باتری هوشمند چیست و چگونه کار می کند
باتری هوشمند چیست؟
باتری هوشمند در دنیای امروز کاربرد وسیع و گسترده ای دارند، اغلب باتریهای مورد استفاده در صنایع مختلف ازجمله پزشکی، نظامی وحتی مصارف خانگی هوشمند هستند. البته این باتری ها انواع مختلفی دارند ولی همین که با قراردادن یک برد هوشمند سازی شده، نیاز هایی که کاربر دارد را بر طرف کنیم، میتوانیم آن را یک باتری هوشمند بنامیم. در این مقاله قصد داریم به نحوه عملکرد باتریهای هوشمند و مزایای هوشمند سازی آنها بپردازیم.
ساختار باتری به گونه ای است که بطور مستقیم نمی توان به اطلاعاتی نظیر سلامت سلها، میزان شارژ و دشارژ و سایر ویژگی های آن دست یافت. به کمک هوشمند سازی باتری، می توانیم به این اطلاعات برسیم و با توجه به نیازهایمان یک باتری شخصی سازی شده داشته باشیم.
باتری هوشمند چه اطلاعاتی را در بر دارند
- اطلاع دقیق از زمان باقیمانده کارکرد باتری
- اطمینان از تامین جریان متناسب با نیاز دستگاه
- تنظیم و بررسی ولتاژ و جریان ورودی شارژر
- محافظت در برابر شارژ و دشارژ باتری
- محافظت در برابر اتصال کوتاه
” بیشتر بخوانید: میکروباتریهای صفحه ای انعطاف پذیر و بسیار ایمن “
نکات ایمنی در هوشمند سازی باتری ها
از آنجایی که برد ها و تراشه هایی که برای هوشمند سازی باتری استفاده می کنیم درون پک های باتری قرار می گیرد و در دسترس نیستند، مبحث ایمنی در این فرآیند از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
در ادامهی مطلب به چند مورد از نکاتی که باید لحاظ شود اشاره کردیم:
- مدیریت صحیح برد هوشمند (شارژ و تخلیه به میزان استاندارد)
- کنترل دما توسط حسگرها وسنسورها در مراحل مختلف
- استفاده از شارژر های هوشمند واستاندارد
تعیین وضعیت شارژ باتری های هوشمند با استفاده از قانون کولن
برای تعیین وضعیت شارژ باتری با استفاده از قانون کولن جریان ورودی و خروجی را اندازه گیری می کنیم.
یک کولن در یک ثانیه معادل یک آمپر است.
شکل زیر بیانگر اندازه گیری جریان ورودی و خروجی باتری طبق قانون کولن است.
اندازه گیری جریان ورودی و خروجی
اندازه گیری کولن باید بی عیب و نقص باشد ولی به دلیل بروز خطا حین فرآیند شارژ و دشارژ نمیتوانیم دقیقا به میزانی که باتری را شارژ کردهایم ازآن انرژی بگیریم.
در واقع این یک امر کاملا طبیعی است و در همه ی باتری ها، انرژی موجود از مقدار دریافتیکمتر است.
سیستم های هوشمند سازی
سیستم تک سیم باتری
سیستم تک سیم توسط یک سیم با سرعت پایین ارتباط برقرار می کند و به گونه ای طراحی شده است که دیتا و زمان را باهم در یک خط ترکیب کرده و به باتری انتقال می دهد.
این سیستم، اطلاعاتی نظیر ولتاژ، جریان، دما و وضعیت شارژ را با استفاده از کد، شناسایی و ردیابی می کند.سیستم تک سیم به دلیل مقرون به صرفه بودن نسبت به سایر سیستم ها، در دستگاه هایی مانند تلفن های همراه، رادیو ها، دوربین ها و اسکنرها کاربرد زیادی دارد.
بخاطر ایمنی بیشتر در این سیستم، معمولا باتری ها یک سیم جداگانه برای سنسور دما نیزدارند.
در شکل زیر، سیستم تک سیم باتری هوشمند به نمایش گذاشته شده است.
” بیشتر بخوانید: باتری لیتیوم سلنیوم ؛ طراحی هوشمندانهی باتریهای پر توان “
سیستم تک سیم باتری در باتری هوشمند
این سیستم ها اغلب از یک شارژر خاص و سفارشی استفاده می کنند.
سیستم دوسیم باتری
این سیستم، برخلاف سیستم تک سیم برای انتقال دیتا و زمان از خطوط جداگانه بهره می برد.
هدف اصلی این روش بهبود و کنترل استاندارد شارژ توسط باتری و همچنین وضعیت سلامت آن است.
در شکل زیر، سیستم دوسیم باتری هوشمند به نمایش گذاشته شده است.
سیستم دوسیم باتری هوشمند
از مزایای این روش هوشمند سازی باتری این است که کنترل شارژ باتری توسط خود باتری انجام می شود و شارژر فقط به اطلاعاتی که از باتری می گیرد واکنش نشان می دهد.
نمونه های اولیه ی این باتریها در دهه ی1990 توسط شرکت هایی مانند سونی، هیتاچی و… جهت استفاده در لپ تاب ها وتجهیزات پزشکی ساخته شده بود، که بعد ها شرکتهای مختلف پکهای سفارشی مخصوص به خود را طراحی کردند.
شارژر باتری های هوشمند
شارژرها به سه دسته تقسیم می شوند:
- دسته اول شارژرها به گونه ای طراحی شده اند که قابلیت اجرای دستورات باتری را ندارند و به همین خاطر برای باتری های هوشمند مناسب نیستند.
- دسته ی دوم شارژرها کاملا تحت نظر باتری می باشد و تغییرات ولتاژ و جریان را روی باتری اعمال می کند، این شارژرها، معمولا در تجهیزاتی مانند لپ تاب کاربرد دارند.
- دسته ی سوم شارژرها عملکرد مشابهی به دسته ی دوم دارند. این شارژرها، علاوه بر تغییرات ولتاژ و جریان قابلیت دریافت کامل اطلاعات و پاسخ به نیاز های باتری را دارند، شارژرهای هوشمند صنعتی هیبریدی از این دسته می باشند.
شارژرهای موجود در بازار از کیفیت های مختلفی بهره می برند، معمولا سازندگان این باتری ها توصیه به استفاده از شارژرهای استاندارد دارند.
قبلا درمورد شارژر باتری های لیتیومی به طور مفصل صحبت کرده ایم، پیشنهاد می شود آن مطلب را هم مطالعه کنید.
مزایای باتریهای هوشمند
- محافظت از باتری در برابر شارژ و استفاده بیش از حد
- عیب یابی دوره ای باتری و تعیین زمان کالیبراسون
- پیکر بندی صحیح شارژر مناسب با شرایط باتری
- تعیین دقیق ظرفیت شارژ و تامین کامل شارژ
محدودیت های باتری هوشمند
- افزایش 25 درصدی هزینه نسبت به باتری های معمولی
- استفاده از شارژر های مخصوص
- نیاز به کالیبراسیون دوره ای
عمر مفید باتری های هوشمند
استفاده ی صحیح و مناسب تاثیر بسزایی در طول عمر باتری دارد، رعایت یک سری از نکات باعث می شوذ تا عمر مفید استفاده از این باتری ها افزایش یابد. برای مثال بهتر است:
- با گذشت زمان سه ماه از شارژ و دشارژ کامل باتری یا 40 چرخه فرآیند کالیبراسیون را انجام دهیم.
- در صورت نیاز به تعویض باتری هوشمند بهتر است همان برندی که قبلا استفاده شده بود را جایگزین کنیم تا دچار اختلال و ناسازگاری با شارژر نشویم.
- هرگاه باتری هوشمند اطلاعات را به درستی نشان ندهد احتمالا دچار اختلال شده است و باید مورد بررسی قرار گیرد.
منبع : سایت batteryuniversity
