什么是智能電池，它們是如何工作的？

智能電池旨在集成到便攜式設(shè)備中，作為更廣泛的“智能電源管理系統(tǒng)”的一部分。這通常包括智能電池、智能充電器和用于在不同元件之間通信的系統(tǒng)管理總線 （SMBus）。

在傳統(tǒng)的便攜式設(shè)備設(shè)置中，任何電池都只是一個(gè)“啞”的化學(xué)動(dòng)力電池。電池計(jì)量、剩余容量評(píng)估以及有關(guān)電源使用的任何決定都完全由主機(jī)設(shè)備“獲取”的讀數(shù)告知。此類讀數(shù)在很大程度上是猜測(cè)，通常基于從電池通過(guò)主機(jī)設(shè)備的電壓量，或者（不太準(zhǔn)確）通過(guò)主機(jī)中的庫(kù)侖計(jì)數(shù)器獲取的讀數(shù)。

然而，在智能電源管理系統(tǒng)中，電池能夠高度準(zhǔn)確地“告訴”主機(jī)它還剩多少電量，以及它希望如何充電。

一般來(lái)說(shuō)，電池、智能充電器和主機(jī)設(shè)備相互通信，以最大限度地提高產(chǎn)品的安全性、效率和性能。例如，智能電池僅在需要時(shí)才請(qǐng)求充電，而不是在主機(jī)系統(tǒng)上放置恒定、穩(wěn)定的“消耗”。因此，智能電池的充電效率更高。

智能電池還可以根據(jù)自己對(duì)剩余容量的評(píng)估，告訴主機(jī)設(shè)備何時(shí)關(guān)閉，從而最大限度地提高“每次放電周期的運(yùn)行時(shí)間”。這種方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于使用固定電壓截止的“啞”系統(tǒng)。

因此，使用智能電池技術(shù)的主機(jī)便攜式系統(tǒng)可以為用戶提供準(zhǔn)確、有意義的運(yùn)行時(shí)信息。這顯然對(duì)于無(wú)法選擇電源故障的關(guān)鍵任務(wù)設(shè)備至關(guān)重要。

測(cè)量和適應(yīng)

智能電池不斷跟蹤自己的容量，無(wú)論是充電、放電還是存儲(chǔ)。電池容量以毫安小時(shí) （mAh） 為單位報(bào)告，分辨率為 1mAh。實(shí)際容量以 mAh 和百分比（原始設(shè)計(jì)容量和電池上次充電時(shí)間）的形式報(bào)告。

電池電量計(jì)采用某些校正系數(shù)來(lái)調(diào)整電池溫度、充電速率、放電速率等的變化。智能電池儀表也往往具有自適應(yīng)性，可以隨著電池老化及其化學(xué)特性和保持電荷的能力的變化而修改它們所做的調(diào)整。

因此，智能電池通常可以預(yù)測(cè)其容量在±1%以內(nèi)（與使用“啞”電池的產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的±20%的精度相比，這是一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)）。

智能電池還可以根據(jù)不斷變化的環(huán)境條件修改充電算法，從而延長(zhǎng)電池的使用壽命：如果電池在非常冷或非常熱的情況下充電，可能會(huì)損壞電池。因此，智能電池將在電池溫暖時(shí)降低充電電流，以減少損壞的可能性，并在電池異常冷或異常熱時(shí)完全防止充電。

標(biāo)準(zhǔn)化通信和面向未來(lái)

智能電池通過(guò)向兼容的智能充電器請(qǐng)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。這種方法確保電池只在需要時(shí)以最合適的電壓和電流充電。

“符合 SMBus（系統(tǒng)管理總線）和 SBDS（智能電池?cái)?shù)據(jù)規(guī)范）”意味著智能電池符合 OEM 設(shè)備開(kāi)發(fā)人員可以輕松訪問(wèn)的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)。

SBS（智能電池系統(tǒng)）規(guī)范和隨附的 SMBus 規(guī)范最初由 Duracell 和 Intel 于 1994 年創(chuàng)建，涉及通過(guò)兩線通信總線傳輸電池信息。與 SBCS（智能電池充電器規(guī)范）和 SBSMC（智能電池系統(tǒng)管理器規(guī)范）一起，SBS 標(biāo)準(zhǔn)描述了智能電池、充電器和主機(jī)設(shè)備之間可以通信的所有信息。

由于其狀態(tài)、充電曲線等的持續(xù)通信，智能電源系統(tǒng)能夠?yàn)楫a(chǎn)品的電源提供未來(lái)保障：如果開(kāi)發(fā)出更新的電池技術(shù)（例如，具有更高的存儲(chǔ)容量和不同的充電方式），這些新電池可以簡(jiǎn)單地“更換”，而無(wú)需更換現(xiàn)場(chǎng)的充電器。現(xiàn)有的充電器將簡(jiǎn)單地從電池接收不同的充電指令并相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這一簡(jiǎn)單的事實(shí)往往使智能電源系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)，特別是在非常昂貴的醫(yī)療設(shè)備或電池壽命最長(zhǎng)的情況下（例如，在麻醉工作站、呼吸機(jī)和遠(yuǎn)程患者監(jiān)護(hù)的情況下）。

易于集成

有趣的是，我們發(fā)現(xiàn)客戶傾向于認(rèn)為他們需要做很多工作才能使電池在他們的系統(tǒng)中工作。

然而，現(xiàn)實(shí)情況是，德州儀器 （TI） 和凌力爾特 （Linear Technology） 等電子元件制造商已經(jīng)為其智能充電器和電源管理 IC 提供了出色且高度可靠的高集成參考設(shè)計(jì)。這些參考設(shè)計(jì)使智能電池的集成變得非常容易。此外，各種通信協(xié)議的開(kāi)放性使設(shè)備軟件工程師可以輕松查詢電池并提取有用的信息，例如剩余容量、空電運(yùn)行時(shí)間、循環(huán)壽命等。

智能充電器

盡管相關(guān)成本增加較少，但智能電池和智能充電系統(tǒng)為許多便攜式設(shè)備提供了正確的選擇，在壽命、充電、安全性和面向未來(lái)方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

智能充電系統(tǒng)市場(chǎng)現(xiàn)在已經(jīng)相當(dāng)成熟。然而，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常忽視實(shí)現(xiàn)智能充電系統(tǒng)的選項(xiàng)。此外，設(shè)計(jì)人員可以從特定的智能電源技術(shù)中獲得的電池壽命和適應(yīng)性水平一直在變化。因此，我們始終建議設(shè)計(jì)人員與可靠的第三方電池專家合作，以確保他們?yōu)槠湓O(shè)備指定最合適的智能充電解決方案。