Was macht eine Batterie smart?

Einführung

Es gibt Batterien auf der Welt, die Überwachungsschaltkreise haben, und Batterien, die dies nicht tun. Da die Lithiumbatterie eine Leiterplatte hat, die ihren Betrieb regelt, wird sie als intelligente Batterie bezeichnet. Im Gegensatz dazu fehlt einer typischen verschlossenen Blei-Säure-Batterie jegliche Steuerung auf der Platine, um die Leistung zu verbessern.

Eine intelligente Lithiumbatterie hat drei grundlegende Steuerungsebenen. Einfache Balance, die lediglich die Zellenspannungen optimiert, ist die anfängliche Ebene der Steuerung. Die Zellen werden während des Ladens und Entladens durch ein geschütztes Schaltungsmodul (PCM) auf der zweiten Steuerungsebene vor hohen/niedrigen Spannungen und Strömen geschützt. Ein Batteriemanagementsystem ist die dritte Regulierungsebene (BMS). Das BMS enthält alle Funktionen des Balance-Schaltkreises und des Schutzschaltkreismoduls, verfügt aber auch über zusätzliche Funktionen, um die Leistung des Akkus während seiner gesamten Lebensdauer zu verbessern .

Was macht eine intelligente Batterie aus?

Als Teil eines größeren "intelligenten Energiemanagementsystems" sollen intelligente Batterien in tragbare Elektronik integriert werden. Typischerweise umfasst dies eine intelligente Batterie, ein intelligentes Ladegerät und einen Systemverwaltungsbus (SMBus) zum Verbinden der verschiedenen Komponenten.

Jede Batterie, die in einer herkömmlichen tragbaren Geräteanordnung vorhanden ist, ist lediglich eine "dumme" chemische Energiezelle. Die vom Host-Gerät "genommenen" Messwerte dienen als einzige Grundlage für die Batteriemessung, Kapazitätsschätzung und andere Entscheidungen über den Energieverbrauch. Diese Messwerte basieren normalerweise auf der Höhe der Spannung, die von der Batterie durch das Hostgerät fließt, oder (weniger genau) auf Messwerten, die von einem Coulomb-Zähler im Host erfasst werden. Sie sind in erster Linie auf Vermutungen angewiesen.

In einem intelligenten Energiemanagementsystem ist die Batterie jedoch in der Lage, den Host genau zu „informieren“, wie viel Energie sie noch hat und wie sie geladen werden möchte.

Im Allgemeinen zielt die Kommunikation zwischen der Batterie, dem intelligenten Ladegerät und dem Host-Gerät darauf ab, die Produktleistung, Effizienz und Sicherheit zu maximieren. Beispielsweise verlangen intelligente Batterien nur dann nach Ladung, wenn sie sie tatsächlich benötigen, anstatt das Hostsystem kontinuierlich zu „entleeren“. Intelligente Batterien laden daher effektiver.

3,2 V 20 A Niedertemperatur-LiFePO4-Batteriezelle -40 ℃ 3 C Entladekapazität ≥ 70 % Ladetemperatur: -20 ~ 45 ℃ Entladetemperatur : -40 ~ + 55 ℃ Akupunkturtest bestehen -40 ℃ maximale Entladerate: 3 C

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Intelligente Batterien können den Zyklus „Laufzeit pro Entladung“ erhöhen, indem sie ihr Host-Gerät auf der Grundlage ihrer eigenen Einschätzung ihrer verbleibenden Kapazität anweisen, wann es herunterfahren soll. Diese Methode übertrifft "dumme" Geräte, die eine feste Spannungsabschaltung verwenden, erheblich.

Systeme mit Smart Battery Packs können jetzt Folgendes umfassen:

Ladegeräte für eingebettete Batterien

ungeregelte Stromaufnahme

Mobile Stromversorgung (Laden)

Ausgangsleistung des Systems

Gasanzeigen

GPIO-Auswahl

Sicherheitsmechanismus (PCM)

intern sichere Konstruktionen

Codes für Authentifizierung und Verschlüsselung

Integriertes Laden

beschleunigte Entladungsrate

Fernbeobachtung

Umfassendes Energiemanagement

Robuste Form- und Aluminiumgehäuse, die speziell entwickelt wurden

IEC/UL 62133, UL2054, IATA UN38.3 und andere internationale Sicherheitszertifizierungen

Etikettierung und Verpackung müssen allen Regeln entsprechen.

Hohe Energiedichte bei niedriger Temperatur Robuster Laptop-Polymer-Akku Batteriespezifikation: 11,1 V 7800 mAh -40℃ 0,2C Entladekapazität ≥80% Staubdicht, sturzsicher, korrosionsbeständig, elektromagnetische Interferenz

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Chinesische und amerikanische Fertigung

Batterien leben länger mit eingebetteten Batterieladegeräten, da sie auf ihre idealen Spezifikationen und nur bei den richtigen Temperaturen geladen werden. Batterien müssen nicht vergrößert werden, was sie kleiner, leichter und vertrauenswürdiger macht, da sie mit richtig konstruierten und präzisen Ladestandsanzeigen sicher bis fast leer entladen werden können. Die GPIO-Schnittstelle bietet Ihnen möglicherweise Zugriff auf Daten oder Funktionssteuerung, die Sie nie für möglich gehalten hätten.

Gibt es so etwas wie eine intelligente Batterie?

Ja, es gibt intelligente Batterien. Eine wirklich intelligente Batterie kombiniert Zellen mit Elektronik, die eine Leistungsüberwachung und -berichterstattung in Echtzeit bietet. Ihr Flugcomputer verwendet diese Informationen, um während des Flugs Entscheidungen zu treffen, einen sicheren und zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten und auftretende Probleme so schnell wie möglich zu erkennen. Um ein sicheres Laden zu gewährleisten und katastrophale Ausfälle zu vermeiden, kommuniziert es auch mit dem Ladesystem. Durch das Abschalten der Ausgänge, wenn sie nicht an ein UAV oder Ladegerät angeschlossen sind, können intelligente Batterien auch eine sichere Lagerung und einen sicheren Transport gewährleisten. Eine Smart Battery unterscheidet sich hardwareseitig von einer herkömmlichen oder „dummen“ Batterie durch das BMS (Battery Management System), eine mit den Zellen verbundene Platine.

Intelligente Batterien fordern ihre eigene Ladespannung und -strom von einem geeigneten intelligenten Ladegerät an, um die Ladeeffizienz und -sicherheit zu erhöhen. Durch die Verwendung dieser Technik können Sie sicher sein, dass Batterien nur bei Bedarf und mit der richtigen Spannung und dem richtigen Strom geladen werden.

Haben Batterien wirklich ein Gedächtnis?

Bei bestimmten wiederaufladbaren Batterien tritt dieser Memory-Effekt auf, wenn Sie sie vor dem Aufladen nicht vollständig entladen. Die Batterien werden nicht vollständig aufgeladen, da sie sich „merken“, wo sie nach vorherigen Entladezyklen aufgehört haben.

Die Reaktion zwischen Metall und Elektrolyt zu Salz in einigen Batteriezellen verursacht den Memory-Effekt (und wie sich das Salz nach dem Wiederaufladen wieder auflöst und das Metall der Elektroden ersetzt wird). Wir würden uns bei unserer idealen Batteriezelle eine homogene Schicht aus winzigen Salzkristallen auf einer makellosen Metalloberfläche wünschen, aber das bekommen wir in der Praxis nicht. Sowohl die Kristallisation als auch die Abscheidung von Metallen während der Wiederaufladung sind äußerst komplexe Prozesse. Diese Fehler werden hauptsächlich durch den anfänglichen Ladezustand, die Temperatur, die Ladespannung und den Ladestrom der Batterie beeinflusst. Unsere Batterie sammelt einige negative Erinnerungen als Folge der Fehler in einem Ladezyklus, die in den nachfolgenden Zyklen zu denselben führen können, und so weiter.

Wenn ein Akku häufig aufgeladen wird, bevor seine gesamte gespeicherte Energie aufgebraucht ist, kann es zu dem sogenannten Memory-Effekt, Lazy-Battery-Effekt oder Batteriegedächtnis kommen. Dadurch „merkt“ sich der Akku dann die kürzere Lebensdauer. Sie können bei der nächsten Verwendung eine drastisch reduzierte Betriebszeit beobachten. Die Leistung selbst wird normalerweise nicht beeinträchtigt.

(Wiederaufladbare) Nickel-Cadmium- und Nickel-Metall-Hybridbatterien weisen den Memory-Effekt auf. Doch der echte Gedächtniseffekt tritt nur selten auf. Häufiger kann ein Akku Effekte aufweisen, die lediglich mit dem „echten“ Memory-Effekt vergleichbar sind. Der primäre Unterschied? Sie sind häufig nur vorübergehend und lassen sich bei guter Batteriepflege leicht beheben, sodass die Batterie noch funktionsfähig ist.

Möglicherweise müssen Sie eine Batterie vollständig entladen, indem Sie sie in einer Taschenlampe belassen, um den vorübergehenden Kapazitätsverlust auszugleichen. Achten Sie darauf, den Akku danach wieder aufzuladen. Überladen Sie den Akku nicht, da dies Schaden anrichten könnte. Intelligente Ladegeräte können dabei helfen, genau die Energiemenge bereitzustellen, die zum Erreichen der maximalen Kapazität erforderlich ist.

Bestimmte Zelltypen, wie Batterien auf Nickelbasis, haben einen erheblichen Memory-Effekt. Lithium-Ionen ist ein Typ, der dieses Problem nicht hat.