Bài viết kỹ thuật hôm nay của VATC, hãy cùng tìm hiểu về BCSM (Battery Control Switch Module) – Mô đun điều khiển công tắc nguồn ắc quy. Đọc đến hết bài viết để không bỏ lỡ bất kỳ thông tin hữu ích nào nhé!
1. Tổng quan về BCSM
- BCSM kiểm soát hệ thống cấp điện của xe trong các tình huống khác nhau. Mô-đun này được đặt trong khoang động cơ, bên trong hộp cầu chì động cơ (EJB – Engine Junction Box).
- Một trong những nhiệm vụ quan trọng của BCSM là kết nối ắc quy phụ khi khởi động xe hoặc khi hệ thống tự động khởi động lại động cơ (auto-start), giúp ắc quy chính có thể tập trung cấp điện cho mô-tơ đề. Ngoài ra, BCSM còn điều chỉnh dòng điện giữa ắc quy chính và máy phát điện, cũng như kiểm soát quá trình sạc của cả hai ắc quy.
- Việc tích hợp BCSM trên dòng Volvo XC90 (2016-) nhằm đảm bảo rằng các hệ thống quan trọng vẫn hoạt động khi có sự sụt áp. Do xe có nhiều công nghệ hiện đại, mức tiêu thụ điện cơ bản cao. Thêm vào đó, ắc quy chính được đặt ở phía sau xe, khiến quãng đường truyền điện dài hơn và làm tăng nguy cơ sụt áp.
- Các hệ thống quan trọng trong xe yêu cầu mức điện áp ổn định, đặc biệt trong trường hợp có dao động dòng điện lớn do tải điện thay đổi. Để đảm bảo phản ứng nhanh, BCSM sử dụng các transistor MOSFET thay vì rơ-le như trên các mẫu xe trước đây. MOSFET có khả năng phản ứng nhanh hơn đáng kể, giúp kết nối ắc quy phụ kịp thời để hỗ trợ máy phát điện và ắc quy chính khi cần thiết.
| 1. Cảm biến giám sát ắc quy (BMS – Battery Monitoring Sensor) | 11. Tải tiêu thụ trên xe |
| 2. Hộp nối phía sau (RJB – Rear Junction Box) | 12. Máy phát điện (Alternator) |
| 3. Cầu chì loại bán dẫn | 13. Rơ-le khởi động trong hộp nối động cơ (EJB – Engine Junction Box) |
| 4. Công tắc 1 | 14. Cuộn dây điện từ của bộ khởi động (Starter solenoid) |
| 5. Công tắc 2 | 15. Mô tơ đề (Starter motor) |
| 6. Công tắc 3 | 16. Cực dương cho cáp câu bình |
| 7. Bộ điều khiển | 17. Công tắc an toàn kích nổ (Pyrotechnic safety switch) |
| 8. Hộp phân phối chính (MDB – Main Distribution Box) | 18. Ắc quy chính |
| 9. Ắc quy phụ | 19. Hộp cầu chì ắc quy (BFB – Battery Fuse Box) |
| 10. Trợ lực lái điện (EPAS – Electrical Powered Assisted Steering) |
2. Thiết kế
Các chức năng chính trong BCSM được điều khiển bởi các linh kiện bán dẫn dưới dạng transistor MOSFET. Các transistor MOSFET này được kiểm soát bởi một bộ điều khiển tích hợp trong BCSM. Bộ điều khiển này được kết nối với nhiều mô-đun khác trên xe.
Việc truyền thông diễn ra qua CEM thông qua giao thức LIN. Ngoài ra, ECM được kết nối trực tiếp với mô đun điều khiển công tắc nguồn ắc quy để kích hoạt động cơ khởi động. Mô-đun này được nối mass và nhận nguồn +15 thông qua EJB, cũng như nguồn +30 từ cả pin chính và pin phụ.
Khi chỉ có nguồn +30 được cấp, chức năng của hệ thống sẽ bị hạn chế. Điều này có nghĩa là trong trường hợp chỉ có nguồn +30, pin phụ sẽ không được kết nối nếu xảy ra sụt áp. Do đó, xe sẽ mất nguồn khi pin chính bị ngắt kết nối trong chế độ sử dụng Convenience hoặc thấp hơn, đây là các trạng thái mà cáp pin có thể bị ngắt.
BCSM chứa ba công tắc: hai công tắc điều khiển nguồn từ pin chính và một công tắc gần nguồn pin phụ. Lưu ý rằng công tắc điều khiển nguồn pin phụ bao gồm hai transistor MOSFET. Điều này giúp tách biệt pin chính và pin phụ để tránh tình trạng tiêu hao điện giữa hai pin tùy theo mức sạc. Hai pin này được cách ly nhờ chức năng diode của các transistor. Khi hai transistor MOSFET ở trạng thái không dẫn, dòng điện sẽ bị ngăn chặn theo cả hai hướng.
3. Chức năng
Dựa trên từng tình huống khác nhau, các công tắc trong BCSM – mô đun điều khiển công tắc nguồn ắc quy sẽ được đặt ở các vị trí khác nhau để cung cấp nguồn điện cho xe một cách phù hợp.
4. Các trạng thái của BCSM
Trạng thái bình thường
Trong chế độ sử dụng Active và Driving, nguồn điện từ ắc quy chính được cấp, còn ắc quy phụ sẽ bị ngắt kết nối. Tùy thuộc vào trạng thái sạc của ắc quy chính, điện áp của máy phát sẽ được điều chỉnh khi động cơ hoạt động, đảm bảo quá trình sạc hoặc cung cấp dòng điện từ ắc quy theo nhu cầu.
Trạng thái bán bình thường
Trong chế độ sử dụng Convenience và Inactive, nguồn điện từ ắc quy chính vẫn được cấp, nhưng ắc quy phụ bị ngắt kết nối. Khác với Trạng thái bình thường, ắc quy phụ sẽ không được kết nối khi điện áp giảm xuống dưới khoảng 11V. Điều này có nghĩa là xe sẽ mất nguồn nếu cáp ắc quy chính bị ngắt.
Trạng thái mặc định
Trong chế độ sử dụng Abandon, chỉ có nguồn điện từ ắc quy chính được cấp thông qua công tắc 1.
Khởi động với hai ắc quy
Trong quá trình khởi động bằng chìa khóa cũng như khi tự động khởi động lại bằng hệ thống Stop/Start, các tải chính của xe được cấp nguồn từ ắc quy phụ. Nguồn điện từ ắc quy chính được phân phối đến motor đề cũng như các tải được cấp điện trực tiếp thông qua RJB (Rear Junction Box).
Khởi động với một ắc quy
Khi trạng thái sạc của ắc quy phụ yếu, xe sẽ khởi động mà không kết nối ắc quy phụ. Điều này cũng có thể xảy ra trong trường hợp có lỗi phần cứng, lỗi truyền thông, hoặc do cầu chì bị đứt hay dây điện kết nối với ắc quy phụ bị hỏng. Trong trường hợp này, chỉ có công tắc 1 dẫn điện.
Kết hợp với việc công tắc 2 không dẫn điện, hệ thống đảm bảo mức điện áp cao nhất có thể cho các tải khác trên xe trong quá trình khởi động. Nếu công tắc 2 dẫn điện, sụt áp trên cáp dài do dòng điện lớn từ motor đề sẽ làm giảm điện áp của các hệ thống khác trong xe.
Sạc ắc quy phụ
Ắc quy phụ luôn được sạc đến trạng thái đầy 100%. Điện áp của ắc quy phụ không được đo thường xuyên như điện áp của ắc quy chính, do đó hệ thống luôn hướng đến việc sạc đầy.
Sau mỗi lần tự động khởi động (auto-start) và khi có thể tận dụng sạc tái sinh (regenerative charging), ắc quy phụ sẽ được kết nối bằng cách công tắc 3 dẫn điện. Khi đó, ắc quy phụ có thể được sạc từ máy phát điện. Quá trình này diễn ra trong chế độ sử dụng Driving.
Mức điện áp dưới khoảng 11V
Nếu BCSM đo được điện áp giảm xuống dưới khoảng 11V (đo giữa BCSM và MDB), công tắc 3 sẽ dẫn điện. Điều này giúp ắc quy phụ hỗ trợ các hệ thống quan trọng của xe.
Ắc quy phụ sẽ được kết nối trong vòng 5 mili giây. Quá trình này có thể xảy ra trong chế độ sử dụng Active và Driving.
Tiếp xúc kém với mass
Nếu bộ điều khiển trong BCSM mất tiếp xúc với mass, tất cả công tắc sẽ chuyển về trạng thái không dẫn điện, bất kể chế độ sử dụng.Do các công tắc điều khiển nguồn từ ắc quy chính không có khả năng dẫn điện hai chiều, một lượng dòng điện đủ vẫn có thể đi qua điốt để duy trì nguồn điện cho xe. Tuy nhiên, chức năng này chỉ hoạt động trong một khoảng thời gian giới hạn, do đó cần phải kiểm tra và xử lý BCSM kịp thời.
Mất tiếp xúc mass cũng sẽ khiến đèn cảnh báo trên DIM sáng và hiển thị thông báo:⚠ Auto Start-Stop, Service Required
Ngoài ra, điện áp máy phát cũng sẽ không ổn định. Nếu điện áp máy phát cao hơn điện áp ắc quy, chỉ máy phát cung cấp điện cho hệ thống, dẫn đến điện áp dao động do ắc quy không tham gia vào quá trình ổn định nguồn.
Sạc từ nguồn bên ngoài
Khi sạc bằng cáp câu hoặc bộ sạc ắc quy, dòng điện sẽ được dẫn đến ắc quy chính do công tắc 2 ở trạng thái không dẫn điện.BCSM sẽ nhận diện điện áp đầu vào và kích hoạt công tắc 3 ở trạng thái dẫn điện, cho phép ắc quy phụ cũng được sạc cùng lúc.
Khởi động bằng cách câu bình
Khi khởi động bằng cách câu bình, các công tắc được điều khiển tương tự như khi khởi động bằng chìa khóa. Toàn bộ tải chính của xe được cấp điện từ ắc quy phụ.
Nếu ắc quy phụ gặp sự cố, công tắc 3 sẽ được đặt ở trạng thái không dẫn điện và thay vào đó, công tắc 1 sẽ dẫn điện để cấp nguồn cho các tải của xe.
5. Sạc ắc quy chính
Mức sạc thông thường
- Ắc quy chính thường được sạc đến 85% SoC (trạng thái sạc) để tối ưu hóa việc thu hồi năng lượng tái tạo.Tùy theo điều kiện vận hành, hệ thống có năm chế độ sạc khác nhau:
Chế độ tái tạo, nhanh (Regenerative mode, fast)
- Được sử dụng khi các tải không nhạy cảm với điện áp đang hoạt động(tải của sấy kính, sưởi ghế, sấy gương,…).Cho phép điều chỉnh điện áp với biên độ thay đổi nhanh để tối ưu mức tiêu hao nhiên liệu.
Chế độ tái tạo, chậm (Regenerative mode, slow).
- Được sử dụng khi các tải nhạy cảm với điện áp đang hoạt động(tải của chiếu sáng, quạt làm mát,..).Điều chỉnh điện áp với biên độ thay đổi chậm để tránh dao động trong quạt gió hoặc ánh sáng đèn.
Chế độ công suất (Power mode)
- Được kích hoạt khi xe cần công suất cao hơn so với chế độ tái tạo chậm (ví dụ: khi trời tối).Điện áp được điều chỉnh với biên độ thay đổi chậm để tránh dao động điện áp ảnh hưởng đến quạt gió hoặc đèn xe.Điện áp tối thiểu của máy phát trong chế độ này là 13.6V, đảm bảo hiệu suất tối đa cho đèn chiếu sáng, quạt gió khoang hành khách và quạt động cơ.
Chế độ sạc thông thường (Conventional mode, 100%)
- Được sử dụng khi nhiệt độ ắc quy dưới 0°C hoặc khi ắc quy chính gặp sự cố.
Chế độ đặt lại (Reset mode)
- Được kích hoạt mỗi ba tháng để sạc đầy ắc quy.
- Điều khiển sạc ắc quy chính. Điện áp của máy phát được điều chỉnh trong phạm vi 12.2V – 15.2V.
- BMS (Cảm biến giám sát ắc quy) đo điện áp và gửi dữ liệu đến CEM (Mô-đun điều khiển trung tâm) qua LIN để quản lý quá trình sạc.Dòng sạc tối đa có thể đạt 50A, trong khi dòng xả dao động từ 0A – 30A.
- Bảo vệ tuổi thọ ắc quy.Hệ thống Stop/Start sẽ bị vô hiệu hóa nếu:SoC của ắc quy chính dưới 70%.Nhiệt độ của ắc quy chính hoặc nhiệt độ môi trường dưới -5°C (dữ liệu từ BMS).
Trên đây là toàn bộ thông tin về chủ đề: BCSM (Battery Control Switch Module) – Mô đun điều khiển công tắc nguồn ắc quy mà trung tâm VATC gửi đến bạn. Hy vọng bài viết này sẽ giúp ích cho bạn trong quá trình học tập hay sửa chữa thực tế trên xe ô tô.
Nếu bạn có đang đam mê hoặc muốn tìm hiểu về các khóa học trong ngành ô tô thì liên hệ ngay với trung tâm VATC theo thông tin dưới đây để được tư vấn chi tiết nhất nhé!
Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô Việt Nam – VATC
- Địa chỉ: Số 4-6, Đường số 4, Phường Hiệp Bình Phước, Thành Phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
- Điện thoại: 0945711717
- Email: info@oto.edu.vn
Xem thêm:
