تحلیل تخصصی برق ۲۰۶؛ مدیریت توان و استراتژی Load Shedding

یکی از کاربردهای حیاتی شبکه در خودرو، مدیریت بهینه توان الکتریکی است که در سطوح مختلف نرم‌افزاری و سخت‌افزاری اعمال می‌شود. در این مقاله، به بررسی تخصصی روش‌های مدیریت مصرف برق ۲۰۶ فرانسوی (Full Mux) خواهیم پرداخت. با توجه به پیچیدگی‌های پروتکل 206 VAN و نقش نودهای مرکزی در کنترل جریان، مطالعه این مقاله برای دانشجویان رشته مکانیک خودرو و تعمیرکاران برق و الکترونیک که به دنبال درک عمیق عیب‌یابی برق ۲۰۶ هستند، بسیار ضروری است.

مزایای مدیریت برق ۲۰۶؛ چرا کنترل جریان الکتریکی حیاتی است؟

شاید این سؤال مطرح شود که اصلاً چرا باید میزان مصرف برق در خودرو مدیریت شود. مگر سیستم شارژ همواره در حال تولید برق نیست؟ شکل 1 به صورت کلی ضرورت این مورد را بیان می‌کند.

• افزایش طول عمر باتری
• اطلاع رسانی به راننده در صورت بروز مشکل
• کاهش فشار به آلترناتور
• کاهش مصرف سوخت

شکل 1- دلایل اصلی نیاز به مدیریت مصرف برق در خودرو

همانطور که مشاهده می‌شود مهم‌ترین دلیل کاهش فشار به باتری و افزایش طول عمر باتری است. در مقاله‌های قبلی اشاره شد که زمانی که شدت‌ جریان مصرف در مدار بالا می‌رود، باتری به کمک سیستم شارژ آمده و جلوی افت بیش از حد جریان را می‌گیرد. حال اگر بتوان به روشی شدت‌ جریان مصرفی را کنترل کرد می‌توان فشار روی سیستم شارژ و باتری را کاهش داد. کاهش فشار روی باتری به افزایش طول عمر استفاده از آن منجر می‌شود. کاهش فشار روی سیستم شارژ علاوه بر افزایش طول عمر قطعات مصرفی؛ مانند آلترناتور و اجزا آن و یا تسمه می‌شود به‌صورت هم زمان سبب کاهش مصرف سوخت نیز خواهد شد.

علاوه بر موارد اشاره شده اگر راننده در جریان شرایط مصرف قرار بگیرد بهتر می‌تواند برای شرایط رانندگی تصمیم‌گیری کند. مخصوصاً در خودروهای از نوع هیبریدی و خودروهای تمام برقی این نیاز قابل‌ لمس‌تر است.

سیستم هوشمند مدیریت بار در ۲۰۶؛ بررسی مودهای توان و شبکه VAN

سیستم الکتریکی پژو 206 مالتی پلکس فرانسه که با نام فول ماکس نیز شناخته می‌شود در زمان عرضه، با توجه به کلاس خودرو (کلاس خودرو با قیمت زیر متوسط) بسیار جذاب به نظر می‌رسید. از این دید، دارای آپشن‌های جذابی برای این خودرو که عموم مردم داشت که یکی از انها مدیریت مصرف الکتریکی در خودرو بود. شکل 2 انواع روش‌های مدیریت مصرف الکتریکال در این خودرو را معرفی می‌کند.

شکل 2- روش‌های مدیریت مصرف در پژو 206 فول ماکس

همانطور که مشاهده می‌شود سه روش مدیریت به‌صورت هم زمان اعمال می‌شود. معمولاً روش نظارت بر سطح ولتاژ باتری کمی بعد (یا هم زمان با نظارت بر قطع و وصل مصرف‌کننده‌ها) و در حالت روشن بودن موتور اتفاق می‌افتد؛ اما نظارت بر قطع و وصل یونیت‌ها در حالت خاموش بودن موتور اعمال می‌شود.

مانیتورینگ و کنترل سطح ولتاژ باتری در حالت روشن

در ساده‌ترین خودروها نیز بررسی سطح ولتاژ با استفاده از چراغ دینام (چراغ باتری – چراغ شارژ) انجام می‌شود. اما در 206 مدیریت در سطح بالاتری انجام می‌شود. شکل 3 اجزا فعال در این سیستم را معرفی می‌کند.

1- آلترناتور 2- باتری 3- BSI 4- مصرف‌کننده‌ها 5- مجموعه نشان دهنده‌ها
شکل 3- اجزا فعال در مدیریت نظارت بر سطح ولتاژ

یکی از مهم‌ترین تفاوت‌ها در این نظارت با سایر خودروها، عملکرد آن در حالت بیشینه بودن ولتاژ است. به‌عبارت‌دیگر در خودرو های دیگر فقط در صورتی چراغ باتری روشن می‌شود که سطح ولتاژ شارژ کمتر از حد استاندارد باشد. اما هیچ برنامه‌ای برای زمانی که ولتاژ بیش از حد باشد ندارد. درحالی‌که مدیریت نظارت بر سطح ولتاژ در 206 فول ماکس، هر دو بازه را مدیریت می‌کند به صورت کلی همانطور که در شکل 3 نیز مشاهده می‌شود، این مدیریت بر عهده یونیت (نود) BSI است.
باتوجه‌به اهمیت دمای هوا در میزان سطح ولتاژ خروجی باتری و آلترناتور، میزان دما نیز یکی دیگر از شاخص‌های این مدیریت هشدار در نظر گرفته شده است. ساده شده الگوریتم عملکرد در شکل 4 است.

شکل 4 – الگوریتم روشن شدن چراغ باتری در 206 فول ماکس

بر اساس شکل 4 متناسب با دمای هوا اندازه گیری‌ها مرتباً انجام می‌شود. اگر دما پایین‌تر از 15 درجه باشد اندازه گیری‌ها هر 1 دقیقه یک بار انجام می‌شود؛ چون همانطور که در مقاله عملکرد سیستم شارژ بیان شد، هر چه دما پایین‌تر باشد، امکان افزایش ولتاژ وجود دارد (و این افزایش استاندارد است). اما در دمای بالای 15درجه هر 15ثانیه یک بار سطح ولتاژ خوانده می‌شود. برای اینکه از افت ولت یا افزایش‌های لحظه ای چشم پوشی شود. به مدت سه دقیقه این بررسی ولتاژ انجام می‌شود. در مرحله بعدی این ولتاژ مورد داوری قرار می‌گیرد اگر ولتاژ کمتر از 11.7 و یا بیشتر از 15.5 ولت باشد چراغ باتری در واحد صفحه نشان دهنده‌ها روشن می‌شود.

کنترل سطح ولتاژ

هدف واحد BSI نگه‌داشتن ولتاژ در سطح بین 12 تا 14 ولت است. بنابراین اگر به هر دلیلی سطح ولتاژ بیشر و یا کمتر از حد تعریف شده باشد هم زمان با اطلاع رسانی به راننده از طریق چراغ باتری، خود واحد BSI تا حد توان به تصحیح آن می‌پردازد. این کار را با روشن کردن و یا خاموش کردن برخی از مصرف‌کننده‌ها تحت نظارت خود (BSI) انجام می‌دهد. این فرایند را بارگزاری (Loading) و بار برداری (Load shedding) نام گذاری کرده اند.

مدیریت مصرف‌کننده‌ها (Load Shedding) در شبکه ۲۰۶

Loading

این پروسه زمانی اتفاق می‌افتد که سطح ولتاژ بیش از 15.5 ولت شود. در این حالت واحد BSI برخی مصرف‌کننده‌ها مانند فن خنک کننده موتور را به صورت اتوماتیک روشن می‌کند. اضافه شده مصرف‌کننده‌ها در مدار باعث ایجاد افت ولت شده و در نهایت باعث کاهش سطح ولتاژ خواهد شد. اجزایی که در این مدیریت تحت پوشش BSI قرار دارند عبارتند از:

• فن خنک‌کننده موتور – دور کند
• فن خنک‌کننده موتور – دور تند
• گرم‌کن شیشه عقب
• شمع گرم‌کن – موتور دیزلی

این فرایند هر 30 ثانیه انجام می‌شود. در صورتی که با فعال کردن یک عضو پس از 30 ثانیه باعث کاهش ولتاژ در حد مورد نظر نشود. واحد BSI اجزا دیگر را بر حسب جدول تعریف شده روشن می‌کند

Load shedding

درصورتی‌که سطح ولتاژ در زمان روشن بودن موتور کمتر از 12.8 ولت شود. واحد BSI هر 10 ثانیه یک بار مصرف کننده‌های تحت پوشش را خاموش می‌کند. (یا اجازه روشن شدن به آنها را نمی‌دهد) در صورتی که ولتاژ به حد استاندارد بالا نرود، مصرف‌کننده دیگر را نیز بر اساس جدول خاموش می‌کند. مصرف کننده‌های تحت پوشش این مدیریت عبارتند از:

• گرم‌کن شیشه عقب
• شمع گرم‌کن – موتور دیزل
• فن بخاری/ کولر
• کلاچ کمپرسور کولر

شکل 5 جدول loading و load shedding را معرفی می‌کند.

شکل 5- جدول فعال و غیر فعال شدن مصرف‌کننده‌ها در مدیریت loading و Load shedding

تکنولوژی Sleep و Wake up نودهای BSI و اکومکس

خودکنترل یونیت‌ها نیز مصرف‌کننده برق به شمار می‌روند اگر چه میزان شدت‌جریان مصرف در این نودها بسیار ناچیز است؛ اما همین میزان ناچیز در زمان خاموش بودن موتور می‌تواند به‌مرورزمان ایجاد مشکل کند؛ بنابراین واحد BSI برق مصرفی نودها را نیز کنترل می‌کند. خودرو 206 فول ماکس برای یونیت‌های مستقر در خط شبکه CAN استراتژی خاصی ندارد اما، یونیت‌هایی که در پوشش پروتکل VAN هستند و عموماً یونیت‌های مربوط به مدیریت بدنه و یا رفاهی هستند تحت این مدیریت قرار دارند. شکل 6 اجزا اصلی این استراتژی را نشان می‌دهد.

شکل 6- مدیریت و استراتژی برق نودها در پروتکل VAN پژو فول ماکس

مود Stand by

برای کاهش مصرف در شبکه VAN ، برق نودها بعد از مدت‌زمان معینی قطع می‌شوند. بنا به تعریف این مدت‌زمان به وضعیت باز یا بسته‌بودن سوئیچ اصلی ارتباط دارد.
اگر سوئیچ اصلی بسته (خاموش) باشد سیستم بعد از 65 ثانبه وارد حالت یا مود Stand by می‌شود
اگر سوئیچ اصلی باز (روشن) باشد. سیستم بعد از 30 دقیقه وارد مود stand by خواهد شد.

مود Wake up

در این مود بر اساس سیگنال‌های از پیش تعریف شده، سیستم‌ها از حالت خواب موقت (Stand by) به حالت فعال بر می‌گردند. شکل 7 سیگنال‌های تغییر مود را معرفی می‌کند.

شکل 7- سیگنال‌های تغییر مود از Stand by به wake up

بر اساس شکل 7 در صورت باز کردن و بستن سوییچ اصلی، یا رادیو و یا فعال کردن هر یک از اجزا تحت مدیریت COM2000 مانند بوق، راهنما، فلاشر, برف پاک کن، ریموت قفل و یا باز کردن و بستن درها سیگنال تغییر مود به BSI ارسال شده و وارد مود Wake up می‌شود.

مود Showroom

این مود که به حالت نمایشگاهی نیز شناخته می‌شود. مدیریت Stand by غیرفعال می‌شود. معمولاً این حالت برای مشاهده تجهیزات برقی خودرو در نمایشگاه‌ها است بهتر است از یک شارژر با آمپر پایین در این زمان استفاده شود تا سطح ولتاژ باتری بیش از حد پایین نیاید تا وارد مود اقتصادی شود.

نویسنده : مهندس بهروز خطیبی