Zmniejsz liczbę awarii instalacji elektrycznej w samochodzie, stosując precyzyjną technologię wykrywania i wykrywania akumulatorów litowych

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Портативті электр станциясының жеткізушісі

Co piąty samochód ulega awarii z powodu rozładowania akumulatora. W najbliższych latach, wraz ze wzrostem popularności technologii motoryzacyjnych, takich jak elektryczne skrzynie biegów, zarządzanie silnikiem z rozruchem/gaśnięciem zapłonu i hybrydy (prąd/gaz), problem ten stanie się coraz poważniejszy. Aby zredukować ryzyko wystąpienia usterki, napięcie, prąd i temperatura akumulatora są dokładnie wykrywane, a wyniki są wstępnie przetwarzane. Następnie wykorzystuje się stan ładowania i stan roboczy, a wyniki są przesyłane do jednostki sterującej silnikiem (ECU) i funkcji sterowania ładowaniem.

Nowoczesne samochody narodziły się na początku XX wieku. Pierwszy samochód opiera się na ręcznym uruchamianiu, co wiąże się z dużą siłą i dużym ryzykiem. Ta ręczna korba była przyczyną wielu zgonów. W 1902 roku udało się opracować pierwszy silnik elektryczny z rozruchem akumulatorowym.

Do 1920 roku wszystkie samochody były już uruchomione. Pierwszym zastosowaniem jest bateria sucha. Gdy zapas energii elektrycznej się wyczerpie, należy go wymienić.

Już wkrótce akumulatory suche zostaną zastąpione akumulatorami ciekłymi (czyli starymi akumulatorami kwasowo-ołowiowymi). Zaletą akumulatora kwasowo-ołowiowego jest to, że można go ładować, gdy silnik pracuje. W ostatnim stuleciu w akumulatorach kwasowo-ołowiowych zaszło niewiele zmian, a ostatnim ważnym udoskonaleniem jest ich uszczelnienie.

Prawdziwa zmiana to taka, która jej wymaga. Początkowo akumulator służy jedynie do uruchomienia samochodu, klaksonu i zasilania lampy. Obecnie wszystkie układy elektryczne samochodu muszą zostać zasilone przed zapłonem.

Gwałtowny wzrost liczby nowych urządzeń elektronicznych nie dotyczy wyłącznie urządzeń GPS, odtwarzaczy DVD i innych urządzeń elektroniki użytkowej. Obecnie jednostka sterująca silnikiem (ECU), elektryczne szyby samochodowe i elektryczne fotele, a także elektroniczne urządzenia sterujące nadwoziem, takie jak elektryczne fotele, stały się standardowym wyposażeniem wielu podstawowych modeli. Nowe obciążenie o charakterze wykładniczym zostało poważnie dotknięte, a awaria spowodowana przez system elektryczny jest coraz bardziej widoczna.

Według statystyk ADAc i RAC, prawie 36% wszystkich awarii samochodów jest spowodowanych awarią instalacji elektrycznej. Jeśli przeprowadzona zostanie analiza, można stwierdzić, że ponad 50% usterek jest spowodowanych przez elementy akumulatora kwasowo-ołowiowego. Poniżej akumulatora znajdują się dwie kluczowe cechy, które powinny odzwierciedlać stan akumulatora kwasowo-ołowiowego: (1) Stan ładowania (SoC): SOC wskazuje, ile ładunku można dostarczyć, czyli nominalną pojemność akumulatora (czyli stan naładowania nowego akumulatora SOC SOC) w procentach.

(2) Stan działania (SOH): SOH wskazuje, ile ładunku można zmagazynować. Wskaźnik poziomu naładowania akumulatora jest dokładniejszy niż wskaźnik poziomu naładowania akumulatora. Istnieje wiele metod obliczania SOC, a dwie z nich to: metoda pomiaru napięcia w obwodzie otwartym i test Coulomba (znany również jako metoda zliczania Coulomba).

(1) Metoda pomiaru napięcia w obwodzie otwartym (VOC): Skrócona zależność między napięciem w obwodzie otwartym a jego stanem naładowania w trybie bez akumulatora. Ta metoda obliczeniowa ma dwa podstawowe ograniczenia. Po pierwsze, aby obliczyć stan naładowania akumulatora, musi on być otwarty, bez obciążenia. Po drugie, pomiar ten jest dokładny dopiero po upływie znacznego okresu stabilności. Ograniczenia te sprawiają, że metoda VOC nie nadaje się do internetowego obliczania SOC.

Tę metodę stosuje się zwykle w warsztatach samochodowych, gdzie wyjmuje się akumulator i mierzy napięcie pomiędzy dodatnim i ujemnym biegunem elektrycznym za pomocą tabeli napięć. (2) Próba Coulomba: Ta metoda wykorzystuje liczbę Coulomba do pomiaru prądu w punktach czasowych, co pozwala na określenie stanu naładowania akumulatora (SOC). Stosując tę ​​metodę, można obliczyć stan naładowania akumulatora w czasie rzeczywistym, nawet jeżeli akumulator znajduje się pod obciążeniem.

Jednakże błąd pomiaru kulombowskiego będzie się zwiększał z czasem. Ogólnie rzecz biorąc, do obliczenia stanu naładowania akumulatora wykorzystuje się napięcie w obwodzie otwartym i liczbę kulombów. Stan roboczy odzwierciedla ogólny stan akumulatora i jego zdolność do magazynowania ładunku w porównaniu z nowymi akumulatorami.

Ze względu na naturę samego akumulatora, proces SOH jest bardzo skomplikowany i zależy od składu chemicznego akumulatora oraz środowiska, w którym się znajduje. Na wartość SOH akumulatora wpływa wiele czynników, m.in. akceptacja ładowania, impedancja wewnętrzna, napięcie, samorozładowanie i temperatura. Uważa się, że czynniki te są ogólnie trudne do zmierzenia w czasie rzeczywistym w środowisku motoryzacyjnym.

W fazie rozruchu (uruchamiania silnika) akumulator jest pod największym obciążeniem. W tym momencie metody obliczania SOC i SOH, z których korzystają twórcy czujników akumulatorów ołowiowych, a które są wykorzystywane przez czołowych producentów czujników akumulatorów samochodowych, są ściśle tajne i często objęte patentami. Chronić. Jako właściciel własności intelektualnej zazwyczaj ściśle współpracują z VARTA i MOLL przy opracowywaniu tych algorytmów.

Rysunek 1 przedstawia powszechnie stosowany obwód dyskretny do wykrywania baterii. Rysunek 1: Rozwiązanie oddzielnego wykrywania akumulatora Ten obwód można podzielić na trzy części: (1) wykrywanie akumulatora: napięcie akumulatora jest wykrywane za pomocą tłumika rezystancyjnego bezpośrednio z dodatniej elektrody akumulatora. Do wykrywania prądu stosuje się rezystor detekcyjny (zastosowanie 12 V jest zwykle stosowane w 100Mω) Między ujemnymi biegunami akumulatora a masą.

W tej konfiguracji metalowe podwozie samochodu jest zazwyczaj zamontowane w obwodzie prądowym akumulatora, a rezystor detekcyjny jest zamontowany w obwodzie prądowym akumulatora. W innych konfiguracjach elektrodą ujemną akumulatora jest. Przy obliczaniu SOH należy także zmierzyć temperaturę akumulatora.

(2) Mikrokontroler: Mikrokontroler lub MCU ważne jest ukończenie dwóch zadań. Pierwszym zadaniem jest przetworzenie wyniku przetwornika analogowego (ADC). Zadanie to może być proste, na przykład polegające na podstawowym filtrowaniu, lub złożone, na przykład polegające na obliczaniu SOC i SOH.

Rzeczywista funkcja zależy od możliwości przetwarzania MCU i potrzeb producenta samochodu. Drugim zadaniem jest przesłanie procesu poprzez interfejs komunikacyjny do ECU. (3) Interfejs komunikacyjny: Obecnie interfejs lokalnej sieci połączeń (LIN) jest najpopularniejszym interfejsem komunikacyjnym pomiędzy czujnikami akumulatora a jednostkami sterującymi (ECU).

Lin jest pojedynczą linią i niedrogą alternatywą dla powszechnie znanego protokołu CAN. To najprostsza konfiguracja wykrywania baterii. Jednak większość algorytmów precyzyjnego wykrywania baterii wymaga jednoczesnego pomiaru napięcia i natężenia prądu baterii lub napięcia, natężenia prądu i temperatury baterii.

Aby uzyskać synchroniczne próbkowanie, należy dodać maksymalnie dwa przetworniki analogowo-cyfrowe. Ponadto przetwornik ADC i mikrokontrolery dostosowują zasilanie, aby działało prawidłowo, co powoduje nową złożoność układu. Producent transceivera Lin rozwiązał ten problem poprzez zintegrowanie zasilania.

Następnym osiągnięciem w dziedzinie precyzyjnego wykrywania akumulatorów w samochodach są zintegrowane transceivery ADC, MCU i Lin, takie jak precyzyjny mikrokontroler symulacyjny serii AduC703X firmy ADU. AduC703X zawiera dwa lub trzy układy 8KSP, 16-bitowy sigma-Adc, 20,48 MHz arm7TDMIMCU i zintegrowany Linv2.

0 kompatybilnych transceiverów. Seria ADUC703X jest wyposażona w regulator niskiej różnicy ciśnień, który może być zasilany bezpośrednio z akumulatora kwasowo-ołowiowego. Aby spełnić potrzeby wykrywania akumulatora samochodowego, w przednim końcu znajduje się następujące urządzenie: tłumik napięcia do monitorowania napięcia akumulatora, wzmacniacz o programowalnym wzmocnieniu o mocy 100 mA,ωW przypadku jednoczesnego stosowania rezystorów, obsługują one pełny zakres prądu od 1 A do 1500 A; akumulatora, obsługują liczbę kulombów bez monitorowania przez oprogramowanie; oraz pojedynczego czujnika temperatury.

Rozwiązanie tego zintegrowanego urządzenia przedstawiono na rysunku 2. Rysunek 2: Rozwiązanie dla zintegrowanych urządzeń Przykład z przed kilku lat, kiedy czujnik akumulatora był wyposażony tylko w samochody najwyższej klasy. Obecnie coraz częściej można spotkać samochody klasy średniej i niższej, w których montuje się niewielkie urządzenia elektroniczne, a dziesięć lat temu można je było zobaczyć jedynie w modelach z wyższej półki.

Dlatego liczba usterek powodowanych przez akumulatory kwasowo-ołowiowe stale rośnie. Po kilku latach w każdym samochodzie zostanie zamontowany czujnik akumulatora, aby ograniczyć ryzyko zwiększenia ryzyka uszkodzenia urządzeń elektronicznych.