Reduza a falha elétrica automotiva usando tecnologia de detecção e detecção de precisão de bateria de lítio

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Προμηθευτής φορητών σταθμών παραγωγής ενέργειας

A cada cinco carros a falha é de uma das baterias. Nos próximos anos, com a crescente popularidade de tecnologias automotivas, como transmissão elétrica, gerenciamento de partida/apagamento do motor e híbridos (eletricidade/gás), essa questão se tornará cada vez mais séria. Para reduzir a falha, a voltagem, a corrente e a temperatura da bateria são detectadas com precisão, e os resultados são pré-tratados, o estado de carga e o estado operacional são usados, e os resultados são enviados para a unidade de controle do motor (ECU) e a função de controle de carga.

Os carros modernos nasceram no início do século XX. O primeiro carro dependia de partida manual, com grande força, havia um alto risco, e essa manivela do carro causou muitas mortes. Em 1902, o primeiro motor a bateria foi desenvolvido com sucesso.

Em 1920, todos os carros já estavam em operação. O uso inicial é com uma bateria seca. Quando a energia elétrica se esgota, ela deve ser substituída.

Em breve, a bateria líquida (ou seja, a antiga bateria de chumbo-ácido) substituirá a bateria seca. A vantagem da bateria de chumbo-ácido é que ela pode ser carregada quando o motor está funcionando. No último século, houve poucas mudanças nas baterias de chumbo-ácido, e a última melhoria importante foi a selagem.

A verdadeira mudança é a necessidade dela. No início, a bateria é usada apenas para dar partida no carro, na buzina e na alimentação da lâmpada. Hoje em dia, todos os sistemas elétricos do carro precisam ser energizados antes da ignição.

O aumento de novos dispositivos eletrônicos não se limita a GPS, DVD players e outros dispositivos eletrônicos de consumo. Hoje, a unidade de controle do motor (ECU), a janela elétrica do carro, o assento elétrico e o dispositivo eletrônico da carroceria, como o assento elétrico, tornaram-se uma configuração padrão de muitos modelos básicos. A nova carga do nível exponencial afetou seriamente, e a falha causada pelo sistema elétrico é cada vez mais uma evidência.

De acordo com as estatísticas do ADAc e do RAC, quase 36% de todas as falhas de automóveis podem ser atribuídas a falhas elétricas. Se o número for analisado, pode-se descobrir que mais de 50% das falhas são causadas pelos componentes da bateria de chumbo-ácido. Duas características principais abaixo da bateria devem refletir a saúde das baterias de chumbo-ácido: (1) Estado de carga (SoC): SOC indica quanta carga pode ser fornecida, a capacidade nominal da bateria (ou seja, o novo SOC da bateria) representação percentual.

(2) Status de operação (SOH): SOH indica quanta carga pode ser armazenada. A indicação do estado de carga da bateria é melhor do que o indicador de combustível da bateria. Há muitas maneiras de calcular o SOC, duas das quais são: método de medição de tensão de circuito aberto e ensaio de Coulomb (também conhecido como método de contagem de Coulomb).

(1) Método de medição de tensão de circuito aberto (VOC): Relação condensada entre a tensão de circuito aberto e seu estado de carga durante a ausência de bateria. Este método de cálculo tem duas limitações básicas: primeiro, para calcular o SOC, a bateria deve estar aberta, sem carga; o segundo é que essa medição só é precisa após um período de estabilidade considerável. Essas limitações tornam o método VOC inadequado para o cálculo on-line do SOC.

Esse método geralmente é usado em oficinas mecânicas, onde a bateria é removida e a voltagem entre os polos elétricos positivo e negativo pode ser medida com uma tabela de voltagem. (2) Ensaio de Coulomb: Este método usa a contagem de Coulomb para medir a corrente em pontos no tempo, determinando assim o SOC. Usando este método, o SOC pode ser calculado em tempo real, mesmo se a bateria estiver sob condições de carga.

Entretanto, o erro da medição de Coulomb aumentará com o tempo. Geralmente, ele usa de forma abrangente a tensão de circuito aberto e a contagem de Coulomb para calcular o estado de carga da bateria. O status operacional do estado de execução reflete o estado geral da bateria e sua capacidade de armazenar carga em comparação com baterias novas.

Devido à natureza da própria bateria, o SOH é muito complicado, dependendo da composição química e do ambiente da bateria. O SOH da bateria é afetado por muitos fatores, incluindo aceitação de carga, impedância interna, voltagem, autodescarga e temperatura. Esses fatores são geralmente considerados difíceis de medir em ambientes em tempo real no ambiente automotivo.

Na fase de inicialização (partida do motor), a bateria está sob a maior carga; nesse momento, os métodos de cálculo de SOC e SOH realmente usados ​​pelo desenvolvedor líder de sensores de bateria, realmente usados ​​pelos principais desenvolvedores de sensores de bateria automotiva, são altamente confidenciais, muitas vezes sendo patenteados. Proteger. Como proprietários da propriedade intelectual, eles geralmente trabalham em estreita colaboração com a VARTA e a MOLL para desenvolver esses algoritmos.

A Figura 1 mostra o circuito discreto comumente usado para detecção de baterias. Figura 1: Solução de detecção de bateria separada Este circuito pode ser dividido em três partes: (1) detecção de bateria: a tensão da bateria é detectada por um atenuador resistivo diretamente do eletrodo positivo da bateria. Para detectar corrente, um resistor de detecção (aplicação de 12 V é geralmente usado em 100Mω) Entre os negativos da bateria e o aterramento.

Nessa configuração, o chassi metálico do carro é geralmente, e a resistência de detecção é montada no circuito de corrente da bateria. Em outras configurações, o eletrodo negativo da bateria é. Sobre os cálculos de SOH, você também deve detectar a temperatura da bateria.

(2) Microcontrolador: Microcontrolador ou MCU realiza duas tarefas importantes. A primeira tarefa é processar o resultado do conversor analógico (ADC). Este trabalho pode ser simples, como apenas filtragem básica; pode ser complexo, como calcular SOC e SOH.

A função real depende das capacidades de processamento do MCU e das necessidades dos fabricantes de automóveis. A segunda tarefa é enviar o processo através da interface de comunicação para a ECU. (3) Interface de comunicação: Atualmente, a interface de rede de interconexão local (LIN) é a interface de comunicação mais comum entre sensores de bateria e ECUs.

Lin é uma alternativa de linha única e baixo custo para um protocolo CAN amplamente conhecido. Esta é a configuração mais fácil de detecção de bateria. No entanto, a maioria dos algoritmos de detecção de precisão de baterias exigem tensões e correntes da bateria, ou tensão, corrente e temperatura da bateria simultaneamente.

Para fazer amostragem síncrona, você precisa adicionar até dois conversores analógico para digital. Além disso, o ADC e os MCUs ajustam a fonte de alimentação para funcionar corretamente, causando nova complexidade no circuito. Isso foi resolvido pelo fabricante do transceptor Lin integrando a fonte de alimentação.

O próximo desenvolvimento em detecção de precisão de baterias automotivas são os transceptores ADC, MCU e Lin integrados, como o microcontrolador de simulação de precisão da série AduC703X da ADU. O AduC703X fornece dois ou três 8KSPs, sigma;-Adc de 16 bits, um arm7TDMIMCU de 20,48 MHz e um Linv2 integrado.

0 transceptor compatível. A série ADUC703X é integrada com um ajustador de baixa diferença de pressão, que pode ser alimentado diretamente pela bateria de chumbo-ácido. Para atender às necessidades de detecção de baterias automotivas, o front end inclui o seguinte dispositivo: um atenuador de tensão para monitoramento da tensão da bateria; um amplificador de ganho programável, com 100mωAo usar o resistor em conjunto, suporte a corrente de escala total de 1A a 1500A; um acumulador, suporte contagem de Coulomb sem monitoramento de software; e um único sensor de temperatura.

A Figura 2 mostra uma solução para este dispositivo integrado. Figura 2: Solução para dispositivos integrados Um exemplo de alguns anos atrás, apenas carros de última geração eram equipados com sensor de bateria. Hoje em dia, há cada vez mais carros de médio e baixo custo com instalação de pequenos dispositivos eletrônicos, algo que só era possível ver em modelos de alto padrão há dez anos.

O número de falhas causadas por baterias de chumbo-ácido é, portanto, continuamente adicionado. Após alguns anos, cada carro instalará o sensor de bateria para reduzir o risco de aumento do risco do dispositivo eletrônico.