Что такое датчик BMS, откуда он взялся и для чего нужен?
Каждый Фокусовод слышал о том, что его автомобиль оснащен очень хитрой системой зарядки аккумуляторной батареи, которая называется Smart Regenerative Charging. Все знают и о том, что при замене старой АКБ на новую обязательно нужно сбрасывать адаптацию BMS. Но что именно являет собой «сердце» этой самой BMS и какую роль играет в ней небольшой датчик, расположенный на минусовой клемме нашей батареи, знают далеко не все. Об этом мы сегодня и поговорим, а поможет нам раскрыть тему пресс-релиза от Hella KGaA Hueck & Co (Липпштадт, Германия) – компании, разработавшей эту технологию.
Датчик IBS: таинственный и непонятный зверь (на самом деле нет)
В современном автомобиле множество датчиков. И о существовании некоторых из них мы даже не догадываемся – пока они не выйдут из строя и не повлекут за собой выключение или поломку какой-то системы, а то и всего автомобиля. Один из таких невидимых помощников водителя – интеллектуальный датчик аккумуляторной батареи (он же Intelligent Battery Sensor, или IBS).
Наличие этого устройства в современном автомобиле решает сразу несколько задач, таких как: увеличение срока службы аккумуляторной батареи, оптимизация процесса ее заряда, увеличение КПД двигателя внутреннего сгорания, снижение расхода топлива и вредных выбросов в окружающую среду.
Про датчик IBS подробнее
Интеллектуальный датчик аккумулятора (АКБ) оценивает текущее состояние аккумулятора. Он установлен на минусовую клемму и измеряет токи заряда и разряда, напряжение, внутреннее сопротивление и температуру аккумулятора. В автомобилях марки Ford IBS является частью отдельной подсистемы Battery Monitoring System (BMS) в блоке ВСМ.
Информация, полученная с датчика, используется блоком управления электрооборудованием (ВСМ) и системой управления двигателем:
— работа генератора корректируется в зависимости от степени заряженности АКБ, количества включенных потребителей энергии и режима движения, при этом напряжение электросети изменяется в диапазоне 12,5-14,6 В (для аккумуляторов типа EFB в системе Ford предусмотрен также режим регенерации батареи с рабочим напряжением в 15,2 В);
— во избежание большого зарядного тока, обычно возникающего в холодном аккумуляторе сразу после запуска мотора, напряжение на АКБ ограничивается до 10-11 В, а затем плавно поднимается до уровня, обеспечивающего оптимальную зарядку;
— при разгоне автомобиля система снижает ток возбуждения в генераторе. Его электродвижущая сила (ЭДС), а вместе с ней и сопротивление вращению уменьшаются, благодаря чему мотор может отдать больше мощности на разгон автомобиля. При торможении картина обратная – нагрузка на генератор увеличивается, и с него снимается дополнительная «бесплатная» энергия (рекуперативное торможение). Такой алгоритм позволяет экономить топливо и одновременно избежать перезаряда аккумулятора, что продлевает срок службы батареи на 10-20%;
— датчик IBS продолжает работать и при выключенном двигателе, предохраняя АКБ от сильного разряда батареи: после достижения определенного уровня разряда по сигналу IBS машина отключит прожорливый потребитель энергии; если аккумулятор совсем плох, автоматически заблокируется пуск стартера.
Увеличение срока службы аккумуляторов и снижение потребления топлива вносят вклад в сохранение окружающей среды.
Что происходит с батареей по мере старения
Одна из основных задач датчика IBS – продлить срок эксплуатации АКБ.
Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, используемые в современных автомобилях, намного более совершенны и долговечны своих предшественников. Однако срок службы АКБ в среднем невелик – всего от трех до пяти лет. Даже полностью исправная батарея сильно теряет в своих главных характеристиках – емкости и величине пускового тока. Нередко аккумулятор выходит из строя раньше срока, и его приходится менять в первые год-полтора.
Одна из главных причин старения АКБ – естественные особенности протекания химических реакций: в процессе разрядки-зарядки по окончании цикла не все вещество возвращается в первоначальное состояние.
При разряде батареи появляется сульфат свинца. В идеале он должен раствориться и превратиться обратно в кислоту, однако на практике по разным причинам не весь сульфат свинца реагирует, и постепенно его количество в аккумуляторе увеличивается – происходит сульфатация АКБ. Сами по себе эти кристаллы не проводят ток и не участвуют в выработке электроэнергии, поэтому емкость АКБ падает, а внутреннее сопротивление растет.
Еще одна причина старения классических АКБ (для EFB не актуальна) – постепенное изменение микроструктуры активной массы АКБ. Сначала пластины аккумулятора изготовляются пористыми, чтобы площадь контакта кислоты и свинца была максимальной. Однако вибрации, уже упомянутая сульфатация, замерзания электролита нарушают микроструктуру активной массы – она осыпается на дно АКБ и перестает участвовать в химических реакциях.
Для автовладельца замена АКБ – это дополнительные эксплуатационные расходы, а для окружающей среды – еще одна порция ядовитого свинца (к сожалению, далеко не все вышедшие из строя аккумуляторы подвергаются переработке). Разумеется, регулярный контроль за аккумулятором со стороны водителя – проверка уровня и плотности электролита, подзарядка, недопущение замерзания и другие меры – поддерживают долговечность АКБ, но датчик IBS следит за состоянием батареи непрерывно и гораздо точнее, чем человек. IBS в режиме реального времени определяет следующие параметры:
- напряжение на клеммах;
- величину зарядного тока;
- ток и мощность разряда;
- температуру батареи.
На основании этих данных и с учетом результатов предварительных измерений, хранящихся в памяти, система оценивает текущий уровень износа АКБ и ее пусковые возможности. Эта информация передается бортовому компьютеру, который на ее основании управляет работой генератора и потребителей так, как описано выше.
Датчик IBS на практике
Поскольку датчики IBS – изобретение относительно недавнее (Hella производит и поставляет их на конвейеры с 2009 года) и пока устанавливаются на немногочисленные модели автомобилей, у автолюбителей еще нет большого опыта в обращении с ними.
Датчик не просто так называется «интеллектуальным» – он вмешивается в работу бортового компьютера и может проявить себя самым неожиданным образом.
Именно поэтому многие водители отключают датчик. О том, как это сделать, в сети написано много. Гораздо важнее понять, зачем это делать.
На наш взгляд, отключать датчик имеет смысл только в том случае, если он забрезжил в дороге и важно продолжить путь. В этом случае достаточно просто отсоединить от него провода. При этом могут появиться сообщения об ошибках, однако машина заведется и будет уезжать.
На практике также важно помнить, что после замены АКБ в систему необходимо вручную ввести данные нового аккумулятора, иначе работать она будет некорректно. Для автомобилей Ford достаточно просто заменить АКБ на аналогичную по параметрам и обнулить адаптацию BMS согласно инструкции.
Вывод
Эксплуатация автомобиля с исправным и нормально работающим датчиком IBS имеет очевидные преимущества: и АКБ под наблюдением, и сама машина не будет надоедать вам сигналов об ошибках.
Статья создана по материалам Hella KGaA Hueck & Co