Znížte elektrické zlyhanie automobilu pomocou presnej technológie detekcie a snímania lítiovej batérie

Awdur: Iflowpower - Leverantör av bärbar kraftverk

Každých päť porúch auta je jednou z batérií. V najbližších rokoch, so zvyšujúcou sa popularitou automobilových technológií, ako je elektrická prevodovka, riadenie štartovania / zhasnutia motora a hybrid (elektrina / plyn), bude tento problém čoraz závažnejší. Aby sa znížila porucha, presne sa zisťuje napätie, prúd a teplota batérie a výsledky sa predbežne upravujú, používa sa stav nabíjania a prevádzkový stav a výsledky sa odosielajú do riadiacej jednotky motora (ECU) a do funkcie riadiaceho nabíjania.

Moderné autá sa zrodili začiatkom 20. storočia. Prvé auto sa spolieha na ručné štartovanie, pri veľkej sile existuje veľké riziko a táto ručná kľuka auta spôsobila veľa úmrtí. V roku 1902 bol úspešne vyvinutý prvý motor s batériou.

Do roku 1920 boli všetky autá naštartované. Počiatočné použitie je suchá batéria. Po vyčerpaní elektrickej energie je potrebné ju vymeniť.

Čoskoro tekutá batéria (tj starodávna olovená batéria) nahradí suchú batériu. Výhodou olovenej batérie je, že keď motor beží, môže sa nabíjať z. V minulom storočí sa v olovených batériách málo zmenilo a posledným dôležitým vylepšením je jeho utesnenie.

Skutočnou zmenou sú jej potreby. Batéria sa najskôr používa len na naštartovanie auta, klaksón a napájanie svietidla. Dnes musia byť všetky elektrické systémy automobilu pred zapaľovaním napájané.

Prudký nárast nových elektronických zariadení nie sú len GPS a DVD prehrávače a iné zariadenia spotrebnej elektroniky. Dnes sa riadiaca jednotka motora (ECU), elektrické okno automobilu a elektrické sedadlo a elektronické zariadenie karosérie, ako je elektrické sedadlo, stali štandardnou konfiguráciou mnohých základných modelov. Nové zaťaženie exponenciálnej úrovne vážne ovplyvnilo a zlyhanie spôsobené elektrickým systémom je čoraz viac dôkazom.

Podľa štatistík ADAc a RAC možno takmer 36 % pripísať elektrickému zlyhaniu vo všetkých poruchách auta. Ak sa toto číslo analyzuje, možno zistiť, že viac ako 50 % porúch je spôsobených komponentmi oloveného akumulátora. Dve kľúčové funkcie pod batériou by mali odrážať stav olovených batérií: (1) Stav nabitia (SoC): SOC udáva, koľko nabitia je možné dodať, percentuálne vyjadrenie menovitej kapacity batérie (tj SOC SOC novej batérie).

(2) Prevádzkový stav (SOH): SOH udáva, koľko náboja je možné uložiť. Indikácia stavu nabitia je lepšia ako indikátor stavu nabitia batérie. Existuje mnoho spôsobov, ako vypočítať SOC, z ktorých dva sú dva: metóda merania napätia v otvorenom obvode a Coulombov test (známy aj ako Coulombova metóda počítania).

(1) Metóda merania napätia naprázdno (VOC): Zhustený vzťah medzi napätím naprázdno a stavom jeho nabíjania počas bez batérie. Táto metóda výpočtu má dva základné limity: Po prvé, aby bolo možné vypočítať SOC, batéria sa musí otvoriť bez zaťaženia; druhým je, že toto meranie je presné až po značnej dobe stability. Tieto obmedzenia spôsobujú, že metóda VOC nie je vhodná na online výpočet SOC.

Táto metóda sa zvyčajne používa v autoservise, kde sa vyberie batéria a napätie medzi kladným a záporným elektrickým pólom sa môže merať pomocou tabuľky napätia. (2) Coulombov test: Táto metóda využíva Coulombov počet na meranie prúdu do časových bodov, čím sa určuje SOC. Pomocou tejto metódy je možné vypočítať SOC v reálnom čase, aj keď je batéria v podmienkach zaťaženia.

Chyba coulombovho merania sa však časom zvýši. Na výpočet stavu nabitia batérie sa vo všeobecnosti komplexne používa napätie naprázdno a počítanie coulombov. Prevádzkový stav spusteného stavu odráža všeobecný stav batérie a jej schopnosť akumulácie energie v porovnaní s novými batériami.

Vzhľadom na povahu samotnej batérie je SOH veľmi komplikovaný v závislosti od chemického zloženia a prostredia batérie. SOH batérie je ovplyvnené mnohými faktormi, vrátane akceptácie nabíjania, vnútornej impedancie, napätia, samovybíjania a teploty. Tieto faktory sa vo všeobecnosti považujú za ťažko merateľné v prostredí v reálnom čase v automobilovom prostredí.

Vo fáze spustenia (štart motora) je batéria pod najväčším zaťažením, v tomto čase sú metódy výpočtu SOC a SOH skutočne používané vývojárom snímačov olovených batérií, ktoré skutočne používajú poprední vývojári snímačov automobilových batérií, vysoko dôverné a často sú patentované. Chrániť. Ako vlastník duševného vlastníctva zvyčajne úzko spolupracujú so spoločnosťami VARTA a MOLL na vývoji týchto algoritmov.

Obrázok 1 zobrazuje bežne používaný diskrétny obvod na detekciu batérie. Obrázok 1: Samostatné riešenie detekcie batérie Tento obvod možno rozdeliť na tri časti: (1) detekcia batérie: napätie batérie deteguje odporovým atenuátorom priamo z kladnej elektródy batérie. Na detekciu prúdu sa používa detekčný odpor (12V aplikácia sa všeobecne používa v 100Mω) Medzi zápormi batérie a uzemnením.

V tejto konfigurácii je kovový podvozok automobilu všeobecne a detekčný odpor je namontovaný v prúdovom obvode batérie. V iných konfiguráciách je záporná elektróda batérie. Čo sa týka výpočtov SOH, musíte zistiť aj teplotu batérie.

(2) Mikrokontrolér: Mikrokontrolér alebo MCU dôležité dokončenie dvoch úloh. Prvou úlohou je spracovať výsledok analógového prevodníka (ADC). Táto práca môže byť jednoduchá, napríklad len základné filtrovanie; môže to byť zložité, ako napríklad výpočet SOC a SOH.

Skutočná funkcia závisí od možností spracovania MCU a potrieb výrobcov automobilov. Druhou úlohou je poslať proces cez komunikačné rozhranie do ECU. (3) Komunikačné rozhranie: V súčasnosti je rozhranie lokálnej prepojovacej siete (LIN) najbežnejším komunikačným rozhraním medzi snímačmi batérie a ECU.

Lin je jednolinková, lacná alternatíva k široko známemu protokolu CAN. Toto je najjednoduchšia konfigurácia detekcie batérie. Väčšina presných algoritmov detekcie batérie však vyžaduje súčasne napätie a prúd batérie alebo napätie batérie, prúd a teplotu.

Ak chcete vytvoriť synchrónne vzorkovanie, musíte pridať až dva analógovo-digitálne prevodníky. Okrem toho ADC a MCU upravujú napájanie tak, aby fungovalo správne, čo spôsobuje novú zložitosť obvodu. Toto vyriešil výrobca transceivera Lin integráciou napájacieho zdroja.

Ďalším vývojom presnej detekcie automobilových batérií sú integrované ADC, MCU a Lin transceivery, ako napríklad mikrokontrolér AduC703X Series Precision Simulation od ADU. AduC703X dodáva dva alebo tri 8KSP, 16-bit<000000>sigma;-Adc, 20,48 MHzzarm7TDMIMCU a integrovaný Linv2.

0 kompatibilný transceiver. Séria ADUC703X je integrovaná s regulátorom nízkeho tlakového rozdielu, ktorý môže byť napájaný priamo z olovenej batérie. Aby sa vyhovelo potrebám detekcie automobilovej batérie, predná časť obsahuje nasledujúce zariadenie: napäťový atenuátor na monitorovanie napätia batérie; programovateľný zosilňovač so 100mωPri súčasnom použití odporu podporte prúd v plnom rozsahu 1A až 1500A; akumulátor, podporuje počet coulombov bez softvérového monitorovania; a jeden snímač teploty.

Obrázok 2 ukazuje riešenie tohto integrovaného zariadenia. Obrázok 2: Riešenie integrovaných zariadení Ako príklad spred niekoľkých rokov boli senzorom batérie vybavené iba autá vyššej kategórie. Dnes je čoraz viac áut strednej a nižšej triedy na inštaláciu malých elektronických zariadení a je to vidieť len v špičkových modeloch spred desiatich rokov.

Počet porúch spôsobených olovenými akumulátormi sa preto priebežne pridáva. Po niekoľkých rokoch si každé auto nainštaluje snímač batérie, aby sa znížilo riziko zvýšenia rizika elektronického zariadenia.