實際上汽車在停止時,拔出鑰匙后,仍然存在著一定的電流,這個就可以作為我們普通的靜態電流。在這里我們給出這樣一個定義:在汽車上所有開關都處在斷開狀態下蓄電池的供出電流,即汽車中所有的子模塊中,直接連接在“常火”線上且常閉負載引起的的對蓄電池的不斷電的電流需求。
負載漏電流------常火電線上所有連接的(包括線束,電子模塊)的絕緣漏電流。
蓄電池本身漏電流------蓄電池正負極樁間的因空氣、水蒸氣、塵埃而形成的漏電流。------異性電極對空氣中異性帶電粒子的中和電流。
其中后兩項隨著電池工藝的提高和內部環境的優化,是可以不斷的被提高的。而前一項確實任重而道遠的,因為隨著汽車電子化程度的提高,越來越多的電子裝置被安裝在汽車上,這個任務變得越來越艱巨。
KL30即為我們常說的常電,蓄電池火線,經常接入一些整車熄火時的產品;
點火儀表指示線(KL15/IGN),點火開關在ON,或者Start檔才有的火線;
專用線(KL15A/ACC),用于不需要發動發動機即可完成供電的產品,比如車載娛樂多媒體。
搭鐵線(GND或KL31)以元件和車架金屬部分作為一根公共導線的接線方法稱為單線制,將機體與電器相接的部位稱為搭鐵或接地。為了保證起動時減少線路接觸壓降,蓄電池極樁夾頭、車架與發動機機體都接上大截面積的搭鐵線,并將接觸部位徹底除銹、去漆、擰緊。
靜態電流往往發生在KL30供電的設備上。為了防止電池處于饋電狀態,需要對整車處于熄火狀態時電流監測,本文以此為背景,以25mA為上限靜態電流,當監測靜態電流超過25mA時,由于比較器參考電平為4.5V,當比較器-端電平小于4.5V,輸出低電平,當-端電平大于4.5V時,比較器輸出高電平,同時發送電平信號給到ECU報警。設計電路如下:
以25mA靜態,采樣電阻兩端電壓為0.032V,Va=R7/R2*Vb=100Vb=3.2v,具體推導過程網上有很多這方面介紹,不做過多推導。
設計比較器參考電壓為3.2V。
我們對這個電路進行在-55到125度溫度下,考慮電阻精度1%,進行蒙特卡羅仿真,LTspice中命令函數如下:
.step param run 1 20 1(仿真20次,步進為1);
.step temp -55 125 10(仿真溫度從-55度到125度,步進為10)
*這兒插個題外話,LTSPICE軟件是ADI的一款免費的用于仿真的軟件,里面需要的模型可以從芯片官網上下載,非常好用。這個不像PSPICE,需要正版授權,但是基于PSPICE軟件開發的模型基本都在芯片官網上找到,LTSPICE相對少些*。
我們查看仿真結果,設置此時監測電流為24mA,b點電平一直是低電平;
當監測電流為24mA時,比較器輸出電平為4.4V左右,為高電平。
當然在實際應用中,還存在很多條件,比如系統靜態電流范圍設置為多少,這個往往較難以統一設計,需要根據被監測系統設計對應的采樣電阻和比較器阻值,如果設計的過大,可能會存在已經處于非睡眠狀態了,但是監測系統還是無法監測出,如果設計的過小,可能會導致監測不準。
總結:本文以監測系統靜態電流為例,在介紹方案的同時,也是跟大家分享LTSPICE的使用,附件提供了基于LTSPICE的安裝包和本次設計的電路圖,謝謝。