无需电池、自供电，MIT开发出新型传感器

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）近日，麻省理工学院（MIT）的研究人员发表论文称，该团队开发出了一种无需电池、自供电的传感器，可以从环境中获取能量。由于它不需要必须充电或更换电池，也不需要特殊的布线，这种传感器可以被嵌入到难以触及的地方，比如船舶发动机的内部结构中。

论文作者之一、MIT电气工程与计算机科学和机械工程教授史蒂夫·李博士指出，“这款传感器从环境电源中获取能量，并且不需要额外的特殊装置。”

论文第一作者、麻省理工学院电气工程与计算机科学研究生丹尼尔·蒙纳格尔表示：“我们提供了一个无电池传感器的范例，它能做一些有用的事情，并证明这是一个切实可行的解决方案。希望其他人也能利用我们的框架来设计他们自己的传感器。”

MIT的自供电传感器

根据论文，MIT研究团队设计一种环境感应装置，它能从电线周围露天产生的磁场中获取能量，然后给温度传感器供电，而无需电池或有线连接。

这款自供电的传感器共分为以下几个部分：能量收集器、能量存储、电源管理、传感电路和通信模块。为了避免使用电池，这款传感器采用了内部储能技术，包括一系列电容器。为了让能够储存设备开启和开始收集电能所需的能量，但又足够小，研究团队重新设计了电容器，这款电容器不需要太长时间就可以充满电。

同时，这款传感器对电流有精准的控制——可以在运行过程中持续感知和控制能量流，并将多余的能量存储以备后用。该研究团队还为此专门设计了控制算法，这个算法能够动态地测量和预算设备收集、存储和使用的能量。微控制器和算法配合，成为整个传感器的大脑，主要负责能量的检测，以及决定什么时候打开和关闭传感器。

图源：MIT论文

为了让传感器能够利用储存的能量稳定工作，MIT研究团队在设计这款传感器时主要采用超低功耗的电路设计，并且配合精密算法来控制设备，防止因为收集能量过多而爆炸。针对这款传感器，研究团队认为，未来优化方向之一是探索传输数据的能耗更低的手段，例如光学或声学，进一步降低系统的能耗。

能量收集技术的发展

毫无疑问，MIT这款传感器是能量收集技术的一个典型应用。能量收集技术能够从自然环境中获取能量，而并非依赖电池或其他类型所产生的电力。能量收集的类型有很多，光能、温差、振动、射频（RF）等能量都可以成为能量源。

上面提到了磁场能量变化的收集，其实其他类型的能量收集也是类似。比如，温差能量（TEG）采集，其主要原理为赛贝克效应，热电发生器（TEG）中的温差可产生电势，从而将热源中的废热转换为电能，由于产生热能条件的特殊性，其不必像光能那样，采集能量的多与少完全取决于设备所处环境中的光线强度。

根据Grand View Research的分析数据，2022年全球能源收集系统市场规模为6.4661亿美元，预计到2030年将达到15.039亿美元，2022年至2030年的复合年增长率（CAGR）为11.13%。市场的增长主要源于物联网不断增长的应用，包括智能城市、智能家居、工业物联网（IIoT）和机器对机器（M2M）通信等。

不过，能量收集技术虽然提出很多年了，不过仍需要克服一些挑战。正如ADI公司在技术博文中提到的，由于能源的多样性，系统必须对其进行转换、调节和控制。另外，还需要适当的保护电路和储能单元，避免受到高压或功率尖峰的影响。由于能源提供的能量通常非常微弱，电子设备必须具有很高的工作效率。这些挑战在MIT的设计中也得到了印证。这些挑战就会导致出现不能保证数据采集的精确度，很难在其上面扩展功能，设备难以和平台形成交互等问题。

不过，物联网设备用量仍然在爆发，且很多设备的安装需要能量收集技术这种创新技术，因此值得持续推进。

后记

据Statista统计数据，2022年全球物联网市场规模达到9702.2亿美元，2022年全球IoT链接设备数量达到143亿台。随着物联网设备数量增加，维护会是一个很大的挑战，其中换电池也是维护的一种，能量收集技术则能够帮助解决这个痛点。

华能水电获得发明专利授权：“一种电池传感器故障诊断方法、装置及电子设备”

证券之星消息，根据企查查数据显示华能水电（600025）新获得一项发明专利授权，专利名为“一种电池传感器故障诊断方法、装置及电子设备”，专利申请号为CN202311437837.8，授权日为2024年1月30日。

专利摘要：本发明涉及电池故障诊断技术领域，尤其涉及一种电池传感器故障诊断方法、装置及电子设备，其中，方法包括：基于状态预测器和状态估计器构建集值观测器模型；基于所述集值观测器模型对电池传感器进行故障检测，得到故障检测结果；基于所述故障检测结果，采用双层皮尔逊相关系数进行故障识别，获得传感器故障来源和类型。通过一个包含状态预测器和状态估计器的集值观测器，以确保将由于未知建模误差和噪声在每个时刻造成的不可用的实际电池状态包含在内，基于预测椭球体和估计椭球体之间的交集来实现故障检测，利用一种双层皮尔逊相关系数分析机制来识别传感器故障的来源和类型，实现了高效、准确的电池传感器故障诊断。

今年以来华能水电新获得专利授权73个，较去年同期增加了8.96%。结合公司2023年中报财务数据，2023上半年公司在研发方面投入了6247.3万元，同比减31.17%。

数据来源：企查查

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