淺析可穿戴智能設備電源管理方面的專利申請

任洪潮 何花

【摘要】可穿戴計算是一種新興的個人移動計算技術，應用潛力巨大，然而，由于電池容量的限制，該設備不能長時間的維持續(xù)航，因此，電源管理成為了該領域關注和研究的重點，本文利用了中國專利全文數(shù)據(jù)庫，檢索了我國相關技術領域的專利申請，重點分析了可穿戴智能設備的電源管理相關申請的分布情況。

【關鍵字】可穿戴 電源管理 專利申請 續(xù)航

一、引言

可穿戴智能設備是應用穿戴式技術對日常穿戴進行智能化設計，開發(fā)出的可穿戴的設備的總稱，如眼睛、手套、手表、服飾以及鞋子等。其可以是不依賴于其他智能設備（如智能手機、PDA）的功能齊全的可是實現(xiàn)完整功能的設備類型，如智能眼鏡HMD、智能手表，也可以和其他智能設備配合使用實現(xiàn)部分功能的，如各類進行體征監(jiān)測的智能手環(huán)。隨著技術的進步和應用領域的不斷擴大，越來越多各種形態(tài)的可穿戴智能設備將會問世，其將帶來非?？捎^的經(jīng)濟利益和社會效益。

為了給長期使用的用戶帶來更好的體驗，可穿戴智能設備通常被設計為重量小、便攜、緊湊的結構，這種設計限定了可穿戴智能設備不能搭載大容量的電池，同時由于電池技術的滯后使得設備不能長時間持續(xù)運行，因此，如何維持長時間續(xù)航的能力成為可穿戴智能設備的關鍵技術問題。

二、申請分析

2.1 相關方法申請量年分析

針對于上述續(xù)航問題，對由2000年以來的中國發(fā)明專利申請案件進行的主題式的檢索與閱讀篩選，檢索出主題相關發(fā)明專利共81件，具體數(shù)據(jù)如圖1所示。其中專利申請量在2010年之前較少，僅25件，而由2010年以后開始增加，有56件，這預示著近幾年，隨著對可穿戴智能設備的重視，對其關鍵技術問題的解決有了一定的發(fā)展和突破。

2.2 相關方法類型分析

在上述統(tǒng)計的申請中，解決電池續(xù)航的方法主要有如下幾類：1、根據(jù)智能設備的具體應用以和/或功耗預測進行功能的優(yōu)化；2、通過簡單結合外部的傳感器檢測結果進行設備工作狀態(tài)的切換；3、通過其他特殊充電方式提高電池續(xù)航能力；4、對硬件本身進行優(yōu)化或者對設備模塊進行整合，如研發(fā)低功耗處理器或者整合多個功能模塊減少能耗；5、通過結合外部的傳感器檢測結果，同時根據(jù)智能設備的具體應用以和/或功耗預測進行供電狀態(tài)的管理，即上述1和2結合；6、使用特定的節(jié)能方式的；上述6類的申請比例如圖2所示。

第1類解決方法的申請占有很大比例，此類方法申請在2010年以前主要由國外大公司提出，如由英特爾公司在2008年提出的專利申請（申請?zhí)?00880006531）“動態(tài)功耗降低”、由索尼公司在2008年提出的專利申請（申請?zhí)?00880001870）“電子設備及其控制方法”。而在2010年以后，國內(nèi)公司的申請也開始占有一定的比例，如聯(lián)想在2014年提出的專利申請（申請?zhí)?01410491925）“一種運行控制方法、裝置及電子設備”，華為在2014年提出的專利申請（申請?zhí)?01410284243）“一種智能終端的省電管理方法及裝置”。

第2類解決方法的申請占有一定比例，該技術發(fā)展較早，在早期，可以通過一些簡單的測距或測量方向的傳感器檢測進行設備使用判斷，如IBM公司在2004年提出的專利申請（申請?zhí)?00410079746）“在電子裝置中自動功率調(diào)節(jié)的設備、系統(tǒng)和方法”。隨著傳感技術的發(fā)展，所能檢測的參數(shù)類型也越來越多，這使得設備所作的操作也越來越精細，如安捷倫科技有限公司在2005年提出的專利申請（申請?zhí)?00510053999）“使用眼睛檢測提供對電子設備的控制和功率管理”、摩托羅拉移動有限責任公司在2013年提出的專利申請（申請?zhí)?01380009691）“具有可定制電力管理的方法和設備”。

第3類解決方法主要針對設備充電的方法進行改進，如昆盈企業(yè)股份有限公司在2006年提出的專利申請（申請?zhí)?00620008359）“具可移動太陽能板的計算機外設裝置”、捷通國際有限公司在2006年提出的專利申請（申請?zhí)?01080047884）“無線電力網(wǎng)絡中的物理和虛擬標識”。此類方法使得穿戴設備在充電時無需進行拆卸，使得充電更為方便。

第4類解決方法是通過精簡設備或者改造設備減少設備的供能，如摩托羅拉移動有限責任公司在2012年提出的專利中請（申請?zhí)?01280066535）“具有表面開關的觸摸屏裝置”、聯(lián)想在2014年提出的專利申請（申請?zhí)?01420546451）“一種穿戴式裝置及遙控裝置”。

第5類解決方法的申請近幾年才大量出現(xiàn)，其結合了第1類和第2類方法的優(yōu)點，通過結合外部的傳感器檢測結果，同時根據(jù)智能設備的具體應用以和/或功耗預測進行供電狀態(tài)的管理，如英特爾在2012年提出的專利申請（申請?zhí)?01280063604）“包括基于觀看條件的動態(tài)用戶接LI在內(nèi)的用于能量效率和能量節(jié)約的方法、裝置和系統(tǒng)”、蘋果公司在2012年提出的專利申請（申請?zhí)?01280023139）“存在感測”以及摩托羅拉移動有限責任公司在2013年提出的專利申請（申請?zhí)?01380021134）“用于操作電子裝置中的顯示器的方法和設備”。

第6類解決方法占比例比較少，其僅針對特定的智能設備進行電源優(yōu)化，如定時為接口類型判斷模塊斷電減少設備整體能耗。

從以上分析結果可以看出，第1類、第2類以及第3類的方法的研究技術已經(jīng)趨于成熟，近幾年關于可穿戴智能設備續(xù)航問題的相關申請很大部分比例都與第5類解決方法相關，特別在2010年之后，該方法相關的專利申請量明顯增多，主要集中在2013年和2014年?？纱┐髦悄茉O備的功能結構受到其應用場景的影響，不同應用場景之間的可穿戴智能設備之間的個體差異較大，這導致以上的第1類、第2類以及第4類方法并不能廣泛適用，而結合第1類以及第2類方法的第5類方法考慮到了可穿戴智能設備之間的個體差異，其結合應用場景對自身功耗進行優(yōu)化，很大程度上提高了設備的續(xù)航能力。

三、前景預測

在大容量電池技術的研究遲遲沒有進展的情況下，結合外部的傳感器檢測，根據(jù)智能設備的具體應用以和/或功耗預測進行供電狀態(tài)的管理的技術手段仍然是解決可穿戴設備續(xù)航問題的有效方法。同時，在另一方面，相較于傳統(tǒng)的充電方式，通過其他特殊充電方式提高設備的在線續(xù)航能力，特別是在設有多智能設備構成的網(wǎng)絡環(huán)境中，使用定向無線充電，大大方便了設備的充電管理，此類充電方法將成為未來可穿戴智能設備乃至所有智能設備的充電技術發(fā)展的趨勢。最后，希望本文的專利技術分析和研究能為國內(nèi)企業(yè)了解國內(nèi)外發(fā)射分集技術專利現(xiàn)狀提供參考。