专利名称：更精确地利用热敏电阻感测温度的系统和方法
技术领域：
本公开涉及温度感测，更具体地涉及一种更精确地利用热敏电阻感测温度的系统和方法。
背景技术：
本文提供的背景介绍用于大体展示公开的内容。发明人的某些工作(即已在此背景技术部分中作出描述的工作)以及说明书中关于某些尚未成为申请日之前的现有技术的内容，无论是以明确或隐含的方式均不被视为相对于本公开的现有技术。热敏电阻包括具有基于温度的可变电阻的电阻器。因此，热敏电阻可被实施在温度传感器中。具体地，基于热敏电阻的温度传感器可能比诸如电阻温度检测器(RTD)的其它温度传感器更精确。热敏电阻进一步可包括负温度系数(NTC)热敏电阻和正温度系数 (PTC)热敏电阻。更具体地，当温度升高时，NTC热敏电阻的阻值减�。鳳TC热敏电阻的阻值增加。
发明内容
一种系统包括第一模块、第二�？橐约暗谌？�。第一�？榛谟肴让舻缱璐拥牡谝坏缱杵鞯牡缱枞范ㄈ让舻缱璧牡谝晃露群偷谝还β屎纳⒅�。在断开第一电阻器并且将第二电阻器与热敏电阻串联连接后，第二�？榛诘诙缱杵鞯牡缱枞范ㄈ让舻缱璧牡诙露群偷诙β屎纳⒅�。第三�？榛诘谝缓偷诙露群偷谝缓偷诙β屎纳⒅等范ㄈ群纳⒁蜃樱⒒谌群纳⒁蜃有拚扇让舻缱韪胁獾降奈露�。一种方法包括基于与热敏电阻串联连接的第一电阻器的电阻确定热敏电阻的第一温度和第一功率耗散值、断开第一电阻器并将第二电阻器与热敏电阻串联连接、基于第二电阻器的电阻确定热敏电阻的第二温度和第二功率耗散值、基于第一和第二温度以及第一和第二功率耗散值确定热耗散因子、以及基于热耗散因子修正由热敏电阻感测到的温度。此外，本发明还涉及以下技术方案。1. 一种系统，包括
基于与热敏电阻串联连接的第一电阻器的电阻确定所述热敏电阻的第一温度和第一功率耗散值的第一�？椋�
在断开所述第一电阻器并将第二电阻器与所述热敏电阻串联连接后，基于所述第二电阻器的电阻确定所述热敏电阻的第二温度和第二功率耗散值的第二�？椋灰约�
基于所述第一和第二温度和所述第一和第二功率耗散值确定热耗散因子并基于所述热耗散因子修正由所述热敏电阻感测到的温度的第三�？�。2.如技术方案1的系统，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻是不同的， 并且其中开关将所述第一电阻器与所述热敏电阻断开并将所述第二电阻器与所述热敏电阻串联连接。
3.如技术方案1的系统，其特征在于，所述第一模块和所述第二�？榉直鸹谒龅谝坏缱韬退龅诙缱枥锰卣鞯仁胶筒檠碇械囊桓隼慈范ㄋ龅谝晃露群退�
第二温度。4.如技术方案1的系统，其特征在于，所述第三�？榛拱ㄒ蜃尤范？椋鲆蜃尤范？橥ü�(i)所述第二功率和所述第一功率之间差的绝对值除以(ii)所述第一温度和所述第二温度之间差的绝对值来确定所述热耗散因子。5.如技术方案1的系统，其特征在于，所述第三�？榛拱ㄆ钊范？椋銎钊范？榛谒鋈群纳⒁蜃尤范ㄋ鋈让舻缱璧奈露绕�。6.如技术方案5的系统，其特征在于，所述偏差确定�？橥ü�(i)所述热敏电阻耗散的功率除以(ii)所述热耗散因子而确定所述温度偏差。7.如技术方案6的系统，其特征在于，所述第三模块还包括修正�？椋鲂拚？榛谒鑫露绕钚拚伤鋈让舻缱韪胁獾降奈露取�8.如技术方案7的系统，其特征在于，所述修正�？橥ü�(i)所述温度偏差从 (ii)由所述热敏电阻感测到的温度中减去而修正由所述热敏电阻感测到的温度。9.如技术方案1的系统，其特征在于，所述热敏电阻包括负温度系数(NTC)热敏电阻或正温度系数(PTC)热敏电阻，并且其中所述热敏电阻包括基于半导体的热敏电阻、基于陶瓷的热敏电阻或基于聚合物的热敏电阻。10. 一种包含如技术方案1所述的系统的发动机控制系统，其特征在于，所述热敏电阻感测发动机部件的温度。11. 一种方法，包括
基于与热敏电阻串联连接的第一电阻器的电阻确定所述热敏电阻的第一温度和第一功率耗散值；
将所述第一电阻器与所述热敏电阻断开，并将第二电阻器与所述热敏电阻串联连接； 基于所述第二电阻器的电阻确定所述热敏电阻的第二温度和第二功率耗散值； 基于所述第一和第二温度以及所述第一和第二功率耗散值而确定热耗散因子；以及基于所述热耗散因子修正由所述热敏电阻感测到的温度。12.如技术方案11的方法，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻是不同的，并且还包括利用开关将所述第一电阻器与所述热敏电阻断开并将所述第二电阻器与所述热敏电阻串联连接。13.如技术方案11的方法，其特征在于，还包括分别基于所述第一电阻和所述第二电阻利用特征等式和查询表中的一个来确定所述第一温度和所述第二温度。14.如技术方案11的方法，其特征在于，还包括通过将(i)所述第二功率和所述第一功率之间差的绝对值除以(ii)所述第一温度和所述第二温度之间差的绝对值来确定所述热耗散因子。15.如技术方案11的方法，其特征在于，还包括基于所述热耗散因子确定所述热敏电阻的温度偏差。16.如技术方案15的方法，其特征在于，还包括通过将(i)所述热敏电阻耗散的功率除以(ii)所述热耗散因子而确定所述温度偏差。17.如技术方案16的方法，其特征在于，还包括基于所述温度偏差而修正由所述热敏电阻感测到的温度。18.如技术方案17的方法，其特征在于，还包括通过将(i)所述温度偏差从(ii) 由所述热敏电阻感测到的温度中减去而修正由所述热敏电阻感测到的温度。19.如技术方案11的方法，其特征在于，所述热敏电阻包括负温度系数(NTC)热敏电阻或正温度系数(PTC)热敏电阻，并且其中所述热敏电阻包括基于半导体的热敏电阻、 基于陶瓷的热敏电阻或基于聚合物的热敏电阻。20. 一种用于控制发动机的方法，包括如技术方案11所述的方法，其特征在于， 所述热敏电阻感测所述发动机部件的温度。本公开的其它领域的应用将从下面的详细介绍中变得明显。应该理解的是，详细介绍和具体实施例仅用于阐述目的，不是旨在限制本公开的范围。
从详细说明和附图将更全面地理解本公开，其中 图1是示出热敏电阻自加热效应的图2是根据本公开的一实施例的用于修正由热敏电阻感测到的温度的系统的功能框
图3是根据本公开的一实施例的温度感测�？榈氖疽馔�4是根据本公开的一实施例的温度修正模块的功能框图；以及
图5是根据本公开的一实施例的用于修正由热敏电阻感测到的温度的方法的流程图。
具体实施例方式下述介绍在本质上仅仅是示意性的，不是旨在限制本公开、其应用或使用。为了清楚说明，图中将使用相同的标号来识别相似的元件。如本文所用，短语A、B和C中的至少一个应被理解为表示使用非排他性逻辑或的逻辑(A或B或C)。应该理解的是，方法中的步骤可以不同的顺序执行，而不改变本公开的原理。如本文所用，术语�？榭芍赴ㄗㄓ眉傻缏�(ASIC)、电路、组合逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)、执行代码的处理器(共享的、专用的或成组的)、提供所述功能的其它合适部件、或诸如片上系统的上述某些组合或全部的组合，术语�？橐部梢允撬堑囊徊糠�。术语�？榭砂ù娲⒋砥髦葱械拇氲拇娲⑵�(共享的、专用的或组的)。如上处所用，术语代码可包括软件、固件和/或微代码，并且可指程序、例程、函数、类和/或对象。如上处所用，术语共享意指来自多�？榈哪承┗蛉看肟衫玫�(共享)处理器执行。而且，来自多�？榈哪承┗蛉看肟捎傻�(共享)存储器存储。如上处所用，术语组意指来自单�？榈哪承┗蛉看肟衫靡蛔榇砥髦葱�。另外，可利用一组存储器存储来自单�？榈哪承┗蛉看�。本文介绍的装置和方法可由一或多个处理器执行的一或多个计算机程序来实现。 计算机程序包括存储在非暂时的实体计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括存储的数据。非暂时的实体计算机可读介质的非限制实例是非易失存储器、磁存储和光存储。热敏电阻可经受“自加热”效应。更具体地，可由流经热敏电阻的电流产生热。产生的热可将热敏电阻的温度提升到环境温度(即周围环境温度)之上。因此，自加热可引起由热敏电阻感测的温度的偏差。而且，不精确的温度感测可引起对基于温度的系统的不正确的控制。现在参看图1，示出了在各周围环境温度下的负温度系数(NTC)热敏电阻的自加热效应。具体地，纵轴线(“A”)代表温度的变化，横轴线(“B”)代表周围环境温度。温度的变化指在热敏电阻的温度和周围环境温度之间的差别。例如，纵轴线A和/或横轴线B可包括摄氏度(°C)。如所示，由于自加热导致的最大温度变化出现在点“C”。例如，点C可指示在周围环境温度大概为75°C处，温度的变化大概在4°C，这等于百分之五的显著偏差 (即，4°C /75°C)ο因此，提出一种补偿热敏电阻的自加热效应的系统和方法。具体地，该系统和方法分别基于第一和第二电阻确定热敏电阻的第一和第二温度以及第一和第二功率耗散值。 基于第一和第二温度以及第一和第二功率耗散值，该系统和方法确定热敏电阻的热耗散因子。基于热敏电阻的热耗散因子，该系统和方法确定温度偏差。然后基于温度偏差，该系统和方法修正由热敏电阻感测到的温度。现在参看图2，系统10修正由热敏电阻12感测到的温度。系统10包括温度感测模块20、温度修正�？�30、部件控制�？�40和部件50。具体地，温度感测模块20可利用热敏电阻12感测目标环境15的温度。例如，热敏电阻12可包括NTC或正温度系数(PTC)热敏电阻。另外，例如，热敏电阻12可包括基于半导体的热敏电阻、基于陶瓷的热敏电阻或基于聚合物的热敏电阻。但是，热敏电阻12还可以是不同类型的热敏电阻和/或包括不同的材料。温度修正�？�30与温度感测�？�20通信。具体地，通过改变与热敏电阻12串联的电阻，温度修正模块30可确定对应于热敏电阻12的参数。另外，温度修正�？�30接收来自温度感测�？�20的指示由热敏电阻12感测到的温度的信号。温度修正�？�30通过补偿热敏电阻12的自加热效应修正感测到的温度。具体地，温度修正�？�30可实现本公开的系统或方法。温度修正�？�30产生指示修正了的温度的信号。部件控制�？�40接收来自温度修正�？�30的指示修正了的温度的信号。部件控制�？�40基于修正了的温度控制一个或多个部件50。例如，部件50可包括基于温度的系统中的任何合适部件(即，具有基于温度的输入的部件)。换言之，基于修正了的温度，部件控制�？�40可更精确地控制部件50。例如，在一实施例中，系统10可实现在发动机系统中，部件控制�？�40可控制发动机系统的至少一个部件。更具体地，系统10可修正来自发动机系统中的一个或多个温度传感器的温度。例如，发动机系统可包括进气温度(IAT)传感器、发动机冷却液温度(ECT)传感器和/或变速器流体温度(TFT)传感器。但是，系统10还可修正发动机系统中的其它温度传感器的温度。 然后，修正了的温度可用于控制发动机系统中的一个或多个部件。仅用于示例，基于修正了的温度，部件控制模块40可控制变速器和/或供热、通风和空调(HVAC)系统。现在参考图3，更加详细地示出了温度感测�？�20。温度感测�？�20包括电压源 22、第一电阻器23、第二电阻器24、开关沈、热敏电阻12以及模-数(A-D)转换器观。具体地，开关26可控制第一电阻器23和第二电阻器M中的哪一个与热敏电阻12串联连接。 例如，温度修正模块30可电控制开关26。A-D转换器28可将开关沈和热敏电阻12之间
6的电压转换为用于温度修正�？�30的电信号。例如，电信号可被用于确定由热敏电阻12 感测到的温度和/或热敏电阻12的参数。更具体地，热敏电阻12的参数包括热敏电阻12的第一温度和第二温度(分别是T1 和T2)以及热敏电阻12的第一和第二功率耗散值(分别是P1和P2)。温度修正�？�30可基于来自电压源22的已知电压(Vs)和电阻器23、24的已知电阻(分别是队和&)确定参数 T1^T2,P1和P2。例如，电阻R1和&可被预先确定并存储在存储器中。另外，例如，温度修正�？�30可包括确定参数T1和P1的第一�？橐约按俣厣蚝腿范ú问齌2和P2的第二模块。首先，可促动开关沈将第一电阻器23与热敏电阻12串联连接。第一电阻器23 上的电压降可如下确定
Vr1 = Vs - Vt(1)
其中，Vki表示第一电阻器M上的电压降，Vs表示源电压，Vt表示热敏电阻12上的电压降(BP, VT= Vs-VKI)。经过第一电阻器23的电流可如下确定 IRI = VEI / R1(2)
其中，Iki表示经过第一电阻器23的电流,R1表示第一电阻器23的已知电阻。热敏电阻12的电阻( )可如下确定 Rt = Vt / Iei(3)
然后，热敏电阻12的第一温度T1可基于电阻&确定。例如，可利用特征数学等式或将不同电阻与相应温度关联的查询表来确定第一温度Tl。另外，热敏电阻12的第一功率耗散值P1可如下确定
P1 = Vt X Iei(4)
在确定了第一温度T1和第一功率耗散值P1后，可切换开关沈将第二电阻器M与热敏电阻12串联连接。第二电阻器M上的电压降可如下确定 VR2 = VS - VT(5)
其中，Vk2表示第二电阻器M上的电压降，Vs表示源电压，Vt表示热敏电阻12上的电压降。经过第二电阻器M的电流可如下确定 IR2 = VE2 / R2(6)
其中，Ik2表示经过第一电阻器23的电流，R2表示第二电阻器M的已知电阻。热敏电阻12的电阻&可如下再次确定 Rt = Vt / Ie2(7)
其中，Vt表示热敏电阻12上的电压降(S卩，VT = Vs - VEI)0然后，热敏电阻12的第二温度T2可基于电阻&确定。例如，通过特征数学等式或使用将不同电阻与相应温度关联的查询表来确定第二温度τ2。另外，第二功率耗散值P2可如下确定
P2 = Vt X Ie2(8)
在确定了参数1\、T2, P1和P2后，基于这些参数，温度修正�？�30可确定热敏电阻12 的热耗散因子(St)。具体地，热耗散因子δ τ可如下确定δτ= P2-P1 / T1-T2(9)
基于热耗散因子S τ，温度修正模块30可确定温度偏差(ΤΕ)。具体地，温度偏差1可如下确定
Te = P / δτ(10)
其中，P表示热敏电阻12的功率耗散值。最后，基于温度偏差，温度修正�？�30可修正由热敏电阻感测到的温度(Tm)。具体地，修正了的温度(Τ。)可如下确定
Tc = Tm - Te(11)
其中，Tm表示由热敏电阻12感测到(即测量到)的温度。另外，确定温度偏差Te与修正温度(见等式1-11)的过程可视需要重复进行。例如，当条件变化了(例如，周围环境温度变化大于预定温度阈值)，可重复该过程。现在参考图4，更加详细地示出了温度修正�？�30。温度修正模块30可包括参数确定模块60、因子确定模块64、偏差确定�？�68以及修正�？�72。如前述，参数确定�？� 60可包括确定参数T1和P1的第一模块以及促动开关沈和确定参数T2和P2的第二�？�。 此外，因子确定�？�64、偏差确定模块68以及修正�？�72可被整体称为第三�？�74。温度修正模块30也可包括用于存储预定的和/或确定的参数的存储器(未示出)。例如，存储器(未示出)可包括非易失性存储器(NVM)。参数确定�？�60与温度感测�？�20通信。具体地，参数确定�？�60可控制开关 26及接收来自A-D转换器观的信号。参数确定�？�60可基于接收自A-D转换器观的信号确定参数TLI^Pi*^。例如，参数确定�？�60可如前述参考等式1-8确定这些参数。因子确定�？�64接收来自参数确定模块60的参数Tl、T2, Pi*P2。因子确定�？�64基于参数1\、T2, P1和P2确定热耗散因子δ τ。例如，因子确定�？�64可如前述参考等式9确定热耗散因子δτ。偏差确定模块68接收来自因子确定�？�64的热耗散因子δ τ。偏差确定�？�68 还可接收指示热敏电阻12的功率耗散值P的信号。例如，指示功率耗散值P的信号可由温度感测�？�20或参数确定模块60发送。偏差确定�？�68可基于热耗散因子功率耗散值P确定温度偏差ΤΕ。例如，偏差确定�？�68可如前述参考等式10确定温度偏差ΤΕ。修正�？�72接收来自偏差确定�？�68的温度偏差ΤΕ。修正�？�72还可接收指示由热敏电阻12感测到(S卩，测量到)的温度Tm的信号。换言之，在参数确定后，热敏电阻 12可测量温度ΤΜ。例如，指示温度Tm的信号可由温度感测�？�20或参数确定模块60发送。修正�？�72可基于温度偏差Te修正测量到的温度ΤΜ。另外，修正�？�72可产生修正了的温度Τ。。例如，修正�？�72可如前述参考等式 11产生修正了的温度Τ。。然后，修正�？�72可输出修正了的温度Τ。，用于对系统10 (如部件50)的基于温度的控制。例如，修正�？�72可产生指示将由部件控制�？�40接收并使用的修正了的温度Τ。的信号76。现在参看图5，用于修正由热敏电阻感测到的温度的方法在100开始。在100，基于第一电阻R1，系统10可确定热敏电阻12的第一温度T1和第一功率耗散值P1(例如，见等式1-4)。例如，可促动开关沈来将第一电阻器23与热敏电阻12串联连接(见图3)。在104，基于第二电阻&，系统10可确定热敏电阻12的第二温度T2和第二功率耗散值P2 (例如，见等式5-8)。例如，可促动开关沈来将第二电阻器M与热敏电阻12串联连接(见图3)。在108，基于第一温度T1和第二温度T2以及第一功率耗散值P1和第二功率耗散值 P2，系统10可确定热耗散因子δτ (例如，见等式9)。在112，基于热耗散因子δ τ，系统10 可确定温度偏差Te (例如，见等式10)。在116，基于温度偏差Te，系统10可修正由热敏电阻12感测到的温度ΤΜ。例如， 基于温度偏差Te，系统10可产生修正了的温度Τ。(例如，见等式11)。在120，基于修正了的温度Τ。，系统10可控制一个或多个部件50。然后，控制可返回到100。本公开的宽泛的教导可以多种形式来实施。因此，尽管本公开包括具体的实例，但本公开的真实范围不应受到此限制，因为在研究了附图、说明书和权利要求后，本领域技术人员将清楚其它的改型。
9
权利要求
1.一种系统，包括基于与热敏电阻串联连接的第一电阻器的电阻确定所述热敏电阻的第一温度和第一功率耗散值的第一�？椋辉诙峡龅谝坏缱杵鞑⒔诙缱杵饔胨鋈让舻缱璐雍螅谒龅诙缱杵鞯牡缱枞范ㄋ鋈让舻缱璧牡诙露群偷诙β屎纳⒅档牡诙？椋灰约盎谒龅谝缓偷诙露群退龅谝缓偷诙β屎纳⒅等范ㄈ群纳⒁蜃硬⒒谒鋈群纳⒁蜃有拚伤鋈让舻缱韪胁獾降奈露鹊牡谌？�。
2.如权利要求1的系统，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻是不同的，并且其中开关将所述第一电阻器与所述热敏电阻断开并将所述第二电阻器与所述热敏电阻串联连接。
3.如权利要求1的系统，其特征在于，所述第一�？楹退龅诙？榉直鸹谒龅谝坏缱韬退龅诙缱枥锰卣鞯仁胶筒檠碇械囊桓隼慈范ㄋ龅谝晃露群退龅诙露取�
4.如权利要求1的系统，其特征在于，所述第三�？榛拱ㄒ蜃尤范？椋鲆蜃尤范？橥ü�(i)所述第二功率和所述第一功率之间差的绝对值除以(ii)所述第一温度和所述第二温度之间差的绝对值来确定所述热耗散因子。
5.如权利要求1的系统，其特征在于，所述第三�？榛拱ㄆ钊范？椋銎钊范？榛谒鋈群纳⒁蜃尤范ㄋ鋈让舻缱璧奈露绕�。
6.如权利要求5的系统，其特征在于，所述偏差确定模块通过将(i)所述热敏电阻耗散的功率除以(ii)所述热耗散因子而确定所述温度偏差。
7.如权利要求6的系统，其特征在于，所述第三�？榛拱ㄐ拚？椋鲂拚？榛谒鑫露绕钚拚伤鋈让舻缱韪胁獾降奈露�。
8.如权利要求7的系统，其特征在于，所述修正模块通过将(i)所述温度偏差从(ii) 由所述热敏电阻感测到的温度中减去而修正由所述热敏电阻感测到的温度。
9.如权利要求1的系统，其特征在于，所述热敏电阻包括负温度系数(NTC)热敏电阻或正温度系数(PTC)热敏电阻，并且其中所述热敏电阻包括基于半导体的热敏电阻、基于陶瓷的热敏电阻或基于聚合物的热敏电阻。
10.一种方法，包括基于与热敏电阻串联连接的第一电阻器的电阻确定所述热敏电阻的第一温度和第一功率耗散值；将所述第一电阻器与所述热敏电阻断开，并将第二电阻器与所述热敏电阻串联连接；基于所述第二电阻器的电阻确定所述热敏电阻的第二温度和第二功率耗散值；基于所述第一和第二温度以及所述第一和第二功率耗散值而确定热耗散因子；以及基于所述热耗散因子修正由所述热敏电阻感测到的温度。
全文摘要
本发明涉及更精确地利用热敏电阻感测温度的系统和方法，具体地，一种系统包括第一模块、第二�？橐约暗谌？�。第一�？榛谟肴让舻缱璐拥牡谝坏缱杵鞯牡缱枞范ㄈ让舻缱璧牡谝晃露群偷谝还β屎纳⒅�。在将第一电阻器与热敏电阻断开并将第二电阻器与热敏电阻串联连接后，第二�？榛诘诙缱杵鞯牡缱枞范ㄈ让舻缱璧牡诙露群偷诙β屎纳⒅�。第三模块基于第一和第二温度和第一和第二功率耗散值确定热耗散因子，并基于热耗散因子修正由热敏电阻感测到的温度。
文档编号G01K7/24GK102419220SQ20111027284
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者C. 纳尔逊 B., K. 科瓦尔奇克 B., G. 马森 C., L. 金德曼 M. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司
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