Download - Como funciona Gerenciamento de Bateria
ALTEN. PILOTADOS/GESTÃO DE BATERIA (BMS)/START-STOP
ALTEN. PILOTADOS/GESTÃO DE BATERIA (BMS)/START-STOP
Fornecimento de energia em veículos sem gestão decarga
Em sistemas antigos, a corrente de pré-excitação para recarregar a bateria através do
alternador flui através de uma lâmpada (ou led), como no exemplo acima. Nesses
sistemas não havia controlador ou gerenciamento de bateria contantosomente com a
luz indicadora de falta de recarga e consequentemente em uma voltagem mais baixa
de carga, o não acionamento do motor departida
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No caso do LED,a corrente de pré-excitação flui também, de maneiraparalela, por
uma resistência, que equivale à potência de uma lâmpada, porque do contrário a
corrente através do LED seria insuficiente para aexcitação.
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Quando se inicia o processo de partida, o borne 50 se comuta antes do borne 50b.Desta
maneira, se aumenta a corrente de pré-excitação durante a partida, porque se anula o
resistor em série. Por outro lado, se apaga imediatamente o LED,porque existe o mesmo
potencial em ambos lados doLED.
Com isso, a luzde aviso não pisca duranteo processo de partida, o que acontecia em
sistemas muito antigos.
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Fornecimento de energia em veículos com gestão decarga
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A gestão de carga intervém depois de um tempo de retardo (picos iniciais de
corrente ecomportamentoPTCdos consumidores) a partirde uma tensão da rede
de bordo de < 12,7V.
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Hoje, o maior desafio para as montadoras é melhorar a eficiência de
combustível, a fim de reduzir o consumo de combustível e as emissõesde
escape.
Esses esforços começam com o sistema elétrico e os engenheiros dizem que
você deve começar com o SISTEMA DE CARGA e, especificamente, com um
novo sistema integrado de regulador -alternador.
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Isso é conhecido
comoReguladores
com protocolo
LIN (rede local
Interconnet vs1.3),
que permite
padronizar e
fortalecer as
comunicações coma
ECU
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Esquema do circuito do alternadormoderno
O regulador de tensão também regula a tensão em função da temperatura. Com o alternador
frio, a tensão é superior para garantir uma melhor carga da bateria. À quente, a tensão se reduz
ligeiramente para evitar a formação de gases internamente na bateria.
O sinal DFM reflete, em forma de sinal PWM (pulso de largura modulada), a atividade de
comutação do regulador de tensão. Com um nível de utilização de 100% da potência
momentânea disponível, não se desconecta a corrente de pré-excitação, porque a carga faz com
que não se alcance o limite de regulação de tensão.
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Em resumo, o regulador é um componente escravo da rede que recebe comandos da central de
controle de injeção (ECM), faz os cálculos necessários e os executa. A atuação do regulador de
tensão inteligente é ampla e dinâmica, visto que os cálculos para regular a tensão são
complexos em relação aos reguladores de tensão antigos. Tal complexidade é demandada pela
grande variação de tensão que ocorre durante o funcionamento do veículo.
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Exemplo de funcionamento
Quando a tensão da rede de bordo é < = 12,7 V, a carga da bateria não está garantida.
Existem várias maneiras de evitar isso:
1 -Aumentar o regime de rotação de marcha lenta para gerar uma tensão de carga
maior;
2 - Reduzir a potência dos consumidores oudesconectá-los.
Por meio da comunicação CAN, a unidade de controle do motor se encarrega da
elevação da rotação do motor, se a tensão forinsuficiente e o alternador informar um
nível de utilização de 100% através do sinalDFM.
A elevação da rotação somente se desativa quando se acelera o motor através do
pedal acelerador, ou também quando a tensão de bordo se normalizou.Com essas
medidas, evita-se uma rotação de marcha lenta irregular.
A luz de aviso da bateria somente é controlada através da CAN (em conjunto como
computador de bordo via painel deinstrumentos).
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LIN (LOCAL INTERCONNECTNETWORK)
O seu objetivo resume-se a um padrão aberto de baixo custo para uma rede de
comunicações em automóveis,em quea velocidade de um protocoloCAN não é
necessária.
O protocolo LIN não executa somente a transmissão de dados, mas também orienta
os demais sistemas,oferecendo-lhescondições de atuarem em harmonia ecom total
eficácia. Esta rede foi implementada de forma a auxiliar o protocolo CAN,
principalmente pelo seu baixo custo em situações em que a taxa de transmissão é
baixa.
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Com a criação do protocolo LIN, o regulador e o alternador podem ser interligadosao
ECU para que ele administre o sistema de carregamento do veículo em inúmeras
situações do próprio sistema.
A figura mostra um modelo de alternador com dois terminais chamados "L" e "F".
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Terminal “DFM”:Sua função é fornecer à ECU informações sobre a taxa de carga do alternador. Quando
aumentamos a carga do alternador, a largura de pulso, dependendo da aplicação do carro torna-
se maior ou menor. Se a carga é alta, a ECU do carro pode desligar alguns acessórios e/ou
aumentar a velocidade de marcha lenta. Cada marca de alternador tem uma abreviatura
diferente para esta conexão exemplo: DFM (Monitor campo Digital), FR (Retorno de campo), M
(Monitor), LI (indicador de carga). Apesar das nomenclaturas diferentes, todos têm a mesma
função.
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Terminal “C”: (Controlado pela ECU) este terminal é um sinal que sai da ECUpara o
regulador, que controla a taxa de carga do alternador (conhecido como sistema de carga
inteligente). Elevai dizer ao alternador quando parar ou começar a carregar.
Paratestar este tipo de regulador de tensão em bancada, não sedeve conectar nada no plug do
regulador, apenas alimentar o alternador e colocar a girar.
Casonão inicie acarga desta forma, basta encostar por um segundo um sinal de aterramento no
pino “C” para fazer aexcitação, assim o alternador já começaa carregar.
Fazendo aconexão permanente do aterramento no terminal “C”, atensão de regulagem deve
baixar para cerca de 12,8V.
As principais linhas que utilizam ente terminal
são: Honda, Mitsubishi, Subaru, Jaguar, entre
outros.
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Terminais “RC/SIG/RLO”: Assim como o terminal “C”, essas
conexões também estão ligadas à ECU do veículo, permitem a variação
da regulagem de tensão pela ECU. As conexões dos terminais RC e SIG
são utilizadas na linha Ford, Volvo e Land Rover, a conexão de pino RLO
é utilizada na linha Toyota.
Terminal RC trabalha com
uma freq. 125Hz aprox.
Regulador PCM / RVC,
tensão ajustada pelo
módulo.
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SISTEMA GM “RVC” A General Motors desenvolveu os reguladores de
tensão com sistema RVC (Tensão regulada controlada) com o objetivo de
diminuir o consumo de combustível e aumentar a vida útilda bateria.
Os reguladores do sistema RVC possuem parâmetros de regulagem de
tensão bem diferentes dos reguladores convencionais.
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No Ônix por exemplo, a tensão
pode variar de 12,4V à 15,8V,
definido pela ECU. Esta variação de
tensão depende de alguns fatores,
como por exemplo, carga da
bateria. Se a bateria estiver com
pouca carga, a tensão deve se
aproximar de 15V e vai reduzindo
na medida em que a bateria recebe
carga. Quando a bateria chega a
aproximadamente 80% de sua carga
máxima, o alternador irá produzir
apenas a carga necessária para
manter o carro em funcionamento,
assim reduzindo a carga do
alternador sobre o motor e
consequentemente o consumo de
combustível e aumentando a vida
útil dabateria.
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Os reguladoresde tensão do sistemaCOM, utilizam somente um terminal de conexão
com a ECU e utiliza sinal de dados para comunicação. A ECU fornece informações
sobre a regulagem necessária e o alternador irá responder com um sinal do tipo DFM.
Possuem circuitos especiais para trabalharem em alternadores de alta corrente,
podendo ultrapassar 250 Amperes. As principais características são a velocidade de
comunicação de dados (KBPS) e o código de identificação(ID).
Dica: Como a tensão destes alternadores
pode variar muito (12,5 a 16v), para saber
se está carregando mesmo com tensão
baixa, deve-se medir a corrente de saída do
alternador com um alicate amperímetro
DC. Se o veículo possuir o sensor no cabo
negativo da bateria, essa medição pode ser
realizada com um Scanner.
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Gerenciamento
De Bateria
Sistema Start-Stop
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Como já é conhecido, os sistemas eletrônicos embarcados vem
crescendo exponencialmente e para poder gerenciar cuidadosamente
do sistema de bordo é necessário conhecer o seu estado de carga da
bateria, o seu envelhecimento e outras alterações que possam ter
sofrido, já que uma bateria fraca é a causa de 50% das falhas em um
veículo.
53 % – Bateria
19 % –Alternador
18 % – Outras causas
10 % – Motor de arranqueFonte: Automóvel Club daAlemanha
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Nos veículos modernos um pequeno módulo eletrônico muitobem
elaborado é integrado ao terminal de contato negativo dabateria.
O monitoramento independe do carro, ou seja, serve paratodos,
desde que se tenha um módulo de gerenciamento de energia
para atuar sobre o alternador com base em informações de todo
o sistemaelétrico.
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FUNCIONAMENTO DO BORNE ELETRONICO DE BATERIA “BMS”
A capacidade de cranking —pôr em marcha —é calculada pela corrente de descarga
para o motor de partida, monitora as alterações de consumo nessa ação, medindo a
capacidade em um período de tempo, ou seja, se o consumo aumenta muitocom uma
sequência de partidas, o BMS sabe que a bateria está com sua função de carga e
descarga afetada, dando o alerta que está se aproximando a hora da troca do
componente.
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As informações do estado da bateria são monitoras pelo sensor BMS e
envidas ao gerenciamento de rede de bordo via redeLIN.
BB0 0
BSI
A
V
T°
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O BMS tem a capacidade de monitorar a capacidade de carga, a aceitação de carga e a
saída de energia da bateria.
O monitoramento dos parâmetros é preciso, através da medição de
corrente, tensão e temperatura, e calcula o estado de carga, de vida
útil da bateria e de função. Isso permite um melhor funcionamento
dos sistemas de Stop/Start (desliga/liga o motor nas paradas),quando
o veículo tiver esse equipamento, em que permite economia de
consumo.
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• Estado da Bateria;
• A Temperatura da Bateria;
• Diminuir os Picos de Tensão;
• Controlar a Corrente de Repouso;
• Corte Seletivo dos Consumidores;
• Coordenação com outras unidades;
• Controle do Alternador;
O BMS (Battery Management System) é uma unidade eletrônica que monitora:
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LIN
Como já foi dito anteriormente o estado de carga da
bateria determina a desativação de vários componentes
sem a ação do motorista. Algumas grandezas são
elaboradas pelo BMS-Rede de Bordo que calcula os
parâmetros de estado da bateria:
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SOC: (State of Charge: estado de carga) que representa em
percentual a carga da bateria em relação à sua capacidade
nominal. Para algumas funções esse percentual deve ser maior
ou igual a 75 %.
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SOH: (State of Health: estado de saúde) que representa
“o envelhecimento” da bateria, ou melhor, representa em percentual a
capacidade real da bateria em relação à nominal. Seu valor deve ser maior
que 60% para algumas funções do veiculo. Esta condição é importante
porque, com o decorrer do tempo, a bateria é sujeita a um processo de
envelhecimento irreversível que reduz a capacidade de ser totalmente
recarregada.
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SOF: (State of Function: estado de funcionamento) expresso em
Volts, representa o pico mínimo de tensão que pode ser atingido
durante a fase de arranque. Para a maioria das funções
eletrônicas do veiculo o SOF deverá ser maior que 8,2 V.
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Alguns Procedimentos e Cuidados com o BMS: No caso de desligamento/ligamento do BMS ou mesmo a troca
da unidade, deixá-lo por um tempo pré-determinado em repouso.
Isso é necessário para que a bateria seja medida no estado de
carga (Val. SOC) e esteja No seu valor nominal (mínimo de 4
horas bateria em repouso).
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Após a troca da bateria ou do módulo BMS é necessário Introduzir novamente
os Dados da Bateria no sistema (Unidade de Comando Monitoramento da
Bateria);
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Em veículos equipados com o sistema BMS nunca conectar o
cabo NEGATIVO do carregador de bateria ou auxiliar de partida
ao polo NEGATIVO da bateria, caso contrário o Sensor BMS será
danificado.
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Ao usar um carregador de bateria externo (ou cabos de partida
auxiliar) deve-se conectar diretamente na parte do cabo de
massa, prensado na saída do BMS ou na porca de massa na
lataria.
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SENSOR BMS
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Ao realizar um
teste de carga
e partida
somente
deverá ser
testada com
equipamento
específico.
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PROCEDIMENTO CORRETO PARA DESLIGAR A BATERIA COM BMS:
Desligar a Ignição;
Retirar a Chave de Ignição ou afastar a chave modelo Keyless do Contato e mantê-la
fora do Veículo ou seja, fora da Faixa de Recepção da Antena Keyless;
Aguardar no mínimo 10 minutos Antes da Remoção dos Cabos da Bateria.
Nota: Esse tempo de 10 Min. é Necessário para que os Sistemas sejam
“Memorizados” entre as várias Unidades de Comando (sleep rede de bordo);
Ex. Veículos
equipados com
Sistema Start Stop:
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Utilizando um “back-up” no sistema de forma correta
VIDEO DO BACKUPBATERIA
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Sistema Start-Stop
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Suas principais funções restringem-se a cortar o funcionamento do motor
durante um congestionamento, e até mesmo no fechamento de umsemáforo.
Para funcionar novamente o veículo basta pressionar o acelerador ou outro
pedal. Processos facilmente compreendidos e executados, porém, de
complexidade construtiva altamente “rebuscada”.
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Em veículos com câmbio manual, o sistema somente é ativado quando o
motorista freia, aciona a embreagem e desengata a marcha. O veículo volta a
funcionar assim que o pedal de embreagem é pressionado novamente.
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No caso de câmbio automático a
mesma operação acontece ao se pisar
no freio, parar e retomar o acelerador.
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Tudo é controlado por uma central eletrônica. Mas para funcionar o
sistema precisa de alternador e motor de arranque de altaeficiência,
com ciclo de vida para 150 mil a 250 milpartidas.
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Descrição do sistema:1.O módulo do motor gereo
sistema Start & Stop.
2.Sistema de acesso achave
keyless docarro
3.Motor de arranque: É
responsável por fazer arrancar o
motor de combustãointerna.
4.Painel de instrumentos:
Informa o condutor se oestado
do sistema Start & Stop está
ativado/desativado.
5.Centro de comutação
liga/desliga start-stop
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6.Sensor de velocidade: Fornece
informações, normalmenteatravés
da unidade de ABS, sobre a
velocidade doveículo.
7.Sensor da bateria: Informa a
unidade do motor sobre acorrente
que entra e sai da bateria, por
forma a calcular o nível decarga.
8.Interruptor da capota domotor:
Avisa a unidade do motor da
abertura do compartimento do
motor.
9.Interruptor do cinto de
segurança: Indica à unidade do
motor se o cinto de segurançaestá
apertado ou não.
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10.Sensor da posição do pedal da
embreagem: Verifica a posição do pedal. Se a
alavanca do cambio estiver deslocada, omotor
arranca depois de pressionado o pedal a90%.
11.Sensor da posição do pedal da
embreagem: : Verifica a posição do pedal. Se a
alavanca do cambio estiver na posição de
ponto-morto, o motor arranca depois de o
pedal ser pressionado a10%.
12.Sensor de vácuo do servo-freio: Localizado
no servo-freio, envia um sinal proporcional ao
vácuo do Freio.
13.Sensor de posição em ponto-morto:
Localizado na alavanca do cambio, verifica a
posição da alavanca (Normalmente, após a
substituição, é necessário fazerà
calibração com equipamento dediagnóstico).
14.Unidade de controlo daclimatização:
Solicita o arranque do motor quando
necessita de baixar a temperatura.
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Com este sistema, o motor paraquando:
• A velocidade do veículo é inferior a 3 km/h.
• A caixa de velocidades está na posição de ponto-morto.
• O pedal da embraiagem não estápressionado.
• Em alguns veículos o volante não está a ser virado (não é necessário nenhum tipo de
assistência)
• O motor está em marchalenta.
O motor não parase:
• O vácuo do servo-freio descer abaixo de um Valordefinido.
• A bateria estiver sem carga.
• O controlo da climatização exigir o uso do compressor de arcondicionado.
• A temperatura do líquido de arrefecimento estiver abaixo de 20 – 50 ºC.
• A temperatura exterior for inferior a -10 ºCe
superior a 50 ºC.
O sistema Start & Stop também pode incluir as seguintes funções:
• Desligar-se depois de se abrir o capô do motor, para evitar o arranque automático quando
estão a ser efetuados trabalhos no motor.
• Desligar-se depois de soltar o cinto de segurança, para evitar sair do veículo sem o parar.
(Estas condições variam de um fabricante paraoutro)
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Devido aos constantes arranques, é incorporado um estabilizador de
corrente para evitar picos de potência. Quando se dá um arranque oua
voltagem da bateria é inferior a 10,5 V, o estabilizador alimenta o
sistema elétrico do veículo por intermédio de uma bateria interna (em
alguns veículos).
Ex: Estabilizador de tensão - Conversor DC / DC novo Uno com SistemaS&S
FIM DA APRESENTAÇÃO
O NOSSO MUITO OBRIGADO A TODOS!