世界中の自動車メーカーは、車両の電動化に重点を置いています。車は1回の充電でより速く充電し、より広い範囲を充電する必要があります。これは、車両内の電気および電子回路が非常に高い電力を処理し、損失を効果的に管理できる必要があることを意味します。安全性が重要なアプリケーションの運用を維持するには、堅牢な熱管理ソリューションが必要です。
車両自体が生成する熱に加えて、広い周囲温度範囲を処理するために車とその電子機器が持つ必要のあるすべての熱耐性を考えてみてください。たとえば、インドでは、最も寒い地域は冬の間は0°Cをはるかに下回る気温に直面し、他のいくつかの地域では夏の間は45°Cを超える可能性があります。
電気自動車（EV）内の各サブシステムには、温度監視が必要です。オンボード充電器、DC / DCコンバーター、およびインバーター/モーター制御には、電源スイッチ（MOSFET / IGBT / SiC）を保護するための安全で効率的な制御が必要です。バッテリー管理システム（BMS）でも、セルレベルでの温度測定の高解像度が必要です。システムを保護するために極端な温度で正確でなければならない1つのコンポーネントは、間違いなく温度センサーです。正確な温度情報により、プロセッサはシステムの温度を補正できるため、電子モジュールは、運転条件に関係なく、パフォーマンスを最適化し、信頼性を最大化できます。これには、電源スイッチ、電源磁気コンポーネント、ヒートシンク、PCBなどの温度検知が含まれます。温度データは、制御された方法で冷却システムを実行するのにも役立ちます。
負の温度係数（NTC）およびPTC（正の温度係数）サーミスタは、温度を監視するために使用される最も一般的なデバイスの1つです。NTCはパッシブ抵抗器であり、NTCの抵抗は温度によって変化します。より具体的には、ＮＴＣの周囲温度が上昇するにつれて、ＮＴＣの抵抗は減少する。エンジニアは、NTCを分圧器に配置し、分圧器の出力信号をマイクロコントローラー（MCU）のアナログ-デジタルコンバーター（ADC）チャネルに読み込みます。
ただし、自動車環境での使用を困難にする可能性のあるNTCの特性がいくつかあります。前述のように、NTCの抵抗は温度に反比例して変化しますが、その関係は非線形です。次の図は、典型的なNTCベースの分圧器の例を示しています。
EV内のさまざまなサブシステムから発生する熱と、世界のさまざまな地域に存在する気候を考慮すると、車両の半導体コンポーネントが広範囲の温度（-40°C〜150°C）にさらされることが明らかになります。広い温度範囲で、NTCの非線形動作により、電圧の読み取り値を実際の温度測定値に変換するときにエラーを減らすことが困難になります。 NTCの非線形曲線から生じる誤差は、NTCベースの温度読み取りの精度を低下させます。
上の図に示すように、アナログ出力IC温度センサーは、NTCと比較してより線形な応答を示します。また、MCUは、電圧をより正確かつ高速に温度データに簡単に変換できます。最後に、アナログ温度センサーICは、多くの場合、NTCと比較して高温で優れた温度感度を備えています。 IC温度センサーは、サーミスタ、測温抵抗体（RTD）、熱電対などの他のセンシングテクノロジーと市場カテゴリを共有していますが、AEC-Q100グレード0範囲（-40°C）などの広い温度で優れた精度が必要な場合、ICにはいくつかの重要な利点があります150°Cまで）。まず、IC温度センサーの精度限界は、全動作範囲にわたってデータシートに摂氏で示されています。逆に、一般的な負の温度係数（NTC）サーミスタは、単一の温度ポイントでの抵抗精度をパーセントでのみ指定できます。次に、サーミスタを使用する場合は、全温度範囲のシステム全体の精度を慎重に計算する必要があります。実際、センサーの精度を指定して動作条件を確認するように注意してください。
ICを選択するときは、いくつかのタイプがあり、さまざまな自動車用途にさまざまなメリットがあることに注意してください。
- アナログ出力：LMT87-Q1（AEC-Q100グレード0で利用可能）のようなデバイスは、選択したアナログ-デジタルコンバーター（ADC）に最適な複数のゲインオプションを提供するシンプルな3ピンソリューションです。全体的な解像度を決定します。また、サーミスタと比較して、温度範囲全体で比較的一貫した低動作消費電力の利点も得られます。これは、電力とノイズ性能をトレードオフする必要がないことを意味します。
- デジタル出力：熱管理の実装をさらに簡素化するために、TIは、I²Cやシリアルペリフェラルインターフェイス（SPI）などのインターフェイスを介して温度を直接通信するデジタル温度センサーを提供しています。たとえば、TMP102-Q1は、-40°Cから+ 125°Cまで±3.0°Cの精度で温度を監視し、I²Cを介してMCUに直接温度を伝達します。これにより、多項式関数に基づくあらゆる種類のルックアップテーブルや計算が完全に不要になります。また、LMT01-Q1デバイスは、使いやすいパルスカウント電流ループインターフェイスを備えた高精度の2ピン温度センサーであるため、自動車のオンボードおよびオフボードアプリケーションに適しています。
- 温度スイッチ： TIの自動車認定スイッチの多くは、TMP302-Q1など、シンプルで信頼性の高い過熱警告を提供します。しかし、アナログ温度値を持つことで、システムは、臨界温度に達する前に制限された動作にスケールバックするために使用できる初期のインジケーターを提供します。 EVサブシステムは、プログラム可能なしきい値、超広い動作温度範囲、および過酷な動作環境によるLM57-Q1の回路内動作検証による高い信頼性の恩恵を受けることもできます（両方のICはAEC-Q100グレード0で利用可能です）。 ICベースの温度センサー部品の完全なポートフォリオについては、次のWebサイトをご覧ください。http：//www.ti.com/sensors/temperature-sensors/products.html
ほとんどのEVサブシステムでは、MCUは、温度が検出されている電源スイッチやその他のコンポーネントから分離されています。デジタル出力温度センサーからのデータは、TIのISO77xx-Q1ファミリーのデバイスのような単純なデジタルアイソレーターを使用して簡単に分離できます。必要な分離されたデジタル通信回線の数と分離に基づいて、適切な部品をここから選択できます：http：//www.ti.com/isolation/digital-isolators/products.html。
以下は、絶縁バリアを越えてデジタルパルス出力を提供するTIDA-00752リファレンスデザインのブロック図です。
要約すると、NTCサーミスタは温度を監視するためによく使用されますが、それらの非線形温度応答は自動車ソリューションにとって問題となる可能性があります。TIのアナログおよびデジタル温度センサーソリューションにより、多くの自動車システムの温度を正確かつ簡単に監視できます。
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