JP2005326359A

JP2005326359A - 温度検出装置

Info

Publication number: JP2005326359A
Application number: JP2004146631A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ushio; 貴牛尾; Toshishige Fukatsu; 利成深津
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2004-05-17
Publication date: 2005-11-24

Abstract

【課題】温度を測定したい場所が複数存在しても、回路面積や生産コストの増加を低減することが可能な温度検出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】温度検出装置１は、温度センサ用のダイオード２〜４と、ダイオード２〜４のそれぞれの低電位側に直列に接続されるＭＯＳＦＥＴ５〜７と、ダイオード２〜４に接続される定電流源４２と、ダイオード２〜４にかかる電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部４３と、Ａ／Ｄ変換部４３でＡ／Ｄ変換された電圧に基づいて温度を検出する温度検出部８と、ＭＯＳＦＥＴ５〜７を個々にオン、オフ制御する切替ＳＷ制御部９とを備えて温度検出装置１を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイオードなどの感温素子を複数使用して温度を検出する温度検出装置に関する。

図４（ａ）は、従来の温度検出装置を示す図である。
図４（ａ）に示すように、温度検出装置４０は、温度センサとしてのダイオード４１と、ダイオード４１に定電流を供給するための定電流源４２と、ダイオード４１にかかる電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部４３と、Ａ／Ｄ変換部４３でＡ／Ｄ変換された電圧に基づいてダイオード４１の温度を検出する温度検出部４４とを備えて構成されている。

また、上記定電流源４２は、抵抗４５〜４８と、ｐｎｐトランジスタ４９と、コンパレータ５０とを備えて構成されている。定電流源４２において、抵抗４５の一方端は定電位Ｖと接続されると共に抵抗４６の一方端に接続され、抵抗４５の他方端はｐｎｐトランジスタ４９のエミッタに接続されると共に、抵抗４７を介してコンパレータ５０のマイナスの入力端子に接続されている。また、抵抗４６の他方端は抵抗４８を介してグランドに接続されると共に、コンパレータ５０のプラスの入力端子に接続されている。また、ｐｎｐトランジスタ４９のベースはコンパレータ５０の出力端子に接続され、ｐｎｐトランジスタ４９のコレクタはダイオード４１のアノードに接続されている。そして、ダイオード４１のカソードはグランドに接続されている。

このように構成することにより、ダイオード４１には順方向に定電流が流れる。
また、ダイオード４１の温度特性によりダイオード４１の自身の温度が変化すると、その温度変化に伴ってダイオード４１にかかる電圧が変化する。
そして、このダイオード４１にかかる電圧に基づいてダイオード４１の温度を検出することにより、ダイオード４１の周辺の温度を測定することができる。

ところで、温度を測定したい場所（以下、測定対象という）の温度を複数のダイオードを使用して測定する温度検出装置がある（例えば、特許文献１参照）。
このように、測定対象の温度を複数のダイオードを使用して測定する場合、測定対象に複数のダイオードをそれぞれ間隔を空けて設置するにより、測定対象全体の温度を測定することができ、測定対象の温度を精度良く測定することができる。
特開平２−２６６２４１号（第２頁、第１〜２図）

しかしながら、測定対象が複数存在する場合、測定対象の数が増えると温度検出装置４０の数も増やす必要があり、その分回路面積や生産コストが増大するという問題がある。
図４（ｂ）は、測定対象が複数存在する場合の温度検出方法の一例を示す図である。なお、図４（ｂ）において、上記温度検出装置４０は、ＭＯＳモジュール５１の温度を測定するものとする。また、ＭＯＳモジュール５１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴや他の部品で構成され、全体としてパワーＭＯＳデバイスの機能を有するものとする。

図４（ｂ）に示すように、６つのＭＯＳモジュール５１は、それぞれ、６つの温度検出装置４０により温度が測定される。
このように、ＭＯＳモジュール５１が６つある場合は、温度検出装置４０も６つ必要となる。そのため、ＭＯＳモジュール５１が増えると、定電流源４２やＡ／Ｄ変換部４３も増加し、その分回路面積や生産コストが増加するという問題がある。

そこで、本発明では、温度を測定したい場所が複数存在しても、回路面積や生産コストの増加を低減することが可能な温度検出装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明の温度検出装置は、複数の感温素子と、前記複数の感温素子に接続される電流源と、前記複数の感温素子にそれぞれ直列に接続される複数のスイッチと、前記複数のスイッチを個々に、オン、オフ制御するスイッチ制御手段と、オン状態の前記スイッチに対応する前記感温素子にかかる電圧に基づいて、温度を検出する温度検出手段とを備えることを特徴とする。

このように、複数のスイッチを個々に、オン、オフ制御することにより、複数の感温素子のそれぞれの温度を検出することができるので、複数の感温素子に電流を供給するための電流源を１つだけ設けるだけで、すべての感温素子の温度を検出することができる。
また、上記温度検出装置の温度検出手段は、検出した温度が閾値を超えると、警告信号を前記スイッチ制御手段に出力し、前記スイッチ制御手段は、前記警告信号が入力されると、前記閾値を超えた感温素子の温度検出時間が他の感温素子の温度検出時間よりも長くなるように、前記複数のスイッチをオン、オフ制御するように構成してもよい。

また、上記温度検出装置において、さらに、前記温度検出手段で検出された温度を記録する記録手段を備え、前記温度検出手段は、前記記録手段に記録された温度と、現在検出した温度とを比較し、前記スイッチ制御手段は、前記温度検出手段の比較結果に基づいて、前記複数のスイッチをオン、オフ制御するように構成してもよい。

本発明によれば、複数の感温素子に電流を供給するための電流源を１つだけ設けるだけで、すべての感温素子の温度を検出することができるので、温度を測定したい場所が増えても、感温素子に電流を供給するための電流源を新たに追加する必要がないので、その分回路面積や生産コストの増加を低減することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態の温度検出装置を示す図である。なお、図４（ａ）に示す構成と同じ構成については同じ符号を付けている。
図１（ａ）に示すように、温度検出装置１は、温度センサとしてのダイオード２〜４（感温素子）と、ダイオード２〜４のそれぞれの低電位側に直列に接続されるＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）５〜７（スイッチ）と、ダイオード２〜４に接続される定電流源４２（電流源）と、ダイオード２〜４にかかる電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部４３と、Ａ／Ｄ変換部４３でＡ／Ｄ変換された電圧に基づいて温度を検出する温度検出部８（温度検出手段）と、ＭＯＳＦＥＴ５〜７を個々にオン、オフ制御する切替ＳＷ制御部９（スイッチ制御手段）とを備えて構成されている。なお、上記温度センサは、ダイオード以外の感温素子、例えば、サーミスタなどで構成されてもよい。

上記温度検出装置１において、ダイオード２〜４のそれぞれのアノードは定電流源４２のｐｎｐトランジスタ４９のコレクタに接続されている。また、ダイオード２のカソードはＭＯＳＦＥＴ５のドレインに接続され、ダイオード３のカソードはＭＯＳＦＥＴ６のドレインに接続され、ダイオード４のカソードはＭＯＳＦＥＴ７のドレインに接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ５〜７のそれぞれのソースはグランドに接続されている。

なお、図１（ａ）において、温度センサとしてダイオードをさらに追加する場合は、追加されるダイオードのアノードとｐｎｐトランジスタ４９のコレクタとを接続すると共に、追加されるダイオードのカソードとグランドとの間にスイッチとしてのＭＯＳＦＥＴを設ける。

また、ＭＯＳＦＥＴ５のゲートに切替ＳＷ制御部９から出力される制御信号Ａが入力されることにより、ＭＯＳＦＥＴ５がオン、オフ制御される。また、ＭＯＳＦＥＴ６のゲートに切替ＳＷ制御部９から出力される制御信号Ｂが入力されることにより、ＭＯＳＦＥＴ６がオン、オフ制御される。また、ＭＯＳＦＥＴ７のゲートに切替ＳＷ制御部９から出力される制御信号Ｃが入力されることにより、ＭＯＳＦＥＴ７がオン、オフ制御される。

また、あるＭＯＳＦＥＴがオン状態のとき、他の２つのＭＯＳＦＥＴはオフ状態に制御される。
また、あるＭＯＳＦＥＴがオン状態のとき、そのオン状態のＭＯＳＦＥＴに対応するダイオードに定電流源４２から供給される定電流が流れることにより、そのダイオードに自身の温度に応じた電圧がかかる。

また、温度検出部８は、Ａ／Ｄ変換部４３でＡ／Ｄ変換された電圧を読み込み、その読み込んだ電圧に対応する温度を求めることにより、ダイオード２〜４のそれぞれの温度を検出している。
なお、Ａ／Ｄ変換部４３、温度検出部８、及び切替ＳＷ制御部９は、例えば、マイクロコンピュータなどで構成されてもよい。

次に、切替ＳＷ制御部９におけるＭＯＳＦＥＴ５〜７のそれぞれのオン、オフ制御について説明する。
図１（ｂ）は、ＭＯＳＦＥＴ５〜７のそれぞれのオン、オフのタイミングと温度検出部８で読み込まれるＡ／Ｄ変換された電圧を示す図である。

図１（ｂ）に示すように、ＭＯＳＦＥＴ５〜７は、ＭＯＳＦＥＴ５のオン状態が終了した後、ＭＯＳＦＥＴ６がオン状態となり、ＭＯＳＦＥＴ６のオン状態が終了した後、ＭＯＳＦＥＴ７がオン状態となり、ＭＯＳＦＥＴ７のオン状態が終了した後、ＭＯＳＦＥＴ５がオン状態となることが繰り返されるようにオン、オフ制御される。

すなわち、切替ＳＷ制御部９は、制御信号Ａ〜Ｃを出力することにより、ＭＯＳＦＥＴ５〜７を順次繰り返し、オン、オフ制御している。
そして、温度検出部８は、ＭＯＳＦＥＴ５〜７のいずれか１つがオン状態となる度に、ＭＯＳＦＥＴ５〜７のうちオン状態のＭＯＳＦＥＴがどれであるかを認識しながら、オン状態のＭＯＳＦＥＴに対応するダイオードにかかる電圧をＡ／Ｄ変換後に読み込んでいる。

このように、ＭＯＳＦＥＴ５〜７が順次繰り返し、オン、オフ制御されるので、温度検出部８は図１（ｂ）に示す期間Ｘにおいてダイオード２〜４の温度をすべて検出することができる。
次に、温度検出装置１の使用例について説明する。

図２は、温度検出装置１の使用例を示す図である。なお、図４（ｂ）に示す構成と同じ構成については同じ符号をつけている。
図２に示すように、測定対象として６つのＭＯＳモジュール５１がある場合、温度検出装置１における温度センサ用のダイオードは、６つのＭＯＳモジュール５１にそれぞれ対応して６つ備えられる。そして、その温度センサ用の６つのダイオードは、それぞれ、各ＭＯＳモジュール５１上の任意の場所（例えば、ＭＯＳモジュール５１上の温度変化が激しい場所など）に設けられ、６つのＭＯＳモジュール５１のそれぞれの温度が測定される。

なお、温度検出装置１は、測定した温度が高すぎると判断した場合、ＭＯＳモジュール５１の動作を制限したり停止したりするように構成してもよい。
このように、温度検出装置１は、ＭＯＳＦＥＴ５〜７を個々に、オン、オフ制御することにより、ダイオード２〜４のそれぞれの温度をある期間内においてすべて検出することができるので、定電流源４２やＡ／Ｄ変換部４３をそれぞれ１つだけ設けるだけで、ＭＯＳモジュール５１が複数存在しても、その複数のＭＯＳモジュール５１のそれぞれの温度をすべて測定することができる。

これにより、ＭＯＳモジュール５１の数が増えても、温度センサ用のダイオードに対応する定電流源４２やＡ／Ｄ変換部４３を新たに追加する必要がないので、その分回路面積や生産コストの増加を低減することができる。
なお、上記実施形態では、ＭＯＳＦＥＴ５〜７は、順次繰り返しオン、オフ制御される構成であるが、温度検出部８で検出された温度が閾値を超えたか否かを判断し、閾値を超えたダイオードの温度検出時間が他のダイオードの温度検出時間よりも長くなるように、ＭＯＳＦＥＴ５〜７をそれぞれオン、オフ制御するように構成してもよい。なお、上記閾値は、例えば、図２に示すＭＯＳモジュール５１に設けられる、ある部品が破損にいたる直前の温度として設定されてもよい。

図３は、検出された温度と閾値との比較結果に基づいてＭＯＳＦＥＴ２〜４のオン、オフが制御される際のＭＯＳＦＥＴ５〜７のそれぞれのオン、オフのタイミングと温度検出部８で読み込まれるＡ／Ｄ変換された電圧を示す図である。なお、図３に示す例は、ダイオード２から検出された温度が閾値を超えた場合を示している。

図３に示すように、ダイオード２から検出された温度が閾値を超えると、ＭＯＳＦＥＴ５のオン時間が長くなるように構成されている。
すなわち、例えば、温度検出部８はダイオード２から検出した温度が閾値を超えると、切替ＳＷ制御部９に警告信号を出力し、切替ＳＷ制御部９は警告信号が入力されると、ダイオード２に対応するＭＯＳＦＥＴ５のオン時間を長くさせると共に、ＭＯＳＦＥＴ５がオン状態のとき他のＭＯＳＦＥＴ６及び７をそれぞれオフ状態にさせるような制御信号Ａ〜ＣをＭＯＳＦＥＴ５〜７に出力している。なお、図３において、ＭＯＳＦＥＴ５のオン状態が終了した後は、ＭＯＳＦＦＥＴ６及び７のうち、どちらが先にオン状態となってもよい。

このように、検出された温度が閾値を超えると、その閾値を超えたダイオード、すなわち、現在最もモニタしたいダイオードに対応するＭＯＳＦＥＴのオン時間を長くさせることにより、他のダイオードの温度検出が終了するのを持つことなく、現在最もモニタしたいダイオードの温度を常に検出することができる。

これにより、現在最もモニタしたいダイオードの温度がさらに上昇しても、その上昇した温度の測定タイミングが遅れることないので、すぐにＭＯＳモジュール５１の動作を停止させるなどの制御を行うことができ、ダイオードの急激な温度上昇による部品の破損を防止することができる。

また、例えば、ダイオード２から検出された温度が閾値を超えると、ある期間におけるＭＯＳＦＥＴ５のオン状態の回数がＭＯＳＦＥＴ６のオン状態の回数またはＭＯＳＦＥＴ７のオン状態の回数より多くなるように構成してもよい。
また、上記実施形態の温度検出装置１において、さらに、温度検出部８で検出された温度を記録する記録手段を備え、その記録手段に記録された温度と現在検出された温度との比較結果に基づいてＭＯＳＦＥＴ５〜７のオン、オフ制御を行うように構成してもよい。

すなわち、例えば、記録手段で記録されたダイオード２の温度と、現在温度検出部８で検出されたダイオード２の温度との差分に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ５のオン時間を長くしたり短くしたりしてもよい。具体的には、ダイオード２の温度が上昇した場合、ＭＯＳＦＥＴ５のオン時間を長くし、ダイオード２の温度が下降した場合、ＭＯＳＦＥＴ５のオン時間を短くするように設定してもよい。

また、例えば、記録手段で記録されたダイオード２〜４のそれぞれの温度に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ５〜７をオン、オフ制御してもよい。具体的には、検出された温度が高い順に、対応するＭＯＳＦＥＴのオン時間を長くするように設定してもよい。

本発明の実施形態の温度検出装置を示す図である。本発明の実施形態の温度検出装置の使用例を示す図である。本発明の他の実施形態の温度検出装置の各ＭＯＳＦＥＴのタイミングチャートを示す図である。従来の温度検出装置を示す図である。

符号の説明

１温度検出装置
２〜４ダイオード
５〜７ＭＯＳＦＥＴ
８温度検出部
９切替ＳＷ制御部

Claims

複数の感温素子と、
前記複数の感温素子に接続される電流源と、
前記複数の感温素子にそれぞれ直列に接続される複数のスイッチと、
前記複数のスイッチを個々に、オン、オフ制御するスイッチ制御手段と、
オン状態の前記スイッチに対応する前記感温素子にかかる電圧に基づいて、温度を検出する温度検出手段と、
を備えることを特徴とする温度検出装置。
請求項１に記載の温度検出装置であって、
前記温度検出手段は、検出した温度が閾値を超えると、警告信号を前記スイッチ制御手段に出力し、
前記スイッチ制御手段は、前記警告信号が入力されると、前記閾値を超えた感温素子の温度検出時間が他の感温素子の温度検出時間よりも長くなるように、前記複数のスイッチをオン、オフ制御することを特徴とする温度検出装置。
請求項１に記載の温度検出装置であって、
前記温度検出手段で検出された温度を記録する記録手段を備え、
前記温度検出手段は、前記記録手段に記録された温度と、現在検出した温度とを比較し、
前記スイッチ制御手段は、前記温度検出手段の比較結果に基づいて、前記複数のスイッチをオン、オフ制御することを特徴とする温度検出装置。