戒指手表正在重新進(jìn)入大眾視野，但它并不是最近才出現(xiàn)的新概念，也不只是一種復(fù)古潮流單品。

從產(chǎn)品形態(tài)來看，戒指手表可以是一枚搭載微型石英機(jī)芯的傳統(tǒng)戒指手表，也可以是帶LCD顯示屏的數(shù)字戒指手表，還可以進(jìn)一步集成藍(lán)牙、健康傳感器、振動(dòng)提醒等功能，成為介于戒指手表與智能戒指之間的新型智能穿戴設(shè)備。

Fossil和Casio正好代表了兩條不同的發(fā)展路線。Fossil更偏向時(shí)尚配飾，將Watch Ring設(shè)計(jì)成一枚可以查看時(shí)間的首飾;Casio則把經(jīng)典數(shù)字腕表進(jìn)一步微型化，將時(shí)間顯示、日期、秒表等功能裝進(jìn)戒指尺寸的機(jī)身中。這也說明，戒指手表和Watch Ring已經(jīng)形成相對(duì)獨(dú)立的產(chǎn)品類別，并不能簡單等同于智能戒指智能戒指。

而隨著功能越來越豐富，戒指手表內(nèi)部的供電方案也開始明顯分化。

簡單的石英戒指手表，使用一枚紐扣電池就可以獲得很長的使用壽命;但如果產(chǎn)品加入藍(lán)牙、健康監(jiān)測、振動(dòng)提醒、背光或頻繁顯示，傳統(tǒng)紐扣電池可能就無法滿足需求，開發(fā)者需要進(jìn)一步考慮圓形、弧形、超薄甚至異形鋰聚合物電池。

一、什么是戒指手表?

戒指手表可以理解為一種佩戴在手指上的微型手表。與單純采用手表元素進(jìn)行裝飾的戒指不同，真正的戒指手表內(nèi)部通常帶有石英機(jī)芯、電子計(jì)時(shí)模塊或數(shù)字顯示系統(tǒng)，可以獨(dú)立完成計(jì)時(shí)功能。

典型產(chǎn)品通常包括戒圈、小型模擬或數(shù)字表盤、計(jì)時(shí)電路以及獨(dú)立電源。隨著智能穿戴技術(shù)發(fā)展，部分產(chǎn)品還可能加入背光、按鍵、振動(dòng)、藍(lán)牙、生物傳感器以及手機(jī)App。

因此，戒指手表雖然體積很小，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不一定簡單。對(duì)于產(chǎn)品經(jīng)理和研發(fā)工程師來說，它更像是把一套微型手表甚至部分智能穿戴系統(tǒng)壓縮到了戒指大小的空間中。

戒指手表、Watch Ring和Finger Watch有什么區(qū)別?

這三個(gè)詞在實(shí)際搜索和電商場景中有較大的重合度，但側(cè)重點(diǎn)并不完全一樣。

戒指手表通常更強(qiáng)調(diào)“手表功能”，也就是一枚真正能夠計(jì)時(shí)或顯示時(shí)間的戒指。

Watch Ring則更常出現(xiàn)在珠寶、時(shí)尚和禮品類產(chǎn)品中，強(qiáng)調(diào)戒指屬性和設(shè)計(jì)感。

Finger Watch更多出現(xiàn)在部分電商平臺(tái)或低價(jià)數(shù)字產(chǎn)品中，用來泛指戴在手指上的手表。

從電池開發(fā)角度來看，名稱本身并不是最重要的。真正決定電池方案的，是產(chǎn)品內(nèi)部到底有哪些功能、平均功耗多大、有沒有無線通信，以及瞬時(shí)負(fù)載有多高。

二、戒指手表、智能戒指和智能手表有什么不同?

戒指手表、智能戒指和智能手表可能使用相似的芯片、傳感器和電池技術(shù)，但三者的產(chǎn)品出發(fā)點(diǎn)明顯不同。

戒指手表首先解決的是“看時(shí)間”;智能戒指首先解決的是傳感、健康監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集;智能手表則更接近佩戴在手腕上的小型智能終端。

一項(xiàng)覆蓋206篇智能戒指相關(guān)研究的系統(tǒng)綜述，將智能戒指定義為集成傳感器和交互技術(shù)的手指佩戴式計(jì)算設(shè)備，可用于健康監(jiān)測、手勢交互和反饋等場景。這一概念顯然已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出簡單計(jì)時(shí)。

不過，這三類產(chǎn)品的邊界正在逐漸模糊。

例如，戒指手表可以增加心率監(jiān)測和消息提醒，智能戒指也可能增加視覺或振動(dòng)反饋。一旦產(chǎn)品同時(shí)包含顯示、傳感、藍(lán)牙和振動(dòng)功能，電池就不再只是最后階段選一個(gè)型號(hào)，而應(yīng)該從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初期就開始參與規(guī)劃。

三、戒指手表主要有哪些類型?

從機(jī)芯、顯示方式、電子功能和使用場景來看，戒指手表大致可以分為幾種類型。不同類型的功耗特征不同，對(duì)電池的要求也完全不同。

1、傳統(tǒng)模擬戒指手表

這類產(chǎn)品通常采用微型石英機(jī)芯和兩針或三針表盤，本質(zhì)上是一件具有計(jì)時(shí)功能的時(shí)尚配飾。

常見結(jié)構(gòu)包括小型圓形表盤、金屬首飾外殼、可調(diào)節(jié)戒圈以及可更換一次性紐扣電池。Fossil ring watch、ring with watch face等搜索詞通常就偏向這一類產(chǎn)品。

因?yàn)槭C(jī)芯的平均功耗非常低，如果強(qiáng)行改成可充電電池，反而還要額外增加充電電路、保護(hù)電路、接口或無線充電線圈，占用寶貴的內(nèi)部空間。

對(duì)于這類產(chǎn)品來說，“能用幾年而不用充電”往往比“可充電”更有實(shí)際價(jià)值。

2、數(shù)字戒指手表

數(shù)字戒指手表使用LCD或LED顯示屏取代傳統(tǒng)機(jī)械指針，可以進(jìn)一步增加日期、秒表、第二時(shí)區(qū)、鬧鐘、背光或閃爍提示等功能。

Casio CRW-001就是典型案例。它集成了時(shí)間、日期、雙時(shí)區(qū)、秒表、照明和閃爍提醒等功能，同時(shí)采用可更換電池設(shè)計(jì)。Casio還特別強(qiáng)調(diào)，其一體式金屬結(jié)構(gòu)與密封方案在實(shí)現(xiàn)日常防水的同時(shí)，仍然保留了電池更換能力。

如果只是低功耗LCD顯示，紐扣電池依然能夠滿足需求。但當(dāng)產(chǎn)品加入更亮的背光、更頻繁的提示、無線連接或高功耗顯示時(shí)，可充電LiPo會(huì)更有優(yōu)勢。

3、智能戒指手表

智能戒指手表可以看作戒指手表與智能戒指之間的融合形態(tài)。

除了顯示時(shí)間，它還可能加入藍(lán)牙、運(yùn)動(dòng)記錄、心率監(jiān)測、溫度監(jiān)測、振動(dòng)提醒以及手機(jī)App。

需要注意的是，并不是所有數(shù)字戒指手表都應(yīng)該稱為“智能戒指”。只有秒表和LCD顯示，并不意味著它已經(jīng)成為連接型穿戴設(shè)備。

當(dāng)產(chǎn)品開始采集傳感器數(shù)據(jù)、與手機(jī)通信或提供互動(dòng)提醒時(shí)，才真正進(jìn)入智能化階段。

這也是定制異形可充電電池最有價(jià)值的應(yīng)用方向之一，因?yàn)樗纫獞?yīng)對(duì)長時(shí)間低功耗待機(jī)，又要滿足藍(lán)牙、傳感器和振動(dòng)產(chǎn)生的瞬時(shí)大電流。

4、珠寶型和翻蓋式戒指手表

還有一類戒指手表更強(qiáng)調(diào)裝飾屬性，例如采用寶石外蓋、雕花金屬、翻蓋表盤、隱藏式表面或復(fù)古首飾設(shè)計(jì)。

它們的功耗通常接近普通模擬手表，但造型設(shè)計(jì)可能會(huì)嚴(yán)重限制電池直徑、厚度和更換方式。

因此，在這類產(chǎn)品中，電池倉設(shè)計(jì)、防水以及后期維護(hù)往往需要同時(shí)考慮。

四、戒指手表的電池為什么難設(shè)計(jì)?

戒指手表真正困難的地方，不只是“電池要做得更小”。

相比智能手表，戒指手表可利用的內(nèi)部空間要小得多，而且這些空間往往不是一個(gè)完整的矩形區(qū)域。

頂部可能要同時(shí)容納顯示屏、石英機(jī)芯、PCB、按鍵、天線、振動(dòng)馬達(dá)、光學(xué)傳感器和充電接口。如果繼續(xù)使用普通長方形電芯，很可能會(huì)浪費(fèi)大量結(jié)構(gòu)空間。

1、空間極小，而且形狀不規(guī)則

異形電池可以幫助開發(fā)者提高空間利用率，但電池并不能像塑料件一樣任意改變形狀。

電極區(qū)域、封邊寬度、極耳位置、電芯厚度、公差以及膨脹預(yù)留空間，都會(huì)限制最終電池結(jié)構(gòu)。

柔性鋰離子電池相關(guān)研究指出，電池在發(fā)生形變時(shí)仍需要保證電化學(xué)穩(wěn)定性，因此能夠適應(yīng)曲面結(jié)構(gòu)的電池，需要在設(shè)計(jì)和制造階段針對(duì)機(jī)械應(yīng)力進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，而不是把普通平面電芯直接彎曲安裝。

對(duì)于戒指手表項(xiàng)目來說，更合理的流程是：在ID和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)早期，就同時(shí)考慮PCB、天線、傳感器窗口和電池，而不是等整機(jī)空間基本確定后再尋找“能夠塞進(jìn)去的電池”。

2、平均功耗很低，但瞬時(shí)電流并不一定低

戒指手表的功耗有一個(gè)很典型的特點(diǎn)：平時(shí)非常省電，但某些功能開啟時(shí)會(huì)突然出現(xiàn)較高電流。

計(jì)時(shí)芯片長期運(yùn)行時(shí)的耗電很低，但背光開啟需要額外電流;藍(lán)牙無線通信會(huì)形成周期性脈沖負(fù)載;振動(dòng)馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)峰值;光學(xué)健康傳感器也需要不斷驅(qū)動(dòng)LED和模擬前端。

Bluetooth Low Energy之所以能夠降低功耗，很大程度上是因?yàn)樵O(shè)備可以長期處于低功耗狀態(tài)，只在特定時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。但實(shí)際耗電仍會(huì)受到廣播間隔、連接周期、數(shù)據(jù)量以及射頻工作時(shí)間影響。

所以，戒指手表選電池不能只看“多少mAh”。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)還需要關(guān)注內(nèi)阻、瞬時(shí)放電能力和電壓下沉。即使標(biāo)稱容量看起來夠用，如果振動(dòng)、背光和藍(lán)牙同時(shí)啟動(dòng)時(shí)電壓快速下降，也可能導(dǎo)致系統(tǒng)重啟或顯示異常。

3、光學(xué)傳感器會(huì)進(jìn)一步增加動(dòng)態(tài)功耗

心率和血氧功能通常使用光電容積脈搏波技術(shù)，也就是PPG，通過LED和光電探測器讀取血容量變化。

LED亮度、采樣頻率、監(jiān)測時(shí)長、皮膚接觸狀態(tài)、算法以及環(huán)境光都會(huì)影響功耗。低功耗PPG研究顯示，通過降低LED輸出或減少有效發(fā)光時(shí)間，可以明顯降低可穿戴設(shè)備的能耗。

因此，如果戒指手表需要健康監(jiān)測，電池評(píng)估最好不要只用單一“平均功耗”，而應(yīng)該分別測試待機(jī)、睡眠監(jiān)測、運(yùn)動(dòng)監(jiān)測、消息提醒和頻繁查看屏幕等多個(gè)工況。

4、佩戴壓力和機(jī)械安全不能忽視

戴在手指上的產(chǎn)品每天都會(huì)經(jīng)歷握持、彎曲、碰撞、擠壓、汗液以及溫度變化。

如果內(nèi)部使用的是軟包電池，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既要保護(hù)電芯，又不能對(duì)電芯產(chǎn)生長期過度壓迫。

針對(duì)超薄鋰聚合物軟包電池的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，反復(fù)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可能影響電池阻抗和后續(xù)循環(huán)性能。這說明可穿戴產(chǎn)品的電池驗(yàn)證不能只做常規(guī)充放電測試，還需要模擬真實(shí)佩戴過程中可能出現(xiàn)的機(jī)械形變。

因此，戒圈結(jié)構(gòu)不能簡單依靠金屬外殼把電芯“夾緊”。合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)還需要給制造公差和電芯正常膨脹留下安全空間。

5、防水和充電設(shè)計(jì)存在天然矛盾

使用可更換電池意味著機(jī)身必須保留電池蓋或維修開口，這會(huì)增加密封難度。

采用可充電電池雖然不用頻繁開殼，但產(chǎn)品又需要增加充電觸點(diǎn)、磁吸結(jié)構(gòu)或無線充電線圈，同時(shí)還要處理充電發(fā)熱問題。

無線充電標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)安全性、效率和互操作性，但對(duì)于戒指這樣極小的產(chǎn)品，線圈對(duì)位、異物檢測和溫升控制仍需要針對(duì)具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證。

方案一：可更換紐扣電池

對(duì)于傳統(tǒng)戒指手表、復(fù)古收藏款以及不需要持續(xù)傳感和頻繁無線通信的基礎(chǔ)數(shù)字款，可更換紐扣電池通常仍然是最簡單、最成熟的方案。

鋰紐扣電池具有體積小、自放電低和儲(chǔ)存壽命長等特點(diǎn)，非常適合石英機(jī)芯、低功耗時(shí)鐘和備用電源場景。它最大的限制在于輸出能力。

紐扣電池的內(nèi)阻通常相對(duì)較高，而且隨著使用時(shí)間增加和電量下降，瞬時(shí)帶載能力還會(huì)進(jìn)一步變?nèi)酢?/span>

Texas Instruments的研究表明，脈沖負(fù)載可能造成紐扣電池明顯的電壓下沉，一些設(shè)計(jì)甚至需要增加電容來支撐瞬時(shí)電流。

因此，如果產(chǎn)品只是顯示時(shí)間、日期或偶爾亮燈，紐扣電池非常合適;但如果需要頻繁藍(lán)牙通信、持續(xù)光學(xué)監(jiān)測或明顯的振動(dòng)提醒，就需要慎重評(píng)估。

方案二：圓形可充電LiPo電池

圓形LiPo指的是采用圓形或近似紐扣外形制造的可充電軟包鋰聚合物電池，它并不等同于傳統(tǒng)金屬殼紐扣電池。

這種結(jié)構(gòu)可以布置在圓形表盤下方、頂部凸起的電子模塊內(nèi)部，或者緊湊型顯示模組下方。

相比許多一次性小型紐扣電池，可充電LiPo通常具有更好的內(nèi)阻和瞬時(shí)輸出性能，更適合帶藍(lán)牙、背光、振動(dòng)以及其他智能功能的戒指手表。

但開發(fā)時(shí)不能只設(shè)計(jì)電芯本體，還需要同時(shí)考慮保護(hù)電路、充電電路以及機(jī)械外殼。

便攜式產(chǎn)品中的可充電鋰電芯通常還需要根據(jù)目標(biāo)市場考慮相應(yīng)安全標(biāo)準(zhǔn)。例如IEC 62133-2規(guī)定了便攜式密封二次鋰電芯和電池在正常使用及可合理預(yù)見誤用條件下的安全要求和測試方法。

方案三：弧形或曲面LiPo電池

如果戒指手表頂部空間已經(jīng)被屏幕、PCB和傳感器大量占用，可以進(jìn)一步考慮利用戒圈本身的空間。

弧形或曲面LiPo電池可以沿戒圈的一段弧度布局，而不是把全部電池都放在頂部表盤下方。

這樣可以為顯示屏、PCB、天線、振動(dòng)馬達(dá)和傳感器釋放更多空間，同時(shí)也更有利于保留戒指內(nèi)側(cè)的皮膚接觸區(qū)域。

需要特別強(qiáng)調(diào)的是：

弧形電池應(yīng)該在設(shè)計(jì)和制造階段按照目標(biāo)曲率成型，而不是把普通平面軟包電池裝進(jìn)去以后強(qiáng)行彎曲。

開發(fā)時(shí)需要提前提供內(nèi)外半徑、弧長、電芯厚度、封邊位置、極耳方向、膨脹空間以及戒指尺寸范圍。

如果不同Ring Size導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化較大，還可能需要針對(duì)不同尺寸開發(fā)不同電芯，或者通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)讓電池倉尺寸保持相對(duì)統(tǒng)一。

方案四：雙電源或分布式電池系統(tǒng)

如果一款戒指手表既需要長期保持基礎(chǔ)計(jì)時(shí)，又需要藍(lán)牙、傳感器和振動(dòng)等智能功能，可以考慮把不同負(fù)載交給不同電源。

例如，長壽命一次性電池負(fù)責(zé)時(shí)鐘和基礎(chǔ)顯示，可充電LiPo負(fù)責(zé)藍(lán)牙、健康傳感、背光和振動(dòng)。

另一種思路是在戒圈不同位置布置兩個(gè)小型可充電電芯，把原本無法利用的碎片空間組合起來。

這種架構(gòu)最大的好處，是不同功能之間可以相對(duì)獨(dú)立。即使智能模塊需要充電，基礎(chǔ)時(shí)間顯示仍有可能繼續(xù)運(yùn)行。

但代價(jià)也很明顯：線路更多、電源管理更復(fù)雜，還需要增加保護(hù)邏輯、連接結(jié)構(gòu)和裝配步驟。

UL Solutions建議，可穿戴產(chǎn)品中的電池應(yīng)該放在完整系統(tǒng)中進(jìn)行評(píng)估，包括充電系統(tǒng)、機(jī)械保護(hù)、電氣安全和實(shí)際使用條件，而不能只驗(yàn)證單顆電芯。

五、不同戒指手表應(yīng)該選擇哪種電池?

最終選型不能只看電池形狀，而應(yīng)該結(jié)合產(chǎn)品功能、可用空間、峰值電流、目標(biāo)續(xù)航、維護(hù)方式以及認(rèn)證計(jì)劃綜合判斷。

需要注意的是，可充電并不一定代表更先進(jìn)，也不一定適合所有戒指手表。

對(duì)于超低功耗石英產(chǎn)品，充電電路可能只會(huì)增加體積、成本和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度;而對(duì)于帶持續(xù)傳感和無線連接的產(chǎn)品，一次性電池又可能嚴(yán)重限制功能頻率。

真正合理的電池方案，應(yīng)該服務(wù)于整機(jī)體驗(yàn)，而不是為了追求某一種電池形式。

總結(jié)

戒指手表正從傳統(tǒng)首飾和復(fù)古計(jì)時(shí)產(chǎn)品，逐漸延伸到帶顯示、藍(lán)牙、傳感器和振動(dòng)功能的智能穿戴設(shè)備。產(chǎn)品功能越復(fù)雜，電池與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系就越緊密。

對(duì)于低功耗模擬或基礎(chǔ)數(shù)字款，紐扣電池依然是簡單可靠的選擇;對(duì)于帶顯示、藍(lán)牙或振動(dòng)功能的產(chǎn)品，圓形可充電LiPo更有優(yōu)勢;當(dāng)內(nèi)部空間被傳感器、天線和PCB大量占用時(shí)，弧形、超薄、異形或分布式軟包電池可以進(jìn)一步提高空間利用率。

因此，戒指手表電池不應(yīng)該在整機(jī)設(shè)計(jì)完成之后再選。更理想的方式，是從項(xiàng)目早期就根據(jù)戒圈尺寸、可用空間、峰值電流、目標(biāo)續(xù)航、充電方式和使用環(huán)境，共同規(guī)劃電芯形狀與整機(jī)結(jié)構(gòu)。

對(duì)于需要定制電池的戒指手表項(xiàng)目，格瑞普電池可根據(jù)戒指尺寸、3D結(jié)構(gòu)空間、功耗特征、目標(biāo)續(xù)航和充電方案，評(píng)估圓形、弧形、超薄、異形以及分布式LiPo電池方案的可行性。