當消費電子可以裝進口袋,電力問題將成為移動互聯(lián)網(wǎng)新的瓶頸或者驅(qū)動力。
清明節(jié)出游期間丟了手機的小杰,終于有機會換一個高分辨率的時尚觸屏智能手機了。但在下載了主流應用程序、瀏覽了一會網(wǎng)上書城以及玩了幾種手機游戲后,他發(fā)現(xiàn),電池很快沒電了。興致正濃的小杰只好將這位新寵裝進口袋里,等著回家充電。
小杰的無奈也是很多人的共同經(jīng)歷。從手機、筆記本、PSP到正準備掀起風潮的平板電腦和電子書,電力問題正愈發(fā)突出。當人們不斷渲染著移動智能終端的新花樣和移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的新創(chuàng)意時,電力問題似乎成了“房間里的大象”——也許每個人都注意到了,但沒有人明確承認其重要地位。
讓體驗更好或更糟
2009年4月,Strategy Analytics手機元器件技術研究服務機構曾發(fā)布報告《手機電池儲備短缺:尋求新的解決方案刻不容緩》。該報告指出,過去三年中,手機電池容量的年增幅僅為4%,遠遠落后于需求。其中,高速增長的智能手機市場對電池儲備造成的壓力最大,因為該類型手機用戶的電力使用量通常最高,使用的應用也更多。
“從現(xiàn)在開始至2015年間,手機的平均充電間歇時長將每年遞減4.8%,主要因為上網(wǎng)、導航和社交網(wǎng)絡等功能在手機中的普及率不斷上升?!盨trategyAnalytics手機元器件技術研究服務總監(jiān)stuartRobinson稱,而這些應用的總能耗比例將從2008年的9%增加到2014年的30%。
手機能耗的增加降低了其電池續(xù)航能力,從而讓用戶體驗變糟。在這點上,風靡世界的iPhone也未能幸免。早在2008年,業(yè)界知名分析機構Gartner在經(jīng)過3周的測試后發(fā)表長達9頁的報告,稱iPhone 3G的電池續(xù)航能力非常差,即使在不接打電話、僅使用Exchange ActiveSync并限制使用網(wǎng)絡瀏覽器的情況下,電池最多也只能使用1天。“這樣的手機只能在商店里銷售,或者只適合那些經(jīng)常用到手機的語音功能、電子郵件、瀏覽網(wǎng)頁等中小型用戶?!?/p>
仿佛是要對這些批評進行回應,蘋果最新推出的平板電腦iPad將電池續(xù)航能力作為亮點。“iPad的電池續(xù)航時間給我留下了深刻印象,甚至超過蘋果聲稱的10小時,遠高于我的筆記本和智能手機。在測試電池續(xù)航時間時,我利用iPad播放電影和電視節(jié)目,這要求iPad最耗電的部件——顯示屏一直處于亮度較高的狀態(tài),Wi-Fi連接也處于開機狀態(tài),續(xù)航時間達到了11小時28分鐘,比蘋果聲稱的電池續(xù)航時間高15%?!薄度A爾街日報》的莫斯伯格高調(diào)贊揚iPad的續(xù)航能力。
當然,為了得到這樣的效果,蘋果也付出了代價,包括對流行的Flash說“No”。按照蘋果CEO史蒂夫-喬布斯的意見,運行Flash視頻會讓iPad平板機電池續(xù)航時間由10小時降至1.5小時,也就是說,iPad電池續(xù)航能力會降低85%。
相比之下,搶灘平板電腦市場的惠普,卻在電池續(xù)航能力上形成軟肋。惠普首席技術官PhilMcKinney在HP Slate的宣傳影片中稱:“HP Slate彌補了iPad在功能上的不足,如支持Flash格式,支持USB,并有照相功能等等。HP Slate才是平板電腦的頂級產(chǎn)品。”但有分析指出,HP Slate的優(yōu)勢在于強大的功能,其糟糕的電池續(xù)航能力卻不足以滿足這些功能。由于使用的是Windows 7操作系統(tǒng),HP Slate電耗量大幅上升,電池續(xù)航能力只有5個小時。
事實上,外形設計越輕薄、操作系統(tǒng)越智能、功能越豐富,移動消費電子的電力危機也就越嚴峻。目前包括手機在內(nèi)的移動消費電子,普遍使用鋰電池。但鋰電池的容量與體積成正比,當CPU主頻越來越高、外設越來越多、LCD的功率越來越大時,鋰電池的體積容量比已經(jīng)快到了極限,在便攜性與持久性上形成深刻的矛盾。
而單純依靠硬件性能的提升不能完全解決這一矛盾。根據(jù)摩爾定律,芯片尺寸每兩年減少一半,單位面積上就成平方增加。但安迪·比爾定律卻表明,硬件提高的性能,很快就被軟件消耗掉了。“Andy gives,Bili takes away.”——單位面積的晶體管數(shù)量多了,人們希望做上的功能多了,希望享受的速度更快了,從而消耗的能量也增多了。
影響更深遠的是,電力問題不僅直接影響了消費電子的用戶體驗,還制約了這些設備所承載的移動互聯(lián)網(wǎng)應用。
“玩游戲會縮短續(xù)航時間?!蹦共裨诳滟漣Pad的同時沒忘指出這一點,“蘋果稱,播放視頻、上網(wǎng)沖浪和閱讀電子圖書的能耗相同。我的測試表明,上網(wǎng)沖浪和閱讀電子圖書的能耗更低一些?!?/p>
報告顯示,2009年中國移動互聯(lián)網(wǎng)的市場規(guī)模達到了388億元,在移動互聯(lián)網(wǎng)用戶近半年使用過的應用中,手機游戲占比最高為58%,同時手機游戲的付費意愿也最高。
然而,手機游戲的用戶體驗卻受到屏幕尺寸、屏幕分辨率以及手機電池續(xù)航能力等因素的制約,使得手機游戲不僅難以取得PC游戲的快感,也不足以超越其他專業(yè)掌中游戲平臺。很多人愿意在街邊或地鐵里隨時隨地玩游戲,但沒有人愿意玩到一半就退出。未來動力
未來的移動互聯(lián)網(wǎng)終端,靠什么驅(qū)動?節(jié)電設計、隨時快充以及開發(fā)新能源,是現(xiàn)有的各種解決方案所呈現(xiàn)出來的三類答案,并為移動消費電子產(chǎn)業(yè)注入新的競爭力。
2009年,三星發(fā)布了旗下首款全觸摸太陽能環(huán)保手機“藍色地球”(Blue Earth)。它內(nèi)置了名為Eco Mode的節(jié)電方案,可以對手機進行能耗方面的調(diào)節(jié),比如說屏幕背光的亮度、藍牙模塊的功耗等,以便根據(jù)當前的使用情況達到最佳的能效比。根據(jù)三星公布的資料,“藍色地球”的待機能耗可以達到0.03瓦甚至更低。
然而,單純依靠節(jié)電設計并不能從根本上解決問題,如果將節(jié)約下來的電力與越來越多的功能和應用需求相比的話。如果能夠隨時隨地快速充電,則多少可以緩解這一矛盾。
Febot是一種利用風能的便攜充電器。它由底座、風翼、發(fā)電機和充電艙等幾個部分組成,能將風力轉(zhuǎn)化為電力供給充電電池。因為Febot底座上有吸盤,對于開車的人來說很方便,只要固定在前檔即可。
而Novothink則設計出了太陽能充電手機外殼,適用于iPhone 3G和3GS版。當太陽光直接照射時,2個小時的照射時間可以為iPhone提供30分鐘(3G網(wǎng)絡)或60分鐘(2G網(wǎng)絡)的通話時間。
另一種常見的充電方式從人體得到靈感。由設計Nsong Teaho和Hyejin Lee設計的旋轉(zhuǎn)發(fā)電手機電池,可以將其套在手指上,通過旋轉(zhuǎn)來充電。據(jù)稱,每130圈就能產(chǎn)生通話2分鐘或待機25分鐘的電力。類似的設計還有揉搓MP3面板、腳踏氣泵、慢跑、手搖等,都是將人體運動的動能轉(zhuǎn)化為電能保存起來。
由Mathieu Servais等人設計的腕帶充電器則更適合懶人。它如同一條鋁制外殼、皮革腕帶的手環(huán),在塞貝克效應的作用下,可以利用人體溫度和外界環(huán)境的溫度差產(chǎn)生電力,并儲存到內(nèi)置蓄電池中——你只要帶著它,什么也不用干就可以了,但得有點耐心。據(jù)設計師稱,戴上幾個小時,才可以獲得足以讓手機通話十幾分鐘的電力。
然而,這種隨時快充的設計雖然方便,但普遍存在過于依賴環(huán)境、應用不穩(wěn)定、電力不足的缺陷。尋找穩(wěn)定的可儲蓄能源才是長久之計。
但Strategy Analytics認為,新興的銀鋅電池和氫氧燃料電池將有可能在未來取代鋰電池。其分析師Sravan Kundojjala稱,“一些新興的科技,諸如燃料電池、SMP對稱多處理、細小半導體加工工藝節(jié)點和雙穩(wěn)顯示屏技術等,有望對解決手機電池儲備問題產(chǎn)生積極的作用?!?/p>
東芝最新發(fā)布的Dynaro燃料電池,采用“燃料電池+鋰離子蓄電池”的供電方案,只需要通過配套的甲醇補充包往Dynaro里注入14毫升甲醇,20秒內(nèi)就可產(chǎn)生電力。據(jù)稱,這些電力足夠同時對兩部手機充電,而多余的電力則儲存在內(nèi)置鋰電池中。燃料電池本身29800日元一部(約合人民幣2200元),50毫升裝高濃度甲醇補充包每包3150日元(約合人民幣235元)。
但也有人質(zhì)疑,甲醇可以在不損害環(huán)境的情況下免費得來的嗎?據(jù)報道,日本某公司曾推出一種Nopopo液體電池,含有鎂和碳的化合物,與各種液體——從可樂到唾液——混合可以為電子產(chǎn)品發(fā)電。如果這一技術能可靠推廣,也許才能稱得上環(huán)保和經(jīng)濟。事實上,在尋找新型電池的路上,人們還要走得更遠。
目前,紙電池的研究受到關注。美國斯坦福大學的科學家曾聲稱研制出了一種紙電池——將單壁碳納米管、鍍銀納米線薄膜和墨水混合在一起,前二者形成蓄電池,后者用來將前二者固定在紙上。他們稱,這種紙電池幾乎能達到筆記本鋰電池效率的10倍,而且用普通紙張就能生產(chǎn),具有低成本和輕薄的特點。
2010年3月27日20:30,巴黎埃菲爾鐵塔、紐約帝國大廈、芝加哥西爾斯大廈、西雅圖太空針塔、悉尼歌劇院以及北京的故宮和鳥巢,同時熄滅了絢麗的燈光——由世界自然基金會發(fā)起的“地球一小時”正在成為這個星球上最大規(guī)模的環(huán)保行動。但對無數(shù)移動消費電子的開發(fā)者和使用者來說,這一小時之后的路,才更引人入勝。