Reduser elektrisk feil i biler ved å bruke presisjon litiumbatterideteksjon og sensorteknologi

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Onye na-ebubata ọdụ ọkụ nwere ike ibugharị

Hver femte bilfeil er ett av batteriene. I løpet av de neste årene, med den økende populariteten til bilteknologier som elektrisk girkasse, start/flameout-motorstyring og hybrid (elektrisitet/gass), vil dette problemet bli mer og mer alvorlig. For å redusere feilen blir spenningen, strømmen og temperaturen til batteriet nøyaktig oppdaget, og resultatene forbehandles, ladetilstanden og driftstilstanden brukes, og resultatene sendes til motorens kontrollenhet (ECU) og kontrollladefunksjonen.

Moderne biler ble født på begynnelsen av 1900-tallet. Den første bilen er avhengig av manuell oppstart, med stor styrke, det er høy risiko, og denne håndsveiven til bilen har forårsaket mange dødsfall. I 1902 ble den første batteristartede motoren utviklet med suksess.

I 1920 er alle bilene startet. Den første bruken er et tørt batteri. Når elektrisk energi er oppbrukt, må den skiftes ut.

Snart erstatter væskebatteriet (dvs. det eldgamle blybatteriet) tørrbatteriet. Fordelen med blybatteriet er når motoren går, den kan lade fra. I forrige århundre har det vært liten endring i bly-syre-batterier, og den siste viktige forbedringen er å forsegle den.

Sann endring er behovene til den. Til å begynne med brukes batteriet kun til å starte bilen, hornet og strømforsyningen til lampen. I dag må alle elektriske systemer i bilen være drevet før tenning.

En økning i nye elektroniske enheter er ikke bare GPS- og DVD-spillere og andre elektroniske enheter. I dag har motorkontrollenheten (ECU), elbilvinduet og det elektriske setet, og den elektroniske enheten for kroppen som det elektriske setet blitt en standardkonfigurasjon av mange grunnleggende modeller. Den nye belastningen av det eksponentielle nivået har alvorlig påvirket, og feilen forårsaket av det elektriske systemet er i økende grad beviset.

I følge ADAc- og RAC-statistikken kan nesten 36 % tilskrives elektrisk feil i alle bilfeil. Hvis tallet analyseres, kan man finne at mer enn 50 % av feilen skyldes komponentene i blybatteriet. To nøkkelfunksjoner under batteriet bør gjenspeile helsen til bly-syre-batterier: (1) Ladetilstand (SoC): SOC indikerer hvor mye lading som kan tilføres, batteriets nominelle kapasitet (dvs. det nye batteriet SOC SOC) prosentvis representasjon.

(2) Driftsstatus (SOH): SOH indikerer hvor mye lading som kan lagres. Ladestatusindikatoren for ladestatus er bedre enn batteriets drivstoffmåler. Det er mange måter å beregne SOC på, hvorav to er to: målemetode for åpen kretsspenning og Coulomb-analyse (også kjent som Coulomb-tellemetode).

(1) Målemetode for åpen kretsspenning (VOC): Kondensert forhold mellom åpen kretsspenning og dens ladetilstand under batterifri. Denne beregningsmetoden har to grunnleggende grenser: For det første, for å beregne SOC, må batteriet åpne, uten belastning; den andre er at denne målingen først er nøyaktig etter en betydelig stabilitetsperiode. Disse begrensningene gjør at VOC-metoden ikke er egnet for online-beregning av SOC.

Denne metoden brukes vanligvis på et bilverksted, hvor batteriet fjernes, og spenningen mellom de positive og negative elektriske polene kan måles med en spenningstabell. (2) Coulomb-analyse: Denne metoden bruker Coulomb-telling for å ta strømmen til tidspunkter, og dermed bestemme SOC. Ved å bruke denne metoden kan SOC beregnes i sanntid, selv om batteriet er belastet.

Imidlertid vil feilen i coulomb-målingen øke over tid. Det er generelt omfattende bruk av åpen kretsspenning og coulomb-telling for å beregne ladetilstanden til batteriet. Driftsstatusen til driftstilstanden gjenspeiler den generelle tilstanden til batteriet, og dets evne til å lagre lading sammenlignet med nye batterier.

På grunn av selve batteriets natur er SOH veldig komplisert, avhengig av den kjemiske sammensetningen og miljøet til batteriet. Batteriets SOH påvirkes av mange faktorer, inkludert ladeaksept, intern impedans, spenning, selvutlading og temperatur. Disse faktorene anses generelt for å være vanskelige å måle disse faktorene i sanntidsmiljøer i bilmiljøet.

I oppstartsfasen (motorstart) er batteriet under den største belastningen, på dette tidspunktet er SOC- og SOH-beregningsmetodene som faktisk brukes av lederbatterisensorutvikleren som faktisk brukes av de ledende bilbatterisensorutviklerne, svært konfidensielle, ofte patentert. Beskytte. Som eier av åndsverk jobber de vanligvis tett med VARTA og MOLL for å utvikle disse algoritmene.

Figur 1 viser den vanlig brukte diskrete kretsen for batterideteksjon. Figur 1: Separat batterideteksjonsløsning Denne kretsen kan deles inn i tre deler: (1) batterideteksjon: batterispenning detekteres av en resistiv attenuator direkte fra batteriets positive elektrode. For å oppdage strøm, en deteksjonsmotstand (12V-applikasjon brukes vanligvis i 100Mω) Blant batterinegativer og jord.

I denne konfigurasjonen er metallchassiset til bilen generelt, og deteksjonsmotstanden er montert i strømkretsen til batteriet. I andre konfigurasjoner er den negative elektroden til batteriet. Om SOH-beregninger må du også oppdage temperaturen på batteriet.

(2) Mikrokontroller: Mikrokontroller eller MCU viktig fullføring av to oppgaver. Den første oppgaven er å behandle resultatet av analog omformer (ADC). Dette arbeidet kan være enkelt, for eksempel bare grunnleggende filtrering; det kan være komplekst, for eksempel å beregne SOC og SOH.

Den faktiske funksjonen avhenger av MCUs prosesseringsevne og bilprodusentenes behov. Den andre oppgaven er å sende prosessen gjennom kommunikasjonsgrensesnittet til ECU. (3) Kommunikasjonsgrensesnitt: For øyeblikket er grensesnittet for det lokale sammenkoblingsnettverket (LIN) det vanligste kommunikasjonsgrensesnittet mellom batterisensorer og ECUer.

Lin er et enkeltlinje, lavkostalternativ til en kjent CAN-protokoll. Dette er den enkleste konfigurasjonen av batterideteksjon. Imidlertid krever de fleste presisjonsbatterideteksjonsalgoritmer både batterispenninger og strøm, eller batterispenning, strøm og temperatur samtidig.

For å gjøre synkron sampling, må du legge til opptil to analog til digital omformere. I tillegg justerer ADC- og MCU-ene strømforsyningen til å fungere riktig, noe som forårsaker ny kompleksitet i kretsen. Dette har blitt løst av Lin-transceiverprodusenten ved å integrere strømforsyningen.

Den neste utviklingen av presisjonsbatterideteksjon for biler er integrerte ADC-, MCU- og Lin-transceivere, slik som ADUs AduC703X Series Precision Simulation Microcontroller. AduC703X leverer to eller tre 8KSP-er, 16-bit<000000>sigma;-Adc, en 20,48MHzarm7TDMIMCU og en integrert Linv2.

0-kompatibel sender/mottaker. ADUC703X-serien er integrert med en lavtrykksdifferanseregulator, som kan drives direkte fra bly-syre-batteriet. For å møte behovene til bilbatterideteksjon, inkluderer frontenden følgende enhet: en spenningsdemper for overvåking av batterispenningen; en programmerbar forsterker forsterker, med 100mωNår du bruker motstanden sammen, støtte fullskalastrømmen på 1A til 1500A; en akkumulator, støtte coulomb-telling uten programvareovervåking; og en enkelt temperatursensor.

Figur 2 viser en løsning på denne integrerte enheten. Figur 2: Løsning på integrerte enheter Et eksempel for noen år siden var det kun high-end biler som er utstyrt med batterisensor. I dag er det flere og flere mellomstore og lave biler for installasjon av små elektroniske enheter, og det kan bare sees i high-end-modeller for ti år siden.

Antallet feil forårsaket av blybatterier legges derfor kontinuerlig til. Etter noen år vil hver bil installere batterisensoren for å redusere risikoen for å øke risikoen for den elektroniske enheten.