Wearable IoT Wearable IoT
Система питания 1 кВт для автомобильного рекламного дисплея 1 kW Adaptive Power System for Automotive Advertising Display
Адаптивный буфер (2 или 4 АКБ + 2 DC-DC + управление) обеспечивает 1 кВт рекламному дисплею на заднем стекле. Генератор Solaris 90 А / 14 В — после бортовых потребителей остаток для дисплея лишь ~25 А / 350 Вт. Разработана и отработана технология быстрой импульсной зарядки свинцово-кислотных и AGM-аккумуляторов. Adaptive buffer (2 or 4 batteries + 2 DC-DC converters + controller) delivers 1 kW to a rear-windshield display. The Solaris alternator is 90 A / 14 V — but after onboard consumers, only ~25 A / 350 W remains for the display system. Fast pulse charging technology for lead-acid and AGM batteries developed and validated.
Силовая электроникаPCB DesignEmbedded FWАдаптивное питаниеИмпульсная зарядкаR&DDC-DC
Ключевые метрики
1 кВт
пиковая мощность дисплея peak display power
90 А
генератор Solaris (≈25 А свободно) Solaris alternator (≈25 A free)
2–3×
быстрее стандартного заряда faster than CC-CV charging
2 или 4
АКБ в буфере (две конфигурации) batteries in buffer (two configs)
2× DC-DC
силовых преобразователя DC-DC converters
4+ авто
реальный парк в Москве real fleet in Moscow
Возможности системы
Силовая электроника Power Electronics
- 2 DC-DC преобразователя собственной разработки (PCB с радиаторами) 2 proprietary DC-DC converters (PCBs with heatsinks)
- Высокочастотные импульсные топологии — высокий КПД при киловаттной нагрузке High-frequency switching topologies — high efficiency at kilowatt loads
- Тепловой режим: принудительное охлаждение, термозащита Thermal management: active cooling, thermal protection
- Защита от КЗ, обратной полярности, перенапряжения Protection: short-circuit, reverse polarity, overvoltage
- Плата управления: микроконтроллер, измерение тока/напряжения, CAN/UART Control board: MCU, current/voltage sensing, CAN/UART
Адаптивное управление энергией Adaptive Energy Management
- Мониторинг тока генератора в реальном времени Real-time generator current monitoring
- SOC-трекинг буферных АКБ SOC tracking for buffer batteries
- Автоматическое переключение режимов: Заряд / Баланс / Разряд Automatic mode switching: Charge / Balance / Discharge
- Генератор и АКБ суммируются при пиковой нагрузке Generator and batteries combine at peak load
- Дисплей всегда получает требуемую мощность без провалов Display always receives required power without sags
- Адаптация яркости при критически низком SOC (защита АКБ) Brightness adaptation at critically low SOC (battery protection)
Импульсная зарядка АКБ Pulse Battery Charging
- Высокотоковые зарядные импульсы с паузами деполяризации — снижение сульфатации пластин High-current charge pulses with depolarisation rest intervals — reduces plate sulfation
- Скорость полного заряда в 2–3 раза выше стандартного CC-CV 2–3× faster full charge compared to standard CC-CV
- Профиль для свинцово-кислотных АКБ: адаптивные импульсы под температуру и SOC Lead-acid profile: adaptive pulses tuned to temperature and SOC
- Профиль для AGM: точный контроль напряжения окончания заряда — без перезаряда AGM profile: precise end-of-charge voltage control — no overcharge or electrolyte loss
- Алгоритм обнаружения деградации АКБ по форме импульсного отклика Battery degradation detection algorithm based on pulse response waveform
- Совместимость: стандартные 12 В свинцово-кислотные и AGM в одной системе Compatible: standard 12 V flooded lead-acid and AGM in a single system
Буферный накопитель Buffer Storage
- Базовая конфигурация: 2 АКБ — для машин с умеренным временем работы дисплея Base configuration: 2 batteries — for vehicles with moderate display duty cycle
- Расширенная конфигурация: 4 АКБ — увеличенный запас энергии для интенсивных режимов Extended configuration: 4 batteries — increased energy reserve for intensive use
- Поддержка свинцово-кислотных и AGM — единый зарядный контроллер Supports flooded lead-acid and AGM — unified charge controller
- Мониторинг температуры и SOC каждой АКБ Temperature and SOC monitoring per battery
- Ресурс рассчитан под цикличность городского трафика Cycle life calculated for urban traffic duty
R&D: LED-прожектор на борту ТС R&D: Vehicle-Mounted LED Floodlight
- НИР: импульсный источник питания для LED-прожектора > 1 кВт от 12/24 В R&D: switching power supply for LED floodlight > 1 kW from 12/24 V
- Исследование топологий: Full-Bridge, Phase-Shifted, LLC Topology research: Full-Bridge, Phase-Shifted, LLC
- Управление яркостью при сохранении стабилизации под изменяющейся нагрузкой Brightness control while maintaining regulation under variable load
- Тепловой расчёт силовых ключей и трансформатора Thermal design for power switches and transformer
- Результаты НИР применены в DC-DC блоке рекламного дисплея R&D results applied to the advertising display DC-DC unit
Описание
Задача
Партнёр разработал рекламный монитор на заднем стекле автомобиля — прозрачная светодиодная панель с яркостью, видимой при дневном свете. Пиковое потребление дисплея — 1 кВт. Генератор Hyundai Solaris: 90 А / 14 В ≈ 1260 Вт номинально, однако штатные бортовые потребители (электроусилитель руля, климат, ECU, освещение, вентиляторы) потребляют в типичном городском режиме ≈ 65 А. На дисплейную систему остаётся лишь ≈ 25 А / 350 Вт — на холостых оборотах ещё меньше. Прямое подключение 1 кВт-нагрузки — просадка бортовой сети, перегрев генератора, отказ электрики автомобиля.
НИР: Силовая электроника
Параллельно велась исследовательская работа по импульсным источникам питания для мощных нагрузок (> 1 кВт) от 12/24 В бортовой сети — в том числе для LED-прожекторов на транспортных средствах. Наработки по топологиям преобразователей, тепловому режиму и управлению стали основой для решения задачи рекламного дисплея.
Решение: Адаптивный буфер
В багажнике размещён силовой блок: буферные аккумуляторы (базовая конфигурация — 2 АКБ, расширенная — 4 АКБ в зависимости от режима работы и требуемого запаса), два высокоэффективных DC-DC-преобразователя собственной разработки (платы с радиаторами), плата управления с логикой адаптивной балансировки энергии.
Алгоритм управления
При низкой яркости дисплея (потребление < 350 Вт) генератор питает дисплей и одновременно заряжает буферные АКБ. При пиковой яркости (до 1 кВт) генератор и АКБ суммируются — дисплей получает полную мощность, генератор остаётся в пределах доступных ~25 А. Алгоритм отслеживает SOC буфера и адаптирует режим яркости в случае критически низкого заряда.
Импульсная зарядка
В рамках проекта разработана и отработана технология быстрой импульсной зарядки для свинцово-кислотных и AGM-аккумуляторов. Алгоритм использует высокотоковые зарядные импульсы с чередующимися разрядными импульсами деполяризации и паузами отдыха. Это позволяет заряжать буфер в 2–3 раза быстрее стандартного CC-CV без перегрева и деградации пластин. Для AGM применяется отдельный профиль с точным контролем напряжения окончания заряда — без перезаряда и потери электролита.
Деплой
Система установлена на парк автомобилей в Москве: Hyundai Solaris (такси и частные), Range Rover Sport. Проведены рекламные кампании брендов Honda, Renault, KIA, Сергей Рязанский (Герой России). Съёмки на фоне Москва-Сити — подтверждение реального применения в городском трафике.
Challenge
The partner developed a rear-windshield advertising display — a transparent LED panel bright enough for daytime visibility. Peak display consumption: 1 kW. The Hyundai Solaris alternator is rated 90 A / 14 V ≈ 1260 W nominal, but the car's own consumers (electric power steering, HVAC, ECU, lights, fans) draw ≈ 65 A in typical urban use. Only ≈ 25 A / 350 W remains available for the display system — even less at idle. Direct connection of the 1 kW load causes voltage sag, alternator overheating, and electrical system failure.
R&D: Power Electronics
Parallel research was conducted into switching power supplies for high-power loads (> 1 kW) from 12/24 V vehicle networks — including LED floodlights on vehicles. Findings on converter topologies, thermal management, and control became the foundation for the display power solution.
Solution: Adaptive Buffer
A power unit is installed in the trunk: buffer batteries (base configuration — 2 batteries, extended — 4 batteries depending on duty cycle and required energy reserve), two high-efficiency proprietary DC-DC converters (PCBs with heatsinks), and a control board running adaptive energy balancing logic.
Control Algorithm
At low display brightness (load < 350 W), the alternator powers the display and simultaneously charges the buffer batteries. At peak brightness (up to 1 kW), the alternator and batteries combine — the display gets full power, the alternator stays within the available ≈ 25 A headroom. The algorithm tracks buffer SOC and adapts brightness if charge drops critically low.
Pulse Charging
A fast pulse charging technology for both flooded lead-acid and AGM batteries was developed and validated. The algorithm uses high-current charge pulses alternating with short depolarisation discharge pulses and rest intervals. This enables 2–3× faster recharge of the buffer compared to standard CC-CV without plate degradation or overheating. A separate AGM profile applies tighter end-of-charge voltage control to prevent overcharge and electrolyte loss.
Deployment
The system was installed on a fleet of vehicles in Moscow: Hyundai Solaris (taxi and private), Range Rover Sport. Advertising campaigns delivered for Honda, Renault, KIA, and Sergei Ryazansky (Hero of Russia). Fleet footage near Moscow City confirms real-world urban deployment.
