Mengurangi kegagalan kelistrikan otomotif dengan menggunakan teknologi deteksi dan penginderaan baterai lithium yang presisi

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - អ្នកផ្គត់ផ្គង់ស្ថានីយ៍ថាមពលចល័ត

Setiap lima mobil terjadi kerusakan pada salah satu baterainya. Dalam beberapa tahun ke depan, dengan makin populernya teknologi otomotif seperti transmisi listrik, manajemen start/flame mesin, dan hybrid (listrik/gas), masalah ini akan menjadi semakin serius. Untuk mengurangi kesalahan, tegangan, arus, dan suhu baterai dideteksi secara akurat, dan hasilnya diolah terlebih dahulu, status pengisian daya dan status pengoperasian digunakan, dan hasilnya dikirim ke unit kontrol mesin (ECU), dan fungsi pengisian daya kontrol.

Mobil modern lahir pada awal abad ke-20. Mobil pertama yang mengandalkan pengaktifan manual, dengan kekuatan besar, memiliki risiko tinggi, dan engkol tangan mobil ini telah menyebabkan banyak kematian. Pada tahun 1902, motor bertenaga baterai pertama berhasil dikembangkan.

Pada tahun 1920, semua mobil telah mulai diproduksi. Penggunaan awal adalah baterai kering. Jika energi listrik habis, maka harus diganti.

Segera, baterai cair (yaitu baterai timbal-asam kuno) menggantikan baterai kering. Keuntungan dari baterai timbal-asam adalah saat mesin bekerja, ia dapat diisi dari. Pada abad terakhir, hanya ada sedikit perubahan pada baterai timbal-asam, dan peningkatan penting terakhir adalah menyegelnya.

Perubahan sejati adalah kebutuhannya. Pada awalnya baterai hanya digunakan untuk menyalakan mobil, klakson, dan sumber tenaga untuk menyalakan lampu. Saat ini, semua sistem kelistrikan mobil harus diberi daya sebelum pengapian.

Lonjakan perangkat elektronik baru bukan hanya GPS dan pemutar DVD serta perangkat elektronik konsumen lainnya. Saat ini, unit kontrol mesin (ECU), jendela mobil elektrik dan kursi elektrik, serta perangkat elektronik tubuh seperti kursi elektrik telah menjadi konfigurasi standar banyak model dasar. Beban baru tingkat eksponensial telah mempengaruhi secara serius, dan kegagalan yang disebabkan oleh sistem kelistrikan semakin menjadi bukti.

Menurut statistik ADAc dan RAC, hampir 36% dapat dikaitkan dengan kegagalan kelistrikan pada semua kegagalan mobil. Bila angka itu dianalisa, diketahui lebih dari 50% kerusakannya disebabkan oleh komponen aki timbal asam. Dua fitur utama di bawah baterai harus mencerminkan kesehatan baterai timbal-asam: (1) Status pengisian daya (SoC): SOC menunjukkan berapa banyak daya yang dapat disuplai, representasi persentase kapasitas baterai terukur (yaitu, SOC baterai baru).

(2) Status operasi (SOH): SOH menunjukkan berapa banyak muatan yang dapat disimpan. Indikasi status pengisian daya lebih baik daripada pengukur bahan bakar baterai. Ada banyak cara untuk menghitung SOC, dua di antaranya adalah: metode pengukuran tegangan rangkaian terbuka dan pengujian Coulomb (juga dikenal sebagai metode penghitungan Coulomb).

(1) Metode pengukuran tegangan sirkuit terbuka (VOC): Hubungan singkat antara tegangan sirkuit terbuka dan status pengisian dayanya saat tanpa baterai. Metode perhitungan ini memiliki dua batasan dasar: Pertama, untuk menghitung SOC, baterai harus terbuka, tanpa beban; yang kedua, pengukuran ini hanya akurat setelah periode stabilitas yang cukup lama. Keterbatasan ini membuat metode VOC tidak cocok untuk perhitungan SOC daring.

Metode ini biasanya digunakan di bengkel mobil, di mana baterai dilepas, dan tegangan antara kutub listrik positif dan negatif dapat diukur dengan tabel tegangan. (2) Pengujian Coulomb: Metode ini menggunakan Hitungan Coulomb untuk mengambil arus ke titik waktu, sehingga menentukan SOC. Dengan menggunakan metode ini, SOC dapat dihitung secara real time, bahkan jika baterai dalam kondisi beban.

Namun, kesalahan pengukuran coulomb akan meningkat seiring waktu. Secara umum secara komprehensif menggunakan tegangan sirkuit terbuka dan penghitungan coulomb untuk menghitung status pengisian baterai. Status pengoperasian saat berjalan mencerminkan kondisi umum baterai, dan kemampuannya menyimpan daya dibandingkan dengan baterai baru.

Karena sifat baterai itu sendiri, SOH sangat rumit, tergantung pada komposisi kimia dan lingkungan baterai. SOH baterai dipengaruhi oleh banyak faktor, termasuk penerimaan pengisian daya, impedansi internal, tegangan, pelepasan sendiri, dan suhu. Faktor-faktor ini secara umum dianggap sulit untuk mengukur faktor-faktor ini dalam lingkungan waktu nyata di lingkungan otomotif.

Pada fase permulaan (start up) baterai berada pada beban yang paling besar, pada saat ini metode perhitungan SOC dan SOH yang selama ini digunakan oleh para pengembang sensor baterai terkemuka di dunia sangatlah rahasia dan seringkali dipatenkan. Melindungi. Sebagai pemilik kekayaan intelektual, mereka biasanya bekerja sama erat dengan VARTA dan MOLL untuk mengembangkan algoritma ini.

Gambar 1 menunjukkan rangkaian diskrit yang umum digunakan untuk deteksi baterai. Gambar 1: Solusi deteksi baterai terpisah Rangkaian ini dapat dibagi menjadi tiga bagian: (1) deteksi baterai: tegangan baterai dideteksi oleh attenuator resistif langsung dari elektroda positif baterai. Untuk mendeteksi arus, resistor deteksi (aplikasi 12V umumnya digunakan dalam 100Mω) Diantara negatif baterai dan ground.

Pada konfigurasi ini, rangka mobil umumnya berbahan logam, dan resistansi deteksinya dipasang pada rangkaian arus baterai. Pada konfigurasi lain, elektroda negatif baterai adalah. Tentang perhitungan SOH, Anda juga harus mendeteksi suhu baterai.

(2) Mikrokontroler: Mikrokontroler atau MCU penting dalam menyelesaikan dua tugas. Tugas pertama adalah memproses hasil konverter analog (ADC). Pekerjaan ini mungkin sederhana, seperti hanya penyaringan dasar; mungkin rumit, seperti menghitung SOC dan SOH.

Fungsi sesungguhnya bergantung pada kemampuan pemrosesan MCU dan kebutuhan produsen mobil. Tugas kedua adalah mengirimkan proses melalui antarmuka komunikasi ke ECU. (3) Antarmuka komunikasi: Saat ini, antarmuka jaringan interkoneksi lokal (LIN) adalah antarmuka komunikasi paling umum antara sensor baterai dan ECU.

Lin merupakan protokol CAN alternatif berbiaya rendah yang hanya menggunakan satu jalur. Ini adalah konfigurasi deteksi baterai yang termudah. Namun, sebagian besar algoritma deteksi baterai presisi memerlukan tegangan dan arus baterai, atau tegangan, arus, dan suhu baterai secara bersamaan.

Untuk membuat pengambilan sampel sinkron, Anda harus menambahkan hingga dua konverter analog ke digital. Selain itu, ADC dan MCU menyesuaikan catu daya agar bekerja dengan benar, menyebabkan kompleksitas sirkuit baru. Masalah ini telah diselesaikan oleh produsen transceiver Lin dengan mengintegrasikan catu daya.

Perkembangan selanjutnya dari deteksi baterai presisi otomotif adalah ADC terintegrasi, MCU dan transceiver Lin, seperti Mikrokontroler Simulasi Presisi Seri AduC703X milik ADU. AduC703X memasok dua atau tiga 8KSP, sigma;-Adc 16-bit, arm7TDMIMCU 20,48MHz, dan Linv2 terintegrasi.

0 transceiver yang kompatibel. Seri ADUC703X terintegrasi dengan pengatur perbedaan tekanan rendah, yang dapat diberi daya langsung dari baterai timbal-asam. Untuk memenuhi kebutuhan deteksi baterai otomotif, bagian depan mencakup perangkat berikut: peredam tegangan untuk memantau tegangan baterai; penguat penguatan yang dapat diprogram, dengan 100mωSaat menggunakan resistor bersama-sama, mendukung arus skala penuh 1A hingga 1500A; akumulator, mendukung penghitungan coulomb tanpa pemantauan perangkat lunak; dan satu sensor suhu.

Gambar 2 menunjukkan solusi untuk perangkat terintegrasi ini. Gambar 2: Solusi untuk perangkat terintegrasi Contoh beberapa tahun lalu, hanya mobil kelas atas yang dilengkapi dengan sensor baterai. Saat ini, semakin banyak mobil kelas menengah dan bawah yang dilengkapi dengan perangkat elektronik kecil, dan hal itu hanya dapat dilihat pada model kelas atas sepuluh tahun yang lalu.

Oleh karena itu, jumlah kerusakan yang disebabkan oleh baterai timbal-asam terus bertambah. Setelah beberapa tahun, setiap mobil akan memasang sensor baterai untuk mengurangi risiko peningkatan risiko perangkat elektronik.