فاعل، موضوع:
- مقدمه
- سنسور باتری هوشمند
- اجزاء و اصول اندازه گیری سنسور باتری
- شارژ و تعویض باتری
معرفی:
در خودروهای مدرن، وضعیت شارژ دینام متناسب با شرایط تنظیم می شود. دینام از ECU موتور کنترل می شود و سیگنال هایی را برای شارژ بیشتر یا کمتر دریافت می کند. دینام با ایجاد میدان مغناطیسی بین روتور و استاتور انرژی تولید می کند. هر چه میدان مغناطیسی بیشتر باشد، نیروی بیشتری برای چرخاندن روتور مورد نیاز است. بنابراین تولید مقدار زیادی جریان شارژ هزینه انرژی و سوخت دارد.
- هنگامی که باتری تقریباً خالی است، در صورت عدم امکان شارژ مجدد کافی، می توان سرعت بیکار را افزایش داد.
- در طول حداکثر شتاب، دینام به طور موقت کنترل نمی شود تا از تمام گشتاور تولید شده برای نیروی محرکه استفاده شود.
- هنگام کاهش سرعت (ترمز موتور)، ECU دینام را تا حداکثر اثر کنترل می کند، به طوری که انرژی جنبشی خودرو برای تولید انرژی در دینام استفاده می شود. شکل نشان دهنده حداکثر شارژ باتری (سیستم 12 ولت) است.
سیگنال سنسور باتری هوشمند برای تعیین وضعیت شارژ باتری استفاده می شود. این یکی از مهم ترین داده ها برای تعیین میزان کنترل دینام است.
سنسور باتری هوشمند:
وسایل نقلیه مدرن تقریباً همه مجهز به حسگر باتری هستند که اغلب به نام IBS (سنسور هوشمند باتری)، سنسور جریان یا مانیتور باتری شناخته می شود. در این مقاله به اصطلاح "سنسور باتری" اشاره خواهیم کرد. سنسور باتری در همکاری نزدیک با سیستم مانیتور باتری (BMS) در خودرو کار می کند. این امر به ویژه در مورد وسایل نقلیه با سیستم استارت و توقف صادق است. در این خودروها، باتری بارها تحت فشار شدید قرار می گیرد زیرا موتور استارت چندین بار در هر سفر فعال می شود تا موتور روشن شود. به همین دلیل است که باتری AGM اغلب در چنین وسایل نقلیه ای به جای یک سلول سربی سنتی انتخاب می شود. باتری AGM در برابر تخلیه و شارژ مکرر مقاومت بیشتری دارد.
سنسور باتری در کابل زمین، که بین ترمینال منفی باتری و یک نقطه زمین روی بدنه یا شاسی متصل است، یکپارچه شده است. روی سنسور باتری یک دوشاخه با دو یا چند سیم پیدا خواهید کرد. یک سیم مستقیماً به قطب مثبت باتری منتهی می شود و سیم دوم برای ارتباط است.
داخل محفظه حسگر باتری یک برد مدار با یک ریزپردازنده و یک کنترلر وجود دارد که ولتاژ، جریان، دما و زمان را اندازه گیری می کند. داده های این واحد کنترل الکترونیکی (ECU) اغلب از طریق یک گذرگاه LIN به دینام و واحد کنترل راحتی (BCM) یا واحد کنترل موتور منتقل می شود. دروازه اغلب بین سنسور باتری و BCM یا واحد کنترل موتور قرار دارد تا پیام گذرگاه LIN را به پیام CAN bus تبدیل کند. این موضوع در بخش "تشخیص سنسور باتری هوشمند" بیشتر مورد بحث قرار گرفته است.
سنسور باتری وضعیت باتری را کنترل می کند و پارامترهای زیر را اندازه گیری می کند:
- ولتاژ باتری
- جریانی که باتری با آن شارژ و دشارژ می شود.
- دمای باتری.
سنسور باتری این داده ها را به واحد کنترل موتور یا BCM ارسال می کند. با استفاده از این داده ها، ECU (واحد کنترل الکترونیکی) موارد زیر را محاسبه می کند:
وضعیت شارژ (SOC) باتری. با اندازه گیری جریان خروجی به مصرف کننده و جریان ورودی به باتری، می توان تعیین کرد که هنوز چقدر انرژی در باتری موجود است.
وضعیت (وضعیت سلامت، SOH) باتری. ولتاژ باتری و جریان تخلیه برای ارزیابی کیفیت باتری مقایسه می شود. در هنگام راه اندازی، با یک موتور بنزینی کوچک تا 60 آمپر یا با موتور دیزلی سنگین تر تا 120 آمپر جریان می تواند از باتری گرفته شود. میزان افت ولتاژ باتری نشان دهنده سطح مقاومت داخلی باتری است. اگر ولتاژ از 11,5 به 10 ولت در جریان 60 A کاهش یابد، این قابل قبول است. اگر ولتاژ از 11,5 به 8 ولت با همان جریان راه اندازی کاهش یابد، این نشان دهنده مقاومت داخلی بیش از حد در باتری است و نیاز به تعویض دارد.
جریان ساکن در حین سکون این اختلال جریان ساکن را تشخیص می دهد، برای مثال توسط مصرف کننده غیرمجاز. در صورت مشاهده افزایش جریان ساکن، راننده در سفر بعدی اعلانی دریافت خواهد کرد.
اجزاء و اصول اندازه گیری سنسور باتری:
محفظه حسگر باتری و ترمینال زمین اغلب در یک کل ادغام می شوند. کابل زمین همچنین می تواند با حسگر باتری یک کل تشکیل دهد یا با اتصال پیچی متصل شود. در داخل سنسور باتری یک مقاومت شنت با مقدار مقاومت بسیار کم وجود دارد. با اندازه گیری اختلاف ولتاژ در این شنت می توان جریان را محاسبه کرد. در ترکیب با ولتاژ باتری، توان شارژ یا دشارژ باتری را می توان محاسبه کرد.
1. قطب گیره زمین قطب;
2. سنسور باتری;
3. اتصال زمین خودرو.
4. شانت;
5. اتصال دوشاخه برای B+ و باس LIN.
مقاومت شنت به صورت سری بین اتصال زمین خودرو و ترمینال منفی باتری قرار می گیرد. تمام جریان ورودی و خروجی باتری از این شنت عبور می کند. به دلیل مقاومت کم، ولتاژ کمی در شنت مصرف می شود.
سطح این ولتاژ به همراه مقدار مقاومت شناخته شده شنت به جریان در ریزپردازنده تبدیل می شود:
- افت ولتاژ زیاد در شنت نشان دهنده جریان زیاد است.
- افت ولتاژ پایین نشان دهنده جریان کم است.
در تصویر پیوست نموداری را می بینیم که در آن مقاومت R نشان دهنده شنت و جریان I نشان دهنده جریان تخلیه در حین تخلیه باتری است. ولت متر، که به صورت موازی در مقاومت شنت قرار می گیرد، نشان می دهد که چگونه الکترونیک اندازه گیری در سنسور باتری، اختلاف ولتاژ را در این شنت اندازه گیری می کند.
تصویر زیر نمای کلی از مکان هایی که اندازه گیری دما، ولتاژ و جریان انجام می شود را ارائه می دهد.
مقاومت شنت با عدد 5 نشان داده می شود. اختلاف ولتاژ (V) در سراسر شنت به عنوان جریان (A) خوانده می شود. این داده‌ها از طریق گذرگاه LIN به DME/DDE ارسال می‌شوند که نام‌های موتور بنزینی BMW (DME) و موتور دیزلی (DDE) هستند.
1. قطب مثبت باتری.
2. پایانه زمین باتری.
3. اندازه گیری ولتاژ باتری.
4. اندازه گیری دمای باتری.
5. اندازه گیری جریان با استفاده از یک مقاومت شنت.
6. ریزپردازنده در حسگر باتری هوشمند.
7. سیم ارتباطی باس LIN
8. واحد کنترل موتور
شارژ و تعویض باتری:
سیستم مدیریت باتری از سنسور باتری برای اندازه گیری جریان ورودی و خروجی باتری و ذخیره این اطلاعات در حافظه استفاده می کند. هنگامی که باتری نیاز به شارژ دارد یا اگر از کمک راه اندازی استفاده می شود، مهم است که شارژر باتری مستقیماً به پایانه های باتری متصل نباشد، بلکه به نقاط شارژ متصل شود. سنسور باتری بین این نقاط شارژ و پایانه های باتری قرار دارد و تنها زمانی می تواند جریان انرژی را اندازه گیری کند که شارژر باتری به نقاط شارژ متصل باشد. اگر شارژر باتری مستقیماً به پایانه های باتری وصل شود، حافظه BMS نشان می دهد که باتری (تقریباً) خالی است، در حالی که در واقعیت کاملاً شارژ شده است. سپس دینام باتری را بیش از حد شارژ می کند و پس از آن سیستم دچار اختلال می شود. تصاویر زیر یک شارژر باتری را نشان می دهد که مستقیماً به باتری و به نقاط شارژ زیر کاپوت متصل است.
پس از تعویض باتری، باتری باید در خودرویی مجهز به سنسور باتری ثبت شود. در کارگاه به آن "یادگیری" یا "کدگذاری" نیز می گویند. مدیریت باتری موارد زیر را در نظر می گیرد:
- پیر شدن باتری جریان شارژ یک باتری قدیمی با مقاومت داخلی افزایش یافته را می توان افزایش داد.
- ظرفیت و جریان راه اندازی سرد باتری.
در حین ضبط، مقادیر ذخیره شده باتری که به مرور زمان خراب شده اند حذف می شوند. بنابراین حتی اگر باتری یکسان با همان مارک و ظرفیت و جریان راه اندازی سرد یکسان نصب شده باشد، تعویض باید ثبت شود. به طور طبیعی، داده های باتری با ویژگی های مختلف باید مشخص شود. این کار را می توان با وارد کردن دستی ظرفیت [Ah] و جریان شروع سرد [A] یا با وارد کردن شماره قطعه یا شماره سریال انجام داد. با تجهیزات تشخیصی مدرن، کد QR نشان داده شده بر روی برچسب باتری قابل اسکن است.
تصاویر زیر ثبت باتری با برنامه BMW (سمت چپ) و VCDS (راست) را نشان می دهد.
تشخیص سنسور باتری هوشمند:
سنسور باتری هوشمند با دینام و BCM یا واحد کنترل موتور ارتباط برقرار می کند. این بخش نحوه خواندن نمودار و نحوه تشخیص را توضیح می دهد.
در نمودار زیر سنسور باتری (A85) را می بینیم که با ولتاژ تغذیه 2 ولت توسط فیوز روی پایه 12 تغذیه می شود. پین 1 برای ارتباط است: از اینجا پیامی از طریق گذرگاه LIN به دروازه (A25di) و دینام (O01) ارسال می شود. پین های 1 و 2 در فیش دو پین قابل مشاهده در تصاویر قبلی قرار دارند.
دو سیم سیاه پایین روی سنسور باتری شماره پین ندارند: این یک اتصال مستقیم به ترمینال منفی باتری است.
سنسور باتری هوشمند یک پیام باس LIN را به دروازه و دینام ارسال می کند. دروازه محل اتصال بین شبکه ها با پروتکل های مختلف (ولتاژ و سرعت) است. در دروازه، پیام باس LIN از طریق گذرگاه CAN به واحد کنترل BCM و/یا موتور ارسال می شود. برعکس، یکی از این دو دستگاه کنترل دینام را از طریق دروازه و گذرگاه LIN کنترل می کند.
خطا در ارتباط باس LIN می تواند به این معنی باشد که داده های حسگر باتری قابل استفاده نیستند یا دینام به درستی کنترل نمی شود. در حالت دوم، دینام به یک برنامه اضطراری سوئیچ می کند که در آن از کنترل معمولی D+ برای ایجاد ولتاژ شارژ کافی و جریان شارژ استفاده می شود.
دوره تنش از سیگنال اتوبوس LIN می تواند با یکی اسیلوسکوپ برای ارزیابی اندازه گیری می شوند.
شرح:
P01: جعبه فیوز محفظه موتور
A25di: رابط تشخیصی (دروازه)
A85: سنسور باتری ECU
O01: دینام
هنگامی که ایرادی وجود دارد و ارتباط باس LIN اوکی است، می دانیم که ولتاژ تغذیه و زمین سنسور خوب است. خطا توسط یکی از اجزای این نمودار ایجاد می شود. مراحل زیر را می توان انجام داد:
- به روز رسانی نرم افزار دستگاه های کنترل را بررسی کنید.
- تست باتری 12 ولتی (ترجیحاً تحت بار).
- بررسی کنید که آیا اطلاعات باتری صحیح ثبت شده است یا خیر. باتری ممکن است در گذشته تعویض شده باشد، اما ثبت نام هرگز انجام نشد.
- تنظیم مجدد داده های حسگر باتری؛
- بررسی کنید که شماره قطعه دینام صحیح است: دینام نادرست که با سنسور مطابقت ندارد در نهایت باعث ایجاد مشکل می شود.
- اگر موارد بالا بررسی شده باشد و صحت داشته باشد، ممکن است بتوان نتیجه گرفت که سنسور باتری معیوب است. این گاهی اوقات با راه اندازی مکرر (نادرست) از طریق کابل های جامپر یا تقویت کننده باتری رخ می دهد.
صفحات مرتبط:
