Contesto e sfide

Una delle principali sfide delle batterie è la loro incapacità di comunicare direttamente con gli utenti. Non è possibile determinare lo stato di carica (SoC) o lo stato di salute (SoH) della batteria in base alle sue caratteristiche fisiche, come peso, colore o dimensioni. Esistono diversi tipi di batterie "intelligenti" sul mercato, con diversi gradi di complessità e costo. Le batterie intelligenti più elementari potrebbero includere solo un chip che configura il caricabatterie per l'algoritmo di carica appropriato.

Cosa si intende, quindi, per "intelligente"? Non esiste un consenso unanime tra organizzazioni e produttori sulla definizione di "batteria intelligente". Secondo il forum SBS, una batteria intelligente deve essere in grado di fornire letture SoC. Oggi, i produttori offrono una vasta gamma di chip, tra cui sistemi a filo singolo, soluzioni a due fili e opzioni System Management Bus (SMBus).

Il sistema a filo singolo facilita la comunicazione dati attraverso un singolo filo, in combinazione con i terminali positivo e negativo della batteria. Inoltre, il singolo filo dati trasporta le informazioni di clock. Per garantire la sicurezza, molti produttori includono un filo aggiuntivo per il rilevamento della temperatura. Il sistema memorizza il codice della batteria e tiene traccia degli indicatori chiave di prestazione come temperatura, tensione, corrente e stato di carica (SoC). Il sistema a filo singolo è ampiamente adottato in radio ricetrasmittenti, videocamere e dispositivi portatili di fascia alta grazie al suo basso costo. Tuttavia, questi sistemi spesso non hanno un fattore di forma standardizzato e non supportano misurazioni uniformi dello stato di salute (SoH), il che rappresenta una sfida per la compatibilità universale dei caricabatterie.

SMBus è il sistema di comunicazione più completo attualmente disponibile sul mercato. È il risultato di uno sforzo congiunto dell'industria elettronica per stabilire un protocollo e un set di dati unificati. Il Duracell/Intel SBS, standardizzato nel 1993, presenta un'interfaccia a due fili con linee distinte per i segnali dati e di clock. Questo sistema consente la misurazione standardizzata dello stato di carica (SoC) e dello stato di salute (SoH). L'obiettivo principale della batteria SMBus è trasferire il controllo della carica dal caricabatterie alla batteria stessa. In una vera configurazione SMBus, la batteria funge da dispositivo master, mentre il caricabatterie funge da slave e deve attenersi ai comandi della batteria.

La batteria "intelligente" presenta diversi svantaggi notevoli, soprattutto in termini di costo. Una batteria SMBus costa in genere circa il 25% in più rispetto al suo equivalente "insensato". Inoltre, l'inclusione di una batteria intelligente aggiunge complessità alla progettazione del caricabatterie, poiché la maggior parte dei caricabatterie per batterie intelligenti sono ibridi e possono ospitare anche batterie non intelligenti. Un altro potenziale problema con la batteria SMBus è la possibilità di non conformità. A differenza di standard più severi, il protocollo SMBus consente alcune varianti, che potrebbero causare problemi di compatibilità con i caricabatterie esistenti. È quindi essenziale verificare la compatibilità di una batteria SMBus prima dell'uso.

Soluzione

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