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                                                                                 VARTA镍氢电池的应用

1 车载紧急呼叫系统的用途和运作

 欧洲的eCall,以及世界其他地方类似的倡议,如北美的OnStar和bCall (故障呼叫) 系统,即将在未来几年内在世界许多地区使用,用以减少交通事故造成的死亡人数并减轻伤害。所有这些系统的基本运作都是类似的: 拿eCall来说,就是将一个拥有移动通信和GPS (卫星定位) 功能的模块嵌入到车辆内。当车载感应器 (如气囊感应器) 探测到车辆发生碰撞,就会激发该模块拨打110,呼叫最邻近的紧急响应中心,

1) 紧急呼叫 一旦车载感应器 (如气囊感应器) 探测到发生了严重事故,车辆会自动呼叫112紧急电话 (eCall)。摁下车上的专用按钮,乘员亦可手动启动eCall呼叫。

2) 定位 通过卫星定位和移动电话呼叫位置,eCall能够锁定事故现场的准确位置,并将其传送给最邻近的紧急呼叫中心,同时还会传送其他信息,如驾驶方向和车辆类型。

3) 紧 急呼叫中心 (PSAP) 一 旦接到eCall的紧急信号,屏幕上就会显示事故地点。一名经过训练的操作员将尝试与车辆乘员通话以获得更多信息。如果无反应,则立即派出紧急服务。

4) 更快的救援 由于能够及时获得事故地点的准确信息,紧急服务 (如救护车、消防车、警车) 能更快抵达现场。

呼叫会给紧急响应中心提供车辆的准确位置、基本标识和受损信息,而紧急响应中心则会尝试与乘员通话,确定事故的严重程度。如果得不到车内的声音反馈,便会立即向现场派遣紧急服务 (救护车、消防车、警车)。车辆内部也会安装一个按钮,用于手动激发eCall (比如,由其他驾车经过事故现场的人协助)。

eCall系统攸关安全、直接关乎生死,其模块必须全天候万无一失地运行。因此,eCall模块的每一个组件都必须符合汽车产业的严格品质标准,其中就包括电源电路。eCall模块会与主电源电路相联,由车载电池驱动。但在交通事故中,主电源或电源电路有可能会瘫痪或发生故障,无法为紧急呼叫模块继续供电。所以,每一个eCall模块都需要自带备用电池电源,在车辆主电池不可用的情况下,也能驱动模块。

 

2 备用电池面临的挑战

紧急呼叫系统的备用电池主要有2项要求:

①车辆运行时,电池必须一直拥有足够支持长达15分钟紧急语音呼叫的电量;

②车辆运行时,电池必须随时能够释放其存储的电能。在欧洲,紧急呼叫通过GSM网络传输,语音通信系统必须足以支持最高2.5 A的最大负载。另外,eCall模块必须与车辆拥有相同使用寿命。

必须明确的是: 不能使用一次性 (不可充电)电池。因为泄漏电流会导致一次性电池不断损失电量,在系统需要时或许不能提供足够的电量。相比之下,可充电电池系统可进行间歇充电,从而将存储电量持续保持在规定的最小阈值以上。

 系统设计师面临的挑战是,eCall之类的车载系统必须适应极限温度: 最冷时,低至-40℃,比如,在瑞典或芬兰的极北地区使用的eCall系统可能会遭遇这种环境低温。最热时,eCall模块必须能在高达85 ℃的高温下工作 (如果车辆在阳光直射下停留时间过长,发动机舱内的温度会达到90℃。一旦车辆起动,整车的冷却气流会将温度降至85℃以下)。遗憾的是,传统可充电电池的性能无法适应极端温度。在可充电电池系统中,如今有两种化学类型可满足电子控制系统对能量密度、输出电压、峰值电流控制能力和安全的基本要求,其中包括锂电池 (最常见的为锂离子电池) 和镍氢电池 (NiMH)。锂电池的高能量密度能够以相对较小、较轻的体积提供较高的能量容量,因此常用于商用产品,如智能手机和笔记本电脑。但锂电池的内电阻在0 ℃以下会急剧增加,在这种情况下,锂电池输出电压的峰值需要高于3.7V才能满足GSM通话的高峰值电流要求。另外,超过60℃时,锂电池的电容量会急剧下降,造成不可逆的电容量损失。因此,锂电池无法适应车载电子系统必须面对的严酷环境。相比之下,NiMH电池则在任何时间和温度下都更为稳定,无论在室温还是85℃以上的温度下,其内电阻保持不变。在0~85 ℃之间,其电容量也很稳定。不过,在极低温下会发生骤降: 与室温时的电容量相比,-20 ℃时减低了一个数量级。与锂电池相比,NiMH提供的能量密度较低,所以其作为备用电池会略大略重,但NiMH纽扣电池的小尺寸足以轻松适应eCall模块。NiMH电池也因其固有的安全性和易用性而更具吸引力。锂电池需要在专业的电子电路中实施复杂的充电方案,而NiMH电池只需要涓流充电,在充满后也能承受微小的充电电流。专门设计的NiMH纽扣电池会按预期缓慢老化。电池老化的开始是以内电阻增加为标志,随后电容量会急剧下降。系统只需通过检测内电阻,便可提醒用户在彻底失效前更换老化的电池。就算NiMH化学性质高度稳定,汽车应用中遭遇的极端环境依然超出了传统NiMH电池的能力:①传统NiMH电池的适用温度一般最高为65 ℃,更高的温度则有可能导致化学物质泄漏;②NiMH电池的放电温度不能低于-20℃;③0℃以下时,电容量会严重减少。

 

如今,瓦尔塔微电池在电池设计和制造中引进了两项重要的技术创新,旨在使NiMH电池适用于eCall系统,这种创新可以解决极限温度带来的问题。在其生产的新型V500HT电池中,瓦尔塔微电池使用全新的密封技术,将电池的传统塑料密封件改进成耐高温合成材料密封件,并施以专利涂层。同时,瓦尔塔微电池在电解液中使用了新型添加剂以提升其稳定性,从而改进了电池在高温下的充电能力。新型密封设计拥有极强的防化学物质泄漏能力,电池的适用温度达到85℃ (有限时间内),其能量储存温度达到90℃。在极低温度下时,解决问题的方法不在电池的内部,而从外部着手。瓦尔塔迈科电池将箔片加热器直接安装在电池平坦的表面 。通过车载电池驱动———到车辆发生碰撞一刻之前保证得到驱动,因为车辆必须行驶才能发生碰撞并弹出气囊———这种箔片加热器可以在10分钟内将电池从-40 ℃加热至0℃ 该项解决方案正在申请专利,其使用的聚合物加热箔片完全符合汽车标准,并已经应用在汽车上(如燃油泵中)。加热箔片的电力开关和控制可由车载ECU控制。瓦尔塔迈科电池也提供一款V500HT,无需离散电子控制,可在3分钟内加热电池。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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