Применение литиевых микроисточников питания Power Glory в автомобильной промышленности

Применение литиевых микроисточников питания Power Glory в автомобильной промышленности

Помимо тяговой батареи, питающей транспортное средство, в автомобиле находится множество батареек размером с монету, разбросанных по всему салону — спрятанных внутри шин, брелоков и печатных плат, — которые бесшумно работают годами или даже более десяти лет.

Эти небольшие батареи имеют общее название: литиевые микроисточники питания. Хотя они не приводят в движение транспортное средство, они играют важнейшую роль в таких ключевых функциях, как охранная сигнализация, идентификация личности и долговременный мониторинг в режиме ожидания.

Компания Power Glory (код акции: 920237) более двух десятилетий активно работает в области литий-ионных микроисточников питания. Это крупное предприятие национального уровня, специализирующееся на нишевых секторах и являющееся одним из разработчиков национальных стандартов для первичных батарей. В данной статье систематически рассматриваются сценарии применения, логика выбора модели и основные возможности литий-ионных микроисточников питания Power Glory в автомобилях, предназначенных для использования в транспортных средствах.

I. Уточнение позиционирования: для чего нужны автомобильные литиевые микроисточники питания?

Прежде чем обсуждать конкретные области применения, давайте уточним один момент: микроисточники питания на основе лития в транспортных средствах выполняют задачи, требующие длительного ожидания, а не функции основного источника питания.

Устройства интеллектуальных транспортных средств, работающие на уровне ватт, такие как камеры в режиме охраны, NFC-считыватели и модули обновления по беспроводной сети, питаются от вспомогательной батареи 12 В. В отличие от них, микролитиевые источники питания работают в другом режиме: устройства большую часть времени находятся в режиме глубокого сна и пробуждаются только при срабатывании триггера для завершения сбора данных, синхронизации или радиочастотной передачи.

 Этот режим работы, характеризующийся потреблением на уровне микроампер в режиме ожидания и импульсным разрядом длительностью в миллисекунды при активации, предъявляет к батареям три общих требования:

 •Длительный срок службы и отсутствие необходимости в техническом обслуживанииПосле сборки устройства часто не подлежат замене в течение многих лет, поскольку требуют чрезвычайно низкого саморазряда и стабильной платформы для разряда в течение длительного времени;

•Широкий температурный диапазон и механическая прочностьДолжен выдерживать циклические перепады высоких и низких температур, вибрацию, удары и центробежные силы;

•Высокая способность к импульсному разрядуСпособен выдавать достаточный ток при пробуждении без значительного падения напряжения.

В автомобильных решениях Power Glory в основном используется литий-марганцево-диоксидная (Li/MnO₂, т.е. серия CR, номинальное напряжение 3 В) химическая формула. Будучи одной из первых коммерциализированных и наиболее широко используемых первичных литиевых батарей, она отличается плоской кривой разряда, быстрым откликом на импульсы, нулевым газообразованием твердого катода, превосходной безопасностью и высокой экономичностью, что делает ее основным выбором для микроэнергетических приложений в автомобилях.

II. Основные сценарии применения

1. TPMS (система контроля давления в шинах): наиболее строгий обязательный компонент безопасности.

Система контроля давления в шинах (TPMS) — еще один обязательный элемент автомобильной безопасности, следующий за ABS и подушками безопасности. В автомобилях, оснащенных системой TPMS, датчик встроен в каждую шину и заключен в капсулу с батареей для мониторинга давления и температуры в режиме реального времени и беспроводной передачи данных — обычно четыре таких устройства на автомобиль. Это одна из самых сложных сред применения батарей в автомобильной промышленности:

 •Сверхширокий температурный диапазонТемпература внутри шин сильно колеблется, поэтому батареи должны надежно работать в диапазоне примерно от -40°C до +125°C;

 •Сопротивление вибрации и центробежной силеВысокоскоростное качение, ускорение/замедление и прохождение поворотов создают непрерывную вибрацию и механическое сжатие, что требует от батарей предотвращения смещения, растрескивания или протечки;

 •Сверхдлительный срок службы без технического обслуживанияДатчики, заключенные внутри шины, не подлежат замене, поэтому их расчетный срок службы обычно составляет от 5 до 10 лет.

 Для работы в таких суровых условиях компания Power Glory выпустила серию высокотемпературных (устойчивых к высоким температурам) дисковых элементов питания CR-HT. Благодаря уникальному составу материала, специализированному производственному процессу и запатентованной конструкции, предотвращающей утечку, эта серия нашла применение в системах с высокими температурными требованиями, таких как модули TPMS в автомобилях.

 Основные технические характеристики серии CR-HT:

2. Брелоки дистанционного управления и цифровые ключи: от кнопочных пультов до UWB-ключей.

Автомобильные брелоки представляют собой наиболее распространенное применение литий-ионных микробатарей в транспортных средствах. В традиционных брелоках преимущественно используются батарейки CR2032, обычно требуется от 1 до 2 штук на автомобиль. С распространением систем пассивного доступа и запуска двигателя (PEPS), кнопочного запуска и появлением цифровых ключей со сверхширокополосной связью (UWB) брелоки предъявляют значительно более высокие требования к импульсному разряду батарей.

При приближении для разблокировки, активации PEPS или выполнении высокочастотной UWB-передачи сигнала и измерения расстояния, смарт-ключи нового поколения требуют значительно больших пиковых значений радиочастотного тока, чем обычные пульты дистанционного управления. Стандартные батареи при таких нагрузках подвержены внезапным падениям напряжения, уменьшению дальности действия пульта или потере сигнала.

Для решения этой проблемы компания Power Glory представила серию высокоимпульсных и высокопроизводительных преобразователей CR-PH:

•P (Высокая мощность / Высокий импульс)Благодаря оптимизации состава материалов и усовершенствованию конструкции максимальный импульсный разрядный ток увеличен примерно на 20% по сравнению со стандартными моделями того же размера;

 •H (высокая емкость)Номинальная емкость увеличена примерно на 10–20% по сравнению со стандартными моделями того же размера, что обеспечивает более длительные интервалы между заменами батареи.

Основные модели серии CR-PH:

 (Эволюция цифровых ключей подчеркивает еще одну примечательную тенденцию: когда смартфон используется в качестве автомобильного ключа, даже если его основная батарея полностью разряжена, он все равно полагается на внутренний резервный источник питания для разблокировки на небольшом расстоянии. Эта надежность на последнем этапе еще раз подчеркивает критическую важность высоконадежных микроисточников питания.)

3. Резервное копирование часов реального времени (RTC) в системах управления батареями (BMS): основной фактор роста в сегменте электромобилей.

Основная плата управления системы управления батареями (BMS) требует наличия микробатареи для питания модуля часов реального времени (RTC). В режиме глубокого сна автомобиля, когда основной микроконтроллер выключен, RTC работает с ультранизким потреблением тока (приблизительно 0,3–0,5 мкА) для поддержания синхронизации времени, периодически пробуждая BMS для выполнения измерения напряжения/температуры элементов и статической перекалибровки уровня заряда батареи (SOC).

В данном применении обычно используются такие модели, как CR2032 или BR2330. В традиционных автомобилях с двигателями внутреннего сгорания отсутствуют тяговые аккумуляторные батареи и системы управления батареями (BMS), что делает резервную батарею уникальным требованием для автомобилей на новых источниках энергии (NEV).

4. Бортовые системы электронного транспорта и интеллектуальные автомагистрали

В бортовых устройствах электронных систем взимания платы за проезд (ETC) и транспортных картах для автомагистралей батареи необходимы для поддержания низкого энергопотребления в режиме ожидания в течение длительных периодов времени, обеспечивая при этом стабильные импульсы питания во время транзакций. Серия CR от Power Glory (включая модели с широким диапазоном рабочих температур) подходит для таких сценариев использования в интеллектуальных системах на автомагистралях, удовлетворяя требованиям к длительному режиму ожидания и надежному питанию во время транзакций.

5. Часы реального времени и резервное питание для других контроллеров.

Для некоторых коммуникационных модулей T-Box и блоков управления транспортным средством (VCU) также требуются независимые часы реального времени (RTC) или кратковременное резервное питание, иногда с использованием дополнительных микробатарей, таких как CR2032 или CR1220, в зависимости от конкретной конструкции электронной системы автомобиля.

III. Преодоление высоких барьеров для входа на рынок: возможности Power Glory, соответствующие автомобильным стандартам.

Автомобильная промышленность представляет собой классический рынок с высокими барьерами для входа. Выход Power Glory на этот рынок основан на комплексных возможностях, соответствующих автомобильному рынку, а не на одном-единственном автономном продукте.

1. Система управления качеством в автомобильной промышленности

Компания Power Glory сертифицирована по системе управления качеством IATF 16949 для автомобильной промышленности, а также по системам управления ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001, ISO 50001 и QC080000. Стандарт IATF 16949 является важнейшим условием для выхода на глобальный рынок поставок автомобильной промышленности, гарантируя, что процессы разработки и производства продукции соответствуют требованиям к стабильности и отслеживаемости, предъявляемым к продукции автомобильного класса.

2. Комплексная матрица продукции для широкого температурного диапазона

Для решения задач, связанных со сложными температурными условиями в салоне автомобиля, компания Power Glory разработала дифференцированную линейку продукции для различных температурных режимов: высокотемпературную серию CR-HT (до +125°C), низкотемпературную серию CR-D (до примерно -55°C), широкотемпературную серию CR-T, а также стандартные серии CR и CR-PH, обеспечивающие точное соответствие в зависимости от места установки датчика и условий эксплуатации.

3. Накопление знаний в области материалов и технологических процессов.

Превосходные характеристики в широком диапазоне температур и длительный срок службы обусловлены фундаментальной технологией: термообработка и легирование катодов из электролитического диоксида марганца (ЭДМ) оптимизируют стабильность кристаллической структуры и диффузию ионов при экстремальных температурах; высокотемпературные составы электролитов, термостойкие герметизирующие структуры и процессы лазерной/прецизионной инкапсуляции в совокупности гарантируют срок службы при высоких температурах и надежность защиты от протечек.

4. Сертификация, масштабируемость и согласованность

Продукция прошла сертификацию и испытания UL, CE, RoHS, UN38.3, а технические характеристики соответствуют международным стандартам IEC и японскому стандарту JIS C8512. Благодаря ежемесячной производственной мощности, превышающей 66 миллионов единиц, автоматизированным производственным линиям и системам визуального контроля на основе искусственного интеллекта, компания обеспечивает строгую стабильность качества при массовой поставке — возможность, высоко ценимая поставщиками первого уровня (OEM).

IV. Перспективы и тенденции на будущее

Электрификация и интеллектуальные технологии в автомобильной промышленности продолжают расширять границы применения микроисточников питания на основе литиевых технологий.

•Нормативные требования стимулируют расширение использования систем TPMS.Уровень установки систем TPMS производителями автомобилей на отечественные легковые автомобили уже высок, в то время как вступают в силу обязательные правила установки таких систем на коммерческие автомобили (включая транспортные средства для перевозки опасных материалов). Зарубежные рынки также изучают более строгие стандарты мониторинга (например, предложения по архитектуре с двумя датчиками), что открывает возможности для увеличения количества датчиков на один автомобиль.

•Ускоренное внедрение цифровых ключейТехнические планы развития, такие как UWB и NearLink, наряду с национальными стандартами, продолжают совершенствоваться, способствуя распространению цифровых ключей. Высокочастотное определение расстояния и состояния «всегда готово» требуют более высокой импульсной производительности и более низкого уровня саморазряда батарей.

 •Распространение электромобилей усиливает растущий спрос.Уникальные требования, такие как резервное копирование BMS RTC, будут продолжать быстро расти вместе с расширением базы электромобилей.

Небольшие батареи — залог большой безопасности. От датчиков давления в шинах, которые десятилетиями служат для защиты внутри шин, до резервных источников питания, которые разблокируют двери автомобиля даже при разрядке батареи смартфона, микролитиевые источники питания Power Glory обеспечивают стабильные, надежные и автомобильные решения для питания в любых незаметных, но критически важных приложениях.

В будущем компания Power Glory продолжит фокусироваться на ключевых секторах, таких как автомобильная электроника, используя инновации в материалах и процессах для предоставления глобальным клиентам более широкого спектра микроэнергетических продуктов и индивидуальных решений.