Hintergrund und Herausforderungen

Eine der größten Herausforderungen bei Batterien ist ihre Unfähigkeit, direkt mit dem Benutzer zu kommunizieren. Es ist nicht möglich, den Ladezustand (SoC) oder den Gesundheitszustand (SoH) der Batterie anhand ihrer physikalischen Eigenschaften wie Gewicht, Farbe oder Größe zu ermitteln. Auf dem Markt gibt es eine Reihe verschiedener Arten von „intelligenten“ Batterien mit unterschiedlichem Komplexitätsgrad und unterschiedlichen Kosten. Die einfachsten intelligenten Batterien enthalten möglicherweise nur einen Chip, der das Ladegerät für den entsprechenden Ladealgorithmus konfiguriert.

Was macht dann eine Batterie aus, die als „intelligent“ definiert werden kann? Es gibt zwischen Organisationen und Herstellern keinen Konsens über die Definition einer „intelligenten Batterie“. Nach Ansicht des SBS-Forums muss eine intelligente Batterie in der Lage sein, SoC-Werte bereitzustellen. Heute bieten Hersteller eine Reihe von Chips an, darunter Single-Wire-Systeme, Two-Wire-Lösungen und System Management Bus (SMBus)-Optionen.

Das Single-Wire-System ermöglicht die Datenkommunikation über ein einzelnes Kabel in Verbindung mit den positiven und negativen Batterieklemmen. Darüber hinaus überträgt das einzelne Datenkabel Taktinformationen. Aus Sicherheitsgründen verwenden viele Hersteller ein zusätzliches Kabel zur Temperaturmessung. Das System speichert den Batteriecode und verfolgt wichtige Leistungsindikatoren wie Temperatur, Spannung, Strom und Ladezustand (SoC). Das Single-Wire-System wird aufgrund seiner geringen Kosten häufig in hochwertigen Funkgeräten, Camcordern und tragbaren Geräten eingesetzt. Diesen Systemen fehlt jedoch häufig ein standardisierter Formfaktor und sie unterstützen keine einheitlichen Zustandsmessungen (SoH), was die universelle Ladekompatibilität vor Herausforderungen stellt.

SMBus ist das derzeit umfassendste Kommunikationssystem auf dem Markt. Es ist das Ergebnis einer konzertierten Anstrengung der Elektronikindustrie, ein einheitliches Protokoll und einen einheitlichen Datensatz zu entwickeln. Das 1993 standardisierte Duracell/Intel SBS verfügt über eine Zweidrahtschnittstelle mit unterschiedlichen Leitungen für Daten- und Taktsignale. Dieses System ermöglicht die standardisierte Messung des Ladezustands (SoC) und des Gesundheitszustands (SoH). Das Hauptziel der SMBus-Batterie besteht darin, die Ladesteuerung vom Ladegerät auf die Batterie selbst zu übertragen. In einem echten SMBus-Setup dient die Batterie als Mastergerät, während das Ladegerät als Slave fungiert, der den Befehlen der Batterie folgen muss.

Die „intelligente“ Batterie hat mehrere nennenswerte Nachteile, insbesondere in Bezug auf die Kosten. Eine SMBus-Batterie kostet normalerweise etwa 25 % mehr als ihr „dummes“ Äquivalent. Darüber hinaus erhöht die Integration einer intelligenten Batterie die Komplexität des Ladegerätdesigns, da die meisten Ladegeräte für intelligente Batterien Hybrid-Ladegeräte sind und auch nicht intelligente Batterien aufnehmen können. Ein weiteres potenzielles Problem mit der SMBus-Batterie ist die Möglichkeit der Nichteinhaltung. Im Gegensatz zu strenger regulierten Standards lässt das SMBus-Protokoll bestimmte Abweichungen zu, die zu Kompatibilitätsproblemen mit vorhandenen Ladegeräten führen können. Es ist daher wichtig, die Kompatibilität einer SMBus-Batterie vor der Verwendung zu überprüfen.

Lösung

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