電池に関するシンポジウムの講演者によると、「人工知能は、野生動物である電池を飼い慣らす」とのことだ。電池は使用中に変化が見られることは少なく、完全に充電されているか空になっているか、新品か摩耗して交換が必要かに関わらず、常に同じように見える。一方、自動車のタイヤは空気圧が低下すると変形し、トレッドが摩耗すると寿命が尽きたことを知らせる。

バッテリーの欠点は、主に次の3点に集約されます。[1] ユーザーはバッテリーパックの残量がどれくらいあるか分からない。[2] ホストはバッテリーが電力要件を満たせるかどうか分からない。[3] 充電器はバッテリーのサイズと化学組成ごとにカスタマイズする必要がある。「スマート」バッテリーはこれらの欠点のいくつかに対処すると期待されていますが、その解決策は複雑です。

電池の利用者は一般的に、バッテリーパックを燃料タンクのように液体燃料を供給するエネルギー貯蔵システムだと考えている。分かりやすくするためには、電池をそのように捉えることもできるが、電気化学デバイスに蓄えられたエネルギーを定量化するのははるかに難しい。

リチウム電池は、その性能を制御するプリント基板を備えているため、スマート電池とみなされている。一方、標準的な密閉型鉛蓄電池には、性能を最適化するための基板制御機能は備わっていない。

スマートバッテリーとは何ですか？

バッテリー管理システムを内蔵したバッテリーはすべてスマートバッテリーとみなされます。スマートバッテリーは、コンピューターや携帯電子機器などのスマートガジェットによく利用されています。スマートバッテリーには、内部に電子回路とセンサーが内蔵されており、ユーザーの健康状態や電圧、電流レベルなどの特性を監視し、それらの測定値をデバイスに送信します。

スマートバッテリーは、充電状態や健全性といったパラメータを自己認識する能力を備えており、デバイスは専用のデータ接続を介してこれらの情報にアクセスできます。スマートバッテリーは、非スマートバッテリーとは異なり、関連するすべての情報をデバイスとユーザーに伝達できるため、適切な判断を下すことができます。一方、非スマートバッテリーは、デバイスやユーザーに自身の状態を知らせる手段を持たないため、予期せぬ動作を引き起こす可能性があります。例えば、スマートバッテリーは、充電が必要な場合、寿命が近づいている場合、または何らかの損傷を受けた場合にユーザーに警告を発し、交換品の購入を促すことができます。また、交換が必要な場合にもユーザーに警告を発することができます。このようにすることで、重要な場面で誤作動を起こす可能性のある旧型デバイスに起因する多くの不確実性を回避できます。

スマートバッテリー仕様

製品の性能、安全性、効率性を向上させるため、バッテリー、スマート充電器、ホストデバイスは相互に通信します。例えば、スマートバッテリーは、常に安定したエネルギー使用のためにホストシステムに設置するのではなく、必要なときにのみ充電する必要があります。スマートバッテリーは、充電、放電、保管中に常に容量を監視します。バッテリーゲージは、バッテリー温度、充電速度、放電速度などの変化を検出するために、特定の要素を利用します。スマートバッテリーは通常、自己バランス機能と適応性を備えています。バッテリーの性能は、満充電状態での保管によって損なわれる可能性があります。バッテリーを保護するため、スマートバッテリーは必要に応じて保管電圧まで放電し、必要に応じてスマートストレージ機能を起動することができます。

スマートバッテリーの登場により、ユーザー、機器、そしてバッテリー自体が相互に通信できるようになる。メーカーや規制機関によって、バッテリーの「スマートさ」の定義は異なる。最も基本的なスマートバッテリーは、バッテリー充電器に適切な充電アルゴリズムを使用するよう指示するチップのみを搭載しているかもしれない。しかし、スマートバッテリーシステム（SBS）フォーラムは、最先端の表示機能を必要とするため、これをスマートバッテリーとはみなさないだろう。こうした機能は、医療機器、軍事機器、コンピュータ機器など、一切のミスが許されない分野では不可欠だからだ。

安全性が最重要事項の一つであるため、システムインテリジェンスはバッテリーパック内に収める必要があります。バッテリー充電を制御するチップはSBSバッテリーに実装されており、閉ループでバッテリーと相互作用します。化学バッテリーは、バッテリーが満充電になったときに充電を停止するように指示するアナログ信号を充電器に送信します。温度センシング機能も追加されています。現在、多くのスマートバッテリーメーカーは、システム管理バス（SMBus）と呼ばれる燃料計技術を提供しており、これは集積回路（IC）チップ技術をシングルワイヤまたはツーワイヤシステムに統合しています。

Dallas Semiconductor Inc. は、低速通信に 1 本のワイヤを使用する計測システムである 1-Wire を発表しました。データとクロックは結合され、同じ回線で送信されます。受信側では、位相コードとも呼ばれるマンチェスター符号がデータを分割します。バッテリーコードと、電圧、電流、温度、SoC の詳細などのデータは、1-Wire によって保存および追跡されます。ほとんどのバッテリーでは、セキュリティ目的で温度検出用の別のワイヤが配線されています。このシステムには、充電器と独自のプロトコルが含まれています。Benchmarq のシングルワイヤシステムでは、健全性 (SoH) の評価には、ホストデバイスを割り当てられたバッテリーに「接続」する必要があります。

1-Wireは、ハードウェアコストが低いため、バーコードスキャナー用バッテリー、双方向無線機用バッテリー、軍用バッテリーなど、コスト制約のあるエネルギー貯蔵システムにとって魅力的な技術である。