सटीक लिथियम बैटरी पहचान और संवेदन प्रौद्योगिकी का उपयोग करके मोटर वाहन विद्युत विफलता को कम करें

著者：Iflowpower – Lieferant von tragbaren Kraftwerken

हर पांचवीं कार में से एक बैटरी खराब हो जाती है। अगले कुछ वर्षों में, इलेक्ट्रिकल ट्रांसमिशन, स्टार्ट/फ्लेमआउट इंजन प्रबंधन और हाइब्रिड (बिजली/गैस) जैसी ऑटोमोटिव प्रौद्योगिकियों की बढ़ती लोकप्रियता के साथ, यह मुद्दा और अधिक गंभीर हो जाएगा। दोष को कम करने के लिए, बैटरी के वोल्टेज, करंट और तापमान का सटीक पता लगाया जाता है, और परिणामों का पूर्व उपचार किया जाता है, चार्जिंग स्थिति और ऑपरेटिंग स्थिति का उपयोग किया जाता है, और परिणाम इंजन नियंत्रण इकाई (ईसीयू) को भेजे जाते हैं, और चार्जिंग फ़ंक्शन को नियंत्रित करते हैं।

आधुनिक कारों का जन्म 20वीं सदी के प्रारंभ में हुआ। पहली कार मैनुअल स्टार्टअप पर भरोसा करती है, बड़ी ताकत के साथ, एक उच्च जोखिम है, और कार के इस हाथ क्रैंक ने बहुत सारी मौत का कारण बना दिया है। 1902 में पहली बैटरी चालित मोटर का सफलतापूर्वक विकास किया गया।

1920 तक सभी कारें चालू हो गयीं। प्रारंभिक प्रयोग सूखी बैटरी का है। जब विद्युत ऊर्जा समाप्त हो जाती है, तो उसे प्रतिस्थापित करना आवश्यक होता है।

जल्द ही, तरल बैटरी (अर्थात प्राचीन लेड-एसिड बैटरी) सूखी बैटरी की जगह ले लेगी। लेड-एसिड बैटरी का लाभ यह है कि जब इंजन चल रहा हो, तो इसे चार्ज किया जा सकता है। पिछली शताब्दी में लेड-एसिड बैटरियों में बहुत कम परिवर्तन हुआ है, तथा अंतिम महत्वपूर्ण सुधार इसे सील करना है।

सच्चा परिवर्तन इसकी आवश्यकता है। पहले बैटरी का उपयोग केवल कार को स्टार्ट करने, हॉर्न बजाने और लैम्प को बिजली देने के लिए किया जाता था। आजकल, कार के सभी विद्युत प्रणालियों को प्रज्वलित करने से पहले विद्युत आपूर्ति की जानी आवश्यक है।

नए इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उछाल सिर्फ जीपीएस और डीवीडी प्लेयर और अन्य उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों तक ही सीमित नहीं है। आज, इंजन नियंत्रण इकाई (ईसीयू), इलेक्ट्रिक कार विंडो और इलेक्ट्रिक सीट, तथा इलेक्ट्रिक सीट जैसे बॉडी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण कई बुनियादी मॉडलों का मानक विन्यास बन गए हैं। घातीय स्तर के नए भार ने गंभीर रूप से प्रभावित किया है, और विद्युत प्रणाली के कारण होने वाली विफलता तेजी से इसका सबूत है।

एडीएसी और आरएसी आंकड़ों के अनुसार, सभी कार विफलताओं में से लगभग 36% के लिए विद्युत विफलता को जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। यदि संख्या का विश्लेषण किया जाए तो पता चलता है कि 50% से अधिक खराबी लीड-एसिड बैटरी के घटकों के कारण होती है। बैटरी के नीचे दो प्रमुख विशेषताएं लीड-एसिड बैटरी के स्वास्थ्य को प्रतिबिंबित करनी चाहिए: (1) चार्जिंग स्थिति (एसओसी): एसओसी इंगित करता है कि कितना चार्ज आपूर्ति की जा सकती है, बैटरी रेटेड क्षमता (यानी, नई बैटरी एसओसी एसओसी) प्रतिशत प्रतिनिधित्व।

(2) संचालन स्थिति (SOH): SOH इंगित करता है कि कितना चार्ज संग्रहीत किया जा सकता है। चार्जिंग स्थिति संकेत बैटरी के ईंधन गेज से बेहतर है। एसओसी की गणना करने के कई तरीके हैं, जिनमें से दो हैं: ओपन सर्किट वोल्टेज माप विधि और कूलम्ब परख (जिसे कूलम्ब गणना विधि भी कहा जाता है)।

(1) ओपन सर्किट वोल्टेज (वीओसी) माप विधि: बैटरी-मुक्त के दौरान ओपन सर्किट वोल्टेज और इसकी चार्जिंग स्थिति के बीच संघनित संबंध। इस गणना पद्धति की दो बुनियादी सीमाएँ हैं: पहली, एसओसी की गणना करने के लिए, बैटरी खुली होनी चाहिए, कोई भार नहीं होना चाहिए; दूसरी यह है कि यह माप केवल काफी स्थिरता अवधि के बाद ही सटीक है। ये सीमाएँ VOC विधि को SOC की ऑनलाइन गणना के लिए उपयुक्त नहीं बनाती हैं।

इस विधि का प्रयोग आमतौर पर कार मरम्मत की दुकान में किया जाता है, जहां बैटरी को निकाल दिया जाता है, और वोल्टेज तालिका के माध्यम से धनात्मक तथा ऋणात्मक विद्युत ध्रुवों के बीच वोल्टेज को मापा जा सकता है। (2) कूलम्ब परख: यह विधि वर्तमान को समय बिंदुओं पर ले जाने के लिए कूलम्ब काउंट का उपयोग करती है, जिससे एसओसी का निर्धारण होता है। इस पद्धति का उपयोग करके, एसओसी की गणना वास्तविक समय में की जा सकती है, भले ही बैटरी लोड की स्थिति में हो।

हालाँकि, समय के साथ कूलॉम माप की त्रुटि बढ़ जाएगी। यह आमतौर पर बैटरी की चार्जिंग स्थिति की गणना करने के लिए खुले सर्किट वोल्टेज और कूलम्ब गिनती का व्यापक रूप से उपयोग करता है। चलित अवस्था की परिचालन स्थिति बैटरी की सामान्य स्थिति, तथा नई बैटरियों की तुलना में चार्ज संग्रहीत करने की उसकी क्षमता को दर्शाती है।

बैटरी की प्रकृति के कारण, SOH बहुत जटिल है, जो बैटरी की रासायनिक संरचना और पर्यावरण पर निर्भर करता है। बैटरी का SOH कई कारकों से प्रभावित होता है, जिनमें चार्जिंग स्वीकृति, आंतरिक प्रतिबाधा, वोल्टेज, स्व-निर्वहन और तापमान शामिल हैं। इन कारकों को आम तौर पर ऑटोमोटिव वातावरण में वास्तविक समय के वातावरण में मापना कठिन माना जाता है।

स्टार्टअप चरण (इंजन स्टार्ट) में, बैटरी सबसे बड़े लोड के तहत होती है, इस समय, प्रमुख ऑटोमोटिव बैटरी सेंसर डेवलपर्स द्वारा वास्तव में उपयोग की जाने वाली एसओसी और एसओएच गणना विधियां अत्यधिक गोपनीय होती हैं, जिन्हें अक्सर पेटेंट कराया जाता है। रक्षा करना। बौद्धिक संपदा के स्वामी के रूप में, वे आमतौर पर इन एल्गोरिदम को विकसित करने के लिए VARTA और MOLL के साथ मिलकर काम करते हैं।

चित्र 1 में बैटरी का पता लगाने के लिए सामान्यतः प्रयुक्त असतत सर्किट दर्शाया गया है। चित्र 1: अलग बैटरी का पता लगाने का समाधान इस सर्किट को तीन भागों में विभाजित किया जा सकता है: (1) बैटरी का पता लगाना: बैटरी वोल्टेज का पता बैटरी के सकारात्मक इलेक्ट्रोड से सीधे प्रतिरोधक एटेन्यूएटर द्वारा लगाया जाता है। धारा का पता लगाने के लिए, एक डिटेक्शन रेसिस्टर (12V अनुप्रयोग आमतौर पर 100M में उपयोग किया जाता है)ω) बैटरी निगेटिव और ग्राउंड के बीच।

इस विन्यास में, कार का धातु चेसिस आम तौर पर होता है, और पता लगाने का प्रतिरोध बैटरी के वर्तमान सर्किट में लगाया जाता है। अन्य विन्यास में, बैटरी का ऋणात्मक इलेक्ट्रोड होता है। SOH गणना के संबंध में, आपको बैटरी के तापमान का भी पता लगाना होगा।

(2) माइक्रोकंट्रोलर: माइक्रोकंट्रोलर या एमसीयू दो महत्वपूर्ण कार्य पूर्ण करता है। पहला कार्य एनालॉग कनवर्टर (ADC) के परिणाम को संसाधित करना है। यह कार्य सरल हो सकता है, जैसे केवल बुनियादी फ़िल्टरिंग; यह जटिल भी हो सकता है, जैसे SOC और SOH की गणना करना।

वास्तविक कार्य MCU की प्रसंस्करण क्षमताओं और कार निर्माताओं की जरूरतों पर निर्भर करता है। दूसरा कार्य संचार इंटरफेस के माध्यम से प्रक्रिया को ECU तक भेजना है। (3) संचार इंटरफ़ेस: वर्तमान में, स्थानीय इंटरकनेक्ट नेटवर्क (LIN) इंटरफ़ेस बैटरी सेंसर और ECU के बीच सबसे आम संचार इंटरफ़ेस है।

लिन एक एकल लाइन, व्यापक रूप से ज्ञात CAN प्रोटोकॉल का कम लागत वाला विकल्प है। यह बैटरी का पता लगाने का सबसे आसान कॉन्फ़िगरेशन है। हालाँकि, अधिकांश परिशुद्धता बैटरी पहचान एल्गोरिदम में बैटरी वोल्टेज और करंट, या बैटरी वोल्टेज, करंट और तापमान दोनों की एक साथ आवश्यकता होती है।

तुल्यकालिक नमूनाकरण के लिए, आपको दो एनालॉग से डिजिटल कन्वर्टर्स को जोड़ना होगा। इसके अतिरिक्त, ADC और MCU विद्युत आपूर्ति को सही ढंग से कार्य करने के लिए समायोजित करते हैं, जिससे सर्किट में नई जटिलता उत्पन्न होती है। लिन ट्रांसीवर निर्माता द्वारा विद्युत आपूर्ति को एकीकृत करके इसका समाधान कर लिया गया है।

ऑटोमोटिव परिशुद्धता बैटरी पहचान का अगला विकास एकीकृत एडीसी, एमसीयू और लिन ट्रांसीवर है, जैसे कि एडीयू का एडीयूसी703एक्स सीरीज परिशुद्धता सिमुलेशन माइक्रोकंट्रोलर। AduC703X दो या तीन 8KSPs, 16-बिट sigma-Adc, एक 20.48MHzarm7TDMIMCU, और एक एकीकृत Linv2 की आपूर्ति करता है।

0 संगत ट्रांसीवर. ADUC703X श्रृंखला एक निम्न दबाव अंतर समायोजक के साथ एकीकृत है, जिसे सीधे लीड-एसिड बैटरी से संचालित किया जा सकता है। ऑटोमोटिव बैटरी का पता लगाने की जरूरतों को पूरा करने के लिए, फ्रंट एंड में निम्नलिखित डिवाइस शामिल हैं: बैटरी वोल्टेज की निगरानी के लिए एक वोल्टेज एटेन्यूएटर; 100 मीटर के साथ एक प्रोग्रामेबल लाभ एम्पलीफायरωप्रतिरोधक का एक साथ उपयोग करने पर, 1A से 1500A तक के पूर्ण-पैमाने के धारा का समर्थन; एक संचायक, सॉफ्टवेयर निगरानी के बिना कूलम्ब गणना का समर्थन; और एक एकल तापमान संवेदक।

चित्र 2 इस एकीकृत डिवाइस का समाधान दर्शाता है। चित्र 2: एकीकृत उपकरणों का समाधान कुछ वर्ष पहले का उदाहरण, केवल उच्च-स्तरीय कारें ही बैटरी सेंसर से सुसज्जित होती थीं। आज, छोटे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को स्थापित करने के लिए अधिक से अधिक मध्यम और निम्न-अंत वाली कारें हैं, और दस साल पहले यह केवल उच्च-अंत मॉडल में देखा जा सकता था।

इसलिए लेड-एसिड बैटरियों के कारण होने वाली खराबी की संख्या लगातार बढ़ती जा रही है। कुछ वर्षों के बाद, इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस के जोखिम को कम करने के लिए प्रत्येक कार में बैटरी सेंसर लगाया जाएगा।