Autonvalmistajat ympäri maailmaa keskittyvät ajoneuvojen sähköistämiseen. Autojen on ladattava nopeammin ja laajempi kantama yhdellä latauksella. Tämä tarkoittaa, että ajoneuvon sähkö- ja elektroniikkapiirien tulisi pystyä käsittelemään erittäin suurta tehoa ja hallitsemaan häviöt tehokkaasti. Tarvitaan vankkoja lämmönhallintaratkaisuja sen varmistamiseksi, että turvallisuuden kannalta kriittiset sovellukset pysyvät toiminnassa.
Ajattele ajoneuvon itsestään tuottaman lämmön lisäksi vain kaikki lämpö toleranssit, jotka autollasi ja sen elektroniikalla on oltava, jotta se pystyy käsittelemään laajaa lämpötila-aluetta. Esimerkiksi Intiassa kylmimpien alueiden lämpötila on paljon alle 0 ° C talvella ja joillakin muilla alueilla se voi olla yli 45 ° C kesällä.
Jokainen sähköajoneuvon osajärjestelmä vaatii lämpötilan valvontaa. Sisäinen laturi, DC / DC-muunnin ja invertterin / moottorin ohjaus edellyttävät turvallista ja tehokasta ohjausta virtakytkimen (MOSFET / IGBT / SiC) suojaamiseksi. Akunhallintajärjestelmät (BMS) edellyttävät myös lämpötilan mittauksen hienosäätöä kennotasolla. Yksi komponentti, jonka on oltava tarkka äärilämpötiloissa järjestelmän suojaamiseksi, on epäilemättä lämpötila-anturi. Tarkat lämpötilatiedot antavat prosessorille lämpötilakompensoinnin järjestelmälle, jotta elektroniset moduulit voivat optimoida suorituskykynsä ja maksimoida luotettavuutensa ajo-olosuhteista riippumatta. Tähän sisältyy virtakytkimien, magneettikomponenttien, jäähdytyselementtien, piirilevyjen jne. Lämpötilan tunnistaminen. Lämpötilatiedot auttavat myös jäähdytysjärjestelmää hallitusti.
Negatiivinen lämpötilakerroin (NTC) ja PTC (positiivinen lämpötilakerroin) -termistorit ovat yleisimpiä laitteita lämpötilojen seurantaan. NTC on passiivinen vastus, ja NTC: n vastus vaihtelee lämpötilan mukaan. Tarkemmin sanottuna, kun ympäristön lämpötila NTC: n ympärillä kasvaa, NTC: n vastus pienenee. Insinöörit sijoittavat NTC: n jännitteenjakajaan ja jännitteenjakajan lähtösignaali luetaan mikro-ohjaimen (MCU) analogia-digitaalimuunnin (ADC) -kanavalle.
On kuitenkin olemassa muutamia NTC-ominaisuuksia, jotka voivat vaikeuttaa käyttöä autoympäristössä. Kuten aiemmin mainittiin, NTC: n vastus vaihtelee käänteisesti lämpötilan mukaan, mutta suhde on epälineaarinen. Alla olevassa kuvassa on esimerkki tyypillisestä NTC-pohjaisesta jännitteenjakajasta.
Kun otetaan huomioon eri osajärjestelmissä syntyvä lämpö EV: ssä ja ilmastossa, joka on olemassa eri puolilla maailmaa, käy selväksi, että ajoneuvon puolijohdekomponentit altistuvat laajalle lämpötila-alueelle (-40 ° C - 150 ° C). Laajalla lämpötila-alueella NTC: n epälineaarinen käyttäytyminen vaikeuttaa virheiden vähentämistä, kun käännät jännitelukeman todelliseksi lämpötilan mittaukseksi. NTC: n epälineaarisesta käyrästä tuotu virhe heikentää minkä tahansa NTC-pohjaisen lämpötilalukeman tarkkuutta.
Analogialähdön IC-lämpötila-anturilla on lineaarisempi vaste verrattuna NTC: iin, kuten yllä olevassa kuvassa on esitetty. Ja MCU voi helposti muuntaa jännitteen lämpötilatiedoksi tarkemmalla ja nopeammalla. Lopuksi, analogisilla lämpötila-antureilla IC on usein ylivoimainen lämpötilaherkkyys korkeissa lämpötiloissa verrattuna NTC: iin. IC-lämpötila-anturit jakavat markkinaryhmän muiden anturitekniikoiden, kuten termistorit, vastuslämpötilailmaisimet (RTD) ja lämpöparien kanssa, mutta IC: llä on joitain tärkeitä etuja, kun vaaditaan hyvää tarkkuutta suurissa lämpötiloissa, kuten AEC-Q100 Grade 0 -alue (-40 ° C) 150 ° C). Ensinnäkin IC-lämpötila-anturin tarkkuusrajat annetaan Celsius-asteina tietolomakkeessa koko toiminta-alueella; päinvastoin,tyypillinen negatiivisen lämpötilakertoimen (NTC) termistori voi määrittää resistanssitarkkuuden prosentteina vain yhdessä lämpötilapisteessä. Sitten sinun on laskettava huolellisesti järjestelmän koko tarkkuus koko lämpötila-alueelle, kun käytät termistoria. Tarkasta itse asiassa käyttöolosuhteet anturin tarkkuuden mukaan.
Kun valitset mikropiiriä, pidä mielessä, että on olemassa useita tyyppejä - eri ansioilla erilaisille autosovelluksille.
- Analoginen lähtö: Laitteet, kuten LMT87-Q1 (saatavana AEC-Q100 Grade 0), ovat yksinkertaisia, 3-napaisia ratkaisuja, jotka tarjoavat useita vahvistusvaihtoehtoja parhaiten vastaamaan valitsemaasi analogia-digitaalimuunninta (ADC), jonka avulla voit määrittää kokonaisresoluutio. Saat myös hyötyä matalasta käyttötehokulutuksesta, joka on suhteellisen johdonmukainen lämpötila-alueella verrattuna termistoriin. Tämä tarkoittaa, että sinun ei tarvitse vaihtaa virtaa melutasoon.
- Digitaalinen lähtö: Lämmönhallinnan toteuttamisen yksinkertaistamiseksi TI tarjoaa digitaalisia lämpötila-antureita, jotka kommunikoivat lämpötilan suoraan liitännöillä, kuten I²C tai Serial Peripheral Interface (SPI). Esimerkiksi TMP102-Q1 valvoo lämpötilaa ± 3,0 ° C: n tarkkuudella -40 ° C: sta + 125 ° C: seen ja välittää lämpötilan suoraan I²C: n yli MCU: lle. Tämä poistaa kokonaan kaikenlaisen hakutaulukon tai polynomifunktioon perustuvan laskennan tarpeen. LMT01-Q1 -laite on myös erittäin tarkka, 2-napainen lämpötila-anturi, jolla on helppokäyttöinen pulssilaskurivirtasilmukka, mikä tekee siitä sopivan ajoneuvo- ja autosovelluksiin.
- Lämpötilakytkin: Monet TI: n autokäyttöiset kytkimet tarjoavat yksinkertaisia, luotettavia varoituksia ylikuumenemisesta, esimerkiksi TMP302-Q1. Mutta analogisen lämpötila-arvon saaminen antaa järjestelmällesi varhaisen indikaattorin, jonka avulla voit palata rajoitettuun toimintaan ennen kriittiseen lämpötilaan pääsemistä. EV-alijärjestelmät voivat hyötyä myös ohjelmoitavista kynnysarvoista, erittäin laajasta käyttölämpötila-alueesta ja korkeasta luotettavuudesta LM57-Q1: n sisäisestä toimintatarkastuksesta ankaran käyttöympäristön vuoksi (molemmat piirit ovat saatavana AEC-Q100-luokan 0). Täydellinen IC-pohjaisten lämpötila-anturiosien valikoima on osoitteessa
Useimmissa EV-alijärjestelmissä MCU on eristetty virtakytkimistä ja muista komponenteista, joiden lämpötilaa havaitaan. Digitaalisen ulostulolämpötila-anturin tiedot voidaan helposti eristää yksinkertaisilla digitaalisilla erottimilla, kuten TI: n ISO77xx-Q1-laiteperhe. Vaadittavien eristettyjen digitaalisten tietoliikennelinjojen lukumäärän ja eristämisen perusteella sopiva osa voidaan valita täältä:
Alla on lohkokaavio TIDA-00752-vertailurakenteesta, joka tarjoaa digitaalisen pulssiulostulon eristysesteen yli.
Yhteenvetona voidaan todeta, että NTC-termistoreja käytetään usein lämpötilan seurantaan, mutta niiden epälineaarinen lämpötilavaste voi osoittautua ongelmalliseksi autoteollisuudessa. TI: n analogisten ja digitaalisten lämpötila-anturiratkaisujen avulla voit seurata tarkasti ja helposti monien autojärjestelmien lämpötilaa.
kirjailijasta
