Theo một diễn giả tại hội thảo về pin, “Trí tuệ nhân tạo thuần hóa pin, vốn là một loài động vật hoang dã.” Rất khó để nhận thấy những thay đổi ở pin khi sử dụng; dù được sạc đầy hay hết pin, mới hay cũ cần thay thế, nó luôn trông giống nhau. Ngược lại, lốp xe ô tô sẽ bị biến dạng khi thiếu hơi và sẽ báo hiệu sắp hết hạn sử dụng khi gai lốp bị mòn.

Ba vấn đề tóm tắt những nhược điểm của pin: [1] người dùng không chắc chắn về thời lượng sử dụng còn lại của bộ pin; [2] thiết bị chủ không chắc chắn liệu pin có đáp ứng được yêu cầu về công suất hay không; và [3] bộ sạc cần được tùy chỉnh cho từng kích thước và thành phần hóa học của pin. Pin “thông minh” hứa hẹn sẽ giải quyết một số nhược điểm này, nhưng các giải pháp rất phức tạp.

Người dùng thường nghĩ về bộ pin như một hệ thống lưu trữ năng lượng cung cấp nhiên liệu lỏng giống như bình xăng. Để đơn giản, có thể xem pin như vậy, nhưng việc định lượng năng lượng được lưu trữ trong một thiết bị điện hóa khó khăn hơn nhiều.

Do có mạch in điều khiển hiệu suất của pin lithium, nên pin lithium được coi là pin thông minh. Tuy nhiên, pin axit chì kín tiêu chuẩn không có bất kỳ mạch điều khiển nào để tối ưu hóa hiệu suất của nó.

Pin thông minh là gì?

Bất kỳ loại pin nào có hệ thống quản lý pin tích hợp đều được coi là pin thông minh. Chúng thường được sử dụng trong các thiết bị thông minh, bao gồm máy tính và thiết bị điện tử cầm tay. Pin thông minh chứa một mạch điện tử bên trong và các cảm biến có thể theo dõi các đặc tính như sức khỏe của người dùng cũng như mức điện áp và dòng điện, và truyền các chỉ số đó đến thiết bị.

Pin thông minh có khả năng nhận biết các thông số về trạng thái sạc và tình trạng sức khỏe của chính nó, mà thiết bị có thể truy cập thông qua các kết nối dữ liệu chuyên dụng. Khác với pin thông thường, pin thông minh có thể truyền đạt tất cả thông tin cần thiết đến thiết bị và người dùng, cho phép đưa ra các quyết định phù hợp dựa trên thông tin đầy đủ. Ngược lại, pin thông thường không có cách nào thông báo cho thiết bị hoặc người dùng về tình trạng của nó, điều này có thể dẫn đến hoạt động không thể đoán trước. Ví dụ, pin có thể cảnh báo người dùng khi cần sạc, khi sắp hết tuổi thọ hoặc bị hư hỏng để có thể mua pin thay thế. Nó cũng có thể cảnh báo người dùng khi cần thay thế. Bằng cách này, phần lớn sự không thể đoán trước do các thiết bị cũ gây ra - vốn có thể trục trặc vào những thời điểm quan trọng - có thể được tránh.

Thông số kỹ thuật pin thông minh

Để nâng cao hiệu suất, độ an toàn và hiệu quả của sản phẩm, pin, bộ sạc thông minh và thiết bị chủ đều giao tiếp với nhau. Ví dụ, pin thông minh chỉ cần được sạc khi cần thiết chứ không cần phải được lắp đặt vào hệ thống chủ để sử dụng năng lượng liên tục và ổn định. Pin thông minh liên tục theo dõi dung lượng của chúng khi sạc, xả hoặc lưu trữ. Để phát hiện những thay đổi về nhiệt độ pin, tốc độ sạc, tốc độ xả, v.v., bộ đo pin sử dụng các yếu tố cụ thể. Pin thông minh thường có đặc tính tự cân bằng và thích ứng. Hiệu suất của pin sẽ bị ảnh hưởng nếu lưu trữ ở trạng thái sạc đầy. Để bảo vệ pin, pin thông minh có thể xả đến điện áp lưu trữ khi cần thiết và kích hoạt chức năng lưu trữ thông minh khi cần.

Với sự ra đời của pin thông minh, người dùng, thiết bị và chính pin có thể giao tiếp với nhau. Các nhà sản xuất và tổ chức quản lý có quan điểm khác nhau về mức độ "thông minh" của một viên pin. Pin thông minh cơ bản nhất có thể chỉ bao gồm một con chip hướng dẫn bộ sạc pin sử dụng thuật toán sạc phù hợp. Tuy nhiên, Diễn đàn Hệ thống Pin Thông minh (SBS) sẽ không coi đó là pin thông minh vì nó đòi hỏi các chỉ báo tiên tiến, rất cần thiết cho thiết bị y tế, quân sự và máy tính, nơi không được phép có sai sót.

Vì an toàn là một trong những mối quan tâm hàng đầu, trí thông minh của hệ thống phải được tích hợp bên trong bộ pin. Chip điều khiển quá trình sạc pin được thực hiện bởi pin SBS và tương tác với pin trong một vòng kín. Pin hóa học gửi tín hiệu tương tự đến bộ sạc để hướng dẫn bộ sạc ngừng sạc khi pin đầy. Thêm vào đó là cảm biến nhiệt độ. Nhiều nhà sản xuất pin thông minh hiện nay cung cấp công nghệ đo mức năng lượng được gọi là Bus quản lý hệ thống (SMBus), tích hợp các công nghệ chip mạch tích hợp (IC) trong hệ thống một dây hoặc hai dây.

Công ty Dallas Semiconductor Inc. đã ra mắt 1-Wire, một hệ thống đo lường sử dụng một dây dẫn duy nhất để truyền thông tốc độ thấp. Dữ liệu và xung nhịp được kết hợp và gửi trên cùng một đường dây. Ở đầu nhận, mã Manchester, còn được gọi là mã pha, sẽ chia dữ liệu. Mã pin và dữ liệu, chẳng hạn như điện áp, dòng điện, nhiệt độ và chi tiết SoC, được lưu trữ và theo dõi bởi 1-Wire. Trên hầu hết các loại pin, một dây dẫn cảm biến nhiệt độ riêng biệt được sử dụng cho mục đích bảo mật. Hệ thống bao gồm bộ sạc và giao thức riêng của nó. Trong hệ thống một dây Benchmarq, việc đánh giá trạng thái sức khỏe (SoH) đòi hỏi phải "kết nối" thiết bị chủ với pin được chỉ định.

Công nghệ 1-Wire hấp dẫn đối với các hệ thống lưu trữ năng lượng có chi phí hạn chế, chẳng hạn như pin máy quét mã vạch, pin máy bộ đàm và pin quân sự, nhờ chi phí phần cứng thấp.