Все про Smart Regenerative Charging, вибір АКБ для EcoBoost та скидання ВМS

Чи чули ви хоч колись про інтелектуальну систему підзарядки аккумуляторних батарей Smart Regenerative Charging, якою оснащено всі сучасні моделі Ford. (та й не тільки)?

Smart Regenerative Charging – це система , що обчислює і регулює задане значення напруги акумулятора і стежить за його станом у режимі реального часу. Основна ідея системи – зробити роботу генератора максимально непомітною для двигуна, що забезпечує значне зниження витрати пального, але водночас, накладає певні умови та обмеження для стартерних батарей, які використовуються спільно з нею. По своїй суті - це мікрогібридізація класичного ДВЗ.

СИСТЕМА ЗАРЯДЖАННЯ

Основна стратегія розумної регенеративної системи заряджання зберігається в BCM (модуль керування кузовом). BCM отримує всі важливі дані про стан акумулятора від датчика моніторингу акумулятора через LIN (локальну мережу взаємозв'язку). BCM обчислює і передає встановлене значення напруги заряджання генератора через високошвидкісну мережу HS-CAN (контролерну мережу автомобіля) до PCM (модуля керування силовим агрегатом). PCM за необхідності коригує отримане значення і передає його генератору через LIN.

Регулювання напруги заряджання залежить від різних параметрів, таких як поточний рівень ефективності двигуна.

Мінімальне значення напруги заряджання генератора становить 12,2 вольта, а максимальне — від 14,5 до 14,9 вольта. Однак під час фази відновлення акумулятора напруга може іноді досягати 15,2 вольта. Такі фази відновлення необхідні, якщо стан заряду акумулятора залишається на рівні 80% протягом тривалого часу, оскільки це збільшує ризик сульфатації акумулятора.

PCM одночасно керує вихідною потужністю генератора та контролює її. У разі високого споживання струму або розрядження акумулятора PCM підвищує оберти двигуна для збільшення вихідної потужності генератора. Генератор заряджає акумулятор і одночасно постачає живлення для всіх необхідних електричних навантажень.

Також PCM відключає генератор під час запуску двигуна, щоб зменшити навантаження на нього та підвищити швидкість прокручування. Після запуску двигуна PCM поступово збільшує вихідну потужність генератора до потрібного рівня.

МОНІТОРИНГ СТАНУ АКУМУЛЯТОРА

Адаптація зарядної напруги виконується залежно від різних параметрів. АКБ отримує максимальний заряд під час періоду уповільнення автомобіля за умови гальмування двигуном. При натисканні на педаль гальма, генератор починає працювати з підвищеною віддачею, що створює додаткове навантаження на валу двигуна і допомагає збільшити ефективність гальмування. Паралельно з цим відбувається збереження кінетичної енергії руху автомобіля шляхом перетворення її в електрику, яка зберігається в АКБ і буде витрачатися в періоди бездіяльності генератора під час інтенсивних розгонів.

ФУНКЦІЇ BMS

Battery Monitoring System - це підсистема Smart Regenerative Charging яка постійно аналізує стан заряду АКБ, його температуру та струм, що проходить крізь нього.

1. Стратегія зниження навантаження:

• Якщо State Of Charge (SOC) або напруга падають нижче певних рівнів, неважливі системи, такі як аудіосистема, автоматично вимикаються для збереження енергії.
• Повідомлення про зниження навантаження відображається на дисплеї панелі приладів.
• Після запуску двигуна всі стани зниження навантаження скидаються, за рахунок підключення генератора. В цей час він буде працювати з підвищеною віддачою, щоб компенсувати втрату ємності АКБ.

2. Калібрування та точність SOC

• Система потребує постійного калібрування. Цей процес відбувається автоматично в період стоянки автомобіля.
• Калібрування датчика моніторингу батареї блокується, якщо до розеток живлення підключені пристрої, які споживають більше 100 мА.
• Якщо калібрування не відбувається протягом 7 днів, SOC вимірюється неточно, що призводить до активації стратегії зниження навантаження.

3. Фіксація несправності

• Якщо датчик моніторингу батареї або його схема виходять з ладу, система переходить до фіксованого режиму роботи без застосування системи зниження навантаження. Живлення подається без обмежень впродовж 45 хвилин, після цього аудіосистема та інші споживачі вимикаються.
• Для скидання стану зниження навантаження необхідно перезапустити двигун.

НЕСПРАВНОСТІ СИСТЕМИ

PCM фіксує несправності системи заряджання і передає повідомлення через HS-CAN до BCM. Потім BCM відправляє повідомлення через MS-CAN до IPC (панелі приладів), яка керує індикатором системи заряджання. 

Будь-яка несправність системи заряджання, виявлена PCM, викликає встановлення одного або кількох кодів діагностичних несправностей (DTC). Якщо автомобіль обладнано індикатором несправності системи заряджання, IPC вмикає або вимикає індикатор. Якщо є бортовий комп’ютер, на дисплеї з’являється відповідне повідомлення для інформування водія.

За певних умов система заряджання може працювати із несправністю, але продовжувати заряджати акумулятор під час роботи двигуна. Якщо LIN несправний, генератор може самостійно ініціювати заряджання (самозбуджуватися), коли двигун тимчасово працює на обертах понад 2 000 RPM. У цьому разі генератор працює в режимі за замовчуванням (приблизно 13,5 вольта).

АКУМУЛЯТОР ДЛЯ ECOBOOST 1.0

Для правильної роботи системи регенерації електроенергії тип акумуляторної батареї має чітко відповідати прописаному в конфігурації автомобіля. Для EcoBoost 1.0 це:

• Ca/Ca EFB (Enhanced Flooded Battery).
• Європейський тип корпусу LB2: довжина 278 мм, ширина 175 мм, висота 175 мм. Ємність 60 А/год. 600 A . 
• Полярність зворотна (якщо повернути акумулятор клемами до себе + буде праворуч).

Допускається встановлення АКБ ємністю 65 Аг без внесення змін в конфігурацію атомобіля

ЗАМІНА АКУМУЛЯТОРА

• Після заміни акумулятора обов’язково виконайте скидання системи моніторингу батареї за допомогою сканувального інструменту або натисканням комбінації кнопок в салоні автомобіля.
• У разі невиконання скидання система буде використовувати дані від старого акумулятора, що призведе до неточних вимірювань SOC.

Наприклад, якщо у старого акумулятора SOC становив 60%, а у нового 90%, BCM помилково сприйматиме SOC як на 30% нижчий, що спричинить передчасне зниження навантаження і порушить економію пального, оскільки система намагатиметься підняти SOC до більш високого рівня, ніж це потрібно.

СКИДАННЯ BMS

Для скидання статистики BMS використовуйте FORScan. Цю операцію можна виконати з безкоштовною ліцензією в розділі сервісних процедур.

Щоб виконати скидання без комп'ютера:

Автомобілі з кнопкою заднього протитуманного ліхтаря:

• Сядьте в автомобіль і протягом 10 секунд виконайте кроки 2-4.
• Перемикач запалювання в положенні ON, двигун вимкнений (положення II).
• Натисніть і відпустіть перемикач заднього протитуманного ліхтаря п’ять разів.
• Натисніть і відпустіть перемикач аварійної сигналізації три рази.
• При правильному виконанні контрольна лампа системи зарядки на щитку приладів блимає три рази протягом наступних 15 секунд.
• Скидання BMS виконано.

Автомобілі БЕЗ кнопки заднього протитуманного ліхтаря:

• Сядьте в автомобіль і протягом 10 секунд виконайте кроки 2-4.
• Перемикач запалювання в положенні ON, двигун вимкнений (положення II).
• Витягніть і відпустіть перемикач дальнього світла п’ять разів.
• Натисніть і відпустіть педаль гальма три рази.
• При правильному виконанні контрольна лампа системи зарядки на щитку приладів блимає три рази протягом наступних 15 секунд.
• Скидання BMS виконано.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ВИКОРИСТАННЯ BMS

Перш за все пам'ятайте, що BMS це ваш помічник і дотримуйтесь кількох нескладних правил:

• Додаткові електричні пристрої слід заземлювати до шасі, а не до негативної клеми акумулятора.
• Уникайте залишення підключених споживачів із високим струмом під час спокою автомобіля.
• Виконуйте скидання системи моніторингу батареї після кожної заміни акумулятора для забезпечення коректної роботи системи.

Дотримання цих правил забезпечить оптимальну роботу акумулятора, продовжить його термін служби та підвищить ефективність роботи системи зарядки.

Якщо автомобіль був запущений за допомогою прикурювання, перевірте стан акумулятора

КОМПОНЕНТИ СИСТЕМИ SMART REGENERATIVE CHARGING

Генератор

Генератор оснащений електронним внутрішнім регулятором напруги та обслуговуваним шківом зчеплення генератора. Керування рівнем вихідної напруги регулюється за допомогою сигналів цифрової шини обміну даними LIN.

Датчик моніторингу акумулятора (IBS)

IBS розташований на негативній клемі акумулятора та кабельному з'єднанні АКБ із кузовом автомобіля. Цей прилад:

• Вимірює напругу, струм і температуру акумулятора.
• Використовує ці параметри для розрахунку стану акумулятора, передаючи інформацію через LIN-з'єднання до BCM (Модуля керування кузовом).
• Має 2-контактний роз'єм для підключення напруги акумулятора та LIN-з'єднання.
• Потребує регулярного калібрування, яке проводиться:
  • У стані спокою.
  • При зниженні струму в замкнутому контурі до менше ніж 100 мА.
  • Період спокою має тривати не менше 3 годин.
  • Калібрування повинно проводитися щонайменше раз на 7 днів.

Нагадую, що якщо калібрування не виконується протягом зазначеного періоду, визначення точного стану заряду акумулятора стає неможливим. Підключені до розеток пристрої, які споживають понад 100 мА (або менше, залежно від інших навантажень), блокують калібрування датчика.

Модуль керування силовим агрегатом (PCM)

PCM контролює та керує системою зарядки. Мікросхема контролер LIN шини розташована саме в цьому блоці. У разі виходу зі строю LIN контролера в наслідок невдалого прикурювання автомобіля, використання бустеров або з інших причин - блок РСМ підлягає заміні.

Шків зчеплення генератора

Шків зчеплення генератора обслуговується окремо від генератора. Основна функція цього елемента системи — відокремлення інерції ротора генератора від ременя FEAD. Це дозволяє знизити натяг ременя на високих обертах двигуна (RPM) та зменшити шум, вібрацію та жорсткість (NVH).

ВИСНОВКИ

Smart Regenerative Charging вирішує одразу кілька завдань, як-от: збільшення терміну служби акумуляторної батареї, оптимізація процесу її заряду, збільшення ККД двигуна внутрішнього згоряння, зниження витрати пального та шкідливих викидів в навколишнє середовище. Використання її не впливає на повсякденну експлуатацію автомобіля користувачем через майже непомітне втручання в роботу автомобіля, хоч і створює додаткове фінансове навантаження під час заміни АКБ на новий. Відтак, зваживши всі за та проти, можна зробити однозначний висновок - Smart Regenerative System скоріше друг аніж ворог для водія.

*****

Якщо ця інформація була цікавою для вас і є бажання віддячити за написання цієї (чи будь якої іншої в цьому авторському блозі) статті та підтримати подальшу роботу в цьому напрямку, зробити це можна чашечкою запашної львівської кави. Дякую всім, хто вже доєднався до мене за столиком віртуального кафе! Дуже приємно читати ваші теплі коментарі ❤️.