Ruolo e principio di funzionamento dei sensori di temperatura a termistore NTC nei sistemi di servosterzo per autoveicoli

I sensori di temperatura a termistore NTC (Negative Temperature Coefficient) svolgono un ruolo fondamentale nei sistemi di servosterzo per autoveicoli, principalmente per il monitoraggio della temperatura e la garanzia della sicurezza del sistema. Di seguito un'analisi dettagliata delle loro funzioni e dei loro principi di funzionamento:

I. Funzioni dei termistori NTC

1. Protezione dal surriscaldamento
   • Monitoraggio della temperatura del motore:Nei sistemi di servosterzo elettrico (EPS), il funzionamento prolungato del motore può causare surriscaldamento dovuto a sovraccarico o fattori ambientali. Il sensore NTC monitora la temperatura del motore in tempo reale. Se la temperatura supera una soglia di sicurezza, il sistema limita la potenza erogata o attiva misure di protezione per prevenire danni al motore.
   • Monitoraggio della temperatura del fluido idraulico:Nei sistemi di servosterzo elettroidraulico (EHPS), l'elevata temperatura del fluido idraulico ne riduce la viscosità, compromettendo l'assistenza allo sterzo. Il sensore NTC garantisce che il fluido rimanga entro i limiti operativi, prevenendo il degrado delle guarnizioni o perdite.
2. Ottimizzazione delle prestazioni del sistema
   • Compensazione a bassa temperatura:A basse temperature, l'aumento della viscosità del fluido idraulico può ridurre l'assistenza allo sterzo. Il sensore NTC fornisce dati sulla temperatura, consentendo al sistema di regolare le caratteristiche di assistenza (ad esempio, aumentando la corrente del motore o regolando l'apertura delle valvole idrauliche) per una sensibilità dello sterzo costante.
   • Controllo dinamico:I dati sulla temperatura in tempo reale ottimizzano gli algoritmi di controllo per migliorare l'efficienza energetica e la velocità di risposta.
3. Diagnosi dei guasti e ridondanza di sicurezza
   • Rileva guasti ai sensori (ad esempio circuiti aperti/cortocircuiti), attiva codici di errore e modalità di sicurezza per mantenere la funzionalità di sterzo di base.

II. Principio di funzionamento dei termistori NTC

1. Relazione temperatura-resistenza
   La resistenza di un termistore NTC diminuisce esponenzialmente con l'aumentare della temperatura, secondo la formula:

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

DoveRT​ = resistenza alla temperaturaT,R0​ = resistenza nominale alla temperatura di riferimentoT0 (ad esempio, 25°C) eB= costante del materiale.

2. Conversione ed elaborazione del segnale
   • Circuito partitore di tensione: L'NTC è integrato in un circuito partitore di tensione con una resistenza fissa. Le variazioni di resistenza indotte dalla temperatura alterano la tensione al nodo del partitore.
   • Conversione e calcolo AD: La centralina converte il segnale di tensione in temperatura utilizzando tabelle di ricerca o l'equazione di Steinhart-Hart:

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

• Attivazione della soglia: La centralina attiva azioni protettive (ad esempio, riduzione della potenza) in base a soglie preimpostate (ad esempio, 120°C per i motori, 80°C per il fluido idraulico).
2. Adattabilità ambientale
   • Imballaggio robusto: Utilizza materiali resistenti alle alte temperature, all'olio e alle vibrazioni (ad esempio resina epossidica o acciaio inossidabile) per ambienti automobilistici difficili.
   • Filtraggio del rumore: I circuiti di condizionamento del segnale incorporano filtri per eliminare le interferenze elettromagnetiche.

     

III. Applicazioni tipiche

1. Monitoraggio della temperatura degli avvolgimenti del motore EPS
   • Incorporato negli statori del motore per rilevare direttamente la temperatura dell'avvolgimento, prevenendo guasti all'isolamento.
2. Monitoraggio della temperatura del circuito del fluido idraulico
   • Installati nei percorsi di circolazione dei fluidi per guidare le regolazioni delle valvole di controllo.
3. Monitoraggio della dissipazione del calore della ECU
   • Monitora la temperatura interna della ECU per prevenire il degrado dei componenti elettronici.

IV. Sfide tecniche e soluzioni

• Compensazione della non linearità:La calibrazione ad alta precisione o la linearizzazione a tratti migliorano l'accuratezza del calcolo della temperatura.
• Ottimizzazione del tempo di risposta:Gli NTC di piccole dimensioni riducono il tempo di risposta termica (ad esempio, <10 secondi).
• Stabilità a lungo termine:Gli NTC di livello automobilistico (ad esempio, certificati AEC-Q200) garantiscono affidabilità a un'ampia gamma di temperature (da -40°C a 150°C).

Riepilogo

I termistori NTC nei sistemi di servosterzo per autoveicoli consentono il monitoraggio della temperatura in tempo reale per la protezione dal surriscaldamento, l'ottimizzazione delle prestazioni e la diagnosi dei guasti. Il loro principio fondamentale sfrutta le variazioni di resistenza dipendenti dalla temperatura, combinate con la progettazione dei circuiti e gli algoritmi di controllo, per garantire un funzionamento sicuro ed efficiente. Con l'evoluzione della guida autonoma, i dati sulla temperatura supporteranno ulteriormente la manutenzione predittiva e l'integrazione avanzata dei sistemi.