CN110998264A - 电路装置和温度检测系统 - Google Patents

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Abstract

为了以低成本简单地提高温度检测元件(T1)的抗噪声性、而经由外部信号线(20s)和外部信号接地线(20sg)来与用于检测对象物(2)的温度的温度检测元件(T1)连接的电路装置(10)具备：连接器(13)，其用于连接外部信号线(20s)与外部信号接地线(20sg)；内部信号线(12s)，其经由连接器(13)来与外部信号线(20s)连接；内部信号接地线(12sg)，其经由连接器(13)来与外部信号接地线(20sg)连接；控制电路(11)，其与内部信号线(12s)及内部信号接地线(12sg)连接，用于检测对象物(2)的温度；以及高频滤波器(B1、B2)，从连接器(13)观察，高频滤波器(B1、B2)被插入于内部信号线(12s)的最前级和内部信号接地线(12sg)的最前级中的至少一方。

Description

电路装置和温度检测系统
技术领域
本发明涉及一种用于检测对象物的温度的电路装置和温度检测系统。
背景技术
在检测对象物的温度时，大多使用热敏电阻。热敏电阻元件设置在对象物的表面或附近，并经由线束来与电路基板连接。例如在对象物为电池的情况下，由热敏电阻检测出的温度不仅用于检测高温异常或低温异常，还用于SOC(State Of Charge Cast：荷电状态)、SOH(State OfHealth：健康状态)或内阻计算时的温度校正。因而，要求热敏电阻的检测值的精度要高。为了提高热敏电阻的检测精度，提高抗噪声性是重要的。
为了测定抗噪声性，进行EMC(Electro-Magnetic Compatibility：电磁兼容性)试验。在EMC试验中，从外部对试验品施加强大的噪声(一般来说是以框架接地(chassisground)为基准的共模噪声)，来试验热敏电阻的检测值是否发生变动。在热敏电阻的检测值发生了变动的情况下，如果将热敏电阻替换为固定电阻，则有时检测值的变动收敛。在该情况下，并不是基板侧的检测电路因噪声而误探测，而是由于噪声侵入热敏电阻侧使热敏电阻的电阻值下降而产生检测值的变动的。热敏电阻具有当高频电流流过时发热、电阻值下降的特性。当由从外部施加的噪声引起的高频电流流入热敏电阻元件时，热敏电阻元件发热，热敏电阻元件的电阻值下降。
作为应对热敏电阻的噪声的对策，提出了在热敏电阻元件的最近处设置噪声滤波器(例如，参照专利文献1)。然而，在被批量生产的热敏电阻的电装品内部追加部件或者在线束的中途设置部件会导致成本增加。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-8431号公报
发明内容
发明要解决的问题
关于上述的热敏电阻的检测值的变动问题，一直以来认为，由于是在电路基板外存在故障部位，因此无法通过基板内的对策来改善。到目前为止的应对核心是，改变与热敏电阻元件连接的线束的引绕，调整线束的天线特性。该方法大多要连续地反复试验，导致应对期间的长期化。
另外，在无法调整线束的天线特性的情况下，需要对线束使用铁氧体磁芯等高价的外置部件，导致成本大幅增加。另外，为了变更热敏电阻线束的引绕，需要将系统进行一次分解来变更引绕，即使仅进行评价也非常耗时。另外，由于验证后的效果也取决于线束的引绕，因此存在受到制造偏差的影响而在试制最终阶段再次发生故障的风险。此外，以上的讨论也适用于代替热敏电阻而使用热电偶等其它温度检测元件的情况。
本发明是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于提供一种能够以低成本简单地提高温度检测元件的抗噪声性的技术。
用于解决问题的方案
为了解决上述课题，本发明的某个方式的电路装置是经由外部信号线及外部信号接地线来与用于检测对象物的温度的温度检测元件连接的电路装置，所述电路装置具备：连接器，其用于连接所述外部信号线和所述外部信号接地线；内部信号线，其经由所述连接器来与所述外部信号线连接；内部信号接地线，其经由所述连接器来与所述外部信号接地线连接；控制电路，其与所述内部信号线及所述内部信号接地线连接，用于检测所述对象物的温度；以及高频滤波器，从所述连接器观察，所述高频滤波器被插入于所述内部信号线的最前级和所述内部信号接地线的最前级中的至少一方。
此外，以上的结构要素的任意组合、将本发明的表现在方法、装置、系统等之间进行变换得到的内容也作为本发明的方式是有效的。
发明的效果
根据本发明，能够以低成本简单地提高温度检测元件的抗噪声性。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式所涉及的温度检测系统的结构的图。
图2的(a)、(b)是示意性地描绘电路装置的内部信号线与内部信号接地线之间的电力线、以及外部信号线与外部信号接地线之间的电力线的图。
图3的(a)、(b)是用于说明共模噪声被变换为常模噪声的原理的图。
图4是示出本发明的变形例1所涉及的温度检测系统的结构的图。
图5是示出本发明的变形例2所涉及的温度检测系统的结构的图。
图6是示出本发明的变形例3所涉及的温度检测系统的结构的图。
图7是示出本发明的变形例4所涉及的温度检测系统的结构的图。
图8是示出本发明的变形例5所涉及的温度检测系统的结构的图。
具体实施方式
图1是示出本发明的实施方式所涉及的温度检测系统1的结构的图。温度检测系统1具备电路装置10和热敏电阻元件T1，是用于检测对象物2的温度的系统。热敏电阻元件T1设置在对象物2的表面或附近。在本实施方式中，假定对象物2为搭载于车辆的驱动用电池(牵引蓄电池)。驱动用电池是由多个电池单元串联或串并联连接而构成的。电池单元能够使用锂离子电池或镍氢电池。
热敏电阻元件T1与电路装置10经由外部信号线20s和外部信号接地线20sg来连接。外部信号线20s和外部信号接地线20sg由线束构成。该线束的一端与热敏电阻元件T1的两端连接，该线束的另一端与电路装置10的连接器13连接。在该线束的另一端安装有阳型的连接器，与电路装置10的阴型的连接器13嵌合来连接。
驱动用电池、热敏电阻元件T1、外部信号线20s、外部信号接地线20sg以及电路装置10分别以绝缘的状态被收纳于封装箱。封装箱由金属等导电性的壳体构成，被固定在车辆内的规定的部位。该导电性的壳体成为框架接地30g。
电路装置10是在基板上搭载各种电子部件而成的电子电路。在本实施方式中，电路装置10的电源是由车辆内的辅机蓄电池来供给的。一般情况下，辅机蓄电池使用12V输出的铅电池。电路装置10具备微控制器11。对微控制器11的电源端子施加利用调节器(未图示)将从辅机蓄电池供给的电压(例如12V)进行降压后的控制电源电压(例如3V～5V)。
微控制器11的模拟输入端口与连接器13的连接有外部信号线20s的端子之间通过内部信号线12s来连接。内部信号线12s由带线或微带线构成。微控制器11的接地端子与连接器13的连接有外部信号接地线20sg的端子之间通过内部信号接地线12sg来连接。内部信号接地线12sg由接地平面(ground plane)构成。内部信号接地线12sg与辅机蓄电池的负配线连接，成为基板的接地电位。
内部信号线12s经由第二电阻R2被上拉为控制电源电压。从微控制器11的模拟输入端口观察，在最前级连接有低通滤波器。具体地说，在微控制器11的模拟输入端口连接有第一电阻R1，在该模拟输入端口与内部信号接地线12sg之间连接有第一电容器C1。此外，在上述实施方式中，为从微控制器11的模拟输入端口观察在最前级连接有低通滤波器的结构，但可以不必设置低通滤波器。
从微控制器11观察，在上述低通滤波器的下一级连接有π型滤波器。π型滤波器是在被插入于内部信号线12s的第一电感器L1的前后并联连接第二电容器C2和第三电容器C3而成的结构。并且，在π型滤波器的下一级并联连接有第四电容器C4，来强化噪声的衰减效果。π型滤波器是适合于输入侧的阻抗和输出侧的阻抗均高的情况的滤波器。此外，在上述实施方式中，为从微控制器11观察在上述低通滤波器的下一级连接有π型滤波器的结构，但可以不必设置π型滤波器。
下面，考虑连接第一贴片磁珠B1和第二贴片磁珠B2之前的状态。如上所述，热敏电阻元件T1具有由于高频电流流过而发热、电阻值下降的特性。在EMC试验中，对试验品施加以框架接地30g为基准的共模噪声。共模噪声本身不会对热敏电阻元件T1赋予电位差，因此其本身不会引起问题。但是，在基板和线束等由于构造上的差异而产生了特性阻抗不连续的部位的情况下，共模噪声被变换为常模噪声，在外部信号线20s与外部信号接地线20sg之间产生电位差，高频电流流过热敏电阻元件T1。
图2的(a)、(b)是示意性地描绘电路装置10的内部信号线12s与内部信号接地线12sg之间的电力线、以及外部信号线20s与外部信号接地线20sg之间的电力线的图。如上所述，在本实施方式中，内部信号线12s由带线或微带线构成，内部信号接地线12sg由接地平面构成。另一方面，外部信号线20s和外部信号接地线20sg由双芯平行线或者绞线的线束构成。像这样，在基板内和基板外，配线的物理构造不同。即，配线间的金属性的耦合状态不同。因而，内部信号线12s与内部信号接地线12sg之间的特性阻抗Z1、以及外部信号线20s与外部信号接地线20sg之间的特性阻抗Z2也产生差异。
图3的(a)、(b)是用于说明共模噪声被变换为常模噪声的原理的图。如图3的(a)所示，内部信号线12s与框架接地30g之间的噪声VC1以及内部信号接地线12sg与框架接地30g之间的噪声VC2原来为共模噪声，本不会对热敏电阻元件T1的检测信号产生影响。
然而，由于上述配线构造的不同，在连接器13的附近，内部信号线12s与内部信号接地线12sg之间的特性阻抗Z1以及外部信号线20s与外部信号接地线20sg之间的特性阻抗Z2产生差异。由此，如图3的(b)所示，共模噪声(VC1、VC2)被变换为常模噪声(VN)。由于该常模噪声(VN)，在热敏电阻元件T1中流过高频电流，热敏电阻元件T1自发热，电阻值下降。由此，热敏电阻元件T1的两端电压降低，检测值产生误差。
在上述图1中，为了抑制由常模噪声(VN)引起的高频电流流入热敏电阻元件T1，从连接器13观察，在内部信号线12s的最前级和内部信号接地线12sg的最前级分别插入了第一贴片磁珠B1和第二贴片磁珠B2。贴片磁珠(铁氧体磁珠)是同时具有电感和电阻的性质的元件，在低频域电感特性变强，在高频域电阻特性变强。因而，能够不使直流成分和低频成分衰减地去除高频噪声。
优选的是，第一贴片磁珠B1和第二贴片磁珠B2被配置在连接器13的附近。由于从共模噪声向常模噪声的变换是在连接器13的附近发生的，因此将贴片磁珠B1、B2配置在越靠近连接器13的位置，降噪效果越大。另外，第一贴片磁珠B1和第二贴片磁珠B2优选使用宽带类型的磁珠。在测试宽频率的EMC试验中，使用宽带类型的磁珠能够在宽的频带中获得稳定的降噪效果。
此外，在上述实施方式中，作为内部信号线12s的结构，例示了带线或微带线，但无需一定限于该结构。如果是内部信号线12s与内部信号接地线12sg之间产生特性阻抗的差异那样的结构，则通过在内部信号线12s的最前级和内部信号接地线12sg的最前级分别插入第一贴片磁珠B1和第二贴片磁珠B2，能够获得降噪效果。
图4是示出本发明的变形例1所涉及的温度检测系统1的结构的图。在图1所示的电路结构中，说明了在内部信号线12s和内部信号接地线12sg这双方插入第一贴片磁珠B1和第二贴片磁珠B2的例子。关于这一点，即使仅在其中一方插入贴片磁珠，也能获得一定的效果。在图4中示出了仅在内部信号线12s侧插入贴片磁珠B1的例子，但也可以仅在内部信号接地线12sg侧插入贴片磁珠B2。无论插入到哪一侧，都能够获得抑制如图3的(b)所示那样的、在连接器13的附近产生的噪声电流流入热敏电阻元件T1的效果。
图5是示出本发明的变形例2所涉及的温度检测系统1的结构的图。图6是示出本发明的变形例3所涉及的温度检测系统1的结构的图。在图1、图4所示的电路结构中，说明了使用贴片磁珠来作为抑制在连接器13的附近产生的噪声电流的高频滤波器的例子。关于这一点，也可以使用阻尼电阻来代替贴片磁珠。阻尼电阻是电阻值低的电阻，具有抑制电流的效果。但是，与贴片磁珠不同，对直流成分和低频成分的电流也具有抑制效果。
在图5中，在内部信号线12s和内部信号接地线12sg这双方分别插入了第一阻尼电阻Rd1和第二阻尼电阻Rd2。在图6中示出了仅在内部信号线12s侧插入阻尼电阻Rd1的例子。此外，也可以仅在内部信号接地线12sg侧插入阻尼电阻Rd2。
图7是示出本发明的变形例4所涉及的温度检测系统1的结构的图。在变形例4中，与热敏电阻元件T1并联地连接第五电容器C5，来取代在电路装置10内的连接器13的附近插入贴片磁珠或阻尼电阻。第五电容器C5被封入热敏电阻元件T1内。通过在热敏电阻元件T1侧追加第五电容器C5，能够使在连接器13的附近产生的噪声电流经由第五电容器C5而绕过热敏电阻元件T1。
图8是示出本发明的变形例5所涉及的温度检测系统1的结构的图。在变形例5中，在电路装置10内的连接器13的附近插入第一贴片磁珠B1和第二贴片磁珠B2，并且与热敏电阻元件T1并联地连接第五电容器C5。此外，电路装置10侧的结构也可以是图4-图6所示的变形例1-3的结构。
如以上所说明的那样，根据本实施方式，通过在连接器13的附近插入贴片磁珠或阻尼电阻，能够以低成本简单地提高热敏电阻元件T1的抗噪声性。作为应对热敏电阻元件T1的噪声的对策，也考虑在热敏电阻元件的两个端子的最近处设置电感器(例如，参照上述专利文献1)。然而，在被批量生产的热敏电阻的电装品内部追加部件或者在线束的中途设置部件会导致成本增加。在上述图1、图4-图6的结构中，由于只用基板内的追加部件即可，因此能够更廉价地获得降噪效果。
另外，在热敏电阻元件的两个端子的最近处设置电感器的结构中，需要在电装品内部的安装区域小的部位追加2个部件。与此相对，在上述图7、图8的结构中，通过追加1个电容器就能够获得同等的效果，因此能够更廉价地获得降噪效果。
以上，基于实施方式说明了本发明。本领域技术人员应理解的是，实施方式是例示性的，它们的各结构要素、各处理过程的组合可能存在各种变形例，另外这种变形例也在本发明的范围内。
在上述实施方式中，说明了在电路装置10中、在微控制器11与连接器13之间连接低通滤波器和π型滤波器的例子。关于这一点，也能够省略低通滤波器。另外，也可以连接LC滤波器等其它种类的滤波器，来取代π型滤波器。
另外，在上述的实施方式中，假定作为对象物2来检测驱动用电池的温度的例子，但也能够应用于汽车空调的压缩机等其它发热源的温度检测。另外，也可以使用热电偶来代替热敏电阻。
此外，实施方式可以通过下面的项目来确定。
[项目1]
一种电路装置(10)，经由外部信号线(20s)和外部信号接地线(20sg)来与用于检测对象物(2)的温度的温度检测元件(T1)连接，所述电路装置(10)的特征在于，具备：
连接器(13)，其用于连接所述外部信号线(20s)和所述外部信号接地线(20sg)；
内部信号线(12s)，其经由所述连接器(13)来与所述外部信号线(20s)连接；
内部信号接地线(12sg)，其经由所述连接器(13)来与所述外部信号接地线(20sg)连接；
控制电路(11)，其与所述内部信号线(12s)及所述内部信号接地线(12sg)连接，用于检测所述对象物(2)的温度；以及
高频滤波器(B1和/或B2)，从所述连接器(13)观察，所述高频滤波器被插入于所述内部信号线(12s)的最前级和所述内部信号接地线(12sg)的最前级中的至少一方。
由此，能够抑制在连接器(13)的附近产生的高频噪声电流。
[项目2]
根据项目1所述的电路装置(10)，其特征在于，
所述高频滤波器(B1和/或B2)配置在所述连接器(13)的附近。
由此，能够有效地抑制在连接器(13)的附近从共模噪声被变换为常模噪声的噪声。
[项目3]
根据项目1或2所述的电路装置(10)，其特征在于，
所述高频滤波器(B1和/或B2)是贴片磁珠(B1和/或B2)。
由此，能够不使直流成分和低频成分衰减地抑制高频噪声。
[项目4]
根据项目1或2所述的电路装置(10)，其特征在于，
所述高频滤波器(Rd1和/或Rd2)是阻尼电阻(Rd1和/或Rd2)。
由此，能够以更低的成本抑制高频噪声。
[项目5]
根据项目1至4中的任一项所述的电路装置(10)，其特征在于，
所述外部信号线(20s)和所述外部信号接地线(20sg)由线束构成，
所述内部信号线(12s)由带线或微带线构成，
所述内部信号接地线(12sg)由接地平面构成。
由此，能够灵活地调整电路装置(10)和对象物(2)的配置，并且能够使基板的动作稳定化。
[项目6]
一种温度检测系统(1)，其特征在于，包括：
温度检测元件(T1)，其用于检测对象物(2)的温度；
外部信号线(20s)，其与所述温度检测元件(T1)的一端连接；
外部信号接地线(20sg)，其与所述温度检测元件(T1)的另一端连接；以及
电路装置(10)，其经由所述外部信号线(20s)及所述外部信号接地线(20sg)来与所述温度检测元件(T1)连接，
其中，所述电路装置(10)包括：
连接器(13)，其用于连接所述外部信号线(20s)和所述外部信号接地线(20sg)；
内部信号线(12s)，其经由所述连接器(13)来与所述外部信号线(20s)连接；
内部信号接地线(12sg)，其经由所述连接器(13)来与所述外部信号接地线(20sg)连接；
控制电路(11)，其与所述内部信号线(12s)及所述内部信号接地线(12sg)连接，用于检测所述对象物(2)的温度；以及
高频滤波器(B1和/或B2)，从所述连接器(13)观察，所述高频滤波器被插入于所述内部信号线(12s)的最前级和所述内部信号接地线(12sg)的最前级中的至少一方。
由此，能够构建抑制了在连接器(13)的附近产生的高频噪声电流的温度检测系统(1)。
[项目7]
根据项目6所述的温度检测系统(1)，其特征在于，
还具备与所述温度检测元件(T1)并联连接的电容器(C5)。
由此，能够利用电容器(C5)使向温度检测元件(T1)侵入的高频噪声绕过温度检测元件(T1)。
附图标记说明
1：温度检测系统；2：对象物；T1：热敏电阻元件；10：电路装置；11：微控制器；12s：内部信号线；12sg：内部信号接地线；13：连接器；20s：外部信号线；20sg：外部信号接地线；30g：框架接地；R1：第一电阻；R2：第二电阻；C1：第一电容器；C2：第二电容器；C3：第三电容器；C4：第四电容器；C5：第五电容器；L1：第一电感器；B1：第一贴片磁珠；B2：第二贴片磁珠；Rd1：第一阻尼电阻；Rd2：第二阻尼电阻。

Claims (7)

1.一种电路装置，经由外部信号线及外部信号接地线来与用于检测对象物的温度的温度检测元件连接，所述电路装置的特征在于，具备：
连接器，其用于连接所述外部信号线和所述外部信号接地线；
内部信号线，其经由所述连接器来与所述外部信号线连接；
内部信号接地线，其经由所述连接器来与所述外部信号接地线连接；
控制电路，其与所述内部信号线及所述内部信号接地线连接，用于检测所述对象物的温度；以及
高频滤波器，从所述连接器观察，所述高频滤波器被插入于所述内部信号线的最前级和所述内部信号接地线的最前级中的至少一方。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，
所述高频滤波器配置在所述连接器的附近。
3.根据权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
所述高频滤波器是贴片磁珠。
4.根据权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
所述高频滤波器是阻尼电阻。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电路装置，其特征在于，
所述外部信号线和所述外部信号接地线由线束构成，
所述内部信号线由带线或微带线构成，
所述内部信号接地线由接地平面构成。
6.一种温度检测系统，其特征在于，具备：
温度检测元件，其用于检测对象物的温度；
外部信号线，其与所述温度检测元件的一端连接；
外部信号接地线，其与所述温度检测元件的另一端连接；以及
电路装置，其经由所述外部信号线及所述外部信号接地线来与所述温度检测元件连接，
其中，所述电路装置包括：
连接器，其用于连接所述外部信号线与所述外部信号接地线；
内部信号线，其经由所述连接器来与所述外部信号线连接；
内部信号接地线，其经由所述连接器来与所述外部信号接地线连接；
控制电路，其与所述内部信号线及所述内部信号接地线连接，用于检测所述对象物的温度；以及
高频滤波器，从所述连接器观察，所述高频滤波器被插入于所述内部信号线的最前级和所述内部信号接地线的最前级中的至少一方。
7.根据权利要求6所述的温度检测系统，其特征在于，
还具备与所述温度检测元件并联连接的电容器。
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