CN112983660B - 约束排气系统中的氧气传感器的斜坡速率的变化的闭环增益控制 - Google Patents

约束排气系统中的氧气传感器的斜坡速率的变化的闭环增益控制 Download PDF

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Abstract

驱动电路以占空比驱动与车辆的排气系统中的传感器相关联的加热器。反馈电路生成指示传感器的温度的反馈信号。斜坡电路输出：第一斜坡设定点，其指示在车辆的发动机开启之后在第一时间段期间将以其改变传感器的温度的第一速率；和第二斜坡设定点，其指示在第一时间段之后将以其改变传感器的温度的第二速率，直到传感器的温度达到预定温度为止。误差电路基于反馈信号和第一与第二斜坡设定点生成第一误差信号和第二误差信号。控制器控制基于一个或多个增益驱动电路的占空比以驱动加热器。

Description

约束排气系统中的氧气传感器的斜坡速率的变化的闭环增益 控制
技术领域
在该段落所提供的信息是为了总体上介绍本公开的背景。在该段落所描述的范围内，目前署名的发明人的工作以及在提交时可能不以另外的方式构成现有技术的说明的方面，既不明确也不隐含地被承认为针对本公开的现有技术。
本发明总体上涉及车辆的排气系统，并且更具体地涉及变化的闭环增益控制，以约束车辆的排气系统中的氧气传感器的斜坡速率。
背景技术
氧气传感器(O2传感器)安装在排气歧管中，以感测离开车辆的发动机的废气中未燃的氧气。排气系统中的氧气传感器的数量各不相同。许多车辆具有两个氧气传感器：第一氧气传感器，其相对于催化转化器位于上游；和第二氧气传感器，其相对于催化转化器位于下游。第一(上游)氧气传感器测量从排气歧管出来的排气的空气-燃料比，并将高和低的电压信号发送至动力传动系控制模块，以调整空气-燃料混合物。当动力传动系控制模块接收指示稀的空气-燃料混合物的低电压信号时，动力传动系控制模块通过提高空气-燃料混合物中的燃料量来补偿。当动力传动系控制模块接收指示浓的空气-燃料混合物的高电压信号时，动力传动系控制模块通过降低空气-燃料混合物中的燃料量来使空气-燃料混合物变稀。动力传动系控制模块使用来自氧气传感器的输入以调整空气-燃料混合物称为闭环反馈控制。该闭环操作导致在浓与稀之间持续的反转，这允许催化转化器通过将空气-燃料混合物的总平均比保持处于合适的平衡来使排放最低。
然而，当起动冷的发动机时或者如果氧气传感器失效，则动力传动系控制模块进入开环操作。在开环操作中，动力传动系控制模块不从氧气传感器接收信号，并命令固定的浓燃料混合物。开环操作导致增加的燃料消耗和排放。许多较新的氧气传感器包括加热元件，以帮助它们迅速达到操作温度，以便使花费在开环操作的时间量最少。
第二(下游)氧气传感器测量从催化转化器出来的空气-燃料比，以确保催化转化器在合适地运行。在动力传动系模块由于来自上游氧气传感器(传感器1)的输入而在浓与稀的空气-燃料混合物之间反转的同时，催化转化器工作以维持期望化学计量的空气-燃料比。因此，下游氧气传感器(传感器2)需要产生稳定的电压。
宽带氧气传感器(也称为宽量程空气燃料传感器或WRAF传感器)和空气/燃料(A/F)传感器在较新的车辆中正替代传统的氧气传感器。WRAF传感器本质上是较智能的氧气传感器，其带有允许其精确确定发动机的准确空气/燃料比的一些附加的内部电路。像普通的氧气传感器一样，它对排气中变化的氧气水平作出反应。但与普通的氧气传感器不同，当空气/燃料混合物变浓或者变稀时，其输出信号不会突然改变。虽然普通的氧气传感器是浓/稀指示器，但WRAF传感器提供对应于准确的空气/燃料比的逐渐变化的信号。WRAF传感器的输出电压由其内部电路转化成可变的双向电流信号，其当空气/燃料混合物变得较稀时可在正方向上逐渐增强。在当空气/燃料混合物完全平衡(14.7比1)时的“化学计量”点，来自WRAF传感器的电流流动停止。当空气/燃料比逐渐变浓时，电流在负方向上流动。像普通的氧气传感器一样，WRAF传感器还具有内部加热器电路，以帮助它们迅速达到操作温度。为了合适地工作，WRAF传感器典型地需要比氧气传感器高的操作温度。
发明内容
一种系统包括驱动电路、反馈电路、斜坡电路、误差电路和控制器。驱动电路构造成以占空比驱动与车辆的排气系统中的传感器相关联的加热器。反馈电路构造成生成指示传感器的温度的反馈信号。斜坡电路构造成输出第一斜坡设定点，其指示在开启车辆的发动机之后在第一时间段期间将以其改变传感器的温度的第一速率。斜坡电路构造成输出第二斜坡设定点，其指示在第一时间段之后将以其改变传感器的温度的第二速率，直到传感器的温度达到预定温度。误差电路构造成在第一时间段期间基于反馈信号和第一斜坡设定点生成第一误差信号。误差电路构造成在第一时间段之后基于反馈信号和第二斜坡设定点生成第二误差信号，直到传感器的温度达到预定温度。控制器构造成基于一个或多个增益来控制驱动电路的占空比，以驱动加热器。控制器构造成在第一时间段期间基于第一误差信号调整一个或多个增益。控制器构造成在第一时间段之后基于第二误差信号调整一个或多个增益，直到传感器的温度达到预定温度。
在另一特征中，控制器基于调整的一个或多个增益来调整驱动电路的占空比，以驱动加热器。
在另一特征中，第二速率比第一速率快。
在另一特征中，预定温度是传感器的起燃温度。
在另一特征中，由于调整的一个或多个增益，传感器的温度保持在由传感器的制造商指定的限制范围内。
在另一特征中，传感器在第一时间段结束时加热至小于预定温度的第一温度。
在另一特征中，传感器在存在水蒸汽的情况下在第一时间段期间加热。
在另一特征中，传感器在不被损坏的情况下在第一时间段期间加热。
在另一特征中，传感器在不被损坏的情况下达到预定温度。
在其它特征中，驱动电路包括脉冲宽度调制电路，并且控制器包括比例积分微分控制器。
在还有的其它特征中，方法包括以占空比驱动与车辆的排气系统中的传感器相关联的加热器，并接收指示传感器的温度的反馈信号。方法还包括输出第一斜坡设定点，其指示在车辆的发动机开启之后在第一时间段期间将以其改变传感器的温度的第一速率。方法还包括输出第二斜坡设定点，其指示在第一时间段之后将以其改变传感器的温度的第二速率，直到传感器的温度达到预定温度。方法还包括在第一时间段期间基于反馈信号和第一斜坡设定点生成第一误差信号。方法还包括在第一时间段之后基于反馈信号和第二斜坡设定点生成第二误差信号，直到传感器的温度达到预定温度。方法还包括基于一个或多个增益控制占空比以驱动加热器，在第一时间段期间基于第一误差信号调整一个或多个增益，和在第一时间段之后基于第二误差信号调整一个或多个增益，直到传感器的温度达到预定温度。
在另一特征中，方法还包括基于调整的一个或多个增益调整占空比，以驱动加热器。
在另一特征中，第二速率比第一速率快。
在另一特征中，预定温度是传感器的起燃温度。
在另一特征中，方法还包括由于调整的一个或多个增益，将传感器的温度保持在由传感器的制造商指定的限制范围内。
在另一特征中，方法还包括在第一时间段结束时将传感器加热至小于预定温度的第一温度。
在另一特征中，方法还包括在存在水蒸汽的情况下在第一时间段期间加热传感器。
在另一特征中，方法还包括在不损坏传感器的情况下在第一时间段期间加热传感器。
在另一特征中，方法还包括在不损坏传感器的情况下将传感器加热至预定温度。
在另一特征中，方法还包括利用脉冲宽度调制并利用比例积分微分控制器控制占空比以驱动加热器。
本发明提供以下技术方案：
1. 一种系统，包括：
驱动电路，其构造成以占空比驱动与车辆的排气系统中的传感器相关联的加热器；
反馈电路，其构造成生成指示所述传感器的温度的反馈信号；
斜坡电路，其构造成输出：
第一斜坡设定点，其指示在所述车辆的发动机开启之后在第一时间段期间将以其改变所述传感器的温度的第一速率；和
第二斜坡设定点，其指示在所述第一时间段之后将以其改变所述传感器的温度的第二速率，直到所述传感器的温度达到预定温度；
误差电路，其构造成：
在所述第一时间段期间基于所述反馈信号和所述第一斜坡设定点生成第一误差信号；和
在所述第一时间段之后基于所述反馈信号和所述第二斜坡设定点生成第二误差信号，直到所述传感器的温度达到所述预定温度；和
控制器，其构造成：
基于一个或多个增益，控制所述驱动电路的占空比，以驱动所述加热器；
在所述第一时间段期间基于所述第一误差信号调整所述一个或多个增益；和
在所述第一时间段之后基于所述第二误差信号调整所述一个或多个增益，直到所述传感器的温度达到所述预定温度。
2. 根据方案1所述的系统，其中，所述控制器基于调整的一个或多个增益来调整所述驱动电路的占空比，以驱动所述加热器。
3. 根据方案1所述的系统，其中，所述第二速率比所述第一速率快。
4. 根据方案1所述的系统，其中，所述预定温度是所述传感器的起燃温度。
5. 根据方案1所述的系统，其中，由于调整的一个或多个增益，所述传感器的温度保持在由所述传感器的制造商指定的限制范围内。
6. 根据方案1所述的系统，其中，所述传感器在所述第一时间段结束时加热至小于所述预定温度的第一温度。
7. 根据方案1所述的系统，其中，所述传感器在存在水蒸汽的情况下在所述第一时间段期间加热。
8. 根据方案1所述的系统，其中，所述传感器在不被损坏的情况下在所述第一时间段期间加热。
9. 根据方案1所述的系统，其中，所述传感器在不被损坏的情况下达到所述预定温度。
10. 根据方案1所述的系统，其中，所述驱动电路包括脉冲宽度调制电路，并且其中，所述控制器包括比例积分微分控制器。
11. 一种方法，包括：
以占空比驱动与车辆的排气系统中的传感器相关联的加热器；
接收指示所述传感器的温度的反馈信号；
输出第一斜坡设定点，其指示在所述车辆的发动机开启之后在第一时间段期间将以其改变所述传感器的温度的第一速率；
输出第二斜坡设定点，其指示在所述第一时间段之后将以其改变所述传感器的温度的第二速率，直到所述传感器的温度达到预定温度；
在所述第一时间段期间基于所述反馈信号和所述第一斜坡设定点生成第一误差信号；
在所述第一时间段之后基于所述反馈信号和所述第二斜坡设定点生成第二误差信号，直到所述传感器的温度达到所述预定温度；
基于一个或多个增益，控制所述占空比以驱动所述加热器；
在所述第一时间段期间基于所述第一误差信号调整所述一个或多个增益；和
在所述第一时间段之后基于所述第二误差信号调整所述一个或多个增益，直到所述传感器的温度达到所述预定温度。
12. 根据方案11所述的方法，还包括基于调整的一个或多个增益调整所述占空比以驱动所述加热器。
13. 根据方案11所述的方法，其中，所述第二速率比所述第一速率快。
14. 根据方案11所述的方法，其中，所述预定温度是所述传感器的起燃温度。
15. 根据方案11所述的方法，其中，还包括由于调整的一个或多个增益，将所述传感器的温度保持在由所述传感器的制造商指定的限制范围内。
16. 根据方案11所述的方法，其中，还包括在所述第一时间段结束时将所述传感器加热至小于所述预定温度的第一温度。
17. 根据方案11所述的方法，还包括在存在水蒸汽的情况下在所述第一时间段期间加热所述传感器。
18. 根据方案11所述的方法，还包括在不损坏所述传感器的情况下在所述第一时间段期间加热所述传感器。
19. 根据方案11所述的方法，还包括在不损坏所述传感器的情况下将所述传感器加热至所述预定温度。
20. 根据方案11所述的方法，还包括利用脉冲宽度调制并利用比例积分微分控制器控制所述占空比以驱动所述加热器。
本公开另外的适用领域将从详细说明、权利要求和绘图变得明了。详细说明和特定的示例仅为了举例说明，而不用于限制本公开的范围。
附图说明
从详细说明和附图变得更充分地理解本公开，其中：
图1示出根据本公开用于控制车辆的排气系统中的传感器(例如，氧气传感器或宽量程空气-燃料传感器)的加热的系统；和
图2示出根据本公开用于控制车辆的排气系统中的传感器(例如，氧气传感器或宽量程空气-燃料传感器)的加热的方法。
在附图中，可重复使用附图标记以识别相似和/或相同的元件。
具体实施方式
O2传感器和WRAF传感器需要具有受约束的温度升高速率，以防止传感器损坏。提出的方法改变加热器控制的增益，以将温度升高速率约束至由传感器制造商所推荐的最大速率。O2传感器加热器控制的校准增益在传感器的预热时段期间利用闭环反馈自动地约束。预热时段不需要附加的增益校准，并且方法使用传感器反馈以确保不违背约束。除防止损坏之外，方法为了更好的排放而缩短O2和WRAF传感器的起燃时间，其中，起燃时间是传感器达到起燃温度所花费的时间，所述起燃温度是传感器足够暖和并且可使用的温度。
为了缩短起燃时间，许多较新的传感器具有较低的质量并使用较高的加热器功率，这增大传感器的热斜坡速率，继而可导致传感器损坏。目前，控制使用开环最小电压水平，其在预热时段期间被提供至传感器。本控制不使用来自传感器的任何反馈，并且在传感器的预热时段期间不控制加热器增益。本公开的系统和方法使用反馈，并控制加热器增益，以优化由供应商指定的最大斜坡速率，这导致更稳健的加热器控制，从而防止传感器失效并且还使预热时间和排放最低。具体地，系统和方法使用传感器温度测量的反馈来改变闭环控制的增益，以便将温度斜坡速率约束至由供应商指定的最大值。
对于任一传感器(即，O2或WRAF)，传感器的输出是传感器的温度的函数。使用加热器加热这些传感器，以控制传感器温度并因此将传感器输出控制至期望值。提出的系统以还防止传感器在预热时段期间由加热引起的开裂的方式实现该目标，直到达到起燃，如以下详细说明的。
当冷起动发动机时，发动机排气常常包含水蒸汽。如果不合适地控制传感器的温度，则该水蒸汽可使传感器损坏(例如，开裂)。为了防止损坏，一些制造商指定在冷起动发动机之后的时间段不加热传感器。假定是在该时间段之后水蒸汽将不再存在。在经过该时间段之后，可根据指定的加热分布图（曲线）或温度分布图（曲线）加热传感器，直到将传感器加热至传感器准备好使用的期望的温度(即，起燃温度)。然而，该过程可花费长的时间，这可不利地影响燃料效率和排放。
一些制造商允许在冷起动发动机之后以受控的方式加热传感器。这些制造商典型地为逐渐加热它们的传感器提供不同的加热模式和对应的加热分布图。例如，在涵盖冷起动发动机之后立即将传感器加热第一预定时间段的第一模式下，根据第一分布图以第一速率加热传感器。也就是说，在冷起动发动机之后，在第一预定时间段根据第一分布图以第一速率提高传感器温度。假定(或证实)在第一预定时间段结束时水蒸汽不再存在。
在第一预定时间段之后，在第二模式下，根据第二分布图以第二速率加热传感器，直到传感器温度达到起燃温度为止。也就是说，在第一预定时间段之后，根据第二分布图以第二速率提高传感器温度，直到传感器温度达到起燃温度。一些制造商提供附加的模式，并为每个附加模式指定不同的加热速率和对应的分布图。第一速率和第二速率不必都是线性的(即，速率可以是非线性的)。第二速率可以比第一速率快。重要的是，制造商约束(即，限制)这些速率，以防止传感器损坏。也就是说，制造商指定在每种模式下对于这些速率的最大值和最小值。本公开的系统和方法控制加热器，其独立于传感器的类型和制造商加热传感器，使得传感器温度在每种模式下根据制造商的分布图并且在制造商的约束内改变。
图1示出了根据本公开用于控制传感器的加热的系统100。尽管为了说明性目的仅示出并描述一个传感器，但系统100可以以下描述的方式控制多个传感器。尽管分开地示出，但元件106、108、110、112和116中的一个或多个元件可集成到单个电路中。
系统100包括带有相关的加热器104的传感器102(例如，O2或WRAF传感器)、以占空比驱动加热器104的驱动电路(例如，PWM电路)106和根据一个或多个增益控制加热器104的占空比的控制器(例如，PID控制器)108。车辆的电池109向传感器102供电。
系统100还包括反馈电路110，其感测传感器102的电阻，该传感器的电阻作为传感器102的温度的函数而变化。反馈电路110利用查找表格将电阻转换成温度量度，并生成指示传感器102的温度的反馈信号。
系统100还包括斜坡电路112。斜坡电路112为传感器102生成斜坡(即，即以斜坡的形式随时间变化)设定点。例如，斜坡电路112可生成第一斜坡设定点，其在开启(即，冷起动)发动机之后在第一时间段期间以第一速率变化。在第一时间段之后，斜坡电路112可生成以第二速率变化的第二斜坡设定点，直到传感器温度达到预定温度(例如，起燃温度)。第二速率可以比第一速率快。斜坡设定点的单位可以是摄氏度/秒。
发动机控制模块114基于传感器102的输出来控制发动机的操作(例如，空气-燃料比)。发动机控制模块114可存储用于各种传感器的加热分布图。发动机控制模块114可感测传感器102的类型，并向斜坡电路112提供用于传感器102的一个或多个加热分布图(取决于加热模式的数量)。斜坡电路112根据一个或多个加热分布图生成斜坡设定点。斜坡电路112生成在由一个或多个加热分布图指定的约束内的斜坡设定点。
系统100还包括误差电路116，其将反馈信号与由斜坡电路112输出的斜坡设定点相比较，并基于比较，生成误差信号。例如，在开启(即，冷起动)发动机之后的第一时间段期间，误差电路116基于反馈信号和第一斜坡设定点生成第一误差信号。控制器108基于第一误差信号调整其增益，并且基于调整的增益调整驱动电路106的占空比。由于第一斜坡设定点在第一时间段期间改变，所以第一误差信号、控制器108的增益和驱动电路106的占空比也在第一时间段期间改变。
驱动电路106以调整的占空比驱动加热器104，直到第一时间段期满。由于斜坡电路112生成在由一个或多个加热分布图指定的约束内的斜坡设定点，所以驱动电路106以其驱动加热器104的经调整的占空比确保传感器温度保持在由一个或多个加热分布图指定的限制内，使得传感器不开裂。
发动机控制模块114可利用计数器监测第一时间段。发动机控制模块114可基于在冷起动发动机之后用于排气系统中的水蒸汽消散所花费的时间量确定计数器的值。发动机控制模块114可基于诸如环境温度、湿度、发动机温度、自上次发动机关闭以来经过的时间量等等的因素估计用于水蒸汽消散所花费的时间量。
因而，在第一时间段结束时，由于如上所述在存在水蒸汽的情况下执行的受控的加热，传感器102在不开裂或者以其它的方式被损坏的情况下预热至小于起燃温度的温度。系统100可在第一时间段期间利用附加的斜坡设定点。
在第一时间段期满之后，斜坡电路112生成第二斜坡设定点，其以第二速率改变，直到传感器温度达到预定温度(例如，起燃温度)。误差电路116基于反馈信号和第二斜坡设定点生成第二误差信号。控制器108基于第二误差信号调整其增益，并且基于调整的增益，调整驱动电路106的占空比。由于第二斜坡设定点也随着时间改变，所以第二误差信号、控制器108的增益和驱动电路106的占空比也随着时间改变。驱动电路106以调整的占空比驱动加热器104，直到传感器温度达到预定温度(例如，传感器102的起燃温度)。
因而，传感器102在不开裂或以其它的方式被损坏的情况下加热至起燃温度。由于传感器102在第一时间段结束时已预热，所以第二斜坡设定点以其变化的第二速率可以比在第一时间段期间第一斜坡设定点以其变化的第一速率快。因而，传感器102迅速地达到起燃温度而没有开裂或以其它的方式被损坏。系统100可在第一时间段期间之后利用附加的斜坡设定点。
系统100可以许多方式确定传感器102是否已达到预定温度(例如，起燃温度)。例如，发动机控制模块114可基于传感器102的输出作出决定。替代性地，误差电路116可基于反馈信号作出确定。
图2示出了根据本公开用于控制传感器的加热的方法200。例如，方法200通过系统100的一个或多个元件(例如，通过元件106、108、110、112和116中的一个或多个元件)执行。尽管为了说明性目的仅描述了一个传感器，但方法200可以以下描述的方式控制多个传感器。
在202处，方法200确定是否开启(即，冷起动)发动机。方法200等待，直到发动机开启为止。当发动机开启时，方法200前进到204。在204处，方法200起动计数器。当计数器期满时，第一时间段经过。例如，方法200选择第一时间段(即，计数器的值)，使得在第一时间结束时(即，当计数器期满时)在排气中将不存在水蒸汽。
在206处，方法200输出第一斜坡设定点，用于控制与传感器相关的加热器。在208处，方法200基于传感器的电阻生成关于传感器的温度的反馈。在210处，方法200基于反馈和第一斜坡设定点生成第一误差信号。在212处，方法200基于第一误差信号改变控制加热器的控制器的一个或多个增益。调整的增益确保传感器温度保持在指定的限制内。在214处，方法200基于控制器的调整增益控制加热器的占空比。在216处，方法200基于根据调整的增益生成的占空比，控制加热器。
在218处，方法200确定计数器是否期满。如果计数器尚未期满，则方法200返回至206。如果计数器已期满，则方法200前进到220。
在220处，方法200输出第二斜坡设定点，用于控制与传感器相关的加热器。在222处，方法200基于传感器的电阻继续生成关于传感器的温度的反馈。在224处，方法200基于反馈和第二斜坡设定点生成第二误差信号。在226处，方法200基于第二误差信号改变控制加热器的控制器的一个或多个增益。调整的增益确保传感器温度保持在指定的限制内。在228处，方法200基于控制器的调整增益来控制加热器的占空比。在230处，方法200基于根据调整的增益生成的占空比，控制加热器。
在232处，方法200确定传感器是否加热至预定温度(例如，传感器的起燃温度)。如果传感器尚未加热至预定温度(例如，传感器的起燃温度)，则方法返回至220。如果传感器已加热至预定温度(例如，传感器的起燃温度)，则方法200结束。
前述说明本质上仅是说明性的，并且不用于限制本公开、其应用或使用。本公开的宽广教导可以各种各样的形式实施。因此，尽管本公开包括特定的示例，但由于其它的变型在研究附图、说明书和所附权利要求时将变得明了，所以本公开的真正范围不应如此受限。应理解方法内的一个或多个步骤在不改变本公开的原理的情况下可以不同的次序(或同时地)执行。此外，尽管实施例中的每个实施例以上被描述成具有某些特征，但关于本公开的任何实施例所描述的那些特征中的任何一个或多个特征可在其它实施例中的任何实施例中实施和/或与其它实施例中的任何实施例的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施例不相互排斥，并且一个或多个实施例的相互组合保持在本公开的范围内。
元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系利用各种术语被描述，包括“连接”、“接合”、“联接”、“邻近”、“紧邻”、“在…顶部”、“在…上方”、“在…下方”和“设置”。除非被明确描述成“直接”，否则当在以上的公开中描述第一与第二元件之间的关系时，该关系可以是其中没有其它居间元件存在于第一与第二元件之间的直接关系，而且还可以是其中一个或多个居间元件(空间地或功能地)存在于第一与第二元件之间的间接关系。如在本文所使用地，短语A、B和C中的至少一个应被解释为利用非排他性的逻辑“或”，表示逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。
在图中，如由箭头所指示的箭头的方向通常表示图表感兴趣的信息(诸如数据或指令)的流。例如，当元件A与元件B交换各种各样的信息但从元件A传递至元件B的信息与图表相关时，箭头可从元件A指向元件B。该单向箭头并不意味着没有其它信息从元件B传递至元件A。此外，对于从元件A发送至元件B的信息，元件B可向元件A发送信息的请求或接收确认。
在该申请中，包括以下的定义，术语“模块”或术语“控制器”可用术语“电路”代替。术语“模块”可指以下各者的一部分或包括以下各者：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或群)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或群)；提供所描述的功能性的其它合适的硬件部件；或以上中的一些或全部的组合，诸如在片上系统(SoC)中。
模块可包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可包括连接至局域网络(LAN)、Internet和广域网络(WAN)的有线或无线接口或其组合。本公开的任何给定模块的功能性可分布在经由接口电路连接的多个模块之间。例如，多个模块可允许负载平衡。在另一示例中，服务器(还称为远程或云)模块可代表客户模块实现一些功能性。
如以上所使用的，术语代码可包括软件、固件和/或微代码，并且可指程序、例程、函数、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包含执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器电路。术语群处理器电路包含与附加处理器电路组合以执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的处理器电路。对多个处理器电路的提及包含在离散裸片上的多个处理器电路、在单个裸片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个芯、单个处理器电路的多个线程或以上的组合。术语共享存储器电路包含存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器电路。术语群存储器电路包含与附加存储器组合以存储来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器电路。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如在本文所使用的，术语计算机可读介质不包含通过介质(诸如在载波上)传播的瞬态电信号或电磁信号；术语计算机可读介质因此可被认为是有形的或非瞬态的。非瞬态的有形计算机可读介质的非限制性示例为非易失性存储器电路(诸如闪速存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩模只读存储器电路)、易失性存储器电路(诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁性存储介质(诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光学存储介质(诸如CD、DVD或蓝光光盘)。
在该申请中所描述的设备和方法可通过由将通用计算机构造成执行在计算机程序中具体化的一个或多个特定函数所形成的专用计算机来部分或完全实施。上述功能块、流程图组成和其它元件用作软件详细说明，其可通过熟练的技术人员或程序员的例行工作转化成计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非瞬态的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括或依赖于存储的数据。计算机程序可包含与专用计算机的硬件相互作用的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定装置相互作用的装置驱动程序、一个或多个操作系统、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。
计算机程序可包括：(i)要解析的描述性文本，诸如HTML(超文本标记语言)、XML(可扩展标记语言)或JSON(JavaScript对象标记)；(ii)汇编代码；(iii)由编译器从源代码生成的目标代码；(iv)用于由解释器执行的源代码；(v)用于由即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，源代码可利用如下语言的语法编写，包括C、C++、C#、Objective C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java®、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript®、HTML5(超文本标记语言第五版)、Ada、ASP(动态服务器网页)、PHP(PHP：超文本预处理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash®、Visual Basic®、Lua、MATLAB、SIMULINK和Python®。

Claims (20)

1.一种用于控制车辆的排气系统中的传感器的加热的系统，包括：
驱动电路，其构造成以占空比驱动与车辆的排气系统中的传感器相关联的加热器；
反馈电路，其构造成生成指示所述传感器的温度的反馈信号；
斜坡电路，其构造成输出：
第一斜坡设定点，其指示在所述车辆的发动机开启之后在第一时间段期间将以其改变所述传感器的温度的第一速率；和
第二斜坡设定点，其指示在所述第一时间段之后将以其改变所述传感器的温度的第二速率，直到所述传感器的温度达到预定温度；
误差电路，其构造成：
在所述第一时间段期间基于所述反馈信号和所述第一斜坡设定点生成第一误差信号；和
在所述第一时间段之后基于所述反馈信号和所述第二斜坡设定点生成第二误差信号，直到所述传感器的温度达到所述预定温度；和
控制器，其构造成：
基于一个或多个增益，控制所述驱动电路的占空比，以驱动所述加热器；
在所述第一时间段期间基于所述第一误差信号调整所述一个或多个增益；和
在所述第一时间段之后基于所述第二误差信号调整所述一个或多个增益，直到所述传感器的温度达到所述预定温度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器基于调整的一个或多个增益来调整所述驱动电路的占空比以驱动所述加热器。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二速率比所述第一速率快。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述预定温度是所述传感器的起燃温度。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，由于调整的一个或多个增益，所述传感器的温度保持在由所述传感器的制造商指定的限制范围内。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器在所述第一时间段结束时加热至小于所述预定温度的第一温度。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器在存在水蒸汽的情况下在所述第一时间段期间加热。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器在不被损坏的情况下在所述第一时间段期间加热。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器在不被损坏的情况下达到所述预定温度。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述驱动电路包括脉冲宽度调制电路，并且其中，所述控制器包括比例积分微分控制器。
11.一种用于控制车辆的排气系统中的传感器的加热的方法，包括：
以占空比驱动与车辆的排气系统中的传感器相关联的加热器；
接收指示所述传感器的温度的反馈信号；
输出第一斜坡设定点，其指示在所述车辆的发动机开启之后在第一时间段期间将以其改变所述传感器的温度的第一速率；
输出第二斜坡设定点，其指示在所述第一时间段之后将以其改变所述传感器的温度的第二速率，直到所述传感器的温度达到预定温度；
在所述第一时间段期间基于所述反馈信号和所述第一斜坡设定点生成第一误差信号；
在所述第一时间段之后基于所述反馈信号和所述第二斜坡设定点生成第二误差信号，直到所述传感器的温度达到所述预定温度；
基于一个或多个增益，控制所述占空比以驱动所述加热器；
在所述第一时间段期间基于所述第一误差信号调整所述一个或多个增益；和
在所述第一时间段之后基于所述第二误差信号调整所述一个或多个增益，直到所述传感器的温度达到所述预定温度。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括基于调整的一个或多个增益调整所述占空比以驱动所述加热器。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二速率比所述第一速率快。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述预定温度是所述传感器的起燃温度。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，还包括由于调整的一个或多个增益，将所述传感器的温度保持在由所述传感器的制造商指定的限制范围内。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，还包括在所述第一时间段结束时将所述传感器加热至小于所述预定温度的第一温度。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括在存在水蒸汽的情况下在所述第一时间段期间加热所述传感器。
18.根据权利要求11所述的方法，还包括在不损坏所述传感器的情况下在所述第一时间段期间加热所述传感器。
19.根据权利要求11所述的方法，还包括在不损坏所述传感器的情况下将所述传感器加热至所述预定温度。
20.根据权利要求11所述的方法，还包括利用脉冲宽度调制并利用比例积分微分控制器控制所述占空比以驱动所述加热器。
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