Как сказал один из докладчиков на симпозиуме по батареям, «искусственный интеллект приручает батарею, которая является диким животным». Трудно заметить изменения в батарее по мере её использования; независимо от того, полностью она заряжена или разряжена, новая или изношенная и нуждается в замене, она всегда выглядит одинаково. В отличие от этого, автомобильная шина деформируется, когда в ней мало воздуха, и сигнализирует об окончании срока службы, когда протектор изнашивается.

Три проблемы в совокупности определяют недостатки батареи: [1] пользователь не уверен, сколько времени осталось работать от батареи; [2] владелец не уверен, сможет ли батарея обеспечить необходимую мощность; и [3] зарядное устройство необходимо настраивать под каждый размер и тип батареи. «Умная» батарея обещает решить некоторые из этих проблем, но решения сложны.

Пользователи батарей обычно представляют себе аккумуляторный блок как систему хранения энергии, которая, подобно топливному баку, подает жидкое топливо. Для простоты батарею можно рассматривать именно так, но количественно оценить энергию, запасенную в электрохимическом устройстве, гораздо сложнее.

Поскольку в литий-ионном аккумуляторе присутствует печатная плата, контролирующая его работу, его можно считать «умным» аккумулятором. Однако в стандартном герметичном свинцово-кислотном аккумуляторе отсутствует плата управления для оптимизации его работы.

Что такое «умная батарея»?

Любая батарея со встроенной системой управления считается «умной». Она часто используется в «умных» гаджетах, включая компьютеры и портативную электронику. «Умная» батарея содержит внутри электронную схему и датчики, которые могут отслеживать такие характеристики, как состояние здоровья пользователя, а также уровни напряжения и тока, и передавать эти показания на устройство.

«Умные» батареи способны распознавать параметры своего уровня заряда и состояния здоровья, к которым устройство может получить доступ через специализированные каналы передачи данных. В отличие от «умной» батареи, «умная» батарея может передавать всю необходимую информацию устройству и пользователю, позволяя принимать обоснованные решения. «Умная» батарея, с другой стороны, не может информировать устройство или пользователя о своем состоянии, что может привести к непредсказуемой работе. Например, батарея может предупредить пользователя о необходимости подзарядки, о приближении к концу срока службы или о повреждении, чтобы можно было приобрести замену. Она также может предупредить пользователя о необходимости замены. Благодаря этому можно избежать значительной части непредсказуемости, присущей старым устройствам, которые могут давать сбои в критические моменты.

Технические характеристики интеллектуальной батареи

Для повышения производительности, безопасности и эффективности продукта батарея, интеллектуальное зарядное устройство и основное устройство взаимодействуют друг с другом. Например, интеллектуальную батарею необходимо заряжать только тогда, когда это необходимо, а не устанавливать в основную систему для постоянного и стабильного потребления энергии. Интеллектуальные батареи постоянно контролируют свою емкость во время зарядки, разрядки или хранения. Для обнаружения изменений температуры батареи, скорости зарядки, скорости разрядки и т. д. индикатор заряда батареи использует определенные факторы. Интеллектуальные батареи обычно обладают самобалансирующимися и адаптивными характеристиками. Производительность батареи снижается при хранении в полностью заряженном состоянии. Для защиты батареи интеллектуальная батарея может разряжаться до напряжения хранения по мере необходимости и активировать функцию интеллектуального хранения.

С появлением «умных» батарей пользователи, оборудование и сама батарея могут взаимодействовать друг с другом. Производители и регулирующие организации по-разному оценивают степень «интеллектуальности» батареи. Самая простая «умная» батарея может включать в себя только чип, который дает указание зарядному устройству использовать правильный алгоритм зарядки. Однако Форум «Системы интеллектуальных батарей» (SBS) не считает такую ​​батарею «умной» из-за необходимости использования передовых технологий, которые крайне важны для медицинского, военного и компьютерного оборудования, где недопустимы ошибки.

Поскольку безопасность является одним из главных приоритетов, интеллектуальная система должна быть размещена внутри аккумуляторного блока. Микросхема, управляющая зарядом батареи, реализована в составе SBS-батареи и взаимодействует с ней в замкнутом контуре. Химическая батарея посылает аналоговые сигналы зарядному устройству, которые дают ему указание прекратить зарядку, когда батарея полностью заряжена. Дополнительно предусмотрен датчик температуры. Многие производители интеллектуальных батарей сегодня предлагают технологию индикации уровня заряда, известную как шина управления системой (SMBus), которая объединяет технологии интегральных схем (ИС) в однопроводных или двухпроводных системах.

Компания Dallas Semiconductor Inc. представила 1-Wire — измерительную систему, использующую один провод для низкоскоростной связи. Данные и тактовый сигнал объединяются и передаются по одной линии. На принимающей стороне данные разделяются манчестерским кодом, также известным как фазовый код. Код батареи и данные, такие как напряжение, ток, температура и характеристики состояния заряда (SoC), хранятся и отслеживаются системой 1-Wire. В большинстве батарей для обеспечения безопасности используется отдельный провод для измерения температуры. Система включает в себя зарядное устройство и собственный протокол. В однопроводной системе Benchmarq оценка состояния заряда (SoH) требует «сопряжения» основного устройства с выделенной для него батареей.

Технология 1-Wire привлекательна для систем хранения энергии с ограниченными финансовыми возможностями, таких как батареи для сканеров штрихкодов, батареи для раций и военные батареи, благодаря низкой стоимости оборудования.