CN102052973B

CN102052973B - 用于热敏电阻温度处理的方法和***

Info

Publication number: CN102052973B
Application number: CN201010535746.4A
Authority: CN
Inventors: Y·C·森; N·R·帕特尔; J·H·费尔
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2030-11-04
Also published as: DE102010043358A1; CN102052973A; US20110106476A1

Abstract

本发明涉及用于热敏电阻温度处理的方法和***，具体提供一种用于解释热敏电阻的温度读数的方法，该方法包括如下步骤：通过处理器计算热敏电阻的功率消耗；以及通过处理器并使用功率消耗计算温度读数的温度误差。

Description

用于热敏电阻温度处理的方法和***

技术领域

本发明总体上涉及热敏电阻领域，更具体地涉及用于热敏电阻温度处理的方法和***。

背景技术

热敏电阻，或者热敏感电阻器，经常用于测量例如车辆发动机变速器内的电路中的温度。通常，一个小的测量直流电通过热敏电阻，针对热敏电阻测量产生的压降。压降可随后用来估计电路和/或周围环境(例如车辆的发动机变速器)的温度。

热敏电阻可以作为测量例如车辆内的发动机变速器等多种环境的温度的有效工具。然而，热敏电阻会自加热或自冷却，这会导致热敏电阻的温度读数偏离电路和/或周围环境(例如车辆的发动机变速器)的真实温度。

因此，需要一种改进的方法来以某种方式处理热敏电阻的读数，该方式能够解决热敏电阻自加热或自冷却并因此可为电路和/或周围环境(例如车辆的发动机变速器)提供更准确的温度测量值。此外，还需要一种改进的***来以某种方式处理热敏电阻的读数，该方式能够解决热敏电阻自加热或自冷却并因此可为电路和/或周围环境(例如车辆的发动机变速器)提供更准确的温度测量值。

此外，通过随后的详细描述和所附权利要求并参考附图以及前面的技术领域和背景技术，本发明的其他期望特征和特点将变得清楚。

发明内容

根据一个示例实施方式，提供一种用于解释热敏电阻的温度读数的方法。该方法包括如下步骤：通过处理器计算热敏电阻的功率消耗和使用功率消耗并通过处理器计算温度读数的温度误差。

根据另一示例实施方式，提供一种用于确定车辆的变速器***中的温度的方法。该方法包括如下步骤：测量热敏电阻的电压，通过处理器并使用该电压计算初始温度读数，通过处理器并使用该电压计算热敏电阻的功率消耗，通过处理器并使用功率消耗计算初始温度读数的温度误差，以及通过处理器并使用初始温度读数和温度误差计算温度。

根据又一示例实施方式，提供一种用于解释热敏电阻的温度读数的***。该***包括模拟至数字转换器(ADC)和处理器。模拟至数字转换器(ADC)配置成测量热敏电阻的电压。处理器联接到模拟至数字转换器(ADC)并且配置成使用电压来计算热敏电阻的功率消耗以及使用功率消耗来计算温度读数的温度误差。

方案1、一种用于解释热敏电阻的温度读数的方法，所述方法包括如下步骤：

通过处理器计算热敏电阻的功率消耗；和

通过处理器并使用所述功率消耗计算所述温度读数的温度误差。

方案2、如方案1所述的方法，还包括如下步骤：

通过处理器并使用所述温度读数和温度误差计算修正温度值。

方案3、如方案2所述的方法，其中计算修正温度值的步骤包括通过处理器从所述温度读数中减去所述温度误差由此计算出修正温度值的步骤。

方案4、如方案1所述的方法，还包括如下步骤：

通过处理器确定热敏电阻的电阻，其中计算温度误差的步骤包括通过处理器并使用所述电阻和所述功率消耗计算温度的步骤。

方案5、如方案4所述的方法，其中确定电阻的步骤包括通过处理器并使用查找表和所述温度读数确定电阻的步骤。

方案6、如方案3所述的方法，还包括如下步骤：

测量热敏电阻的电压；以及

通过处理器并使用所述电压计算温度读数。

方案7、如方案6所述的方法，其中测量电压的步骤包括使用模拟至数字转换器(ADC)测量电压的步骤。

方案8、如方案2所述的方法，其中：

计算温度误差的步骤包括通过处理器计算测量点处的温度误差的步骤；并且

计算修正温度值的步骤包括通过处理器计算测量点处的修正温度值的步骤。

方案9、一种用于确定车辆的变速器***中的温度的方法，所述方法包括如下步骤：

测量热敏电阻的电压；

通过处理器并使用所述电压计算初始温度读数；

通过处理器并使用所述电压计算热敏电阻的功率消耗；

通过处理器并使用所述功率消耗计算初始温度的温度误差；以及

通过处理器并使用所述初始温度读数和所述温度误差计算温度。

方案10、如方案9所述的方法，其中计算温度的步骤包括通过处理器从所述初始温度读数中减去所述温度误差由此计算出温度的步骤。

方案11、如方案9所述的方法，进一步包括如下步骤：

确定热敏电阻的电阻，其中计算温度误差的步骤包括通过处理器并使用所述电阻和所述功率消耗计算温度的步骤。

方案12、如方案11所述的方法，其中确定电阻的步骤包括通过处理器并使用查找表和所述初始温度读数确定电阻的步骤。

方案13、如方案9所述的方法，其中：

计算温度值的步骤包括通过处理器计算测量点处的修正温度值的步骤。

方案14、如方案9所述的方法，其中测量电压的步骤包括使用模拟至数字转换器(ADC)测量电压的步骤。

方案15、一种用于解释热敏电阻的温度读数的***，所述***包括：

模拟至数字转换器(ADC)，其配置成测量热敏电阻的电压；以及

联接到所述模拟至数字转换器(ADC)的处理器，该处理器配置成：

使用所述电压计算热敏电阻的功率消耗；以及

使用所述功率消耗计算所述温度读数的温度误差。

方案16、如方案15所述的***，其中所述处理器进一步配置成使用所述温度读数和所述温度误差计算修正温度值。

方案17、如方案16所述的***，其中所述处理器进一步配置成通过处理器从所述温度读数中减去所述温度误差，由此计算出修正温度。

方案18、如方案15所述的***，其中所述处理器进一步配置成：

确定热敏电阻的电阻；以及

使用所述电压和所述电阻计算功率消耗。

方案19、如方案18所述的***，其中所述处理器进一步配置成通过处理器并使用查找表和所述温度读数确定电阻。

方案20、如方案19所述的***，其中所述处理器进一步配置成：

计算测量点处的温度误差；以及

计算测量点处的修正温度值。

附图说明

下面将参考附图描述本发明，附图中类似的附图标记指代类似的元件，其中：

图1是根据一个示例实施方式的用于处理例如车辆的发动机变速器的电路的热敏电阻的温度信息的控制***的功能性框图；

图2是根据一个示例实施方式的用于处理电路的热敏电阻的温度信息并且为电路和/或周围环境(例如车辆的发动机变速器)提供改进的温度测量的过程的流程图；

图3是根据一个示例实施方式的图2的过程的功能性框图，该过程在包括热敏电阻的温度感测电路中实施，并且可用于图1的控制***中；

图4是示出了根据一个示例实施方式的对应于图1的控制***以及图2和3的过程的、热敏电阻的电阻随温度变化的曲线图；

图5是根据一个示例实施方式的对应于图1的控制***以及图2和3的过程的、热敏电阻的电阻随温度变化的等效热电路的功能性框图。

具体实施方式

下面的详细描述本质上仅仅是示例性的，而不是用来限制本发明或者本发明的应用或用途。此外，没有任何意图将本发明限定于前面的背景技术或下面的详细描述中给出的任何原理中。

图1是根据一个示例实施方式的用于处理电路103(例如用于车辆的发动机变速器)的热敏电阻102的温度信息的控制***100的功能性框图。在示出的实施方式中，热敏电阻102从电路103的电源105接收电力。在示出的实施方式中，热敏电阻102在测量点112处联接到电路103。在一个实施方式中，热敏电阻102在测量点112处通过电缆联接到电路103，用以获取车辆变速器的机油的初始温度读数。此外，在图5中示出了相应的热电路。

在图1示出的实施方式中，控制***100包括控制器104。该控制器包括模拟至数字转换器(ADC)108和处理器110。在一些实施方式中，除了控制***100的其他可能变型之外，ADC 108可作为处理器110的一部分而被包括。

此外，在示出的实施方式中，ADC 108配置成通过将模拟电压值转换为数字电压值来测量热敏电阻102的电压。ADC 108转换这些值，使得这些值可被处理器110读取和处理。在一个优选实施方式中，每个这些功能均根据图2示出并且在下面结合图2进一步描述的过程200的步骤执行。

处理器110联接到ADC 108，并且处理电压值以及对应于此的其他可能的转换为数字的值。由此，处理器110计算热敏电阻102的温度读数以及此初始读数的温度误差，它们可随后被处理器110用来计算电路和/或例如车辆发动机变速器等的周围环境的改进的温度读数。在一个优选实施方式中，每个这些功能根据图2示出的并将在下面结合图2进一步描述的过程200的步骤执行。

图2是根据一个示例实施方式的用于处理电路的热敏电阻的温度信息并且为电路和/或周围环境(例如车辆的发动机变速器)提供改进的温度测量的过程200的流程图。过程200可结合图1的上述控制***100、热敏电阻102、电路103和控制器104以及同样根据一个示例实施方式的图5的相应热电路500使用。此外，过程200的功能性框图在图3中提供，其也将在下面对过程200的描述中被参考。

如图2所示，过程200包括测量热敏电阻的电压(V_T)(步骤202)。在一个优选实施方式中，在步骤202中，图1的热敏电阻102的热敏电阻电压(V_T)通过图1的ADC 108测量并且从模拟形式转换为数字形式而用于由图1的处理器110处理。此外在一个优选实施方式中，当热敏电阻102置于图1的测量点112处时，热敏电阻的电压对应于图1的热敏电阻102的电压。此外，在一些实施方式中，还可测量电源电压(V_CC)(该电源电压V_CC也在图3的功能性框图中绘出)。此外，如上面结合图1所述，在一些实施方式中，图1的ADC 108是图1的处理器110的一部分。

计算热敏电阻的温度读数(步骤204)。在一个优选实施方式中，在步骤204中计算出的初始温度读数(T_T)在解决热敏电阻102的任何自加热或自冷却之前对应于图1的热敏电阻102的温度读数。此外在一个优选实施方式中，初始温度读数通过图1的处理器110使用与图1的电源105供应到图1的热敏电阻102的电力相关的、步骤202的热敏电阻电压V_T的电压变化来计算。此外，在一个优选实施方式中，温度读数对应于由处于图1的测量点112处的图1的热敏电阻102指示的温度。

随后获取热敏电阻的电阻(步骤206)。在一个优选实施方式中，热敏电阻的电阻通过处理器110使用处于步骤204中计算出的热敏电阻温度值下的、存储在图1的控制器104的存储器中的查找表来获得。此外在一个优选实施方式中，热敏电阻的电阻表示当图1的热敏电阻102置于图1的测量点112处时图1的热敏电阻102的电阻。

此外，计算热敏电阻的功率消耗(步骤208)。在一个优选实施方式中，功率消耗表示当热敏电阻102置于图1的测量点112处时图1的热敏电阻102的功率消耗。

此外，还在一个优选实施方式中，通过图1的处理器110使用步骤202的热敏电阻电压和步骤206的热敏电阻的电阻来计算图1的热敏电阻102的功率消耗(P_T)。具体地说，在一个优选实施方式中，通过图1的处理器110并根据下列方程计算图1的热敏电阻102的功率消耗：

P_{T} = \frac{V_{T}^{2}}{R_{T}} = V_{CC}^{2} \cdot \frac{R_{T}}{{(R_{S} + R_{T})}^{2}}

(方程1)

其中P_T表示图1的热敏电阻102的功率消耗，V_T表示在步骤202中测量出的热敏电阻电压，R_T表示在步骤206中计算出的热敏电阻的电阻，V_CC表示模拟电路103的电源电压(其在多个实施方式中可以是已知值或者测量值)，而R_S表示模拟电路103的源电阻(其优选是已知值)。在方程1中，一个独立的、后传感器电阻值(R_L)(在图3的功能性框图中示出)与处于可适用条件下的其他电阻值相比被假定为可相对忽略的，由此没有包括在上述方程1中。

随后计算温度误差(或温度差)(步骤210)。在一个优选实施方式中，温度误差(或温度差)表示当热敏电阻102置于图1的测量点112处时图1的热敏电阻102的温度读数与电路103和/或图1的测量点112处的周围环境的实际温度之间的误差或差值。

此外，还在一个优选实施方式中，通过图1的处理器110使用已知的热阻值(例如通过热敏电阻的制造商提供和/或例如以其他方式从控制器104的存储器中获得)以及在步骤208中计算出的功率消耗来计算图1的热敏电阻102的温度误差。具体地说，通过图1的处理器110并根据下列方程计算图1的热敏电阻102的温度误差：

ΔT(S)＝Θ_th(S)·P_T (方程2)

其中ΔT(S)表示热敏电阻及其拉普拉斯变换后的初始温度读数的温度误差，Θ_th(S)表示拉普拉斯变换后的热敏电阻的热阻，而P_T表示热敏电阻的功率消耗。此外在一个优选实施方式中，温度误差ΔT表示步骤204中计算出的热敏电阻温度与电路和/或例如车辆发动机变速器等的周围环境的实际温度值之间、由于热敏电阻的自加热或自冷却而产生的差值。

随后计算修正的温度值(步骤212)。在一个优选实施方式中，修正的温度包括图1的测量点112处的估计温度。此外在一个优选实施方式中，通过图1的处理器110并根据下列方程计算图1的热敏电阻102的修正温度值：

T₀＝T_T-ΔT (方程3)

其中，T₀表示步骤216的修正温度值，T_T表示步骤204的热敏电阻温度，而ΔT(S)表示步骤210的温度误差或温度差。此外在一个优选实施方式中，修正温度值T₀表示在解决热敏电阻的自加热或自冷却之后的、电路和/或例如车辆发动机变速器的更精确的或者当前的温度读数。在一些实施方式中，修正温度值T₀随后可被处理器110和/或一个或多个控制***在调节和/或控制车辆发动机变速器的一个或多个部件和/或一个或多个其他***和/环境时使用。

图4是示出根据一个示例实施方式的热敏电阻的电阻随温度变化的曲线图402、404。曲线402、404对应于同样根据一个示例实施方式的图1的热敏电阻102的电阻、图2的204和206中的查找表以及图3的用于过程204和206的查找表。根据图1中的热敏电阻102的特性，其电阻可随着温度的增加而增加或降低。具体地说，图4示出了用于不同热敏电阻的两个不同的特征曲线，正温度系数曲线402和负温度系数曲线404。

如图4所示，图1的一种类型的热敏电阻102的初始温度读数(T_T)随着初始温度读数(T_T)的增加而具有较高的正温度系数。相反，还如图4所示，图1的另一种类型的热敏电阻102的初始温度读数(T_T)随着初始温度读数(T_T)的下降而具有较高的负温度系数。根据具体应用，可使用这些热敏电阻的任一种。

此外，在一个优选实施方式中，图4示出了热敏电阻的不同示例类型的电特性(具体是电阻)。在一个优选实施方式中，图4中的一个曲线或图线存储在图1的控制器104的存储器中，而图4中的另一曲线或图线用作图2的步骤204和206中的查找表。

因此，具有正温度系数的图1的热敏电阻102会在相对较高的温度下在图2的过程200的步骤212中具有相对较大的温度误差。对于具有正温度系数的图1的热敏电阻102在这种条件下，图1的控制***100和控制器104以及图2的过程200在改善由具有正温度系数的图1的热敏电阻102提供的初始温度读数方面特别有效。

类似地，具有负温度系数的图1的热敏电阻102会在相对较低的温度下在图2的过程200的步骤212中具有相对较大的温度误差。对于具有负温度系数的图1的热敏电阻102在这种条件下，图1的控制***100和控制器104以及图2的过程200在改善由具有正温度系数的图1的热敏电阻102提供的初始温度读数方面特别有效。

所公开的方法和***提供了对热敏电阻的温度值的改进处理。例如，所公开的方法和***帮助校正热敏电阻的自加热或自冷却，由此识别和校正热敏电阻温度读数中因这种自加热或自冷却而产生的任何温度误差。所公开的方法和***可类似地用于更精确地测量或预测热敏电阻、相应的电路和/或例如车辆发动机变速器等的周围环境的温度值。

可以理解，所公开的方法和***可从附图示出和这里描述的实施方式做出改变。例如，如上所述，图1的控制***100和/或控制器104的一些元件、和/或其部分和/或部件，可进行改变，并且/或者可以是一个或多个其他***和/或设备的一部分或者与这些***或设备彼此联接。此外，可以理解，过程200的一些步骤可从图2示出的和/或这里结合图2描述的步骤进行改变，并且/或者可以同时执行或者以与图2示出的和/或这里结合图2描述的不同的顺序执行。类似地可以理解，所公开的方法和***可结合多种不同类型的车辆和/或其他设备来实施和/或使用。

虽然已经在前面的详细描述中给出了至少一个示例实施方式，应当理解，本发明还存在大量变型。还应当理解，所述示例实施方式仅仅是示例，而不是用来以任何方式限制本发明的范围、应用或构造。相反，上面的详细描述将为本领域技术人员提供实施所述示例实施方式的方便路径。应当理解，在不背离所附权利要求及其法律等同方式限定的本发明的范围的情况下，可在元件的功能和设置方面做出多种改变。

Claims

1.一种用于解释热敏电阻的温度读数的方法，所述方法包括如下步骤：

通过处理器计算热敏电阻的功率消耗；和

通过处理器并使用所述功率消耗和已知的热阻值、按照如下公式计算所述温度读数的温度误差：ΔT(S)=Θ_th(S)·P_T，

其中ΔT(S)表示拉普拉斯变换后的热敏电阻的初始温度读数的温度误差，Θ_th(S)表示拉普拉斯变换后的热敏电阻的热阻，而P_T表示热敏电阻的功率消耗。

2.如权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的方法，其中计算修正温度值的步骤包括通过处理器从所述温度读数中减去所述温度误差由此计算出修正温度值的步骤。

4.如权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的方法，其中确定电阻的步骤包括通过处理器并使用查找表和所述温度读数确定电阻的步骤。

6.如权利要求3所述的方法，还包括如下步骤：

测量热敏电阻的电压；以及

通过处理器并使用所述电压计算温度读数。

7.如权利要求6所述的方法，其中测量电压的步骤包括使用模拟至数字转换器(ADC)测量电压的步骤。

8.如权利要求2所述的方法，其中：

9.一种用于确定车辆的变速器***中的温度的方法，所述方法包括如下步骤：

测量热敏电阻的电压；

通过处理器并使用所述电压计算初始温度读数；

通过处理器并使用所述电压计算热敏电阻的功率消耗；

通过处理器并使用所述功率消耗和已知的热阻值、按照如下公式计算初始温度的温度误差：ΔT(S)=Θ_th(S)·P_T，

其中ΔT(S)表示拉普拉斯变换后的热敏电阻的初始温度读数的温度误差，Θ_th(S)表示拉普拉斯变换后的热敏电阻的热阻，而P_T表示热敏电阻的功率消耗；以及

10.如权利要求9所述的方法，其中计算温度的步骤包括通过处理器从所述初始温度读数中减去所述温度误差由此计算出温度的步骤。

11.如权利要求9所述的方法，进一步包括如下步骤：

12.如权利要求11所述的方法，其中确定电阻的步骤包括通过处理器并使用查找表和所述初始温度读数确定电阻的步骤。

13.如权利要求9所述的方法，其中：

14.如权利要求9所述的方法，其中测量电压的步骤包括使用模拟至数字转换器(ADC)测量电压的步骤。

15.一种用于解释热敏电阻的温度读数的***，所述***包括：模拟至数字转换器(ADC)，其配置成测量热敏电阻的电压；以及联接到所述模拟至数字转换器(ADC)的处理器，该处理器配置成：

使用所述电压计算热敏电阻的功率消耗；以及

使用所述功率消耗和已知的热阻值、按照如下公式计算所述温度读数的温度误差：ΔT(S)=Θ_th(S)·P_T，

16.如权利要求15所述的***，其中所述处理器进一步配置成使用所述温度读数和所述温度误差计算修正温度值。

17.如权利要求16所述的***，其中所述处理器进一步配置成通过处理器从所述温度读数中减去所述温度误差，由此计算出修正温度。

18.如权利要求15所述的***，其中所述处理器进一步配置成：

确定热敏电阻的电阻；以及

使用所述电压和所述电阻计算功率消耗。

19.如权利要求18所述的***，其中所述处理器进一步配置成通过处理器并使用查找表和所述温度读数确定电阻。

20.如权利要求19所述的***，其中所述处理器进一步配置成：

计算测量点处的温度误差；以及

计算测量点处的修正温度值。