Según un ponente en un simposio sobre baterías, «la inteligencia artificial domestica la batería, que es un animal salvaje». Es difícil percibir los cambios en una batería durante su uso; ya sea que esté completamente cargada o descargada, nueva o desgastada y necesite ser reemplazada, siempre luce igual. En cambio, un neumático de automóvil se deforma cuando tiene poca presión de aire y anuncia el final de su vida útil cuando la banda de rodadura está desgastada.
Tres problemas resumen las desventajas de una batería: [1] el usuario desconoce la duración restante de la batería; [2] el sistema no sabe si la batería puede satisfacer la demanda de energía; y [3] el cargador debe ser personalizado para cada tamaño y composición química de la batería. La batería "inteligente" promete solucionar algunas de estas deficiencias, pero las soluciones son complejas.
Los usuarios de baterías suelen concebir un paquete de baterías como un sistema de almacenamiento de energía que dispensa combustible líquido, como un tanque de gasolina. Si bien se puede simplificar la idea, cuantificar la energía almacenada en un dispositivo electroquímico es mucho más complejo.
Dado que la batería de litio cuenta con una placa de circuito impreso que controla su rendimiento, se la considera una batería inteligente. En cambio, una batería de plomo-ácido sellada estándar no dispone de ninguna placa de control para optimizar su funcionamiento.
¿Qué es una batería inteligente?
Cualquier batería con un sistema de gestión de batería integrado se considera inteligente. Se utiliza con frecuencia en dispositivos inteligentes, como ordenadores y aparatos electrónicos portátiles. Una batería inteligente contiene un circuito electrónico interno y sensores que monitorizan características como la salud del usuario, así como los niveles de voltaje y corriente, y transmiten estas lecturas al dispositivo.
Las baterías inteligentes tienen la capacidad de reconocer sus propios parámetros de estado de carga y estado de salud, a los que el dispositivo puede acceder mediante conexiones de datos especializadas. A diferencia de una batería convencional, una batería inteligente puede comunicar toda la información pertinente al dispositivo y al usuario, lo que permite tomar decisiones informadas. Una batería convencional, en cambio, no puede informar al dispositivo ni al usuario sobre su estado, lo que puede provocar un funcionamiento impredecible. Por ejemplo, la batería puede alertar al usuario cuando necesita cargarse, cuando está llegando al final de su vida útil o cuando está dañada, para que pueda adquirir una de repuesto. También puede alertar al usuario cuando necesita ser reemplazada. De esta forma, se evita gran parte de la imprevisibilidad que presentan los dispositivos antiguos, que pueden fallar en momentos cruciales.
Especificaciones de la batería inteligente
Para mejorar el rendimiento, la seguridad y la eficiencia del producto, la batería, el cargador inteligente y el dispositivo principal se comunican entre sí. Por ejemplo, la batería inteligente solo necesita cargarse cuando sea necesario, en lugar de estar instalada en el sistema principal para un uso constante y continuo de energía. Las baterías inteligentes monitorizan constantemente su capacidad durante la carga, la descarga y el almacenamiento. Para detectar cambios en la temperatura, la velocidad de carga y descarga, entre otros parámetros, el indicador de batería utiliza factores específicos. Las baterías inteligentes suelen tener características de autoequilibrio y adaptabilidad. El rendimiento de la batería se ve afectado negativamente por el almacenamiento con carga completa. Para proteger la batería, la batería inteligente puede descargarse hasta el voltaje de almacenamiento cuando sea necesario y activar la función de almacenamiento inteligente en caso preciso.
Con la introducción de las baterías inteligentes, los usuarios, los equipos y la propia batería pueden comunicarse entre sí. Los fabricantes y los organismos reguladores difieren en cuanto al grado de "inteligencia" que puede tener una batería. La batería inteligente más básica podría incluir únicamente un chip que indique al cargador que utilice el algoritmo de carga adecuado. Sin embargo, el Foro del Sistema de Baterías Inteligentes (SBS) no la consideraría una batería inteligente debido a la necesidad de indicadores de última generación, esenciales para equipos médicos, militares e informáticos donde no se puede permitir ningún error.
La inteligencia del sistema debe estar integrada en la batería, ya que la seguridad es una de las principales prioridades. El chip que controla la carga de la batería está integrado en la batería SBS e interactúa con ella en un circuito cerrado. La batería química envía señales analógicas al cargador para indicarle que detenga la carga cuando esté completamente cargada. Además, incorpora un sensor de temperatura. Muchos fabricantes de baterías inteligentes ofrecen actualmente una tecnología de indicador de carga conocida como Bus de Gestión del Sistema (SMBus), que integra tecnologías de circuitos integrados (CI) en sistemas de uno o dos cables.
Dallas Semiconductor Inc. presentó 1-Wire, un sistema de medición que utiliza un solo cable para la comunicación a baja velocidad. Los datos y la señal de reloj se combinan y se envían por la misma línea. En el extremo receptor, el código Manchester, también conocido como código de fase, divide los datos. El código de la batería y los datos, como su voltaje, corriente, temperatura y detalles del estado de carga (SoC), se almacenan y monitorizan mediante 1-Wire. En la mayoría de las baterías, se instala un cable independiente para la detección de temperatura por motivos de seguridad. El sistema incluye un cargador y su propio protocolo. En el sistema Benchmarq de un solo cable, la evaluación del estado de salud (SoH) requiere la vinculación del dispositivo principal con la batería asignada.
La tecnología 1-Wire resulta atractiva para sistemas de almacenamiento de energía con presupuestos limitados, como baterías para escáneres de códigos de barras, baterías para radios bidireccionales y baterías militares, debido a su bajo coste de hardware.
Sistema de batería inteligente
Cualquier batería presente en un dispositivo portátil convencional es simplemente una pila de energía química. Las lecturas que toma el dispositivo principal sirven como única base para la medición de la batería, la estimación de su capacidad y otras decisiones sobre el consumo de energía. Estas lecturas generalmente se basan en la cantidad de voltaje que fluye desde la batería a través del dispositivo principal o, (de forma menos precisa), en las lecturas tomadas por un contador de Coulomb en el dispositivo principal. Dependen principalmente de estimaciones.
Pero, gracias a un sistema inteligente de gestión de energía, la batería puede "informar" con precisión al sistema anfitrión cuánta energía le queda y cómo desea cargarse.
Para garantizar la máxima seguridad, eficacia y rendimiento del producto, la batería, el cargador inteligente y el dispositivo anfitrión se comunican entre sí. Las baterías inteligentes, por ejemplo, no consumen energía de forma continua y constante del sistema anfitrión; en cambio, solo solicitan carga cuando la necesitan. De esta forma, las baterías inteligentes ofrecen un proceso de carga más eficaz. Al indicar al dispositivo anfitrión cuándo apagarse en función de su propia evaluación de la capacidad restante, las baterías inteligentes también pueden maximizar la autonomía por ciclo de descarga. Este enfoque supera con creces a los dispositivos convencionales que utilizan un límite de voltaje fijo.
Como resultado, los sistemas portátiles que utilizan tecnología de baterías inteligentes pueden proporcionar a los consumidores información precisa y útil sobre la duración de la batería. En dispositivos con funciones críticas, donde un corte de energía no es una opción, esto es de suma importancia.
Fecha de publicación: 8 de marzo de 2023