JP2009250613A - 温度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度センサの故障を確実に検出できる温度検出装置を提供する。
【解決手段】測定温度に応じて抵抗値が変化する温度センサ４と、前記温度センサが接続されて前記温度センサの抵抗値に応じた電圧を出力する分圧回路５と、前記温度センサの測定温度に対する前記分圧回路の出力電圧の特性を少なくとも第１の特性と第２の特性に切り換える切換手段３と、前記分圧回路からの出力電圧に基づいて、前記温度センサの故障の有無を判定する故障判定手段２と、を備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、温度検出装置に関するものである。

バッテリーシステムなどの温度を検出するため、負の温度抵抗係数を有するサーミスタを用いた温度検出装置が知られている。この種の負の温度抵抗係数を有するサーミスタは、低温時の抵抗値に相当する出力値と断線故障時の出力値、および高温時の抵抗値に相当する出力値と短絡故障時の出力値がそれぞれ近似することがある。このため、温度測定値の時間的変化率に基づいてサーミスタの断線故障または短絡故障を検出する温度検出装置が提案されている（特許文献１）。

特開２００４−３２５１１０号公報

しかしながら、上記従来の温度検出装置では、たとえばサーミスタが最初から断線または短絡している場合、システムが停止している間にサーミスタが断線または短絡した場合、低温または高温時にサーミスタが断線または短絡した場合等には、温度測定値の時間的変化率が充分に取得できず、確実に故障を検出できないという問題がある。

発明が解決しようとする課題は、温度センサの故障を確実に検出できる温度検出装置を提供することである。

この発明は、温度センサの測定温度に対する分圧回路の出力電圧の特性を、互いに異なる特性に切り換え、それぞれの特性による出力電圧を比較して温度センサの故障の有無を判定することにより、上記課題を解決する。

上記発明によれば、互いに異なる特性による出力電圧を比較するので、測定温度の時間的変化率を取得することなく、温度センサの故障を確実に検出することができる。

以下、上記発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
図１は、本実施形態に係る温度検出装置を示すブロック図である。本実施形態の温度検出装置１００は、温度センサであるサーミスタ４と、サーミスタ４の抵抗値に応じた出力電圧を分圧する分圧回路５と、分圧回路５で分圧されたアナログ出力電圧Ｖoutをデジタル出力電圧に変換するＡ／Ｄ変換部１と、Ａ／Ｄ変換部１で変換されたデジタル出力電圧を測定温度に変換する処理を含む複数の処理を実行する制御部２と、制御部２からの指令信号に基づいて分圧回路５の抵抗値を切り換えるようにトランジスタ５１，５２にＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する特性切換部３とを備える。

サーミスタ４は、その一端が分圧回路５に接続され、他端が接地されている。サーミスタ４は、温度変化に反応する電気抵抗体であって、本例では温度上昇にともない抵抗値が減少する負の温度特性、すなわち負の温度係数を有するＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタが用いられる。ただし、温度上昇にともない抵抗値が増加する正の温度特性、すなわち正の温度係数を有するＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)サーミスタを用いることもできる。図７は、本例で用いられるＮＴＣサーミスタの温度−抵抗値特性の一例を示すグラフである。

ＮＴＣサーミスタとしては、たとえばニッケル、マンガン、コバルト、鉄などの酸化物を混合して焼結したものを例示することができ、ＰＴＣサーミスタとしては、たとえばチタン酸バリウムなどのセラミックＰＴＣや低融点ポリマーにカーボンやニッケルなどの導電性材料を分散させたポリマーＰＴＣを例示することができる。

分圧回路５の一端は、たとえば５Ｖの電源Ｖｃに接続され、他端は接地されている。分圧回路５は、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２が直列に接続された第１分圧回路５Ａと、２つの抵抗Ｒ３，Ｒ４および２つのトランジスタ５１，５２（上記発明に係るスイッチング素子に相当する。）が直列に接続された第２分圧回路５Ｂとが並列に接続されてなる。そして、上述したサーミスタ４の一端が第２分圧回路５Ｂの抵抗Ｒ３，Ｒ４の間と、第１分圧回路５Ａの抵抗Ｒ１，Ｒ２の間に接続されている。以下、これらサーミスタ４と第１および第２分圧回路５Ａ，５Ｂとの接続点をＰ１，Ｐ２と称する。したがって、分圧回路５は、電源Ｖｃと接地との間に、抵抗Ｒ１，Ｒ３が並列接続された抵抗と、抵抗Ｒ２，Ｒ４およびサーミスタ４が並列接続された抵抗とが直列に接続された回路となっている。

また、トランジスタ５１は電源Ｖｃと接続点Ｐ２との間に直列に接続され、トランジスタ５２は接続点Ｐ２と接地との間に直列に接続されている。そして、各トランジスタ５１，５２のベースには特性切換部３からＯＮ／ＯＦＦ信号が入力され、これによりトランジスタ５１，５２はそれぞれＯＮ／ＯＦＦすることになる。分圧回路５の詳細は後述する。

Ａ／Ｄ変換部１は、分圧回路５を介して出力されるサーミスタ４の抵抗値に応じたアナログ出力電圧（点Ｐ１の電圧）をデジタル出力電圧に変換する回路であり、変換されたデジタル出力電圧を制御部２に送出する。

制御部２は、上記発明に係る故障判定手段に相当し、Ａ／Ｄ変換部１から送出されたデジタル出力電圧を、予めマップ化されている出力電圧Ｖoutとサーミスタ温度との関係に基づいてサーミスタ温度に変換する機能と、サーミスタ４の故障を判定する機能とを有する。ここで、予めマップ化されている出力電圧Ｖoutとサーミスタ温度との関係は、たとえば図２の温度測定用特性に示すような曲線であり、この曲線にしたがって横軸の出力電圧Ｖoutから縦軸のサーミスタ温度を求める演算を実行する。サーミスタ４の故障を判定する機能については後述する。

特性切換部３は、上記発明に係る切換手段に相当し、制御部２からの指令にしたがって既述した２つのトランジスタ５１，５２のベースにＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、これによりトランジスタ５１，５２をそれぞれＯＮ／ＯＦＦ制御する。制御部２は、特性切換部３に対し、サーミスタ４による温度測定を行なう場合と、サーミスタ４の故障診断を行なう場合とでトランジスタ５１，５２をＯＮ／ＯＦＦ切り換えするよう指令信号を送出する。

この点についてさらに詳細に説明する。

サーミスタ４の抵抗値に応じた出力電圧は、分圧回路５によって分圧されて出力電圧ＶoutとしてＡ／Ｄ変換部１に送出されるが、４つの抵抗Ｒ１〜Ｒ４を含む分圧回路５による出力電圧Ｖoutは以下のように求めることができる。

まず、トランジスタ５１，５２がともにＯＮの場合における分圧回路５は、第１分圧回路５Ａと第２分圧回路５Ｂとが合成された回路となる。したがって、分圧回路５の接続点Ｐ１，Ｐ２から電源側の抵抗値ＲｘはＲｘ＝Ｒ１・Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ３）、接続点Ｐ１，Ｐ２から接地側の抵抗値ＲｙはＲｙ＝Ｒ２・Ｒ４／（Ｒ２＋Ｒ４）となる。

ここで、電源から接地に至るサーミスタ４を含めた回路を考えると、接続点Ｐ１，Ｐ２から電源側は抵抗値Ｒｘの抵抗、接続点Ｐ１，Ｐ２から接地側は抵抗値Ｒｙの抵抗とサーミスタ４の抵抗Ｒｔの並列回路である。そして、接続点Ｐ１からの出力電圧Ｖoutと電源電圧Ｖｃとの比は、抵抗値Ｒｙの抵抗とサーミスタ４の抵抗Ｒｔの並列回路の抵抗値Ｒｚと、抵抗値Ｒｘ＋Ｒｚとの比に等しい。すなわち、Ｖout：Ｖｃ＝Ｒｚ：（Ｒｘ＋Ｒｚ）が成立する。

これを整理すると、Ｖout＝ＶｃＲｚ／（Ｒｘ＋Ｒｚ）＝ＶｃＲｔＲｙ／（ＲｔＲｙ＋ＲｔＲｘ＋ＲｘＲｙ）＝ＶｃＲｙ／（Ｒｘ＋Ｒｙ＋ＲｘＲｙ／Ｒｔ）となり、電源電圧Ｖｃに対し、Ｒｙ／（Ｒｘ＋Ｒｙ＋ＲｘＲｙ／Ｒｔ）の割合の電圧Ｖoutが出力される。

この条件で抵抗Ｒ１〜Ｒ４それぞれの抵抗値を適宜の値に設定し、出力電圧Ｖoutとサーミスタ温度との関係の一例を示すと図２の温度計測用特性のようになる。なお、電源電圧５Ｖに対する分圧比を４：１とする。この特性ではサーミスタ４の出力電圧に応じた出力電圧Ｖoutは、０〜４Ｖの範囲でＡ／Ｄ変換部１へ送出されることになる。すなわち、ＮＴＣサーミスタ４は、図７に示すように温度上昇にともなって抵抗値が減少することから、低温領域におけるサーミスタ４の出力電圧Ｖoutは高くなり、高温領域におけるサーミスタ４の出力電圧Ｖoutは低くなる。また、出力電圧０〜４Ｖという広い範囲で線形に近い特性となるので測定温度の検出精度も高くなる。

これに対し、２つのトランジスタ５１，５２をＯＦＦすると、分圧回路５は第１分圧回路５Ａのみの分圧回路となる。そして、上記と同様に、電源から接地に至るサーミスタ４を含めた回路を考えると、接続点Ｐ１から電源側は抵抗値Ｒ１の抵抗、接続点Ｐ１から接地側は抵抗値Ｒ２の抵抗とサーミスタ４の抵抗Ｒｔの並列回路であるから、接続点Ｐ１からの出力電圧Ｖoutと電源電圧Ｖｃとの比は、抵抗値Ｒ２の抵抗とサーミスタ４の抵抗Ｒｔの並列回路の抵抗値ＲｔＲ２／（Ｒｔ＋Ｒ２）と抵抗値Ｒ１＋｛ＲｔＲ２／（Ｒｔ＋Ｒ２）｝との比に等しい。すなわち、Ｖout：Ｖｃ＝ＲｔＲ２／（Ｒｔ＋Ｒ２）：Ｒ１＋｛ＲｔＲ２／（Ｒｔ＋Ｒ２）｝が成立する。

これを整理すると、Ｖout＝ＶｃＲ２Ｒｔ／（Ｒ１Ｒ２＋Ｒ１Ｒｔ＋Ｒ２Ｒｔ）となり、電源電圧Ｖｃに対し、Ｒ２Ｒｔ／（Ｒ１Ｒ２＋Ｒ１Ｒｔ＋Ｒ２Ｒｔ）の割合の電圧Ｖoutが出力される。

ここで第１分圧回路５Ａの抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値を、上述したトランジスタ５１，５２がともにＯＮである場合の抵抗Ｒｘ，Ｒｙに対してそれぞれ充分大きな値に設定すると（Ｒ１＞＞Ｒｘ，Ｒ２＞＞Ｒｙ）、２つのトランジスタ５１，５２をＯＦＦして第１分圧回路５Ａのみとした場合に、同じサーミスタ温度に対し出力電圧Ｖoutが小さくなる。この条件で抵抗Ｒ１〜Ｒ４それぞれを適宜の値に設定し、出力電圧Ｖoutとサーミスタ温度との関係の一例を示すと図２の故障検出用特性のようになる。なおこの場合の電源電圧５Ｖに対する分圧比も４：１とする。この故障検出用特性は、２つのトランジスタ５１，５２がともにＯＮの場合の抵抗値Ｒｘ＝Ｒ１・Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ３）、Ｒｙ＝Ｒ２・Ｒ４／（Ｒ２＋Ｒ４）に対し、Ｒ１、Ｒ２がそれぞれ１０倍になるように各抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を設定した例である。

故障検出用特性は、温度計測用特性に比べ、同じ測定温度であってもＡ／Ｄ変換部１を介して制御部２へ入力されるサーミスタ４の抵抗値に応じた出力電圧Ｖoutは、全ての温度領域において小さくなる。特にサーミスタ４の測定温度が低温領域である場合は、上述した温度計測用特性に比べて１Ｖ近く相違する。

本例ではこの分圧回路５の切り換えによる特性の相違を利用し、サーミスタ４の故障判定を行う。図３は本例の温度計測および故障判定のルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップＳ１において温度計測を開始する場合は、制御部２から特性切換部３に対してトランジスタ５１，５２をともにＯＮにする信号を出力し、特性切換部３はトランジスタ５１，５２のベースにＯＮ信号を出力して当該トランジスタ５１，５２をＯＮさせることにより、サーミスタ温度−出力電圧特性を図２に示す温度計測用特性に設定する。

これにより、サーミスタ４の抵抗値に応じた出力電圧は、第１分圧回路５Ａと第２分圧回路５Ｂとで構成される分圧回路５によって分圧され、そのアナログ出力電圧ＶoutはＡ／Ｄ変換部１によりデジタル出力電圧に変換されて制御部２に入力される。

制御部２は、入力されたデジタル出力電圧を図２に示す温度計測用特性を用いて測定温度に変換し、目的とする外部装置へ出力する（ステップＳ７）。

ここで、図２に示す本例の分圧回路５の特性によると、測定温度に応じた出力電圧Ｖoutは０〜４Ｖの範囲で制御部２に入力され、測定温度がたとえば０℃以下の低温領域である場合は、Ａ／Ｄ変換部１から制御部２に入力されるデジタル出力電圧は最大電圧、図２に示す例でいえば３．５Ｖ〜４Ｖに漸近する。ところが、サーミスタ４の抵抗体が断線故障している場合は、サーミスタ４の抵抗値は∞となるから分圧回路５からの出力電圧は最大電圧の４Ｖとなる。したがって、Ａ／Ｄ変換部１から制御部２に入力される出力電圧が最大電圧の近傍である場合は、測定温度が低温領域なのかサーミスタ４が断線故障しているのか識別することはできない。

また、測定温度がたとえば２００℃以上の高温領域である場合は、Ａ／Ｄ変換部１から制御部２に入力されるデジタル出力電圧は最小電圧、図２に示す例でいえば０Ｖ〜０．５Ｖに漸近する。ところが、サーミスタ４の抵抗体が短絡故障している場合は、サーミスタ４の抵抗値は０となるから分圧回路５からの出力電圧は最小電圧の０Ｖとなる。したがって、Ａ／Ｄ変換部１から制御部２に入力される出力電圧が最小電圧の近傍である場合は、測定温度が高温領域なのかサーミスタ４が短絡故障しているのか識別することはできない。

そこで、図３のステップ２において、制御部２に入力される出力電圧Ｖoutが第１の所定の出力電圧以上となって最大電圧近傍にある場合または第２の所定の出力電圧以下となって最小電圧近傍にある場合は、ステップＳ３へ進み、特性切換部３にトランジスタ５１，５２をＯＦＦにする信号を出力し、分圧回路５を第１分圧回路５Ａのみに切り換え、図２に示す出力電圧−サーミスタ温度特性を温度計測用特性から故障検出用特性に切り換える。

そして、ステップＳ４において、分圧回路５を第１分圧回路５Ａのみに切り換えた状態の出力電圧を制御部２に取り込み、先に取り込んだ出力電圧と比較する。その結果、出力電圧に変化がなければステップＳ６へ進んでサーミスタ４の断線故障であると判定し、故障モードの処理を実行する。なお、サーミスタ４の断線故障が検出された場合は、温度測定が不能となることから、その旨を警報したり、あるいは温度測定対象物の出力を制限したりすることができる。

これに対し、ステップＳ４において、出力電圧が図２に示すように低下すれば先に取り込んだ出力電圧は正しいものと判定することができる。したがって、ステップＳ５へ進み、再びトランジスタ５１，５２をＯＮにしてサーミスタ温度−出力電圧特性を温度計測用特性に切り換えたのち、ステップＳ７へ進んで温度測定を再開し、制御部２に入力された出力電圧Ｖoutをサーミスタ温度に変換する。

このように、本例ではサーミスタ４による出力電圧の変化率を算出することなく故障判定を行うことができるので、最初からサーミスタ４が断線または短絡している場合やシステムが停止している間にサーミスタ４が断線または短絡した場合であっても故障判定を確実に実行することができる。

《第２実施形態》
図１に示す温度検出装置１００において、４つの抵抗Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれの値を適宜選択することでサーミスタ温度−出力電圧特性を所望のプロファイルに設定することができる。たとえば、上述した図２に示す故障判定用特性は、低温領域および高温領域（特に低温領域）において温度計測用特性との出力電圧の差異が大きくなっており、これにより低温領域ではサーミスタ４の断線故障、高温領域ではサーミスタ４の短絡故障が判定しやすい。また、高温側に比べて低温側はより線形に近い特性となっている。

これに対し本実施形態では、低温および高温それぞれにおいて故障の判定性を高めると同時に線形性が高い特性とすることで、温度測定精度を向上させるとともに故障判定も確実に行なうことができるように、各抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を設定する。

具体的には、図４に示す高温用特性と低温用特性の２つのサーミスタ温度−出力電圧特性を、制御部２から特性切換部３を介して２つのトランジスタ５１，５２をＯＮまたはＯＦＦすることにより切り換える。図４は、本実施形態に係る温度検出装置で用いられるサーミスタ温度−出力電圧特性を示すグラフである。

図４に示す高温用特性と低温用特性のプロファイルを得るには、図１に示すものと同じ構成の温度検出装置１００を用い、分圧回路５の抵抗Ｒ１〜Ｒ４を下記のように設定する。

すなわち、図２に示す温度計測用特性で設定した抵抗値Ｒｘ，Ｒｙに対し、本例の抵抗値Ｒｘ＝Ｒ１・Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ３）とＲｙ＝Ｒ２・Ｒ４／（Ｒ２＋Ｒ４）がそれぞれ充分に小さくなるように（たとえばそれぞれの抵抗値を１／５倍）各抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を設定する。これにより、図４に示す高温用特性のプロファイルを得ることができる。なお、図４に示す低温用特性は図２に示す故障診断用特性と同様に、図２に示す温度計測用特性で設定した抵抗値Ｒｘ，Ｒｙに対し、本例の抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値をそれぞれ充分に大きい値に設定する。図４の高温用特性と低温用特性の間に図２に示す温度計測用特性を点線にて付記する。

そして、制御部２に入力される出力電圧Ｖoutが大きい領域では低温用特性を用いて温度計測を行ない、出力電圧Ｖoutが小さい領域では高温用特性を用いて温度計測を行なう。高温用特性は高温領域、すなわち出力電圧が小さい領域で線形性が高く、低温用特性は低温領域、すなわち出力電圧が大きい領域で線形性が高いので、測定温度の精度が高くなる。

また、高温用特性を用いた場合に、高温領域において低温用特性に切り換え、図３のステップＳ３〜Ｓ６と同様の故障判定処理を行うことでサーミスタ４の短絡故障をより確実に判定することができる。また、低温用特性を用いた場合に、低温領域において高温用特性に切り換え、図３のステップＳ３〜Ｓ６と同様の故障判定処理を行うことでサーミスタ４の断線故障をより確実に判定することができる。

なお、図４に示す高温用特性と低温用特性を温度計測用特性として用いる場合は、図５に示すように２つの特性の切り換えポイントにヒステリシスを設定することが望ましい。すなわち、高温用特性から低温用特性に切り換えるポイントＴ１は、低温用特性から高温用特性に切り換えるポイントＴ２より低温側に設定する。これにより、切り換えポイントの近傍で温度計測を行なう場合でも、特性切換のハンチングを防止することができる。

《第３実施形態》
図１に示す温度検出装置１００において、上述した実施形態では、特性切換部３から２つのトランジスタ５１，５２へ出力される信号は、これら２つのトランジスタ５１，５２を同時にＯＮまたはＯＦＦさせるものであったが、２つのトランジスタ５１，５２のＯＮ／０ＦＦの組み合わせにより、サーミスタ温度−出力電圧特性のプロファイルを３つ以上設定することもできる。図６は、本実施形態に係る温度検出装置で用いられるサーミスタ温度−出力電圧特性を示すグラフである。

図６に示す短絡検出用特性は図４の高温用特性、断線検出用特性は図４の低温用特性と同様にして、各抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を適宜の値に設定する。このとき、上述した第２実施形態と同様にトランジスタ５１，５２をともにＯＮしたときに短絡検出用特性に設定され、トランジスタ５１，５２をともにＯＦＦしたときに断線検出用特性に設定されるように各抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を適宜設定する。

また、トランジスタ５１，５２のいずれか一方をＯＮ、他方をＯＦＦしたときのサーミスタ温度−出力電圧特性が図６に示す温度計測用特性になるように各抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を適宜設定する。

そして、定常の温度計測モードにおいては図６に示す温度計測用特性に設定する一方で、サーミスタ４により計測される温度領域が低温領域である場合は断線検出用特性に切り換えて断線故障の有無を判定し、高温領域である場合は短絡検出用特性に切り換えて短絡故障の有無を判定する。

《他の実施形態》
上述した実施形態に係る分圧回路５は図１に示す構成であったが、図８や図９に示す回路構成の分圧回路５を上述した実施形態に適用することもできる。

図８は発明のさらに他の実施形態に係る温度検出装置１００を示すブロック図であり、分圧回路５の構成が図１に示す実施形態と相違する。

本例の分圧回路５の一端は、たとえば５Ｖの電源Ｖｃに接続され、他端は接地され、この間に４つの抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が直列に接続されている。また、抵抗Ｒ３にはトランジスタ５１が並列に接続され、抵抗Ｒ４にはトランジスタ５２が並列に接続されている。トランジスタ５１，５２の内部抵抗は抵抗Ｒ３，Ｒ４に比べて充分小さいので、トランジスタ５１，５２がＯＮすると電源からの電流はトランジスタ５１，５２側に流れることになる。したがって、トランジスタ５１，５２がともにＯＮしたときの分圧回路５は、抵抗Ｒ１，Ｒ２が直列接続された回路となり（第１分圧回路）、トランジスタ５１，５２がともにＯＦＦしたときの分圧回路５は、４つの抵抗Ｒ１〜Ｒ４が直列に接続された回路（第２分圧回路）となる。そして、上述したサーミスタ４の一端が抵抗Ｒ２，Ｒ３の間に接続されている。以下、このサーミスタ４と分圧回路５との接続点をＰ１と称する。

また、各トランジスタ５１，５２のベースには特性切換部３からＯＮ／ＯＦＦ信号が入力され、これによりトランジスタ５１，５２はそれぞれＯＮ／ＯＦＦすることになる。

本例の温度検出装置１００において、サーミスタ４の抵抗値に応じた出力電圧は、分圧回路５によって分圧されて出力電圧ＶoutとしてＡ／Ｄ変換部１に送出されるが、４つの抵抗Ｒ１〜Ｒ４を含む分圧回路５による出力電圧Ｖoutは以下のように求めることができる。

上述したように、トランジスタ５１，５２がともにＯＮの場合における分圧回路５は、接続点Ｐ１から電源側の抵抗値はＲ１、接続点Ｐ１から接地側の抵抗値はＲ２であるから、電源から接地に至るサーミスタ４を含めた回路を考えると、接続点Ｐ１から電源側は抵抗値Ｒ１の抵抗、接続点Ｐ１から接地側は抵抗値Ｒ２の抵抗とサーミスタ４の抵抗Ｒｔの並列回路である。そして、接続点Ｐ１からの出力電圧Ｖoutと電源電圧Ｖｃとの比は、抵抗値Ｒ２の抵抗とサーミスタ４の抵抗Ｒｔの並列回路の抵抗値Ｒｙと、抵抗値Ｒ１＋Ｒｙとの比に等しい。すなわち、Ｖout：Ｖｃ＝Ｒｙ：（Ｒ１＋Ｒｙ）が成立する。

これを整理すると、Ｖout＝ＶｃＲ２Ｒｔ／（Ｒ１Ｒ２＋Ｒ１Ｒｔ＋Ｒ２Ｒｔ）となり、電源電圧Ｖｃに対し、Ｒ２Ｒｔ／（Ｒ１Ｒ２＋Ｒ１Ｒｔ＋Ｒ２Ｒｔ）の割合の電圧Ｖoutが出力される。

これに対し、２つのトランジスタ５１，５２をＯＦＦすると、分圧回路５は４つの抵抗Ｒ１〜Ｒ４の直列接続回路となる。そして、上記と同様に、電源から接地に至るサーミスタ４を含めた回路を考えると、接続点Ｐ１から電源側は抵抗値Ｒ１＋Ｒ３の抵抗、接続点Ｐ１から接地側は抵抗値Ｒ２＋Ｒ４の抵抗とサーミスタ４の抵抗Ｒｔの並列回路（Ｒｙ）であるから、Ｖout：Ｖｃ＝Ｒｙ：（Ｒ１＋Ｒ３＋Ｒｙ）が成立する。

これを整理すると、Ｖout＝Ｖｃ（Ｒ２Ｒｔ＋Ｒ４Ｒｔ）／（Ｒ１Ｒ１＋Ｒ２Ｒ３＋Ｒ３Ｒ４＋Ｒ４Ｒ１＋Ｒ１Ｒｔ＋Ｒ２Ｒｔ＋Ｒ３Ｒｔ＋Ｒ４Ｒｔ）となり、電源電圧Ｖｃに対し、Ｒ２Ｒｔ＋Ｒ４Ｒｔ）／（Ｒ１Ｒ１＋Ｒ２Ｒ３＋Ｒ３Ｒ４＋Ｒ４Ｒ１＋Ｒ１Ｒｔ＋Ｒ２Ｒｔ＋Ｒ３Ｒｔ＋Ｒ４Ｒｔ）の割合の電圧Ｖoutが出力される。

このように、トランジスタ５１，５２をともにＯＮしたときの第１分圧回路と、ともにＯＦＦしたときの第２分圧回路による出力電圧Ｖoutのプロファイルを、上述した図２，４または図６に示すようなプロファイルになるように各抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を適宜の値に設定することで、上記実施形態と同様に、断線故障および短絡故障を確実に判定することができる。

図９は発明のさらに他の実施形態に係る温度検出装置１００を示すブロック図であり、分圧回路５の構成が図１に示す実施形態と相違する。

本例の分圧回路５の一端は、たとえば５Ｖの電源Ｖｃに接続され、他端は接地されている。分圧回路５は、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２が直列に接続された第１分圧回路５Ａと、２つの抵抗Ｒ３，Ｒ４が直列に接続された第２分圧回路５Ｂとが並列に接続されてなる。そして、上述したサーミスタ４の一端が第１分圧回路５Ａの抵抗Ｒ１，Ｒ２の間に接続されている。以下、これらサーミスタ４と第１分圧回路５Ａとの接続点をＰ１と称する。

また、トランジスタ５１は第２分圧回路５Ｂの抵抗Ｒ３，Ｒ４の間と、接続点Ｐ１との間に直列に接続されている。そして、トランジスタ５１のベースには特性切換部３からＯＮ／ＯＦＦ信号が入力され、これによりトランジスタ５１はＯＮ／ＯＦＦすることになる。トランジスタ５１がＯＦＦの状態では、第２分圧回路５Ｂは出力電圧Ｖoutに寄与しないので、この場合の分圧回路５は第１分圧回路５Ａによる回路となる。一方、トランジスタ５１がＯＮすると第２分圧回路５Ｂの抵抗Ｒ３，Ｒ４の間が接続点Ｐ１に接続されるので、この場合の分圧回路５は第１分圧回路５Ａと第２分圧回路５Ｂとの合成回路となる。

すなわち、図１に示す分圧回路５と同様に、トランジスタ５１がＯＮの場合における分圧回路５は、接続点Ｐ１から電源側の抵抗値ＲｘはＲｘ＝Ｒ１・Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ３）、接続点Ｐ１から接地側の抵抗値ＲｙはＲｙ＝Ｒ２・Ｒ４／（Ｒ２＋Ｒ４）となる。

ここで、電源から接地に至るサーミスタ４を含めた回路を考えると、接続点Ｐ１から電源側は抵抗値Ｒｘの抵抗、接続点Ｐ１から接地側は抵抗値Ｒｙの抵抗とサーミスタ４の抵抗Ｒｔの並列回路である。そして、接続点Ｐ１からの出力電圧Ｖoutと電源電圧Ｖｃとの比は、抵抗値Ｒｙの抵抗とサーミスタ４の抵抗Ｒｔの並列回路の抵抗値Ｒｚと、抵抗値Ｒｘ＋Ｒｚとの比に等しい。すなわち、Ｖout：Ｖｃ＝Ｒｚ：（Ｒｘ＋Ｒｚ）が成立する。

これを整理すると、Ｖout＝ＶｃＲｚ／（Ｒｘ＋Ｒｚ）＝ＶｃＲｔＲｙ／（ＲｔＲｙ＋ＲｔＲｘ＋ＲｘＲｙ）＝ＶｃＲｙ／（Ｒｘ＋Ｒｙ＋ＲｘＲｙ／Ｒｔ）となり、電源電圧Ｖｃに対し、Ｒｙ／（Ｒｘ＋Ｒｙ＋ＲｘＲｙ／Ｒｔ）の割合の電圧Ｖoutが出力される。

これに対し、トランジスタ５１をＯＦＦすると、分圧回路５は第１分圧回路５Ａのみの分圧回路となるから、電源から接地に至るサーミスタ４を含めた回路を考えると、接続点Ｐ１から電源側は抵抗値Ｒ１の抵抗、接続点Ｐ１から接地側は抵抗値Ｒ２の抵抗とサーミスタ４の抵抗Ｒｔの並列回路となり、接続点Ｐ１からの出力電圧Ｖoutと電源電圧Ｖｃとの比は、抵抗値Ｒ２の抵抗とサーミスタ４の抵抗Ｒｔの並列回路の抵抗値ＲｔＲ２／（Ｒｔ＋Ｒ２）と抵抗値Ｒ１＋｛ＲｔＲ２／（Ｒｔ＋Ｒ２）｝との比に等しい。すなわち、Ｖout：Ｖｃ＝ＲｔＲ２／（Ｒｔ＋Ｒ２）：Ｒ１＋｛ＲｔＲ２／（Ｒｔ＋Ｒ２）｝が成立する。

これを整理すると、Ｖout＝ＶｃＲ２Ｒｔ／（Ｒ１Ｒ２＋Ｒ１Ｒｔ＋Ｒ２Ｒｔ）となり、電源電圧Ｖｃに対し、Ｒ２Ｒｔ／（Ｒ１Ｒ２＋Ｒ１Ｒｔ＋Ｒ２Ｒｔ）の割合の電圧Ｖoutが出力される。

このように、トランジスタ５１をＯＮしたときの分圧回路と、ＯＦＦしたときの分圧回路による出力電圧Ｖoutのプロファイルを、上述した図２，４または図６に示すようなプロファイルになるように各抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を適宜の値に設定することで、上記実施形態と同様に、断線故障および短絡故障を確実に判定することができる。

発明の実施形態に係る温度検出装置を示すブロック図である。 図１の温度検出装置で用いられるサーミスタ温度−出力電圧特性の一例を示すグラフである。 図１の温度検出装置における温度測定および故障判定処理を示すフローチャートである。 発明の他の実施形態に係る温度検出装置で用いられるサーミスタ温度−出力電圧特性の一例を示すグラフである。 図４に示す実施形態における特性切換ポイントを示すグラフである。 発明のさらに他の実施形態に係る温度検出装置で用いられるサーミスタ温度−出力電圧特性の一例を示すグラフである。 発明の実施形態に係るＮＴＣサーミスタの特性を示すグラフである。 発明のさらに他の実施形態に係る温度検出装置を示すブロック図である。 発明のさらに他の実施形態に係る温度検出装置を示すブロック図である。

符号の説明

１００…温度検出装置
１…Ａ／Ｄ変換部
２…制御部（故障判定手段，温度変換手段）
３…特性切換部（切換手段）
４…サーミスタ（温度センサ）
５…分圧回路
Ｒ１〜Ｒ４…抵抗
５１，５２…トランジスタ（スイッチング素子）

Claims (7)

1. 測定温度に応じて抵抗値が変化する温度センサと、
   前記温度センサが接続されて前記温度センサの抵抗値に応じた電圧を出力する分圧回路と、
   前記温度センサの測定温度に対する前記分圧回路の出力電圧の特性を少なくとも第１の特性と第２の特性に切り換える切換手段と、
   前記分圧回路からの出力電圧に基づいて、前記温度センサの故障の有無を判定する故障判定手段と、を備えたことを特徴とする温度検出装置。
2. 請求項１に記載の温度検出装置において、
   前記故障判定手段は、前記切換手段により切り換えられた前記第１の特性による出力電圧と、前記第２の特性による出力電圧との比較結果に基づいて、前記温度センサの故障の有無を判定することを特徴とする温度検出装置。
3. 請求項１または２に記載の温度検出装置において、
   前記故障判定手段は、前記温度センサにより検出された温度が高温側の所定温度以上または前記高温側の所定温度より低い低温側の所定温度以下にある場合に、前記温度センサの故障の有無を判定することを特徴とする温度検出装置。
4. 請求項１または２に記載の温度検出装置において、
   前記切換手段は、前記温度範囲に応じて前記温度センサの測定温度に対する前記分圧回路の出力電圧の特性を切り換えることを特徴とする温度検出装置。
5. 請求項４に記載の温度検出装置において、
   前記温度センサの抵抗値に応じた前記分圧回路の出力電圧を測定温度に変換する温度変換手段を備え、
   前記切換手段は、前記温度センサにより検出された温度が第１の所定温度以上の場合は前記特性を前記第１の特性に設定し、前記温度が前記第１の所定温度より高い第２の所定温度以下の場合は前記特性を前記第２の特性に設定することを特徴とする温度検出装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の温度検出装置において、
   前記分圧回路は、電源と抵抗を有し、前記電源の電圧を分圧して前記温度センサの抵抗値に応じた出力電圧を出力するとともに、
   前記切換手段は、前記分圧回路の抵抗値を少なくとも前記第１の特性に対応する第１の抵抗値と前記第２の特性に対応する第２の抵抗値に切り換えることを特徴とする温度検出装置。
7. 請求項６に記載の温度検出装置において、
   前記分圧回路は、前記第１の抵抗値となる第１の分圧回路と、前記第２の抵抗値となる第２の分圧回路とを含み、
   前記切換手段は、前記第１の分圧回路または第２の分圧回路に接続されたスイッチング素子を含むことを特徴とする温度検出装置。

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