Ridurre i guasti elettrici automobilistici utilizzando la tecnologia di rilevamento e rilevamento di precisione delle batterie al litio

著者：Iflowpower – Dodávateľ prenosných elektrární

Ogni cinque auto il guasto riguarda una delle batterie. Nei prossimi anni, con la crescente popolarità di tecnologie automobilistiche come la trasmissione elettrica, la gestione dell&39;avviamento/spegnimento del motore e la tecnologia ibrida (elettrica/gas), questo problema diventerà sempre più serio. Per ridurre i guasti, vengono rilevati con precisione la tensione, la corrente e la temperatura della batteria, i risultati vengono preelaborati, vengono utilizzati lo stato di carica e lo stato operativo e i risultati vengono inviati alla centralina di controllo del motore (ECU) e alla funzione di controllo della carica.

Le automobili moderne sono nate all&39;inizio del XX secolo. La prima auto si basa sull&39;avviamento manuale, con grande forza, il che comporta un rischio elevato e questa manovella dell&39;auto ha causato molte vittime. Nel 1902 venne sviluppato con successo il primo motore con avviamento a batteria.

Nel 1920 tutte le auto erano state avviate. L&39;uso iniziale è con una batteria a secco. Quando l&39;energia elettrica è esaurita, deve essere sostituita.

Presto la batteria liquida (cioè la vecchia batteria al piombo) sostituirà la batteria a secco. Il vantaggio della batteria al piombo è che può essere caricata quando il motore è in funzione. Nell&39;ultimo secolo, le batterie al piombo hanno subito pochi cambiamenti e l&39;ultimo miglioramento importante è stata la loro sigillatura.

Il vero cambiamento è la necessità del cambiamento. Inizialmente la batteria serve solo per avviare l&39;auto, per il clacson e per alimentare la lampada. Oggigiorno tutti i sistemi elettrici dell&39;auto devono essere alimentati prima dell&39;accensione.

L&39;ondata di nuovi dispositivi elettronici non riguarda solo GPS, lettori DVD e altri dispositivi elettronici di consumo. Oggigiorno, la centralina motore (ECU), gli alzacristalli elettrici, il sedile elettrico e i dispositivi elettronici della carrozzeria, come il sedile elettrico, sono diventati una configurazione standard di molti modelli base. Il nuovo carico di livello esponenziale ha avuto gravi ripercussioni e i guasti causati dall&39;impianto elettrico sono sempre più evidenti.

Secondo le statistiche ADAc e RAC, quasi il 36% dei guasti alle auto è dovuto a guasti elettrici. Analizzando i numeri, si scopre che oltre il 50% dei guasti è causato dai componenti della batteria al piombo. Due caratteristiche chiave sotto la batteria dovrebbero riflettere lo stato di salute delle batterie al piombo: (1) Stato di carica (SoC): SOC indica quanta carica può essere fornita, la rappresentazione percentuale della capacità nominale della batteria (vale a dire, la nuova batteria SOC SOC).

(2) Stato operativo (SOH): SOH indica quanta carica può essere immagazzinata. L&39;indicazione dello stato di carica è migliore dell&39;indicatore del livello di carica della batteria. Esistono molti metodi per calcolare lo SOC, due dei quali sono: il metodo di misurazione della tensione a circuito aperto e il test di Coulomb (noto anche come metodo di conteggio di Coulomb).

(1) Metodo di misurazione della tensione a circuito aperto (VOC): relazione condensata tra la tensione a circuito aperto e il suo stato di carica durante il funzionamento senza batteria. Questo metodo di calcolo ha due limiti fondamentali: in primo luogo, per calcolare lo SOC, la batteria deve aprirsi, senza carico; in secondo luogo, questa misurazione è accurata solo dopo un considerevole periodo di stabilità. Queste limitazioni rendono il metodo VOC non adatto al calcolo online dello SOC.

Questo metodo viene solitamente utilizzato nelle officine di riparazione auto, dove la batteria viene rimossa e la tensione tra i poli elettrici positivo e negativo può essere misurata con una tabella dei voltaggi. (2) Saggio di Coulomb: questo metodo utilizza il conteggio di Coulomb per prendere la corrente in punti temporali, determinando così lo stato di carica (SOC). Utilizzando questo metodo, lo SOC può essere calcolato in tempo reale, anche quando la batteria è sotto carico.

Tuttavia, l&39;errore della misurazione di Coulomb aumenterà nel tempo. In genere, per calcolare lo stato di carica della batteria si utilizzano in modo completo la tensione a circuito aperto e il conteggio di Coulomb. Lo stato operativo dello stato di esecuzione riflette lo stato generale della batteria e la sua capacità di immagazzinare carica rispetto alle batterie nuove.

A causa della natura stessa della batteria, la SOH è molto complicata, e dipende dalla composizione chimica e dall&39;ambiente in cui si trova la batteria. Lo stato di carica (SOH) della batteria è influenzato da molti fattori, tra cui l&39;accettazione della carica, l&39;impedenza interna, la tensione, l&39;autoscarica e la temperatura. In genere, si ritiene che questi fattori siano difficili da misurare in tempo reale nel contesto automobilistico.

Nella fase di avviamento (avviamento del motore), la batteria è sottoposta al carico maggiore; in questa fase, i metodi di calcolo SOC e SOH effettivamente utilizzati dagli sviluppatori di sensori per batterie al piombo e dai principali sviluppatori di sensori per batterie per autoveicoli sono altamente riservati e spesso sono brevettati. Proteggere. In quanto titolari della proprietà intellettuale, solitamente collaborano a stretto contatto con VARTA e MOLL per sviluppare questi algoritmi.

La figura 1 mostra il circuito discreto comunemente utilizzato per il rilevamento della batteria. Figura 1: Soluzione separata per il rilevamento della batteria Questo circuito può essere suddiviso in tre parti: (1) rilevamento della batteria: la tensione della batteria viene rilevata da un attenuatore resistivo direttamente dall&39;elettrodo positivo della batteria. Per rilevare la corrente, viene generalmente utilizzata una resistenza di rilevamento (l&39;applicazione a 12 V è generalmente utilizzata in 100 Mω) Tra i poli negativi della batteria e la terra.

In questa configurazione, il telaio metallico dell&39;auto è generalmente montato nel circuito di corrente della batteria. In altre configurazioni, l&39;elettrodo negativo della batteria è. Per quanto riguarda i calcoli SOH, è necessario rilevare anche la temperatura della batteria.

(2) Microcontrollore: Microcontrollore o MCU importante completamento di due attività. Il primo compito è elaborare il risultato del convertitore analogico (ADC). Questo lavoro può essere semplice, ad esempio un semplice filtraggio di base, oppure complesso, ad esempio il calcolo di SOC e SOH.

La funzione effettiva dipende dalle capacità di elaborazione dell&39;MCU e dalle esigenze delle case automobilistiche. Il secondo compito è quello di inviare il processo tramite l&39;interfaccia di comunicazione alla ECU. (3) Interfaccia di comunicazione: attualmente, l&39;interfaccia di rete di interconnessione locale (LIN) è l&39;interfaccia di comunicazione più comune tra i sensori della batteria e le ECU.

Lin è un&39;alternativa a linea singola e a basso costo al noto protocollo CAN. Questa è la configurazione più semplice per il rilevamento della batteria. Tuttavia, la maggior parte degli algoritmi di rilevamento di precisione delle batterie richiede sia la tensione che la corrente della batteria, oppure la tensione, la corrente e la temperatura della batteria contemporaneamente.

Per realizzare il campionamento sincrono, è necessario aggiungere fino a due convertitori analogico-digitali. Inoltre, l&39;ADC e le MCU regolano l&39;alimentazione affinché funzioni correttamente, determinando una nuova complessità del circuito. Il produttore del transceiver Lin ha risolto questo problema integrando l&39;alimentatore.

Il prossimo sviluppo nel campo del rilevamento di precisione delle batterie per autoveicoli riguarda i transceiver ADC, MCU e Lin integrati, come il microcontrollore di simulazione di precisione della serie AduC703X di ADU. AduC703X fornisce due o tre 8KSP, sigma-Adc a 16 bit, un arm7TDMIMCU da 20,48 MHz e un Linv2 integrato.

0 ricetrasmettitore compatibile. La serie ADUC703X è dotata di un regolatore di bassa differenza di pressione, che può essere alimentato direttamente dalla batteria al piombo. Per soddisfare le esigenze di rilevamento della batteria per autoveicoli, il front-end include il seguente dispositivo: un attenuatore di tensione per il monitoraggio della tensione della batteria; un amplificatore di guadagno programmabile, con 100 mωUtilizzando insieme il resistore, supporta una corrente a piena scala da 1 A a 1500 A; un accumulatore, supporta il conteggio di Coulomb senza monitoraggio software; e un singolo sensore di temperatura.

La figura 2 mostra una soluzione per questo dispositivo integrato. Figura 2: Soluzione per dispositivi integrati Un esempio di alcuni anni fa: solo le auto di fascia alta erano dotate di un sensore della batteria. Oggigiorno sono sempre più numerose le auto di fascia media e bassa in cui sono installati piccoli dispositivi elettronici, cosa che dieci anni fa era possibile solo nei modelli di fascia alta.

Il numero di guasti causati dalle batterie al piombo-acido aumenta quindi costantemente. Dopo alcuni anni, ogni auto installerà il sensore della batteria per ridurre il rischio di aumentare i rischi del dispositivo elettronico.