Segundo um palestrante em um simpósio sobre baterias, “a inteligência artificial domestica a bateria, que é um animal selvagem”. É difícil perceber mudanças em uma bateria durante o uso; esteja ela completamente carregada ou descarregada, nova ou desgastada e precisando ser substituída, ela sempre parece a mesma. Em contraste, um pneu de automóvel se deforma quando está com baixa pressão e sinaliza o fim de sua vida útil quando os sulcos estão gastos.

Três problemas resumem as desvantagens de uma bateria: [1] o usuário não tem certeza de quanta autonomia resta na bateria; [2] o host não tem certeza se a bateria consegue suprir a demanda de energia; e [3] o carregador precisa ser personalizado para cada tamanho e composição química da bateria. A bateria “inteligente” promete resolver algumas dessas deficiências, mas as soluções são complexas.

Quem usa baterias geralmente pensa nelas como um sistema de armazenamento de energia que fornece combustível líquido como um tanque de gasolina. Uma bateria pode ser vista dessa forma por uma questão de simplicidade, mas quantificar a energia armazenada em um dispositivo eletroquímico é muito mais difícil.

Como a bateria de lítio possui uma placa de circuito impresso que controla seu desempenho, ela é considerada uma bateria inteligente. No entanto, uma bateria de chumbo-ácido selada padrão não possui nenhuma placa de controle para otimizar seu desempenho.

O que é uma bateria inteligente?

Qualquer bateria com um sistema de gerenciamento de bateria integrado é considerada inteligente. Ela é frequentemente utilizada em dispositivos inteligentes, incluindo computadores e eletrônicos portáteis. Uma bateria inteligente contém um circuito eletrônico interno e sensores que podem monitorar características como a saúde do usuário, além dos níveis de tensão e corrente, e transmitir essas leituras para o dispositivo.

As baterias inteligentes têm a capacidade de reconhecer seus próprios parâmetros de carga e saúde, aos quais o dispositivo pode acessar por meio de conexões de dados especializadas. Uma bateria inteligente, ao contrário de uma bateria comum, pode comunicar todas as informações pertinentes ao dispositivo e ao usuário, permitindo a tomada de decisões adequadas e bem fundamentadas. Uma bateria comum, por outro lado, não tem como informar o dispositivo ou o usuário sobre seu estado, o que pode resultar em funcionamento imprevisível. Por exemplo, a bateria pode alertar o usuário quando precisa ser carregada, quando está próxima do fim de sua vida útil ou quando está danificada de alguma forma, para que uma substituta possa ser adquirida. Ela também pode alertar o usuário quando precisa ser substituída. Dessa forma, grande parte da imprevisibilidade causada por dispositivos mais antigos — que podem apresentar mau funcionamento em momentos cruciais — pode ser evitada.

Especificações da bateria inteligente

Para melhorar o desempenho, a segurança e a eficiência do produto, a bateria, o carregador inteligente e o dispositivo host comunicam-se entre si. Por exemplo, a bateria inteligente precisa ser carregada apenas quando necessário, em vez de ficar instalada no sistema host para uso constante e consistente de energia. As baterias inteligentes monitoram constantemente sua capacidade durante o carregamento, a descarga ou o armazenamento. Para detectar alterações na temperatura da bateria, na taxa de carga, na taxa de descarga, etc., o indicador de bateria utiliza fatores específicos. As baterias inteligentes geralmente possuem características de autoequilíbrio e adaptabilidade. O desempenho da bateria pode ser prejudicado pelo armazenamento com carga completa. Para proteger a bateria, a bateria inteligente pode descarregar até a tensão de armazenamento conforme necessário e ativar a função de armazenamento inteligente quando necessário.

Com a introdução das baterias inteligentes, usuários, equipamentos e a própria bateria podem se comunicar entre si. Fabricantes e órgãos reguladores divergem quanto ao grau de "inteligência" que uma bateria pode ter. A bateria inteligente mais básica pode incluir apenas um chip que instrui o carregador a usar o algoritmo de carga adequado. No entanto, o Fórum de Sistemas de Baterias Inteligentes (SBS) não a consideraria uma bateria inteligente devido à necessidade de indicadores de última geração, essenciais para equipamentos médicos, militares e de informática, onde não há margem para erros.

A inteligência do sistema deve estar contida dentro da bateria, pois a segurança é uma das principais preocupações. O chip que controla a carga da bateria é implementado pela própria bateria SBS e interage com ela em um circuito fechado. A bateria química envia sinais analógicos ao carregador, instruindo-o a interromper o carregamento quando a bateria estiver totalmente carregada. Além disso, há um sensor de temperatura. Muitos fabricantes de baterias inteligentes atualmente oferecem uma tecnologia de indicador de carga conhecida como System Management Bus (SMBus), que integra tecnologias de circuitos integrados (CIs) em sistemas de um ou dois fios.

A Dallas Semiconductor Inc. apresentou o 1-Wire, um sistema de medição que utiliza um único fio para comunicação de baixa velocidade. Dados e um sinal de clock são combinados e enviados pela mesma linha. Na extremidade receptora, o código Manchester, também conhecido como código de fase, divide os dados. O código e os dados da bateria, como tensão, corrente, temperatura e detalhes do SoC (estado de carga), são armazenados e monitorados pelo 1-Wire. Na maioria das baterias, um fio separado para sensor de temperatura é utilizado por motivos de segurança. O sistema inclui um carregador e seu próprio protocolo. No sistema de fio único Benchmarq, a avaliação do estado de saúde (SoH) exige o "casamento" do dispositivo host com a bateria correspondente.

A tecnologia 1-Wire é atraente para sistemas de armazenamento de energia com restrições de custo, como baterias para leitores de código de barras, baterias para rádios bidirecionais e baterias militares, devido ao seu baixo custo de hardware.