Verminder elektrische storingen in auto&39;s door gebruik te maken van nauwkeurige detectie- en sensortechnologie voor lithiumbatterijen

Awdur: Iflowpower - Leverantör av bärbar kraftverk

Bij elke vijf auto&39;s die kapot gaan, is een van de accu&39;s defect. De komende jaren zal dit probleem steeds ernstiger worden, aangezien autotechnologieën zoals elektrische transmissie, start/vlamdovingsmanagement en hybride (elektriciteit/gas) steeds populairder worden. Om de fout te verminderen, worden de spanning, stroom en temperatuur van de accu nauwkeurig gedetecteerd en worden de resultaten voorbewerkt. De laadstatus en de bedrijfsstatus worden gebruikt en de resultaten worden naar de regeleenheid van de motor (ECU) gestuurd en de laadfunctie geregeld.

Moderne auto&39;s ontstonden begin 20e eeuw. De eerste auto was afhankelijk van het handmatig starten, met grote kracht, er was een groot risico, en het handmatig starten van de auto heeft veel doden veroorzaakt. In 1902 werd met succes de eerste batterijmotor ontwikkeld.

In 1920 waren alle auto&39;s gestart. Het eerste gebruik is een droge batterij. Wanneer de elektrische energie op is, moet deze worden vervangen.

Binnenkort zal de vloeibare accu (dat wil zeggen de oude loodaccu) de droge accu vervangen. Het voordeel van de loodzuuraccu is dat deze opgeladen kan worden als de motor draait. In de afgelopen eeuw is er weinig veranderd aan loodaccu&39;s. De laatste belangrijke verbetering is de afdichting ervan.

Echte verandering is de noodzaak ervan. In eerste instantie wordt de accu alleen gebruikt om de auto te starten, de claxon te bedienen en de lamp van stroom te voorzien. Tegenwoordig moeten alle elektrische systemen van de auto van stroom worden voorzien vóór de ontsteking.

De toename van het aantal nieuwe elektronische apparaten betreft niet alleen GPS- en dvd-spelers en andere consumentenelektronica. Tegenwoordig zijn de motorregeleenheid (ECU), het elektrisch bedienbare raam, de elektrisch bedienbare stoel en de carrosserie-elektronica zoals de elektrisch bedienbare stoel standaarduitrusting van veel basismodellen. De nieuwe belasting van het exponentiële niveau heeft ernstige gevolgen gehad en de storing die het elektrische systeem veroorzaakt, is steeds vaker het bewijs.

Volgens de statistieken van ADAc en RAC kan bijna 36% van alle autostoringen worden toegeschreven aan elektrische storingen. Als het getal wordt geanalyseerd, blijkt dat meer dan 50% van de storing wordt veroorzaakt door de componenten van de loodzuuraccu. Twee belangrijke kenmerken onder de batterij moeten de gezondheid van loodzuurbatterijen weerspiegelen: (1) Laadstatus (SoC): SOC geeft aan hoeveel lading kan worden geleverd, de nominale capaciteit van de batterij (d.w.z. de nieuwe SOC-batterij) in procentuele weergave.

(2) Bedrijfsstatus (SOH): SOH geeft aan hoeveel lading er kan worden opgeslagen. De laadstatusindicatie is beter dan de brandstofmeter van de accu. Er zijn veel manieren om de SOC te berekenen, waarvan er twee zijn: de open circuit voltage meetmethode en de Coulomb-test (ook bekend als de Coulomb-telmethode).

(1) Meetmethode voor open circuit spanning (VOC): Gecondenseerde relatie tussen open circuit spanning en de laadstatus ervan tijdens een batterijloze toestand. Deze berekeningsmethode heeft twee basisbeperkingen. Ten eerste moet de batterij open zijn en mag er geen belasting zijn om de SOC te kunnen berekenen. Ten tweede is deze meting pas nauwkeurig na een aanzienlijke stabiliteitsperiode. Deze beperkingen maken de VOC-methode niet geschikt voor onlineberekening van SOC.

Deze methode wordt meestal gebruikt in autoreparatiewerkplaatsen. Hierbij wordt de accu verwijderd en kan de spanning tussen de positieve en negatieve elektrische polen worden gemeten met behulp van een spanningstabel. (2) Coulomb-test: Deze methode gebruikt de Coulomb-telling om de stroom naar tijdstippen te meten en zo de SOC te bepalen. Met deze methode kan de SOC in realtime worden berekend, zelfs als de batterij belast is.

De fout in de Coulomb-meting zal echter in de loop van de tijd toenemen. Meestal wordt hierbij uitgebreid gebruikgemaakt van open circuit spanning en Coulomb telling om de laadstatus van de accu te berekenen. De operationele status van de batterij weerspiegelt de algemene staat van de batterij en het vermogen ervan om lading op te slaan in vergelijking met nieuwe batterijen.

Vanwege de aard van de batterij zelf is SOH zeer complex, afhankelijk van de chemische samenstelling en de omgeving van de batterij. De SOH van de batterij wordt beïnvloed door veel factoren, waaronder de acceptatie van het laden, de interne impedantie, de spanning, de zelfontlading en de temperatuur. Deze factoren worden over het algemeen als moeilijk meetbaar beschouwd in real-time omgevingen in de automobielsector.

In de opstartfase (het starten van de motor) wordt de accu het zwaarst belast. De SOC- en SOH-berekeningsmethoden die daadwerkelijk worden gebruikt door de ontwikkelaars van loodaccusensoren en die daadwerkelijk worden gebruikt door de toonaangevende ontwikkelaars van autoaccusensoren, zijn uiterst vertrouwelijk en vaak gepatenteerd. Beschermen. Als eigenaar van intellectueel eigendom werken ze doorgaans nauw samen met VARTA en MOLL om deze algoritmen te ontwikkelen.

Figuur 1 toont het veelgebruikte discrete circuit voor batterijdetectie. Figuur 1: Afzonderlijke oplossing voor batterijdetectie Dit circuit kan in drie delen worden verdeeld: (1) batterijdetectie: de batterijspanning wordt gedetecteerd door een resistieve verzwakker direct vanaf de positieve elektrode van de batterij. Om stroom te detecteren, wordt een detectieweerstand (12V-toepassing wordt over het algemeen gebruikt in 100Mω) Tussen de negatieven van de batterij en de aarde.

Bij deze configuratie is het metalen chassis van de auto doorgaans gemonteerd en is de detectieweerstand in het stroomcircuit van de accu gemonteerd. In andere configuraties is dit de negatieve elektrode van de batterij. Bij SOH-berekeningen moet u ook de temperatuur van de batterij detecteren.

(2) Microcontroller: Microcontroller of MCU belangrijke voltooiing twee taken. De eerste taak is het verwerken van het resultaat van de analoge converter (ADC). Dit werk kan eenvoudig zijn, zoals basisfiltering, maar kan ook complex zijn, zoals het berekenen van SOC en SOH.

De daadwerkelijke functie is afhankelijk van de verwerkingscapaciteiten van de MCU en de behoeften van de autofabrikanten. De tweede taak is om het proces via de communicatie-interface naar de ECU te sturen. (3) Communicatie-interface: Momenteel is de LIN-interface (Local Interconnect Network) de meest voorkomende communicatie-interface tussen batterijsensoren en ECU&39;s.

Lin is een enkelvoudig, goedkoop alternatief voor het algemeen bekende CAN-protocol. Dit is de eenvoudigste configuratie voor batterijdetectie. De meeste nauwkeurige algoritmen voor batterijdetectie vereisen echter tegelijkertijd zowel batterijspanningen als batterijstroom, of batterijspanning, batterijstroom en temperatuur.

Om synchrone bemonstering te realiseren, moet u maximaal twee analoog-naar-digitaal-converters toevoegen. Bovendien passen de ADC en MCU&39;s de voeding aan om correct te werken, wat een nieuwe complexiteit in het circuit veroorzaakt. De fabrikant van de Lin-transceiver heeft dit opgelost door de voeding te integreren.

De volgende ontwikkeling op het gebied van nauwkeurige batterijdetectie in de automobielindustrie zijn geïntegreerde ADC-, MCU- en Lin-transceivers, zoals de AduC703X-serie Precision Simulation Microcontroller van ADU. De AduC703X levert twee of drie 8KSP&39;s, 16-bits<000000>sigma;-Adc, een 20,48MHzarm7TDMIMCU en een geïntegreerde Linv2.

0 compatibele transceiver. De ADUC703X-serie is uitgerust met een regelaar voor lage drukverschillen, die rechtstreeks via de loodzuuraccu van stroom kan worden voorzien. Om te voldoen aan de behoeften van detectie van autobatterijen, omvat de voorkant het volgende apparaat: een spanningsverzwakker voor het bewaken van de batterijspanning; een programmeerbare versterkingsversterker met 100 mωWanneer u de weerstand samen gebruikt, ondersteunt u de volledige stroomsterkte van 1 A tot 1500 A; een accumulator, ondersteunt u het coulomb-aantal zonder softwarebewaking; en één temperatuursensor.

Figuur 2 toont een oplossing voor dit geïntegreerde apparaat. Figuur 2: Oplossing voor geïntegreerde apparaten Een voorbeeld van een paar jaar geleden, toen alleen duurdere auto&39;s waren uitgerust met een batterijsensor. Tegenwoordig zijn er steeds meer midden- en goedkope auto&39;s waarin kleine elektronische apparaten zijn ingebouwd. Tien jaar geleden zag je dit alleen in duurdere modellen.

Het aantal storingen veroorzaakt door loodzuuraccu&39;s neemt daardoor voortdurend toe. Na een paar jaar wordt in elke auto een batterijsensor geïnstalleerd om het risico op een verhoogd risico op beschadiging van het elektronische apparaat te verkleinen.