전기 자동차 배터리의 수명을 연장하려면 어떻게 해야 합니까? 다섯 건의 자동차 고장은 모두 배터리로 인한 것이다. 앞으로 몇 년 동안 텔레콤 제어, 엔진 관리, 혼합동력 (전기/가스) 등 자동차 기술이 보편화됨에 따라 이 문제는 갈수록 심각해질 것이다. 고장을 줄이려면 축전지의 전압, 전류 및 온도를 정확하게 감지하고, 결과를 사전 처리하고, 충전 상태와 작동 상태를 계산하고, 결과를 엔진 제어 장치 (ECU) 로 전송하여 충전 기능을 제어해야 합니다. 현대자동차는 20 세기 초에 탄생했다. 첫 번째 차는 수동으로 시동을 걸었고, 많은 힘이 필요했고, 위험도 컸다. 자동차의' 손크랭크' 가 많은 치명적인 사고를 일으켰다. 1902 년에 첫 번째 배터리 시동 모터가 성공적으로 개발되었습니다. 1920 에 이르면 모든 차는 전력으로 작동한다. 처음에는 건전지를 사용했는데, 전기가 다 떨어지면 반드시 교체해야 한다. 곧 액체 배터리 (고대 납산 배터리) 가 건전지를 대신했다. 납산 배터리의 장점은 일할 때 엔진에서 충전할 수 있다는 것이다. 지난 세기 납산 배터리의 변화는 크지 않았고, 마지막 큰 개선은 밀봉이었다. 정말로 바뀐 것은 그것에 대한 수요이다. 처음에는 배터리가 자동차 시동, 경적 및 전원 표시등에만 사용되었습니다. 지금 불을 붙이기 전에, 자동차의 모든 전기 시스템은 그것으로 전기를 공급한다. 신전자 장치의 급증은 GPS 와 DVD 플레이어 등 소비자전자 장치만이 아니다. 현재 엔진 제어 장치 (ECU), 전동 차창, 전기좌석 등 차체 전자 장비는 이미 많은 기초차종의 표준구성이 되었다. 부하의 지수 증가는 이미 심각한 영향을 미쳤으며, 전기 시스템에 의한 고장 수의 증가는 이를 증명한다. ADAC 및 RAC 통계에 따르면 자동차 고장의 거의 36% 가 전기 고장으로 인한 것으로 나타났습니다. 만약 우리가 이 수치를 분석한다면, 우리는 50% 이상의 고장이 납산 배터리로 인한 것임을 발견할 수 있다. 납산 배터리의 상태를 반영하는 두 가지 주요 기능이 있습니다. (1) 충전 상태 (SoC): SoC 는 배터리가 공급할 수 있는 전기의 양을 배터리 정격 용량의 백분율 (새 배터리의 SOC) 으로 나타냅니다. (2) 작동 상태 (SOH): SOH 는 배터리가 저장할 수 있는 전기의 양을 나타냅니다. 충전 상태 충전 상태는 배터리의 "전력계" 와 같습니다. SoC 를 계산하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 그 중 가장 일반적으로 사용되는 방법은 개방 전압 측정과 쿨롱 (전기법이라고도 함) 입니다. (1) 개방 전압 (VOC) 측정 방법: 축전지가 무부하 상태일 때의 개방 전압은 충전 상태와 선형입니다. 이 계산 방법에는 두 가지 기본 제한이 있습니다. 첫째, SoC 를 계산하려면 배터리가 열려 있고 부하에 연결되지 않아야 합니다. 둘째, 이 측정은 장기적으로 안정된 후에만 정확하다. 이러한 제한으로 인해 VOC 방법은 온라인 SoC 계산에 적합하지 않습니다. 이 방법은 일반적으로 자동차 정비소에서 배터리를 제거하는 데 사용되며 전압계로 배터리의 양극과 음극 사이의 전압을 측정할 수 있다. (2) 쿨롱 방법: 이 방법은 쿨롱 카운트를 사용하여 전류 대 시간 적분을 계산하여 SoC 를 결정합니다. 이 방법을 사용하면 배터리가 부하 상태에 있더라도 SoC 를 실시간으로 계산할 수 있습니다. 하지만 쿨롱법의 오차는 시간이 지날수록 커진다. 일반적으로 개방 전압과 쿨롱 계산법을 종합적으로 사용하여 배터리의 충전 상태를 계산합니다. 작동 상태 새 배터리에 비해 작동 상태는 배터리의 일반 상태와 전하를 저장하는 기능을 반영합니다. 배터리 자체의 특성으로 인해 SoH 계산은 매우 복잡하며 배터리 화학 성분 및 환경에 대한 이해에 따라 달라집니다. 배터리의 SoH 는 충전 수용, 내부 저항, 전압, 자체 방전 및 온도를 비롯한 다양한 요인에 의해 영향을 받습니다. 일반적으로 자동차와 같은 환경에서 이러한 요소들을 실시간으로 측정하기는 어렵다고 생각한다. 시동 단계 (엔진 시동) 에서 배터리는 최대 부하에서 배터리의 SoH 를 가장 잘 반영합니다. 보세와 하이라 등 주요 자동차 배터리 센서 개발자가 실제로 사용하는 SoC 및 SoH 계산 방법은 매우 기밀이며 일반적으로 특허로 보호됩니다. 지적 재산권의 소유자인 이들은 일반적으로 Varta 및 Moll 과 같은 배터리 제조업체와 긴밀하게 협력하여 이러한 알고리즘을 개발합니다. 그림 1. 별도 배터리 감지 솔루션 이 회로는 세 부분으로 나눌 수 있습니다. (1) 배터리 감지 배터리 전압은 배터리 양극에서 직접 연결된 저항 감쇠기에 의해 감지됩니다. 전류를 감지하기 위해 배터리 음극과 접지 사이에 감지 저항을 배치합니다 (12V 응용 프로그램 일반 사용100M). 이 구성에서 자동차의 금속 섀시는 일반적으로 접지되어 있으며, 감지 저항은 배터리의 전류 회로에 설치되어 있다. 다른 구성에서는 배터리의 음의 전극이 접지되어 있습니다. SoH 계산의 경우 배터리 온도도 감지해야 합니다. (2) 마이크로 컨트롤러 마이크로 컨트롤러 또는 MCU 는 주로 두 가지 작업을 수행합니다. 첫 번째 작업은 아날로그-디지털 변환기 (ADC) 처리 결과입니다. 이 작업은 기본 필터만 수행하는 것과 같이 간단할 수 있습니다. SoC 와 SoH 를 계산하는 것과 같이 복잡할 수도 있습니다. 실제 기능은 MCU 의 처리 능력과 자동차 제조업체의 요구에 따라 달라집니다. 두 번째 작업은 통신 인터페이스를 통해 처리된 데이터를 ECU 로 전송하는 것입니다. (3) 통신 인터페이스 현재 LIN 인터페이스는 배터리 센서와 ECU 간에 가장 일반적으로 사용되는 통신 인터페이스입니다. LIN 은 잘 알려진 CAN 프로토콜의 단선 저비용 대안입니다. 이것은 배터리 테스트의 가장 간단한 구성입니다. 그러나 대부분의 정밀 배터리 감지 알고리즘은 배터리 전압과 전류 또는 배터리 전압, 전류 및 온도를 동시에 샘플링해야 합니다. 동기식 샘플링의 경우 최대 2 개의 아날로그-디지털 변환기를 추가해야 합니다. 또한 ADC 와 MCU 가 제대로 작동하려면 전원을 조정해야 하므로 회로의 복잡성이 증가합니다. LIN 트랜시버 제조업체는 통합 전원 공급 장치를 통해 이 문제를 해결했습니다. 자동차 정밀 배터리 테스트의 다음 방향은 ADC, MCU 및 LIN 트랜시버를 통합하는 것입니다 (예: ADI 의 ADuC703x 시리즈 정밀 아날로그 마이크로컨트롤러). ADuC703x 는 2 ~ 3 개의 8 ksps, 16 비트 σ-δ 형 ADC, 20.48MHz ARM7TDMI MCU 1 개 및 통합 LIN v2.0 호환 트랜시버 1 개를 제공합니다. ADuC703x 시리즈 슬라이스에는 납산 배터리로 직접 전원을 공급할 수 있는 저전압 조절기가 내장되어 있습니다. 자동차 배터리 테스트의 요구 사항을 충족하기 위해 전면에는 배터리 전압을 모니터링하는 전압 감쇠기가 포함됩니다. 프로그램 가능한 게인 증폭기를100M 저항과 함께 사용할 경우 1A 에서 1500A 까지의 전체 범위 전류 측정을 지원합니다. 누적기, 쿨롱 수 지원, 소프트웨어 모니터링 필요 없음; 온칩 온도 센서입니다. 그림 2. 통합 장비에 대한 솔루션 예 몇 년 전만 해도 하이엔드 자동차에만 배터리 센서가 장착되어 있었습니다. 현재 소형 전자장비가 있는 중저급차가 갈수록 많아지고 있으며, 10 년 전에는 고급차종만 있었다. 이에 따라 납산 배터리로 인한 고장이 갈수록 많아지고 있다. 몇 년 후, 각 자동차에는 배터리 센서가 장착되어 전자 장비의 수가 늘어남에 따른 고장의 위험을 줄일 수 있습니다.