ووفقا لأحد المتحدثين في ندوة حول البطاريات، فإن "الذكاء الاصطناعي يستأنس البطارية، وهي حيوان بري".من الصعب رؤية التغييرات في البطارية أثناء استخدامها؛سواء كانت مشحونة بالكامل أو فارغة، جديدة أو متهالكة وبحاجة إلى الاستبدال، فإنها تبدو دائمًا كما هي.في المقابل، فإن إطار السيارة سوف يتشوه عندما يكون الهواء منخفضًا وسيشير إلى نهاية عمره عندما تتآكل المداسات.

ثلاث مشكلات تلخص عيوب البطارية: [1] المستخدم غير متأكد من المدة المتبقية للبطارية؛[2] المضيف غير متأكد مما إذا كانت البطارية قادرة على تلبية متطلبات الطاقة؛و[3] يجب تخصيص الشاحن حسب حجم البطارية وتركيبتها الكيميائية.وتَعِد البطارية "الذكية" بمعالجة بعض أوجه القصور هذه، لكن الحلول معقدة.

عادةً ما يفكر مستخدمو البطاريات في حزمة البطارية باعتبارها نظامًا لتخزين الطاقة يوزع الوقود السائل مثل خزان الوقود.يمكن النظر إلى البطارية على هذا النحو من أجل التبسيط، لكن قياس الطاقة المخزنة في جهاز كهروكيميائي أكثر صعوبة بكثير.

نظرًا لوجود لوحة الدوائر المطبوعة التي تتحكم في أداء بطارية الليثيوم، يعتبر الليثيوم بطارية ذكية.ومع ذلك، لا تحتوي بطارية الرصاص الحمضية القياسية المختومة على أي لوحة تحكم لتحسين أدائها.

ما هي البطارية الذكية؟

تعتبر أي بطارية مزودة بنظام إدارة بطارية مدمج ذكية.يتم استخدامه بشكل متكرر في الأدوات الذكية، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر والإلكترونيات المحمولة.تحتوي البطارية الذكية على دائرة إلكترونية بداخلها وأجهزة استشعار يمكنها مراقبة خصائص مثل صحة المستخدم بالإضافة إلى مستويات الجهد والتيار ونقل تلك القراءات إلى الجهاز.

تتمتع البطاريات الذكية بالقدرة على التعرف على معلمات حالة الشحن والحالة الصحية الخاصة بها، والتي يمكن للجهاز الوصول إليها عبر اتصالات البيانات المتخصصة.يمكن للبطارية الذكية، على عكس البطارية غير الذكية، توصيل جميع المعلومات ذات الصلة إلى الجهاز والمستخدم، مما يتيح اتخاذ القرارات المناسبة المستنيرة.ومن ناحية أخرى، لا تملك البطارية غير الذكية أي وسيلة لإعلام الجهاز أو المستخدم بحالتها، مما قد يؤدي إلى تشغيل غير متوقع.على سبيل المثال، يمكن للبطارية تنبيه المستخدم عندما تحتاج إلى شحنها أو عندما تقترب من نهاية عمرها الافتراضي أو عندما تتضرر بأي شكل من الأشكال حتى يمكن شراء بديل.ويمكنه أيضًا تنبيه المستخدم عندما يحتاج إلى استبداله.ومن خلال القيام بذلك، يمكن تجنب قدر كبير من عدم القدرة على التنبؤ الذي تسببه الأجهزة القديمة - والتي يمكن أن تتعطل في لحظات حيوية -.

مواصفات البطارية الذكية

من أجل تحسين أداء المنتج وسلامته وكفاءته، تتواصل البطارية والشاحن الذكي والجهاز المضيف مع بعضها البعض.على سبيل المثال، يجب شحن البطارية الذكية عند الضرورة فقط بدلاً من تثبيتها على النظام المضيف لاستخدام الطاقة بشكل ثابت ومتسق.تقوم البطاريات الذكية بمراقبة قدرتها بشكل مستمر عند الشحن أو التفريغ أو التخزين.من أجل اكتشاف التغيرات في درجة حرارة البطارية، ومعدل الشحن، ومعدل التفريغ، وما إلى ذلك، يستخدم مقياس البطارية عوامل محددة.تتميز البطاريات الذكية عادةً بخصائص ذاتية التوازن وقابلة للتكيف.سوف يتضرر أداء البطارية بسبب تخزين الشحن الكامل.لحماية البطارية، يمكن للبطارية الذكية استنزاف جهد التخزين حسب الحاجة وتنشيط وظيفة التخزين الذكي حسب الضرورة.

ومع إدخال البطاريات الذكية، أصبح بإمكان المستخدمين والمعدات والبطارية التواصل مع بعضهم البعض.تختلف الشركات المصنعة والمنظمات التنظيمية في مدى "ذكاء" البطارية.قد تشتمل البطارية الذكية الأساسية فقط على شريحة توجه شاحن البطارية لاستخدام خوارزمية الشحن المناسبة.لكن منتدى نظام البطاريات الذكية (SBS) لن يعتبرها بطارية ذكية نظرًا لطلبها أحدث المؤشرات، والتي تعتبر ضرورية للمعدات الطبية والعسكرية وأجهزة الكمبيوتر حيث لا يكون هناك مجال للخطأ.

يجب تضمين معلومات النظام داخل حزمة البطارية نظرًا لأن السلامة هي أحد الاهتمامات الأساسية.يتم تنفيذ الشريحة التي تتحكم في شحن البطارية بواسطة بطارية SBS، وتتفاعل معها في حلقة مغلقة.ترسل البطارية الكيميائية إشارات تناظرية إلى الشاحن تطلب منه التوقف عن الشحن عندما تكون البطارية ممتلئة.وأضاف هو استشعار درجة الحرارة.توفر العديد من الشركات المصنعة للبطاريات الذكية اليوم تقنية قياس الوقود المعروفة باسم ناقل إدارة النظام (SMBus)، والتي تدمج تقنيات شرائح الدوائر المتكاملة (IC) في أنظمة ذات سلك واحد أو سلكين.

كشفت شركة دالاس لأشباه الموصلات النقاب عن نظام 1-Wire، وهو نظام قياس يستخدم سلكًا واحدًا للاتصالات منخفضة السرعة.يتم دمج البيانات والساعة وإرسالهما عبر نفس الخط.في الطرف المتلقي، يقوم رمز مانشستر، المعروف أيضًا باسم رمز الطور، بتقسيم البيانات.يتم تخزين وتتبع رمز البطارية وبياناتها، مثل الجهد الكهربي والتيار ودرجة الحرارة وتفاصيل SoC، بواسطة 1-Wire.في غالبية البطاريات، يتم تشغيل سلك منفصل لاستشعار درجة الحرارة لأغراض أمنية.يتضمن النظام شاحنًا وبروتوكولًا خاصًا به.في نظام Benchmarq ذو السلك الواحد، يستلزم تقييم الحالة الصحية (SoH) "ربط" الجهاز المضيف بالبطارية المخصصة له.

يعتبر 1-Wire جذابًا لأنظمة تخزين الطاقة ذات التكلفة المحدودة مثل بطاريات الماسح الضوئي للرموز الشريطية، وبطاريات الراديو ثنائية الاتجاه، والبطاريات العسكرية بسبب انخفاض تكلفة الأجهزة.