Według prelegenta na sympozjum poświęconym bateriom, „sztuczna inteligencja udomowia baterię, która jest dzikim zwierzęciem”. Trudno dostrzec zmiany w baterii podczas jej użytkowania; niezależnie od tego, czy jest całkowicie naładowana, czy rozładowana, nowa, czy zużyta i wymagająca wymiany, zawsze wygląda tak samo. Z kolei opona samochodowa odkształca się, gdy brakuje w niej powietrza, i sygnalizuje koniec swojej żywotności, gdy bieżnik się zużyje.

Wady baterii podsumowują trzy problemy: [1] użytkownik nie ma pewności, ile energii pozostało w akumulatorze; [2] gospodarz nie ma pewności, czy bateria jest w stanie sprostać zapotrzebowaniu na energię; [3] ładowarka musi być dostosowana do rozmiaru i składu chemicznego każdej baterii. „Inteligentna” bateria obiecuje rozwiązać niektóre z tych niedociągnięć, ale rozwiązania są skomplikowane.

Użytkownicy akumulatorów zazwyczaj wyobrażają sobie pakiet akumulatorów jako system magazynowania energii, który dozuje paliwo płynne, podobnie jak zbiornik paliwa. Akumulator można traktować jako taki dla uproszczenia, ale określenie ilości energii zmagazynowanej w urządzeniu elektrochemicznym jest znacznie trudniejsze.

Ze względu na obecność płytki drukowanej sterującej pracą akumulatora litowego, lit jest uważany za inteligentny akumulator. Jednak standardowy akumulator kwasowo-ołowiowy nie posiada płytki sterującej, która optymalizowałaby jego wydajność.

Czym jest inteligentna bateria?

Każda bateria z wbudowanym systemem zarządzania baterią jest uważana za inteligentną. Jest ona często wykorzystywana w inteligentnych gadżetach, takich jak komputery i urządzenia elektroniczne. Inteligentna bateria zawiera wewnętrzny układ elektroniczny oraz czujniki, które monitorują takie parametry, jak stan zdrowia użytkownika, a także poziom napięcia i prądu, i przekazują te odczyty do urządzenia.

Inteligentne baterie potrafią rozpoznawać własne parametry stanu naładowania i stanu zdrowia, do których urządzenie może uzyskać dostęp za pośrednictwem specjalistycznych połączeń danych. Inteligentna bateria, w przeciwieństwie do zwykłej baterii, może przekazywać wszystkie istotne informacje do urządzenia i użytkownika, umożliwiając podejmowanie właściwych, świadomych decyzji. Z kolei zwykła bateria nie ma możliwości informowania urządzenia ani użytkownika o swoim stanie, co może prowadzić do nieprzewidywalnego działania. Na przykład bateria może powiadomić użytkownika o konieczności naładowania, o zbliżającym się końcu żywotności lub o jakimkolwiek uszkodzeniu, umożliwiając zakup nowej baterii. Może również powiadomić użytkownika o konieczności wymiany. Dzięki temu można uniknąć wielu nieprzewidywalnych sytuacji, które występują w przypadku starszych urządzeń – mogących ulec awarii w kluczowych momentach.

Specyfikacja inteligentnej baterii

Aby poprawić wydajność, bezpieczeństwo i efektywność produktu, akumulator, inteligentna ładowarka i urządzenie hosta komunikują się ze sobą. Na przykład, inteligentny akumulator musi być ładowany tylko wtedy, gdy jest to konieczne, zamiast być zainstalowanym w systemie hosta w celu zapewnienia stałego i spójnego zużycia energii. Inteligentne akumulatory stale monitorują swoją pojemność podczas ładowania, rozładowywania i przechowywania. Aby wykryć zmiany temperatury akumulatora, szybkości ładowania i rozładowywania itp., wskaźnik poziomu naładowania akumulatora wykorzystuje określone czynniki. Inteligentne akumulatory zazwyczaj charakteryzują się samobalansującą i adaptacyjną charakterystyką. Pełne naładowanie akumulatora negatywnie wpływa na jego wydajność. Aby chronić akumulator, inteligentny akumulator może rozładowywać się do napięcia magazynowania w razie potrzeby i aktywować funkcję inteligentnego magazynowania w razie potrzeby.

Wraz z wprowadzeniem inteligentnych baterii, użytkownicy, sprzęt i bateria mogą się ze sobą komunikować. Producenci i organizacje regulacyjne różnią się w kwestii stopnia „inteligentności” baterii. Najbardziej podstawowa inteligentna bateria może zawierać jedynie układ scalony, który instruuje ładowarkę, aby użyła odpowiedniego algorytmu ładowania. Jednak Forum Systemu Inteligentnych Baterii (SBS) nie uznało jej za inteligentną baterię ze względu na zapotrzebowanie na najnowocześniejsze wskazania, niezbędne w sprzęcie medycznym, wojskowym i komputerowym, gdzie nie ma miejsca na błąd.

Inteligencja systemu musi być zawarta w akumulatorze, ponieważ bezpieczeństwo jest jednym z priorytetów. Układ scalony kontrolujący ładowanie akumulatora jest wbudowany w akumulator SBS i współpracuje z nim w zamkniętej pętli. Akumulator chemiczny wysyła sygnały analogowe do ładowarki, które nakazują jej zatrzymanie ładowania po naładowaniu. Dodano również czujnik temperatury. Wielu producentów inteligentnych akumulatorów oferuje obecnie technologię wskaźnika poziomu naładowania znaną jako magistrala zarządzania systemem (SMBus), która integruje technologie układów scalonych (IC) w systemach jedno- i dwuprzewodowych.

Firma Dallas Semiconductor Inc. zaprezentowała 1-Wire, system pomiarowy wykorzystujący pojedynczy przewód do komunikacji o niskiej prędkości. Dane i sygnał zegarowy są łączone i przesyłane tą samą linią. Po stronie odbiorczej kod Manchester, znany również jako kod fazowy, rozdziela dane. Kod akumulatora i dane, takie jak napięcie, prąd, temperatura i parametry SoC, są przechowywane i śledzone przez 1-Wire. W większości akumulatorów, ze względów bezpieczeństwa, do pomiaru temperatury podłączony jest oddzielny przewód. System zawiera ładowarkę i własny protokół. W systemie jednoprzewodowym Benchmarq, ocena stanu technicznego (SoH) wymaga „połączenia” urządzenia hosta z przydzielonym mu akumulatorem.

Technologia 1-Wire jest atrakcyjna dla systemów magazynowania energii o ograniczonych kosztach, takich jak baterie do skanerów kodów kreskowych, baterie do radiotelefonów dwukierunkowych i baterie wojskowe, ze względu na niski koszt sprzętu.