具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的温度采样校正电路。

图1为根据本发明一个实施例的温度采样校正电路的方框示意图。参考图1所示，该温度采样校正电路包括：分压单元110、分压校正单元120、放大校正单元130和运算放大单元140。

其中，分压单元110可包括热敏电阻，分压单元110用于对热敏电阻上的电压进行分压，输出分压电压；分压校正单元120用于根据热敏电阻感应到的温度变化对分压电压进行校正，输出校正电压；放大校正单元130用于根据校正电压确定放大校正单元130的输出放大系数；运算放大单元140用于根据输出放大系数对校正电压进行放大处理，输出温度采样电压。在本发明的一个实施例中，热敏电阻可以为NTC热敏电阻。

具体地，分压单元110根据热敏电阻的电流和电压确定分压电压，在温度发生变化时，热敏电阻的阻值也会随着温度的变化而发生变化，进而使得热敏电阻的电流和电压也发生变化，其中，热敏电阻的阻值会随着温度的升高而变小，随着温度的降低而变大。分压校正单元120基于热敏电阻的变化情况对分压电压进行校正，并输出校正电压，放大校正单元130根据校正电压确定输出放大系数，运算放大单元140根据输出放大系数对校正电压进行放大处理。例如，在低温状态时，热敏电阻的阻值较大，分压校正单元会抑制分压电压的输出，得到校正电压，然后根据校正电压确定对应的放大系数，并根据放大系数对校正电压进行放大处理；在高温状态时，热敏电阻的阻值较小，分压校正单元不会抑制分压电压的输出，得到相应的校正电压，然后根据校正电压确定对应的放大系数，并根据放大系数对校正电压进行放大处理。由此，可以在不同温度下，自动切换使用不同的方法系数校正采样输出电压，使输出电压趋向于线性，采样输出值与温度值一一对应，不会出现温度采样电压判断出错的问题。其中，在本发明的一些实施例中，校正电压和输出放大系数可以为预先设定好一一对应关系。

可选地，在本发明的一些实施例中，参考图2所示，分压单元110还包括分压电阻Rt，分压电阻Rt的一端连接到第一参考电源V1，分压电阻Rt的另一端与热敏电阻Rn的一端相连。

在图2所示示例中，分压电阻Rt对热敏电阻Rn上的电压分压，输出分压电压Vm1=V1×Rn/(Rn+Rt)。

继续参考图2所示，分压校正单元120可包括：第一二极管D1和第一电阻R1。其中，第一二极管D1的阳极与热敏电阻Rn的一端相连且具有第一节点J1，第一二极管D1的阴极与第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端与热敏电阻Rn的另一端相连后接地。

在图2所示示例中，当热敏电阻Rn感应到的温度变化范围在第一预设温度范围内时，分压电压Vm1大于等于第一二极管D1导通电压VD1，此时第一二极管D1导通，第一电阻R1与热敏电阻Rn并联后，与分压电阻Rt串联，分压电压变小，对分压电压进行校正，若忽略第一二极管D1压降，输出的校正电压Vm11=V1×（Rn//R1)/（（Rn//R1)+Rt），其中，Rn//R1表示Rn与R1并联后的电阻。

当热敏电阻Rn感应到的温度变化范围在第二预设温度范围内时，分压电压Vm1小于第一二极管D1导通电压VD1，此时第一二极管D1截止，以对分压电压进行校正，输出的校正电压Vm12=V1×Rn/(Rn+Rt)。

当热敏电阻Rn感应到的温度变化范围在第三预设温度范围内时，分压电压Vm1小于第一二极管D1导通电压VD1，此时第一二极管D1截止，以对分压电压进行校正，输出的校正电压Vm13=V1×Rn/(Rn+Rt)。由此，通过热敏电阻感受到的温度变化情况，自动切换不同的校正方式，可以使输出电压趋向于线性，无需控制芯片和开关器件的参与，降低了硬件成本。

需要说明的是，第一预设温度范围、第二预设温度范围和第三预设温度范围可根据实际情况进行标定，例如，第一预设温度范围的下限值和第三预设温度的上限值可以为热敏电阻能承受的温度范围的下限值和上限值，如，上限值可以为150℃，下限值可以为-40℃。

参考图2所示，放大校正单元130包括：第二电阻R2、第二二极管D2、第三电阻R3和第四电阻R4。其中，第二电阻R2的一端与第一节点J1相连，第二二极管D2的阳极与第一节点J1相连；第三电阻R3的一端与第二二极管D2的阴极相连，第三电阻R3的另一端与第二电阻R2的另一端相连且具有第二节点J2，第二节点J2与运算放大单元140的反相输入端相连，第四电阻R4的一端与第二节点J2相连，第四电阻R4的另一端与运算放大单元140的输出端相连。

具体地，基于分压校正单元120输出的校正电压与运算放大单元140的同向输入端的电压U+的关系确定第二二极管D2为导通状态，进而确定输出放大系数，即根据图2中第一节点J1与第二节点J2之间的电压大小关系，确定输出放大系数。

进一步地，在热敏电阻Rn感应到的温度变化范围处于第一预设温度范围内时，如果输出的校正电压Vm11≥Vd2+U+时，其中，Vd2为第二二极管D2导通电压，第二二极管D2导通，此时的输出放大系数K1=R4/(R2//R3)；当热敏电阻Rn感应到的温度变化范围处于第二预设温度范围内时，校正电压Vm12≥Vd2+U+，第二二极管D2导通，此时的输出放大系数K2=R4/(R2//R3)；当热敏电阻Rn感应到的温度变化范围处于第三预设温度范围内时，校正电压Vm13＜Vd2+U+，第二二极管D2截止，此时的输出放大系数K3=R4/R2。

在本发明的一些实施例中，参考图2所示，运算放大单元140包括：第五电阻R5、第六电阻R6和第一运算放大器U1。其中，第五电阻R5的一端连接到第二参考电源V2；第六电阻R6的一端与第五电阻R5的另一端相连且具有第三节点J3，第六电阻R6的另一端接地；第一运算放大器U1的反相输入端与第二节点J2相连，第一运算放大器U1的同相输入端与第三节点J3相连，第一运算放大器U1的输出端作为运算放大单元140的输出端。

具体地，在图2所示示例中，第一运算放大器U1的同相输入端的电压U+=V2×R6/(R5+R6)，则根据输出放大系数对校正电压进行放大处理，并输出温度采样电压包括：当热敏电阻Rn感应到的温度变化范围处于第一预设温度范围内时，根据输出放大系数K1，对校正电压Vm11进行放大处理，第一运算放大器U1的输出端输出的温度采样电压Vm2=-Vm11×K1+(R4+(R2//R3))×V2×R6/（（R5+R6)×(R2//R3)），其中，K1=R4/(R2//R3)。

当热敏电阻Rn感应到的温度变化范围处于第二预设温度范围内时，根据输出放大系数K2，对校正电压Vm12进行放大处理，第一运算放大器U1的输出端输出的温度采样电压Vm2=-Vm12×K2+(R4+(R2//R3))×V2×R6/（（R5+R6)×(R2//R3)），其中，K2=R4/(R2//R3)。

当热敏电阻感应到的温度变化范围在第三预设温度范围内时，根据输出放大系数K3，对校正电压Vm13进行放大处理，第一运算放大器U1的输出端输出的温度采样电压Vm2=-Vm13×K3+(R4+R2)×V2×R6/（（R5+R6)×R2），其中，K3=R4/R2。

因此，本申请在低温时，热敏电阻的阻值大，分压校正单元抑制分压电压；在高温时，热敏电阻阻值较小，分压校正单元不限制分压电压。并且在不同温度下，电路自动切换使用不同的方放大系数，以校正输出电压，使输出电压趋于线性。

为了验证本申请的可靠性，利用现有的方案和本申请的方案分别进行温度仿真，仿真结果如图5和表1所示，其中，图5中Vm1*表示本申请的热敏电阻两端校正后的分压电压（校正电压），Vm3为现有技术中的热敏电阻两端的电压，Vm2为经过校正后的温度采样电压，Vm4为差分放大后的温度采样电压。随着温度的上升，校正电压Vm1*的变化比分压电压Vm3的变化更平稳，经过热敏电阻温度采样校正电路之后，其输出的温度采样电压Vm2趋于线性并随着温度变化单调上升，温度值与温度采样电压Vm2唯一对应。表1中的试验数据为温度在-40℃~150℃时，Vm3表示现有技术中的温度采样电压、Vm1*表示本申请的校正电压，Vm2表示校正后的温度采样电压，Vm4表示差分放大后的温度采样电压。

表1

综上所述，分压单元对热敏电阻进行分压，并输出分压电压至分压校正单元，分压校正单元根据热敏电阻感应到的不同的温度变化范围确定相应的校正电压，分压校正单元根据校正电压确定相应的输出放大系数，运算放大单元在热敏电阻感应到的温度变换范围基于输出放大系数，输出温度采样电压。由此，温度采样电压随着温度的变化趋于线性，提高了全温度范围内的热敏电阻与温度的线性度和温度检测的精准度，降低了控制难度和电路成本。

对应上述实施例，本发明实施例还提出了一种温度采样装置，参考图3所示，该装置包括：上述实施例描述的温度采样校正电路10和A/D采样转换单元20。其中，A/D采样转换单元20用于对温度采样校正电路10输出的温度采样电压进行A/D采样，以获得热敏电阻感应到的温度。

为了实现扩展采样输出电压的范围，在本发明的一些实施例中，温度采样装置还可包括设置在温度采样校正电路10与A/D采样转换单元20之间的差分放大单元30，差分放大单元30用于对温度采样校正电路10输出的温度采样电压进行差分放大，以便A/D采样转换单元20对差分放大后的温度采样电压进行A/D采样。通过对温度采样电压进行差分放大，使得采样输出电压的整体曲线斜率增大，输出电压范围增大。

在本发明的一些实施例中，参考图4所示，差分放大单元30包括：第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和第二运算放大器U2。其中，第七电阻R7的一端与温度采样校正电路10的输出端相连；第八电阻R8的一端与第七电阻R7的另一端相连且具有第四节点J4，第八电阻R8的另一端连接到第三参考电源V3；第九电阻R9的一端连接到第四参考电源V4；第十电阻R10的一端与第九电阻R9的另一端相连且具有第五节点J5；第二运算放大器U2的同相输入端与第四节点J4相连，第二运算放大器U2的反相输入端与第五节点J5相连，第二运算放大器U2的输出端与第十电阻R10的另一端相连。

具体地，通过设置第九电阻R9和第十电阻R10的阻值，对温度采样校正电路的输出端输出的温度采样电压进行差分放大，差分放大后的温度采样电压Vm4=-V4×R10/R9+（（Vm2+V3×R7/R8）×(R8/(R7+R8))×（1+R10/R9）。通过对差分放大后的温度采样电压进行A/D采样，提高热敏电阻在全温度范围内的检测精度（检测精度可达到±1℃）。

综上所述，根据本发明提供的温度采样装置，通过温度采样校正电路获得温度采样电压，并通过差分放大单元对温度采样电压进行差分放大，A/D采样转换单元对差分放大后的温度采样电压进行A/D采样，以获得热敏电阻感应到的温度。由此，提高了在全温度采样范围内的温度检测的精准度，降低了控制难度和电路成本。

在本发明的一个具体实施例中，参考图4和图5所示，在全温度范围（例如，-40℃-150℃）内，随着温度上升，校正电压Vm1*（包括Vm11，Vm12和Vm13）的变化比NTC热敏电阻Rn与电阻R1串联（相关技术）后的温度采样电压Vm3变化更平缓，经过运算放大单元140根据输出放大系数对校正电压进行放大处理后输出的温度采样电压Vm2趋于线性并随着温度变化单调上升，且温度值与Vm2唯一对应,经过差分放大单元30进行差分放大后的温度采样电压Vm4的曲线斜率增大。

由此可知，在全温度范围内NTC热敏电阻的阻值随温度变化呈现非线性关系，在低温区域（例如，-40℃-0℃）阻值变化率大，在高温区域（例如，100℃-150℃）阻值变化率小，使得A/D转换器无法准确识别。通过本发明提供的温度采样装置，使得差分放大后的温度采样电压Vm4的取值范围为0.57V-3.94V，且当热敏电阻Rn检测到温度变化为1℃时，对应的最小变化值△Vm4为0.0055V。在A/D采样转换单元20的分辨率为10位，且最大输入参考电压为5V时，则A/D采样转换单元20的分辨率为0.0048V，即言，在全温度范围内，A/D采样转换单元20可以识别1℃的温度变化，使得温度采样装置的精度达到±1℃，提高热敏电阻在全温度范围内的检测精度。

通过上述示例可知，通过根据输出放大系数对校正电压进行放大处理后的温度采样电压Vm2趋于线性，并通过差分放大单元对温度采样电压Vm2进行差分放大，得到的电压Vm4的线性程度更高（随温度变化，电压值变化更加明显），提高了温度采样装置的温度采样精准度提高、降低了控制难度和电路成本。

对应上述实施例，本发明实施例还提出了一种车辆。

如图6所示，该车辆1包括上述实施例描述的温度采样装置2。

根据本发明实施例的车辆，通过上述实施例描述的温度采样装置，提高了在全温度采样范围内的温度检测的精准度，降低了控制难度和电路成本。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，本发明实施例中所使用的“第一”、“第二”等术语，仅用于描述目的，而不可以理解为指示或者暗示相对重要性，或者隐含指明本实施例中所指示的技术特征数量。由此，本发明实施例中限定有“第一”、“第二”等术语的特征，可以明确或者隐含地表示该实施例中包括至少一个该特征。在本发明的描述中，词语“多个”的含义是至少两个或者两个及以上，例如两个、三个、四个等，除非实施例中另有明确具体的限定。

在本发明中，除非实施例中另有明确的相关规定或者限定，否则实施例中出现的术语“安装”、“相连”、“连接”和“固定”等应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以理解的，也可以是机械连接、电连接等；当然，还可以是直接相连，或者通过中间媒介进行间接连接，或者可以是两个元件内部的连通，或者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，能够根据具体的实施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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。