Intelligentes Batteriesystem (SMBus)

Wie funktioniert eine intelligente Batterie?

Hintergrund und Herausforderungen

Der Akku hat das inhärente Problem, dass er nicht mit dem Benutzer kommunizieren kann. Weder Gewicht, Farbe noch Größe geben Aufschluss über den Ladezustand (SoC) und den Gesundheitszustand (SoH) der Batterie.
 
Es gibt verschiedene Arten von „intelligenten“ Batterien mit unterschiedlicher Komplexität und unterschiedlichen Kosten. Die einfachste „intelligente“ Batterie enthält möglicherweise nur einen Chip, der dafür verantwortlich ist, das Ladegerät auf den richtigen Ladealgorithmus zu konfigurieren.
 
Die Definition einer „intelligenten“ Batterie ist nach wie vor Gegenstand unterschiedlicher Interpretationen zwischen Organisationen und Herstellern. Laut SBS-Forum muss eine „intelligente“ Batterie in der Lage sein, Ladezustandsanzeigen (SoC) zu liefern. Derzeit wird diese Technologie von mehreren Herstellern produziert und nutzt Systeme, die vom Eindraht- bis zum Zweidrahtsystem und dem System Management Bus (SMBus) reichen.
 
Das Single-Wire-System ermöglicht die Datenkommunikation über eine einzige Leitung. Diese Batterie verfügt über drei Drähte, einschließlich der Plus- und Minusklemmen der Batterie, zusätzlich zu einem Datenanschluss, der gleichzeitig als Taktgeber dient.
 
Aus Sicherheitsgründen verwenden viele Batteriehersteller ein spezielles Kabel zur Temperaturmessung. Das Single-Wire-System speichert den Batteriecode und überwacht verschiedene Batteriemetriken wie Temperatur, Spannung, Strom und Ladezustand (SoC).

Aufgrund seiner Kosteneffizienz hat sich das Eindrahtsystem auf dem Markt für High-End-Funkgeräte, Camcorder und tragbare Computergeräte durchgesetzt. Das Fehlen eines standardisierten Formfaktors in den meisten Eindrahtsystemen und die Unfähigkeit, einheitliche Messungen ihres Gesundheitszustands (SoH) durchzuführen, stellen jedoch Herausforderungen für ein universelles Ladegerätkonzept dar.
 
SMBus ist das umfassendste aller Systeme und stellt eine bedeutende gemeinsame Anstrengung innerhalb der Elektronikindustrie dar, ein einheitliches Kommunikationsprotokoll und einen einheitlichen Datensatz zu etablieren. Das derzeit verwendete Duracell/Intel SBS wurde 1993 standardisiert.
 
Es arbeitet als Zweidraht-Schnittstellensystem mit separaten Leitungen für Daten und Takt. Dieser Aufbau ist förderlich für standardisierte Ladezustands- und Gesundheitszustandsmessungen.
 
Der Zweck der SMBus-Batterie besteht darin, die Ladesteuerung vom Ladegerät auf die Batterie zu übertragen. In einem echten SMBus-System ist die Batterie der Master und das Ladegerät der Slave, der den Anweisungen der Batterie folgen muss.
 
Die „intelligente“ Batterie hat einige Nachteile, darunter die höheren Kosten. Eine SMBus-Batterie ist etwa 25 % teurer als ihr „dummes“ Gegenstück. Dies erhöht auch die Komplexität der Ladegeräte, da die meisten Ladegeräte, die für intelligente Batterien entwickelt wurden, Hybridladegeräte sind und auch mit nicht-intelligenten Batterien kompatibel sind.
 
Eine weitere Herausforderung bei der SMBus-Batterie ist die Nichteinhaltung. Im Gegensatz zu anderen streng regulierten Standards lässt das SMBus-Protokoll bestimmte Variationen zu. Diese Flexibilität kann zu Kompatibilitätsproblemen mit vorhandenen Ladegeräten führen, was die Notwendigkeit unterstreicht, den SMBus-Akku vor der Verwendung auf Kompatibilität zu testen.

Lösung

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