利用精密电池检测和传感技术降低汽车电气故障(2)

2012年02月08日 08:23
来源：慧聪汽车配件网

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运行状态

运行状态反映的是电池的一般状态，以及其与新电池相比储存电荷的能力。由于电池本身的性质，SoH计算非常复杂，依赖于对电池化学成分和环境的了解。电池的SoH受很多因素的影响，包括充电接受能力、内部阻抗、电压、自放电和温度。

一般认为难以在汽车这样的环境中实时测量这些因素。在启动阶段（引擎起动），电池处在最大负载下，此时最能反映电池的SoH。

Bosch、Hella等领先汽车电池传感器开发商实际使用的SoC和SoH计算方法属于高度机密，常常还受专利保护。作为知识产权的拥有者，他们通常与Varta和Moll等电池制造商密切合作开发这些算法。

该电路可以分为三个部分：

(1)电池检测：电池电压通过一个直接从电池正极分接出来的阻性衰减器来检测。为检测电流，将一个检测电阻（12V应用一般使用100mΩ）放在电池负极与地之间。在这种配置中，汽车的金属底盘一般为地，检测电阻安装在电池的电流回路中。在其它配置中，电池的负极是地。对于SoH计算，还必须检测电池的温度。

(2)微控制器：微控制器或MCU主要完成两个任务。第一个任务是处理模数转换器(ADC)的结果。这项工作可能很简单，例如仅执行基本滤波；也可能很复杂，例如计算SoC和SoH。实际的功能取决于MCU的处理能力和汽车制造商的需求。第二个任务是将处理过的数据经由通信接口发送到ECU。

(3)通信接口：目前，本地互连网络(LIN)接口是电池传感器和ECU之间最常用的通信接口。LIN是广为人知的CAN协议的单线、低成本替代方案。

这是电池检测最简单的配置。然而，大多数精密电池检测算法要求对电池电压与电流，或者电池电压、电流与温度同时采样。为了进行同步采样，最多需要增加两个模数转换器。此外，ADC和MCU需要调节电源以便正确工作，导致电路复杂性增加。这已经由LIN收发器制造商通过集成调节电源而得到解决。

汽车精密电池检测的下一步发展是集成ADC、MCU和LIN收发器，例如ADI公司的ADuC703x系列精密模拟微控制器。ADuC703x提供两个或三个8ksps、16位Σ-ΔADC，一个20.48

MHzARM7TDMIMCU，以及一个集成LINv2.0兼容收发器。ADuC703x系列片内集成低压差调节器，可以直接从铅酸电池供电。

为了满足汽车电池检测的需求，前端包括如下器件：一个电压衰减器，用于监控电池电压；一个可编程增益放大器，与100mΩ电阻一起使用时，支持测量1A以下到1500A的满量程电流；一个累加器，支持库仑计数而无需软件监控；以及一个片内温度传感器。

几年前，只有高档汽车才配有电池传感器。如今，安装小型电子装置的中低档汽车越来越多，而十年前只能在高端车型中见到。铅酸电池所引起的故障数量因此不断增加。过不了几年，每辆汽车都会安装电池传感器，从而降低日益增多的电子装置引发故障的风险。

[责任编辑：robot] 标签：电池 汽车 电压 库仑 

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