典型的水温传感器和废气再循环温度传感器分析

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典型的水温传感器和废气再循环温度传感器分析

2023-07-03 11:16:05 来源：汽车电子控制器硬件入门

1.温度传感器的定义

温度传感器是利于热敏电阻的负特性，即电阻与温度成非线性反比例关系实现对温度的测量。

汽车上主要的温度传感器有冷却水温传感器、进气温度传感器、变速箱油温传感器、排气温度传感器、废气再循环温度传感器、车外温度传感器、车内温度传感器、空调蒸发器温度传感器等

(资料图)

本文将对两个典型的水温传感器和废气再循环温度传感器进行分析

2. 水温传感器

2.1.水温传感器结构图

其中A-C端水温传感器选用精度较高的热敏电阻，A-C端无正负，GND通过水温传感器外壳接到发动机缸体上，B端接到仪表盘上供仪表盘显示水温。

注:B-GND端非必须，如仪表控制器无CAN通讯网络，则需接入B-GND端；如仪表控制器有CAN通讯，可通过其他控制器接入A-C端，通过CAN发送给仪表控制器。

本文将只对A-C端进行分析，B-GND端原理相同，不再赘述。

2.2.水温传感器A-C端温度与电阻的曲线图

以UAES的某款水温传感器为例

2.3.控制器与水温传感器接口电路

2.4.水温传感器温度与MCUADC电压关系计算

V(ADC)=VCC*RT/(RT+R1)

为了简化计算RT=Rnom

温度与V(ADC)的电压关系如下（R1=2.15K）

序号	温度(度)	V(ADV) 单位：V	序号	温度(度)	V(ADV) 单位：V
1	-40	4.773508	11	50	1.397453
2	-30	4.619658	12	60	1.085215
3	-20	4.389621	13	70	0.841393
4	-10	4.069022	14	80	0.653053
5	0	3.663932	15	90	0.507731
6	10	3.190845	16	100	0.398116
7	20	2.688172	17	110	0.313862
8	25	2.444735	18	120	0.249669
9	30	2.21286	19	130	0.198749
10	40	1.766917	20	140	0.159838

1）开路电压/对VCC和Vbat电压的诊断区间设置在4.8V以上

2）短路电压的诊断电压设置在0.1V以下

风险：在极端低温或极端高温情况下会出现正常电压值与诊断电压重叠，但可以通过软件策略去解决重叠问题（其中水的沸点是100度，超过100度软件可以通过策略不落在120度以上区间，这样可以避免与对地短路区间电压重叠）

水温传感器温度与V(ADC)的曲线图如下

1）对于点与点之间的关系可以通过线性分解方式算出

2）曲线越平缓分辨率越低，曲线越陡峭分辨率越高。从曲线可以看出-10度到100度分压效果较好，比较贴切实际冷却液的温度范围。

水温传感器温度与V(ADC)的电压关系如下（依次R1=5.62k，2.15k，1k，0.6k）

R1阻值配置越大，下限越接近0V,将无法区分对地短路故障。R1阻值配置越小，上限越接近5V，将无法区分对VCC/Vbat短路故障。

通过以上分析，建议选择R1=2.15K为宜

3.废气再循环温度传感器

3.1.废气再循环温度传感器结构图

1-2端为热敏电阻

3.2.废气再循环温度传感器温度与电阻的曲线图

以Sensata的某款废气再循环温度传感器为例

3.3.控制器与废气再循环温度传感器接口电路

RL表示低温时上拉电阻；RHx表示高温时上拉电阻

3.4.废气再循环温度传感器温度与MCU ADC电压关系计算

废气再循环温度传感器的RT从30.44ohm(Nom)到209.6kohm，范围跨度很大，通过选择一个上拉电阻很难区分，故选择在不同温度区间匹配不同上拉电阻的方式。

下面设定

RL=30kohm；

RH=RH1//RH2//RH3//RH4=250ohm（即RH1=RH2=RH3=RH4=1kohm）

则高温的计算为V(ADC)=VCC*RT/(RT+RH)

为了简化计算RT=Rnom

温度与V(ADC)的电压关系如下（RH=0.25k）

序号	温度	V(ADV) 单位：V	序号	温度	V(ADV) 单位：V
1	-40	4.994	19	140	2.982
2	-30	4.990	20	150	2.725
3	-20	4.983	21	160	2.474
4	-10	4.972	22	170	2.235
5	0	4.956	23	180	2.010
6	10	4.932	24	190	1.802
7	20	4.899	25	200	1.612
8	30	4.854	26	210	1.440
9	40	4.793	27	220	1.286
10	50	4.713	28	230	1.149
11	60	4.612	29	240	1.026
12	70	4.486	30	250	0.918
13	80	4.335	31	260	0.823
14	90	4.158	32	270	0.739
15	100	3.956	33	280	0.665
16	110	3.732	34	290	0.600
17	120	3.491	35	300	0.543
18	130	3.239

1）从上表和上图可以发现，40度以下与开路诊断或对VCC/VBAT诊断重叠2）曲线越平缓分辨率越低，曲线越陡峭分辨率越高。从曲线可以看出50度到300度分压效果较好；

低温的计算为V(ADC)=VCC*RT/(RT+RL)

为了简化计算RT=Rnom，或略三极管的压降以及RL//RH的影响

温度与V(ADC)的电压关系如下（RL=30k）

序号	温度	V(ADV) 单位：V	序号	温度	V(ADV) 单位：V
1	-40	4.374	19	140	0.061
2	-30	4.003	20	150	0.049
3	-20	3.525	21	160	0.040
4	-10	2.975	22	170	0.033
5	0	2.411	23	180	0.028
6	10	1.887	24	190	0.023
7	20	1.440	25	200	0.020
8	30	1.082	26	210	0.017
9	40	0.807	27	220	0.014
10	50	0.602	28	230	0.012
11	60	0.450	29	240	0.011
12	70	0.339	30	250	0.009
13	80	0.258	31	260	0.008
14	90	0.198	32	270	0.007
15	100	0.153	33	280	0.006
16	110	0.120	34	290	0.006
17	120	0.095	35	300	0.005
18	130	0.075