23 Jahre Batterieanpassung
Mar 04, 2023 Seitenansicht：149
Einführung
„Künstliche Intelligenz zähmt die Batterie, die ein wildes Tier ist“, sagte ein Redner auf einem Batteriesymposium. Es ist schwierig, Veränderungen in einer Batterie zu erkennen, während sie verwendet wird; ob vollgeladen oder leer, neu oder verschlissen und erneuerungsbedürftig, es sieht immer gleich aus. Im Gegensatz dazu verformt sich ein Autoreifen, wenn er wenig Luft hat, und signalisiert sein Lebensende, wenn die Laufflächen abgenutzt sind.
Drei Punkte fassen die Nachteile eines Akkus zusammen: [1] der Benutzer ist sich nicht sicher, wie lange der Akku noch hält; [2] der Host ist sich nicht sicher, ob die Batterie die Leistungsanforderungen erfüllen kann; und [3] das Ladegerät muss für jede Batteriegröße und Chemie angepasst werden. Die "intelligente" Batterie verspricht, einige dieser Mängel zu beheben, aber die Lösungen sind kompliziert.
Benutzer von Batterien stellen sich einen Batteriesatz normalerweise als Energiespeichersystem vor, das flüssigen Kraftstoff wie einen Kraftstofftank abgibt. Eine Batterie kann der Einfachheit halber als solche betrachtet werden, aber die Quantifizierung der in einem elektrochemischen Gerät gespeicherten Energie ist weitaus schwieriger.
Da die Leiterplatte, die die Leistung der Lithiumbatterie steuert, vorhanden ist, wird Lithium als intelligente Batterie angesehen. Eine standardmäßige verschlossene Blei-Säure-Batterie hat jedoch keine Platinensteuerung, um ihre Leistung zu optimieren.
Was ist eine intelligente Batterie?
Jede Batterie mit eingebautem Batteriemanagementsystem gilt als smart. Es wird häufig in intelligenten Geräten verwendet, darunter als Computer und tragbare Elektronik. Eine intelligente Batterie enthält einen elektronischen Schaltkreis und Sensoren, die Eigenschaften wie die Gesundheit des Benutzers sowie Spannungs- und Strompegel überwachen und diese Messwerte an das Gerät weiterleiten können.
Intelligente Batterien haben die Fähigkeit, ihre eigenen Ladezustands- und Zustandsparameter zu erkennen, auf die das Gerät über spezialisierte Datenverbindungen zugreifen kann. Eine intelligente Batterie kann im Gegensatz zu einer nicht-intelligenten Batterie alle relevanten Informationen an das Gerät und den Benutzer übermitteln, sodass angemessene fundierte Entscheidungen getroffen werden können. Eine nicht-intelligente Batterie hingegen hat keine Möglichkeit, das Gerät oder den Benutzer über ihren Zustand zu informieren, was zu einem unvorhersehbaren Betrieb führen kann. Beispielsweise kann die Batterie den Benutzer warnen, wenn sie aufgeladen werden muss oder wenn sie sich dem Ende ihrer Lebensdauer nähert oder in irgendeiner Weise beschädigt ist, sodass ein Ersatz gekauft werden kann. Es kann den Benutzer auch warnen, wenn es ersetzt werden muss. Auf diese Weise kann ein Großteil der Unvorhersehbarkeit älterer Geräte vermieden werden, die in entscheidenden Momenten ausfallen können.
Smart Battery-Spezifikation
Um die Leistung, Sicherheit und Effizienz des Produkts zu verbessern, kommunizieren der Akku, das intelligente Ladegerät und das Host-Gerät miteinander. Beispielsweise muss die intelligente Batterie nur dann aufgeladen werden, wenn sie benötigt wird, anstatt für einen konstanten und konsistenten Energieverbrauch auf dem Hostsystem installiert zu sein. Intelligente Batterien überwachen ständig ihre Kapazität beim Laden, Entladen oder Lagern. Um Änderungen der Batterietemperatur, der Laderate, der Entladerate usw. zu erkennen, verwendet die Batterieanzeige bestimmte Faktoren. Intelligente Batterien haben typischerweise selbstausgleichende und anpassungsfähige Eigenschaften. Die Leistung des akkus wird durch die Lagerung voller Ladung beeinträchtigt. Zum Schutz der Batterie kann sich die Smart Battery bei Bedarf auf die Speicherspannung entladen und bei Bedarf die Smart-Storage-Funktion aktivieren.
Mit der Einführung intelligenter Batterien können Benutzer, Geräte und die Batterie alle miteinander kommunizieren. Hersteller und Aufsichtsbehörden unterscheiden sich darin, wie "intelligent" eine Batterie sein kann. Die grundlegendste intelligente Batterie enthält möglicherweise nur einen Chip, der das Batterieladegerät anweist, den richtigen Ladealgorithmus zu verwenden. Das Smart Battery System (SBS) Forum würde es jedoch aufgrund seiner Forderung nach innovativen Indikationen, die für medizinische, militärische und Computergeräte, bei denen kein Platz für Fehler sein darf, unerlässlich sind, nicht als intelligente Batterie betrachten.
Die Systemintelligenz muss im Batteriepaket enthalten sein, da die Sicherheit eines der Hauptanliegen ist. Der Chip, der die Batterieladung steuert, wird von der SBS-Batterie implementiert und interagiert mit ihr in einem geschlossenen Regelkreis. Die chemische Batterie sendet analoge Signale an das Ladegerät, die es anweisen, den Ladevorgang zu beenden, wenn die Batterie voll ist. Hinzu kommt die Temperaturerfassung. Viele Hersteller intelligenter Batterien bieten heute eine als System Management Bus (SMBus) bekannte Ladezustandsanzeigetechnologie an, die Chiptechnologien für integrierte Schaltkreise (IC) in Eindraht- oder Zweidrahtsysteme integriert.
Dallas Semiconductor Inc. stellte 1-Wire vor, ein Messsystem, das eine einzelne Leitung für die langsame Kommunikation verwendet. Daten und ein Takt werden kombiniert und über dieselbe Leitung gesendet. Auf der Empfangsseite teilt der Manchester-Code, auch bekannt als Phasencode, die Daten. Der Batteriecode und Daten wie Spannung, Strom, Temperatur und SoC-Details werden von 1-Wire gespeichert und verfolgt. Bei den meisten Batterien wird aus Sicherheitsgründen ein separates Temperaturmesskabel verlegt. Das System beinhaltet ein Ladegerät und ein eigenes Protokoll. Beim Single-Wire-System von Benchmarq erfordert eine Zustandsbewertung (SoH) die „Verheiratung“ des Host-Geräts mit seiner zugewiesenen Batterie.
1-Wire ist aufgrund seiner geringen Hardwarekosten für kostenbeschränkte Energiespeichersysteme wie Barcode-Scanner-Batterien, Funkgerätebatterien und Militärbatterien attraktiv.
Intelligentes Batteriesystem
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.
Aber mit einem intelligenten Energiemanagementsystem ist die Batterie in der Lage, dem Host genau zu „mitteilen“, wie viel Energie sie noch hat und wie sie geladen werden möchte
Für maximale Produktsicherheit, Effektivität und Leistung kommunizieren der Akku, das intelligente Ladegerät und das Host-Gerät miteinander. Intelligente Batterien zum Beispiel belasten das Host-System nicht kontinuierlich und stetig; Stattdessen fordern sie nur eine Gebühr an, wenn sie sie benötigen. Intelligente Batterien haben somit einen effektiveren Ladevorgang. Indem intelligente Batterien ihrem Host-Gerät auf der Grundlage ihrer eigenen Bewertung ihrer verbleibenden Kapazität mitteilen, wann sie herunterfahren soll, können sie auch die „Laufzeit pro Entladezyklus“ maximieren. Dieser Ansatz übertrifft "dumme" Geräte, die eine eingestellte Spannungsabschaltung verwenden, um ein Vielfaches.
Infolgedessen können tragbare Hostsysteme, die intelligente Batterietechnologie verwenden, den Verbrauchern präzise und nützliche Laufzeitinformationen liefern. Bei Geräten mit unternehmenskritischen Funktionen, wenn ein Stromausfall keine Option ist, ist dies zweifellos von größter Bedeutung.
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