Automašīnu ražotāji visā pasaulē koncentrējas uz transportlīdzekļu elektrifikāciju. Ir nepieciešams, lai automašīnas uzlādētu ātrāk un ar lielāku uzlādes diapazonu ar vienu uzlādi. Tas nozīmē, ka transportlīdzekļa elektriskajai un elektroniskajai shēmai jāspēj apstrādāt ārkārtīgi lielu jaudu un efektīvi pārvaldīt zaudējumus. Ir nepieciešami stabili siltuma pārvaldības risinājumi, lai nodrošinātu, ka drošībai kritiskās lietojumprogrammas joprojām darbojas.
Papildus siltumam, ko rada pats transportlīdzeklis, iedomājieties visu siltuma pielaidi, kas jūsu automašīnai un tās elektronikai jābūt, lai apstrādātu plašu apkārtējās vides temperatūras diapazonu. Piemēram, Indijā ziemā aukstākajos reģionos temperatūra ir daudz zemāka par 0 ° C, un dažos citos reģionos vasarā tā var pārsniegt 45 ° C.
Katrai elektriskā transportlīdzekļa (EV) apakšsistēmai nepieciešama temperatūras kontrole. Borta lādētājam, līdzstrāvas / līdzstrāvas pārveidotājam un invertora / motora vadībai ir nepieciešama droša un efektīva vadība, lai aizsargātu barošanas slēdzi (MOSFET / IGBT / SiC). Bateriju vadības sistēmām (BMS) nepieciešama arī smalka temperatūras mērīšanas izšķirtspēja šūnu līmenī. Vienam komponentam, kam jābūt precīzam ekstremālās temperatūrās, lai aizsargātu sistēmu, bez šaubām, ir temperatūras sensors. Precīza informācija par temperatūru ļauj procesoram kompensēt temperatūru sistēmā, lai elektroniskie moduļi varētu optimizēt to veiktspēju un palielināt uzticamību neatkarīgi no braukšanas apstākļiem. Tas ietver strāvas slēdžu, jaudas magnētisko komponentu, siltuma izlietņu, PCB uc temperatūras noteikšanu. Dati par temperatūru arī palīdz kontrolēt dzesēšanas sistēmas darbību.
Negatīvās temperatūras koeficienta (NTC) un PTC (pozitīvās temperatūras koeficienta) termistori ir vienas no visbiežāk izmantotajām ierīcēm temperatūras kontrolei. NTC ir pasīvs rezistors, un NTC pretestība mainās atkarībā no temperatūras. Precīzāk, palielinoties apkārtējās vides temperatūrai ap NTC, NTC pretestība samazinās. Inženieri ievietos NTC sprieguma dalītājā ar sprieguma dalītāja izejas signālu, kas nolasīts mikrokontrollera (MCU) analogā-digitālā pārveidotāja (ADC) kanālā.
Tomēr ir dažas NTC īpašības, kas var apgrūtināt izmantošanu automobiļu vidē. Kā jau minēts iepriekš, NTC pretestība mainās apgriezti atkarībā no temperatūras, bet sakarība ir nelineāra. Zemāk redzamajā attēlā parādīts tipiska uz NTC balstīta sprieguma dalītāja piemērs.
Ņemot vērā siltumu, ko rada dažādas apakšsistēmas EV iekšienē un klimats, kas pastāv dažādos pasaules reģionos, kļūst skaidrs, ka transportlīdzekļa pusvadītāju komponentes tiks pakļautas plašam temperatūras diapazonam (-40 ° C līdz 150 ° C). Plašā temperatūras diapazonā NTC nelineārā darbība apgrūtina kļūdu samazināšanu, pārveidojot sprieguma rādījumu par faktisko temperatūras mērījumu. Kļūda, kas iegūta no NTC nelineārās līknes, pazemina jebkura uz NTC balstīta temperatūras rādījuma precizitāti.
Analogās izejas IC temperatūras sensoram būs lineārāka reakcija, salīdzinot ar NTC, kā parādīts attēlā iepriekš. Un MCU var viegli pārveidot spriegumu temperatūras datos ar lielāku precizitāti un ātrumu. Visbeidzot, analogajiem temperatūras sensoru IC bieži ir augstāka temperatūras jutība augstā temperatūrā, salīdzinot ar NTC. IC temperatūras sensoriem ir kopīga tirgus kategorija ar citām sensoru tehnoloģijām, piemēram, termistoriem, pretestības temperatūras detektoriem (RTD) un termopāriem, taču IC ir dažas svarīgas priekšrocības, ja nepieciešama laba precizitāte plašā temperatūrā, piemēram, AEC-Q100 0 pakāpes diapazonā (-40 ° C) līdz 150 ° C). Pirmkārt, IC temperatūras sensora precizitātes robežas datu lapā tiek norādītas grādos pēc Celsija, visā darbības diapazonā; otrādi,tipisks negatīvās temperatūras koeficienta (NTC) termistors var norādīt pretestības precizitāti procentos tikai vienā temperatūras punktā. Pēc tam, lietojot termistoru, jums rūpīgi jāaprēķina kopējā sistēmas precizitāte visam temperatūras diapazonam. Patiesībā uzmanieties, pārbaudot darbības apstākļus, norādot jebkura sensora precizitāti.
Izvēloties IC, paturiet prātā, ka ir vairāki veidi - ar dažādiem nopelniem dažādiem automobiļu pielietojumiem.
- Analogais izeja: tādas ierīces kā LMT87-Q1 (pieejama AEC-Q100 0 pakāpē) ir vienkārši trīs kontaktu risinājumi, kas piedāvā vairākas pastiprināšanas iespējas, lai vislabāk atbilstu jūsu izvēlētajam analogo-ciparu pārveidotājam (ADC), kas ļauj jums noteikt kopējo izšķirtspēju. Jūs saņemat arī labumu no zemas darba enerģijas patēriņa, kas ir salīdzinoši nemainīgs temperatūras diapazonā salīdzinājumā ar termistoru. Tas nozīmē, ka jums nav jāmaina strāva trokšņa veiktspējai.
- Digitālā izeja: lai vēl vairāk vienkāršotu siltuma pārvaldības ieviešanu, TI piedāvā digitālos temperatūras sensorus, kas tieši paziņos temperatūru, izmantojot saskarnes, piemēram, I²C vai seriālo perifēro interfeisu (SPI). Piemēram, TMP102-Q1 uzraudzīs temperatūru ar precizitāti ± 3,0 ° C no -40 ° C līdz + 125 ° C un tieši paziņos temperatūrai virs I²C MCU. Tas pilnībā novērš nepieciešamību pēc jebkādas uzmeklēšanas tabulas vai aprēķina, pamatojoties uz polinoma funkciju. LMT01-Q1 ierīce ir arī augstas precizitātes, 2 kontaktu temperatūras sensors ar viegli lietojamu impulsu skaitīšanas strāvas cilpas interfeisu, kas padara to piemērotu borta un ārpus borta lietojumiem automobiļos.
- Temperatūras slēdzis: Daudzi no TI automobiļiem piemērotajiem slēdžiem nodrošina vienkāršus, uzticamus brīdinājumus par pārkaršanu, piemēram, TMP302-Q1. Bet, ja jums ir analogā temperatūras vērtība, jūsu sistēmai ir savlaicīgs indikators, kuru varat izmantot, lai veiktu ierobežotu darbību, pirms tiek sasniegta kritiskā temperatūra. EV apakšsistēmas var gūt labumu arī no programmējamiem sliekšņiem, īpaši plaša darba temperatūras diapazona un augstas uzticamības, ko nodrošina LM57-Q1 darbības pārbaude ķēdē skarbās darbības vides dēļ (abi IC ir pieejami AEC-Q100 0 pakāpē). Lai iegūtu pilnu klāstu ar IC balstītu temperatūras sensoru daļu, varat apmeklēt vietni:
Lielākajā daļā EV apakšsistēmu MCU ir izolēts no barošanas slēdžiem un citiem komponentiem, kuru temperatūra tiek noteikta. Datus, kas iegūti no digitālā izejas temperatūras sensora, var viegli izolēt, izmantojot vienkāršus digitālos izolatorus, piemēram, ISO77xx-Q1 ierīču saimi no TI. Pamatojoties uz nepieciešamo izolēto digitālo sakaru līniju skaitu un izolāciju, piemērotu daļu var izvēlēties šeit:
Zemāk ir TIDA-00752 atsauces konstrukcijas blokshēma, kas nodrošina impulsa digitālo izvadi virs izolācijas barjeras.
Kopumā NTC termistori bieži tiek izmantoti temperatūras kontrolei, taču to nelineārā temperatūras reakcija var izrādīties problemātiska automobiļu risinājumiem. TI analogie un digitālie temperatūras sensoru risinājumi ļauj precīzi un viegli kontrolēt daudzu automobiļu sistēmu temperatūru.
par autoru
