Automobilių gamintojai visame pasaulyje orientuojasi į transporto priemonių elektrifikavimą. Reikia, kad automobiliai įkrautų greičiau ir turėtų didesnį diapazoną vienu įkrovimu. Tai reiškia, kad transporto priemonės elektros ir elektronikos grandinės turėtų sugebėti valdyti ypač didelę galią ir efektyviai valdyti nuostolius. Norint užtikrinti, kad saugos požiūriu svarbios programos ir toliau veiktų, reikia patikimų šilumos valdymo sprendimų.
Pagalvokite ne tik apie savaime pagamintą šilumą, bet ir apie visas šilumos tolerancijas, kurias jūsų automobilis ir jo elektronika turi turėti, kad galėtų valdyti platų aplinkos temperatūros diapazoną. Pavyzdžiui, Indijoje šalčiausiuose regionuose žiemą temperatūra būna daug žemesnė nei 0 ° C, o kai kuriuose kituose regionuose vasarą ji gali viršyti 45 ° C.
Kiekvienam elektrinės transporto priemonės (EV) posistemiui reikia stebėti temperatūrą. Borto įkrovikliui, DC / DC keitikliui ir keitiklio / variklio valdymui reikalingas saugus ir efektyvus valdymas, kad būtų apsaugotas maitinimo jungiklis (MOSFET / IGBT / SiC). Baterijų valdymo sistemoms (BMS) taip pat reikalinga tiksli temperatūros matavimo elementų lygyje skiriamoji geba. Vienas komponentas, kuris turi būti tikslus esant ekstremalioms temperatūroms, siekiant apsaugoti sistemą, be abejo, yra temperatūros jutiklis. Tiksli informacija apie temperatūrą leidžia procesoriui kompensuoti sistemos temperatūrą, kad elektroniniai moduliai galėtų optimizuoti savo veikimą ir maksimaliai padidinti jų patikimumą, nepaisant važiavimo sąlygų. Tai apima maitinimo jungiklių, galios magnetinių komponentų, radiatorių, PCB ir kt. Temperatūros jutimą. Temperatūros duomenys taip pat padeda valdyti aušinimo sistemą.
Neigiami temperatūros koeficiento (NTC) ir PTC (teigiamos temperatūros koeficiento) termistoriai yra vieni iš labiausiai paplitusių prietaisų, naudojamų temperatūrai stebėti. NTC yra pasyvus rezistorius, o NTC varža kinta priklausomai nuo temperatūros. Tiksliau, didėjant aplinkos temperatūrai aplink NTC, mažėja NTC pasipriešinimas. Inžinieriai įtrauks NTC į įtampos skirstytuvą, įtampos daliklio išėjimo signalą nuskaitydami į mikrovaldiklio (MCU) analoginio-skaitmeninio keitiklio (ADC) kanalą.
Tačiau yra keletas NTC charakteristikų, dėl kurių gali būti sunku naudoti automobilių aplinkoje. Kaip minėta anksčiau, NTC atsparumas skiriasi atvirkščiai, priklausomai nuo temperatūros, tačiau ryšys yra netiesinis. Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodytas tipinio NTC įtampos daliklio pavyzdys.
Atsižvelgus į šilumą, gaunamą iš įvairių posistemių EV ir klimato, esančio skirtinguose pasaulio regionuose, paaiškėja, kad transporto priemonės puslaidininkių komponentai bus veikiami įvairiausių temperatūrų (nuo -40 ° C iki 150 ° C). Esant plačiam temperatūros diapazonui, netiesinis NTC elgesys apsunkins klaidų sumažėjimą, kai įtampos rodmenis paversite faktiniu temperatūros matavimu. NTC netiesinės kreivės dėka paklaida sumažina bet kokio NTC pagrįsto temperatūros rodmens tikslumą.
Analoginio išėjimo IC temperatūros jutiklis turės linijinį atsaką, palyginti su NTC, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje. Ir MCU gali lengvai paversti įtampą temperatūros duomenimis, tiksliau ir greičiau. Galiausiai, analoginiai temperatūros jutiklių IC dažnai turi didesnį temperatūros jautrumą esant aukštai temperatūrai, palyginti su NTC. IC temperatūros jutikliai dalijasi rinkos kategorija su kitomis jutimo technologijomis, tokiomis kaip termistoriai, atsparumo temperatūros detektoriai (RTD) ir termoelementai, tačiau IC turi keletą svarbių pranašumų, kai reikalingas geras tikslumas esant plačioms temperatūroms, tokioms kaip AEC-Q100 0 laipsnio diapazonas (-40 ° C) iki 150 ° C). Pirma, IC temperatūros jutiklio tikslumo ribos nurodomos Celsijaus laipsniais duomenų lape visame veikimo diapazone; atvirkščiai,tipinis neigiamos temperatūros koeficiento (NTC) termistorius gali nurodyti varžos tikslumą procentais tik vienoje temperatūros vietoje. Tada turėtumėte kruopščiai apskaičiuoti bendrą sistemos tikslumą visam temperatūros diapazonui, kai naudojate termistorių. Tiesą sakant, būkite atsargūs ir patikrinkite veikimo sąlygas, nurodydami bet kurio jutiklio tikslumą.
Rinkdamiesi IC, nepamirškite, kad yra keli tipai - su skirtingais nuopelnais skirtingoms automobilių programoms.
- Analoginis išvestis: Tokie įrenginiai kaip „LMT87-Q1“ (yra AEC-Q100 0 laipsnio) yra paprasti trijų kontaktų sprendimai, siūlantys kelias stiprinimo parinktis, kad geriausiai atitiktų jūsų pasirinktą analoginio-skaitmeninio keitiklio (ADC) funkciją, o tai leidžia jums nustatyti bendrą skiriamąją gebą. Jūs taip pat gausite naudos iš mažo energijos suvartojimo, kuris yra palyginti pastovus temperatūros diapazone, palyginti su termistoriumi. Tai reiškia, kad jums nereikia iškeisti energijos už triukšmo efektyvumą.
- Skaitmeninis išėjimas: norėdamas dar labiau supaprastinti šilumos valdymo diegimą, TI siūlo skaitmeninius temperatūros jutiklius, kurie tiesiogiai praneš temperatūrą per sąsajas, tokias kaip I²C arba nuoseklioji periferinė sąsaja (SPI). Pvz., TMP102-Q1 stebės temperatūrą ± 3,0 ° C tikslumu nuo -40 ° C iki + 125 ° C ir tiesiogiai praneš MCU temperatūrą virš I²C. Tai visiškai panaikina bet kokios rūšies paieškos lentelės ar skaičiavimo, pagrįsto daugianario funkcija, poreikį. Taip pat „LMT01-Q1“ prietaisas yra didelio tikslumo, 2 kontaktų temperatūros jutiklis su lengvai naudojama impulsų skaičiavimo srovės kilpos sąsaja, todėl jis tinka naudoti automobiliuose ir bortuose.
- Temperatūros jungiklis: Daugelyje TI automobiliams pritaikytų jungiklių pateikiami paprasti, patikimi įspėjimai apie perkaitimą, pavyzdžiui, TMP302-Q1. Tačiau turint analoginę temperatūros vertę, jūsų sistemai bus suteiktas ankstyvas indikatorius, kurį galėsite naudoti, kad veikimas būtų ribotas, kol pasieksite kritinę temperatūrą. EV posistemiams taip pat gali būti naudingi programuojami slenksčiai, ypač platus darbo temperatūros diapazonas ir didelis patikimumas atliekant LM57-Q1 veikimo patikrinimą grandinėje dėl atšiaurios darbo aplinkos (abu IC yra AEC-Q100 0 laipsnio). Norėdami gauti išsamų IC pagrįstų temperatūros jutiklių dalių asortimentą, apsilankykite šiuo adresu:
Daugumoje EV posistemių MCU yra izoliuotas nuo maitinimo jungiklių ir kitų komponentų, kurių temperatūra yra jaučiama. Duomenis, gaunamus iš skaitmeninio išėjimo temperatūros jutiklio, galima lengvai izoliuoti naudojant paprastus skaitmeninius izoliatorius, tokius kaip TI prietaisų šeimos ISO77xx-Q1 šeima. Atsižvelgiant į reikalingų izoliuotų skaitmeninių ryšių linijų skaičių ir izoliaciją, tinkamą dalį galima pasirinkti čia:
Žemiau pateikiama TIDA-00752 etaloninio dizaino, pateikiančio skaitmeninį impulsą per izoliacijos barjerą, blokinė schema.
Apibendrinant galima pasakyti, kad temperatūros stebėjimui dažnai naudojami NTC termistoriai, tačiau jų netiesinis temperatūros atsakas gali būti problemiškas automobilių sprendimams. TI analoginiai ir skaitmeniniai temperatūros jutiklių sprendimai leidžia tiksliai ir lengvai stebėti daugelio automobilių sistemų temperatūrą.
apie autorių
