Σύμφωνα με έναν ομιλητή σε ένα συμπόσιο για τις μπαταρίες, «Η τεχνητή νοημοσύνη εξημερώνει την μπαταρία, η οποία είναι ένα άγριο ζώο». Είναι δύσκολο να δούμε αλλαγές σε μια μπαταρία καθώς χρησιμοποιείται. Είτε είναι πλήρως φορτισμένη είτε άδεια, καινούργια είτε φθαρμένη και χρειάζεται αντικατάσταση, φαίνεται πάντα η ίδια. Αντίθετα, ένα ελαστικό αυτοκινήτου θα παραμορφωθεί όταν έχει χαμηλή στάθμη αέρα και θα σηματοδοτήσει το τέλος της ζωής του όταν τα πέλματα είναι φθαρμένα.

Τρία ζητήματα συνοψίζουν τα μειονεκτήματα μιας μπαταρίας: [1] ο χρήστης δεν είναι σίγουρος για το πόση διάρκεια ζωής απομένει στη μπαταρία· [2] ο πάροχος δεν είναι σίγουρος για το αν η μπαταρία μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις ισχύος· και [3] ο φορτιστής πρέπει να προσαρμόζεται για κάθε μέγεθος και χημική σύσταση της μπαταρίας. Η «έξυπνη» μπαταρία υπόσχεται να αντιμετωπίσει ορισμένες από αυτές τις αδυναμίες, αλλά οι λύσεις είναι περίπλοκες.

Οι χρήστες μπαταριών συνήθως θεωρούν μια συστοιχία μπαταριών ως ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας που διανέμει υγρό καύσιμο όπως μια δεξαμενή καυσίμου. Μια μπαταρία μπορεί να θεωρηθεί ως τέτοια για λόγους απλότητας, αλλά η ποσοτικοποίηση της ενέργειας που αποθηκεύεται σε μια ηλεκτροχημική συσκευή είναι πολύ πιο δύσκολη.

Καθώς υπάρχει η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος που ελέγχει την απόδοση της μπαταρίας λιθίου, το λίθιο θεωρείται έξυπνη μπαταρία. Ωστόσο, μια τυπική σφραγισμένη μπαταρία μολύβδου-οξέος δεν διαθέτει κανέναν έλεγχο πλακέτας για τη βελτιστοποίηση της απόδοσής της.

Τι είναι η έξυπνη μπαταρία;

Οποιαδήποτε μπαταρία με ενσωματωμένο σύστημα διαχείρισης μπαταρίας θεωρείται έξυπνη. Χρησιμοποιείται συχνά σε έξυπνες συσκευές, όπως υπολογιστές και φορητές ηλεκτρονικές συσκευές. Μια έξυπνη μπαταρία περιέχει ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα στο εσωτερικό της και αισθητήρες που μπορούν να παρακολουθούν χαρακτηριστικά όπως η υγεία του χρήστη, καθώς και τα επίπεδα τάσης και ρεύματος, και να μεταδίδουν αυτές τις μετρήσεις στη συσκευή.

Οι έξυπνες μπαταρίες έχουν την ικανότητα να αναγνωρίζουν τις δικές τους παραμέτρους κατάστασης φόρτισης και υγείας, στις οποίες η συσκευή μπορεί να έχει πρόσβαση μέσω εξειδικευμένων συνδέσεων δεδομένων. Μια έξυπνη μπαταρία, σε αντίθεση με μια μη έξυπνη μπαταρία, μπορεί να μεταδώσει όλες τις σχετικές πληροφορίες στη συσκευή και τον χρήστη, επιτρέποντας τη λήψη κατάλληλων τεκμηριωμένων αποφάσεων. Μια μη έξυπνη μπαταρία, από την άλλη πλευρά, δεν έχει κανέναν τρόπο να ενημερώσει τη συσκευή ή τον χρήστη για την κατάστασή της, κάτι που μπορεί να οδηγήσει σε απρόβλεπτη λειτουργία. Για παράδειγμα, η μπαταρία μπορεί να ειδοποιήσει τον χρήστη όταν χρειάζεται φόρτιση ή όταν πλησιάζει στο τέλος της διάρκειας ζωής της ή έχει υποστεί ζημιά με οποιονδήποτε τρόπο, ώστε να μπορεί να αγοραστεί μια αντικατάσταση. Μπορεί επίσης να ειδοποιήσει τον χρήστη όταν χρειάζεται αντικατάστασή της. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να αποφευχθεί μεγάλο μέρος της απρόβλεπτης κατάστασης που προκαλούνται από παλαιότερες συσκευές - οι οποίες μπορεί να παρουσιάσουν δυσλειτουργία σε κρίσιμες στιγμές.

Προδιαγραφές έξυπνης μπαταρίας

Προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση, η ασφάλεια και η αποδοτικότητα του προϊόντος, η μπαταρία, ο έξυπνος φορτιστής και η κεντρική συσκευή επικοινωνούν μεταξύ τους. Για παράδειγμα, η έξυπνη μπαταρία πρέπει να φορτίζεται ακριβώς όταν είναι απαραίτητο αντί να εγκαθίσταται στο κεντρικό σύστημα για συνεχή και συνεπή χρήση ενέργειας. Οι έξυπνες μπαταρίες παρακολουθούν συνεχώς τη χωρητικότητά τους κατά τη φόρτιση, την εκφόρτιση ή την αποθήκευση. Προκειμένου να ανιχνεύσει αλλαγές στη θερμοκρασία της μπαταρίας, τον ρυθμό φόρτισης, τον ρυθμό εκφόρτισης κ.λπ., ο μετρητής μπαταρίας χρησιμοποιεί συγκεκριμένους παράγοντες. Οι έξυπνες μπαταρίες συνήθως έχουν αυτοεξισορροπούμενα και προσαρμόσιμα χαρακτηριστικά. Η απόδοση της μπαταρίας θα επηρεαστεί αρνητικά από την πλήρη φόρτιση της αποθήκευσης. Για την προστασία της μπαταρίας, η έξυπνη μπαταρία μπορεί να εξαντλήσει την τάση αποθήκευσης ανάλογα με τις ανάγκες και να ενεργοποιήσει τη λειτουργία έξυπνης αποθήκευσης ανάλογα με τις ανάγκες.

Με την εισαγωγή των έξυπνων μπαταριών, οι χρήστες, ο εξοπλισμός και η μπαταρία μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους. Οι κατασκευαστές και οι ρυθμιστικοί οργανισμοί διαφέρουν ως προς το πόσο «έξυπνη» μπορεί να είναι μια μπαταρία. Η πιο βασική έξυπνη μπαταρία μπορεί να περιλαμβάνει μόνο ένα τσιπ που δίνει οδηγίες στον φορτιστή μπαταρίας να χρησιμοποιήσει τον κατάλληλο αλγόριθμο φόρτισης. Ωστόσο, το Φόρουμ του Συστήματος Έξυπνων Μπαταριών (SBS) δεν θα την θεωρούσε έξυπνη μπαταρία λόγω της απαίτησής του για ενδείξεις αιχμής, οι οποίες είναι απαραίτητες για ιατρικό, στρατιωτικό και ηλεκτρονικό εξοπλισμό, όπου δεν υπάρχει περιθώριο σφάλματος.

Η ευφυΐα του συστήματος πρέπει να περιέχεται μέσα στην μπαταρία, επειδή η ασφάλεια είναι ένα από τα κύρια ζητήματα. Το τσιπ που ελέγχει τη φόρτιση της μπαταρίας υλοποιείται από την μπαταρία SBS και αλληλεπιδρά με αυτήν σε κλειστό βρόχο. Η χημική μπαταρία στέλνει αναλογικά σήματα στον φορτιστή που του δίνουν εντολή να σταματήσει τη φόρτιση όταν η μπαταρία είναι γεμάτη. Προστίθεται και η ανίχνευση θερμοκρασίας. Πολλοί κατασκευαστές έξυπνων μπαταριών σήμερα παρέχουν μια τεχνολογία μετρητή καυσίμου γνωστή ως Δίαυλος Διαχείρισης Συστήματος (SMBus), η οποία ενσωματώνει τεχνολογίες τσιπ ολοκληρωμένου κυκλώματος (IC) σε συστήματα μονού ή δύο καλωδίων.

Η Dallas Semiconductor Inc. παρουσίασε το 1-Wire, ένα σύστημα μέτρησης που χρησιμοποιεί ένα μόνο καλώδιο για επικοινωνία χαμηλής ταχύτητας. Τα δεδομένα και ένα ρολόι συνδυάζονται και αποστέλλονται μέσω της ίδιας γραμμής. Στο άκρο λήψης, ο κώδικας του Μάντσεστερ, γνωστός και ως κώδικας φάσης, διαιρεί τα δεδομένα. Ο κώδικας και τα δεδομένα της μπαταρίας, όπως η τάση, το ρεύμα, η θερμοκρασία και οι λεπτομέρειες SoC, αποθηκεύονται και παρακολουθούνται από το 1-Wire. Στην πλειονότητα των μπαταριών, ένα ξεχωριστό καλώδιο ανίχνευσης θερμοκρασίας λειτουργεί για λόγους ασφαλείας. Το σύστημα περιλαμβάνει έναν φορτιστή και το δικό του πρωτόκολλο. Στο σύστημα μονού καλωδίου Benchmarq, η αξιολόγηση της κατάστασης υγείας (SoH) απαιτεί τη «σύζευξη» της συσκευής υποδοχής με την μπαταρία που της έχει εκχωρηθεί.

Το 1-Wire είναι ελκυστικό για συστήματα αποθήκευσης ενέργειας με περιορισμένο κόστος, όπως μπαταρίες σαρωτή γραμμωτού κώδικα, μπαταρίες αμφίδρομου ραδιοφώνου και στρατιωτικές μπαταρίες, λόγω του χαμηλού κόστους υλικού του.