Antecedentes y desafíos

Uno de los principales desafíos de las baterías es su incapacidad para comunicarse directamente con los usuarios. No es posible determinar el estado de carga (SoC) o el estado de salud (SoH) de la batería a partir de sus atributos físicos, como el peso, el color o el tamaño. Existen varios tipos diferentes de baterías "inteligentes" en el mercado, con distintos grados de complejidad y costo. Las baterías inteligentes más básicas pueden incluir solo un chip que configura el cargador para el algoritmo de carga adecuado.

¿Qué constituye entonces una batería que se puede definir como "inteligente"? No existe consenso entre las organizaciones y los fabricantes sobre la definición de una "batería inteligente". En opinión del foro SBS, una batería inteligente debe ser capaz de proporcionar lecturas de SoC. Hoy en día, los fabricantes ofrecen una gama de chips, incluidos sistemas de un solo cable, soluciones de dos cables y opciones de bus de gestión del sistema (SMBus).

El sistema de un solo cable facilita la comunicación de datos a través de un solo cable, junto con los terminales positivo y negativo de la batería. Además, el cable de datos único transporta información del reloj. Para garantizar la seguridad, muchos fabricantes incluyen un cable adicional para la detección de temperatura. El sistema almacena el código de la batería y realiza un seguimiento de los indicadores clave de rendimiento, como la temperatura, el voltaje, la corriente y el estado de carga (SoC). El sistema de un solo cable se adopta ampliamente en radios bidireccionales de alta gama, videocámaras y dispositivos portátiles debido a su bajo costo. Sin embargo, estos sistemas a menudo carecen de un factor de forma estandarizado y no admiten mediciones uniformes del estado de salud (SoH), lo que presenta desafíos para la compatibilidad universal de los cargadores.

El SMBus es el sistema de comunicación más completo que existe actualmente en el mercado. Es el resultado de un esfuerzo conjunto de la industria electrónica para establecer un protocolo y un conjunto de datos unificados. El SBS de Duracell/Intel, que se estandarizó en 1993, cuenta con una interfaz de dos cables con líneas diferenciadas para las señales de datos y de reloj. Este sistema permite la medición estandarizada del estado de carga (SoC) y del estado de salud (SoH). El objetivo principal de la batería SMBus es transferir el control de carga del cargador a la propia batería. En una verdadera configuración SMBus, la batería actúa como dispositivo maestro, mientras que el cargador funciona como esclavo que debe cumplir los comandos de la batería.

La batería "inteligente" tiene varios inconvenientes notables, especialmente en términos de costo. Una batería SMBus normalmente cuesta alrededor de un 25% más que su equivalente "tonta". Además, la inclusión de una batería inteligente agrega complejidad al diseño del cargador, ya que la mayoría de los cargadores para baterías inteligentes son híbridos y también pueden admitir baterías no inteligentes. Otro problema potencial con la batería SMBus es la posibilidad de incumplimiento. A diferencia de los estándares más estrictamente regulados, el protocolo SMBus permite ciertas variaciones, que pueden resultar en problemas de compatibilidad con los cargadores existentes. Por lo tanto, es esencial verificar la compatibilidad de una batería SMBus antes de su uso.

Solución

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