浅析可穿戴智能设备电源管理方面的专利申请

任洪潮 何花

【摘要】可穿戴计算是一种新兴的个人移动计算技术，应用潜力巨大，然而，由于电池容量的限制，该设备不能长时间的维持续航，因此，电源管理成为了该领域关注和研究的重点，本文利用了中国专利全文数据库，检索了我国相关技术领域的专利申请，重点分析了可穿戴智能设备的电源管理相关申请的分布情况。

【关键字】可穿戴 电源管理 专利申请 续航

一、引言

可穿戴智能设备是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计，开发出的可穿戴的设备的总称，如眼睛、手套、手表、服饰以及鞋子等。其可以是不依赖于其他智能设备（如智能手机、PDA）的功能齐全的可是实现完整功能的设备类型，如智能眼镜HMD、智能手表，也可以和其他智能设备配合使用实现部分功能的，如各类进行体征监测的智能手环。随着技术的进步和应用领域的不断扩大，越来越多各种形态的可穿戴智能设备将会问世，其将带来非常可观的经济利益和社会效益。

为了给长期使用的用户带来更好的体验，可穿戴智能设备通常被设计为重量小、便携、紧凑的结构，这种设计限定了可穿戴智能设备不能搭载大容量的电池，同时由于电池技术的滞后使得设备不能长时间持续运行，因此，如何维持长时间续航的能力成为可穿戴智能设备的关键技术问题。

二、申请分析

2.1 相关方法申请量年分析

针对于上述续航问题，对由2000年以来的中国发明专利申请案件进行的主题式的检索与阅读筛选，检索出主题相关发明专利共81件，具体数据如图1所示。其中专利申请量在2010年之前较少，仅25件，而由2010年以后开始增加，有56件，这预示着近几年，随着对可穿戴智能设备的重视，对其关键技术问题的解决有了一定的发展和突破。

2.2 相关方法类型分析

在上述统计的申请中，解决电池续航的方法主要有如下几类：1、根据智能设备的具体应用以和/或功耗预测进行功能的优化；2、通过简单结合外部的传感器检测结果进行设备工作状态的切换；3、通过其他特殊充电方式提高电池续航能力；4、对硬件本身进行优化或者对设备模块进行整合，如研发低功耗处理器或者整合多个功能模块减少能耗；5、通过结合外部的传感器检测结果，同时根据智能设备的具体应用以和/或功耗预测进行供电状态的管理，即上述1和2结合；6、使用特定的节能方式的；上述6类的申请比例如图2所示。

第1类解决方法的申请占有很大比例，此类方法申请在2010年以前主要由国外大公司提出，如由英特尔公司在2008年提出的专利申请（申请号200880006531）“动态功耗降低”、由索尼公司在2008年提出的专利申请（申请号200880001870）“电子设备及其控制方法”。而在2010年以后，国内公司的申请也开始占有一定的比例，如联想在2014年提出的专利申请（申请号201410491925）“一种运行控制方法、装置及电子设备”，华为在2014年提出的专利申请（申请号201410284243）“一种智能终端的省电管理方法及装置”。

第2类解决方法的申请占有一定比例，该技术发展较早，在早期，可以通过一些简单的测距或测量方向的传感器检测进行设备使用判断，如IBM公司在2004年提出的专利申请（申请号200410079746）“在电子装置中自动功率调节的设备、系统和方法”。随着传感技术的发展，所能检测的参数类型也越来越多，这使得设备所作的操作也越来越精细，如安捷伦科技有限公司在2005年提出的专利申请（申请号200510053999）“使用眼睛检测提供对电子设备的控制和功率管理”、摩托罗拉移动有限责任公司在2013年提出的专利申请（申请号201380009691）“具有可定制电力管理的方法和设备”。

第3类解决方法主要针对设备充电的方法进行改进，如昆盈企业股份有限公司在2006年提出的专利申请（申请号200620008359）“具可移动太阳能板的计算机外设装置”、捷通国际有限公司在2006年提出的专利申请（申请号201080047884）“无线电力网络中的物理和虚拟标识”。此类方法使得穿戴设备在充电时无需进行拆卸，使得充电更为方便。

第4类解决方法是通过精简设备或者改造设备减少设备的供能，如摩托罗拉移动有限责任公司在2012年提出的专利中请（申请号201280066535）“具有表面开关的触摸屏装置”、联想在2014年提出的专利申请（申请号201420546451）“一种穿戴式装置及遥控装置”。

第5类解决方法的申请近几年才大量出现，其结合了第1类和第2类方法的优点，通过结合外部的传感器检测结果，同时根据智能设备的具体应用以和/或功耗预测进行供电状态的管理，如英特尔在2012年提出的专利申请（申请号201280063604）“包括基于观看条件的动态用户接LI在内的用于能量效率和能量节约的方法、装置和系统”、苹果公司在2012年提出的专利申请（申请号201280023139）“存在感测”以及摩托罗拉移动有限责任公司在2013年提出的专利申请（申请号201380021134）“用于操作电子装置中的显示器的方法和设备”。

第6类解决方法占比例比较少，其仅针对特定的智能设备进行电源优化，如定时为接口类型判断模块断电减少设备整体能耗。

从以上分析结果可以看出，第1类、第2类以及第3类的方法的研究技术已经趋于成熟，近几年关于可穿戴智能设备续航问题的相关申请很大部分比例都与第5类解决方法相关，特别在2010年之后，该方法相关的专利申请量明显增多，主要集中在2013年和2014年。可穿戴智能设备的功能结构受到其应用场景的影响，不同应用场景之间的可穿戴智能设备之间的个体差异较大，这导致以上的第1类、第2类以及第4类方法并不能广泛适用，而结合第1类以及第2类方法的第5类方法考虑到了可穿戴智能设备之间的个体差异，其结合应用场景对自身功耗进行优化，很大程度上提高了设备的续航能力。

三、前景预测

在大容量电池技术的研究迟迟没有进展的情况下，结合外部的传感器检测，根据智能设备的具体应用以和/或功耗预测进行供电状态的管理的技术手段仍然是解决可穿戴设备续航问题的有效方法。同时，在另一方面，相较于传统的充电方式，通过其他特殊充电方式提高设备的在线续航能力，特别是在设有多智能设备构成的网络环境中，使用定向无线充电，大大方便了设备的充电管理，此类充电方法将成为未来可穿戴智能设备乃至所有智能设备的充电技术发展的趋势。最后，希望本文的专利技术分析和研究能为国内企业了解国内外发射分集技术专利现状提供参考。