Zmanjšajte okvaro avtomobilske električne napeljave z uporabo natančne tehnologije zaznavanja in zaznavanja litijevih baterij

著者：Iflowpower – Dodavatel přenosných elektráren

Vsakih pet avtomobilov je okvara enega od akumulatorjev. V naslednjih nekaj letih bo to vprašanje z naraščajočo priljubljenostjo avtomobilskih tehnologij, kot so električni menjalnik, upravljanje motorja z zagonom/plamenom in hibrid (elektrika/plin), postajalo vse resnejše. Da bi zmanjšali napako, se napetost, tok in temperatura akumulatorja natančno zaznajo, rezultati pa se predhodno obdelajo, uporabita se stanje napolnjenosti in stanje delovanja, rezultati pa se pošljejo v krmilno enoto motorja (ECU) in nadzorno funkcijo polnjenja.

Sodobni avtomobili so se rodili v začetku 20. stoletja. Prvi avto se zanaša na ročni zagon, z veliko močjo, obstaja veliko tveganje, in ta ročna gonilka avtomobila je povzročila veliko smrti. Leta 1902 je bil uspešno razvit prvi motor z baterijskim zagonom.

Do leta 1920 so zagnali vse avtomobile. Začetna uporaba je suha baterija. Ko zmanjka električne energije, jo je treba zamenjati.

Kmalu bo tekoča baterija (tj. starodavna svinčeno-kislinska baterija) nadomestila suho baterijo. Prednost svinčenega akumulatorja je, da se lahko, ko motor deluje, polni iz. V zadnjem stoletju je bilo malo sprememb pri svinčenih baterijah, zadnja pomembna izboljšava pa je tesnjenje.

Resnična sprememba je potreba po njej. Sprva se baterija uporablja samo za zagon avtomobila, hupa in napajalnik za svetilko. Danes je treba vse električne sisteme avtomobila napajati pred vžigom.

Naval novih elektronskih naprav niso samo GPS in DVD predvajalniki ter druge potrošniške elektronske naprave. Danes so krmilna enota motorja (ECU), električna avtomobilska okna in električni sedež ter elektronska naprava za telo, kot je električni sedež, postala standardna konfiguracija številnih osnovnih modelov. Nova obremenitev eksponentne ravni je resno prizadela in okvara, ki jo povzroča električni sistem, je vse bolj dokaz.

Po statističnih podatkih ADAc in RAC je skoraj 36 % vseh okvar avtomobilov mogoče pripisati električnim okvaram. Če analiziramo število, lahko ugotovimo, da več kot 50 % napake povzročijo komponente svinčeno-kislinske baterije. Dve ključni značilnosti pod baterijo bi morali odražati zdravje svinčeno-kislinskih baterij: (1) Stanje polnjenja (SoC): SOC označuje, koliko napolnjenosti je mogoče zagotoviti, nazivna zmogljivost baterije (tj. nova baterija SOC SOC) v odstotkih.

(2) Stanje delovanja (SOH): SOH označuje, koliko napolnjenosti je mogoče shraniti. Prikaz stanja napolnjenosti napolnjenosti je boljši od merilnika količine goriva v bateriji. Obstaja veliko načinov za izračun SOC, od katerih sta dva dva: metoda merjenja napetosti odprtega tokokroga in Coulombova analiza (znana tudi kot metoda Coulombovega štetja).

(1) Metoda merjenja napetosti odprtega tokokroga (VOC): zgoščeno razmerje med napetostjo odprtega tokokroga in stanjem napolnjenosti med delovanjem brez baterije. Ta metoda izračuna ima dve osnovni omejitvi: Prvič, za izračun SOC mora biti akumulator odprt, brez obremenitve; drugo je, da je ta meritev točna šele po daljšem obdobju stabilnosti. Zaradi teh omejitev metoda VOC ni primerna za spletni izračun SOC.

Ta metoda se običajno uporablja v avtomehanični delavnici, kjer odstranijo akumulator in z napetostno tabelo izmerijo napetost med pozitivnim in negativnim električnim polom. (2) Coulombov test: Ta metoda uporablja Coulombov štetje za določitev toka do časovnih točk, s čimer se določi SOC. S to metodo je SOC mogoče izračunati v realnem času, tudi če je baterija pod obremenitvijo.

Vendar se bo napaka kulonske meritve sčasoma povečala. Na splošno se za izračun stanja napolnjenosti baterije celovito uporablja napetost odprtega tokokroga in štetje kulonov. Stanje delovanja v stanju delovanja odraža splošno stanje baterije in njeno sposobnost shranjevanja napolnjenosti v primerjavi z novimi baterijami.

Zaradi narave same baterije je SOH zelo zapleten, odvisno od kemične sestave in okolja baterije. Na SOH baterije vpliva veliko dejavnikov, vključno s sprejemljivostjo polnjenja, notranjo impedanco, napetostjo, samopraznjenjem in temperaturo. Te dejavnike na splošno velja za težko izmeriti v okoljih v realnem času v avtomobilskem okolju.

V fazi zagona (zagon motorja) je baterija pod največjo obremenitvijo, v tem času sta metodi izračuna SOC in SOH, ki jih dejansko uporabljata glavni razvijalec senzorjev za baterije, ki jih dejansko uporabljajo vodilni razvijalci senzorjev za avtomobilske baterije, zelo zaupni in pogosto patentirani. Zaščititi. Kot lastniki intelektualne lastnine običajno tesno sodelujejo z VARTO in MOLL pri razvoju teh algoritmov.

Slika 1 prikazuje običajno uporabljeno diskretno vezje za zaznavanje baterije. Slika 1: Ločena rešitev za zaznavanje akumulatorja To vezje je mogoče razdeliti na tri dele: (1) zaznavanje akumulatorja: napetost akumulatorja zaznava uporovni dušilnik neposredno iz pozitivne elektrode akumulatorja. Za zaznavanje toka je zaznavni upor (12V aplikacija se običajno uporablja v 100Mω) Med negativi baterije in ozemljitvijo.

V tej konfiguraciji je na splošno kovinsko ohišje avtomobila, upor zaznavanja pa je nameščen v tokovnem vezju akumulatorja. V drugih konfiguracijah je negativna elektroda baterije. Glede izračunov SOH morate zaznati tudi temperaturo baterije.

(2) Mikrokrmilnik: Mikrokrmilnik ali MCU pomembno dokončanje dveh nalog. Prva naloga je obdelava rezultata analognega pretvornika (ADC). To delo je lahko preprosto, na primer le osnovno filtriranje; lahko je zapleteno, na primer izračun SOC in SOH.

Dejanska funkcija je odvisna od zmogljivosti obdelave MCU in potreb proizvajalcev avtomobilov. Druga naloga je pošiljanje procesa prek komunikacijskega vmesnika v ECU. (3) Komunikacijski vmesnik: Trenutno je vmesnik lokalnega medomrežnega omrežja (LIN) najpogostejši komunikacijski vmesnik med baterijskimi senzorji in ECU.

Lin je enolinijska in poceni alternativa splošno znanemu protokolu CAN. To je najlažja konfiguracija zaznavanja baterije. Vendar pa večina natančnih algoritmov za zaznavanje baterije zahteva napetost in tok baterije hkrati ali napetost baterije, tok in temperaturo hkrati.

Za sinhrono vzorčenje morate dodati do dva analogno-digitalna pretvornika. Poleg tega ADC in MCU-ji prilagodijo napajanje za pravilno delovanje, kar povzroči novo zapletenost vezja. To je rešil proizvajalec oddajnikov Lin z integracijo napajalnika.

Naslednji razvoj natančnega avtomobilskega zaznavanja baterij so integrirani oddajniki-sprejemniki ADC, MCU in Lin, kot je ADU-jev natančni simulacijski mikrokrmilnik serije AduC703X. AduC703X dobavlja dva ali tri 8KSP-je, 16-bitni<000000>sigma;-Adc, 20,48MHzarm7TDMIMCU in integriran Linv2.

0 združljiv oddajnik-sprejemnik. Serija ADUC703X je integrirana z regulatorjem nizke tlačne razlike, ki se lahko napaja neposredno iz svinčeve baterije. Da bi zadostili potrebam zaznavanja avtomobilskih akumulatorjev, sprednji del vključuje naslednjo napravo: dušilnik napetosti za nadzor napetosti akumulatorja; ojačevalnik s programirljivim ojačanjem s 100 mωKo uporabljate upor skupaj, podpirajte tok polnega obsega od 1 A do 1500 A; akumulator, podpira kulonsko štetje brez spremljanja programske opreme; in en sam temperaturni senzor.

Slika 2 prikazuje rešitev te integrirane naprave. Slika 2: Rešitev za integrirane naprave Primer izpred nekaj let, ko so bili samo avtomobili višjega razreda opremljeni s senzorjem baterije. Danes je vse več avtomobilov srednjega in nižjega cenovnega razreda za vgradnjo majhnih elektronskih naprav, še pred desetimi leti pa ga je mogoče videti le pri modelih višjega razreda.

Število napak, ki jih povzročijo svinčevi akumulatorji, se torej nenehno dodaja. Po nekaj letih bo vsak avtomobil namestil senzor baterije, da zmanjša tveganje povečanja tveganja elektronske naprave.