D'après un intervenant lors d'un symposium sur les batteries, « l'intelligence artificielle domestique la batterie, qui est un animal sauvage ». Il est difficile de percevoir les changements d'une batterie au fil de son utilisation ; qu'elle soit complètement chargée ou déchargée, neuve ou usée et bonne à remplacer, son apparence reste toujours la même. À l'inverse, un pneu de voiture se déforme lorsqu'il est sous-gonflé et son état se dégrade lorsque la bande de roulement est usée.

Les inconvénients des batteries se résument à trois problèmes : [1] l’utilisateur ignore l’autonomie restante ; [2] l’appareil hôte ignore si la batterie peut fournir la puissance requise ; et [3] le chargeur doit être adapté à chaque taille et composition chimique de batterie. La batterie « intelligente » promet de remédier à certains de ces problèmes, mais les solutions sont complexes.

Les utilisateurs de batteries perçoivent généralement un bloc-batterie comme un système de stockage d'énergie distribuant un carburant liquide, à l'instar d'un réservoir d'essence. Cette vision simplifiée est acceptable, mais quantifier l'énergie stockée dans un dispositif électrochimique est bien plus complexe.

La présence d'un circuit imprimé contrôlant les performances d'une batterie au lithium lui confère le statut de batterie intelligente. En revanche, une batterie au plomb-acide scellée standard ne possède aucun circuit de contrôle permettant d'optimiser ses performances.

Qu'est-ce qu'une batterie intelligente ?

Toute batterie dotée d'un système de gestion intégré est considérée comme intelligente. Elle est fréquemment utilisée dans les appareils intelligents, tels que les ordinateurs et les appareils électroniques portables. Une batterie intelligente contient un circuit électronique et des capteurs qui surveillent des paramètres comme l'état de la batterie, la tension et le courant, et transmettent ces données à l'appareil.

Les batteries intelligentes sont capables de reconnaître leur propre niveau de charge et leur état de fonctionnement, informations auxquelles l'appareil accède via des connexions de données spécialisées. Contrairement aux batteries classiques, une batterie intelligente communique toutes les informations pertinentes à l'appareil et à l'utilisateur, permettant ainsi de prendre des décisions éclairées. Une batterie classique, en revanche, ne peut informer ni l'appareil ni l'utilisateur de son état, ce qui peut entraîner un fonctionnement imprévisible. Par exemple, une batterie intelligente peut alerter l'utilisateur lorsqu'elle doit être rechargée, lorsqu'elle arrive en fin de vie ou lorsqu'elle est endommagée, afin qu'il puisse en acheter une nouvelle. Elle peut également l'avertir lorsqu'il est temps de la remplacer. De cette manière, on évite une grande partie de l'imprévisibilité liée aux appareils plus anciens, susceptibles de tomber en panne à des moments critiques.

Spécifications des batteries intelligentes

Afin d'améliorer les performances, la sécurité et l'efficacité du produit, la batterie, le chargeur intelligent et l'appareil hôte communiquent entre eux. Par exemple, la batterie intelligente doit être chargée uniquement lorsque cela est nécessaire, au lieu d'être installée sur le système hôte pour une consommation d'énergie constante. Les batteries intelligentes surveillent en permanence leur capacité pendant la charge, la décharge ou le stockage. Pour détecter les variations de température, de courant de charge, de courant de décharge, etc., l'indicateur de batterie utilise des paramètres spécifiques. Les batteries intelligentes possèdent généralement des caractéristiques d'auto-équilibrage et d'adaptabilité. Un stockage à pleine charge nuit aux performances de la batterie. Pour la protéger, la batterie intelligente peut se décharger jusqu'à la tension de stockage si nécessaire et activer la fonction de stockage intelligent en cas de besoin.

Avec l'avènement des batteries intelligentes, utilisateurs, équipements et batteries pourront communiquer entre eux. La définition d'une batterie « intelligente » varie selon les fabricants et les organismes de réglementation. Une batterie intelligente basique peut se limiter à une puce qui indique au chargeur d'utiliser l'algorithme de charge approprié. Cependant, le Smart Battery System (SBS) Forum la considère comme non intelligente en raison de son exigence de fonctionnalités de pointe, essentielles pour les équipements médicaux, militaires et informatiques où la moindre erreur est inacceptable.

L'intelligence du système doit être intégrée à la batterie, la sécurité étant une priorité absolue. La puce de gestion de la charge est intégrée à la batterie SBS, avec laquelle elle interagit en boucle fermée. La batterie chimique envoie des signaux analogiques au chargeur pour l'arrêter une fois la charge complète. Un capteur de température est également intégré. De nombreux fabricants de batteries intelligentes proposent aujourd'hui une technologie de jauge de charge appelée SMBus (System Management Bus), qui intègre des circuits intégrés (CI) dans des systèmes à un ou deux fils.

Dallas Semiconductor Inc. a dévoilé 1-Wire, un système de mesure utilisant un seul fil pour la communication à faible débit. Les données et l'horloge sont combinées et transmises sur cette même ligne. À la réception, le code Manchester, également appelé code de phase, segmente les données. Le code et les données de la batterie, telles que sa tension, son courant, sa température et son état de charge (SoC), sont stockés et suivis par 1-Wire. Sur la plupart des batteries, un fil de détection de température distinct est installé pour des raisons de sécurité. Le système comprend un chargeur et son propre protocole. Dans le système monofilaire Benchmarq, l'évaluation de l'état de santé (SoH) nécessite l'association du dispositif hôte à sa batterie dédiée.

La technologie 1-Wire est intéressante pour les systèmes de stockage d'énergie à coût limité, tels que les batteries de lecteurs de codes-barres, les batteries de radios bidirectionnelles et les batteries militaires, en raison de son faible coût matériel.