Secondo un relatore intervenuto a un simposio sulle batterie, "l'intelligenza artificiale addomestica la batteria, che è un animale selvatico". È difficile notare i cambiamenti in una batteria durante l'utilizzo; che sia completamente carica o scarica, nuova o usurata e da sostituire, appare sempre uguale. Al contrario, uno pneumatico si deforma quando la pressione dell'aria è bassa e segnala la fine del suo ciclo di vita quando il battistrada è consumato.

Tre problemi riassumono gli svantaggi di una batteria: [1] l'utente non è sicuro di quanta durata sia rimasta alla batteria; [2] il sistema host non è sicuro che la batteria possa soddisfare il fabbisogno energetico; e [3] il caricabatterie deve essere personalizzato per ogni dimensione e composizione chimica della batteria. La batteria "intelligente" promette di risolvere alcuni di questi inconvenienti, ma le soluzioni sono complesse.

In genere, chi utilizza le batterie pensa a un pacco batterie come a un sistema di accumulo di energia che eroga combustibile liquido, come un serbatoio di carburante. Per semplicità, una batteria può essere vista in questo modo, ma quantificare l'energia immagazzinata in un dispositivo elettrochimico è molto più complesso.

Poiché è presente un circuito stampato che controlla le prestazioni della batteria al litio, quest'ultima è considerata una batteria intelligente. Al contrario, una normale batteria al piombo sigillata non dispone di alcun circuito stampato per ottimizzarne le prestazioni.

Che cos'è una batteria intelligente?

Qualsiasi batteria dotata di un sistema di gestione integrato è considerata "intelligente". Questa tecnologia è spesso utilizzata nei dispositivi smart, come computer e dispositivi elettronici portatili. Una batteria intelligente contiene al suo interno un circuito elettronico e dei sensori in grado di monitorare parametri quali lo stato di salute dell'utente, i livelli di tensione e corrente, e di trasmettere tali dati al dispositivo.

Le batterie intelligenti sono in grado di riconoscere autonomamente il proprio stato di carica e di salute, informazioni a cui il dispositivo può accedere tramite connessioni dati dedicate. A differenza di una batteria tradizionale, una batteria intelligente può comunicare tutte le informazioni pertinenti al dispositivo e all'utente, consentendo di prendere decisioni consapevoli. Una batteria tradizionale, invece, non è in grado di informare il dispositivo o l'utente sul proprio stato, il che può comportare un funzionamento imprevedibile. Ad esempio, una batteria intelligente può avvisare l'utente quando necessita di essere ricaricata, quando si sta esaurendo o quando è danneggiata, in modo da poterla sostituire. Può anche avvisare l'utente quando è necessario sostituirla. In questo modo, si evita gran parte dell'imprevedibilità tipica dei dispositivi più vecchi, che possono presentare malfunzionamenti nei momenti cruciali.

Specifiche della batteria intelligente

Per migliorare le prestazioni, la sicurezza e l'efficienza del prodotto, la batteria, il caricabatterie intelligente e il dispositivo host comunicano tra loro. Ad esempio, la batteria intelligente deve essere caricata solo quando necessario, anziché essere installata nel sistema host per un utilizzo energetico costante e uniforme. Le batterie intelligenti monitorano costantemente la propria capacità durante la carica, la scarica o lo stoccaggio. Per rilevare variazioni di temperatura, velocità di carica, velocità di scarica, ecc., l'indicatore di carica della batteria utilizza fattori specifici. Le batterie intelligenti in genere presentano caratteristiche di autobilanciamento e adattamento. Le prestazioni della batteria possono essere compromesse da uno stoccaggio a piena carica. Per proteggere la batteria, la batteria intelligente può scaricarsi fino alla tensione di stoccaggio quando necessario e attivare la funzione di stoccaggio intelligente all'occorrenza.

Con l'introduzione delle batterie intelligenti, utenti, apparecchiature e batteria stessa possono comunicare tra loro. I produttori e gli enti regolatori hanno opinioni diverse su quanto una batteria possa essere considerata "intelligente". La batteria intelligente più semplice potrebbe includere solo un chip che indica al caricabatterie di utilizzare l'algoritmo di carica corretto. Tuttavia, lo Smart Battery System (SBS) Forum non la considererebbe una batteria intelligente a causa della necessità di indicatori all'avanguardia, essenziali per apparecchiature mediche, militari e informatiche, dove non è ammesso alcun margine di errore.

L'intelligenza del sistema deve essere contenuta all'interno del pacco batteria, poiché la sicurezza è una delle principali preoccupazioni. Il chip che controlla la carica della batteria è implementato nella batteria SBS e interagisce con essa in un circuito chiuso. La batteria chimica invia segnali analogici al caricabatterie che gli indicano di interrompere la carica quando la batteria è completamente carica. È inoltre presente un sensore di temperatura. Molti produttori di batterie intelligenti oggi offrono una tecnologia di indicatore di carica nota come System Management Bus (SMBus), che integra tecnologie a circuito integrato (IC) in sistemi a singolo o doppio filo.

Dallas Semiconductor Inc. ha presentato 1-Wire, un sistema di misurazione che utilizza un singolo filo per la comunicazione a bassa velocità. Dati e clock vengono combinati e inviati sulla stessa linea. All'estremità ricevente, il codice Manchester, noto anche come codice di fase, suddivide i dati. Il codice e i dati della batteria, come tensione, corrente, temperatura e dettagli sullo stato di carica (SoC), vengono memorizzati e tracciati da 1-Wire. Sulla maggior parte delle batterie, per motivi di sicurezza, viene utilizzato un filo separato per il rilevamento della temperatura. Il sistema include un caricabatterie e un proprio protocollo. Nel sistema a singolo filo Benchmarq, la valutazione dello stato di salute (SoH) richiede il "collegamento" del dispositivo host alla batteria assegnata.

1-Wire è una soluzione interessante per i sistemi di accumulo di energia con vincoli di budget, come le batterie per scanner di codici a barre, le batterie per ricetrasmittenti e le batterie per uso militare, grazie al suo basso costo hardware.