[发明专利]测量电阻元件的电阻值的电路和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量电阻元件的电阻的电路，该电阻元件诸如是用于监测车辆系统中的温度值的PTC或NTC热敏电阻传感器。

背景技术

已知现代车辆系统中传统地装备有多个用于监测车辆系统中的多个元件的温度值的电阻传感器。

当前，通常使用的电阻温度传感器是负温度系数热敏电阻(NTC)或正温度系数热敏电阻(PTC)。

温度值的测量通常使用存在于上拉电阻中的分压器，其具有已知的电阻值，且在共用节点处串联连接于电阻传感器。分别将两个不同的电压值提供至分压器的自由端，以在共用节点处产生表示电阻传感器的电阻的模拟信号。

该模拟信号随后被通过模数(A/D)转换器转换成数字信号，所述模数转换器继而被连接至控制单元，而所述控制单元通常为设置在车辆系统中的发动机控制单元(ECU)。该ECU使用数字信号基于传感器的种类，NTC或PTC，确定电阻传感器的相应的温度。

该NTC和PTC热敏电阻具有使得其和A/D转换器的接口变得复杂以及成本高昂的特征。这主要是由于传感器的传递函数是非线性的。

传递函数的非线性导致了测量电阻值的低准确性，且作为结果，导致温度值的低准确性。

详细地，NTC热敏电阻在低温(即，接近于-30℃的温度)上具有非常低的分辨率，在某一点处其不允许验证该热敏电阻是否在正常运行。

在另一方面，PTC热敏电阻允许低温上的更精确的测量，但其较NTC热敏电阻更贵。

有介于此，本发明的实施例的目标是改进电阻元件的电阻值的确定的分辨准确度。

另一个目标是使得电阻值的测量独立于电元件公差。

又一个目标是使用简单、合理以及较不昂贵的解决方案实现上述目标。

发明内容

通过如在独立权利要求中报告的本发明的实施例的特征来实现所述和/或其他目标。所述独立权利要求陈述了本发明的实施例的优选和/或特别有优势的特征。

更详细地，本发明的实施例提供一种用于测量电阻元件的电阻值RTH的方法，其包括：

a)将其具有已知的电阻值R_PU的上拉电阻(pull up resistance)(3)串联连接至电阻元件(2)，并将第一电压值V_P提供至所述上拉电阻(3)的自由端(3’)，以及将较低的第二电压值V_N提供至所述电阻元件(2)的自由端(2’)，以形成分压器，

b)监测表示所述电压元件(2)和所述上拉电阻(3)之间的电压值的信号，

c)确定所监测的信号和产生的脉冲宽度调制信号(V_PWM)之间的差值，所述脉冲宽度调制信号具有电压值V_P和V_N，分别作为高电压值和低电压值。

d)将该差值在时间上积分，以获得输出信号，

e)基于输出信号在时间上的变动，变动所述脉冲宽度调制信号的负载循环(duty cycle)，

f)获取所述脉冲宽度调制信号的负载循环的值D₁，

g)基于负载循环值D₁和上拉电阻值R_PU确定电阻值。

由于该实施例，从而能够获得电阻元件的任何电阻值的高监测分辨率。此外，测量电阻值独立于温度以及电元件公差，而仅取决于上拉电阻的公差。

根据本发明的方面，负载循环的变动是通过当输出信号等于或位于高阈值电压值之上时将所述脉冲宽度调制信号转换至高电压值，以及当输出信号等于或低于低阈值电压值时将所述脉冲宽度调制信号转换至低电压值来实现的。

该解决方案优势地允许了对输出信号的变动的良好的控制，以及由此造成的对产生的脉冲宽度调制信号的变动的良好的控制。

根据本发明的另一方面，脉冲宽度调制信号在一周期上的负载循环D由以下的公式计算出：

其中C_ON和C_OFF是表示脉冲宽度调制信号在时间上的变动的数字计数器值。

根据本发明的另一方面，每当脉冲宽度调制信号值从低压值转换至高压值时，计数器值C_ON被设定至零，且随后只要所述脉冲宽度调制信号保持在该高压值则其以固定的频率步增。不同地，只要所述脉冲宽度调制信号等于低电压值，则计数器值C_OFF以固定的频率步增，而只要所述脉冲宽度调制信号等于高压值，则其被设定且保持在等于零的值。

该解决方法优势地允许以简单和可靠的方式实现数字计数器的值的变动。