Sistema di batterie intelligenti (SMBus)

Come funziona una batteria intelligente?

Contesto e sfide

La batteria ha il problema intrinseco di non essere in grado di comunicare con l'utente. Né il peso, né il colore, né le dimensioni forniscono alcuna indicazione sullo stato di carica (SoC) e sullo stato di salute (SoH) della batteria.
 
Esistono diversi tipi di batterie "intelligenti", ciascuna con diversi gradi di complessità e costo. La batteria "intelligente" più semplice può contenere solo un chip responsabile della configurazione del caricabatterie secondo l'algoritmo di ricarica corretto.
 
La definizione di batteria “intelligente” rimane oggetto di interpretazioni diverse tra organizzazioni e produttori. Secondo il forum SBS, una batteria "intelligente" deve essere in grado di fornire indicazioni sullo stato di carica (SoC). Attualmente, questa tecnologia viene prodotta da più produttori, utilizzando sistemi che vanno dal sistema a filo singolo a quello a due fili e il System Management Bus (SMBus).
 
Il sistema a filo singolo consente la comunicazione dei dati attraverso un unico filo. Questa batteria utilizza tre fili, inclusi i terminali positivo e negativo della batteria, oltre a un terminale dati che funge anche da fornitore di informazioni sull'orologio.
 
Per motivi di sicurezza, molti produttori di batterie includono un cavo dedicato per il rilevamento della temperatura. Il sistema a filo singolo memorizza il codice della batteria e monitora vari parametri della batteria come temperatura, tensione, corrente e stato di carica (SoC).

Grazie al suo rapporto costo-efficacia, il sistema a filo singolo ha ottenuto l'accettazione nel mercato delle radio ricetrasmittenti, delle videocamere e dei dispositivi informatici portatili di fascia alta. Tuttavia, la mancanza di un fattore di forma standardizzato nella maggior parte dei sistemi a filo singolo e l’incapacità di effettuare misurazioni uniformi del loro stato di salute (SoH) rappresentano delle sfide per un concetto di caricabatterie universale.
 
SMBus si distingue come il più completo di tutti i sistemi e rappresenta un significativo sforzo di collaborazione all'interno dell'industria elettronica per stabilire un protocollo di comunicazione e un set di dati unificati. Il Duracell/Intel SBS attualmente in uso è stato standardizzato nel 1993.
 
Funziona come un sistema di interfaccia a due fili con linee separate per dati e orologio. Questa configurazione favorisce misurazioni standardizzate dello stato di carica e dello stato di salute.
 
Lo scopo della batteria SMBus è trasferire il controllo della carica dal caricabatterie alla batteria. In un vero sistema SMBus, la batteria è il master e il caricabatterie è lo slave che deve seguire le istruzioni della batteria.
 
La batteria "intelligente" presenta alcuni svantaggi, uno dei quali è il costo più elevato. Una batteria SMBus costa circa il 25% in più rispetto alla sua controparte "stupida". Inoltre, aggiunge complessità ai caricabatterie, poiché la maggior parte dei caricabatterie progettati per batterie intelligenti sono ibridi e compatibili anche con batterie non intelligenti.
 
Un'altra sfida con la batteria SMBus è la non conformità. A differenza di altri standard strettamente regolamentati, il protocollo SMBus consente alcune variazioni. Questa flessibilità può portare a problemi di compatibilità con i caricabatterie esistenti, sottolineando la necessità di testare la compatibilità della batteria SMBus prima dell’uso.

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