手机电池是智能电池吗?智能电池是如何工作的

2021-05-21      872 次浏览

电池技术,在这个越来越强调移动性的年代,作为移动设备动力来源的它进步却是缓慢的,各种新发明新技术在喧嚣了一段时间后,却鲜有大规模商用的。它与遵循摩尔定律的计算机硬件发展形成鲜明比较,成为了制约设备小型化的瓶颈。


电池技术里面的智能电池,在1990年由Intel提出,在几十年后的今天,还基本维持原来的样子,几乎不再发展,在有些领域,甚至还没有使用。大家对它都很陌生,把它和锂离子电池技术混为一谈,今天我们就来介绍智能电池的基本概念,以及它和我们一般手机电池的差别。什么是智能电池


电池是个神奇的装置,你永远也不能凭借外观来推测它的状态。藏在深闺的它,不能够依靠磨损程度来推测它的新旧,也猜不透它是充盈还是亏空。我们要预计剩余的电量还能维持系统运行的时间非常困难,也无从得知关乎其生命周期的充放电次数。现有电池电量的监测方法目前一般采用两种方法监测电池电量。一种以电流积分为基础,而另一种以电压测量为基础。电路积分法在长时间不用失真比较严重,而电压测量法开路电压(OCV)和负载电压不同也会带来不确定性。


安时法/库伦累计法(Coulomb-Counting)是一个比较好的解决办法。它的原理如下图:


库伦计从运行初始就一直在跟踪电池充电状态(SOC)的变化,1C=1As,即1A电流在1s内输运的电量。理论上充进去多少电,就能放出多少电,跟踪这个数字,就能了解电池还能使用多长时间。但是,大家都了解这是不可能的,充电会有损耗。现在一般都是结合库伦法与电压电流积分法。


库伦计的引入要电池形成一个自洽系统,自我管理电池的状态,并向外部汇报电力、充放电次数等等数据。这种信息交互,使主机和使用者能更准确地掌握电池的状态,防止意外的系统停机和向使用者汇报电池的状态等等。这种电池就具备了某种智能,这就是智能电池的由来。


智能电池的组成


智能发展经历的两代,第一代是一根数据线:


一根数据线的智能电池


它有个4个引脚(Pin),除了正负极以外,还有两个,分别是Thermistor和Data:


1.Thermistor:电池大家最怕什么?不要告诉我是没电吧。应该是爆炸,所以这个单独引脚是强制要求,用来汇报电池内部传感器汇报的温度状态。


2.Data:有的叫做Code引脚,顾名思义,就是内部数据。具体是什么数据和格式为何,各个厂商不同,没有统一的标准。


四个引脚的封装因为其简单和经济性,为很多价格敏感的市场所采用,如我们稍后会谈到的手机等等。


因为一根数据线的方法,没有统一标准,主机要单独为了他们供应程序支持,而且互换性极差。Intel在1995年将成熟的SMBus引入了智能电池,因为SMBus是两根数据线,这就带来了两根线的方法:


我们可以看出Data线被一根时钟线和Data替代。总共有五个引脚。


第二代两根数据线(共5根pin)的方法现在在笔记本市场早已占据主流,我们一般的笔记本电脑电池都是它的身影。实际上现在笔记本电池结构十分简单,由电芯和一个电路板组成。我们来看个例子:


拆开是这样:


是由6个松下的电芯和控制电路板组成的。电芯的可替换性在降低成本的同时,也为回收后假冒和劣质电池留下了空间。而电路板的用途就是充放电控制、库伦计和通讯管理了。手机电池


我们一般的手机电池分为3个引脚pin的和4个pin的(5个及以上稀少,这里略过)。例如这款三星电池


它的三根线分别是正负极和一根Thermistor线,也就是温度测量线。是的,它并不是智能电池。而有的山寨电池为了节省成本,在T线上偷工减料,直接返回TempOK了事。还有部分3pin方法的第三引脚是BatterySizeIndicator(BSI)


4pin的情况比较复杂,


大致有以下几种:


1.正负极,T脚和BSI。不是智能电池。


2.正负极,T脚和1根数据线CODE。智能电池一代。


3.正负极,SCL和SDA。智能电池二代。


4.其他。


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