用于机动车辆的测量装置的制作方法

1.本发明涉及机动车的领域，并且更具体地涉及用于基于一个或多个“电阻”型传感器（例如温度传感器或压力传感器）来测量机动车辆中的参数的装置和方法。本发明尤其目的在于简化电阻传感器的现有架构。


背景技术：

2.在机动车辆中，为了能够管理车辆的某些功能，已知测量某些参数，例如温度或压力。在一种已知的解决方案中，这些测量是使用采用印刷电路板（英语为print circuit board或pcb）形式的装置来执行的，其包括连接到控制电路的多个电阻传感器，使得能够解释测量值。
3.因此，例如，已知测量感应充电器处的温度，以便能够在过热的情况下停止其运行，特别是当金属物体位于附近时。例如，在感应充电器运行时置于其支架上的一枚硬币接收充电器产生的热量，这可能导致灼伤要与该枚硬币接触的车辆使用者的风险。在感应充电器的情况下，电阻传感器是分布在位于充电器天线上方的印刷电路板上的温度传感器。
4.为了能够进行测量，在一个已知的解决方案中（其一个示例在图1中示出），装置10的每个电阻传感器r
b1
、r
b2
、
…
、r
bn
与电阻r
a1
、r
a2
、
…
、r
an
串联连接，以便形成测量分支l1、l2、
…
、ln，其在电阻r
a1
、r
a2
、
…
、r
an
侧的端部连接到电压源vcc，并且其在电阻传感器r
b1
、r
b2
、
…
、r
bn
侧的端部连接到地线m，电阻r
a1
、r
a2
、
…
、r
an
和电阻传感器r
b1
、r
b2
、
…
、r
bn
在称为“中间点”的点处连接。测量值由连接到每个测量分支l1、l2、
…
、ln的中间点的控制电路20收集。
5.在这种已知的解决方案中，需要在控制电路20和电阻传感器r
b1
、r
b2
、
…
、r
bn
之间使用与测量分支l1、l2、
…
、ln一样多的连接、因此与要执行的时间或压力测量一样多的连接，这可能使得装置10既复杂又冗长并且制造昂贵。
6.因此，需要一种用于测量装置10的解决方案，其使得能够至少部分地弥补这些缺点。


技术实现要素：

7.为此，本发明首先涉及一种用于测量机动车辆的至少一个参数的装置，所述装置包括具有预定值的至少一个参考电阻和至少两个测量分支，所述至少两个测量分支中的每一个至少包括：第一元件，包括电阻或电阻传感器，能够连接到电压源；以及第二元件，包括电阻或电阻传感器，能够连接到地线；第一元件和第二元件在中间点处彼此连接，至少两个测量分支的中间点通过包括电阻或电阻传感器的第三元件两两彼此连接。
8.根据本发明的装置使得能够在一个或多个其他中间点的各种连接配置中在测量分支的每个中间点处执行电压测量，以便确定由装置的每个传感器测量的参数的测量值。因此，该装置使得能够增加传感器的数量，同时限制传感器系统和控制模块之间的连接数量，所述控制模块使得能够根据在各种配置中在中间点处测量的电压来确定传感器的测量
值。通过增加传感器的数量同时限制连接的数量，与上述现有技术方案相比，装置的复杂度和成本因此受到限制，从而使得能够降低成本和制造时间，同时简化制造所述装置的工艺。来自现有技术的一个显而易见的解决方案是使用多路复用器将传感器的连接重组为到控制模块的单个输出连接，但是这种组件的成本将增加装置的成本，并且无法简化其制造工艺。
9.根据本发明的一个方面，电阻传感器的最大数量nb由下式给出：【数学式1】其中，n是测量分支k1、
…
、kn的数量。
10.优选地，该装置包括控制模块，控制模块能够：
‑ꢀ
将第二测量分支的中间点连接到电压源或地线（或将电压源或地线施加到第二测量分支的中间点），
‑ꢀ
测量定义在第一测量分支的中间点和地线之间的电压值，
‑ꢀ
基于以下各项来计算第一电阻传感器的电阻值和第四电阻传感器的电阻值：o 当第二测量分支的中间点连接到电压源时在第一测量分支的中间点和地线之间测量的电压值，o 当第二测量分支的中间点连接到地线时在第一测量分支的中间点和地线之间测量的电压值，o 电源电压的值，以及o 参考电阻的预定值，
‑ꢀ
确定由第一电阻传感器和第四电阻传感器测量的参数的测量值，
‑ꢀ
将第一测量分支的中间点连接到电压源或地线（或将电压源或地线施加到第二测量分支的中间点），
‑ꢀ
测量定义在第二测量分支的中间点和地线之间的电压值，
‑ꢀ
基于以下各项来计算第二电阻传感器的电阻值和第三电阻传感器的电阻值：o 当第一测量分支的中间点连接到电压源时在第二测量分支的中间点和地线之间测量的电压值，o 当第一测量分支的中间点连接到地线时在第二测量分支的中间点和地线之间测量的电压值，o 电源电压的值，以及o 第四电阻传感器的电阻值，以及
‑ꢀ
确定由第二电阻传感器和第三电阻传感器测量的参数的测量值。
11.优选地，该装置包括单个参考电阻。
12.仍优选地，该装置包括至少两个电阻传感器。
13.有利地，每个测量分支包括至少一个电阻传感器。
14.仍有利地，每个测量分支的第二元件是电阻传感器。
15.在一个实施例中，第一元件由电阻或电阻传感器组成。
16.在一个实施例中，第二元件由电阻或电阻传感器组成。
17.在一个实施例中，第三元件由电阻或电阻传感器组成。
18.本发明还涉及包括上述装置的机动车辆。
19.本发明还涉及用于测量机动车辆中的电阻传感器的一个或多个参数的方法，所述方法由安装在所述车辆中的如上所述的装置来实施，并且包括以下步骤：
‑ꢀ
将第二测量分支的中间点连接到电压源，
‑ꢀ
测量定义在第一测量分支的中间点和地线之间的电压值，
‑ꢀ
将第二测量分支的中间点连接到地线，
‑ꢀ
测量定义在第一测量分支的中间点和地线之间的电压值，
‑ꢀ
基于当第二测量分支的中间点连接到电压源时在第一测量分支的中间点和地线之间测量的电压值、当第二测量分支的中间点连接到地线时在第一测量分支的中间点和地线之间测量的电压值、电源电压的值和参考电阻的预定值来计算第一电阻传感器的电阻值和第四电阻传感器的电阻值，
‑ꢀ
将第一测量分支的中间点连接到电压源，
‑ꢀ
测量定义在第二测量分支的中间点和地线之间的电压值，
‑ꢀ
将第一测量分支的中间点连接到地线，
‑ꢀ
测量定义在第二测量分支的中间点和地线之间的电压值，
‑ꢀ
基于当第一测量分支的中间点连接到电压源时在第二测量分支的中间点和地线之间测量的电压值、当第一测量分支的中间点连接到地线时在第二测量分支的中间点和地线之间测量的电压值、所计算的第四电阻传感器的电阻值和电源电压的值来计算第二电阻传感器的电阻值和第三电阻传感器的电阻值，
‑ꢀ
确定由第一电阻传感器、第二电阻传感器、第三电阻传感器和第四电阻传感器测量的参数的测量值。
附图说明
20.通过阅读下面的描述，本发明的其他特征和优点将变得更加明显。该描述纯粹是例证性的，应参考附图来阅读，其中：图1示意性地示出了来自现有技术的测量装置的一个实施例，其包括多个彼此独立的测量分支。
21.图2是根据本发明的测量装置的一个实施例的电路图，其包括两个测量分支和总共四个传感器。
22.图3是根据本发明的测量装置的一个实施例的电路图，其包括三个测量分支和总共八个传感器。
23.图4是根据本发明的测量装置的一个实施例的电路图，其包括四个测量分支和总共十三个传感器。
24.图5示意性地示出了根据本发明的方法的一个实施例。
具体实施方式
25.根据本发明的测量装置旨在安装在机动车辆中，以便测量参数值，如温度、压力、光量、光强度、压电传感器的参数或可能改变所谓的“电阻”传感器的电阻率的任何其他参
数。换句话说，本发明中使用的电阻传感器可以是例如温度传感器、压力传感器、光量测量传感器、光强度测量传感器、压电传感器等。在根据本发明的装置中，电阻传感器可以是同一种类的，例如仅温度传感器或仅压力传感器，或者是不同种类的，也就是说是不同类型的传感器（温度传感器、压力传感器等）的混合。
26.根据本发明的装置包括至少一个参考电阻、至少两个测量分支和至少一个控制模块。
27.所述两个测量分支中的每一个至少包括能够连接到电压源的包括电阻或电阻传感器的第一元件以及能够连接到地线的包括电阻或电阻传感器的第二元件。第一元件和第二元件在中间点处彼此连接，至少两个测量分支的中间点通过包括电阻或电阻传感器的第三元件两两彼此连接。
28.图2示出了当测量装置1安装在机动车辆中时对所述装置1进行建模的电路的第一示例。除了控制模块2之外，电路还包括两个测量分支k1、k2。
29.第一测量分支k1包括电阻r0和第一电阻传感器r1，它们在称为“中间点”a的点处连接。电阻r0还电连接到电压源vcc，而第一电阻传感器r1还连接到地线m。电阻r0构成电路的参考电阻，并且其值对于控制模块2是已知的。
30.第二测量分支k2包括：第二电阻传感器r2，其一方面连接到电压源vcc，并且另一方面连接到中间点b；以及第三电阻传感器r3，其一方面连接到所述中间点b，并且另一方面连接到地线m。
31.第一测量分支k1和第二测量分支k2在它们各自的中间点a、b处通过第四电阻传感器r4连接。
32.图3示出了当测量装置1安装在机动车辆中时对所述装置1进行建模的电路的第二示例。除了控制模块2之外，电路还包括三个测量分支k1、k2、k3。
33.第一测量分支k1包括连接在中间点a处的电阻r0和第一电阻传感器r1。电阻r0还电连接到电压源vcc，而第一电阻传感器r1还连接到地线m。电阻r0构成电路的参考电阻，并且其值对于控制模块2是已知的。
34.第二测量分支k2包括：第二电阻传感器r2，其一方面连接到电压源vcc，并且另一方面连接到中间点b；以及第三电阻传感器r3，其一方面连接到所述中间点b，并且另一方面连接到地线m。
35.第一测量分支k1和第二测量分支k2在它们各自的中间点a、b处通过第四电阻传感器r4连接。
36.第三测量分支k3包括：第五电阻传感器r5，其一方面连接到电压源vcc，并且另一方面连接到中间点c；以及第六电阻传感器r6，其一方面连接到所述中间点c，并且另一方面连接到地线m。
37.第一测量分支k1和第三测量分支k3在它们各自的中间点a、c处通过第七电阻传感器r7连接。
38.第二测量分支k2和第三测量分支k3在它们各自的中间点b、c处通过第八电阻传感器r8连接。
39.图4示出了当测量装置1安装在机动车辆中时对所述装置1进行建模的电路的第三示例。除了控制模块2之外，电路还包括四个测量分支k1、k2、k3、k4。
40.第一测量分支k1包括连接在所述第一分支k1的中间点a处的电阻r0和第一电阻传感器r1。电阻r0还电连接到电压源vcc，而第一电阻传感器r1还连接到地线m。电阻r0构成电路的参考电阻，并且其值对于控制模块2是已知的。
41.第二测量分支k2包括：第二电阻传感器r2，其一方面连接到电压源vcc，并且另一方面连接到所述第二测量分支k2的中间点b；以及第三电阻传感器r3，其一方面连接到所述中间点b，并且另一方面连接到地线m。
42.第一测量分支k1和第二测量分支k2在它们各自的中间点a、b处通过第四电阻传感器r4连接。
43.第三测量分支k3包括：第五电阻传感器r5，其一方面连接到电压源vcc，并且另一方面连接到所述第三测量分支k3的中间点c；以及第六电阻传感器r6，其一方面连接到所述中间点c，并且另一方面连接到地线m。
44.第一测量分支k1和第三测量分支k3在它们各自的中间点a、c处通过第七电阻传感器r7连接。
45.第二测量分支k2和第三测量分支k3在它们各自的中间点b、c处通过第八电阻传感器r8连接。
46.第四测量分支k4包括：第九电阻传感器r9，其一方面连接到电压源vcc，并且另一方面连接到所述第四测量分支k4的中间点d；以及第十电阻传感器r
10
，其一方面连接到所述中间点d，并且另一方面连接到地线m。
47.第一测量分支k1和第四测量分支k4在它们各自的中间点a、d处通过第十一电阻传感器r
11
连接。
48.第二测量分支k2和第四测量分支k4在它们各自的中间点b、d处通过第十二电阻传感器r
12
连接。
49.最后，第三测量分支k3和第四测量分支k4在它们各自的中间点c、d处通过第十三电阻传感器r
13
连接。
50.在各种实施例中，控制模块2能够测量每个测量分支k1、k2、k3、k4的中间点和地线m之间的电压。
51.因此，在第一示例（图2）的配置中，仅需要控制模块20与中间点a和b的两个连接即可进行利用四个电阻传感器r1、r2、r3、r4的测量。在第二示例（图3）的配置中，仅需要控制模块20与中间点a、b和c的三个连接即可进行利用八个电阻传感器r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8的测量。在第三示例（图4）的配置中，仅需要控制模块20与中间点a、b、c和d的四个连接即可进行利用十三个电阻传感器r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r
10
、r
11
、r
12
、r
13
的测量。
52.应当注意，通过用电阻代替一些传感器，装置1可以包括更少的电阻传感器。优选地，连接在电压源vcc和第一测量分支k1的中间点a之间的第一测量分支k1的电阻r0总是构成装置1的参考电阻，并且其值是控制模块2已知的。作为变型，设置在另一测量分支上的另一电阻可以构成该参考电阻。
53.在其他实施例（未示出）中，装置1可以包括不止四个分支k1、k2、k3、k4。在这种情况下，电阻传感器的最大数量nb由下式给出：【数学式2】
其中，n是测量分支k1、
…
、kn的数量。
54.举例来说，下表给出了作为测量分支k1、
…
、kn的数量的函数的电阻传感器的最大数量nb的值：【表1】。
55.控制模块2能够将每个测量分支k1、k2、k3、k4的每个中间点a、b、c、d连接到电压源vcc或地线m，并且能够测量定义在每个测量分支k1、k2、k3、k4的每个中间点a、b、c、d和地线m之间的电压，以估算由电阻传感器r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r
10
、r
11
、r
12
、r
13
执行的测量的值，如下所述。
56.控制模块2优选地采用能够实施使得能够实现这些功能的指令集的微控制器或处理器的形式。
57.现在将在本发明的一个实施方式中介绍本发明。
58.在图2的示例中，控制模块2将以四种不同的配置执行四次电压测量。
59.首先，在步骤e1中，控制模块2将第二测量分支k2的中间点b连接到电压源vcc（或者将电压源施加到中间点b），并且在步骤e2中，测量定义在第一测量分支k1的中间点a和地线m之间的电压va。
60.当第二测量分支k2的中间点b连接到电压源vcc时，电阻r0与第四电阻传感器r4并联连接，使得定义在第一测量分支k1的中间点a和地线m之间的电压va由下式给出：【数学式3】也就是说：【数学式4】
。
61.接下来，在步骤e3，控制模块2将第二测量分支k2的中间点b连接到地线m，并且在步骤e4，测量定义在第一测量分支k1的中间点a和地线m之间的电压v'a。
62.当第二测量分支k2的中间点b连接到地线m时，第一电阻传感器r1与第四电阻传感器r4并联连接，使得定义在第一测量分支k1的中间点a和地线m之间的电压v
′a由下式给出：【数学式5】将上面等式（2）给出的r1代入该前一等式（3）得到：【数学式6】。
63.这样，在知晓参考电阻r0的值以及分别在步骤e2和e4中在第一测量分支k1的中间点a和地线m之间测量的两个电压值【数学式7】va和【数学式8】v'a的情况下，控制模块2在步骤e5中根据等式（4）计算第四电阻传感器r4的电阻值，然后在步骤e6中根据等式（2）计算第一电阻传感器r1的电阻值。
64.接下来，在步骤e7中，控制模块2将第一测量分支k1的中间点a连接到电压源vcc，并且在步骤e8中，测量定义在第二测量分支k2的中间点b和地线m之间的电压vb。
65.当第一测量分支k1的中间点a连接到电压源vcc时，第二电阻传感器r2与第四电阻传感器r4并联连接，使得定义在第二测量分支k2的中间点a和地线m之间的电压vb由下式给出：【数学式9】也就是说：【数学式10】。
66.接下来，在步骤e9中，控制模块2将第一测量分支k1的中间点a连接到地线m，并且在步骤e10中，测量定义在第二测量分支k2的中间点b和地线m之间的电压v'b。
67.当第二测量分支k2的中间点b连接到地线m时，第三电阻传感器r3与第四电阻传感器r4并联连接，使得定义在第二测量分支k2的中间点b和地线m之间的电压v
′b由下式给出：【数学式11】
将上面等式（6）给出的r1代入该前一等式（7）得到：【数学式12】。
68.这样，在知晓作为参考的在步骤e5中计算的第四电阻传感器r4的电阻值以及分别在步骤e7和e9中在第二测量分支k2的中间点b和地线m之间测量的两个电压值【数学式13】vb和【数学式14】v'b的情况下，控制模块2在步骤e11中根据等式（8）计算第二电阻传感器r2的电阻值，然后在步骤e12中根据等式（6）计算第三电阻传感器r3的电阻值。
69.在步骤e13中，控制模块2以本身已知的方式根据在步骤e5、e6、e11和e12中计算的第一电阻传感器r1、第二电阻传感器r2、第三电阻传感器r3和第四电阻传感器r4各自的电阻值来确定由这些电阻传感器测量的参数（温度、压力等）的测量值。
70.因此，在四种配置中连续测量第一测量分支k1和第二测量分支b的中间点a、b处的电压值使得能够求解具有四个未知数的包括四个方程的方程组，以便从单个参考电阻获得四个电阻传感器r1、r2、r3、r4中的每一个的电阻值。优选地，例如在持续数毫秒的时间间隔内快速执行连续测量，以防止一个或多个测量参数（温度、压力等）在所述测量的持续时间内变化。
71.因此，图2的示例中的电路使得能够从包括四个电阻传感器r1、r2、r3、r4的电路和控制模块2之间的仅两个连接点测量所述四个电阻传感器r1、r2、r3、r4的参数值。
72.图3和图4的示例中的电阻传感器的电阻值可以以类似于图2的示例中的电阻值的方式通过分别获得具有八个和十三个未知数的包括八个和十三个方程的方程组来计算，可以通过测量在各种配置中定义在每个分支的每个中间点（连接到电源电压或连接到地线的中间点）之间的电压来求解所述方程组。
73.因此，根据本发明的装置和方法与现有技术的解决方案（其中每个传感器都需要一个测量分支和一个电阻）相比，使得能够减少测量分支和控制模块之间所需的连接数量，因此降低了装置的成本和复杂度，同时简化了制造工艺。