Electric Power Gauge, Regeneration Gauge – budowa, naprawa, regeneracja wskaźników EV

Pytanie

• Gage electric power, electric power/regeneracja gage

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• „Electric power gauge” to wskaźnik chwilowej mocy pobieranej z akumulatora pojazdu; „electric power / regeneration gauge” (czasem skrótowo „regen gauge”) pokazuje zarówno pobór, jak i odzysk (rekuperację) energii podczas hamowania.
• Regeneracja (rekuperacja) jest wizualizowana jako część skali ‑ zwykle w zielonym lub niebieskim zakresie „CHG/REG”.

Kluczowe punkty
• Pomiar opiera się na czujniku prądu (shunt lub Hall) i napięcia HV-bus.
• Wartość mocy \(P=U \times I\) wyświetlana jest na analogowej lub cyfrowej skali.
• W czasie hamowania silnik pracuje jako generator, a wskaźnik odchyla się w stronę „Charge”.

Szczegółowa analiza problemu

1. Zakres funkcji wskaźników

1.1 Electric Power Gauge
– informuje kierowcę o chwilowym poborze mocy (kW lub % możliwości układu).
– pomaga kontrolować styl jazdy i upraszcza strategię „eco-driving”.

1.2 Regeneration Gauge
– w tym samym elemencie lub osobnym polu przedstawia moc odzyskiwaną podczas hamowania regeneracyjnego.
– pozwala ocenić efektywność rekuperacji oraz wpływ profilu hamowania na zasięg.

1.3 Powiązanie z innymi wskaźnikami
– SOC (State-of-Charge) baterii – długoterminowa energia.
– Energy Flow Diagram – graficzne rozmieszczenie źródeł i odbiorników.

2. Teoretyczne podstawy pomiaru

2.1 Równanie mocy chwilowej
\[ P(t)=U\text{HV}(t)\, \times I\text{HV}(t) \]
2.2 Tryby pracy silnika trakcyjnego
• Motoring: \(I>0,\; P>0\) – pobór energii.
• Generating: \(I<0,\; P<0\) – oddawanie energii do akumulatora.
Skala wskaźnika jest dwubiegunowa (symetryczna lub z przesuniętym zerem).

3. Praktyczna implementacja w pojeździe

3.1 Czujniki i tor pomiarowy
• Shunt HV ≤ 100 µΩ + wzmacniacz różnicowy o CMRR > 100 dB.
• Czujnik Halla (LEM, Allegro ACS) z izolacją 3–4 kV.
• Pomiar napięcia przez dzielnik rezystancyjny w izolowanym przetworniku ADC (np. AMC1311).

3.2 Przetwarzanie sygnału
• DSP w BMS/VCU pobiera próbki 1–5 kHz, filtr FIR/IIR, oblicza P i uśrednia 100–200 ms dla wygładzenia odczytu.
• Wynik trafia magistralą CAN (0x3C5, 8 B) lub Automotive Ethernet do klastru.

3.3 Warstwa HMI
• Analog: silnik krokowy 300° z podświetleniem LED, dokładność ±3 %.
• Cyfrowe TFT/LCD: grafika wektorowa, rozdz. 1920×720, odświeżanie ≥ 60 Hz.

3.4 Kalibracja
– punkt zerowy przy SOC = 50 % i braku prądu (postój),
– pełna skala przy prądzie odniesienia (typowo ±400 A BEV, ±200 A PHEV),
– kompensacja temperaturowa (-40 … +85 °C) i dryftu shuntu.

4. Typowe usterki i naprawa (regeneracja gauge)

• Zimne luty w złączach klastru – reflow cyną Sn99Cu lub Sn63Pb.
• Uszkodzony stabilizator 5 V (MC33269, LM2841) – wymiana.
• Wylewające elektrolity 47 µF/16 V → ESR > 3 Ω – wymiana na polimer.
• Zerwany track shuntu – lut miedziany + lakier ochronny.

Aktualne informacje i trendy

• Klasyczne wskazówki są wypierane przez wirtualne kokpity (12–27”) z mapowaniem 3-D przepływu energii.
• Coraz częściej stosuje się TMR (Tunnel Magneto-Resistance) zamiast Halla dla niższego szumu i temperatury.
• OEM-y wprowadzają „Eco-coach” – algorytmy AI analizujące historię wskaźnika i dające sugestie do poprawy stylu jazdy.
• Nadchodzące normy ISO 26262-2:2024 wymagają monitorowania integralności toru pomiarowego co 10 ms.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Analogią do spalonego paliwa w autach ICE jest obciążenie PWR; zielony CHG odpowiada „hamowaniu silnikiem”.
• Podczas zjazdu 7 % przy 80 km/h można odzyskać 20–25 kW, co wskaźnik pokaże jako pełne wychylenie w strefę „CHG”.

Aspekty etyczne i prawne

• Wskaźnik jest elementem bezpieczeństwa informacyjnego – jego zafałszowanie może wprowadzić kierowcę w błąd co do zasięgu.
• Dostęp do danych (telemetria OEM) podlega RODO; warsztaty regenerujące klastry muszą zachować prywatność logów jazdy.
• „Right-to-repair” w UE dopuszcza regenerację, o ile nie narusza integralności licznika przebiegu.

Praktyczne wskazówki

• Jeśli wskazówka „skacze” – zacznij od pomiaru mas i weryfikacji rezystancji < 0,2 Ω.
• Przy instalacji dodatkowego volt- lub power-metru (np. Auto Gauge 52 mm) pamiętaj o zabezpieczeniu zapinki wykrywającej HV + !
• Do testów stolikowych użyj zasilacza HV 0–400 V/40 A oraz sztucznego obciążenia regeneracyjnego (DC-source-sink).

Ewentualne zastrzeżenia

• Dokładność czujników Halla ±1–3 % przy 25 °C – przy 100 kW błąd może sięgnąć 3 kW.
• Nie wszystkie pojazdy pozwalają na łatwe „retro-fit” analogowych wskaźników ze względu na zaszyfrowaną komunikację CAN.

Sugestie dalszych badań

• Shunty z Cu-Mn-Si (Alloy NN) o TCR < 10 ppm/°C.
• Algorytmy predykcji zasięgu z wykorzystaniem uczenia federacyjnego, integrujące historię z gauges.
• Diagnoza w warunkach polowych kamerą termiczną – korelacja hotspotów z błędami odczytu mocy.

Krótkie podsumowanie

Wskaźnik „electric power” informuje o bieżącej mocy pobieranej z akumulatora, a sekcja „regeneration” o mocy odzyskiwanej w trakcie hamowania rekuperacyjnego. Ich działanie opiera się na pomiarze prądu i napięcia HV, a wynik prezentowany jest kierowcy analogowo lub cyfrowo. Prawidłowa praca zależy od dokładnej kalibracji toru pomiarowego, integralności złącz, stabilnego zasilania i aktualnego oprogramowania klastru. Regeneracja (naprawa) wskaźników polega głównie na usunięciu zimnych lutów, wymianie uszkodzonych komponentów i ponownym testowaniu pod obciążeniem.