Hassas lityum pil algılama ve algılama teknolojisini kullanarak otomotiv elektrik arızalarını azaltın

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Dobavljač prijenosnih elektrana

Her beş arabadan birinin arızalanmasının sebebi akülerden biri. Önümüzdeki birkaç yıl içerisinde elektrikli şanzıman, start/flameout motor yönetimi ve hibrit (elektrik/gaz) gibi otomotiv teknolojilerinin popülerliğinin artmasıyla birlikte bu konu daha da ciddi bir hal alacaktır. Arızayı azaltmak için akünün voltajı, akımı ve sıcaklığı doğru bir şekilde tespit edilerek, sonuçlar ön işleme tabi tutularak, şarj durumu ve çalışma durumu kullanılarak motor kontrol ünitesine (ECU) ve kontrol şarj fonksiyonuna gönderilir.

Modern otomobiller 20. yüzyılın başlarında doğdu. İlk arabalar manuel çalıştırmaya dayanıyordu, büyük bir güçle, yüksek bir riskle ve arabanın bu el krankıyla çalıştırılması çok sayıda ölüme sebep oluyordu. 1902 yılında ilk akülü motor başarıyla geliştirildi.

1920 yılına gelindiğinde artık bütün arabalar çalıştırılmıştı. İlk kullanım kuru pildir. Elektrik enerjisi tükendiğinde yerine yenisinin konulması gerekir.

Çok geçmeden kuru akünün yerini sıvı akü (yani eski kurşun-asit akü) alır. Kurşun-asit akünün avantajı, motor çalışırken şarj edilebilmesidir. Son yüzyılda kurşun-asit akülerde pek bir değişiklik olmadı ve son önemli gelişme ise sızdırmaz hale getirilmesi oldu.

Gerçek değişim onun ihtiyaçlarıdır. İlk başlarda akü sadece arabayı çalıştırmak, kornayı ve lambayı çalıştırmak için kullanılıyordu. Günümüzde otomobilin tüm elektrik sistemlerine ateşleme yapılmadan önce enerji verilmesi gerekmektedir.

Yeni elektronik cihazlardaki artış sadece GPS, DVD oynatıcılar ve diğer tüketici elektroniği cihazlarından oluşmuyor. Günümüzde motor kontrol ünitesi (ECU), elektrikli araç camı ve elektrikli koltuk, elektrikli koltuk gibi gövde elektronik cihazları birçok temel modelin standart konfigürasyonu haline gelmiştir. Üstel seviyedeki yeni yük ciddi şekilde etkilenmiş olup, elektrik sisteminden kaynaklanan arızalar giderek daha belirgin hale gelmektedir.

ADAc ve RAC istatistiklerine göre tüm araç arızalarının yaklaşık %36&39;sı elektrik arızasından kaynaklanıyor. Rakamlar incelendiğinde arızanın %50’den fazlasının kurşun-asit akünün parçalarından kaynaklandığı görülmektedir. Akünün altında bulunan iki temel özellik kurşun-asit akülerin sağlığını yansıtmalıdır: (1) Şarj durumu (SoC): SOC, ne kadar şarj sağlanabileceğini, akünün nominal kapasitesini (yani yeni akü SOC SOC) yüzdelik olarak gösterir.

(2) Çalışma durumu (SOH): SOH, ne kadar şarjın depolanabileceğini gösterir. Şarj durumu göstergesi akünün yakıt göstergesinden daha iyidir. SOC&39;yi hesaplamanın birçok yolu vardır, bunlardan ikisi ikidir: açık devre gerilim ölçüm yöntemi ve Coulomb denemesi (Coulomb sayım yöntemi olarak da bilinir).

(1) Açık devre voltajı (VOC) ölçüm yöntemi: Pilsiz durumdayken açık devre voltajı ile şarj durumu arasındaki yoğunlaştırılmış ilişki. Bu hesaplama yönteminin iki temel sınırı vardır: Birincisi, SOC&39;yi hesaplayabilmek için akünün açık olması, yük olmaması gerekir; ikincisi ise bu ölçümün ancak belli bir kararlılık süresinden sonra doğru olmasıdır. Bu sınırlamalar VOC yönteminin SOC&39;nin çevrimiçi hesaplanması için uygun olmamasına neden olmaktadır.

Bu yöntem genellikle bir araba tamirhanesinde kullanılır; akü sökülür ve pozitif ve negatif elektrik kutupları arasındaki voltaj, bir voltaj tablosuyla ölçülebilir. (2) Coulomb testi: Bu yöntem, akımı zaman noktalarına götürmek için Coulomb Sayımını kullanır ve böylece SOC&39;yi belirler. Bu yöntemle, batarya yük altında olsa bile SOC gerçek zamanlı olarak hesaplanabilmektedir.

Ancak coulomb ölçümünün hatası zamanla artacaktır. Pilin şarj durumunu hesaplamak için genellikle açık devre voltajı ve coulomb sayımı kapsamlı olarak kullanılır. Çalışma durumu, akünün genel durumunu ve yeni akülere kıyasla şarj depolama yeteneğini yansıtır.

Pilin yapısı gereği SOH, pilin kimyasal bileşimine ve ortamına bağlı olarak oldukça karmaşık bir yapıya sahiptir. Pilin SOH değeri, şarj kabulü, iç empedans, voltaj, kendi kendine deşarj ve sıcaklık gibi birçok faktörden etkilenir. Bu faktörlerin otomotiv ortamında gerçek zamanlı olarak ölçülmesinin zor olduğu düşünülmektedir.

Başlatma aşamasında (motor çalıştırma), akü en büyük yük altındadır, bu sırada lider akü sensörü geliştiricisi tarafından kullanılan SOC ve SOH hesaplama yöntemleri aslında önde gelen otomotiv akü sensörü geliştiricileri tarafından kullanılanlar oldukça gizlidir ve çoğu zaman patentlidir. Korumak. Fikri mülkiyetin sahibi olarak, bu algoritmaları geliştirmek için genellikle VARTA ve MOLL ile yakın bir şekilde çalışırlar.

Şekil 1&39;de pil tespiti için yaygın olarak kullanılan ayrık devre gösterilmektedir. Şekil 1: Ayrı pil algılama çözümü Bu devre üç bölüme ayrılabilir: (1) pil algılama: pil voltajı, dirençli bir zayıflatıcı tarafından doğrudan pilin pozitif elektrodundan algılanır. Akımı tespit etmek için bir tespit direnci (12V uygulaması genellikle 100M&39;de kullanılır)ω) Akü negatifleri ve toprak arasında.

Bu konfigürasyonda aracın şasesi genellikle metal olup, akünün akım devresine algılama direnci monte edilir. Diğer konfigürasyonlarda ise akünün negatif elektrodudur. SOH hesaplamalarında ayrıca akünün sıcaklığını da tespit etmeniz gerekir.

(2) Mikrodenetleyici: Mikrodenetleyici veya MCU önemli iki görevi tamamlar. İlk görev, analog dönüştürücünün (ADC) sonucunu işlemektir. Bu çalışma basit olabilir, örneğin sadece temel filtreleme; karmaşık olabilir, örneğin SOC ve SOH hesaplamaları.

Gerçek fonksiyon, MCU&39;nun işlem kabiliyetlerine ve otomobil üreticilerinin ihtiyaçlarına göre değişiyor. İkinci görev ise işlemin haberleşme arayüzü üzerinden ECU’ya iletilmesidir. (3) İletişim arayüzü: Şu anda, yerel ara bağlantı ağı (LIN) arayüzü, akü sensörleri ile ECU&39;lar arasındaki en yaygın iletişim arayüzüdür.

Lin, yaygın olarak bilinen CAN protokolüne tek satırlık, düşük maliyetli bir alternatiftir. Bu, pil tespitinin en kolay konfigürasyonudur. Ancak çoğu hassas pil algılama algoritması hem pil voltajlarına hem de akıma, yani pil voltajı, akımı ve sıcaklığına aynı anda ihtiyaç duyar.

Senkron örnekleme yapabilmek için en fazla iki adet analog-dijital çevirici eklemeniz gerekmektedir. Ayrıca ADC ve MCU&39;lar güç kaynağını doğru çalışacak şekilde ayarlıyor ve bu da yeni devre karmaşıklıklarına yol açıyor. Bu sorun Lin alıcı-verici üreticisi tarafından güç kaynağının entegre edilmesiyle çözüldü.

Otomotiv hassas akü tespitinin bir sonraki gelişimi, ADU&39;nun AduC703X Serisi Hassas Simülasyon Mikrodenetleyicisi gibi entegre ADC, MCU ve Lin alıcı-vericileridir. AduC703X iki veya üç adet 8KSP, 16-bit<000000>sigma;-Adc, bir adet 20.48MHzarm7TDMIMCU ve entegre bir Linv2 sağlar.

0 uyumlu alıcı-verici. ADUC703X serisi, doğrudan kurşun-asit bataryadan güç alabilen düşük basınç farkı ayarlayıcısı ile entegre edilmiştir. Otomotiv akü tespitinin ihtiyaçlarını karşılamak için ön uçta aşağıdaki cihazlar yer almaktadır: akü voltajını izlemek için bir voltaj zayıflatıcı; 100m&39;lik programlanabilir bir kazanç yükselteciωDirenç birlikte kullanıldığında, 1A ile 1500A arasındaki tam ölçekli akımı destekler; bir akümülatör, yazılım izlemesi olmadan coulomb sayısını destekler; ve tek bir sıcaklık sensörü.

Şekil 2&39;de bu entegre cihaza yönelik bir çözüm gösterilmektedir. Şekil 2: Entegre cihazlara yönelik çözüm Birkaç yıl öncesine ait bir örnekte, sadece üst sınıf otomobillerde pil sensörü bulunuyordu. Günümüzde küçük elektronik cihazların takılabileceği orta ve alt segment otomobillerin sayısı giderek artıyor, bundan on yıl öncesinin üst segment modellerinde bunu görmek mümkündü.

Bu nedenle kurşun-asit akülerin neden olduğu arıza sayısı sürekli artmaktadır. Birkaç yıl sonra her arabaya elektronik cihaz riskinin artmasını önlemek için akü sensörü takılacak.