傳感器延長汽車電池的壽命
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三、性能狀態(tài)
性能狀態(tài)反映的是電池的一般狀態(tài)，和其與新電池相比存儲(chǔ)電荷的能力。SoH計(jì)算非常復(fù)雜同時(shí)依賴對(duì)電池化學(xué)成分了解和環(huán)境。一個(gè)電池的SoH受很多因素的影響，包括電荷承受力，內(nèi)部阻抗，電壓，自放電和溫度。這些因素的存在很難在汽車這樣的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。SoH的最好狀態(tài)發(fā)生在啟動(dòng)階段（引擎工作），此時(shí)電池處在最大負(fù)載下。
汽車電池性能實(shí)際運(yùn)算中，領(lǐng)先的是傳感器開發(fā)者，例如Bosch，Hella和其他的，SoC和 SoH計(jì)算幾乎是保密的大多數(shù)還受專利保護(hù)。作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)的擁有者，他們通常與電池制造商聯(lián)系密切開發(fā)這些算法，例如Varta 和Moll。
圖1 離散傳感電池解決方案
圖1表示的是傳感電池通常使用的獨(dú)立電路，電路可以分成三個(gè)部分：
（1）電池傳感：電池電壓通過從電池正極分流的阻抗衰減器感應(yīng)。對(duì)于感應(yīng)電流，一個(gè)感應(yīng)電阻（12V時(shí)通常100 microohms）被放置在電池負(fù)極和地面之間。這種結(jié)構(gòu)，汽車的金屬底盤一般為地面，這些傳感阻抗安裝在電池的電流回路中。在相對(duì)的結(jié)構(gòu)中，電池負(fù)極認(rèn)為是地面。對(duì)于SoH計(jì)算，也需要感應(yīng)電池的溫度。
（2）微控制器：微控制器或MCU主要完成兩個(gè)任務(wù)。首先處理A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)果。這個(gè)工作可能像完成基本過濾一樣簡單也可能像計(jì)算SoC 和 SoH一樣復(fù)雜。實(shí)際中的作用依賴于MCU的處理能力和汽車制造商的需要。第二項(xiàng)工作是將處理過的數(shù)據(jù)通過通信界面發(fā)送到ECU。
（3）通信界面：目前本地網(wǎng)絡(luò)連接（LIN）是電池傳感器和ECU之間通信最常用的通信界面。LIN是相對(duì)于CAN協(xié)議的單線，低成本的解決方案。
這是電池傳感最簡單的可行結(jié)構(gòu)圖。然而同步電池的電壓或電流，或電池電壓，電流和溫度需要更精確的電池感應(yīng)運(yùn)算。這種同步樣本需要增加兩個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器。同時(shí)增加了復(fù)雜性，A/D和 MCU需要調(diào)節(jié)能量供應(yīng)以進(jìn)行正確操作。這已經(jīng)由LIN接收器制造者通過能量調(diào)節(jié)供應(yīng)裝置解決。
擺在汽車精確電池傳感面前的下一個(gè)問題是，一個(gè)整合A/D，MCU和LIN收發(fā)器的裝置。一個(gè)例子是來自Analog Devices Inc 的ADuC703x精確模擬微電子控制器。ADuC703x每秒可選擇三個(gè)或四個(gè)8-k樣本，16比特sigma-delta A/Ds，20.48-MHz ARM7TDMI MCU，和一個(gè)完整的LIN v2.0收發(fā)器。ADuC703x家族通過一個(gè)芯片調(diào)整器直接從鉛酸電池獲得動(dòng)力。
為了解決汽車電池傳感的需要，前端包括一個(gè)電壓衰減器檢測(cè)電池電壓；可編程放大器測(cè)量電流，其量程為1A～1，500A，使用時(shí)與100-microohm電阻相連；積聚功能允許不使用軟件下進(jìn)行庫侖計(jì)算；和芯片上的一個(gè)溫度傳感器。使用這種綜合設(shè)備的解決方案如圖2所示。
幾年前，只用高端汽車擁有電池傳感器。如今，安裝小型電子配件和小發(fā)明的中低檔汽車正在增加，10年前這些只能在高端汽車中見到。由于鉛酸電池使這些功能不斷增加。過不了多少年，每輛汽車都將安裝電池傳感器，減少由于增加電子設(shè)備導(dǎo)致的報(bào)廢。(end)
評(píng)論