Funció i principi de funcionament dels sensors de temperatura del termistor NTC en sistemes de direcció assistida per a automòbils

Els sensors de temperatura amb termistor NTC (coeficient de temperatura negatiu) tenen un paper fonamental en els sistemes de direcció assistida per a automòbils, principalment per al control de la temperatura i per garantir la seguretat del sistema. A continuació es mostra una anàlisi detallada de les seves funcions i principis de funcionament:

I. Funcions dels termistors NTC

1. Protecció contra sobreescalfament
   • Monitorització de la temperatura del motor:En els sistemes de direcció assistida elèctrica (EPS), el funcionament prolongat del motor pot provocar un sobreescalfament a causa d'una sobrecàrrega o factors ambientals. El sensor NTC controla la temperatura del motor en temps real. Si la temperatura supera un llindar segur, el sistema limita la potència de sortida o activa mesures de protecció per evitar danys al motor.
   • Monitorització de la temperatura del fluid hidràulic:En els sistemes de direcció assistida electrohidràulica (EHPS), la temperatura elevada del fluid hidràulic redueix la viscositat, degradant l'assistència de la direcció. El sensor NTC garanteix que el fluid es mantingui dins del rang operatiu, evitant la degradació o fuites de la junta.
2. Optimització del rendiment del sistema
   • Compensació de baixa temperatura:A baixes temperatures, l'augment de la viscositat del fluid hidràulic pot reduir l'assistència de direcció. El sensor NTC proporciona dades de temperatura, cosa que permet al sistema ajustar les característiques d'assistència (per exemple, augmentar el corrent del motor o ajustar les obertures de les vàlvules hidràuliques) per obtenir una sensació de direcció consistent.
   • Control dinàmic:Les dades de temperatura en temps real optimitzen els algoritmes de control per millorar l'eficiència energètica i la velocitat de resposta.
3. Diagnòstic de fallades i redundància de seguretat
   • Detecta fallades dels sensors (per exemple, circuits oberts/curtcircuits), activa codis d'error i modes a prova d'errors per mantenir la funcionalitat bàsica de la direcció.

II. Principi de funcionament dels termistors NTC

1. Relació temperatura-resistència
   La resistència d'un termistor NTC disminueix exponencialment amb l'augment de la temperatura, seguint la fórmula:

                                                             RT=R0⋅eB(T1​−T01)

OnRT= resistència a la temperaturaT,R0 = resistència nominal a la temperatura de referènciaT0​ (per exemple, 25 °C), iB= constant material.

2. Conversió i processament de senyals
   • Circuit divisor de voltatgeEl NTC està integrat en un circuit divisor de tensió amb una resistència fixa. Els canvis de resistència induïts per la temperatura alteren la tensió al node divisor.
   • Conversió i càlcul d'ADL'ECU converteix el senyal de voltatge a temperatura mitjançant taules de consulta o l'equació de Steinhart-Hart:

                                                             T1 =A+Bln(R)+C(ln(R))3

• Activació del llindarLa ECU activa accions de protecció (per exemple, reducció de potència) basades en llindars preestablerts (per exemple, 120 °C per a motors, 80 °C per a fluid hidràulic).
2. Adaptabilitat ambiental
   • Embalatge robustUtilitza materials resistents a altes temperatures, a l'oli i a les vibracions (per exemple, resina epoxi o acer inoxidable) per a entorns automotrius durs.
   • Filtratge de sorollEls circuits de condicionament de senyals incorporen filtres per eliminar les interferències electromagnètiques.

     

III. Aplicacions típiques

1. Monitorització de la temperatura del bobinatge del motor EPS
   • Integrat en els estators del motor per detectar directament la temperatura del bobinatge, evitant així fallades d'aïllament.
2. Monitorització de la temperatura del circuit de fluid hidràulic
   • Instal·lat en vies de circulació de fluids per guiar els ajustos de la vàlvula de control.
3. Monitorització de la dissipació de calor de la ECU
   • Monitoritza la temperatura interna de la ECU per evitar la degradació dels components electrònics.

IV. Reptes i solucions tècniques

• Compensació de no linealitat:El calibratge d'alta precisió o la linealització a trossos millora la precisió del càlcul de la temperatura.
• Optimització del temps de resposta:Els NTC de factor de forma petit redueixen el temps de resposta tèrmica (per exemple, <10 segons).
• Estabilitat a llarg termini:Els NTC de grau automotriu (per exemple, amb certificació AEC-Q200) garanteixen la fiabilitat en una àmplia gamma de temperatures (de -40 °C a 150 °C).

Resum

Els termistors NTC en sistemes de direcció assistida per a automòbils permeten la monitorització de la temperatura en temps real per a la protecció contra sobreescalfament, l'optimització del rendiment i el diagnòstic de fallades. El seu principi bàsic aprofita els canvis de resistència dependents de la temperatura, combinats amb el disseny de circuits i els algoritmes de control, per garantir un funcionament segur i eficient. A mesura que la conducció autònoma evoluciona, les dades de temperatura donaran suport encara més al manteniment predictiu i a la integració avançada de sistemes.