Rôle et principe de fonctionnement des capteurs de température à thermistance NTC dans les systèmes de direction assistée automobile

Les capteurs de température à thermistance CTN (coefficient de température négatif) jouent un rôle essentiel dans les systèmes de direction assistée automobile, principalement pour surveiller la température et garantir la sécurité du système. Voici une analyse détaillée de leurs fonctions et principes de fonctionnement :

I. Fonctions des thermistances NTC

1. Protection contre la surchauffe
   • Surveillance de la température du moteur :Dans les systèmes de direction assistée électrique (EPS), un fonctionnement prolongé du moteur peut entraîner une surchauffe due à une surcharge ou à des facteurs environnementaux. Le capteur CTN surveille la température du moteur en temps réel. Si la température dépasse un seuil de sécurité, le système limite la puissance de sortie ou déclenche des mesures de protection pour éviter tout dommage au moteur.
   • Surveillance de la température du fluide hydraulique :Dans les systèmes de direction assistée électrohydraulique (EHPS), la température élevée du fluide hydraulique réduit la viscosité, dégradant ainsi l'assistance de direction. Le capteur CTN garantit que le fluide reste dans la plage de fonctionnement, évitant ainsi la dégradation des joints et les fuites.
2. Optimisation des performances du système
   • Compensation basse température :À basse température, l'augmentation de la viscosité du liquide hydraulique peut réduire l'assistance de direction. Le capteur CTN fournit des données de température, permettant au système d'ajuster les caractéristiques d'assistance (par exemple, en augmentant le courant moteur ou en ajustant l'ouverture des vannes hydrauliques) pour une sensation de direction constante.
   • Contrôle dynamique :Les données de température en temps réel optimisent les algorithmes de contrôle pour améliorer l'efficacité énergétique et la vitesse de réponse.
3. Diagnostic des pannes et redondance de sécurité
   • Détecte les défauts des capteurs (par exemple, les circuits ouverts/courts-circuits), déclenche des codes d'erreur et active les modes de sécurité intégrée pour maintenir les fonctionnalités de direction de base.

II. Principe de fonctionnement des thermistances NTC

1. Relation température-résistance
   La résistance d'une thermistance NTC diminue de façon exponentielle avec l'augmentation de la température, selon la formule :

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

OùRT= résistance à la températureT,R0​ = résistance nominale à la température de référenceT0 (par exemple, 25 °C), etB= constante matérielle.

2. Conversion et traitement du signal
   • Circuit diviseur de tension: Le CTN est intégré dans un circuit diviseur de tension à résistance fixe. Les variations de résistance induites par la température modifient la tension au nœud diviseur.
   • Conversion et calcul AD:L'ECU convertit le signal de tension en température à l'aide de tables de recherche ou de l'équation de Steinhart-Hart :

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

• Activation du seuil:L'ECU déclenche des actions de protection (par exemple, réduction de puissance) en fonction de seuils prédéfinis (par exemple, 120 °C pour les moteurs, 80 °C pour le fluide hydraulique).
2. Adaptabilité environnementale
   • Emballage robuste:Utilise des matériaux résistants aux hautes températures, à l'huile et aux vibrations (par exemple, de la résine époxy ou de l'acier inoxydable) pour les environnements automobiles difficiles.
   • Filtrage du bruit:Les circuits de conditionnement de signaux intègrent des filtres pour éliminer les interférences électromagnétiques.

     

III. Applications typiques

1. Surveillance de la température des enroulements du moteur EPS
   • Intégré dans les stators du moteur pour détecter directement la température de l'enroulement, évitant ainsi les défaillances de l'isolation.
2. Surveillance de la température du circuit de fluide hydraulique
   • Installé dans les voies de circulation des fluides pour guider les réglages des vannes de régulation.
3. Surveillance de la dissipation thermique de l'ECU
   • Surveille la température interne de l'ECU pour éviter la dégradation des composants électroniques.

IV. Défis techniques et solutions

• Compensation de non-linéarité :L'étalonnage de haute précision ou la linéarisation par morceaux améliore la précision du calcul de la température.
• Optimisation du temps de réponse :Les NTC à petit facteur de forme réduisent le temps de réponse thermique (par exemple, < 10 secondes).
• Stabilité à long terme :Les NTC de qualité automobile (par exemple, certifiés AEC-Q200) garantissent la fiabilité sur de larges plages de températures (-40 °C à 150 °C).

Résumé

Les thermistances CTN des systèmes de direction assistée automobile permettent une surveillance de la température en temps réel pour la protection contre la surchauffe, l'optimisation des performances et le diagnostic des pannes. Leur principe de base exploite les variations de résistance en fonction de la température, combinées à la conception des circuits et aux algorithmes de contrôle, pour garantir un fonctionnement sûr et efficace. Avec l'évolution de la conduite autonome, les données de température contribueront davantage à la maintenance prédictive et à l'intégration avancée des systèmes.