Надежный бортовой компьютер для автомобилей: две поломки, из-за которых потерян год работы

Две причины приводят к возврату терминала в кабину поставщика. Первая — это разбухание батареи в течение года. Вторая — это необходимость стоянки оборудования, поскольку дисплей не выдерживает воздействия погодных условий.

Оба случая классифицируются как «сбой устройства». Это не одна и та же неисправность. Одна представляет собой химический процесс с предсказуемым графиком. Другая обычно связана с уровнем защиты, который никогда не был указан для того положения, в котором фактически находится терминал. Надежный бортовой компьютер, выбранный с учетом рабочего дня, рассматривает их как два отдельных инженерных вопроса, поскольку на них есть два разных ответа — тот же подход лежит в основе использования бортовых компьютеров для точного земледелия в контексте рабочего дня.

Если правильно различать причины поломок, обе станут предсказуемыми. Первую же можно будет полностью исключить из конструкции.

Кабина — это теплица, а литиевый элемент внутри неё — это изнашиваемая деталь.

Закрытая кабина сельскохозяйственной техники ведет себя как теплица. В опубликованных работах по кабинам тракторов измеренная температура сухого термометра в неохлаждаемом помещении составляет около 34 °C, снижаясь примерно до 29 °C после включения активного охлаждения. Это состояние холостого хода в ясный день. Деградация литий-ионных аккумуляторов обычно описывается как ускоряющаяся при температуре выше 35 °C, пороге, который обычно превышает температура в припаркованной кабине в течение европейского лета.

Сама по себе высокая температура была бы управляемой. Отличие стационарно установленной ячейки в том, что тепло никогда не поступает само по себе.

Поддержание высокого уровня заряда. Клемма, прикрепленная к кабине, подключается к источнику питания машины каждый день, пока машина работает. Если оставить ее подключенной, элемент будет находиться в состоянии почти полного заряда в течение нескольких месяцев. Литий-ионная химия рассчитана на циклическую зарядку, а не на поддержание максимального заряда — на это прямо указывается в рекомендациях Университета Рединга по поводу вздутых литий-ионных батарей , предупреждающих о недопустимости постоянного нахождения устройства на зарядке после завершения цикла зарядки.

Вибрация. Работающая в поле машина постоянно нагружает свою электронику. В обзоре, опубликованном в журнале Wiley's Engineering Reports , «Обзор влияния вибрации на литий-ионные батареи» , сообщается, что длительное воздействие вибрации приводит к расслоению электродов, деформации сепаратора и утечке электролита, что проявляется на электрическом уровне как повышение внутреннего сопротивления и снижение емкости. Прежде чем возникнет электрическая неисправность, происходит механический отказ.

Если объединить эти три фактора, то вопрос качества перестаёт быть актуальным. Вздутие — это образование газа в результате разложения электролита внутри герметичного пакета, видимый симптом неисправности элемента, внутренняя структура которого уже нарушена, а не косметический дефект. Обычно срок службы потребительских литиевых батарей, подвергающихся воздействию высоких температур в автомобилях, заканчивается где-то между двенадцатью и восемнадцатью месяцами. Это соответствует данным, полученным в полевых условиях, — около года, что и следовало ожидать, если время работы определяется механизмом, а не поставщиком.

Главный вывод : внутри стационарно установленного терминала ячейка не является элементом конструкции. Это изнашиваемый компонент с ограниченным сроком службы, установленный в самом горячем и наиболее подверженном вибрации месте оборудования.

Практическим следствием является наличие запасов. Выход из строя ячейки через четырнадцать месяцев на машине с десятилетней программой обслуживания — это не гарантийный случай, а повторяющаяся проблема. Кроме того, поломка происходит с прикрепленными к ней деталями: разбухший пакет давит на то, что его окружает, и ремонт заключается в откручивании, снятии с машины и возврате поврежденного блока. В тот же день, когда это происходит, машина останавливается.

Вторая неисправность носит электрический характер и не имеет никакого отношения к аккумулятору.

Вот где чаще всего ошибаются при анализе технических характеристик. Если снять аккумулятор, то надежный бортовой компьютер все равно будет подключен к автомобильной электросети, а автомобильная электросеть — это не лабораторная электросеть. Запуск двигателя, работа генератора, переключение реле и индуктивные нагрузки — все это создает кондуктивные переходные процессы в тех самых линиях, которые питают клемму.

Стандарт ISO 7637-2 определяет эти переходные процессы для дорожных транспортных средств. Важно знать, что представляет собой каждый импульс, потому что фраза «мы проводили испытания по ISO 7637» ничего не скажет, пока вы не узнаете, что именно было протестировано.

Сброс нагрузки заслуживает отдельного внимания, поскольку его место в стандарте изменилось. В литературе по применению полупроводниковых технологий в области защиты электропитания в автомобильной промышленности отмечается, что когда требование о сбросе нагрузки было перенесено из ISO 7637-2 в ISO 16750-2, минимальные требования к испытаниям одновременно увеличились — множественные импульсы с интервалом в одну минуту вместо одного события. В ISO 16750-2:2023 сброс нагрузки теперь выделен в отдельный подпункт с информативным приложением, объясняющим, где в электрической системе автомобиля возникает импульс. Поставщик, ссылающийся на документ ISO 7637-2 2004 года, и поставщик, ссылающийся на современный отчет ISO 16750-2, описывают разные испытания.

Тот же стандарт определяет допустимый диапазон напряжения питания оборудования. В редакции 2023 года установлено максимальное напряжение питания 16 В для систем с номинальным напряжением 12 В и 32 В для систем с номинальным напряжением 24 В, а минимальное значение устанавливается в соответствии с соглашением между заказчиком и поставщиком — от 6 В до 10,5 В для системы 12 В. Отдельно в нем оговаривается долговременное испытание на перенапряжение для проверки работоспособности регулятора генератора при напряжении 18 В в течение 60 минут для системы 12 В и 36 В в течение 60 минут для системы 24 В, применяемое ко всем соответствующим входам. Сравните эти данные с сельскохозяйственной техникой, где системы 24 В являются стандартными, а качество питания зависит от электрической архитектуры машины.

Полезный совет : запрашивайте список импульсов, а не номер стандарта. Поставщик, который может указать, какие типы импульсов были применены, с каким уровнем интенсивности и с учетом жгута проводов и разъема, входящих в состав протестированной конфигурации, выполнил инженерную работу. Поставщик, который может назвать только стандарт, просто ознакомился с ним.

Именно здесь опровергается интуитивный вывод. Терминал без внутренней батареи полностью исключает механизм вздутия — и остается таким же уязвимым для импульса 2a или сброса нагрузки, как и любое другое устройство на машине. Эти два решения независимы друг от друга. Указание одного не гарантирует другого.

Терминал, работающий от бортовой сети автомобиля, полностью исключает одну из причин отказа.

Решение первой проблемы, предложенное в ходе проектирования, заключается не в улучшении ячейки. В ней нет необходимости в улучшении.

Надежный бортовой компьютер, получающий питание от машины и ничего не хранящий, не имеет разлагающегося электролита, не требует контроля уровня заряда, не разбухает в пакете и не требует замены элемента питания через четырнадцать месяцев. Он также исключает одну статью расходов из плана запасных частей и один класс возврата из процесса обслуживания — те составляющие общей стоимости, которые никогда не отображаются при сравнении цен за единицу. Терминалы PDS имеют такую ​​конструкцию: питание от транспортного средства без внутренней батареи, постоянно установлены на машине, а не снимаются и переносятся между сменами, с заявленным диапазоном входного напряжения 9–36 В постоянного тока, соответствующим стандарту ISO 7637-II для автомобильного электропитания, и рабочим диапазоном от −20 °C до +70 °C.

Из этого вытекают три последствия, и все три должны обсуждаться в рамках закупочного процесса, а не на техническом уровне.

Во-первых, вопрос о выключении системы смещается. Без ячейки, поддерживающей работу системы, терминал зависит от заданной последовательности включения и контролируемого окна выключения для сохранения данных до отключения питания. Это решение, касающееся программного обеспечения и проводки, и его следует документировать, а не предполагать.

Во-вторых, ток в режиме ожидания становится действительным числом. Постоянно подключенное устройство потребляет энергию от батареи машины круглосуточно, и машина, припаркованная на три недели, — это машина, к батарее которой постоянно подключался этот вывод.

Во-третьих, отсутствие батареи ничего не говорит о защите от проникновения влаги и пыли, устойчивости к переходным процессам или диапазоне температур. Каждая из этих характеристик является отдельной и проверяется отдельно. Конструкция без батареи исключает один из возможных вариантов отказа, а не является общей гарантией.

IP66, IP67 и IP69K — это три разных теста, а не три уровня водонепроницаемости.

Теперь перейдем к той части, которая определяет, будет ли устройство работать под дождем, — и именно здесь большинство результатов поиска водонепроницаемых автомобильных компьютеров вводят вас в заблуждение.

Вторая цифра в рейтинге IP не является ступенчатой ​​шкалой, и рассматривать её как таковую — наиболее распространённая ошибка в спецификации этой категории. Стандарт IEC 60529 определяет конкретный тест, стоящий за каждой цифрой, и эти тесты измеряют разные параметры.

Первая цифра везде одинакова: 6 означает пыленепроницаемость.

Таким образом, корпус IP66 пыленепроницаем и выдерживает мощную струю воды. Он не тестируется на погружение в воду — это IP67 — и не тестируется на воздействие горячей мойки высокого давления при температуре 80 °C и давлении 100 бар, что соответствует IP69K, обозначение, буква «K» которого взята из стандарта ISO 20653 для компонентов дорожных транспортных средств. В нескольких опубликованных руководствах этой категории IP66 описывается как защита от временного затопления. Это неверно, и это ошибка, которая может привести к отказу оборудования в полевых условиях, когда его чистят или когда терминал оказывается в стоячей воде.

Что не входит в сертификат (ни в каком значении): читаемость при солнечном свете, рабочая температура, вибрация, а также состояние подключенных к нему кабелей и разъемов. Корпус IP66 с негерметичным разъемом — это корпус с классом защиты, находящийся внутри не имеющего класса защиты узла, и сертификат описывает только проверенную конфигурацию.

Для терминала, установленного внутри герметичной кабины и используемого в течение влажного сезона, практический вопрос заключается не в том, какое число является наивысшим. Важно, было ли получено указание класса защиты для устанавливаемой вами конфигурации, включая жгут проводов, колпачки разъемов и монтажные отверстия. Терминалы PDS имеют класс защиты IP66. Если ваша установка предполагает размещение устройства в месте, непосредственно обрабатываемом мойкой высокого давления, это другое требование, и его следует указать отдельно — отчет о тестировании DLG для установленного в кабине дисплея кругового обзора иллюстрирует, насколько меняются требования в зависимости от положения, от базового класса защиты внутри сухой кабины до более высоких значений по мере увеличения воздействия.

Во сколько на самом деле обходится вам правило учета дождя за сезон

Дело не в терминале, а в календаре.

Если дисплей приходится снимать с машины всякий раз, когда прогнозируется дождь, происходит сразу три вещи. Время на настройку появляется каждый рабочий день, потому что для повторной установки блока необходимо восстановить кронштейн, разъемы и положение. Машина должна находиться под навесом, что для припаркованной техники во время дождя часто недоступно. И оператор теряет интерфейс навигации именно в тот период сезона, когда он нужен больше всего — в те недели, когда влажное поле является нормой, а не исключением.

Именно в последнем пункте сосредоточены основные эксплуатационные расходы. Терминал, продолжающий работать в дождь и на заболоченной местности, не просто экономит время на ежедневной отвинчивании болтов. Он обеспечивает бесперебойную работу системы автоматического управления в те дни, когда повторяемость результатов от прохода к проходу имеет первостепенное значение, а второй проход по мокрому полю наносит ощутимый вред. Терминал является компонентом этой цепочки, и решение для автоматического управления в сельском хозяйстве обеспечивает корректное наведение только в том случае, если интерфейс доступен и понятен в дни фактического выполнения работы.

⚠️ Предупреждение : Если поставщик заявляет о защите от атмосферных воздействий, не указывая протестированную конфигурацию, считайте это заявление неподтвержденным. Корпус может соответствовать требованиям, а способ установки — нет.

Если вы искали "планшет для крепления в автомобиле"

Несколько слов о терминологии, поскольку она направляет покупателей не в ту категорию товаров.

Поиск по запросу «планшет для крепления в автомобиле» в большинстве случаев выдает именно это: держатели и кронштейны для потребительских планшетов — крепления на приборную панель, кронштейны для направляющих сидений, кронштейны для подстаканников, держатели для подголовников. Эти изделия решают проблему крепления. Они не затрагивают вопросы архитектуры питания, устойчивости к переходным процессам, защиты от проникновения влаги и пыли, температурного диапазона или поведения при воспламенении, поскольку планшет, который они удерживают, никогда не был разработан для использования в машинах.

Интегратор, заказывающий бортовой терминал, не покупает держатель. Различие между бортовыми компьютерами для защищенных транспортных средств и компьютерами для промышленного применения более полезно, поскольку оно разделяет приоритеты проектирования, а не крепежные элементы — и именно это различие определяет, выдержит ли устройство программу эксплуатации машины или один сезон.

Таблица видов отказов и что следует запросить для каждой строки.

Этот документ необходимо взять с собой при проверке поставщика. В каждой строке указано, что симптом связан с его первопричиной, регулирующим его стандартом и доказательствами, подтверждающими правильность ответа.

Проверьте это в течение одного рабочего дня.

Механизм определяет, будет ли работать та или иная конструкция. Конфигурация определяет, будет ли работать данная установка. Один день, проведенный за собственным компьютером, даст больше результатов, чем проверка документов.

Проведите обычную смену на машине с установленным терминалом, как она будет использоваться в работе. Несколько раз перезагрузите зажигание и убедитесь, что последовательность выключения сохраняет текущую задачу. Оставьте машину на ночь на открытом воздухе под дождем с установленным терминалом, затем начните работу следующего дня, не трогая крепление или разъемы. Если в вашей работе используется мойка, очистите машину так, как это делают ваши операторы, затем проверьте уплотнения разъемов и кабельные вводы, а не сетку. В конце дня сравните метку времени в записи терминала с вашей полевой записью; пробел в записанной дорожке говорит больше об архитектуре питания, чем любая техническая документация.

Затем запросите два оставшихся свободных значения: список проверенных импульсов для входного напряжения питания и допустимый диапазон температур для всего, что находится внутри герметичного корпуса.

Часто задаваемые вопросы

Встроенные батареи есть в бортовых компьютерах защищенных автомобилей?

Некоторые терминалы имеют такую ​​возможность, а некоторые нет, и ответ кроется скорее в архитектуре, чем в эстетике. Терминал с внутренним аккумулятором содержит расходный материал внутри герметичного корпуса, установленного в самом нагреваемом месте устройства; терминал, работающий от автомобильного питания и не имеющий аккумулятора, исключает этот режим отказа и связанные с ним повторяющиеся простои. Уточните, какой именно вариант вам предлагают, поскольку примерно через двенадцать месяцев оба варианта ведут себя по-разному.

Достаточно ли уровня водонепроницаемости IP66 для работы в полевых условиях под дождем?

Степень защиты IP66 обеспечивает пыленепроницаемость и устойчивость к мощной струе воды с любого направления — сопло 12,5 мм, около 100 л/мин при давлении приблизительно 100 кПа. Дождь и влажная земля также попадают в эту зону. Степень защиты IP66 не распространяется на погружение в воду (для этого используется IP67) и на воздействие горячей мойки высокого давления при температуре 80 °C и давлении 8–10 МПа (для этого используется IP69K). Достаточность степени защиты IP66 зависит от места установки терминала и способа очистки оборудования, а не только от самого показателя защиты.

Что на самом деле вызывает вздутие аккумулятора в кабине станка?

Три фактора действуют одновременно: длительное нагревание в закрытой кабине, постоянное поддержание почти полного заряда элемента, поскольку клемма подключается каждый рабочий день, и непрерывная вибрация оборудования. Нагрев приводит к разложению электролита и образованию газа, постоянно высокий уровень заряда исключает цикличность, для которой предназначен химический состав, а вибрация вызывает внутренние механические повреждения. Вздутие — это видимый конец процесса, который начинается раньше.

Если в терминале нет батареи, защищен ли он от повреждений, вызванных электрическим током?

Нет. Извлечение батареи устраняет один из видов неисправностей — вздутие элементов. Это не снижает воздействие кондуктивных переходных процессов в линии электропитания автомобиля, которые представляют собой отдельную опасность, регулируемую отдельным стандартом. Защита от переходных процессов должна быть определена и проверена отдельно, независимо от архитектуры питания.

Означает ли показатель IP, что терминал будет работать во влажном поле?

Это означает, что протестированная конфигурация корпуса соответствует установленному уровню проникновения пыли и воды. Однако это ничего не говорит о читаемости при солнечном свете, рабочей температуре, устойчивости к вибрации или состоянии подключенных к нему разъемов и кабелей. Это отдельные технические характеристики, требующие отдельных подтверждений.

Какие вопросы следует задать поставщику перед тем, как выбрать защищенный автомобильный бортовой компьютер?

Четыре момента: какие типы импульсов и уровни интенсивности были протестированы на входе питания и был ли в комплект включен жгут проводов; содержит ли устройство внутренний элемент питания и, если да, то в каком диапазоне температур он соответствует требованиям; степень защиты IP и подтверждение того, что она была получена в установленной конфигурации; и соответствующий диапазон рабочих температур всего устройства.

Что делать дальше?

Два описанных в этой статье случая сбоев стоит разделить в вашем собственном шаблоне спецификации, поскольку они решаются разными документами. Держите вопрос об архитектуре электропитания — происходит ли деградация чего-либо внутри этого герметичного корпуса в течение определенного времени — рядом с вопросом о переходных процессах и вопросом о входящем потоке энергии, и требуйте подтверждения для каждого из них.

Если вам нужен подробный пример, то в опубликованных технических характеристиках бортового компьютера T12 с 12-дюймовым экраном указаны входное напряжение 9–36 В постоянного тока в соответствии со стандартом ISO 7637-II, степень защиты IP66, рабочий диапазон от −20 °C до +70 °C, испытания на вибрацию и ударопрочность по стандарту MIL-STD-810, а также отсутствие встроенного аккумулятора. Рассматривайте это как одну из конфигураций для сравнения с вашими собственными требованиями.

Затем проведите однодневную проверку. День под дождем с установленным терминалом расскажет вам о характеристиках больше, чем неделя изучения технических описаний.

Связаться с нами

📧Электронная почта: [email protected]
📞Тел.: +86 13421822024
🌐Веб-сайт: www.szpds.com

Отказ от ответственности

Информация в данной статье носит исключительно справочный характер. Компания PDS Technology Co., Ltd. не несет ответственности за ошибки, упущения или пригодность содержания для конкретных применений. Технические характеристики продукции могут быть изменены без предварительного уведомления. Перед использованием покупатели должны уточнить все технические детали у нашей команды.

О компании PDS Technology

Компания PDS Technology — ведущий OEM/ODM-производитель высокоточных RTK GNSS-терминалов и автомобильных компьютеров, обслуживающий сельское хозяйство, строительство, горнодобывающую промышленность, такси и логистику с 2011 года.

Обладая более чем 15-летним опытом исследований и разработок в автомобильной отрасли, мы предлагаем надежные устройства с поддержкой нескольких ОС (Android/Linux/OpenHarmony), обеспечивающие позиционирование RTK с точностью до сантиметра, защиту IP66 и готовность к использованию искусственного интеллекта. Наши заводы, сертифицированные по стандарту IATF16949, произвели более 100 000 единиц продукции, развернутых по всему миру, и занимают более 30% китайского рынка терминалов для сельскохозяйственного автоматического управления. Мы экспортируем продукцию в Японию, США, Великобританию, Турцию, Россию и другие страны.