Pengilang automotif di seluruh dunia tertumpu pada elektrifikasi kenderaan. Terdapat keperluan untuk mengecas kereta dengan lebih cepat dan mempunyai jarak yang lebih luas dengan sekali cas. Ini bermaksud, litar elektrik dan elektronik di dalam kenderaan harus dapat menangani kuasa yang sangat tinggi dan menguruskan kerugian dengan berkesan. Terdapat keperluan untuk penyelesaian pengurusan termal yang mantap untuk memastikan bahawa aplikasi keselamatan penting tetap beroperasi.
Sebagai tambahan kepada haba yang dihasilkan oleh kenderaan sendiri, fikirkan semua toleransi terma yang mesti dimiliki oleh kereta dan elektroniknya untuk menangani julat suhu persekitaran yang luas. Sebagai contoh, di India kawasan yang paling sejuk menghadapi suhu jauh di bawah 0 ° C semasa musim sejuk dan mungkin melebihi 45 ° C pada musim panas untuk beberapa kawasan lain.
Setiap subsistem dalam Kenderaan Elektrik (EV) memerlukan pemantauan suhu. Pada pengecas papan, penukar DC / DC dan Inverter / kawalan motor memerlukan kawalan yang selamat dan cekap untuk melindungi suis kuasa (MOSFET / IGBT / SiC). Sistem pengurusan bateri (BMS) juga memerlukan resolusi pengukuran suhu yang baik pada tahap sel. Satu komponen yang mesti tepat pada suhu yang melampau untuk melindungi sistem sudah pasti sensor suhu. Maklumat suhu yang tepat membolehkan prosesor mengimbangi suhu sistem sehingga modul elektronik dapat mengoptimumkan prestasinya dan memaksimumkan kebolehpercayaannya tidak kira keadaan pemanduan. Ini termasuk penginderaan suhu suis kuasa, komponen magnet kuasa, sink haba, PCB, dan lain-lain. Data suhu juga membantu menjalankan sistem penyejukan secara terkawal.
Termistor pekali suhu negatif (NTC) dan PTC (pekali suhu positif) adalah antara peranti yang paling biasa digunakan untuk memantau suhu. NTC adalah perintang pasif, dan rintangan NTC berbeza mengikut suhu. Lebih khusus lagi, apabila suhu sekitar NTC meningkat, rintangan NTC menurun. Jurutera akan meletakkan NTC ke pembahagi voltan dengan isyarat output pembahagi voltan dibaca ke saluran penukar analog-ke-digital (ADC) mikrokontroler (MCU).
Namun, terdapat beberapa ciri NTC yang menyukarkan penggunaannya dalam persekitaran automotif. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, rintangan NTC berbeza terbalik dengan suhu, tetapi hubungannya tidak linear. Gambar di bawah menunjukkan contoh pembahagi voltan berasaskan NTC khas.
Apabila anda mempertimbangkan haba yang dihasilkan dari pelbagai subsistem di dalam EV dan iklim yang terdapat di berbagai wilayah di dunia, menjadi jelas bahawa komponen semikonduktor kenderaan akan terdedah kepada suhu yang luas (-40 ° C hingga 150 ° C). Dalam julat suhu yang luas, tingkah laku tidak linear NTC akan menyukarkan pengurangan ralat ketika anda menerjemahkan bacaan voltan kepada pengukuran suhu sebenar. Kesalahan yang diperkenalkan dari lengkung nonlinear NTC menurunkan ketepatan bacaan suhu berdasarkan NTC.
Sensor suhu IC output analog akan mempunyai tindak balas yang lebih linear jika dibandingkan dengan NTC seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Dan MCU dapat dengan mudah menerjemahkan voltan ke dalam data suhu dengan lebih tepat dan laju. Akhirnya, IC sensor suhu analog sering mempunyai kepekaan suhu yang unggul pada suhu tinggi berbanding NTC. Sensor suhu IC berkongsi kategori pasar dengan teknologi penginderaan lain seperti termistor, pengesan suhu rintangan (RTD) dan termokopel, tetapi IC mempunyai beberapa faedah penting apabila ketepatan yang baik diperlukan pada suhu yang luas seperti jarak AEC-Q100 Gred 0 (-40 ° C hingga 150 ° C). Pertama, had ketepatan sensor suhu IC diberikan dalam darjah Celsius dalam lembaran data di seluruh julat operasi penuh; sebaliknya,termistor pekali suhu negatif tipikal (NTC) hanya boleh menentukan ketepatan rintangan dalam peratus pada satu titik suhu. Anda kemudian perlu mengira ketepatan sistem dengan teliti untuk julat suhu penuh semasa menggunakan termistor. Sebenarnya, berhati-hati untuk memeriksa keadaan operasi yang menentukan ketepatan sensor.
Semasa memilih IC, ingatlah bahawa terdapat beberapa jenis - dengan pelbagai kelebihan untuk aplikasi automotif yang berbeza.
- Output analog: Peranti seperti LMT87-Q1 (tersedia dalam Gred 0 AEC-Q100) adalah penyelesaian tiga pin yang mudah yang menawarkan pelbagai pilihan keuntungan untuk dipadankan dengan penukar analog-ke-digital (ADC) pilihan anda, yang membolehkan anda tentukan ketetapan keseluruhan. Anda juga mendapat faedah penggunaan kuasa operasi rendah yang relatif konsisten pada julat suhu berbanding termistor. Ini bermakna anda tidak perlu menukar kuasa untuk prestasi bunyi.
- Output digital: Untuk lebih mempermudah pelaksanaan pengurusan haba anda, TI menawarkan sensor suhu digital yang secara langsung akan menyampaikan suhu melalui antara muka seperti I²C atau Serial Peripheral Interface (SPI). Sebagai contoh, TMP102-Q1 akan memantau suhu dengan ketepatan ± 3.0 ° C dari -40 ° C hingga + 125 ° C dan secara langsung menyampaikan suhu melebihi I²C ke MCU. Ini sepenuhnya menghilangkan keperluan untuk mencari jadual atau pengiraan berdasarkan fungsi polinomial. Juga, peranti LMT01-Q1 adalah sensor suhu 2-pin dengan ketepatan tinggi dengan antara muka gelung arus denyut nadi yang mudah digunakan, yang menjadikannya sesuai untuk aplikasi onboard dan off board dalam automotif.
- Suis suhu: Banyak suis berkelayakan automotif TI memberikan amaran suhu berlebihan yang mudah dan boleh dipercayai, contohnya TMP302-Q1. Tetapi mempunyai nilai suhu analog memberi sistem anda petunjuk awal yang dapat anda gunakan untuk mengurangkan operasi terhad sebelum sampai ke suhu kritikal. Subsistem EV juga boleh mendapat keuntungan dari ambang yang dapat diprogramkan, julat suhu operasi yang sangat luas dan kebolehpercayaan yang tinggi dari pengesahan operasi dalam litar LM57-Q1 kerana persekitaran operasi yang keras (kedua-dua IC tersedia dalam AEC-Q100 Gred 0). Untuk portfolio lengkap bahagian sensor suhu berasaskan IC, anda boleh melayari:
Di kebanyakan subsistem EV, MCU diasingkan dari suis kuasa dan komponen lain yang suhunya dirasakan. Data yang berasal dari sensor suhu output digital dapat diasingkan dengan mudah menggunakan pengasing digital sederhana seperti rangkaian peranti ISO77xx-Q1 dari TI. Berdasarkan bilangan talian komunikasi digital terpencil yang diperlukan dan pengasingan, bahagian yang sesuai boleh dipilih dari sini:
Di bawah ini adalah gambarajah blok reka bentuk rujukan TIDA-00752 yang memberikan output nadi digital di atas penghalang pengasingan.
Ringkasnya, termistor NTC sering digunakan untuk memantau suhu, tetapi tindak balas suhu tidak liniernya dapat membuktikan bermasalah untuk penyelesaian automotif. Penyelesaian sensor suhu analog dan digital TI membolehkan anda memantau suhu sistem automotif dengan tepat dan mudah.
Mengenai Pengarang
