动能电池监测轮胎气压


  微崛系统公司(MicroGen Systems)是纽约州伊萨卡(Ithaca)的一家新创公司,正在开发的能量收集芯片,根据设计可以驱动无线传感器,像这些传感器是用来监测轮胎压力和环境状况的。这种芯片把环境中的振动能量转换成电能,然后用来给小型电池充电。有这种芯片就不需要更换这些设备中的电池,这今天还需要去找机械师,或者,对于分布广泛的传感器网络而言,还需要大量跑腿。

  微崛系统公司芯片的核心,是一个一平方厘米的微型硅悬臂阵列,芯片推挤时悬臂就会振荡。在悬臂根部是少许压电材料:它因振动而被拉紧,会产生一个电势,可用于形成电流。悬臂阵列安装在一个邮票大小的薄膜电池上,这种电池可存储它产生的能量。电流从压电阵列传来,会经过一个电气设备,这个设备把电流转换成一种形式,可兼容电池。芯片被摇动,比方说,被旋转的轮胎振动时,就可以产生大约200微瓦的功率。

  “如果你能使它缩小到小尺寸,200微瓦可能是非常有用的,”大卫•卡勒(David Culler)说,他是加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)计算机科学主任,也是开发无线传感器网络的先驱,这种网络用于环境监测和其他应用。不过,他指出,工程师们正在开发“不计其数的收集器”,都是从光、热、射频波或振动产生能量,并转换成电能,这些能量可以马上使用,也可以储存在电池中。卡勒认为,对于大多数无线传感器应用而言,太阳能发电是可以取胜的技术。

  罗伯特•安多斯卡(Robert Andosca)是微崛系统公司创始人和总裁,他说,他们的技术与其他振动能量收集器的不同之处,是它使用一种专利无毒材料;最常见的压电材料就是所谓的压电陶瓷(PZT),就含有铅。

  安多斯卡还表示,制造成本应该比较低。其他压电能量采集装置很大,必须手工组装,需要花费数百美元来生产。由于微崛公司的悬臂阵列是基于硅微机电系统(MEMS:microelectrical mechanical systems),所以,它们很小,制作成本低廉,使用的相同设备可以用来制造计算机芯片。公司预计,制作他们的能量收集器,大约是每个1美元,这取决于体积。

  微崛系统公司是佛蒙特大学(University of Vermont)的附属公司,它一直在使用康奈尔大学(Cornell University)的一个铸造厂,已把设备样品发送给主要半导体制造商。这家公司希望,租用商业微机电系统生产线的制造时间,并在一年左右,开始销售产品。

  安多斯卡希望进入的第一个市场是轮胎压力传感器电池。这些传感器是美国法律要求新车配备的,因为优化轮胎气压可以节省燃料。“更换这些电池是一件很头疼的事,”他说。如今,它们必须三年更换一次;安多斯卡说,每年有6400万块这样的电池安装到汽车上。他希望,这种能量收集和储存芯片的使用寿命可以相当于汽车。