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做座传感器延长汽车电池的寿命

发布时间:2021-10-15 10:55:57 阅读: 来源:切墙机厂家

传感器延长汽车电池的寿命

现在的汽车十分依赖电子产品同时也是对电池的依赖。持续不断的监视对于电池的条件来说非常重要,这关系到汽车的可靠性。每5辆报废的汽车中就有一辆是由于电池的原因造成的。近些年来,当像电传线控,发动/熄火引擎管理和液压(电子/气体)助力这些系统汽车技术普遍使用时,这个问题变的越来越严重。降低错误的数量,需要精确的感应到电池的电压,电流和温度;对结果进行预处理;计算电荷状况和性能状况,将结果发送到ECU;然后控制充电功能。

现代汽车诞生于20世纪色采温和早期。第一辆以车需要手动启动,这需要力量同时存在很高的危险,由于汽车的这种“手柄摇杆”造成了很多死伤。在1902年,第一辆电池启动马达研制成功,到1920年所有的汽车都使用电子起动。最初是使用干电池,但是当电能耗尽时很难更换。需要的是液体电池,古老的铅酸电池很快取代了干电池。铅酸电池的优点是发动机工作时它可以从中自动充电。

在上世纪,铅酸电池几乎没有什么改变。最后的主要改进是使用密封的铅酸电池。改变的原因是需要在其上放置东西。开始,电池仅仅用在发动汽车马达,喇叭和车灯上。现在电池用来为汽车内安装的所有电子系统提供动力,优先的是电打火。

新型电子设备的增加不仅仅是消费者使用的像GPS,DVD播放器这样的电子设备。还有发动机控制单元(ECUs),电动车窗和功能座椅这样的车身电子,这些成为很多模型的基本配置。,很显然由于电子系统失效造成的报废数量的增加可以看出,这种载荷的指数增长将系统带入死亡。

一、评定电池的状态

评价一个铅酸电池“状态”有两个基本品质:

(1)充电状态(SoC):SoC显示可以传送多少电荷,用电池额定功率(也就是新电池的SoC)的百分比表示。

(2)性能状态(SoH):SoH表示电池可以存储多少电荷。

二、充电状态

充电状态就好像电池的“燃料度量”。有很多方法可以计算SoC,当是常用的两个方法是,开放电路电压测量和库仑分析法测量(也叫作库仑计算)。

(1)开电路电压(VOC):电池在空载开电路的电压与充电状态线形相关。这种计算方法有两个局限的限制:为了计算SoC,电池必须在开放电路中,没有负载连接;这种方法仅仅在相当稳定的时期才精确。

这些局限使VOC方法不适合串联SoC的计算。该方法通常在汽车店中使用,在那里电池被移开,用电压表测量通过电池正极和负极的电压。

(2)库仑分析测量法:这种方法使用随时间对电流积分计算库仑值测量SoC。这使SoC的实时计算测量成为可能,甚至在电池处在负载条件下。然而库仑分析测量法会累积错误。

开电路电压和库仑计算的组和方法通常用来计算电池的负载状态。

三、性能状态

性能状态反映的是电池的一般状态,和其与新电池相比存储电荷的能力。SoH计算非常复杂同我们在管路挤出方面增加了硅胶管和微细导管的能力时依赖对电池化学成分了解和环境。一个电池的SoH受很多因素的影响,包括电荷承受力,内部阻抗,电压,自放电和温度。这些因素的存在很难在汽车这样的环境中进行实时测量。SoH的最好状态发生在启动阶段(引擎工作),此时电池处在最大负载下。

汽车电池性能实际运算中,领先的是传感器开发者,例如Bosch,Hella和其他的,SoC和 So省委省政府召开了全省化工产业安全生产转型升级专项行动动员部署电视会议H计算几乎是保密的大多数还受专利保护。作为知识产权的拥有者,他们通常与电池制造商联系密切开发这些算法,例如Varta 和Moll。

图1 离散传感电池解决方案

图1表示的是传感电池通常使用的独立电路,电路可以分成三个部分:

(1)电池传感:电池电压通过从电池正极分流的阻抗衰减器感应。对于感应电流,一个感应电阻(12V时通常100 microohms)被放置在电池负极和地面之间。这种结构,汽车的金属底盘一般为地面,这些传感阻抗安装在电池的电流回路中。在相对的结构中,电池负极认为是地面。对于SoH计算,也需要感应电池的温度。

(2)微控制器:微控制器或MCU主要完成两个任务。首先处理A/D转换器的结果。这个工作可能像完成基本过滤一样简单也可能像计算SoC 和 SoH一样复杂。实际中的作用依赖于MCU的处理能力和汽车制造商的需要。第二项工作是将处理过的数据通过通信界面发送到ECU。

(3)通信界面:目前本地络连接(LIN)是电池传感器和ECU之间通信最常用的通信界面。LIN是相对于CAN协议的单线,低成本的解决方案。

这是电池传感最简单的可行结构图。然而同步电池的电压或电流,或电池电压,电流和温度需要更精确的电池感应运算。这种同步样本需要增加两个A/D转换器。同时增加了复杂性,A/D和 MCU需要调节能量供应以进行正确操作。这已经由LIN接收器制造者通过能量调节供应装置解决。

摆在汽车精确电池传感面前的下一个问题是,一个整合A/D,MCU和LIN收发器的装置。一个例子是来自Analog Devices Inc 的ADuC703x精确模拟微电子控制器。ADuC703x每秒可选择三个或四个8-k样本,16比特sigma-delta A/Ds,20.48-MHz ARM7TDMI MCU,和一个完整的LIN v2.0收发器。ADuC703x家族通过一个芯片调整器直接从铅酸电池获得动力。

为了解决汽车电池传感的需要,前端包括一个电压衰减器检测电池电压;可编程放大器测量电流,其量程为1A~1,500A,使用时与100-microohm电阻相连;积聚功能允许不使用软件下进行库仑计算;和芯片上的一个温度传感器。使用这种综合设备的解决方案如图2所示。

几年前,只用高端汽车拥有电池传感器。如今,安装小型电子配件和小发明的中低档汽车正在增加,10年前这些只能在高端汽车中见到。由于铅酸电池使这些功能不断增加。过不了多少年,每辆汽车都将安装电池传感器,减少由于增加电子设备导致的报废。(end)

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