智能電池系統(tǒng)的應(yīng)用

許多新技術(shù)，在提高性能的也增大了系統(tǒng)的功率消耗。對生產(chǎn)電池的化工企業(yè)，電池生產(chǎn)技術(shù)的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展是很困難的，耗時長、成本高。尋找尋找優(yōu)化電源保存的方法。智能電池系統(tǒng)（SBS）是出現(xiàn)的最有希望的技術(shù)，可以大大提升電池組的性能。

在計算機(jī)工業(yè)界，對鋰離子電池真是又愛又怕。在鋰離子電池應(yīng)用的早期所發(fā)生的事故，仍然讓曾涉入的公司記憶猶新。他們得到了印象深刻的教訓(xùn)：在下，都不能超過鋰離子電池的額定參數(shù)，否則肯定會引起爆炸或起火。

除電池的化學(xué)成份或電極等參數(shù)外，對鋰離子電池，還有幾個確定的參數(shù)，超過了會使電池進(jìn)入失控的。在解釋這些參數(shù)的圖表中（參考鋰離子參數(shù)圖），相應(yīng)閾值曲線外的任一點(diǎn)都是失控。隨電池電壓，溫度閾值下降。另一，致使電池電壓超過其設(shè)計值的行為都會導(dǎo)致電池過熱。

謹(jǐn)防充電器造成危害

電池組制造商設(shè)定了幾層電池和包裝保護(hù)，以防止危險的過熱。但在電池使用中有一個部件會使這些措施失敗從而造成危害，這一器件充電器。

充電鋰離子電池造成危害的途徑有三種：電池電壓過高（最危險的）；充電電流過大（過大充電電流造成鋰電鍍效應(yīng)，從而引起發(fā)熱）；不能正確地終止充電過程，或在過低的溫度下充電。

鋰離子電池充電器的設(shè)計人員采取額外的預(yù)防性措施以避免超出這些參數(shù)的允許范圍。以絕對保證系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)工作在安全的范圍內(nèi)。

例如智能電池充電器規(guī)范，允許-9%的電壓負(fù)偏差，但強(qiáng)調(diào)正偏差不得超過1%。保證了符合智能電池安全標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，在設(shè)計中，偏差的正負(fù)是隨機(jī)的。符合此規(guī)范的設(shè)計經(jīng)常是使充電器的目標(biāo)電壓值設(shè)定在額定值的-4%附近。

充電電壓的不準(zhǔn)確（不管是-4%還是-9%），電池始終處于充電不足的。對鋰離子電池潛在危險的恐懼導(dǎo)致電池組容量的率很低。根據(jù)業(yè)界專家的經(jīng)驗，即使充電后電壓只比額定值低0.05%，容量的下降卻高達(dá)15%。

電池內(nèi)置入計算機(jī)

智能電池技術(shù)的原理是很簡單的，在電池內(nèi)置入小型計算機(jī)來監(jiān)視和分析的電池數(shù)據(jù)，以精確預(yù)報剩余電池容量。剩余電池容量可以直接換算成便攜式計算機(jī)的剩余工作時間。與原始的僅靠電壓監(jiān)測的容量測量方法相比，可以立即使工作時間延長35%。

遺憾的是，智能電池技術(shù)也就只能做到這么多了。除非可以和充電器電路互相通信，他們不可以確定其操作環(huán)境或?qū)Τ潆娺^程進(jìn)行控制。

在“智能電池系統(tǒng)”環(huán)境下，在特定的電壓和電流下，電池請求智能充電器對其進(jìn)行充電。然后，智能充電器負(fù)責(zé)根據(jù)請求電壓和電流參數(shù)對電池進(jìn)行充電。

充電器依靠自己內(nèi)部的電壓和電流參考自己的輸出，以與智能電池請求的值相匹配。這些基準(zhǔn)的不準(zhǔn)確度可達(dá)-9%，充電過程在電池只是部分充電的下結(jié)束。

對充電環(huán)境的更詳細(xì)了解可以揭示出更多影響鋰離子電池充電效率的問題。即使在最理想的下，假設(shè)充電器的精確度為100%，充電通路上位于充電器的電池間的電阻元件引入了額外的壓降，特別是恒流充電階段。這些額外的壓降導(dǎo)致充電過程過早地從恒流進(jìn)入恒壓階段。

電阻引入的壓降隨電流降低會減弱，充電器最終會完成充電過程。但充電時間會延長。恒流充電過程中能量的轉(zhuǎn)移效率要高。

消除電阻壓降

最理想的是充電器的輸出準(zhǔn)確地消除了電阻壓降的影響。會有人提出這樣的方案，在充電過程的階段，智能充電器智能電池內(nèi)監(jiān)測電路數(shù)據(jù)監(jiān)視并校正自己的輸出。對單個電池系統(tǒng)，這是可行的，但對雙或多電池系統(tǒng)就不太適用了。

在雙電池系統(tǒng)中，的話，最好是對兩個電池進(jìn)行充放電操作。雖然電池充電是并行的，典型的只有一個SMBUS端口的充電器還是不能勝任這一工作。只有一個SMBUS端口，充電器或SMBUS設(shè)備，只能與一個電池進(jìn)行通信。，理想的系統(tǒng)應(yīng)該提供兩個或更多個SMBUS端口，這樣，兩個電池就可以與充電器通信了。

智能電池系統(tǒng)（SBS）管理器

除提供多個SMBUS端口以外，SBS管理器技術(shù)也可以大幅提升鋰離子智能電池的性能。SBS管理器是SBS的一部分，由SBS1.1規(guī)范所定義。它代替了前一版本（由智能電池系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)論壇，www.sbs-forum.org）中定義的智能選擇器（Smart Selector)。

SBS管理器一提供了與驅(qū)動器和振作系統(tǒng)端的接口，另一則對智能電池和充電器進(jìn)行管理。驅(qū)動器可讀取和請求發(fā)送與電池、充電器和管理器本身有關(guān)的信息。規(guī)范中定義了與這一信息傳輸有關(guān)的接口。在一個多電池系統(tǒng)中，SBS管理器負(fù)責(zé)選擇系統(tǒng)電源，決定在特定的時刻對那一塊電池進(jìn)行充電或放電。簡短，SBS管理器確定對哪一塊電池進(jìn)行充電，哪一塊進(jìn)行放電，以及什么時候進(jìn)行。

一個實(shí)現(xiàn)得好的SBS管理有幾大優(yōu)點(diǎn)：更、更快速的充電過程、進(jìn)行高效充電和放電、以及對危險（如潛在的電壓超限）的檢測和快速反應(yīng)能力。

可以監(jiān)測電池本身電壓的SBS管理器可將電池充到其真實(shí)的容量。可以避免智能充電器監(jiān)視電壓不準(zhǔn)（如前所述，為-4%到-9%）而造成的充電不足。此外，這一過程并不特別精確的基準(zhǔn)電壓（精確的電壓基準(zhǔn)是很昂貴的）。

避免使用精確電壓基準(zhǔn)的策略是智能電池內(nèi)部的測量電路測量電池電壓，其精度可達(dá)1%。這樣，SBS管理器可命令充電器適當(dāng)增高電壓直到監(jiān)測到的電壓達(dá)到合適的值。

實(shí)現(xiàn)得好的SBS管理器可使電池的充電過程比傳統(tǒng)充電器快16%。安全地提高充電器的輸出電壓，使其高于電池的額定電壓以補(bǔ)償電池的內(nèi)部電阻及回路電阻造成的壓降。通過監(jiān)測電池內(nèi)部電壓并可迅速充電器電壓，可以實(shí)現(xiàn)這一過程。