检测热敏电阻器感测的意外介质或介质改变的系统和方法

摘要

本发明涉及检测热敏电阻器感测的意外介质或介质改变的系统和方法，具体地，一种用于检测由热敏电阻器感测的介质改变的系统包括接收来自热敏电阻器的温度信号并计算所述热敏电阻器的第一耗散因数的第一模块。第二模块接收所述热敏电阻器的所述第一耗散因数并基于所述第一耗散因数检测意外介质和介质改变中的至少一个。

说明书

技术领域

本发明涉及温度感测，且更具体地涉及用于检测由热敏电阻器感测的意外介质或介质改变的系统和方法。

背景技术

这里提供的背景技术描述用于总体上介绍本发明的背景。当前所署名发明人的在本背景技术部分中所描述的程度上的工作，以及本描述的在申请时可能不构成现有技术的各方面，既非明示也非默示地被承认为与本发明相抵触的现有技术。

热敏电阻器是具有随温度改变的电阻的热敏电阻器。热敏电阻器的电阻的改变可以在若干情形下发生。例如，电阻可以因环境温度的改变而改变。另外，热敏电阻器的电阻因由流经热敏电阻器的电流导致的自热而改变。流经热敏电阻器的电流会导致足够的热化，从而使温度升高超过环境温度。自热依赖于热敏电阻器的所施加的负载、热耗散因数（δth）和几何形状。

发明内容

一种用于检测由热敏电阻器感测的介质改变的系统包括接收来自热敏电阻器的温度信号并计算所述热敏电阻器的第一耗散因数的第一模块。第二模块接收所述热敏电阻器的所述第一耗散因数，并基于所述第一耗散因数检测意外介质和介质改变中的至少一个。

在其它特征中，所述第二模块确定所述第一耗散因数是否在预定的范围内。当所述第一耗散因数在所述预定的范围之外时，所述第二模块检测到所述意外介质。

在其它特征中，在所述第一耗散因数之前，将所述第一耗散因数与由所述第二模块计算的第二耗散因数进行比较。当所述第一耗散因数和所述第二耗散因数之间的差大于预定的差时，所述第二模块检测到所述介质改变。

在其它特征中，所述第一模块基于所述耗散因数对所述温度信号进行温度补偿。部件控制模块控制部件。当检测到所述意外介质和所述介质改变中的至少一个时，所述部件控制模块调节所述部件的操作。

本发明进一步的适用范围将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应当理解的是，该详细描述和具体示例仅用于说明目的，而并非旨在限制本发明的范围。

本发明还提供如下方案：

1. 一种用于检测由热敏电阻器感测的意外介质或介质改变的系统，其包括：

第一模块，所述第一模块接收来自热敏电阻器的温度信号，并计算所述热敏电阻器的第一耗散因数；以及

第二模块，所述第二模块接收所述第一耗散因数，并基于所述第一耗散因数检测意外介质和介质改变中的至少一个。

2. 根据方案1所述的系统，其中，所述第二模块确定所述第一耗散因数是否在预定的范围内。

3. 根据方案2所述的系统，其中，当所述第一耗散因数在所述预定的范围之外时，所述第二模块检测到所述意外介质。

4. 根据方案1所述的系统，其中，在所述第一耗散因数之前，将所述第一耗散因数与由所述第二模块计算的第二耗散因数进行比较。

5. 根据方案1所述的系统，其中，当所述第一耗散因数和所述第二耗散因数之间的差大于预定的差时，所述第二模块检测到所述介质改变。

6. 根据方案1所述的系统，其中，所述第一模块基于所述耗散因数对所述温度信号进行温度补偿。

7. 根据方案1所述的系统，其还包括控制部件的部件控制模块，其中，当检测到所述意外介质和所述介质改变中的至少一个时，所述部件控制模块调节所述部件的操作。

8. 一种用于检测由热敏电阻器感测的介质改变的方法，其包括：

接收来自热敏电阻器的温度信号；

计算所述热敏电阻器的第一耗散因数；以及

基于所述第一耗散因数检测意外介质和介质改变中的至少一个。

9. 根据方案8所述的方法，其还包括：确定所述第一耗散因数是否在预定的范围内。

10. 根据方案9所述的方法，其还包括：当所述第一耗散因数在所述预定的范围之外时，检测到所述意外介质。

11. 根据方案8所述的方法，其还包括：在所述第一耗散因数之前，将所述第一耗散因数与计算的第二耗散因数进行比较。

12. 根据方案8所述的方法，其还包括：当所述第一耗散因数和所述第二耗散因数之间的差大于预定的差时，检测到所述介质改变。

13. 根据方案8所述的方法，其还包括：基于所述耗散因数对所述温度信号进行温度补偿。

14. 根据方案8所述的方法，其还包括：当检测到所述意外介质和所述介质改变中的至少一个时，调节部件的操作。

附图说明

通过详细描述和附图将会更全面地理解本发明，附图中：

图1是根据本发明的用于检测由热敏电阻器感测的意外介质或介质改变的示例系统的功能框图；

图2是示例温度感测模块的示意图；以及

图3是根据本发明的用于检测意外介质或介质改变的方法的示例流程图。

具体实施方式

下面的描述本质上仅是示例性的并且决不是要限制本发明、其应用或用途。为了清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记标识相似的元件。如这里所使用的，短语A、B和C中的至少一个应当被解释为是指使用非排他逻辑或的逻辑（A或B或C）。应当理解的是，在不改变本发明的原理的情况下，可以以不同的顺序执行方法内的步骤。

如这里所使用的，术语模块可以指或包括：专用集成电路（ASIC）；电子电路；组合逻辑电路；场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共用的、专用的、或成组的）；提供所描述功能的其它适合部件；或上述的一些或全部的组合，例如以芯片上系统的形式，或者可以是上述的一部分。术语模块可以包括存储由处理器执行的代码的存储器（共用的、专用的、或成组的）。

如上面所使用的，术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并可以指程序、例程、函数、类和/或对象。如上面所使用的，术语共用意味着来自多个模块的一些或全部代码可以使用单个（共用的）处理器来执行。另外，来自多个模块的一些或全部代码可以由单个（共用的）存储器存储。如上面所使用的，术语成组意味着来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组处理器来执行。另外，来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组存储器存储。

这里描述的装置和方法可以由通过一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来执行。计算机程序包括存储在非瞬时的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括存储的数据。非瞬时的有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器、磁存储器和光存储器。

本发明确定热敏电阻器正在感测的介质是否为意外介质或已经改变。本发明基于热敏电阻器的耗散因数来识别由热敏电阻器感测的意外介质和介质改变。使用用于检测意外介质或介质改变的耗散因数允许相对快速的响应时间。

一些常规系统通过感测介质（热敏电阻器正在对其进行操作）是正在移动还是静止来检测由热敏电阻器感测的介质的改变。多数需要另外的硬件，例如另外的专用传感器（这增加了成本）。或者，一些系统需要热敏电阻器被置于欠佳的位置。

例如，在汽车中，期望的是知道发动机冷却剂是否已经泄漏，其导致了发动机的过热。通常，通过使用专用的热金属传感器来获得该消息（这增加了成本）。或者，可以将现有的冷却剂温度传感器设置为接近排气，其将快速地加热空气（这已经取代了冷却剂），从而足以感测冷却剂的损失。为了在损坏发生之前采取保护措施，本发明可以在不需要另外的专用传感器和/或不需要将冷却剂温度传感器设置在欠佳的位置的情况下检测冷却剂的损失。

在2010年9月15日提交的序列号为12/882,488的美国专利申请“SYSTEM AND METHOD FOR MORE ACCURATE TEMPERATURE SENSING USING THERMISTORS”中公开了用于确定耗散因数的一种系统和方法，在此通过引用将其全部内容并入本文。计算耗散因数，并使用耗散因数来补偿温度读取结果。小玻璃珠热敏电阻器的典型值为：在静止空气中为1.5mW/℃，以及在搅拌油中为6.0mW/℃。然而，可以使用用于确定耗散因数的其它系统和方法。

现在参照图1，示出了校正由热敏电阻器12感测的温度的系统10的示例。系统10包括温度感测模块20、温度校正模块30、改变介质检测模块32、部件控制模块40和部件50。温度感测模块20使用热敏电阻器12感测目标环境15的温度。例如，热敏电阻器12可以包括负温度系数（NTC）或正温度系数（PTC）热敏电阻器。另外，例如，热敏电阻器12可以包括基于半导体的热敏电阻器、基于陶瓷的热敏电阻器或基于聚合物的热敏电阻器。然而，热敏电阻器12可以包括不同类型的热敏电阻器和/或包括不同的材料。

温度校正模块30与温度感测模块20通信。具体地，温度校正模块30可以通过改变与热敏电阻器12串联的电阻来确定与热敏电阻器12对应的参数。另外，温度校正模块30接收来自温度感测模块20的指示由热敏电阻器12感测的温度的信号。温度校正模块30通过补偿热敏电阻器12的自发热效应校正感测温度。温度校正模块30生成指示校正温度Temp_corr的信号。

改变介质检测模块32接收耗散因数（DF），并选择性地确定介质何时已经改变。改变介质检测模块32可以生成介质改变（MC）信号，MC信号在感测的介质改变时具有一种状态并且在感测的介质未改变时具有另一种状态。

部件控制模块40接收MC信号和来自温度校正模块30的Temp_corr信号。在一些实施方式中，还可以将DF信号提供给部件控制模块40。部件控制模块40基于DF信号、Temp_corr信号和/或MC信号控制一个或多个部件50。

例如，部件50可以包括以基于温度的系统形式的任何适当部件（即，具有基于温度的输入的部件）。换言之，部件控制模块40可以基于校正温度更精确地控制部件50。例如，系统10可以在发动机系统中实施，部件控制模块40可以控制发动机系统的至少一个部件。介质可以包括油、空气、冷却剂和/或其它流体。

更具体地，系统10可以校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，发动机系统可以包括进气空气温度（IAT）传感器、发动机冷却剂温度（ECT）传感器和/或变速器流体温度（TFT）传感器。然而，系统10还可以校正发动机系统中的其它温度传感器的温度。然后可以使用校正温度来控制发动机系统的一个或多个部件。例如，部件控制模块40可以基于校正温度来控制变速器、发动机和/或供热、通风与空气调节（HVAC）系统。

现在参照图2，更详细地示出了温度感测模块20的示例。温度感测模块20包括电压源22、第一电阻器23、第二电阻器24、开关26、热敏电阻器12和模数（A-D）转换器28。具体地，开关26可以选择第一电阻器23或第二电阻器24与热敏电阻器12串联连接。例如，开关26可以由温度校正模块30电控制。A-D转换器28可以将开关26和热敏电阻器12之间的电压转换为用于温度校正模块30的电信号。例如，该电信号可以用于确定由热敏电阻器12感测的温度和/或热敏电阻器12的参数。

更具体地，热敏电阻器12的参数可以包括热敏电阻器12的第一温度和第二温度（分别为T₁和T₂）以及热敏电阻器12的第一功耗值和第二功耗值（分别为P₁和P₂）。温度校正模块30基于来自电压源22的已知电压（V_S）和电阻器23、24的已知电阻（分别为R₁和R₂）来确定参数T₁、T₂、P₁和P₂。例如，电阻R₁和R₂可以是预定的，并存储在存储器中。另外，例如，温度校正模块30可以包括确定参数T₁和P₁的第一模块以及致动开关26并确定参数T₂和P₂的第二模块。

首先，开关26可以被致动，以将第一电阻器23与热敏电阻器12串联连接。可以如下确定跨第一电阻器23的电压降：

V_R1 = V_S - V_T          (1)，

其中，V_R1表示跨第一电阻器23的电压降，V_S表示源电压，而V_T表示跨热敏电阻器12的电压降（即，V_T = V_S–V_R1）。

然后，可以如下确定经过第一电阻器23的电流：

I_R1 = V_R1 / R₁           (2)，

其中，I_R1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。可以如下确定热敏电阻器12的电阻（R_T）：

R_T = V_T / I_R1      (3)。

然后，可以基于电阻R_T确定热敏电阻器12的第一温度T₁。例如，可以使用特征数学方程或者将各电阻与对应的温度相关的查询表来确定第一温度T₁。另外，可以如下确定热敏电阻器12的第一功耗值P₁：

P₁ = V_T × I_R1           (4)。

在确定了第一温度T₁和第一功耗值P₁之后，可以切换开关26，以将第二电阻器24与热敏电阻器12串联连接。可以如下确定跨第二电阻器24的电压降：

V_R2 = V_S - V_T          (5)，

其中，V_R2表示跨第二电阻器24的电压降，V_S表示源电压，而V_T表示跨热敏电阻器12的电压降。

然后，可以如下确定经过第二电阻器24的电流：

I_R2 = V_R2 / R₂           (6)，

其中，I_R2表示经过第一电阻器23的电流，而R₂表示第二电阻器24的已知电阻。再如下确定热敏电阻器12的电阻R_T：

R_T = V_T / I_R2      (7)，

其中，V_T表示跨热敏电阻器12的电压降（即，V_T = V_S–V_R1）。

然后，基于电阻R_T确定热敏电阻器12的第二温度T₂。例如，可以通过特征数学方程或使用将各电阻与对应的温度相关的查询表来确定第二温度T₂。另外，可以如下确定第二功耗值P₂：

P₂ = V_T × I_R2           (8)。

在确定了参数T₁、T₂、P₁和P₂之后，温度校正模块30可以基于这些参数确定热敏电阻器12的热耗散因数（δ_T）。具体地，可以如下确定热耗散因数δ_T：

δ_T = |P₂–P₁| / |T₁–T₂|           (9)。

然后，温度校正模块30可以基于热耗散因数δ_T确定温度误差（T_E）。具体地，可以如下确定温度误差T_E：

T_E = P / δ_T          (10)，

其中，P表示热敏电阻器12的功耗值。

最后，温度校正模块30可以基于温度误差来校正由热敏电阻器感测的温度（T_M）。具体地，可以如下确定校正温度（T_C）：

T_C = T_M – T_E          (11)，

其中，T_M表示由热敏电阻器12感测（即，测量）的温度。另外，可以根据需要经常地重复确定温度误差T_E和校正温度（参见等式1-11）的过程。例如，当条件改变（即，环境温度改变超出预定的温度阈值）时，可以重复该过程。

如可以认识到的，计算耗散因数（DF）和校正温度的具体方式可以以任何适当的方式执行，并不局限于上面阐述的具体示例。

现在参照图3，控制在100开始。在102，确定热敏电阻器的当前耗散因数（DF）。在104，控制判断当前耗散因数是否在预定的范围内。如果104为否，则控制在106将第一信号设到与意外介质的检测对应的状态。控制从104（当为是时）并从106继续至108。

在108，控制将当前耗散因数与先前耗散因数进行比较。在112，控制判断当前耗散因数是否已经改变超出预定的量。如果112为是，则控制在116继续，将第二信号设到与介质改变的检测对应的状态，并且控制在120继续。如果112为否，则控制在120继续，并判断是否将第一信号或第二信号设到与意外介质或改变介质的检测对应的状态。如果120为是，则控制选择性地调节部件的操作，在122设定其它标志或采取其它动作。控制在124结束。如可以认识到的，可以基于第一信号和/或第二信号识别出诸如过热或不适当的冷却剂类型的事件。

本发明的广义教导可以以各种形式实施。因此，虽然本发明包括具体示例，但是，本发明的真正范围不应局限于此，因为在研究附图、说明书和下面权利要求书的基础上其他修改对于本领域技术人员来说将变得显而易见。