JP2014153112A - 温度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度に応じて抵抗値が変化する温度センサを用いた温度検出装置において、温度の検出精度を向上させる。
【解決手段】温度検出装置１は、一端がグランド電位に接続された温度センサ３の他端と電源電圧Ｖｃｃとの間に、直列に設けられた２つの抵抗５，７と、抵抗５，７のうち、電源電圧Ｖｃｃ側の抵抗７の両端に、２つの出力端子が接続されたトランジスタ９と、マイコン１１とを備える。そして、マイコン１１は、抵抗５と温度センサ３との接続点Ｐ１の電圧であるセンサ電圧ＶＳの、温度に対する特性を、トランジスタ９のオンとオフとを切り換えることにより、第１の特性と第２の特性とに切り換える。そして、マイコン１１は、センサ電圧ＶＳに基づいて温度を算出するが、トランジスタ９をオンさせている場合には、トランジスタ９の下流側の出力端子の電圧ＶＴを検出し、該電圧ＶＴとセンサ電圧ＶＳとに基づいて温度を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度に応じて抵抗値が変化する温度センサを用いた温度検出装置に関する。

この種の温度検出装置では、一端がグランドラインに接続された温度センサの他端と、電源電圧との間に、プルアップ用の抵抗を設けることで、その抵抗と温度センサとの接続点に、温度センサの抵抗値に応じた電圧であって、検出対象の温度に応じた電圧であるセンサ電圧を発生させる。そして、温度検出装置は、センサ電圧を検出し、そのセンサ電圧の検出値から検出対象の温度を算出する。

更に、特許文献１には、プルアップ用の抵抗として、２つの直列な抵抗を設けると共に、その２つの抵抗のうち、電源電圧側の抵抗の両端に、トランジスタの２つの出力端子を接続する構成が記載されている。

そして、特許文献１に記載の温度検出装置では、トランジスタのオンとオフとを切り換えて、プルアップ用抵抗の抵抗値を変えることにより、温度に対するセンサ電圧の特性を、第１の特性と第２の特性とに切り換えている。この構成により、温度センサの故障を確実に検出できるようにしたり、温度の検出精度を高めることができるようにしている。

特開２００９−２５０６１３号公報

従来の温度検出装置では、上記トランジスタのオン時における出力端子間の電圧が、該トランジスタの経時劣化や温度などの要因で変化することを想定していない。このため、トランジスタをオンさせている場合において、温度の検出精度が低下する。

そこで、本発明は、温度の検出精度を向上させることを目的としている。

本発明の温度検出装置は、検出対象の温度に応じて抵抗値が変化すると共に、一端が基準電位に接続された温度センサの他端と、基準電位よりも高い電源電圧との間に、直列に設けられた複数の抵抗と、前記複数の抵抗のうち、一端が温度センサの前記他端に接続された第１の抵抗よりも電源電圧側に設けられている第２の抵抗の両端に、２つの出力端子が接続されたトランジスタと、第１の抵抗と温度センサとの接続点の電圧であるセンサ電圧の、前記温度に対する特性を、前記トランジスタのオンとオフとを切り換えることにより、第１の特性と第２の特性とに切り換える切換手段と、前記センサ電圧を検出し、該センサ電圧に基づいて前記温度を算出する検出手段と、を備える。

そして、検出手段は、前記トランジスタがオンされている場合には、前記トランジスタの２つの出力端子のうち、下流側の出力端子の電圧であるトランジスタ出力電圧を検出し、該トランジスタ出力電圧と前記センサ電圧とに基づいて前記温度を算出する。

この温度検出装置によれば、トランジスタのオン時における出力端子間の電圧が変化しても、トランジスタをオンさせている場合には、実際のトランジスタ出力電圧を検出し、その検出値も用いて温度を算出するため、温度の検出精度が向上する。

第１実施形態の温度検出装置の構成図である。 温度に対するセンサ電圧ＶＳの特性の一例を表すグラフである。 温度検出処理を表すフローチャートである。 断線検出処理を表すフローチャートである。 第２実施形態のトランジスタ診断処理を表すフローチャートである。 トランジスタのオン故障判定値とオフ故障判定値と異常判定値との設定範囲を説明する説明図である。 第３実施形態のトランジスタ診断処理を表すフローチャートである。

本発明が適用された実施形態の温度検出装置について説明する。
［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態の温度検出装置１は、基準電位としてのグランド電位（＝０Ｖ）に一端が接続された温度センサ３の他端に、一端が接続された第１の抵抗（以下単に、抵抗ともいう）５と、第１の抵抗５の他端と電源電圧Ｖｃｃとの間に接続された第２の抵抗（以下単に、抵抗ともいう）７と、第２の抵抗７の両端に２つの出力端子が接続されたトランジスタ９と、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１１と、マルチプレクサ（ＭＰＸ）１３と、を備えている。

温度センサ３は、検出対象の温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタであり、本実施形態では、温度上昇に伴い抵抗値が減少する温度特性（即ち、負の温度特性）を有したものである。温度センサ３は、例えば、自動車に搭載されたエンジンの排気管に設けられ、そのエンジンの排気温度を、検出対象の温度として検出する。尚、温度センサ３としては、温度上昇に伴い抵抗値が増加する温度特性（即ち、正の温度特性）を有したものを用いることもできる。

電源電圧Ｖｃｃは、一定の電圧であり、本実施形態では５Ｖであるが、５Ｖ以外の電圧でも良い。
トランジスタ９は、本実施形態ではＰＮＰトランジスタである。トランジスタ９のコレクタが、抵抗７の端部のうち、下流側の端部（抵抗５側の端部）に接続され、トランジスタ９のエミッタが、抵抗７の端部のうち、上流側の端部（電源電圧Ｖｃｃ側の端部）に接続されている。尚、トランジスタ９は、ＮＰＮトランジスタでも良いし、バイポーラトランジスタ以外の種類のトランジスタでも良い。

マルチプレクサ１３には、第１の抵抗５と温度センサ３との接続点Ｐ１の電圧であるセンサ電圧ＶＳが、抵抗１５を介して入力される。抵抗１５は、グランド電位に一端が接続されたコンデンサ１８と共にノイズフィルタを成す。尚、上記接続点Ｐ１とグランド電位との間にも、ノイズ除去用のコンデンサ１７が接続されている。

また、マルチプレクサ１３には、トランジスタ９の２つの出力端子（コレクタとエミッタ）のうち、下流側の出力端子であるコレクタの電圧（以下、トランジスタ出力電圧という）ＶＴが、抵抗１６を介して入力される。抵抗１６は、グランド電位に一端が接続されたコンデンサ１９と共にノイズフィルタを成す。

マルチプレクサ１３は、入力されるセンサ電圧ＶＳとトランジスタ出力電圧ＶＴとの一方を、マイコン１１からの指示に従い選択して、マイコン１１に出力する。
マイコン１１は、プログラムを実行するＣＰＵ２１と、実行対象のプログラムや固定のデータ等が記憶されたＲＯＭ２２と、ＣＰＵ２１による演算結果等が記憶されるＲＡＭ２３と、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）２４とを備えている。

マイコン１１は、センサ電圧ＶＳとトランジスタ出力電圧ＶＴとの各々を、マルチプレクサ１３を介して択一的に入力し、その各電圧ＶＳ，ＶＴ（詳しくは、各電圧ＶＳ，ＶＴの電圧値）を、Ａ／Ｄ変換器２４によりＡ／Ｄ変換することで検出する。

温度センサ３は、トランジスタ９のオフ時には、直列な２つの抵抗５，７を介して電源電圧Ｖｃｃにプルアップされるが、トランジスタ９のオン時には、トランジスタ９及び抵抗５を介して電源電圧Ｖｃｃにプルアップされる。

このため、温度センサ３の抵抗値をＲＳとし、抵抗５の抵抗値をＲ５とし、抵抗７の抵抗値をＲ７とすると、トランジスタ９のオフ時において、センサ電圧ＶＳは、電源電圧ＶｃｃをＲＳと「Ｒ５＋Ｒ７」とで分圧した電圧になり、下記の式１で表される。

ＶＳ＝Ｖｃｃ×ＲＳ／（ＲＳ＋Ｒ５＋Ｒ７）…式１
そして、式１を変形すると、ＲＳは下記の式２で表される。
ＲＳ＝ＶＳ×（Ｒ５＋Ｒ７）／（Ｖｃｃ−ＶＳ）…式２
また、トランジスタ９のオン時において、センサ電圧ＶＳは、トランジスタ出力電圧ＶＴをＲＳとＲ５とで分圧した電圧になり、下記の式３で表される。

ＶＳ＝ＶＴ×ＲＳ／（ＲＳ＋Ｒ５）…式３
そして、式３を変形すると、ＲＳは下記の式４で表される。
ＲＳ＝ＶＳ×Ｒ５／（ＶＴ−ＶＳ）…式４
このように、センサ電圧ＶＳは、温度センサ３の抵抗値（ＲＳ）に応じて変化し、延いては、検出対象の温度に応じて変化するが、トランジスタ９のオフ時とオン時とでは、温度に対する変化特性が相違することとなる。そして、マイコン１１は、トランジスタ９のベース電流を制御して、該トランジスタ９のオンとオフとを切り換えることにより、センサ電圧ＶＳの温度に対する特性を、第１の特性と第２の特性とに切り換える。

本実施形態では、トランジスタ９のオン時には、センサ電圧ＶＳの温度に対する特性が、図２におけるＬ１の線で示す第１の特性となり、トランジスタ９のオフ時には、センサ電圧ＶＳの温度に対する特性が、図２におけるＬ４の線で示す第２の特性となるように、抵抗５，７の抵抗値を設定している。例えば、本実施形態では、抵抗５の抵抗値（Ｒ５）を６．０ｋΩに設定し、抵抗７の抵抗値（Ｒ７）を２００ｋΩに設定している。

尚、図２において、Ｌ２の線で示す特性は、トランジスタ９のオン時において、トランジスタ９のコレクタ−エミッタ間電圧（出力端子間の電圧）Ｖｃｅが最小側にばらつくことによりセンサ電圧ＶＳが最大側にばらついた場合の特性である。また、図２において、Ｌ３の線で示す特性は、トランジスタ９のオン時において、トランジスタ９のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅが最大側にばらつくことによりセンサ電圧ＶＳが最小側にばらついた場合の特性である。

温度センサ３は、温度上昇に伴って抵抗値（ＲＳ）が減少することから、図２に示すように、センサ電圧ＶＳは、温度が高くなるほど低くなる。
そして、本実施形態では、図２に示すように、トランジスタ９のオン時には、例えば１００℃よりも高い温度領域において、センサ電圧ＶＳが線形に近い特性となるように、抵抗５，７の抵抗値を設定している。

また、トランジスタ９のオフ時には、第２の抵抗７がプルアップ用抵抗として有効になるため、図２に示すように、トランジスタ９のオン時と比較すると、全ての温度領域においてセンサ電圧ＶＳが低くなる。このため、トランジスタ９のオン時には、センサ電圧ＶＳが最大で５Ｖ近くにまで上昇するのに対し、トランジスタ９のオフ時におけるセンサ電圧ＶＳは、最大でも４．５Ｖ程度にしかならない。更に、本実施形態では、図２に示すように、トランジスタ９のオフ時には、例えば２００℃よりも低い温度領域において、センサ電圧ＶＳが線形に近い特性となるように、抵抗５，７の抵抗値を設定している。

そして、マイコン１１は、少なくともセンサ電圧ＶＳの検出値を用いて、温度センサ３の抵抗値（ＲＳ）を算出し、そのＲＳの算出値を、ＲＳと温度との対応関係を示すＲＯＭ２２内の抵抗値／温度変換マップにあてはめることで、検出対象の温度を算出する。つまり、算出したＲＳを温度に換算する。

更に、マイコン１１は、高温時には、トランジスタ９をオンさせて、センサ電圧ＶＳの温度に対する特性を第１の特性にし、低温時には、トランジスタ９をオフさせて、センサ電圧ＶＳの温度に対する特性を第２の特性にする。このような特性の切り換えにより、全ての温度領域において、センサ電圧ＶＳが線形に近い特性になるようにして、温度の検出精度が良好となるようにしている。

一方、温度センサ３が断線すると、センサ電圧ＶＳは、温度に拘わらず、電源電圧Ｖｃｃと同じ５Ｖになる。また、温度センサ３が正常であっても、低温時においてトランジスタ９をオンさせていると、センサ電圧ＶＳは、図２におけるＬ１又はＬ２の線で示すように、５Ｖ近くにまで上昇する。

このため、トランジスタ９をオンさせたままでは、低温時において、温度センサ３が正常なのか断線したのかを、センサ電圧ＶＳから判別することができなくなる。
これに対し、マイコン１１は、低温時において、トランジスタ９をオフさせるため、温度センサ３が正常ならば、センサ電圧ＶＳは、図２におけるＬ４の線で示すように、最大でも４．５Ｖ程度にしかならない。よって、温度センサ３が正常なのか断線したのかを、センサ電圧ＶＳから判別することができるようになる。

尚、トランジスタ９を設けずに、センサ電圧ＶＳの温度に対する特性を、図２におけるＬ４の線の特性（第２の特性）に固定したとすると、温度センサ３の断線を全ての温度領域において検出できるものの、高い温度領域において、センサ電圧ＶＳの温度に対する変化量が小さくなるため、温度の検出精度（検出分解能）が低下してしまう。このため、本実施形態では、トランジスタ９のオン／オフによりセンサ電圧ＶＳの温度に対する特性を切り換えることで、全ての温度領域において、温度の検出精度を良好にすることと、温度センサ３の断線を検出できるようにすることとを、両立させている。

ここで、トランジスタ９をオンさせている場合に、温度センサ３の抵抗値（ＲＳ）は、前述の式４によって算出することができる。
そして、式４で用いるトランジスタ出力電圧ＶＴは、電源電圧Ｖｃｃよりもトランジスタ９のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅだけ低い電圧であるため、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅが一定値であると仮定すれば、式４におけるＶＴを固定値として、温度センサ３の抵抗値（ＲＳ）を算出することができる。

しかし、実際、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは、トランジスタ９の経時劣化や温度などの要因で変化する。例えば、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅが０Ｖ〜０．３Ｖの範囲でばらつくとすると、センサ電圧ＶＳは、同じ温度であっても、図２におけるＬ２の線で示す最大値とＬ３の線で示す最小値との間でばらつく。

このため、逆に、センサ電圧ＶＳが同じであっても、実際の温度にばらつきが生じることとなる。例えば、図２におけるΔＴの矢印で示すように、温度が１００℃付近の領域では、センサ電圧ＶＳが同じ４Ｖであっても、そのセンサ電圧ＶＳが示す温度には２０℃前後の差が生じることとなり、その差が温度の検出誤差になる。

そこで、本実施形態において、マイコン１１は、トランジスタ９をオンさせている場合には、センサ電圧ＶＳだけでなく、実際のトランジスタ出力電圧ＶＴも検出し、その検出したトランジスタ出力電圧ＶＴとセンサ電圧ＶＳとの両方を用いて、温度センサ３の抵抗値（ＲＳ）を算出することにより、温度の検出精度を向上させている。

次に、マイコン１１が行う処理について、図３，図４を用い説明する。尚、マイコン１１が行う処理は、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２内のプログラムを実行することで実現される。
マイコン１１は、温度検出装置１への電源投入に伴い動作を開始すると、図３の温度検出処理を一定時間毎に行う。例えば、温度検出装置１へは、自動車のイグニッションスイッチがオンされると電源が投入される。また、マイコン１１は、起動すると、最初はトランジスタ９をオフさせる。つまり、トランジスタ９の初期駆動状態はオフである。尚、トランジスタ９の初期駆動状態はオンであっても良い。

図３に示すように、マイコン１１は、温度検出処理を開始すると、まずＳ１１０にて、トランジスタ９のオン期間中であるか否か（即ち、現在トランジスタ９をオンさせているか否か）を判定する。

そして、トランジスタ９のオン期間中でなければ（即ち、トランジスタ９のオフ期間中であれば）、Ｓ１２０にて、センサ電圧ＶＳを検出する。具体的には、マルチプレクサ１３にセンサ電圧ＶＳを出力させ、そのセンサ電圧ＶＳをＡ／Ｄ変換する。

次にＳ１３０にて、前述の式２に、Ｓ１２０で検出したセンサ電圧ＶＳを代入することにより、温度センサ３の抵抗値（ＲＳ）を算出し、そのＲＳの算出値を前述の抵抗値／温度変換マップにあてはめることで、検出対象の温度を算出する。尚、式２において、Ｒ５，Ｒ７，Ｖｃｃの各々は、既知の固定値を用いる。また、算出した温度のことを、検出温度という。

次にＳ１４０にて、Ｓ１３０による検出温度が第１閾値Ｔｈａ以上であるかを判定する。そして、マイコン１１は、検出温度が第１閾値Ｔｈａ以上でなければ、そのまま当該温度検出処理を終了するが、検出温度が第１閾値Ｔｈａ以上であれば、Ｓ１５０にて、トランジスタ９をオフからオンさせ、その後、当該温度検出処理を終了する。

第１閾値Ｔｈａは、センサ電圧ＶＳの温度に対する特性を、低温検出用の第２の特性から高温検出用の第１の特性へと切り換える閾値であり、本実施形態では例えば２００℃に設定されている（図２参照）。

また、マイコン１１は、上記Ｓ１１０にて、トランジスタ９のオン期間中であると判定した場合には、Ｓ１６０に移行して、センサ電圧ＶＳとトランジスタ出力電圧ＶＴとの両方を検出する。具体的には、マルチプレクサ１３にセンサ電圧ＶＳを出力させて、そのセンサ電圧ＶＳをＡ／Ｄ変換した後、マルチプレクサ１３にトランジスタ出力電圧ＶＴを出力させて、そのトランジスタ出力電圧ＶＴをＡ／Ｄ変換する。

次にＳ１７０にて、前述の式４に、Ｓ１６０で検出したセンサ電圧ＶＳとトランジスタ出力電圧ＶＴを代入して、温度センサ３の抵抗値（ＲＳ）を算出し、そのＲＳの算出値を前述の抵抗値／温度変換マップにあてはめることで、検出対象の温度を算出する。尚、式４において、Ｒ５は、既知の固定値を用いる。

次にＳ１８０にて、Ｓ１７０による検出温度が第２閾値Ｔｈｂ以下であるかを判定する。そして、マイコン１１は、検出温度が第２閾値Ｔｈｂ以下でなければ、そのまま当該温度検出処理を終了するが、検出温度が第２閾値Ｔｈｂ以下であれば、Ｓ１９０にて、トランジスタ９をオンからオフさせ、その後、当該温度検出処理を終了する。

第２閾値Ｔｈｂは、センサ電圧ＶＳの温度に対する特性を、第１の特性から第２の特性へと切り換える閾値であり、第１閾値Ｔｈａよりも小さく、本実施形態では例えば１００℃に設定されている（図２参照）。つまり、２つの特性の切り換えポイントにヒステリシスを設けており、このことにより、切り換えポイントに近い温度の検出を行う場合に、特性切換のハンチングが生じることを防止している。

また、マイコン１１は、温度センサ３の断線を検出するための処理として、図４の断線検出処理を、例えば一定時間毎に行う。
図４に示すように、マイコン１１は、断線検出処理を開始すると、まずＳ２１０にて、センサ電圧ＶＳを検出し、その検出したセンサ電圧ＶＳが断線判定値Ｖｔｈｏ以上であるか否かを判定する。そして、センサ電圧ＶＳが断線判定値Ｖｔｈｏ以上でなければ、そのまま当該断線検出処理を終了するが、センサ電圧ＶＳが断線判定値Ｖｔｈｏ以上であれば、Ｓ２２０に進む。Ｓ２２０では、温度センサ３が断線していると判断して、例えば、温度センサ３が断線したことを示す故障情報をＲＡＭ２３又は不揮発性メモリ（図示省略）に記憶したり、温度センサ３の異常を示す警告灯を点灯させたりする処理を行う。そして、その後、当該断線検出処理を終了する。

断線判定値Ｖｔｈｏは、温度センサ３が正常な場合のセンサ電圧ＶＳの最大値よりも大きく、５Ｖよりは小さい値に設定されている。本実施形態においては、図２に示すように、１００℃以下の温度領域では、トランジスタ９がオフされることから、トランジスタ９がオンされている場合のセンサ電圧ＶＳの最大値よりも、トランジスタ９がオフされている場合のセンサ電圧ＶＳの最大値の方が大きい。このため、温度センサ３が正常な場合のセンサ電圧ＶＳの最大値は、トランジスタ９がオフされている場合のセンサ電圧ＶＳの最大値（本例では４．５Ｖ）である。よって、断線判定値Ｖｔｈｏは、４．５Ｖより大きく５Ｖよりは小さい値（例えば、４．８Ｖ）に設定されている。

以上のような温度検出装置１において、マイコン１１は、トランジスタ９をオンさせている場合には、センサ電圧ＶＳだけでなく、トランジスタ出力電圧ＶＴも検出し、その検出したトランジスタ出力電圧ＶＴとセンサ電圧ＶＳとに基づいて、温度センサ３の抵抗値（延いては、検出対象の温度）を算出する。尚、電源電圧Ｖｃｃは既知であることから、トランジスタ出力電圧ＶＴを検出して温度の算出に用いるということは、トランジスタ９のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅを検出して温度の算出に用いるということでもある。

このため、本実施形態の温度検出装置１によれば、トランジスタ９のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅが変化しても、温度の検出精度が悪化せず、つまりは、温度の検出精度が向上する。

また例えば、検出温度に基づいて、排気管に設けられたＡ／Ｆ（空燃比）センサのヒータを制御するのであれば、温度の検出精度が向上することにより、ヒータの制御精度も向上することとなる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の温度検出装置について説明するが、温度検出装置の符号としては、第１実施形態と同じ“１”を用いる。また、第１実施形態と同様の構成要素や処理についても、第１実施形態と同じ符号を用いる。そして、このことは、後述する他の実施形態についても同様である。

第２実施形態の温度検出装置１では、第１実施形態と比較すると、マイコン１１が、図５のトランジスタ診断処理を例えば一定時間毎に行う。尚、トランジスタ診断処理の実行周期は、温度検出処理の実行周期と比べて、短くても良いし、長くても良いし、同じでも良い。

図５に示すように、マイコン１１は、トランジスタ診断処理を開始すると、まずＳ３１０にて、トランジスタ９のオフ期間中であるか否か（即ち、現在トランジスタ９をオフさせているか否か）を判定する。

そして、トランジスタ９のオフ期間中であれば、Ｓ３２０にて、トランジスタ出力電圧ＶＴを検出し、その検出したトランジスタ出力電圧ＶＴがオン故障判定値Ｖｔｈ１以上であるか否かを判定する。

このＳ３２０にて、トランジスタ出力電圧ＶＴがオン故障判定値Ｖｔｈ１以上ではないと判定した場合には、そのまま当該トランジスタ診断処理を終了するが、トランジスタ出力電圧ＶＴがオン故障判定値Ｖｔｈ１以上であると判定した場合には、Ｓ３３０に進む。

そして、Ｓ３３０では、トランジスタ９にオン故障が生じていると判断して、例えば、トランジスタ９にオン故障が生じたことを示す故障情報をＲＡＭ２３又は不揮発性メモリ（図示省略）に記憶したり、異常の発生を示す警告灯を点灯させたりする処理を行う。そして、その後、当該トランジスタ診断処理を終了する。尚、オン故障とは、トランジスタ９がオフしなくなった異常であり、ショート故障であるとも言える。

また、マイコン１１は、Ｓ３１０にて、トランジスタ９のオフ期間中ではない（即ち、オン期間中である）と判定した場合には、Ｓ３４０に移行する。
そして、Ｓ３４０にて、トランジスタ出力電圧ＶＴを検出し、その検出したトランジスタ出力電圧ＶＴがオフ故障判定値Ｖｔｈ２以下であるか否かを判定する。

このＳ３４０にて、トランジスタ出力電圧ＶＴがオフ故障判定値Ｖｔｈ２以下ではないと判定した場合には、そのまま当該トランジスタ診断処理を終了するが、トランジスタ出力電圧ＶＴがオフ故障判定値Ｖｔｈ２以下であると判定した場合には、Ｓ３５０に進む。

そして、Ｓ３５０では、トランジスタ９にオフ故障が生じていると判断して、例えば、トランジスタ９にオフ故障が生じたことを示す故障情報をＲＡＭ２３又は不揮発性メモリ（図示省略）に記憶したり、異常の発生を示す警告灯を点灯させたりする処理を行う。そして、その後、当該トランジスタ診断処理を終了する。尚、オフ故障とは、トランジスタ９がオンしなくなった異常であり、オープン故障であるとも言える。

次に、オン故障判定値Ｖｔｈ１とオフ故障判定値Ｖｔｈ２とについて、図６を用い説明する。
図６において、Ｌ５とＬ６の各線は、トランジスタ９がオンしている場合の、トランジスタ出力電圧ＶＴと検出対象の温度との関係を表している。そして、Ｌ５，Ｌ６のうち、Ｌ５の線は、トランジスタ出力電圧ＶＴのティピカル値（標準値）を表し、Ｌ６の線は、トランジスタ出力電圧ＶＴの最小値を表している。

また、図６において、Ｌ７〜Ｌ９の各線は、トランジスタ９がオフしている場合の、トランジスタ出力電圧ＶＴと検出対象の温度との関係を表している。そして、Ｌ７〜Ｌ９のうち、Ｌ７の線は、トランジスタ出力電圧ＶＴのティピカル値を表し、Ｌ８の線は、トランジスタ出力電圧ＶＴの最大値を表し、Ｌ９の線は、トランジスタ出力電圧ＶＴの最小値を表している。

尚、Ｌ６，Ｌ９の線が表すトランジスタ出力電圧ＶＴの最小値とは、回路を構成する各素子の特性ばらつきや回路の周囲温度等によってトランジスタ出力電圧ＶＴが最小側にばらついた場合の値である。同様に、Ｌ８の線が表すトランジスタ出力電圧ＶＴの最大値とは、回路を構成する各素子の特性ばらつきや回路の周囲温度等によってトランジスタ出力電圧ＶＴが最大側にばらついた場合の値である。また、図６の中央付近において、Ｌ５，Ｌ６の線が急に低下しているのは、本実施形態では、検出対象の温度が上昇するとトランジスタ９の周囲温度も上昇することを想定していることと、トランジスタ９のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅが正の温度特性を有すること、とを表している。但し、実際には、Ｌ５，Ｌ６の線は、検出対象の温度が上昇するのに応じて緩やかに低下するのであるが、図示の便宜上、図６の中央付近で急に低下するように図示している。

そして、オン故障判定値Ｖｔｈ１は、図６におけるＶ１よりも大きく、且つ、図６におけるＶ２よりは小さい値に設定されている。Ｖ１は、トランジスタ９のオフ期間において、トランジスタ９が正常な場合（即ちオフしている場合）のＶＴの最大値である。Ｖ２は、トランジスタ９のオフ期間において、トランジスタ９が異常な場合（即ちオンしてしまっている場合）のＶＴの最小値である。このため、トランジスタ９のオフ期間において、トランジスタ出力電圧ＶＴがオン故障判定値Ｖｔｈ１以上であれば、トランジスタ９がオン故障していると判定することができる。

また、オフ故障判定値Ｖｔｈ２は、図６におけるＶ３よりも大きく、且つ、図６におけるＶ４よりは小さい値に設定されている。Ｖ３は、トランジスタ９のオン期間において、トランジスタ９が異常な場合（即ちオフしてしまっている場合）のＶＴの最大値である。Ｖ４は、トランジスタ９のオン期間において、トランジスタ９が正常な場合（即ちオンしている場合）のＶＴの最小値である。このため、トランジスタ９のオン期間において、トランジスタ出力電圧ＶＴがオフ故障判定値Ｖｔｈ２以下であれば、トランジスタ９がオフ故障していると判定することができる。

以上のような温度検出装置１によれば、トランジスタ９の異常を、オン故障とオフ故障とを区別して検出することができる。
また、トランジスタ９の正常／異常を確認することができるため、センサ電圧ＶＳの確からしさを確認することができる。そして、トランジスタ９の異常（オン故障又はオフ故障）を検出した場合には、例えば、温度の検出動作を停止する等のフェイルセーフ処置を実施することにより、誤った温度検出結果を得てしまうことを回避することができる。

［第３実施形態］
第３実施形態の温度検出装置１では、第２実施形態と比較すると、マイコン１１が、図５のトランジスタ診断処理に代えて、図７のトランジスタ診断処理を行う。

図７に示すように、マイコン１１は、トランジスタ診断処理を開始すると、まずＳ４１０にて、トランジスタ９のオフ期間中であるか否かを判定する。
そして、トランジスタ９のオフ期間中であれば、Ｓ４２０にて、トランジスタ出力電圧ＶＴを検出し、その検出したトランジスタ出力電圧ＶＴを、Ｖｏｆｆとして記憶する。Ｖｏｆｆは、トランジスタ９をオフさせた場合のトランジスタ出力電圧ＶＴである。

次に、マイコン１１は、Ｓ４３０にて、トランジスタ９をオンさせる。そして、次のＳ４４０にて、トランジスタ出力電圧ＶＴを検出し、その検出したトランジスタ出力電圧ＶＴを、Ｖｏｎとして記憶する。Ｖｏｎは、トランジスタ９をオンさせた場合のトランジスタ出力電圧ＶＴである。

次に、マイコン１１は、Ｓ４５０にて、トランジスタ９をオフさせる。つまり、トランジスタ９を、当該トランジスタ診断処理の開始前の状態に戻す。そして、その後、Ｓ５００に進む。

また、マイコン１１は、Ｓ４１０にて、トランジスタ９のオフ期間中ではない（即ち、オン期間中である）と判定した場合には、Ｓ４６０に移行する。そして、Ｓ４６０にて、トランジスタ出力電圧ＶＴを検出し、その検出したトランジスタ出力電圧ＶＴを、Ｖｏｎとして記憶する。

次に、マイコン１１は、Ｓ４７０にて、トランジスタ９をオフさせる。そして、次のＳ４８０にて、トランジスタ出力電圧ＶＴを検出し、その検出したトランジスタ出力電圧ＶＴを、Ｖｏｆｆとして記憶する。

次に、マイコン１１は、Ｓ４９０にて、トランジスタ９をオンさせる。つまり、トランジスタ９を、当該トランジスタ診断処理の開始前の状態に戻す。そして、その後、Ｓ５００に進む。

マイコン１１は、Ｓ５００では、ＶｏｎとＶｏｆｆとの差ΔＶ（＝Ｖｏｎ−Ｖｏｆｆ）を算出し、その差ΔＶが異常判定値Ｖｔｈ３以下であるか否かを判定する。
そして、差ΔＶが異常判定値Ｖｔｈ３以下でないと判定した場合には、そのまま当該トランジスタ診断処理を終了するが、差ΔＶが異常判定値Ｖｔｈ３以下であると判定した場合には、Ｓ５１０に進む。

マイコン１１は、Ｓ５１０では、トランジスタ９に異常が生じていると判断して、例えば、トランジスタ９に異常が生じたことを示す故障情報をＲＡＭ２３又は不揮発性メモリ（図示省略）に記憶したり、異常の発生を示す警告灯を点灯させたりする処理を行う。そして、その後、当該トランジスタ診断処理を終了する。

つまり、トランジスタ診断処理では、トランジスタ９のオンとオフとを切り換えて、トランジスタ９をオンさせた場合のトランジスタ出力電圧ＶＴと、トランジスタ９をオフさせた場合のトランジスタ出力電圧ＶＴとの差ΔＶを検出している。そして、その差ΔＶが異常判定値Ｖｔｈ３以下であるか否かを判定し、差ΔＶが異常判定値Ｖｔｈ３以下であれば、トランジスタ９が状態変化せずに異常であると判断する。

次に、異常判定値Ｖｔｈ３について、図６を用い説明する。
トランジスタ９のオン時におけるトランジスタ出力電圧ＶＴと、トランジスタ９のオフ時におけるトランジスタ出力電圧ＶＴとの差を、Ｖｄｉｆとすると、異常判定値Ｖｔｈ３は、Ｖｄｉｆの最小値よりも小さい値に設定すれば良い。

本実施形態では、図６におけるＬ７の線で示すように、トランジスタ９のオフ時におけるトランジスタ出力電圧ＶＴは、検出対象の温度に対して大きく変化すると共に、検出対象の温度が低いほど大きくなる。一方、図６におけるＬ５の線で示すように、トランジスタ９のオン時におけるトランジスタ出力電圧ＶＴは、大きくは変化しない。

このため、検出対象の温度が検出範囲における最低値（この例では−５０℃）の場合に、Ｖｄｉｆが最小となる。
例えば、本実施形態では、図６に示すように、検出対象の温度が−５０℃の場合に、トランジスタ９のオフ時におけるトランジスタ出力電圧ＶＴが４．５Ｖとなり、トランジスタ９のオン時におけるトランジスタ出力電圧ＶＴが４．９Ｖとなる。このため、Ｖｄｉｆの最小値は、０．４Ｖ（＝４．９Ｖ−４．５Ｖ）となり、異常判定値Ｖｔｈ３は、０．４Ｖよりも小さい値（例えば０．３Ｖ）に設定している。

ここで、トランジスタ９のオン時におけるトランジスタ出力電圧ＶＴと、トランジスタ９のオフ時におけるトランジスタ出力電圧ＶＴとは、両方ともに、ティピカル値に対して同じ増減方向にばらつく。このため、Ｖｄｉｆの最小値は、トランジスタ出力電圧ＶＴのティピカル値を対象にして考えれば良い。

つまり、本第３実施形態のトランジスタ診断処理によれば、トランジスタ９のオン故障とオフ故障とを区別して検出することはできないものの、回路を構成する各素子の特性ばらつきや温度特性を考慮することなく、異常判定値Ｖｔｈ３を定めることができる。このため、例えば第２実施形態のトランジスタ診断処理におけるオン故障判定値Ｖｔｈ１と比較すると、異常判定値Ｖｔｈ３を設定するための設計作業は容易となる。よって、本第３実施形態のトランジスタ診断処理によれば、第２実施形態と同様の効果が得られる上に、設計が容易という利点がある。また、全ての温度領域においてトランジスタ９の異常を検出することができる。

尚、第３実施形態のトランジスタ診断処理（図７）と、第２実施形態のトランジスタ診断処理（図５）との、何れを実施するかは、適宜決定すれば良い。例えば、トランジスタ９の故障モードを区別して検出する必要があれば、第２実施形態のトランジスタ診断処理を実施するように構成すれば良い。また、トランジスタ９の異常を全ての温度領域で素早く検出したいのであれば、第３実施形態のトランジスタ診断処理を実施するように構成すれば良い。

また、変形例として、図７のトランジスタ診断処理によってトランジスタ９が異常であると判断したなら、図５のトランジスタ診断処理を行って、トランジスタ９の故障モードがオン故障とオフ故障との何れであるかを判別する、という構成を採ることもできる。逆に、図５のトランジスタ診断処理によってトランジスタ９のオン故障とオフ故障との何れかが生じていると判断したなら、図７のトランジスタ診断処理を行って、トランジスタ９が本当に異常であるか否かを確認する、という構成を採ることもできる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

例えば、電源電圧Ｖｃｃと第２の抵抗７との間に、別のプルアップ用抵抗が設けられていても良い。また、抵抗５，７の一方又は両方が、複数の直列な抵抗から構成されていても良い。その複数の抵抗を１つの抵抗と見なすことができるからである。また、基準電位は、グランド電位とは異なる電位でも良い。また、温度センサ３は、温度に応じて抵抗値が変化するものであれば、サーミスタ以外でも良い。また、検出対象の温度は、エンジンの排気温度以外でも良い。

また、特許請求の範囲に記載された内容の範囲において、前述した実施形態の構成や処理のうちの、何れかの組み合わせを変える変形や、一部を削除する変形等を行うことも勿論可能である。例えば、トランジスタ診断処理を行わない構成にしても良い。

１…温度検出装置、３…温度センサ、５…第１の抵抗、７…第２の抵抗、９…トランジスタ、１１…マイコン、Ｐ１…接続点

Claims (4)

1. 検出対象の温度に応じて抵抗値が変化すると共に、一端が基準電位に接続された温度センサ（３）の他端と、前記基準電位よりも高い電源電圧との間に、直列に設けられた複数の抵抗（５，７）と、
   前記複数の抵抗のうち、一端が前記温度センサの前記他端に接続された第１の抵抗（５）よりも前記電源電圧側に設けられている第２の抵抗（７）の両端に、２つの出力端子が接続されたトランジスタ（９）と、
   前記第１の抵抗と前記温度センサとの接続点（Ｐ１）の電圧であるセンサ電圧の、前記温度に対する特性を、前記トランジスタのオンとオフとを切り換えることにより、第１の特性と第２の特性とに切り換える切換手段（１１，Ｓ１４０，Ｓ１５０，Ｓ１８０，Ｓ１９０）と、
   前記センサ電圧を検出し、該センサ電圧に基づいて前記温度を算出する検出手段（１１，Ｓ１１０〜Ｓ１３０，Ｓ１６０，Ｓ１７０）と、を備え、
   前記検出手段は、前記トランジスタがオンされている場合には、前記トランジスタの前記２つの出力端子のうち、下流側の出力端子の電圧であるトランジスタ出力電圧を検出し、該トランジスタ出力電圧と前記センサ電圧とに基づいて前記温度を算出すること（Ｓ１６０，Ｓ１７０）、
   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、
   前記切換手段が前記トランジスタをオンさせている場合に、前記トランジスタ出力電圧がオフ故障判定値以下であるか否かを判定し、前記トランジスタ出力電圧が前記オフ故障判定値以下であれば、前記トランジスタにオフ故障が生じていると判断するオフ故障検出手段（１１，Ｓ３４０，Ｓ３５０）を備えること、
   を特徴とする温度検出装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の温度検出装置において、
   前記切換手段が前記トランジスタをオフさせている場合に、前記トランジスタ出力電圧がオン故障判定値以上であるか否かを判定し、前記トランジスタ出力電圧が前記オン故障判定値以上であれば、前記トランジスタにオン故障が生じていると判断するオン故障検出手段（１１，Ｓ３２０，Ｓ３３０）を備えること、
   を特徴とする温度検出装置。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の温度検出装置において、
   前記トランジスタのオンとオフとを切り換えて、前記トランジスタをオンさせた場合の前記トランジスタ出力電圧と、前記トランジスタをオフさせた場合の前記トランジスタ出力電圧との差を検出し、前記差が異常判定値以下であるか否かを判定して、前記差が前記異常判定値以下であれば、前記トランジスタが異常であると判断する異常検出手段（１１，Ｓ４１０〜Ｓ５１０）を備えること、
   を特徴とする温度検出装置。

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