W tym artykule dla odmiany poruszymy temat zarządzania… ładowaniem akumulatora. Aby móc zoptymalizować ten proces koniczne jest posiadanie odpowiednich danych.
Tak stało się z ładowaniem akumulatorów kwasowo-ołowiowych stosowanych w samochodach jako rozruchowe. Pojawienie się na rynku pojazdów wyposażonych w system start-stop wymusiło rozwój systemów które pozwalają na realizację idei zatrzymania przy wyłączonym silniku. Podróżowanie w ruchu miejskim powoduje, że płynność jazdy jest zależna w dużym stopniu od świateł sterujących ruchem. Oczekiwanie na jazdę może trwać od kilku sekund do kilku minut. Stanie w korku potrafi generować nie tylko zniecierpliwienie u kierowców ale również zanieczyszczenia, emitowane przez pracujący silnik, który mógłby w tym czasie być po prostu wyłączony. Czy mamy zatem jakieś rozwiązanie, żeby zniwelować ten efekt?
Aby w praktyce zrealizować system start-stop potrzebne jest sprawne działanie wielu układów, które można pogrupować w dwa główne obszary: część mechaniczną i elektryczną. Oba wymagają konkretnych zmian by układ start-stop działał właściwie. W części mechanicznej wymagane jest choćby zwiększenie wytrzymałości rozrusznika
Jazda z punktu A do B wymagała przed laty tylko jednego rozruchu silnika. Teraz takich cykli przy przejeżdżaniu przez zakorkowane miasto będzie znacznie więcej. Dodatkowo sama konstrukcja silnika musi wytrzymać tyle rozruchów. Zmiany mechaniczne były dostosowaniem tego, co już funkcjonowało do nowych wymagań. W części elektrycznej natomiast wiele trzeba było stworzyć system od nowa. Spowodowało to, że dziś wymiana akumulatora nie jest tylko czynnością mechaniczną. Nowy akumulator wymaga coraz częściej “zameldowania się” w samochodzie podczas wymiany. A akumulatory mają również swoje własne wymagania.
Systemy start-stop wymusiły rozwój akumulatorów które mogą wytrzymać wiele rozruchów w czasie jazdy. Szacunkowo typowy akumulator wytrzymuje ok. 3000 cykli rozruchu. Liczba rozruchów dla systemu start-stop to typowo ok. 2000 w roku. Gdyby oprzeć taki system na zwykłych akumulatorach, to wytrzymałyby 1,5 roku (a w praktyce mniej ze względu na inne ograniczenia). Przy wymaganej corocznej wymianie akumulatora taka sytuacja byłaby nieakceptowalna.
Tutaj zastosowanie znalazł akumulator AGM. Akumulator ten dzięki szybszej absorpcji ładunku dobrze sprawdza się w samochodzie z układem start-stop. Dodatkowo jego większa odporność na drgania i bezpieczniejsza konstrukcja jest czymś co dziś stało się podstawą wymagań dla nowych konstrukcji.
Uwięzienie elektrolitu w macie z włókna szklanego zwiększa swobodę umiejscowienia akumulatora w pojeździe. Pozwala umieścić go w różnych lokalizacjach, takich jak miejsce pod fotelem czy w bagażniku. Wszystko to sprawia, że akumulatory AGM są preferowane w systemach start stop. Oprócz technologii AGM zastosowanie znalazł podrasowany tradycyjny akumulator samochodowy czyli tzw.: EFB. Zastosowane w tym typie akumulatorów powłoki z poliestru na płytach dodatnich zwiększają stabilność pracy cyklicznej. Akumulator EFB jest alternatywnym wyborem dla pojazdów z system start stop.
Najnowszym podejściem do tematu jest zastosowanie akumulatorów Li-ion, tworzących już niemal “czarną skrzynkę” – z zabezpieczeniami, monitorowaniem stanu i diagnostyką w jednej obudowie.
Każdy rozruch to zużycie energii pobieranej z akumulatora. I ten ubytek trzeba uzupełniać na bieżąco. Aby mieć rozeznanie w stanie naładowania akumulatora należało stworzyć układy umożliwiające takie pomiary. I ta potrzeba spowodowała rozwój systemów zarządzania baterią (ang. BMS – Battery Management System). Aby móc wpływać na proces ładowania akumulatora stworzono alternatory z konfigurowanym regulatorem napięcia. Całość tych działań pozwoliła na wprowadzenie diagnostyki i informowania na wyświetlaczu komputera pokładowego o niesprawności lub konieczności wymiany akumulatora. Temat BMS wydaje się być dosyć złożony, zagłębimy się zatem nieco bardziej w jego funkcjonowanie..
Początkowe układy określające stan akumulatora były względnie proste. Wynikało to ze stopniowej ewolucji systemu i poszerzania go o kolejne potrzebne funkcjonalności.
Pierwszym etapem wdrożenia BMS w pojazdach było dodanie czujnika mierzącego kierunek i natężenie prądu płynącego do akumulatora. Dane z tego czujnika są kierowane do modułu BCM (Body Control Module). Moduł ten z kolei, zbiera informacje z wielu innych czujników i o stanie aktywnych obwodów, jak choćby o włączonych światłach czy ogrzewaniu tylnej szyby. Te przetworzone informacje o ładowaniu/rozładowaniu i załączonych obciążeniach są kierowane do sterownika silnika ECU (Electronic Control Unit). W etapie, sterownik ten komunikuje się z alternatorem i może zmienić jego parametry. Taka strategia była stosowana np. w Oplu Insigni. Przejdźmy zatem do rozdziału o prądzie i jego pomiarach.
Samochody mają w większości przypadków akumulatory służące do rozruchu i zasilania systemów pojazdu gdy silnik nie pracuje. To sprawia, iż stan akumulatora powinien być monitorowany nie tylko podczas jazdy. Akumulator w samochodzie jest rozładowywany gdy silnik jest wyłączony i nie napędza alternatora. Tak się dzieje np. podczas chwilowego zatrzymania gdy zadziała system start-stop. Podobnie gdy auto jest zaparkowane i w stanie spoczynku – prąd choć o wiele mniejszy – ciągle jest pobierany z akumulatora. Także gdy silnik pracuje, wiele urządzeń w samochodzie pobiera prąd, który może być sumarycznie bardzo duży. Spowodować to może sytuację, gdy ilość wytworzonego przez alternator prądu nie pokrywa w całości zapotrzebowania w układzie. Ubytek jest oczywiście uzupełniany z akumulatora, pogłębiając jego rozładowanie. Dlatego ważne jest monitorowanie prądu. Stopniowo zaczęto poszerzać możliwości pomiarowe systemów BMS, aby lepiej monitorować stan akumulatora, szczególnie w przypadku rodzajów ogniw wrażliwych na przeciążenia lub przeładowanie. Doprowadziło to do sytuacji, że akumulator stał się modułem z własnym złączem komunikacyjnym. Co z tego wynika dla użytkowników auta, a także obsługujących go serwisantów przedstawimy Wam w drugiej części artykułu.
DeltaTech Electronics to polski producent i ekspert w branży automotive, który na bazie ponad 25 lat doświadczenia wyznacza trendy w innowacyjnej diagnostyce samochodowej.
To, co nadaje rytm naszej pracy, to wsłuchiwanie się w potrzeby klientów oraz śledzenie aktualnych problemów, z którymi mierzą się warsztaty samochodowe. Owocem tego jest oferta skrojona idealnie „na miarę” ich oczekiwań.
Cały cykl życia produktów od momentu projektowania rozwiązań, poprzez produkcję, kontrolę jakości i opiekę posprzedażową odbywa się w Firmie. Jakość tego procesu dokumentują liczne nagrody branżowe.
Naszą dumą jest szybkie wsparcie techniczne, polska jakość oraz setki zadowolonych klientów. Firma współpracuje z kluczowymi dystrybutorami w branży motoryzacyjnej.
