電池沒電應(yīng)對措施：連接救援車電池三注意
來源：寶鄂實業(yè)
2019-06-16 20:43
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對于廣大車主來說，蓄電池突然沒電是一個讓人猝不及防而又束手無策的問題。東部豐田客服經(jīng)理江基建告訴車主，只要平時多留意愛車的情況，發(fā)現(xiàn)蓄電池電力下降時及時采取措施，這個問題完全可以避免。而且，當愛車因蓄電池沒電而無法啟動時，車主們不可胡亂應(yīng)對，應(yīng)遵循幾個原則。
防患未然：蓄電池電力不足三預(yù)兆
要防止蓄電池突然沒電，最好的方法是平時多留意自己的愛車發(fā)出的“求救信號”。蓄電池電力不足的表現(xiàn)主要有三個：一是起動機不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動微弱，以致起動機無法發(fā)動；二是前大燈比平時暗；三是喇叭音量小甚至不響。
為了盡量減少蓄電池的電力消耗，江基建提出兩點建議：首先，要避免在發(fā)動機熄火的情況下長時間開燈或聽廣播；其次，即使發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)，如果停車時間較長，也應(yīng)該把不必要使用的電器設(shè)備(車內(nèi)外燈類和音響、導航類等)的電源關(guān)掉。
江基建表示，其實上面提到的蓄電池電力不足的三個預(yù)兆在駕駛過程中并不難察覺，只是有很多車主沒有把它們與蓄電池電力不足聯(lián)系起來，以為只是間歇性的小問題而沒有在意，最后造成了開車中途突然沒電的窘境。
應(yīng)對措施：連接救援車電池三注意
蓄電池沒電時，推車起動是大家最熟悉也是最有效的應(yīng)急起動方法，但這是一種不得己的手段，不能經(jīng)常使用，因為這樣做對發(fā)動機和離合器有一定的損傷，自動擋車輛尤其要避免使用此方法起動。
江基建提醒，如遇上蓄電池突然沒電的情況，應(yīng)聯(lián)系救援車然后連接跨接電纜，通過救援車臨時充電，以起動發(fā)動機是正確的做法。“為了避免蓄電池沒電時無法充電，車主應(yīng)該在車內(nèi)準備一條跨接電纜，這在一般的汽配店都能買到。”
而在連接跨接電纜時，千萬不能搞錯跨接電纜的連接順序：要先將沒電的蓄電池的正極端子與救援車電池的正極端子連接，再將救援車電池的負極端子與沒電汽車發(fā)動機室內(nèi)的金屬部分連接(接地線)?？缃与娎|連接后，可起動救援車的發(fā)動機，并稍微提高發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，約5分鐘后，便可向沒電的蓄電池應(yīng)急充電。充電完成后，應(yīng)按與連接跨接電纜相反的順序取下跨接電纜。
特別提醒：應(yīng)急充電時注意四細節(jié)
在為蓄電池應(yīng)急充電時，有四個細節(jié)一定要格外注意。“否則可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸、燒傷等重大事故。”江基建提醒。
首先，救援車的負極端子一定要與沒電汽車發(fā)動機室內(nèi)的金屬部分連接，如果與沒電蓄電池的負極端子直接連接會產(chǎn)生火花；其次，連接跨接電纜時，一定不能讓正極和負極端子接觸，否則也會產(chǎn)生火花；再次，充電時不要靠近蓄電池。因為蓄電池液體中含有稀硫酸并有可能噴出，如果噴到眼睛和皮膚上會造成損傷，萬一液體粘到身上，應(yīng)用大量水沖洗后前往醫(yī)院治療；最后，連接或取下跨接電纜時，應(yīng)盡量遠離風扇、皮帶等處，以避免手或衣服被卷入造成意外事故。
假定你接受了一項任務(wù)，為一個新的和基于電池的電源系統(tǒng)設(shè)計監(jiān)視器電路，那么你會采取什么策略來優(yōu)化該設(shè)計的成本和可制造性呢?最初考慮的問題將是確定系統(tǒng)的首選結(jié)構(gòu)以及電池和有關(guān)電子組件的位置。基本結(jié)構(gòu)清楚以后，接下來必須考慮的一個問題是，電路拓撲的權(quán)衡協(xié)調(diào)問題，例如，怎樣優(yōu)化最終產(chǎn)品的通信和互連。
電池的外形尺寸將對電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有重大影響。要使用大量小型電池以適合形狀復雜的電池模塊 (或電池組) 嗎?或者要使用外形尺寸很大的電池，因而由于重量問題而導致對電池數(shù)量的限制或引起其他的尺寸限制?這也許是設(shè)計變數(shù)最大的部分，因為外形新穎的電池不斷上市，而且人們也在不斷努力，務(wù)求電池模塊或電池組集成到產(chǎn)品中后，會與整個產(chǎn)品概念更加一致。例如，在汽車設(shè)計情況下，電池最終也許分散在車輛上的某些空間中，這些空間如果不放電池，利用效率很低。
另一個考慮因素是，電池 (或模塊化電池組)、電池管理系統(tǒng) (或其子系統(tǒng)) 以及最終應(yīng)用接口之間的測試信號和 / 或遙測信號的互連。在大多數(shù)情況下，可以做一個外殼，用來集成電池模塊或電池組中的某些數(shù)據(jù)采集電路，以便如果需要調(diào)換，那么生產(chǎn) ID、校準、使用規(guī)格等重要信息能隨著可替換組件帶走。這類信息對電池管理系統(tǒng) (BMS)或維修設(shè)備可能有用，而且最大限度地減少了線束中所需的高壓額定值導線的數(shù)量。
接下來，就給定的機械概念設(shè)計而言，監(jiān)視硬件拓撲由精確定義的、所需支持的電池數(shù)量決定。在汽車應(yīng)用中，一般情況下總共會有 100 個以上的電池測量點，而且系統(tǒng)的模塊化將決定一個給定的電路系統(tǒng)測量多少個電池。最常見的情況是，以安全斷接“維修插頭”方式，將所有電池分成至少兩個子組。通過在故障情況下保持電壓低于 200V，這種方法最大限度地降低了維修人員可能遇到的觸電危險。外形尺寸較大的電池組意味著，要采用兩套隔離的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，每套也許支持 50 個電池分接頭。在有些情況下，所有電子組件都在一個經(jīng)濟實惠的印刷電路板上，但是這需要大量互連，如圖 1 (a)所示?；蛘撸娮咏M件也可以分散放置，更加緊密地集成在電池模塊中，但是這需要采用遙測鏈接方法。為了實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)完整性，內(nèi)置于汽車線束中的遠端測量功能電路必須采用一種堅固型協(xié)議，例如廣泛使用的 CAN 總線。盡管真正的 CAN 總線接口涉及幾個網(wǎng)絡(luò)層，但是可以很方便地采用 PHY 層構(gòu)成 BMS LAN 結(jié)構(gòu)，以高效率地進行模塊內(nèi)的通信。這類分布式結(jié)構(gòu)如圖 1 (b)所示。該拓撲允許在幾個小型處理器之間分配計算工作量，從而降低所需的數(shù)據(jù)傳輸速率，并減輕 LAN 方法可能引起的 EMI 問題。最終的 BMS 應(yīng)用接口很可能是至一個主系統(tǒng)管理處理器的 CAN 總線接線，而且將需要定義 (或在一開始規(guī)定) 特定的信息事務(wù)處理。
其他因素也可能對物理結(jié)構(gòu)和監(jiān)視電路造成影響。就鋰離子電池而言，需要電池容量平衡，從而導致了額外的熱量管理問題(去除熱量)，而且如果需要有源平衡，還需要電源轉(zhuǎn)換電路。溫度探頭常常分布在整個模塊之上，以提供一種將電壓讀數(shù)與充電狀態(tài)關(guān)聯(lián)起來的方法，因而需要一些支持電路和連接方案。設(shè)計時一個常常忽視的考慮因素是，當產(chǎn)品安裝之前閑置或儲存在貨架上時，電池的電量泄漏應(yīng)該是最低的。在有些情況下，額外的控制配線是必要的。
在上面實現(xiàn)的這些結(jié)構(gòu)中，都有一個常見的測量功能構(gòu)件，該構(gòu)件包括一個多通道 ADC、安全隔離勢壘和某種程度的本地處理能力。圖 2 電路顯示了一個實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能的可擴展設(shè)計平臺。在這個圖中，實現(xiàn)功能的核心組件是凌力爾特的 LTC6803 電池組監(jiān)視器 IC，同時顯示的還有一個 SPI 數(shù)據(jù)隔離器和一些可選的特殊用途電路。該電路包括輸入濾波器和無源平衡功能，構(gòu)成了一個完整的 12 節(jié)電池數(shù)據(jù)采集解決方案。如果需要，這類電路可以簡單地復制，以支持更多電池測量方案，同時共享主微控制器的本地 SPI 端口，該主微控制器反過來再提供外部 CAN 總線或其他 LAN 型數(shù)據(jù)鏈路所需。
與前一代監(jiān)視器件相比，LTC6803 的主要改進是，支持電源停機和/或單獨由電池組供電。當電源從 V+ 引腳去掉時，電池加載將降至零(僅有 nA 級半導體泄漏)。工作電源可以由接通的電池組電壓提供，或從一個單獨的電源提供給 V+，只要電壓始終至少與電池組一樣高就行。為了實現(xiàn)簡單性，LTC6803 還可以直接從電池組獲取功率，在這種情況下，最低功率狀態(tài)(即備用) 將僅消耗 12uA 電流。LTM2883 數(shù)據(jù)隔離器通過一個內(nèi)部隔離的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，從主處理器供電，因此該器件將自動與主處理器一起斷電。LTM2883 的一個非常有用的功能是，它還能向隔離的電子組件(即電池端) 提供很大和得自主機的功率。一個小型升壓電源功能組件 (圖 2 中的 LT3495-1) 就是這樣驅(qū)動的，以獨立地給 LTC6803 供電，以便電池僅提供 ADC 測量輸入電流 (即在有效轉(zhuǎn)換時平均值 < 200nA)。該電路具有絕對最低的寄生電池泄漏，同時消除了任何電池的工作電流失配，否則這種失配可能逐步導致電池容量失衡。
LTC6803 的一個方便的功能是，有兩個自由的、準確度與電池輸入類似的 ADC 輸入。這種方便的功能允許用很少的額外電路進行輔助測量，包括溫度、校準信號或負載電流測量。一種尤其有用的測量是，用一個門控電阻分壓器測量整個電池組的電壓，實現(xiàn)方法如圖 2 所示 (采用 12:1 的比例，連接到 VTEMP1 輸入)。當電路斷電時，相關(guān)的 FET 斷開，這樣對電流的測量就不會不必要地加重電池的負擔。既然該端口的濾波可以獨立于電池輸入來定制，那么為了實現(xiàn)精確的充電電流計算所需的、真正高達 200sps 的奈奎斯特 (Nyquist)采樣率是可能的?？梢岳脤蝹€電池測量來周期性地對整個電池組的分壓器提供軟件校準，這樣就不需要價格昂貴的電阻器了。輔助輸入的另一個非常有用的用法是，測量準確度很高的校準電源(諸如凌力爾特的 LT6655-3.3，一個準確度為 0.025% 的基準)，在這種用法中，允許軟件憑借通道至通道的固有匹配，校正其他所有通道。請注意，熱敏電阻器的溫度探頭不必以電池的電位為基準，這些探頭一般也不需要 12 位的分辨率。這類探頭通常適用于直接與微控制器連接，從而留出高性能 LTC6803 的輔助輸入，以實現(xiàn)要求更加苛刻的功能。
總之，在電池管理系統(tǒng)電路中需要考慮的因素有很多，特別是那些決定封裝限制的因素。當封裝設(shè)計思想?yún)R聚在一起時，考慮一下也有可能產(chǎn)生機械影響的電子線路與信息流的結(jié)構(gòu)(例如：連接器化和導線數(shù)目) 同樣也是很重要。一旦權(quán)衡過這些因素而且封裝設(shè)計思想成熟之后，只需直接插入一款采用 LTC6803 平臺，一個聲名卓著、可擴展和具成本效益的數(shù)據(jù)采集解決方案便大功告成了。
