पूरी दुनिया में मोटर वाहन निर्माता वाहन विद्युतीकरण पर केंद्रित हैं। अधिक चार्ज करने के लिए कारों की आवश्यकता होती है और सिंगल चार्ज पर अधिक विस्तारित रेंज होती है। इसका तात्पर्य है, वाहन के भीतर विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक्स सर्किट अत्यंत उच्च शक्ति को संभालने और नुकसान को प्रभावी ढंग से प्रबंधित करने में सक्षम होना चाहिए। सुरक्षा-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के संचालन को सुनिश्चित करने के लिए मजबूत थर्मल-प्रबंधन समाधान की आवश्यकता है।
वाहन द्वारा उत्पादित गर्मी के अलावा, बस उन सभी थर्मल सहिष्णुता के बारे में सोचें, जो आपकी कार और उसके इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक परिवेश तापमान सीमाओं को संभालने के लिए होनी चाहिए। उदाहरण के लिए, भारत में सबसे ठंडे क्षेत्रों में सर्दियों के दौरान तापमान 0 ° C से बहुत नीचे होता है और यह कुछ अन्य क्षेत्रों के लिए गर्मियों के दौरान 45 ° C से अधिक हो सकता है।
इलेक्ट्रिक वाहन (EV) के भीतर प्रत्येक सबसिस्टम को तापमान निगरानी की आवश्यकता होती है। बोर्ड चार्जर पर, डीसी / डीसी कनवर्टर और इन्वर्टर / मोटर नियंत्रण को बिजली स्विच (MOSFET / IGBT / SiC) की सुरक्षा के लिए सुरक्षित और कुशल नियंत्रण की आवश्यकता होती है। बैटरी प्रबंधन प्रणालियों (बीएमएस) को सेल स्तर पर तापमान माप के ठीक समाधान की आवश्यकता होती है। सिस्टम की सुरक्षा के लिए एक घटक जो अत्यधिक तापमान पर सटीक होना चाहिए, वह तापमान सेंसर पर कोई संदेह नहीं है। सटीक तापमान जानकारी प्रोसेसर को सिस्टम को तापमान-क्षतिपूर्ति करने की अनुमति देती है ताकि इलेक्ट्रॉनिक मॉड्यूल अपने प्रदर्शन का अनुकूलन कर सकें और ड्राइविंग की स्थिति में कोई फर्क नहीं पड़ता कि उनकी विश्वसनीयता को अधिकतम कर सकें। इसमें पावर स्विच, पावर मैग्नेटिक कंपोनेंट्स, हीट सिंक, पीसीबी इत्यादि का टेम्परेचर सेंसिंग शामिल है। तापमान डेटा को नियंत्रित तरीके से शीतलन प्रणाली को चलाने में मदद करता है।
नकारात्मक तापमान गुणांक (एनटीसी) और पीटीसी (सकारात्मक तापमान गुणांक) थर्मिस्टर्स तापमान की निगरानी के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे आम उपकरणों में से हैं। एनटीसी एक निष्क्रिय प्रतिरोधक है, और एनटीसी का प्रतिरोध तापमान के साथ बदलता रहता है। अधिक विशेष रूप से, जैसा कि एनटीसी के आसपास परिवेश का तापमान बढ़ता है, एनटीसी का प्रतिरोध कम हो जाता है। इंजीनियर्स NTC को एक माइक्रोकंट्रोलर (MCU) के एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर (ADC) चैनल में पढ़े गए वोल्टेज डिवाइडर के आउटपुट सिग्नल के साथ एक वोल्टेज डिवाइडर में रखेंगे।
हालांकि, एनटीसी की कुछ विशेषताएं हैं जो एक मोटर वाहन वातावरण में उपयोग करना मुश्किल बना सकती हैं। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, एक एनटीसी का प्रतिरोध तापमान के साथ भिन्न होता है, लेकिन संबंध गैर-स्पष्ट है। नीचे दिया गया चित्र एक विशिष्ट एनटीसी-आधारित वोल्टेज विभक्त का एक उदाहरण दिखाता है।
जब आप ईवी के भीतर विभिन्न उप-प्रणालियों से उत्पन्न गर्मी पर विचार करते हैं और दुनिया के विभिन्न क्षेत्रों में मौजूद जलवायु के आधार पर, यह स्पष्ट हो जाता है कि एक वाहन के अर्धचालक घटकों को तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला (-40 डिग्री सेल्सियस से 150 डिग्री सेल्सियस) के संपर्क में लाया जाएगा। एक विस्तृत तापमान सीमा पर, एनटीसी के गैर-रेखीय व्यवहार में त्रुटियों को कम करना मुश्किल होगा क्योंकि आप एक वास्तविक तापमान माप में वोल्टेज रीडिंग का अनुवाद करते हैं। NTC के nonlinear वक्र से शुरू की गई त्रुटि किसी भी NTC- आधारित तापमान पढ़ने की सटीकता को कम करती है।
एनटीपीसी की तुलना में एक एनालॉग आउटपुट आईसी तापमान संवेदक की अधिक रैखिक प्रतिक्रिया होगी, जैसा कि ऊपर दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है। और एमसीयू आसानी से अधिक सटीकता और गति के साथ वोल्टेज को तापमान डेटा में अनुवाद कर सकता है। अंत में, एनटीपीसी की तुलना में एनालॉग तापमान सेंसर आईसीएस में अक्सर उच्च तापमान पर बेहतर तापमान संवेदनशीलता होती है। आईसी तापमान संवेदक अन्य संवेदी प्रौद्योगिकियों जैसे थर्मिस्टर्स, प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर (आरटीडी) और थर्मोक्यूएंट्स के साथ एक बाजार श्रेणी साझा करते हैं, लेकिन एईसी-क्यू 100 ग्रेड 0 रेंज -40 डिग्री सेल्सियस जैसे व्यापक तापमान पर अच्छी सटीकता की आवश्यकता होने पर आईसीएस के कुछ महत्वपूर्ण लाभ हैं। से 150 ° C) है। सबसे पहले, एक आईसी तापमान संवेदक की सटीकता सीमा पूर्ण ऑपरेटिंग रेंज में डेटा शीट में डिग्री सेल्सियस में दी जाती है; इसके विपरीत,एक विशिष्ट नकारात्मक तापमान गुणांक (NTC) थर्मिस्टर केवल एक ही तापमान बिंदु पर प्रतिरोध सटीकता को प्रतिशत में निर्दिष्ट कर सकता है। तब आपको थर्मिस्टर का उपयोग करते समय पूर्ण तापमान रेंज के लिए कुल सिस्टम सटीकता की सावधानीपूर्वक गणना करने की आवश्यकता होगी। वास्तव में, किसी भी सेंसर की सटीकता को निर्दिष्ट करने वाली ऑपरेटिंग स्थितियों की जांच करने के लिए सावधान रहें।
आईसी का चयन करते समय, ध्यान रखें कि कई प्रकार के होते हैं - विभिन्न मोटर वाहन अनुप्रयोगों के लिए विभिन्न गुणों के साथ।
- एनालॉग आउटपु ट: LMT87-Q1 (AEC-Q100 ग्रेड 0 में उपलब्ध) जैसे उपकरण सरल, तीन-पिन समाधान हैं जो आपके चयनित एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर (ADC) के साथ सर्वश्रेष्ठ मिलान करने के लिए कई लाभ विकल्प प्रदान करते हैं, जो आपको देता है समग्र संकल्प निर्धारित करें। आपको कम ऑपरेटिंग बिजली की खपत का लाभ भी मिलता है जो तुलनात्मक रूप से तापमान रेंज बनाम एक थर्मिस्टर से अधिक होता है। इसका मतलब है कि आपको शोर प्रदर्शन के लिए बिजली बंद करने की ज़रूरत नहीं है।
- डिजिटल आउटपुट: आपके थर्मल प्रबंधन कार्यान्वयन को और सरल बनाने के लिए, TI डिजिटल तापमान सेंसर प्रदान करता है जो सीधे IialC या सीरियल पेरिफेरल इंटरफ़ेस (SPI) जैसे इंटरफेस पर तापमान का संचार करेगा। उदाहरण के लिए, TMP102-Q1 T 3.0 ° C की सटीकता के साथ -40 ° C से + 125 ° C तक तापमान की निगरानी करेगा और सीधे I²C से MCU पर तापमान का संचार करेगा। यह पूरी तरह से एक बहुपद समारोह के आधार पर किसी भी प्रकार के लुक अप टेबल या गणना की आवश्यकता को हटा देता है। इसके अलावा, LMT01-Q1 डिवाइस एक उच्च सटीकता, 2-पिन तापमान सेंसर के साथ एक आसान-से-उपयोग करने वाला पल्स काउंट करंट लूप इंटरफ़ेस है, जो इसे ऑटोमोटिव में ऑनबोर्ड और ऑफ बोर्ड एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त बनाता है।
- तापमान स्विच: टीआई के कई ऑटोमोटिव-योग्य स्विच सरल, विश्वसनीय ओवर-तापमान चेतावनी प्रदान करते हैं, उदाहरण के लिए TMP302-Q1। लेकिन एनालॉग तापमान मान होने से आपके सिस्टम को एक प्रारंभिक संकेतक मिलता है जिसे आप महत्वपूर्ण तापमान पर पहुंचने से पहले सीमित ऑपरेशन में वापस स्केल कर सकते हैं। EV उप-प्रणालियों को प्रोग्रामेबल थ्रेसहोल्ड, अल्ट्रा-वाइड ऑपरेटिंग टेम्परेचर रेंज और LM57-Q1 के इन-सर्किट ऑपरेशनल वेरिफिकेशन से उच्च विश्वसनीयता के साथ लाभ भी हो सकता है क्योंकि कठोर ऑपरेटिंग वातावरण (दोनों IC AEC-Q100 ग्रेड 0 में उपलब्ध हैं)। आईसी आधारित तापमान संवेदक भागों के पूर्ण पोर्टफोलियो के लिए, आप यहां जा सकते हैं:
अधिकांश EV उप-प्रणालियों में, MCU को बिजली के स्विच और अन्य घटकों से अलग किया जाता है, जिसके तापमान को महसूस किया जाता है। डिजिटल आउटपुट तापमान सेंसर से आने वाले डेटा को टीआई से उपकरणों के ISO77xx-Q1 परिवार जैसे सरल डिजिटल आइसोलेटर्स का उपयोग करके आसानी से अलग किया जा सकता है। आवश्यक पृथक डिजिटल संचार लाइनों की संख्या और अलगाव के आधार पर एक उपयुक्त भाग को यहाँ से चुना जा सकता है:
नीचे TIDA-00752 संदर्भ डिज़ाइन का ब्लॉक आरेख है जो एक अलगाव अवरोध पर डिजिटल पल्स आउटपुट प्रदान करता है।
सारांश में, NTC थर्मिस्टर्स का उपयोग अक्सर तापमान की निगरानी के लिए किया जाता है, लेकिन उनके nonlinear तापमान प्रतिक्रिया मोटर वाहन समाधान के लिए समस्याग्रस्त साबित हो सकती है। TI के एनालॉग और डिजिटल तापमान सेंसर समाधान आपको कई ऑटोमोटिव सिस्टम के तापमान की सही और आसानी से निगरानी करने में सक्षम बनाते हैं।
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