JP2003046285A - 電子制御装置内部温度制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子制御装置内の温度を検出し冷却ファンを制
御するシステムにおいて、電子制御装置内部温度は均等
ではないため、温度検出器の配置により、温度の高い電
子部品は定格温度を超えているにも関わらず冷却ファン
を動作させない事が有り得る。また、温度検出に遅れが
ある場合、電子部品の定格温度を超えた後に、冷却ファ
ンを動作させても電子部品にはストレスが蓄積されてし
まう。本発明は、電子部品の温度を基板の導電パターン
で検出し、より適切な温度制御を行うことにある。 【解決手段】電子制御装置内部品に最も近い位置で導体
パターンの温度を検出し、検出された温度を予め定めら
れた温度と比較し、前記検出された温度が前記予め定め
られた温度を超えたとき、冷却装置により前記電子制御
装置を冷却することにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子制御装置内の
温度制御に係り、特に基板に取り付けられた発熱部品の
導体パターンの温度による電子制御装置内部温度制御方
法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車を制御する電子制御装置において
も、発熱部品を含む電子部品の面付け化が進み、電子制
御装置も小型化してきている。その電子制御装置をまと
めて筐体に入れ、エンジンルーム内に搭載する場合、あ
るいは狭い場所等、密閉された場所へ置かれるようにな
ってきた。そこで、密閉された空間で電子制御装置が発
する熱を冷却するために、冷却ファンを取り付けて冷却
する方法が用いられている。

【０００３】この方法については、例えば特開平１０−
２３８３４４号公報がある。これは自動変速機の電制御
装置に関し、エンジンルーム内に配置される電子制御装
置の冷却装置について開示がある。この公報の記載は、
電子制御装置内部の温度を検出し、冷却ファンを動作さ
せ、電子制御装置内部の温度を所定温度以上にならない
ようにする方法で、前記制御装置の電子部品の性能を維
持するためにおこなっている。

【０００４】また、特開平１１−３３０７５９号公報が
ある。これは低温電子回路部に関し、回路から発生する
熱を抑制し、所定の温度状態に冷却する冷却装置の小型
化と低電力消費を図っている。温度センサは熱拡散板に
取り付けられている。また温度検出回路を、電子回路に
設置した場合、熱拡散板と電子回路の間に設けているこ
と，などの開示がある。

【０００５】また、特開平１０−２２４０６６号公報が
ある。この場合の温度センサは、最も発熱量の多い電子
部品に設置している。そして上記いずれの場合も、これ
らの温度センサの信号をもとに冷却風量を制御すること
について開示がある。

【０００６】これは、電子制御装置内の温度が所定温度
以上になると、電子部品の寿命，精度，動作等に悪影響
を与えるためである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記電子制御装置内の
電子部品の温度は均一ではないため、温度の低い所に温
度検出器を配置すると、温度の高い電子部品は定格温度
を超えているにも関わらず冷却ファンを動作させないこ
とがあり得る。また、温度検出に遅れがある場合、電子
部品の定格温度を超えてから、冷却ファンを動作させる
ことになり、電子部品には温度（熱）ストレスが蓄積さ
れてしまう。前記電子制御装置内部の温度を制御する場
合、前記公知例のように熱拡散板に温度センサを取り付
ける方法では、装置内全体の温度の状況を検出して冷却
ファンを運転制御する方法であり、個々の部品の温度状
況を把握しているわけではない。また、密閉された装置
内では全体的にほぼ同じ温度になっているという考え方
から温度制御を行う方法もあるが，特に発熱量の多い部
品が組み込まれている場合は、その部品の温度を検出し
て冷却ファンを制御する方がよい。

【０００８】そこで、本発明では、電子制御装置内の、
それも発熱量が多い電子部品の温度に注目し、電子部品
の温度検出精度と温度検出応答性も向上させた上で、前
記電子制御装置内の温度を所定温度以上にならないよう
に制御する方法および装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段を以下に示す。電子装置内部の温度を検出する温
度検出器を有する電子制御装置と、前記電子制御装置を
冷却する冷却装置を有し、前記温度検出器により検出し
た温度が予め定められた温度より高くなったときに前記
冷却装置を動作させて前記電子制御装置の冷却をおこな
うものにおいて、前記電子制御装置内部品の導体パター
ンの温度を検出し、検出された温度が予め定められた温
度と比較し、前記検出された温度が前記予め定められた
温度を超えたとき前記冷却装置により前記電子制御装置
を冷却することにある。

【００１０】また、前記電子制御装置内部品に最も近い
導体パターンの温度を温度センサにより検出した温度で
あること。また、前記電子制御装置内部品取り付けスル
ーホールの温度あるいは前記スルーホールに近い位置の
導電パターンの温度を温度センサにより検出すること。
また、前記電子制御装置内の導電パターンの複数箇所に
設けられた温度センサの温度のうち高い方の温度で電子
制御装置内の温度制御をおこなうこと、に特徴がある。

【００１１】また、前記電子制御装置内部品の導体パタ
ーンの温度を検出する温度センサと、前記検出された温
度が前記予め定められた温度を超えたとき前記電子制御
装置を冷却する冷却装置と、を備え、前記導電パターン
の温度により冷却装置により前記電子制御装置を冷却す
ること。また、前記冷却装置として冷却ファンを使用す
ること、に特徴がある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図を参照して説明する。図１〜図５は、電子制御装置内
部の、例えば基板に取り付けられた部品の導体パターン
と温度センサＴＨの配置を示した例である。図１は、発
熱部品が、三端子の面付けトランジスタなどの場合を示
す。三端子の面付けトランジスタＴ１のすぐ近くの導体
パターンに温度検出素子（温度センサＴＨ、例えばサー
ミスタなど、温度によって抵抗が変化するもの）ＴＨ
（図１の場合、ＴＨａ、ＴＨｂを含む）を配置した場合
であって、Ｔ１のコレクタに接続する導電パターン３
（図１の場合、３ａ、３ｂを含む）に温度センサＴＨ
（ＴＨａ、ＴＨｂ）を配置した例である。このように本
来は導電が目的の導電パターンであるが、発熱部品を面
付け取り付けなどを行った場合（それ以外の場合も含
み）は、この導電パターンを介して熱移動も行われるこ
とに着目し、この導電パターンに温度センサＴＨ（ＴＨ
ａ、ＴＨｂ）を配置したことに本発明の特徴がある。

【００１３】ここで、温度センサをＴＨａ、ＴＨｂの場
合の例を示したが、特に発熱が予想される電子部品、発
熱量が大きい電子部品については、導電パターンの複数
箇所に温度センサＴＨを設けて温度を検出するから、よ
り正確に部品の発熱温度を把握することができる。した
がって、高い方の温度を選択して冷却手段による温度制
御を行えば、電子制御装置全体としても適切な温度制御
をおこなうことができる。

【００１４】温度センサＴＨは導電パターンに接近して
設け、導体パターンを移動する熱を検出する。この場合
は発熱部品の近くで温度を検出することができるから、
例えば、熱拡散板等に温度センサを取り付けた場合に比
較して、発熱部品そのものの温度に近い値を検出するこ
とができる。すなわち、電子部品の温度の検出精度を向
上させることができる。さらに熱拡散板まで熱が伝わる
時間遅れなしに温度を検出できるから、温度の検出応答
も改善することができる。また熱拡散板まで熱が移動す
ると、他の部品の熱も移動し、合成された結果を測定す
ることになるから、電子部品との対応はわからない。

【００１５】また、複数の電子部品の中で、比較的発熱
量が多い部品が複数存在するようなときは、それぞれの
部品取り付け位置のところ、あるいはその部品に接近し
た導電パターンに温度センサＴＨを配置すればよい。ま
た温度センサは導電パターンに直接設けてもよいが、そ
の場合は、絶縁物であって熱伝導率の良い材料を介して
導電パターンに取り付ければよい。

【００１６】図２は、発熱部品が、パワーＳＯＰ（Ｓｍ
ａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）の場合を示
す。パワーＳＯＰであるＩＣ１のすぐ近くの導電パター
ン３上に温度検出素子（温度センサ）であるＴＨを配置
した場合を示している。この場合も図１の場合と全く同
じで、発熱部品ＩＣ１の発熱状態を、導体パターン３に
設けられた温度センサＴＨで検出する。８ａ、８ｂは多
チャンネル端子を表している。

【００１７】図３は、発熱部品が、パワーＱＦＰ（Ｑｕ
ａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）の場合を示す。パワ
ーＱＦＰであるＩＣ２のすぐ近くに温度検出器であるＴ
Ｈを配置し、ＩＣ２の導体パターン３に温度センサＴＨ
を配置した例である。また、ＩＣの中の、部品の一つと
して、導体パターンに接近した場所に温度センサを組み
込んで、信号が取り出せるようにしてもよい。８ａ〜８
ｆは多チャンネル端子を表わしている。

【００１８】図４の（Ａ）は、発熱部品ＩＣ３の下にス
ルーホール４が設けられている場合であって，そのスル
ーホール４の真下（真上）に、温度検出器ＴＨを設けた
例である。スルーホール４における熱移動を的確に検出
することができる効果がある。このようにスルーホール
をもつ電子部品基板の場合であっても、当該電子部品の
温度を確実に検出することができる。図４の（Ｂ）は図
４の（Ａ）におけるＡ−Ａ断面の矢視図である。

【００１９】また、 図５は、発熱部品ＩＣ４の下にス
ルーホール４を設け、そのスルーホール４から導体パタ
ーン３が引き出された部分に、温度検出器ＴＨを配置し
た例である。図４のように、スルーホール４の真下（真
上）に取り付けてもよいし、図５のように温度センサＴ
Ｈの取り付けは、スルーホールの真下（真上）の近くで
あってもよい。

【００２０】図６は、密閉された場所に配置された電子
制御装置の冷却形態を示す。放熱フィン２１ａ、２１ｂ
を両端に設けた電子制御装置２０が密閉された空間１０
の中に配置されていて、電子制御装置２０とその外部
は、コネクタ４０とハーネス３０で接続されている。そ
して電子制御装置２０を冷却するための冷却ファン５０
が設けられていて密閉された空間の空気を循環させ冷却
する構成例を示している。

【００２１】図７は、電子制御装置内部の温度制御の、
回路構成を示している。これは電子制御装置内部で高発
熱の部品を、電子制御装置の内部電源を作っているパワ
ートランジスタＴ１とした例である。パワートランジス
タＴ１の近くに温度検出器ＴＨを配置し、温度検出器Ｔ
Ｈと抵抗Ｒにより電源電圧を分圧した信号ａ１をＡ／Ｄ
変換器内蔵のＣＰＵ１に入力している。温度検出器ＴＨ
はトランシスタＴ１の導電パターンの温度を検出する。
それは図１、図２等に示したのと同様である。温度検出
器ＴＨの温度によって抵抗値が変化する特性を利用し、
抵抗値変化を電圧変化に変換することによりＣＰＵ１に
て温度を検出することができる。また、ＣＰＵ1は冷却
ファン５０をトランジスタＴ２により制御される。

【００２２】図８は、電源電圧を温度検出器ＴＨと抵抗
Ｒによって分圧した信号ａ１の温度に対する電圧特性を
示す。この図からもわかるように、冷却ファンを動作さ
せる温度をｔ_ＯＮとすると、その時の電圧Ｖ_ＯＮを予め
知ることが出来る。また、冷却ファンを停止させる温度
ｔ_ＯＦＦの時の電圧Ｖ_ＯＦＦも同様に知る事ができる。
これらの電圧を予め設定しておき、冷却ファン５０をＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御し、電子制御装置内の温度を制御する。

【００２３】図９は、温度を検出し冷却ファンを制御す
るフローチャートを示す。温度検出器ＴＨと抵抗Ｒとの
分圧電圧ａ１と第８図に示す温度に対する電圧特性から
求めたＶ_ＯＮ，Ｖ_ＯＦＦを比較することにより冷却ファ
ン５０を制御する。ステップ９１で温度検出器の電圧信
号Ｖｔを取り込み、ステップ９２で冷却ファンが停止し
ているかどうかをチェックし、停止していればステップ
９４で、Ｖｔ＜Ｖｏｎかどうかをチェックする。この条
件を満たしている場合は、ステップ９５で冷却ファンを
動作させる。

【００２４】また冷却ファン５０が既に運転されている
時は、ステップ９３で、Ｖｔ＞Ｖｏｆｆかどうかをチェ
ックし、この条件を満たしている時は冷却ファン５０を
停止する。ステップ９３の条件を満たしていない時は、
ファン５０の運転を継続することになる。

【００２５】図１０は、温度検出器を2個使った場合の
冷却ファン制御のフローチャートを示す。二つの温度検
出器のうち、温度の高い方の値を用いて第９図同様の冷
却ファン制御を行う。いま、温度検出器１と２の電圧信
号Ｖ１、Ｖ２をステップ１０１で取り込む。そしてステ
ップ１０２でその大小関係をみる。Ｖ１＜Ｖ２であれば
ステップ１０３でＶ１をレジスタに記憶し、ステップ１
０５で冷却ファンが停止しているかどうかをチェックす
る。ファン５０が停止していれば、ステップ１０６でレ
ジスタに記憶した電圧がＶｏｎよりも小さいかどうかを
チェックし、この条件を満たしているときは、ステップ
１０８でファンを動作させる。

【００２６】一方、ステップ１０２の条件を満たしてい
ないときは、ステップ１０４でＶ２の値をレジスタに記
憶し、ステップ１０５でファンが停止しているかどうか
をチェックする。ファンが運転されていればステップ１
０４で記憶した電圧がＶｏｆｆよりも大きいかどうかを
ステップ１０７でチェックし、この条件が満たされてい
るときは冷却ファンを停止する。

【００２７】上記図８、９、１０をまとめると図１１の
ようになる。温度センサＴＨは電子制御装置内の例えば
基板の導体パターンに取り付けられた複数の温度センサ
を表わし、ＣＰＵ１ではＡ／Ｄ変換機を含め、図８、
９、１０の処理がおこなわれ、冷却ファン５０の制御を
おこなう。

【００２８】上記これらの温度制御は、前記のように電
子部品の導電パターンで温度を検出した検出電圧によっ
てファンの運転制御をおこなうものである。したがっ
て、電子部品のより正確な温度検出、あるいは時間遅れ
が少ない検出温度信号に基づく温度制御をおこなうこと
ができる効果がある。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、電子制御装置内で発熱部品に最も近い導電
パターンの温度を検出するので、正確でかつ時間遅れの
少ない部品温度信号により、電子制御装置のより適切な
温度制御をおこなうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる発熱部品と温度検出器を同一
面に配置した場合の図である。

【図２】 上記配置関係で発熱部品がパワーＳＯＰの場
合の図である。

【図３】 上記配置関係で発熱部品がパワーＱＦＰの場
合の図である。

【図４】 発熱部品と温度検出器を別面に配置した場合
の図である。

【図５】 上記配置関係の他の実施形態を示す図であ
る。

【図６】 密閉された空間に搭載された電子制御装置の
冷却手段を示す図である。

【図７】 電子制御装置の内部回路を示す図である。

【図８】 温度検出器の温度に対する電圧変化特性を示
す図である。

【図９】 冷却ファンを制御するフローチャートを示す
図である。

【図１０】 上記冷却ファン制御で、温度検出器を2個
使った場合のフローチャートを示す図である。

【図１１】 図８、９、１０をまとめて示した図であ
る。

【符号の説明】

１…ＣＰＵ ３…導体パターン ４…スルーホール Ｔ
Ｈ…温度検出器 ＩＣ１〜ＩＣ４…電子発熱部品 ７
ａ、７ｂ…電子部品端子 ８ａ、８ｂ…多チャンネル端
子 ８ｃ〜８ｆ…端子 １０…密閉空間 ２０…電子制
御装置 ２１（２１ａ、２１ｂ、）…放熱フィン ３０
…ハーネス ４０…コネクタ ５０…冷却ファン ａ１
…温度信号 Ｔ１，Ｔ２…発熱部品（トランジスタ
等）。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子制御装置内部の温度を検出する温度検
   出器を有する電子制御装置と、前記電子制御装置を冷却
   する冷却装置を有し、前記温度検出器により検出した温
   度が予め定められた温度より高くなったときに前記冷却
   装置を動作させて前記電子制御装置の冷却をおこなうも
   のにおいて、前記電子制御装置内部品の導体パターンの
   温度を検出し、検出された温度が予め定められた温度と
   比較し、前記検出された温度が前記予め定められた温度
   を超えたとき前記冷却装置により前記電子制御装置を冷
   却することを特徴とする電子制御装置内部温度制御方
   法。
2. 【請求項２】前記請求項１の記載において、前記電子制
   御装置内部品に最も近い導体パターンの温度を温度セン
   サにより検出した温度であることを特徴とする電子制御
   装置内部温度制御方法。
3. 【請求項３】前記請求項１の記載において、前記電子制
   御装置内部品取り付けスルーホールの温度あるいは前記
   スルーホールに近い位置の導電パターンの温度を温度セ
   ンサにより検出することを特徴とする電子制御装置内部
   温度制御方法。
4. 【請求項４】前記請求項２の記載において、前記電子制
   御装置内の導電パターンの複数箇所に設けられた温度セ
   ンサの温度のうち高い方の温度で電子制御装置内の温度
   制御をおこなうことを特徴とする電子制御装置内部温度
   制御方法。
5. 【請求項５】電子装置内部の温度を検出する温度検出器
   を有する電子制御装置と、前記電子制御装置を冷却する
   冷却装置を有し、前記温度検出器により検出した温度が
   予め定められた温度より高くなったときに前記冷却装置
   を動作させて前記電子制御装置の冷却をおこなうものに
   おいて、前記電子制御装置内部品の導体パターンの温度
   を検出する温度センサと、前記検出された温度が前記予
   め定められた温度を超えたとき前記電子制御装置を冷却
   する冷却装置と、を具備し、前記導電パターンの温度に
   より冷却装置により前記電子制御装置を冷却することを
   特徴とする電子制御装置内部温度制御装置。
6. 【請求項６】前記請求項５の記載において、前記冷却装
   置として冷却ファンを使用することを特徴とする電子制
   御装置内部温度制御装置。