使用智能电池管理方案管理无线移动电池

移动电话、个人可穿戴设备以及我们家中的许多无线传感器和控制器的无拘无束世界的便利是有代价的：不断关注和管理为其供电的可充电电池。

最近提出了提供其他维持其运行的方法的建议，例如超级电容器、无线电波的能量收集和来自周围环境的振动能量。但仅靠这些替代方案是不够的。为了确保稳定的电源，充电电池(目前基于锂离子电池)将是必要的。

由于我们十多年来一直依赖可充电电池，我一直感到困惑的是，一个通用的设备和协议独立标准还没有出现。

直到相对可充电的电池管理一直是准系统。典型的低成本相对笨拙的电池方案通常仅由连接到电池组端子的识别电阻组成。或者，电池组可能在电源连接器旁边包括一个电阻温度传感器。下拉电阻的测量值表示容量和化学信息。

有许多所谓的智能电池管理方案可用。但它们要么是公司、行业，要么是特定应用，尽管它们都使用相同的电池类型、尺寸和化学成分。当我们从一个拥有近 80 亿移动电话用户的世界转变为一个将有数百亿甚至数千亿电池依赖的可穿戴无线物联网设备的世界时，这个问题只会变得更糟。这还不包括需要可靠电池管理的现有消费产品。

我的标准跨平台电池管理候选者是 MIPI 联盟开发的电池接口 (BIF) 规范。MIPI 的 250 家公司成员最初将 BIF 定位在移动电话和计算设备上。虽然它在移动设备中被广泛使用的时间比我预期的要长，但我毫不怀疑 BIF 不仅会在那里占据主导地位，而且还会在更广泛的范围内占据主导地位。我的乐观有两个原因。

一是 MIPI 联盟的BIF 工作组并未尝试涵盖可充电电池管理的各个方面。相反，它将重点限制在电池子系统如何与其所在的其他设备(目前是手机)通信。

但由于它只处理通信接口的硬件和软件方面，而不是特别针对特定设备，它看起来像是可穿戴设备和其他消费物联网设备等功率受限的无线平台的理想选择。而且因为它不会尝试做超出必要的事情(许多行业标准的问题)BIF 提供了适用于除了目前用于手机和其他无线设备的锂离子电池之外的其他电池化学成分的承诺。

在硬件方面，BIF 尽可能地简约，硬件收发器可以使用典型的非前沿 CMOS 工艺在少至 1k 的门中实现。这足够小，可以轻松集成到手机电源管理 IC (PMIC) 或数字基带 IC (BB) 中。

尽管它的小门数将使其成为物联网和可穿戴设备的绝佳候选者，但对它有利的是，该规范仅在两个现有的电源连接器 VBAT 和 GND 上增加了一条线，即电池通信线 (BCL) ，在典型的手机中。通过一条 BCL 线路，BIF 通信协议旨在提供一系列管理功能所需的所有信号：电池存在检测、模拟电池识别，以及数据、地址和命令字、带内中断、和省电唤醒命令。

我认为 BIF 能够更广泛地建立自己的第二个原因是工作组提出的软件管理方案。为了管理通过一个引脚连接发送的所有功能，他们定义了一种算法，允许开发人员定义一组电池充电规则，这些规则可以存储在不超过 64k 字节的可寻址 RAM、ROM 或可重新编程的非易失性存储器中对于系统中的每个从设备。除了一些通用软件驱动程序之外，该方案还允许开发人员在基于规则的算法中包含用于主机充电控制的功能，以特定于应用程序要求的优先顺序存储。

但即使有这样的方案可用，也有很多低成本的“哑”模拟电池需要考虑和识别。BIF 工作组考虑到了这一点，在 BCL 和 GND 之间连接了一个下拉电阻，允许基于 BIF 的电池子系统识别电池是智能型还是低成本类型，并确定电池的电气特性。低成本电池。