如何延长汽车电池的寿命和可靠性？

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每五辆汽车出现故障，就有一辆是电池故障。 未来随着电传动、启动/熄火发动机管理、混合动力（电/气）等汽车技术的日益普及，这一问题将越来越严重。 如何延长汽车电池的寿命和可靠性？每五起汽车故障中，就有一起是由电池引起的。

未来随着电传动、启动/熄火发动机管理、混合动力（电/气）等汽车技术的日益普及，这一问题将越来越严重。 为了减少故障，需要精确检测电池的电压、电流、温度，并对结果进行预解析，计算出充电状态和运行状态，并将结果传送给发动机控制单元（ECU），控制充电功能。 现代汽车诞生于20世纪初。

第一辆车是靠手动启动的。 它的威力很大，危险性也很大，这种汽车手摇曲柄已经造成很多人的死亡。 1902年，第一台电池启动电动机研制成功。

到了1920年，所有车厢均已启动。 最初使用的是干电池。 当电能耗尽时，是无法补充的。

不久，液体电池（即古老的铅酸电池）就取代了干电池。 铅酸电池的优点是在发动机运转时从中等充电。 上个世纪，铅酸电池几乎没有什么变化，最后重要的改进就是密封。

真正的改变是它的需要。 起初，蓄电池只是用来启动汽车、鸣喇叭以及给灯供电。 如今，汽车的所有电气系统在点火前都必须通电。

新电子设备的激增不仅仅是GPS和DVD播放器等消费电子设备。 如今，发动机控制单元（ECU）、电动车窗和电动座椅等车身电子设备已经成为很多基础款车型的标准配置。 新型负荷以指数级的速度不断涌现，由其引发的电气系统故障也日益凸显。

根据ADAC和RAC的统计，几乎36%的汽车故障都可以归咎于电气故障。 如果将数字分解一下就可以发现，50%以上的故障都是由铅酸蓄电池的部件引起的。 电池健康程度的评价以下几个关键特性可以反映铅酸电池的健康状况： (1)充电状态（SOC）：SOC表示可供供给多少电荷，电池的额定容量（即充电电流）是多少。

例如新电池的SOC）百分比表示。 （2）工作状态（SOH）：SOH表示可储存多少电荷。

充电状态充电状态指示比电池电量计更好。 计算SOC的方法有很多种，其中最常用的有两种：开路电压测量法和库仑分析法（又称库仑计数法）。 （1）开路电压（VOC）测量方法：电池无电状态下开路电压与其充电状态之间的简略关系。

这种计算方法有两个基本的限制：一是计算SOC时，电池没有打开，也没有接负载）二是这种测量只有在相当稳定之后才是准确的。 这些限制使得VOC方法无法在线计算SOC。 这种方法通常在汽车修理店使用，拆下电池，测量正负极之间的电压。

（2）库仑分析法：此方法利用库仑计数将电流带到时间点，从而测定SOC。 通过这种方法，您可以实时计算 SOC，即使电池处于负载条件下。 然而，库仑测量的误差会随着时间的推移而增加。

一般是综合利用开路电压和库仑计数来计算电池的充电状态。 运行状态反映电池的总体状态，以及与新电池相比其存储电荷的能力。 由于电池本身的特性，SOH计算非常复杂，依赖于电池的化学成分和环境。

电池的SOH受多种因素影响，包括充电接受能力、内部阻抗、电压、自放电和温度。 这些因素通常被认为在汽车环境中很难在实时环境中测量这些因素。 在启动阶段（发动机启动），电池处于最大负载下，此时电池最能体现电池的SOH。

博世、海拉等 领先的汽车电池传感器开发商实际使用的SOC和SOH计算是高度机密的，并且通常受到专利保护。 作为知识产权的所有者，他们通常与 VARTA 和 MOLL 密切合作来开发这些算法。

此电路可分为三个部分： （1）电池测试电池电压测试直接与电池正极隔开的电阻衰减器。 对于测试电流，在负极和地之间放置一个测试电阻（12V通常使用100M）。 这种配置一般采用汽车的金属底盘，测试电阻安装在蓄电池的电流回路中。

在其他配置中，电池的负极是。 关于SOH的计算，不测试电池的温度。 （2）微控制器微控制器或MCU主要完成两个任务。

第一个任务是解决模数转换器（ADC）的结果。 这项工作可能很简单，比如只进行基本的滤波），也可能很复杂，比如计算SOC和SOH。 实际功能取决于MCU的分辨率和汽车制造商的需求。

第二个任务是通过通信接口将解析后的数据发送到ECU。 （3）通信接口目前，本地互连网络（Lin）接口是电池传感器与ECU之间最常见的通信接口。 Lin 是广为人知的 CAN 协议的单线、低成本替代方案。

这是电池测试最简单的配置。 然而，大多数精密电池测试算法都需要电池电压和电流，或者电池电压、电流和温度。 为了进行同步采样，您必须添加最多两个模拟数字转换器。

此外，ADC 和 MCU 会调整电源以正确工作，从而导致新的电路复杂性。 这已由 LIN 收发器制造商通过集成电源进行了处理。 汽车精密电池测试的下一步发展是集成ADC、MCU和Lin收发器，例如ADI的AduC703X系列精密模拟微控制器。

AduC703X 提供两个或三个 8kSP、16 位 (Sigma) - (Delta) ADC、一个 20.48MHzarm7TDMIMCU 和一个集成的 Linv2.0 兼容收发器。

ADUC703X系列集成低压差调节器，可采用铅酸电池供电。 为了满足汽车电池测试的需要，前端包括以下器件：一个电压衰减器（用于监测电池电压）；一个可编程增益放大器，与100m电阻一起使用时，可支持1500A以下1A的满量程电流；一个累积器（支持库仑计数，无需软件监测）和一个单个温度传感器。 几年前，只有高端汽车才配备电池传感器。

如今，中低档汽车上安装的小型电子设备越来越多，而十年前只有高端车型上才能看到。 因此由铅酸电池引起的故障数量不断增加。 几年后，每辆汽车都会安装电池传感器，从而降低增加故障风险的风险。