Réduisez les pannes électriques automobiles en utilisant une technologie de détection et de détection de batterie au lithium de précision

著者：Iflowpower – Lieferant von tragbaren Kraftwerken

Une panne de voiture sur cinq est due à une panne de batterie. Dans les prochaines années, avec la popularité croissante des technologies automobiles telles que la transmission électrique, la gestion du moteur à démarrage/extinction et l&39;hybride (électricité/gaz), ce problème deviendra de plus en plus sérieux. Afin de réduire les défauts, la tension, le courant et la température de la batterie sont détectés avec précision, et les résultats sont prétraités, l&39;état de charge et l&39;état de fonctionnement sont utilisés, et les résultats sont envoyés à l&39;unité de commande du moteur (ECU) et à la fonction de charge de contrôle.

Les voitures modernes sont nées au début du 20e siècle. La première voiture s&39;appuie sur un démarrage manuel, avec une grande force, il y a un risque élevé, et cette manivelle de la voiture a causé beaucoup de décès. En 1902, le premier moteur à démarrage par batterie a été développé avec succès.

En 1920, toutes les voitures ont été démarrées. L&39;utilisation initiale est une pile sèche. Lorsque l’énergie électrique est épuisée, elle doit être remplacée.

Bientôt, la batterie liquide (c&39;est-à-dire l&39;ancienne batterie plomb-acide) remplace la batterie sèche. L&39;avantage de la batterie au plomb est que lorsque le moteur fonctionne, elle peut se charger. Au cours du siècle dernier, les batteries au plomb-acide ont peu évolué, et la dernière amélioration importante est leur étanchéité.

Le véritable changement réside dans ses besoins. Au début, la batterie sert uniquement au démarrage de la voiture, au klaxon et à l&39;alimentation de la lampe. Aujourd&39;hui, tous les systèmes électriques de la voiture doivent être alimentés avant l&39;allumage.

L’essor des nouveaux appareils électroniques ne concerne pas seulement les GPS, les lecteurs DVD et autres appareils électroniques grand public. Aujourd&39;hui, l&39;unité de contrôle du moteur (ECU), la vitre électrique de la voiture et le siège électrique, ainsi que les dispositifs électroniques de carrosserie tels que le siège électrique sont devenus une configuration standard de nombreux modèles de base. La nouvelle charge du niveau exponentiel a sérieusement affecté, et la défaillance causée par le système électrique est de plus en plus évidente.

Selon les statistiques de l&39;ADAc et du RAC, près de 36 % des pannes de voiture peuvent être attribuées à une panne électrique. Si le nombre est analysé, on peut constater que plus de 50 % des défauts sont causés par les composants de la batterie plomb-acide. Deux caractéristiques clés sous la batterie doivent refléter l&39;état de santé des batteries au plomb-acide : (1) État de charge (SoC) : SOC indique la quantité de charge pouvant être fournie, la capacité nominale de la batterie (c&39;est-à-dire le nouveau SOC de la batterie) et la représentation en pourcentage.

(2) État de fonctionnement (SOH) : SOH indique la quantité de charge pouvant être stockée. L&39;indication de l&39;état de charge est meilleure que la jauge de carburant de la batterie. Il existe de nombreuses façons de calculer le SOC, dont deux sont les suivantes : la méthode de mesure de la tension en circuit ouvert et le dosage de Coulomb (également connu sous le nom de méthode de comptage de Coulomb).

(1) Méthode de mesure de la tension en circuit ouvert (VOC) : Relation condensée entre la tension en circuit ouvert et son état de charge en l&39;absence de batterie. Cette méthode de calcul présente deux limites fondamentales : premièrement, pour calculer le SOC, la batterie doit être ouverte, sans charge ; deuxièmement, cette mesure n&39;est précise qu&39;après une période de stabilité considérable. Ces limitations rendent la méthode VOC inadaptée au calcul en ligne du SOC.

Cette méthode est généralement utilisée dans un atelier de réparation automobile, où la batterie est retirée et la tension entre les pôles électriques positifs et négatifs peut être mesurée à l&39;aide d&39;un tableau de tension. (2) Dosage de Coulomb : cette méthode utilise le comptage de Coulomb pour prendre le courant en fonction des points temporels, déterminant ainsi le SOC. Grâce à cette méthode, le SOC peut être calculé en temps réel, même si la batterie est en charge.

Cependant, l’erreur de mesure du coulomb augmentera avec le temps. Il utilise généralement de manière exhaustive la tension en circuit ouvert et le comptage de Coulomb pour calculer l&39;état de charge de la batterie. L&39;état de fonctionnement de l&39;état de marche reflète l&39;état général de la batterie et sa capacité à stocker la charge par rapport aux batteries neuves.

En raison de la nature de la batterie elle-même, le SOH est très compliqué, en fonction de la composition chimique et de l&39;environnement de la batterie. L&39;état de santé de la batterie est affecté par de nombreux facteurs, notamment l&39;acceptation de la charge, l&39;impédance interne, la tension, l&39;autodécharge et la température. Ces facteurs sont généralement considérés comme difficiles à mesurer dans des environnements en temps réel dans l’environnement automobile.

Dans la phase de démarrage (démarrage du moteur), la batterie est soumise à la charge la plus importante. À ce moment-là, les méthodes de calcul SOC et SOH réellement utilisées par le développeur de capteurs de batterie au plomb réellement utilisées par les principaux développeurs de capteurs de batterie automobile sont hautement confidentielles et sont souvent brevetées. Protéger. En tant que propriétaire de la propriété intellectuelle, ils travaillent généralement en étroite collaboration avec VARTA et MOLL pour développer ces algorithmes.

La figure 1 montre le circuit discret couramment utilisé pour la détection de batterie. Figure 1 : Solution de détection de batterie séparée Ce circuit peut être divisé en trois parties : (1) détection de batterie : la tension de la batterie est détectée par un atténuateur résistif directement à partir de l&39;électrode positive de la batterie. Pour détecter le courant, une résistance de détection (application 12 V est généralement utilisée dans 100 Mω) Entre les bornes négatives de la batterie et la masse.

Dans cette configuration, le châssis métallique de la voiture est généralement, et la résistance de détection est montée dans le circuit de courant de la batterie. Dans d&39;autres configurations, c&39;est l&39;électrode négative de la batterie qui est. Concernant les calculs SOH, vous devez également détecter la température de la batterie.

(2) Microcontrôleur : Le microcontrôleur ou MCU accomplit deux tâches importantes. La première tâche consiste à traiter le résultat du convertisseur analogique (CAN). Ce travail peut être simple, comme un simple filtrage de base ; il peut être complexe, comme le calcul du SOC et du SOH.

La fonction réelle dépend des capacités de traitement du MCU et des besoins des constructeurs automobiles. La deuxième tâche consiste à envoyer le processus via l’interface de communication à l’ECU. (3) Interface de communication : Actuellement, l&39;interface de réseau d&39;interconnexion local (LIN) est l&39;interface de communication la plus courante entre les capteurs de batterie et les calculateurs.

Lin est une alternative à faible coût et à ligne unique à un protocole CAN largement connu. Il s’agit de la configuration la plus simple de détection de batterie. Cependant, la plupart des algorithmes de détection de batterie de précision nécessitent à la fois la tension et le courant de la batterie, ou la tension, le courant et la température de la batterie simultanément.

Afin de réaliser un échantillonnage synchrone, vous devez ajouter jusqu&39;à deux convertisseurs analogique-numérique. De plus, l&39;ADC et les MCU ajustent l&39;alimentation pour qu&39;elle fonctionne correctement, ce qui entraîne une nouvelle complexité du circuit. Ce problème a été résolu par le fabricant de l&39;émetteur-récepteur Lin en intégrant l&39;alimentation électrique.

Le prochain développement de la détection de batterie de précision automobile est l&39;ADC intégré, le MCU et les émetteurs-récepteurs Lin, tels que le microcontrôleur de simulation de précision de la série AduC703X d&39;ADU. L&39;AduC703X fournit deux ou trois 8KSP, un sigma-Adc 16 bits, un arm7TDMIMCU 20,48 MHz et un Linv2 intégré.

0 émetteur-récepteur compatible. La série ADUC703X est intégrée à un régulateur de différence de basse pression, qui peut être alimenté directement par la batterie plomb-acide. Afin de répondre aux besoins de détection de batterie automobile, le frontal comprend le dispositif suivant : un atténuateur de tension pour surveiller la tension de la batterie ; un amplificateur à gain programmable, avec 100 mωLors de l&39;utilisation de la résistance ensemble, prenez en charge le courant à pleine échelle de 1 A à 1 500 A ; un accumulateur, prenez en charge le comptage de coulombs sans surveillance logicielle ; et un seul capteur de température.

La figure 2 montre une solution à ce dispositif intégré. Figure 2 : Solution aux appareils intégrés Exemple d&39;il y a quelques années, seules les voitures haut de gamme étaient équipées d&39;un capteur de batterie. Aujourd&39;hui, il existe de plus en plus de voitures de milieu et bas de gamme permettant d&39;installer de petits appareils électroniques, alors que cela n&39;était visible que dans les modèles haut de gamme il y a dix ans.

Le nombre de pannes causées par les batteries au plomb-acide augmente donc continuellement. Après quelques années, chaque voiture installera le capteur de batterie pour réduire le risque d&39;augmentation du risque de l&39;appareil électronique.