWI开发的技术,通过消除对传感器维护的需求帮助无数物联网业务案例获利。P3n电子头条

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IF:你能解释一下NOWI的传感器如何工作,它们与市场上其他传感器的区别,以及它们的主要优势是什么?P3n电子头条

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SJ: NOWI PMIC允许低功率连接设备从光、无线电波或温度梯度等外部源获取能量。它以世界上最高的效率实现这个目标,而且由于不需要外部组件来操作,它的占地面积也小了30倍。这意味着NOWI技术还可以用于小型设备,如小型物联网传感器和智能手表,甚至可以直接集成到射频通信模块中。不再需要更换电池或电缆,相反只需“即插即用”。P3n电子头条

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NOWI的能量收集电源管理集成电路。图片由NOWI提供。P3n电子头条

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IF:你的传感器是如何开发的,以及你在第一次开始设计时面临的主要挑战是什么?P3n电子头条

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SJ:我们将数十年的学术研究结合到一个可以具有广泛应用的单个芯片中。这样做是一个成本密集型过程,因此我们必须平衡融资、产品开发和团队成长,同时确保尽可能多地保留最高性能。我们在技术和业务方面拥有强大的顾问,他们帮助我们解决这个问题。P3n电子头条

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IF:传感器有哪些应用实例?P3n电子头条

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SJ: NOWI能量收集电源管理芯片可用于广泛的应用。例如,它目前正在智能手表中实施。它也被用于智能道路项目。最近,NOWI与华为的合作宣布我们的技术将与窄带物联网连接相结合。P3n电子头条

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IF:你的目标客户是谁以及如何预测并满足他们的需求?P3n电子头条

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SJ: NOWI正在向其他半导体公司或大批量OEM提供芯片设计许可。我们支持将技术集成到他们的产品中。这使得这些公司能够提供功能齐全且零功耗的产品。能量收集确保这些产品能够完全发挥功能(连接、传感等),而无需手动和外部能源,如电池更换或电缆。P3n电子头条

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IF:你对传感器生产、传感器使用以及整个电子工程行业的未来有何希望?P3n电子头条

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SJ:我们有小产量生产技术并授权系统知识产权用于大批量生产,因此我们希望未来可以进行更大程度的整合。NOWI有一个专门的团队,这个团队为合作伙伴提供所有必要的支持并帮助他们优化集成芯片和设备。P3n电子头条

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几年来,研究人员和行业专家一直在强调物联网的巨大潜力,但现有设备仍在阻止物联网改变彼此沟通方式的发展。未来几年,NOWI的芯片和支持无电池或混合设备开发的其他技术为更成功的物联网实施做铺垫,使世界更加互联,并允许我们在探索互联网无限可能性方面迈出下一步。P3n电子头条