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VOLVO+開發故事 (2)，關於省電機制

前一篇的電路板被我燒壞以後，我又陸續做了幾片，燒的燒壞的壞，功能穩定後，終於打到魔王：省電機制。Volvo XC60使用AGM或EFB電瓶，一顆大概$7000，很多車友大概兩年一換，相當於一年燒$3500，實在不便宜。鉛電池盡量充飽比較不會壞。玩具會搞壞電瓶，我是絕對不敢用的！

關門器只有電子元件，運作電量只有13mA，對汽車的發電機九牛一毛，只要控制處理器運作速度，讓他夠用就好（不消耗沒必要的功率）。汽車熄火後，CAN bus還會再運作幾分鐘才停下。關門器會隨著汽車一起進入待機模式，開始對電瓶吸血，所以待機電流做得越小越好！

我評量省電的標準是1%電瓶電量能支持多久，這個單位比起安培更有物理意義：時間越長，代表越省電，搞壞電池的機率就越低！下圖是我的原車電瓶，EFB 70Ah。這篇文章1%電瓶電量是70Ah*1% = 0.7Ah




靜態耗電（2019/05）

經過一系列努力（工程師時間，這裡就跳過了），當前已經把待機電流做到0.385mA，這表示1％電瓶能支持75天，兩個半月。鉛電池的自放電率大概一個月3%，做到比自放電還低兩倍就很堪用了

0.7Ah = （0.385＊0.001）A ＊24h＊75.75days





Low Power機制

Low Power需要參考實際汽車的CAN bus行為，設計喚醒和睡覺的機制。下圖是真實的CAN封包，左邊括號的單位是秒，汽車醒著時，幾乎每0.001秒（1ms）都有封包進來



我設計的喚醒機制是：只要MCU睡醒，就監聽CAN bus 10ms，這段時間起碼能框到5個封包。只要收到任何有效的封包，就保持喚醒20秒

如果沒收到任何封包，代表車子還在睡。人去解鎖車門，打開尾門，放東西，一系列操作大概也要10秒。MCU每次睡3秒，只要人有操作汽車都來得及喚醒

根據上面兩個參數（待機3000ms，喚醒10ms），計算加權耗電量為0.385mA
  • 3000ms待機，電流0.345mA
  • 10ms一般接收，電流12.430mA
    • 加權平均 (3000*0.345 + 10*12.430) / (3010) = 0.385mA = 385uA
進一步分析待機電流的組成如下，可以看到TI的CAN收發器占了95%
  • TI CAN TRANSCEIVER，370uA
  • CPU，3.2uA
  • LDO，15uA
TI的收發器有兩個型號（如下圖），（當前）230在待機狀態只能收不能發，耗電量370uA；我預備換上231，待機下不能收不能發，但是電流只剩0.04uA。換上這顆，等於1%電瓶撐4年。如果考慮鉛電池的自放電（3%/月），有沒有用上這顆收發器意義也不大了



做完這些事，我終於願意把玩具接上車長期測試了（對於Low Power，我還是很挑剔的）

  • 電路板正面，雖然還有膠帶，已經沒有飛來飛去的跳線了
  • 電路板背面，12v-to-3.3v元件和固定OBD-II的熱熔膠
  • 上車囉，很像防蚊掛，還好不會踢到，開始長期測試了

留言

  1. HAHA2019年6月13日 晚上11:52

    能有省電功能真的太重要了，odb是可以把電池的電力吃光，而吃光只是時間的問題！！

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    1. lihgong2019年6月16日 晚上7:56

      最終出貨版的standby電流
      standby: ~20uA @ 3000ms
      periodic wakeup: ~5000uA @ 10ms

      加權平均（20*3000 + 5000*10) / (3000+10) = ~34.55uA
      1%電瓶0.7Ah，可以待機2.3年

      這篇文章我沒把規格寫死，搞不好哪天有必要+功能，也許數字會稍差；
      不過對於low power，我真的滿挑剔的 :D

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