什麽是智能電池,它們是如何工作的?
智能電池旨在集(jí)成到便攜式設備中,作為更廣泛的“智能電源管理係統”的一部分。這通(tōng)常包括智能電池、智能充電器和用於在不同(tóng)元件(jiàn)之間通信的係統管理總線 (SMBus)。
在傳統的便攜式設備設置中,任(rèn)何電池都隻是一個“啞”的化學動力(lì)電池(chí)。電池(chí)計量、剩餘容量評估以及有關電源使用的任何(hé)決定(dìng)都(dōu)完全由主機設備(bèi)“獲取”的(de)讀數告知。此類讀數在(zài)很大程度上是(shì)猜測,通常基於(yú)從電池通過主機設備的電壓量,或者(不太準確(què))通過主機中的庫(kù)侖計數器獲取的讀數。
然而,在智能電源管理(lǐ)係統中,電池能夠高度準確地“告訴”主機它還剩多少電量,以及它希望如何充電。
一般來說,電池、智能充電器和主機(jī)設備相互通信,以最大限度地提高產品的安全性、效率和(hé)性能。例如,智能電池僅在需要時才請求(qiú)充電,而不是在(zài)主機係統上放置恒定、穩定的“消耗”。因此,智能(néng)電池的充電效率更高。
智能電池還可以根據自己對剩餘容量的評估,告訴主機設備何時關閉(bì),從而最大限度地提高“每次放電周期的運(yùn)行時間”。這種方法遠(yuǎn)遠優於使用固定電壓截止(zhǐ)的“啞”係統。
因此,使用智能(néng)電池技(jì)術的主機便攜式係統可以為用戶提供準確、有意義的運行時(shí)信息(xī)。這顯然對於無(wú)法選擇電源故障的關鍵任務設備至關重要。
測量和適應(yīng)
智能電池不斷跟蹤自己(jǐ)的容量,無論是充電、放電還是存儲。電池容量以毫安小時 (mAh) 為單位報告,分辨率為 1mAh。實際容量以 mAh 和百分比(原始設計容(róng)量和電池上次充電時間)的形式報告。
電池電量計采用某些校正係數來調整電池溫(wēn)度(dù)、充電速率、放電速率等的變化。智(zhì)能電池儀表也(yě)往往具有自適應性,可以隨著(zhe)電池老化及其(qí)化學特性和保(bǎo)持電(diàn)荷的能力的(de)變化而修改它們所做的調整。
因此,智能電池通常可以預測其(qí)容量在±1%以內(與使用“啞”電池的產品中發現的±20%的(de)精度相(xiàng)比,這是一個主要優(yōu)勢)。
智能電池還可以根(gēn)據不斷變化的環境條件修改充電算法,從而延長電池的使用(yòng)壽命:如果電池在非常冷或非常熱的情況下充電,可能會損壞電池。因(yīn)此,智能電池將(jiāng)在電池溫(wēn)暖時降(jiàng)低充電電流,以減少(shǎo)損壞的可能性,並在電池異常冷或異常熱時完全防止充電。
標準化通信和麵向未來
智能(néng)電池通過(guò)向兼容的智能充電器請求自己的充電電壓和電流,最大限度地提高充電效率和安全性。這種方法確保電池隻在(zài)需要時以(yǐ)最合適的(de)電壓和電流充電。
“符合 SMBus(係統管理總(zǒng)線)和 SBDS(智能(néng)電池數據規範)”意味著智能電池符合 OEM 設(shè)備開發人員可以輕鬆訪問的開放標(biāo)準(zhǔn)。
SBS(智能電池係統)規範和隨附的(de) SMBus 規範最初由 Duracell 和 Intel 於 1994 年創建(jiàn),涉及(jí)通過兩線通信總(zǒng)線傳輸電池信息。與 SBCS(智能電池充電器規範)和 SBSMC(智能電池係統管理器規範)一起,SBS 標準描述了智能(néng)電池、充電器和主機設備之間可以通信的所有信息。
由於其狀態(tài)、充(chōng)電曲線等的持續通信,智能電源係統能夠為產品的電源提供未來(lái)保(bǎo)障:如果開發出更新的電池技術(例如,具有更高的存儲容量和不同(tóng)的充電方式),這些新電池可以簡單地“更換”,而無需(xū)更換現場的(de)充電器。現有的充電器將簡單地從電池接收不同的充電指令並(bìng)相應地進行調整。
從長遠來看,這一簡單的事實往往使智能電源係統更加經濟,特別是在非常昂貴的醫療(liáo)設備或電池壽命(mìng)最長的情(qíng)況下(例如,在麻醉工(gōng)作站、呼吸機和遠程(chéng)患(huàn)者監護的情況(kuàng)下)。
易於集成
有趣的是,我們發現客戶(hù)傾向於認為他們需要做很多(duō)工作(zuò)才能使電池在他們的係統中(zhōng)工作。
然而,現實情況是,德州儀器 (TI) 和淩力爾特 (Linear Technology) 等電子元件製造商已經為其智能充電器和電源管理 IC 提供了出色(sè)且高度可靠的高集成(chéng)參考設計。這些參考設計使智能電池的集(jí)成變得非常容易。此(cǐ)外,各種通信協議(yì)的開放性使設備軟件工程師可以輕鬆查(chá)詢電池並提取有用的信息,例(lì)如剩餘(yú)容量、空電運行時間、循環壽命等(děng)。
智能充電器
盡管相關成本增加較少,但智能電池和智(zhì)能充電係(xì)統為許多便攜式設備提供了正確的選擇,在壽命、充(chōng)電、安全性和麵向未來方麵具有明顯的優勢。
智能充電係統市場現在(zài)已經相當成熟。然而,設計人員經常忽視實(shí)現智能充電係統的選項(xiàng)。此外,設計(jì)人員可(kě)以從特定的智能(néng)電源技術中獲得的電池壽(shòu)命和適應性水平一(yī)直在變化。因此,我們始終建(jiàn)議設(shè)計人員與可靠的第三方電池專家合作,以確保他們為其設備指定最合適的智能充電解決方案。