CN111912529B - 一种车辆用红外温度传感器及测量*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆用红外温度传感器，其包括：外壳、PCB板、红外温度芯片、框架、棱镜和NTC解耦温度传感器。其中PCB板设于外壳内，其上设有MCU；红外温度芯片设在PCB板上，并与MCU数据连接，红外温度芯片还具有内置温度传感器；框架设于PCB板上，并被设置为弯折呈一定角度后对红外温度芯片进行固定；棱镜设于外壳内，其被设置为对红外温度芯片的光散射进行聚拢；NTC解耦温度传感器设于PCB板上，并与MCU数据连接；其中，MCU基于红外温度芯片、红外温度芯片内置的温度传感器以及NTC解耦温度传感器感测的温度值计算并输出经过修正的温度值。本发明还公开了一种车辆用红外温度测量***，其包括上述车辆用红外温度传感器以及与红外温度传感器连接的空调控制器。

Description

一种车辆用红外温度传感器及测量***

技术领域

本发明涉及一种传感器及测量***，尤其涉及一种红外温度传感器及测量***。

背景技术

随着科技水平的飞速提升，空调技术的不断革新，以及空调电动出风口的使用，传统空调中用来测温的方式已经越来越无法满足自动空调***精准控制温度的需要。

目前，在现有汽车自动空调的驾驶舱内温度检测主要采用单个车内温度传感器进行检测。其中，车内温度传感器主要有两种类型：一种是吸入式温度传感器，通过小鼓风机或者负压气流将驾驶舱内空气引入传感器，通过传感器内部的NTC检测和输出汽车内部温度；另一种是非吸入式温度传感器，使用多个NTC组合，通过热力学计算输出汽车内部温度。

需要说明的是，上述现有技术中，这两种类型的温度传感器都只能采集到驾驶舱内某个点的温度，而驾驶舱内其他区域的温度情况只能通过空调控制器的算法进行模拟和推算。目前这种检测方法无法精确检测驾驶舱内各个区域的温度数据，也无法测量车内温度分布情况，因此自动空调***不能有针对性地对驾驶舱内部进行温度控制，不仅会导致车内温度分布不均匀，影响空调舒适性，同时还会造成空调能耗增加。

为了更真实更准确地反映车辆驾驶舱内温度分布和精确测量汽车内部各个区域的实际温度，期望获得一种车辆用红外温度传感器及测量***。该车辆用红外温度传感器及测量***可以基于红外测温原理，可以精确检测汽车驾驶舱内各区域温度，并且针对温度漂移进行相关修正处理，消除偏差，保证测量精度。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种车辆用红外温度传感器，该车辆用红外温度传感器能够针对温度漂移进行相关修正处理，可以消除偏差，保证测量精度，实现汽车驾驶舱温度以及温度分布的精确测量。

为了实现上述目的，本发明提出了一种车辆用红外温度传感器，其包括：

外壳；

PCB板，其设于所述外壳内，其上设有MCU；

红外温度芯片，其设置在PCB板上，并与所述MCU数据连接，所述红外温度芯片还具有内置的温度传感器；

框架，其设于所述PCB板上，并被设置为弯折呈一定角度后对所述红外温度芯片进行固定；

棱镜，其设于所述外壳内，所述棱镜被设置为对红外温度芯片的光散射进行聚拢；

NTC解耦温度传感器，其设置于所述PCB板上，并与所述MCU数据连接；

其中，所述MCU基于红外温度芯片、红外温度芯片内置的温度传感器以及NTC解耦温度传感器感测的温度值计算并输出经过修正的温度值。

在本发明所述的技术方案中，设计了一种包括有外壳、PCB板、红外温度芯片、框架、棱镜和NTC解耦温度传感器的车辆用红外温度传感器。该车辆用红外温度传感器中的PCB板上设有MCU逻辑运算芯片，MCU可以基于红外温度芯片、红外温度芯片内置的温度传感器以及NTC解耦温度传感器感测的温度值计算并输出经过修正的温度值。该车辆用红外温度传感器能够针对温度漂移进行相关修正处理，可以有效消除偏差，保证测量精度，实现汽车驾驶舱温度以及温度分布的精确测量。

进一步地，在本发明所述的车辆用红外温度传感器中，上述红外温度芯片包括单点式红外温度芯片或阵列式红外温度芯片。

上述技术方案中，红外温度芯片包括单点式红外温度芯片或阵列式红外温度芯片，可以有效匹配适应不同情况下的需求，使本发明所述的车辆用红外温度传感器具有更加广泛的适用性。

进一步地，在本发明所述的车辆用红外温度传感器中，所述棱镜集成在上述红外温度芯片上或集成在所述外壳上。

进一步地，在本发明所述的车辆用红外温度传感器中，所述外壳包括下壳体和罩盖，所述罩盖被构造为整体透光或部分透光。

进一步地，在本发明所述的车辆用红外温度传感器中，其中所述棱镜集成在所述罩盖上。

进一步地，在本发明所述的车辆用红外温度传感器中，所述红外温度传感器被构造为单通道红外温度传感器，所述红外温度芯片设置有一个。

进一步地，在本发明所述的车辆用红外温度传感器中，所述红外温度传感器被构造为双通道红外温度传感器，所述红外温度芯片包括左通道红外温度芯片和右通道红外温度芯片；所述棱镜包括与左通道红外温度芯片对应的左通道棱镜和与右通道红外温度芯片对应的右通道棱镜。

上述技术方案中，本发明所述的车辆用红外温度传感器可以被构造为单通道红外温度传感器和双通道红外温度传感器两种，以适用于不用的应用需求。这样的设计，可以有效提高本发明所述车辆用红外温度传感器的适用性。

进一步地，在本发明所述的车辆用红外温度传感器中，所述MCU基于下述步骤计算和输出经过修正的温度值T_{_measure}：

(1)根据NTC解耦温度传感器测得的温度值计算修正系数k：

k＝m×T_{_NTC} ²+n×T_{_NTC}+T_{_NTC}

其中：n，m值为标定参数，其通过实际测试结果标定获得；T_{_NTC}表示NTC解耦温度传感器测得的温度值。

(2)计算经过修正的温度值T_{_correction}：

T_{_correction}＝k×[(T_{_IR}+273.15)/(T_{_NTC}+273.15)]×T_{_measure}

其中，T_{_IR}表示红外温度芯片内置的温度传感器测得的温度值；T_{_measure}表示红外温度芯片直接测量并输出的原始温度值。

相应地，本发明另一目的在于提供一种车辆用红外温度测量***，该车辆用红外温度测量***可以实现汽车驾驶舱温度以及温度分布的精确测量，能够用于汽车自动空调的温度控制与电动出风口出风方向的自动控制或者出风口的关闭，提高车内驾驶舱环境的舒适性。

为了实现上述目的，本发明提出了上述的车辆用红外温度测量***，其包括上述的车辆用红外温度传感器，以及与所述红外温度传感器连接的空调控制器。

进一步地，在本发明所述的车辆用红外温度测量***中，所述红外温度传感器包括单通道红外温度传感器和/或双通道红外温度传感器，所述单通道红外温度传感器和/或双通道红外温度传感器按照下述各项的其中一项进行布置：

(a)当所述红外温度传感器包括至少两个单通道红外温度传感器时，其中一个单通道红外温度传感器布置在驾驶员左侧A柱上方；另一个单通道红外温度传感器布置在副驾驶右侧A柱上方；

(b)当所述红外温度传感器包括至少一个双通道红外温度传感器时，其被布置在内后视镜上方顶灯附近；

(c)当所述红外温度传感器包括至少两个单通道红外温度传感器和至少一个双通道红外温度传感器时，其中一个单通道红外温度传感器布置在驾驶员左侧A柱上方；另一个单通道红外温度传感器布置在副驾驶右侧A柱上方；该一个双通道红外温度传感器被布置在内后视镜上方顶灯附近。

本发明所述的车辆用红外温度传感器及测量***相较于现有技术具有如下所述的优点和有益效果：

综上所述，本发明所述的车辆用红外温度传感器能够针对温度漂移进行相关修正处理，可以消除偏差，保证测量精度，实现汽车驾驶舱温度以及温度分布的精确测量。

相应地，本发明所述的车辆用红外温度测量***同样可以实现汽车驾驶舱温度以及温度分布的精确测量，能够用于汽车自动空调的温度控制与电动出风口出风方向的自动控制或者出风口的关闭，提高车内驾驶舱环境的舒适性。

此外，在某些实施方式中，本发明所述的车辆用红外温度测量***还可以根据具体需求，设计出多种不同的驾驶舱内温度检测方案，这些检测方案可根据成本的需求组合或者单独使用。

附图说明

图1为本发明所述的车辆用红外温度传感器在一种实施方式下的结构分解示意图。

图2为本发明所述的车辆用红外温度传感器在另一种实施方式下的一种视角下的结构分解示意图。

图3为本发明所述的车辆用红外温度传感器在另一种实施方式下的另一视角下的结构分解示意图。

图4为本发明所述的车辆用红外温度传感器在又一种实施方式下的结构分解示意图。

图5为本发明所述的车辆用红外温度传感器在再一种实施方式下的一种视角下的结构分解示意图。

图6为本发明所述的车辆用红外温度传感器在再一种实施方式下的另一视角下的结构分解示意图。

图7示意性地显示了本发明所述的车辆用红外温度测量***在一种实施方式下的控制流程图。

图8示意性地显示了本发明所述的车辆用红外温度测量***在另一种实施方式下的控制流程图。

图9示意性地显示了本发明所述的车辆用红外温度测量***在又一种实施方式下的控制流程图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的车辆用红外温度传感器及测量***做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

图1为本发明所述的车辆用红外温度传感器在一种实施方式下的结构分解示意图。

如图1所示，在本实施方式中，本发明所述的车辆用红外温度传感器包括：外壳1、PCB板2、红外温度芯片3、框架4、棱镜5和NTC解耦温度传感器6。其中，PCB板2和棱镜5设于外壳1内，而红外温度芯片3、框架4和NTC解耦温度传感器6均设置在PCB板2上，设置在PCB板2上的框架4结构被设置为弯折呈一定角度后对红外温度芯片3进行固定，可以将红外温度芯片3固定在PCB板2上。

需要说明的是，红外温度芯片3即热电堆传感器中，还具有内置的温度传感器(图中未示出)，红外温度芯3可以包括单点式红外温度芯片或阵列式红外温度芯片。由于红外温度芯片3存在光散射，需要棱镜5对红外温度芯片3的光散射进行聚拢，保证信号的输出。在本实施方式中，仅设置有一个红外温度芯片3，棱镜5直接集成在红外温度芯片3上。

此外，在本实施方式中，本发明所述的车辆用红外温度传感器的外壳1包括下壳体12和罩盖11，其中罩盖11为单色注塑，可以实现整体透光。另外，本发明所述的车辆用红外温度传感器还包括有PIN脚7，PIN脚7可以与MCU21实现连接。

需要注意的是，PCB板2上设有MCU21，MCU21逻辑运算芯片可以根据需要集成电池管理模块和LIN收发器等其他模块(上述模块图中均未示出)。在本发明所述的车辆用红外温度传感器中，红外温度芯片3与NTC解耦温度传感器6均与PCB板2上的MCU21数据连接。其中，MCU21可以基于红外温度芯片3、红外温度芯片3内置的温度传感器以及NTC解耦温度传感器6感测的温度值计算并输出经过修正的温度值。此外，PCB上还可以放置电容、电阻、电感以及TVS管等电子元器件，均未在图1中示出。

红外温度传感器这类热电堆传感器对环境温度的影响比较敏感，所以需要在红外温度传感器的PCB板2周边上安装NTC解耦温度传感器6，其用于对环境温度、阳光辐射引起的热量上升、PCB板发热等影响因素进行修正补偿，可以有效防止温度漂移。例如：本发明红外温度传感器安装在车顶，车灯在太阳下照射后温度很高，而NTC解耦温度传感器6可以将这部分温度进行补偿，通过PCB板2上MCU21的逻辑运算处理，最后通过LIN通讯来输出最终的准确温度值。

MCU基于下述步骤计算和输出经过修正的温度值T_{_measure}：

(1)根据NTC解耦温度传感器测得的温度值计算修正系数k，计算方法如下：k＝m×T_{_NTC} ²+n×T_{_NTC}+T_{_NTC}

其中，上式中n,m值为标定参数，其通过实际测试结果标定获得；T_{_NTC}表示NTC解耦温度传感器测得的温度值。

(2)根据修正系数k计算输出温度T_{_measure}，计算方法如下：

T_{_correction}＝k×[(T_{_IR}+273.15)/(T_{_NTC}+273.15)]×T_{_measure}

其中，上式中k值为步骤(1)计算得到的修正系数，T_{_IR}表示红外温度芯片内置的温度传感器测得的温度值；T_{_measure}表示红外温度芯片直接测量并输出的原始温度值。

最终计算修正得到的温度值T_{_correction}可以通过LIN总线输出给空调控制器用于自动空调的控制计算。

图2为本发明所述的车辆用红外温度传感器在另一种实施方式下的一种视角下的结构分解示意图。

图3为本发明所述的车辆用红外温度传感器在另一种实施方式下的另一视角下的结构分解示意图。

如图2和图3所示，同时结合参考图1可以看出，本实施方式中的车辆用红外温度传感器同样包括有：外壳1、PCB板2、红外温度芯片3、框架4、棱镜5和NTC解耦温度传感器6。本实施方式的车辆用红外温度传感器与上述图1所示的车辆用红外温度传感器结构相似，且均只设置有一个红外温度芯片3，红外温度传感器均构造为单通道红外温度传感器。

需要说明的是，在本实施方式中，车辆用红外温度传感器的外壳1同样包括下壳体12和罩盖11，但其中的罩盖11为双色注塑，罩盖11中间圆形区域为透光区，可以实现部分透光。当然在一些其他的实施方式中，罩盖11也可以采用多色注塑，同样可以实现部分透光。

此外，需要注意的是，在本实施方式中，本发明所述车辆用红外温度传感器的红外温度芯片3上并未带有棱镜5，棱镜5集成在传感器外壳1上，且集成在外壳的罩盖11上。

图4为本发明所述的车辆用红外温度传感器在又一种实施方式下的结构分解示意图。

如图4所示，同时结合参考图1，在本实施方式中，本发明所述的车辆用红外温度传感器被构造为双通道红外温度传感器，其中的红外温度芯片3包括左通道红外温度芯片31和右通道红外温度芯片32，棱镜5包括与左通道红外温度芯片31对应的左通道棱镜51和与右通道红外温度芯片32对应的右通道棱镜52。

需要说明的是，与图1所示实施方式类似，在本实施方式中，左通道棱镜51直接集成在左通道红外温度芯片31上，右通道棱镜52直接集成在右通道红外温度芯片32上。相应的，外壳1同样包括下壳体12和罩盖11，其中罩盖11为单色注塑，可以实现整体透光。

图5为本发明所述的车辆用红外温度传感器在再一种实施方式下的一种视角下的结构分解示意图。

图6为本发明所述的车辆用红外温度传感器在再一种实施方式下的另一视角下的结构分解示意图。

如图5和图6所示，同时结合参考图4可以看出，在本实施方式中，本发明所述的车辆用红外温度传感器与上述图4所示的车辆用红外温度传感器结构相似，红外温度传感器被构造为双通道红外温度传感器。

相较于图4所示实施方式，在本实施方式中，红外温度芯片3同样包括有左通道红外温度芯片31和右通道红外温度芯片32，棱镜5同样包括与左通道红外温度芯片31对应的左通道棱镜51和与右通道红外温度芯片32对应的右通道棱镜53。需要注意的是，在本实施方式中，车辆用红外温度传感器的外壳1同样包括下壳体12和罩盖11，但其中的罩盖11为双色注塑，罩盖11中间圆形区域为透光区，可以实现部分透光。当然在一些其他的实施方式中，罩盖11也可以采用多色注塑，同样可以实现部分透光。

此外，需要说明的是，本发明所述车辆用红外温度传感器的左通道红外温度芯片31和右通道红外温度芯片32上并不集成有棱镜，左通道棱镜51和右通道棱镜52均集成在传感器外壳1上，且集成在外壳1的罩盖11上。

图7示意性地显示了本发明所述的车辆用红外温度测量***在一种实施方式下的控制流程图。

图8示意性地显示了本发明所述的车辆用红外温度测量***在另一种实施方式下的控制流程图。

图9示意性地显示了本发明所述的车辆用红外温度测量***在又一种实施方式下的控制流程图。

结合图7、图8和图9可以看出，本发明所述的车辆用红外温度测量***包括车辆用红外温度传感器以及与红外温度传感器连接的空调控制器。其中，测量***中的红外温度传感器包括单通道红外温度传感器和/或双通道红外温度传感器。

如图7所示，在图7所示的实施方式中，车辆用红外温度测量***中的红外温度传感器为两个单通道红外温度传感器。当红外温度传感器包括至少两个单通道红外温度传感器时，其中一个单通道红外温度传感器布置在驾驶员左侧A柱上方，可以负责驾驶员侧区域温度和人体温度检测；另一个单通道红外温度传感器布置在副驾驶右侧A柱上方，可以负责副驾驶侧区域温度和人体温度检测。传感器布置位置需要尽量远离热源的地方。

在本实施方式中，各个单通道红外温度传感器可以通过LIN总线将信号发给空调控制器，空调控制器可以分别对驾驶员侧和副驾驶乘员侧进行逻辑运算，同时结合当前的车外温度、设定温度、阳光强度、湿度等信号，经过控制模型综合处理后，自动控制出风风量、出风温度、以及自动调节电动出风口的扫风位置和角度，获得舒适的驾驶舱环境温度。

如图8所示，在图8所示的实施方式中，车辆用红外温度测量***中的红外温度传感器为一个双通道红外温度传感器。当红外温度传感器包括至少一个双通道红外温度传感器时，其被布置在内后视镜上方顶灯附近。该双通道红外温度传感器左侧通道可以对准驾驶员，负责驾驶员侧区域温度和人体温度检测；该双通道红外温度传感器右侧通道可以对准副驾驶，负责副驾驶侧区域温度和人体温度检测。传感器布置位置需要尽量远离热源的地方。

在本实施方式中，双通道红外温度传感器的左右通道输出温度可以通过LIN总线将信号发给空调控制器。空调控制器可以分别对驾驶员侧和副驾驶乘员侧进行逻辑运算，同时结合当前的车外温度、设定温度、阳光强度、湿度等信号，经过控制模型综合处理后，自动控制出风风量、出风温度、以及自动调节电动出风口的扫风位置和角度，获得舒适的驾驶舱环境温度。

如图9所示，图9所示的实施方式为单通道红外温度传感器与双通道红外温度传感器组合使用的布置方案。测量***中的红外温度传感器包括两个单通道红外温度传感器和一个双通道红外温度传感器。当红外温度传感器包括至少两个单通道红外温度传感器和至少一个双通道红外温度传感器时，其中双通道红外温度传感器作为主要判断依据，被布置在内后视镜上方顶灯附近；单通道红外温度传感器作为辅助判断点，其中一个单通道红外温度传感器布置在驾驶员左侧A柱上方；另一个单通道红外温度传感器布置在副驾驶右侧A柱上方。

在本实施方式中，车辆用红外温度测量***所有红外温度传感器上的输出温度可以通过LIN总线将信号发给空调控制器。空调控制器可以分别对驾驶员侧和副驾驶乘员侧进行逻辑运算，同时结合当前的车外温度、设定温度、阳光强度、湿度等信号，经过控制模型综合处理后，自动控制出风风量、出风温度、以及自动调节电动出风口的扫风位置和角度，获得舒适的驾驶舱环境温度。

综上所述可以看出，本发明所述的车辆用红外温度传感器能够针对温度漂移进行相关修正处理，可以消除偏差，保证测量精度，实现汽车驾驶舱温度以及温度分布的精确测量。

相应地，本发明所述的车辆用红外温度测量***同样可以实现汽车驾驶舱温度以及温度分布的精确测量，能够用于汽车自动空调的温度控制与电动出风口出风方向的自动控制或者出风口的关闭，提高车内驾驶舱环境的舒适性。

此外，本发明所述的车辆用红外温度测量***还可以根据具体需求，设计出多种不同的驾驶舱内温度检测方案，这些检测方案可根据成本的需求组合或者单独使用。

此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。

还需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种车辆用红外温度传感器，其特征在于，包括：

外壳；

PCB板，其设于所述外壳内，其上设有MCU；

红外温度芯片，其设置在PCB板上，并与所述MCU数据连接，所述红外温度芯片还具有内置的温度传感器；

框架，其设于所述PCB板上，并被设置为弯折呈一定角度后对所述红外温度芯片进行固定；

棱镜，其设于所述外壳内，所述棱镜被设置为对红外温度芯片的光散射进行聚拢；

NTC解耦温度传感器，其设置于所述PCB板上，并与所述MCU数据连接；

其中，所述MCU基于红外温度芯片、红外温度芯片内置的温度传感器以及NTC解耦温度传感器感测的温度值计算并输出经过修正的温度值；

其中，所述MCU基于下述步骤计算和输出经过修正的温度值T_{_correction} ：

(1)根据NTC解耦温度传感器测得的温度值计算修正系数k：

k＝m×T_{_NTC} ²+n×T_{_NTC}+T_{_NTC}

其中：n,m值为标定参数，其通过实际测试结果标定获得；T_{_NTC}表示NTC解耦温度传感器测得的温度值；

(2)计算经过修正的温度值T_{_correction}：

T_{_correction}＝k×[(T_{_IR}+273.15)/(T_{_NTC}+273.15)]×T_{_measure}

其中，T_{_IR}表示红外温度芯片内置的温度传感器测得的温度值；T_{_measure}表示红外温度芯片直接测量并输出的原始温度值。

2.如权利要求1所述的车辆用红外温度传感器，其特征在于，所述红外温度芯片包括单点式红外温度芯片或阵列式红外温度芯片。

3.如权利要求1所述的车辆用红外温度传感器，其特征在于，所述棱镜集成在所述红外温度芯片上或集成在所述外壳上。

4.如权利要求1所述的车辆用红外温度传感器，其特征在于，所述外壳包括下壳体和罩盖，所述罩盖被构造为整体透光或部分透光。

5.如权利要求4所述的车辆用红外温度传感器，其特征在于，其中所述棱镜集成在所述罩盖上。

6.如权利要求1所述的车辆用红外温度传感器，其特征在于，所述红外温度传感器被构造为单通道红外温度传感器，所述红外温度芯片设置有一个。

7.如权利要求1所述的车辆用红外温度传感器，其特征在于，所述红外温度传感器被构造为双通道红外温度传感器，所述红外温度芯片包括左通道红外温度芯片和右通道红外温度芯片；所述棱镜包括与左通道红外温度芯片对应的左通道棱镜和与右通道红外温度芯片对应的右通道棱镜。

8.一种车辆用红外温度测量***，其特征在于，其包括如权利要求1-7中任意一项所述的车辆用红外温度传感器，以及与所述红外温度传感器连接的空调控制器。

9.如权利要求8所述的车辆用红外温度测量***，其特征在于，所述红外温度传感器包括单通道红外温度传感器和/或双通道红外温度传感器，所述单通道红外温度传感器和/或双通道红外温度传感器按照下述各项的其中一项进行布置：

(a)当所述红外温度传感器包括至少两个单通道红外温度传感器时，其中一个单通道红外温度传感器布置在驾驶员左侧A柱上方；另一个单通道红外温度传感器布置在副驾驶右侧A柱上方；

(b)当所述红外温度传感器包括至少一个双通道红外温度传感器时，其被布置在内后视镜上方顶灯附近；

(c)当所述红外温度传感器包括至少两个单通道红外温度传感器和至少一个双通道红外温度传感器时，其中一个单通道红外温度传感器布置在驾驶员左侧A柱上方；另一个单通道红外温度传感器布置在副驾驶右侧A柱上方；该一个双通道红外温度传感器被布置在内后视镜上方顶灯附近。

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