排气温度检测元件、排气温度检测元件的控制方法及车辆

技术领域

本发明涉及汽车排气系统温度检测技术领域，尤其涉及一种排气温度检测元件、排气温度检测元件的控制方法及车辆。

背景技术

为了避免由于汽车排气系统的温度过高，而引发的排气系统周边器件损坏的问题和催化器寿命缩短的问题，通常会在汽车排气系统的多个位置分别设置温度检测元件，以检测汽车排气系统中不同位置的排气温度。

上述技术方案中，需要将多个温度检测元件的输出接口分别插入发动机控制器（Electronic Control Unit，ECU）或者区域控制器（Drive Control Unit，DCU）的插接口（以下统称汽车控制器的插接口），这不仅需要占用汽车控制器的多个硬件插接口，而且需要大量的连接线束，以将多个温度检测元件和多个硬件插接口进行连接，提高了由于线束失效带来的温度检测失效的风险。

因此，亟需提出一种排气温度检测元件、排气温度检测元件的控制方法及车辆，来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种排气温度检测元件，该排气温度检测元件不仅节约了汽车控制器的硬件插接口资源，还减少了连接线束的使用量。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

排气温度检测元件，包括：

两个温度传感器，两个温度传感器用于分别采集车辆排气系统中两个不同位置的温度值；

控制单元，两个温度传感器均与控制单元信号连接；

连接器，连接器与控制单元信号连接，连接器用于与汽车控制器的一个插接口插接，两个温度传感器采集的温度值依次通过控制单元和连接器传递到汽车控制器。

可选地，控制单元包括数据过滤模块和温度计算器，数据过滤模块设置在温度计算器与连接器之间。

可选地，控制单元的输出信号包括CAN信号和PWM信号。

本发明的第二个目的在于提供一种排气温度检测元件的控制方法，该排气温度检测元件的控制方法具有节约汽车控制器硬件插接口资源的效果和减少连接线束使用量的效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

排气温度检测元件的控制方法，应用于上述的排气温度检测元件，排气温度检测元件的控制方法包括：获取两个温度传感器采集的车辆排气系统中两个不同位置的温度t1和t2，并将t1和t2汇集到同一个控制单元后再传递给汽车控制器。

可选地，排气温度检测元件的控制方法还包括：

设置温度梯度基准值Δtn和预设偏差值；

获取Ti时刻，两个温度传感器采集的车辆排气系统中两个不同位置的温度ti1和ti2；

计算Ti时刻，ti1与ti2的差值Δti；

根据预设公式获得Δti与Δtn的偏差值，若偏差值大于预设偏差值，则舍弃ti1和ti2。

可选地，温度梯度基准值Δtn随着Ti时刻的变化而变化。

可选地，排气温度检测元件的控制方法还包括：

获取Ti时刻之前的N个时刻中，每个时刻的t1与t2的差值Δt；

温度梯度基准值Δtn为N个Δt的平均值。

可选地，预设公式为：|Δti-Δtn|/Δtn。

可选地，预设偏差值为5%-15%。

本发明的第三个目的在于提供一种车辆，其汽车控制器的硬件插接口利用率较高，并且排气系统的温度检测可靠性较高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

车辆，包括排气系统和上述的排气温度检测元件，两个温度传感器分别设置在排气系统中两个不同的位置。

有益效果：

本发明提供的排气温度检测元件，包括连接器、控制单元和两个温度传感器，两个温度传感器和连接器均与控制单元信号连接，连接器用于与汽车控制器的一个插接口插接，两个温度传感器采集的温度值依次通过控制单元和连接器传递到汽车控制器，实际应用时，将两个温度传感器分别设置在汽车排气系统中的两个不同位置，然后将连接器与汽车控制器的一个插接口进行插接，即可将两个温度传感器采集的温度值传递给汽车控制器，与现有技术相比，该排气温度检测元件不仅节约了汽车控制器的硬件插接口资源，还减少了连接线束的使用量，进而降低了由于线束失效带来的温度检测失效的风险。

本发明提供的排气温度检测元件的控制方法，应用于上述的排气温度检测元件，使用汽车控制器的一个硬件插接口即可获取汽车排气系统中两个不同位置的温度数据，具有节约汽车控制器硬件插接口资源的效果和减少连接线束使用量的效果。

本发明提供的车辆，采用上述的排气温度检测元件，其汽车控制器的硬件插接口利用率较高，并且排气系统的温度检测可靠性较高。

附图说明

图1是本实施例提供的排气温度检测元件的结构示意图；

图2是本实施例提供的控制单元的工作流程示意图。

图中：

100、温度传感器；110、N型热电偶；200、连接器；300、壳体；411、螺母；412、法兰；420、后壳；430、第二连接线束；500、信号采集模块；510、增益放大电路；600、信号处理模块；610、模拟数字转换器；620、温度计算器；630、数据过滤模块；640、时钟。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供一种排气温度检测元件，该排气温度检测元件不仅节约了汽车控制器的硬件插接口资源，还减少了连接线束的使用量。

具体地，如图1所示，该排气温度检测元件包括两个温度传感器100、控制单元和连接器200，其中，两个温度传感器100用于分别采集车辆排气系统中两个不同位置的温度值，两个温度传感器100均与控制单元信号连接，连接器200与控制单元信号连接，连接器200用于与汽车控制器的一个插接口插接，两个温度传感器100采集的温度值依次通过控制单元和连接器200传递到汽车控制器。

需要说明的是，上述汽车控制器是本领域较为常见的ECU或者DCU，上述汽车控制器的插接口也是本领域较为常见的插接口，通常是I/O接口。

基于以上设计，在实际应用时，将两个温度传感器100分别设置在汽车排气系统中的两个不同位置，然后将连接器200与汽车控制器的一个插接口进行插接，即可将两个温度传感器100采集的温度值传递给汽车控制器，与现有技术相比，该排气温度检测元件不仅节约了汽车控制器的硬件插接口资源，还减少了连接线束的使用量，进而降低了由于线束失效带来的温度检测失效的风险。

将本实施例提供的排气温度检测元件应用于汽车排气系统上时，可以将两个温度传感器100分别安装在汽车排气系统中，不同工况下可能达到最高温度的两个位置，对这两个位置进行温度检测，有利于汽车控制器及时调节排气温度，进而对汽车排气系统的周边器件起到了很好的保护作用。

可选地，温度传感器100为N型热电偶110，将该排气温度检测元件应用于大排量发动机的排气系统上时，在排气系统进行再生步骤时，排气系统的极限温度往往高达1000℃，而N型热电偶110具有较大的温度检测范围，在高温环境下具有较强的抗氧化能力和热电特性，因此，采用N型热电偶110作为温度传感器100能够使得该排气温度检测元件在排气系统的极限温度下也能稳定工作，提高了排气温度检测元件的稳定性和可靠性。

可选地，控制单元的输出信号包括CAN信号和PWM信号，若发动机控制器的接口是CAN接口，则控制单元的输出信号为CAN信号，若发动机控制器的接口是PWM接口，则控制单元的输出信号为PWM信号，由此使得该排气温度检测元件能够适应发动机控制器的不同类型接口。

可选地，如图1和图2所示，控制单元包括信号采集模块500和信号处理模块600，信号采集模块500通过导线（图中未示出）接收N型热电偶110产生的差动电压信号，并将该差动电压信号在增益放大电路510中进行增益放大，然后将增益放大后的差动电压信号传递给信号处理模块600。

信号处理模块600主体为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，其内部设有模拟数字转换器610（即A/D转换器）和温度计算器620，模拟数字转换器610将电压信号转换为数字信号，温度计算器620根据该数字信号计算出两个温度传感器100采集的实际温度值。

需要说明的是，上述温度计算器620为本领域较为常见的元件，其计算实际温度值的方法为本领域较为常见的方法，示例性地，如图1和图2所示，提前在信号处理模块600内输入预设冷端温度值，上述数字信号值与预设冷端温度值之差即为实际温度值。当然，温度计算器620还可以通过其他方法计算实际温度值，此处不再一一列举。

优选地，如图1和图2所示，信号处理模块600内还设有数据过滤模块630，数据过滤模块630设置在温度计算器620与连接器200之间，温度计算器620计算出的两个温度传感器100采集的实际温度值被传递到数据过滤模块630，数据过滤模块630对两个温度传感器100在同一时刻采集的实际温度值进行过滤，若某一时刻，两个温度传感器100采集的实际温度值与预设值偏差较大，则舍弃该时刻两个温度传感器100采集的实际温度值，由此达到对采集到的温度数据进行过滤的作用，不仅提高了排气温度检测元件的采样精度，还实现了在排气温度检测元件层面对温度数据进行过滤，使得排气温度检测元件能够直接输出过滤后的物理值信号（即温度数据），该物理值信号可直接用于应用层（即汽车控制器），省去了在汽车控制器层面对温度数据进行过滤，减少了汽车控制器层面抽象开发的工作，也避免了汽车控制器芯片资源的浪费问题。

进一步地，如图1和图2所示，经数据过滤模块630过滤后，未被舍弃的温度数值依次通过排气温度检测元件的连接器200和汽车控制器的插接口（图中未示出）传递到汽车控制器。

可选地，如图1和图2所示，本实施例提供的排气温度检测元件还包括壳体300、绝缘电缆（图中未示出）、螺母411、后壳420和线束，其中，控制单元设置在壳体300内，连接器200固定在壳体300上，连接器200与数据过滤模块630通过第一连接线束（图中未示出）信号连接，第一连接线束设置在壳体300内；温度传感器100的探头（图中未示出）外部由绝缘电缆包裹，温度传感器100的探头与壳体300内的控制单元通过第二连接线束430信号连接；绝缘电缆固定在螺母411和法兰412上，螺母411用于将温度传感器100的探头固定在排气系统中对应的安装基座上，在法兰412与壳体300之间还设有后壳420，且后壳420套设在第二连接线束430的外侧，以对第二连接线束430起到保护作用；可以理解的是，温度传感器100的探头与后壳420之间的第二连接线束430的长度可以根据汽车排气系统的安装工况进行适当增长，以扩大壳体300与温度传感器100的探头之间的间距，即扩大壳体300内的控制单元与汽车排气系统中的高温区域之间的间距，以避免控制单元在高温环境中被损坏的问题。

本实施例还提供一种排气温度检测元件的控制方法，该排气温度检测元件的控制方法具有节约汽车控制器硬件插接口资源的效果和减少连接线束使用量的效果。

具体地，该排气温度检测元件的控制方法应用于上述的排气温度检测元件，该排气温度检测元件的控制方法包括：获取两个温度传感器100采集的车辆排气系统中两个不同位置的温度t1和t2，并将t1和t2汇集到同一个控制单元后再传递给汽车控制器。

基于以上设计，使用汽车控制器的一个硬件插接口即可获取汽车排气系统中两个不同位置的温度数据，具有节约汽车控制器硬件插接口资源的效果和减少连接线束使用量的效果。

进一步地，排气温度检测元件的控制方法还包括：设置温度梯度基准值Δtn和预设偏差值；获取Ti时刻，两个温度传感器100采集的车辆排气系统中两个不同位置的温度ti1和ti2；在汽车排气系统中，两个不同位置之间的温度梯度在短时间内应当是较为均匀的，因此，在获取到ti1和ti2之后，计算出ti1与ti2的差值Δti（即ti1与ti2之间的温度梯度）；根据预设公式获得Δti与Δtn的偏差值，若偏差值大于预设偏差值，则视为Ti时刻两个温度传感器100采集的温度数据误差较大，进而舍弃ti1和ti2，然后获取下一个时刻的偏差值，直至偏差值小于或者等于预设偏差值，则视为该时刻的温度数据误差较小，将该时刻的温度数据传递给汽车控制器即可，该方法设计实现了对采集到的温度数据进行过滤的作用，进而提高了排气温度检测元件的采样精度。

进一步地，温度梯度基准值Δtn随着Ti时刻的变化而变化，也就是说，温度梯度基准值Δtn是实时更新的，相较于将Δtn设定为固定不变的数值而言，将Δtn设置为实时更新的数值具有提高过滤精度的效果和降低误过滤几率的效果。

优选地，排气温度检测元件的控制方法还包括：获取Ti时刻之前的N个时刻中，每个时刻的t1与t2的差值Δt；温度梯度基准值Δtn为N个Δt的平均值。一方面，该设计方法与汽车排气系统的实际工况更为贴合，具体而言，在汽车排气系统中，两个不同位置之间的温度梯度在短时间内应当是较为均匀的，因此，获取Ti时刻之前的温度梯度，并通过计算公式对Ti时刻之前的温度梯度和Ti时刻的温度梯度进行计算获得偏差值，然后将偏差值与预设偏差值进行比对，该方法设计更加符合短时间内，温度梯度应当是较为均匀的应用需求；另一方面，该设计方法将N个Δt的平均值作为Δtn，相较于采用某一个时刻的Δt作为Δtn而言，将N个Δt的平均值作为Δtn具有提高Δtn精度的效果，进而提高了Δti与Δtn之间偏差值的精度，不仅具有提高过滤精度的效果，还具有降低误过滤几率的效果。

可以理解的是，上述N值可以根据实际应用情况而定，例如，N可以是三、四或五等等，即，Δtn为三个Δt的平均值、四个Δt的平均值或者五个Δt的平均值等等。另外，上述Ti时刻和Ti时刻之前的N个时刻都可以用信号处理模块600中设置的时钟640计时。

可选地，预设公式为：|Δti-Δtn|/Δtn，也就是说，根据预设公式得到的偏差值是Δti与Δtn之间的偏差率，相较于将Δti与Δtn的差值作为偏差值而言，将偏差率作为偏差值具有较高的比对精度，进而能够进一步提高过滤精度，还能够进一步降低误过滤的几率。

进一步地，预设偏差值为5%-15%，示例性地，预设偏差值可以是5%、10%或者15%等，5%-15%的预设偏差值较为适中，能够较为精确地对温度数值进行过滤。

可选地，本实施例还提供一种车辆，该车辆包括排气系统和上述的排气温度检测元件，两个温度传感器100分别设置在排气系统中两个不同的位置，该车辆采用上述的排气温度检测元件，其汽车控制器的硬件插接口利用率较高，并且排气系统的温度检测可靠性较高。

可选地，本实施例提供的车辆使用上述的排气温度检测元件的控制方法，以达到节约汽车控制器硬件插接口资源的效果和减少连接线束使用量的效果。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。