Роля и принцип на работа на NTC термисторни температурни сензори в автомобилните сервоусилватели на волана

NTC (отрицателен температурен коефициент) термисторните температурни сензори играят ключова роля в автомобилните системи за сервоуправление, предимно за наблюдение на температурата и осигуряване на безопасността на системата. По-долу е даден подробен анализ на техните функции и принципи на работа:

I. Функции на NTC термисторите

1. Защита от прегряване
   • Мониторинг на температурата на двигателя:В системите с електрическо сервоуправление (EPS), продължителната работа на двигателя може да доведе до прегряване поради претоварване или фактори на околната среда. NTC сензорът следи температурата на двигателя в реално време. Ако температурата надвиши безопасен праг, системата ограничава изходната мощност или задейства защитни мерки, за да предотврати повреда на двигателя.
   • Мониторинг на температурата на хидравличната течност:В електрохидравличното сервоуправление (EHPS) системите, повишената температура на хидравличната течност намалява вискозитета, което влошава асистенцията на волана. NTC сензорът гарантира, че течността остава в работния диапазон, предотвратявайки повреда на уплътненията или течове.
2. Оптимизация на производителността на системата
   • Компенсация при ниски температури:При ниски температури, повишеният вискозитет на хидравличната течност може да намали асистенцията на волана. NTC сензорът предоставя данни за температурата, което позволява на системата да регулира характеристиките на асистенцията (напр. увеличаване на тока на двигателя или регулиране на отворите на хидравличните клапани) за постоянно усещане при волана.
   • Динамичен контрол:Данните за температурата в реално време оптимизират алгоритмите за управление, за да подобрят енергийната ефективност и скоростта на реакция.
3. Диагностика на повреди и резервиране на безопасността
   • Открива повреди на сензорите (напр. отворени/къси съединения), задейства кодове за грешки и активира режими за безопасност, за да поддържа основната функционалност на кормилното управление.

II. Принцип на работа на NTC термистори

1. Връзка между температурата и устойчивостта
   Съпротивлението на NTC термистор намалява експоненциално с повишаване на температурата, следвайки формулата:

                                                             RT=R0​⋅eB(T1​−T0​1​)

КъдеRT= съпротивление при температураT,R0 = номинално съпротивление при референтна температураT0 (напр. 25°C) иB= материална константа.

2. Преобразуване и обработка на сигнали
   • Верига на делителя на напрежениетоNTC е интегриран в схема на делител на напрежение с фиксиран резистор. Промените в съпротивлението, предизвикани от температурата, променят напрежението във възела на делителя.
   • Преобразуване и изчисление на ADECU преобразува сигнала за напрежение в температура, използвайки таблици за търсене или уравнението на Щайнхарт-Харт:

                                                             T1 =A+Bв(R)+C(вн(R))3

• Активиране на прагаECU задейства защитни действия (напр. намаляване на мощността) въз основа на предварително зададени прагове (напр. 120°C за двигатели, 80°C за хидравлична течност).
2. Адаптивност към околната среда
   • Здрава опаковкаИзползва материали, устойчиви на високи температури, масло и вибрации (напр. епоксидна смола или неръждаема стомана), за тежки автомобилни условия.
   • Филтриране на шумВеригите за обработка на сигнала включват филтри за елиминиране на електромагнитните смущения.

     

III. Типични приложения

1. Мониторинг на температурата на намотките на двигателя EPS
   • Вграден в статорите на двигателя за директно откриване на температурата на намотките, предотвратявайки повреда на изолацията.
2. Мониторинг на температурата на хидравличната верига
   • Монтира се в пътищата за циркулация на флуида, за да насочва регулирането на контролните клапани.
3. Мониторинг на разсейването на топлината от ECU
   • Следи вътрешната температура на ECU, за да предотврати повреда на електронните компоненти.

IV. Технически предизвикателства и решения

• Компенсация за нелинейност:Високопрецизната калибрация или частичната линеаризация подобряват точността на изчисляване на температурата.
• Оптимизация на времето за реакция:NTC с малък форм-фактор намаляват времето за термична реакция (напр. <10 секунди).
• Дългосрочна стабилност:Автомобилните NTC сензори (напр. сертифицирани по AEC-Q200) осигуряват надеждност при широк диапазон от температури (от -40°C до 150°C).

Обобщение

NTC термисторите в автомобилните системи за сервоуправление позволяват наблюдение на температурата в реално време за защита от прегряване, оптимизиране на производителността и диагностика на повреди. Основният им принцип използва температурно зависими промени в съпротивлението, комбинирани с проектиране на веригата и алгоритми за управление, за да се осигури безопасна и ефективна работа. С развитието на автономното шофиране, температурните данни ще подкрепят допълнително прогнозната поддръжка и усъвършенстваната системна интеграция.