JP2022096341A

JP2022096341A - 温度検出回路

Info

Publication number: JP2022096341A
Application number: JP2020209399A
Authority: JP
Inventors: 佑治坂柳; Yuji Sakayanagi
Original assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Current assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2022-06-29
Anticipated expiration: 2040-12-17
Also published as: JP7329492B2

Abstract

【課題】従来の温度検出回路は、高精度な温度測定が可能な温度範囲が狭い問題があった。【解決手段】本発明の温度検出回路は、第１の電源ＶＲＥＦに一端が接続され、温度に応じて抵抗値が変化する温度検出素子Ｒｔｈと、温度検出素子Ｒｔｈの他端に一端が接続され、スイッチ制御信号に基づき開閉状態が制御されるスイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ１の他端と第２の電源ＧＮＤとの間に接続されるコンデンサＣ１と、スイッチＳＷ１の開閉状態を制御するスイッチ制御回路１１と、を有し、スイッチ制御回路１１は、コンデンサＣ１の両端に生成される温度検出電圧Ｖｏにより判断される温度検出素子Ｒｔｈの抵抗値を判断し、温度検出開始時刻にスイッチＳＷ１を閉状態とし、抵抗値が高くなるほどスイッチＳＷ１を閉状態とする時間を長くするようにスイッチＳＷ１を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、温度により抵抗値が変化する温度検出素子を用いた温度検出回路に関する。

二次電池では、出力限界の推定処理や充電率の推定処理において、二次電池の温度を用いる。そこで、二次電池を用いるシステムでは、電池温度を測定する温度検出回路が用いられる。この温度検出回路の例が特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載の電池制御装置は、複数の電池モジュールを直列接続して構成される組電池の温度を検出する複数の温度センサと、一端側が温度センサに接続され温度センサにドライブ電圧を印加するドライブ回路部と、ドライブ回路部の他端側に接続されノイズを除去するフィルタ回路部と、ドライブ回路部及びフィルタ回路部を介して温度センサに接続され温度センサから入力された温度信号に基づき組電池を制御するマイクロコンピュータと、を備えた電池制御装置において、さらに、入力側が複数の温度センサ側に切替可能に接続され出力側がドライブ回路部及びフィルタ回路部のうち少なくとも何れか一方を介してマイクロコンピュータに接続されたマルチプレクサを備える。

特開２００５－２２４０７１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電池制御装置では、温度に対する温度信号の変化の傾きが大きくなる範囲、言い換えると、温度を高精度に測定できる範囲が測定しようとする温度範囲に対して狭い問題がある。つまり、特許文献１に記載の電池制御装置では、広い温度範囲で高精度な温度測定を行うことが出来ない問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、温度検出回路において、高精度な温度測定が可能な温度範囲を拡大することを目的とするものである。

本発明の温度検出回路の一態様は、第１の電源に一端が接続され、温度に応じて抵抗値が変化する温度検出素子と、前記温度検出素子の他端に一端が接続され、スイッチ制御信号に基づき開閉状態が制御されるスイッチと、前記スイッチの他端と第２の電源との間に接続されるコンデンサと、前記スイッチの開閉状態を制御するスイッチ制御回路と、を有し、前記スイッチ制御回路は、前記コンデンサの両端に生成される温度検出電圧により判断される前記温度検出素子の前記抵抗値を判断し、温度検出開始時刻に前記スイッチを閉状態とし、前記抵抗値が高くなるほど前記スイッチを閉状態とする時間を長くするように前記スイッチを制御する。

温度に従って変化する温度検出素子の抵抗値により、温度検出素子とコンデンサにより構成される時定数回路の時定数が変化する。そして、本発明の温度検出回路は、スイッチを開状態とする時間を調整することで、時定数回路における電圧変化が大きな区間を選択し、選択した区間で生成される電圧を温度検出電圧とする。

本発明の温度検出回路によれば、広い温度範囲で高精度な温度測定をすることができる。

実施の形態１にかかる温度検出回路の回路図である。実施の形態１にかかる温度検出回路の動作を説明するグラフである。比較例にかかる温度検出回路の回路図である。比較例にかかる温度検出回路の動作を説明するグラフである。実施の形態１にかかる温度検出回路の動作を説明するフローチャートである。実施の形態２にかかる温度検出回路の動作を説明するフローチャートである。実施の形態３にかかる温度検出回路の動作を説明するフローチャートである。実施の形態４にかかる温度検出回路の回路図である。

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

実施の形態にかかる温度検出回路は、サーミスタ等の温度により抵抗値が変化する温度検出素子を用い、当該温度検出素子の抵抗値の変化を電圧値の変化として取得し、取得した電圧値に対応する温度値をデジタル値で出力する。そして、実施の形態にかかる温度検出回路は、温度検出素子に検出される温度に合わせて、温度検出素子とともに時定数回路を構成するコンデンサへの充電時間を変化させる。具体的には、実施の形態にかかる温度検出回路では、スイッチを閉状態にする時間を変更することでコンデンサへの充電時間を変更する。

以下の説明では、温度検出素子として、温度の上昇に反比例して抵抗値が低下する特性を有するサーミスタを用いる。また、以下の説明では、検出する温度とスイッチの切り替わりの関係をわかりやすくするため、スイッチの切り替え指標として温度を用いる。しかし、実施の形態にかかる温度検出回路のスイッチの切り替えタイミングは、温度検出素子の抵抗値に起因してスイッチの閉時間を調整するものである。したがって、以下の説明で用いるサーミスタとは逆に、温度が上昇するに従って抵抗値が大きくなる温度検出素子を利用した場合、スイッチを閉状態とする時間は温度の上昇に従って長くなることに注意が必要である。

実施の形態１
図１に実施の形態１にかかる温度検出回路１の回路図を示す。図１に示す実施の形態１にかかる温度検出回路１は、例えば、複数の電池セルを組み合わせた組電池を温度検出対象物とする。そして、図１では、組電池を含む電池システムに組み込まれる温度検出回路１の回路図を示した。温度検出回路１は、温度検出電圧Ｖｏから計測箇所の温度Ｔｂを算出し、電池の出力限界の算出処理や電池の充電率の算出処理等の電池の制御に用いる。

図１に示すように、実施の形態１にかかる温度検出回路１は、温度検出素子（例えば、サーミスタＲｔｈ）、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、コンデンサＣ１、放電抵抗Ｒ１、電圧検出回路１０、スイッチ制御回路１１を有する。

サーミスタＲｔｈは、接触している温度検出対象物の温度に応じて抵抗値が変化する温度検出素子である。サーミスタＲｔｈは、一端が第１の電源（例えば、基準電圧ＶＲＥＦを供給する電源）に接続される。スイッチＳＷ１は、サーミスタＲｔｈの他端に一端が接続され、スイッチ制御信号に基づき開閉状態が制御される。コンデンサＣ１は、スイッチＳＷ１の他端と第２の電源（例えば、接地電圧ＧＮＤを供給する電源）との間に接続される。そして、温度検出回路１では、コンデンサＣ１の両端に生成される電圧を温度検出電圧Ｖｏから温度Ｔｂを算出して出力する。より具体的には、温度検出回路１では、電圧温度変換回路１０がコンデンサＣ１の両端に生成される温度検出電圧Ｖｏをデジタル値に変換して変換した値を温度Ｔｂとして出力する。

なお、電圧温度変換回路１０は、例えば、スイッチＳＷの閉時間の設定値毎に温度検出電圧Ｖｏと温度Ｔｂとの関係を示したテーブルを有し、当該テーブルを参照して、温度検出電圧Ｖｏから温度Ｔｂを算出する演算器が考えられる。また、温度検出電圧Ｖｏと温度検出素子の抵抗値との間には相関があるため、電圧温度変換回路１０は、温度検出電圧Ｖｏから抵抗値を判断し、判断した抵抗値に対応する温度Ｔｂを出力するものとも考えられる。

また、実施の形態１にかかる温度検出回路１は、コンデンサＣ１と並列にスイッチＳＷ２と放電抵抗Ｒ１の直列回路を設ける。スイッチＳＷ２は、後述するスイッチ制御回路１１が出力するスイッチ制御信号に基づき開閉状態が制御される。

スイッチ制御回路１１は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の開閉状態を制御する。このスイッチＳＷ１、ＳＷ２の制御において、スイッチ制御回路１１は、コンデンサＣ１の両端に生成される温度検出電圧Ｖｏにより判断されるサーミスタＲｔｈの抵抗値を判断し、温度検出開始時刻に前記スイッチを閉状態とし、抵抗値が高くなるほどスイッチを閉状態とする時間を長くするようにスイッチＳＷ１を制御する。なお、スイッチ制御回路１１は、温度Ｔｂに基づきサーミスタＲｔｈの抵抗値を判断する。

ここで、スイッチ制御回路１１は、予め設定された閾値（本実施の形態では、抵抗値に対応する温度に対する閾値）を有し、サーミスタＲｈｔの抵抗値（本実施の形態では、抵抗値に対応する温度Ｔｂ）と閾値との大小関係が変わったことに応じてスイッチＳＷ１を閉状態とする時間を切り替える。より具体的には、スイッチ制御回路１１は、温度Ｔｂを取得する温度検出期間においてはスイッチＳＷ１を閉状態（導通した状態）、スイッチＳＷ２を開状態（遮断した状態）とする。一方、スイッチ制御回路１１は、温度検出期間以外の期間においてはスイッチＳＷ１を開状態、スイッチＳＷ２を閉状態とする。これにより、温度検出回路１は、温度検出期間は、サーミスタＲｔｈとコンデンサＣ１による構成される時定数回路により生成される温度検出電圧Ｖｏを取得する。また、温度検出回路１は、温度検出期間以外の期間においてはコンデンサＣ１に蓄積された電荷を放電抵抗Ｒ１を介して放電する。このような動作を繰り返すことにより、温度検出回路１は、温度検出期間毎にサーミスタＲｔｈにより検出される温度に応じた電圧値を有する温度検出電圧Ｖｏを取得することができる。

また、スイッチ制御回路１１は、温度検出電圧Ｖｏにより判断される温度検出対象物の温度Ｔｂに応じて温度検出期間においてスイッチＳＷ１を閉状態とする時間の長さを可変させる。より具体的には、スイッチ制御回路１１は、温度検出開始時刻にスイッチＳＷ１を閉状態とし、温度Ｔｂが低いほどスイッチＳＷ１を閉状態とする時間を長くするようにスイッチＳＷ１を制御する。そこで、このスイッチ制御回路１１の動作について詳細に説明する。

図２に実施の形態１にかかる温度検出回路１の動作を説明するグラフを示す。図２では、温度に対するサーミスタＲｔｈの抵抗値の変化と、温度に対する温度検出電圧Ｖｏの変化を示した。また、温度に対する温度検出電圧Ｖｏの変化に関しては、スイッチＳＷ１を閉状態とする時間ｔｏｎの長さを５ｍｓ、１ｍｓ、０．３ｍｓに変化させた３つのグラフを示した。

図２に示すように、サーミスタＲｔｈの抵抗値は温度に対して反比例するように、温度の上昇に伴って低下する。このとき、コンデンサＣ１が固定値である場合、コンデンサＣ１とサーミスタＲｔｈとから構成される時定数回路は、温度の上昇に伴って時定数が小さくなる。そこで、実施の形態１にかかる温度検出回路１では、高温側で時間ｔｏｎを小さく、低温側で時間ｔｏｎを大きくすることで、高温側でも低温側でも温度に対する温度検出電圧Ｖｏの変化が線形に近い変化するようにする。図２に示す例では、時間ｔｏｎを５ｍｓとすることで概ね０℃以下の領域で温度に対する温度検出電圧Ｖｏの変化が線形となる。また、時間ｔｏｎを１ｍｓとすることで概ね－１０℃～４０℃の範囲の領域で温度に対する温度検出電圧Ｖｏの変化が線形となる。また、時間ｔｏを０．３ｍｓとすることで概ね２０℃以上の領域で温度に対する温度検出電圧Ｖｏの変化が線形となる。

図２の例における温度検出電圧Ｖｏの変化は、（１）式に基づき算出することができる。

（１）式において、ＲｔｈはサーミスタＲｔｈの抵抗値であり、Ｃ１はコンデンサＣ１の容量値であり、Ｖｒｅｆは基準電圧ＶＲＥＦの電圧値、ｔはスイッチＳＷ１を閉状態とする時間の長さである。この（１）式からもわかるように、実施の形態１にかかる温度検出回路１では、温度検出電圧Ｖｏは、サーミスタＲｔｈの抵抗値の変化に加えて、スイッチＳＷ１を閉状態とする時間の長さにより変化する。より具体的には、スイッチＳＷ１を閉状態とする時間の長さを段階的に設定することで、温度検出電圧Ｖｏは図２に示すような、ｔ毎に異なる曲線グラフで表わされる。

ここで、比較例としてスイッチのオン時間を用いない固定的な回路を用いた温度検出回路１００を説明する。図３に比較例にかかる温度検出回路の回路図を示す。図３に示すように、温度検出回路１００は、抵抗Ｒ１０、サーミスタＲｔｈ、コンデンサＣ１０、電圧検出回路１１０を有する。抵抗Ｒ１０とサーミスタＲｔｈは、基準電圧ＶＲＥＦが与えられる基準電圧電源と接地配線との間に直列に接続される。コンデンサＣ１０は、サーミスタＲｔｈに並列に接続される。そして、抵抗Ｒ１０とサーミスタＲｔｈとの間の接点に生成される出力電圧を電圧検出回路１１０がデジタル値に変化して温度検出電圧Ｖｏが生成される。

この比較例にかかる温度検出回路１００の動作を説明するグラフを図４に示す。図４に示すグラフは、比較例にかかる温度検出回路１００において実施の形態１と同様の出力特性を得るため温度検出回路１００の抵抗値等を調整したものである。図４に示すように、比較例にかかる温度検出回路１００では、実施の形態１にかかる温度検出回路１と同等の出力特性を得ようとすると抵抗Ｒ１０の抵抗値を切り替える必要がある。

図４の例における温度検出電圧Ｖｏの変化は、（２）式に基づき算出することができる。

（２）式において、ＲｔｈはサーミスタＲｔｈの抵抗値であり、Ｒ１０は抵抗Ｒ１０の抵抗値であり、Ｖｒｅｆは基準電圧ＶＲＥＦの電圧値である。この（２）式からもわかるように、比較例にかかる温度検出回路１００では、温度検出電圧Ｖｏの変化グラフを複数持つためには抵抗Ｒ１０の抵抗値の切り替えが必要である。つまり、比較例にかかる温度検出回路１００において広い温度範囲で高精度な温度測定結果を得ようとした場合、回路構成の物理的な変更が必要になる問題が生じる。

一方、実施の形態１にかかる温度検出回路１では、スイッチＳＷ１の閉時間ｔｏｎの長さを変えるのみのため、ソフトウェア的な変更によりハードを維持したままで広い温度範囲で高精度な温度測定結果を得ることができる。実施の形態１にかかる温度検出回路１では、スイッチ制御回路１１においてスイッチＳＷ１の閉時間ｔｏｎを温度Ｔｂに応じて切り替える。そこで、実施の形態１にかかる温度検出回路１のスイッチ制御回路１１の動作について詳細に説明する。

図５に実施の形態１にかかる温度検出回路１の動作を説明するフローチャートを示す。図５に示す例では、低温領域（Ｘ℃未満の領域）となるレンジＡ、中温領域（Ｘ℃以上Ｙ℃未満の領域）となるレンジＢ、高温領域（Ｙ℃以上の領域）となるレンジＣの３つの測定レンジのそれぞれに対して異なるスイッチＳＷ１の閉時間ｔｏｎを設定したときのものである。なお、測定レンジの個数については任意に設定できる。また、図５では、測定結果はサーミスタＲｔｈの抵抗値ではなく、サーミスタＲｔｈの抵抗値に対応する温度Ｔｂを用いて説明する。

図５に示す例では、実施の形態１にかかる温度検出回路１は、測定を開始すると、まず、レンジＢで測定を行い、温度Ｔｂを取得する（ステップＳ１）。このレンジＢの測定では、例えば、図２に示す例においてスイッチＳＷ１の閉時間ｔｏｎを１ｍｓとした測定を行う。続いて、スイッチ制御回路１１を用いて温度ＴｂがＸ℃未満であるか否かを判断する（ステップＳ２）。そして、ステップＳ２において温度ＴｂがＸ℃未満であれば測定レンジをレンジＢからレンジＡに切り替えレンジＡで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ３）。このレンジＡの測定では、例えば、図２に示す例においてスイッチＳＷ１の閉時間ｔｏｎを５ｍｓとした測定を行う。

その後、スイッチ制御回路１１は、ステップＳ３の測定結果について温度ＴｂがＸ℃以上か否かを判断する（ステップＳ４）。このステップＳ４において、温度ＴｂがＸ℃以上であればスイッチ制御回路１１は測定レンジをレンジＢに変更し（ステップＳ５）、レンジＢで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ７）。一方、ステップＳ４において、温度ＴｂがＸ℃未満であった場合、測定レンジをレンジＡで維持したまま温度Ｔｂを測定する（ステップＳ３）。

ステップＳ２において、温度ＴｂがＸ℃以上であった場合、スイッチ制御回路１１は、温度ＴｂがＸ℃以上、かつ、Ｙ℃未満であるか否かを判断する（ステップＳ６）。このステップＳ６において温度ＴｂがＸ℃以上、かつ、Ｙ℃未満であった場合、スイッチ制御回路１１は、レンジＢで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ７）。その後、スイッチ制御回路１１は、ステップＳ７の測定結果について温度ＴｂがＸ℃未満か否かを判断する（ステップＳ８）。このステップＳ８において温度ＴｂがＸ℃未満であった場合、スイッチ制御回路１１は測定レンジをレンジＡに変更し（ステップＳ９）、レンジＡで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ３）。一方、ステップＳ８において温度ＴｂがＸ℃以上であった場合、スイッチ制御回路１１は、さらに温度ＴｂがＹ℃以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。このステップＳ１０において温度ＴｂがＹ℃以上であった場合、スイッチ制御回路１１は測定レンジをレンジＣに変更し（ステップＳ１１）、レンジＣで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ１２）。このレンジＣの測定では、例えば、図２に示す例においてスイッチＳＷ１の閉時間ｔｏｎを０．３ｍｓとした測定を行う。一方、ステップＳ１０において温度ＴｂがＹ℃未満であった場合、スイッチ制御回路１１は、測定レンジＢで維持したままレンジＢで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ７）。

ステップＳ６において、温度ＴｂがＹ℃以上であった場合、スイッチ制御回路１１は、レンジＣで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ１２）。その後、スイッチ制御回路１１は、ステップＳ１２の測定結果について温度ＴｂがＹ℃未満か否かを判断する（ステップＳ１３）。このステップＳ１３において温度ＴｂがＹ℃未満であった場合、スイッチ制御回路１１は測定レンジをレンジＢに変更し（ステップＳ１４）、レンジＢで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ７）。一方、ステップＳ１３において温度ＴｂがＹｂ℃以上であった場合、スイッチ制御回路１１は測定レンジをレンジＣで維持したまま温度Ｔｂを測定する（ステップＳ１２）。

このように、実施の形態１にかかる温度検出回路１は、測定した温度Ｔｂに基づき測定レンジを現在の温度測定対象物の温度に合わせながら測定を継続する。

上記説明より、実施の形態１にかかる温度検出回路１は、測定レンジ毎にスイッチＳＷ１の閉時間ｔｏｎとして異なる時間の長さを設定する。また、実施の形態１にかかる温度検出回路１は、低温側に対応する測定レンジほど閉時間ｔｏｎを長く、高温側に対応する測定レンジほど閉時間ｔｏｎを短くする。図２に示すように、温度に対する温度検出電圧Ｖｏの変化が急峻ほど小さな温度変化に対して大きな温度検出電圧Ｖｏの変化が生じる。また、実施の形態１にかかる温度検出回路１では、温度に対する温度検出電圧Ｖｏの変化が急峻な領域は、温度に対する温度検出電圧Ｖｏの変化が線形になる領域である。

そして、実施の形態１にかかる温度検出回路１は、測定した温度検出対象物の温度Ｔｂに応じて測定レンジが適切になるように切り替えながら測定を継続することで、温度検出対象物の温度Ｔｂによらず高精度な温度測定を行うことができる。つまり、実施の形態１にかかる温度検出回路１は、広い温度範囲で高精度な温度測定を行うことができる。

また、実施の形態１にかかる温度検出回路１は、測定レンジの切り替えをスイッチＳＷ１の閉時間ｔｏｎを切り替えることでおこなう。このような切り替えは、ハードウェアの変更を必要とせず、ソフトウェア処理で切り替えることができる。また、例えば、サーミスタＲｔｈの仕様が変更された場合であっても、スイッチＳＷ１の閉時間ｔｏｎをソフトウェアで変更するのみで対応できるため、ハードウェアの設計変更を最小限にすることができる。

実施の形態２
実施の形態２では、実施の形態１にかかる温度検出回路１のスイッチ制御回路１１の動作の別の形態について説明する。実施の形態２では、測定レンジの切り替え温度に関してヒステリシスを設ける。そこで、図６に実施の形態２にかかる温度検出回路の動作を説明するフローチャートを示す。

実施の形態２では、スイッチ制御回路１１は、スイッチＳＷ１を閉状態とする時間の切り替えを判断する場合、抵抗値（本実施の形態では、抵抗値に対応する温度）に関して所定のヒステリシス幅を持ってスイッチＳＷ１を閉状態とする時間の切り替えを判断する。具体的には、スイッチ制御回路１１は、温度閾値電圧値として、第１の温度に対応する第１の温度閾値電圧値（例えば図６のＸａ、Ｙｂに対応する電圧）と、第１の温度よりも高い第２の温度に対応する第２の温度閾値電圧値（例えば図６のＸｂ、Ｙｃに対応する電圧）と、を有し、温度検出電圧Ｖｏが第１の温度閾値電圧値を下回ったことに応じてスイッチＳＷ１の閉状態の時間を長くし、温度検出電圧Ｖｏが第２の温度閾値電圧値を上回ったことに応じてスイッチＳＷ１の閉状態の時間を短くする。

より具体的には、図６に示す例では、低温領域となるレンジＡに測定した温度Ｔｂがある場合は、Ｘｂ℃を超えない限りレンジＡでの測定動作が維持される。中温領域となるレンジＢに測定した温度Ｔｂがある場合に温度Ｔｂが低下していったときには、Ｘｂ℃よりも低いＸａ℃を下回るまでレンジＢでの測定動作が維持される。また、中温領域となるレンジＢに測定した温度Ｔｂがある場合に温度Ｔｂが上昇していったときには、Ｙｂ℃を超えるまでレンジＢでの測定動作が維持される。高温領域となるレンジＣに測定した温度Ｔｂがある場合に温度Ｔｂが低下していったときには、Ｙｃ℃よりも低いＹｂ℃を下回るまでレンジＣでの測定動作が維持される。この動作は、図６に示すフローチャートに従ってスイッチ制御回路１１が動作することで実現される。

図６に示す例では、スイッチ制御回路１１は、測定を開始すると、まず、レンジＢで測定を行い、温度Ｔｂを取得する（ステップＳ２１）。続いて、スイッチ制御回路１１を用いて温度ＴｂがＸａ℃未満であるか否かを判断する（ステップＳ２２）。そして、ステップＳ２２において温度ＴｂがＸａ℃未満であれば測定レンジをレンジＢからレンジＡに切り替えレンジＡで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ２３）。

その後、スイッチ制御回路１１は、ステップＳ２３の測定結果について温度ＴｂがＸｂ℃以上か否かを判断する（ステップＳ２４）。このステップＳ２４において、温度ＴｂがＸｂ℃以上であればスイッチ制御回路１１は測定レンジをレンジＢに変更し（ステップＳ２５）、レンジＢで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ２７）。一方、ステップＳ２４において、温度ＴｂがＸｂ℃未満であった場合、測定レンジをレンジＡで維持したまま温度Ｔｂを測定する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２２において、温度ＴｂがＸａ℃以上であった場合、スイッチ制御回路１１は、温度ＴｂがＸａ℃以上、かつ、Ｙｃ℃未満であるか否かを判断する（ステップＳ２６）。このステップＳ２６において温度ＴｂがＸａ℃以上、かつ、Ｙｃ℃未満であった場合、スイッチ制御回路１１は、レンジＢで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ２７）。その後、スイッチ制御回路１１は、ステップＳ２７の測定結果について温度ＴｂがＸａ℃以下か否かを判断する（ステップＳ２８）。このステップＳ２８において温度ＴｂがＸａ℃以下であった場合、スイッチ制御回路１１は測定レンジをレンジＡに変更し（ステップＳ２９）、レンジＡで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ２３）。一方、ステップＳ２８において温度ＴｂがＸａ℃以上であった場合、スイッチ制御回路１１は、さらに温度ＴｂがＹｃ℃以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０）。このステップＳ３０において温度ＴｂがＹｂ℃以上であった場合、スイッチ制御回路１１は測定レンジをレンジＣに変更し（ステップＳ３１）、レンジＣで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ３２）。一方、ステップＳ３０において温度ＴｂがＹｃ℃未満であった場合、スイッチ制御回路１１は、測定レンジＢで維持したままレンジＢで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ２７）。

ステップＳ２６において、温度ＴｂがＹｂ℃以上であった場合、スイッチ制御回路１１は、レンジＣで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ３２）。その後、スイッチ制御回路１１は、ステップＳ３２の測定結果について温度ＴｂがＹｂ℃以上か否かを判断する（ステップＳ３３）。このステップＳ３３において温度ＴｂがＹｂ℃未満であった場合、スイッチ制御回路１１は測定レンジをレンジＢに変更し（ステップＳ３４）、レンジＢで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ２７）。一方、ステップＳ３３において温度ＴｂがＹｂ℃以上であった場合、スイッチ制御回路１１は測定レンジをレンジＣで維持したまま温度Ｔｂを測定する（ステップＳ３２）。

上記説明より、実施の形態２にかかる動作を行うスイッチ制御回路１１は、測定レンジの切り替え閾値となる温度についてヒステリシスを有することで、測定レンジの切り替えが発生する境界温度付近で測定レンジが頻繁に切り替わることを防止することができる。つまり、実施の形態２にかかる動作を行うスイッチ制御回路１１を採用することで、測定結果の安定性を高めることができる。

実施の形態３
実施の形態３では、実施の形態２にかかるスイッチ制御回路１１の動作の別の形態について説明する。実施の形態３では、測定レンジの切り替え温度のヒステリシス部分に測定温度がある場合に温度検出対象物の発熱状態を推測して当該推測値に基づき測定レンジを決定する。そこで、図７に実施の形態３にかかる温度検出回路の動作を説明するフローチャートを示す。

実施の形態３では、スイッチ制御回路１１は、閾値として、第１の抵抗値に対応する第１の閾値と、第１の抵抗値よりも低い第２の抵抗値に対応する第２の閾値と、を有し、抵抗値が第１の閾値と第２の閾値との間にある場合、温度検出対象物の発熱量の増減を示す推定発熱量が発熱閾値を超えたか否かに基づきスイッチＳＷ１の閉状態の時間を切り替える。具体的には、スイッチ制御回路１１は、温度閾値電圧値として、第１の温度に対応する第１の温度閾値電圧値（例えば図７のＸａ、Ｙｂに対応する電圧）と、第１の温度よりも高い第２の温度に対応する第２の温度閾値電圧値（例えば図７のＸｂ、Ｙｃに対応する電圧）と、を有し、温度検出電圧Ｖｏが第１の温度閾値電圧値と第２の温度閾値電圧値との間にある場合、温度検出対象物の発熱量の増減を示す推定発熱量が発熱閾値Ａを上回ったことに応じてスイッチＳＷ１の閉状態の時間を短くし、推定発熱量が発熱閾値Ａを下回ったことに応じてスイッチＳＷ１の閉状態の時間を長くする。

より具体的には、図７に示す例では、測定レンジの切り替えが発生する判定温度のヒステリシス範囲に測定した温度Ｔｂがある場合に、温度検出対象物の発熱量の推定値をしめす推定発熱量を算出する。そして、推定発熱量が予め設定した発熱閾値Ａを超えるか否かに基づき測定レンジの切り替えの要否を判定する。ここで、推定発熱量は、温度検出対象物の発熱特性及び放熱特性に基づきスイッチ制御回路１１が算出するものであり、温度検出対象物を例えば二次電池とした場合（３）式で表される。
推定発熱量＝Ｉ２Ｒ－ｑ・・・（３）
ここで、Ｉは二次電池に流れる電流量、Ｒは二次電池の内部抵抗、ｑは（４）式で表わされる電池の放熱量である。
ｑ＝ｈ（Ｔｂ－Ｔｅ）・・・（４）
ここで、ｈは温度検出対象物に固有な冷却係数、Ｔｅは二次電池のパック内温度、Ｔｂは測定される温度（例えば、二次電池の温度）である。この推定発熱量を用いた動作は、図７に示すフローチャートに従ってスイッチ制御回路１１が動作することで実現される。

図７に示す例では、スイッチ制御回路１１は、測定を開始すると、まず、レンジＢで測定を行い、温度Ｔｂを取得する（ステップＳ２１）。続いて、スイッチ制御回路１１を用いて温度ＴｂがＸａ℃未満であるか否かを判断する（ステップＳ２２）。そして、ステップＳ２２において温度ＴｂがＸａ℃未満であれば測定レンジをレンジＢからレンジＡに切り替えレンジＡで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ２３）。

その後、スイッチ制御回路１１は、ステップＳ２３の測定結果について温度ＴｂがＸａ以上、かつＸｂ℃以下か否かを判断する（ステップＳ４１）。このステップＳ４１において、温度ＴｂがＸａ以上、かつ、Ｘｂ℃以下であればスイッチ制御回路１１はその時点での推定発熱量を算出し、推定発熱量が発熱閾値Ａを上回っているか否かを判断する（ステップＳ４２）。ステップＳ４２において、推定発熱量が発熱閾値Ａを上回っている場合、スイッチ制御回路１１は、測定レンジをレンジＢに変更し（ステップＳ２５）、レンジＢで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ２７）。一方、ステップＳ４２において、推定発熱量が発熱閾値Ａを下回っていた場合、スイッチ制御回路１１は測定レンジをレンジＡで維持したまま温度Ｔｂを測定する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２２において、温度ＴｂがＸａ℃以上であった場合、スイッチ制御回路１１は、温度ＴｂがＸａ℃以上、かつ、Ｙｃ℃未満であるか否かを判断する（ステップＳ２６）。このステップＳ２６において温度ＴｂがＸａ℃以上、かつ、Ｙｃ℃未満であった場合、スイッチ制御回路１１は、レンジＢで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ２７）。その後、スイッチ制御回路１１は、ステップＳ２７の測定結果について温度ＴｂがＸａ℃以上、かつ、Ｘｂ℃以下か否かを判断する（ステップＳ４３）。このステップＳ４３において温度ＴｂがＸａ℃以上、かつ、Ｘｂ℃以下であった場合、スイッチ制御回路１１はその時点での推定発熱量を算出し、推定発熱量が発熱閾値Ａを上回っているか否かを判断する（ステップＳ４４）。ステップＳ４４において、推定発熱量が発熱閾値Ａを下回っている場合、スイッチ制御回路１１は、測定レンジをレンジＡに変更し（ステップＳ２９）、レンジＡで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ２３）。一方、ステップＳ４４において、推定発熱量が発熱閾値Ａを上回っていた場合、スイッチ制御回路１１は測定レンジをレンジＢで維持したまま温度Ｔｂを測定する（ステップＳ２７）。

また、ステップＳ４３において、温度ＴｂがＸａ℃以上、かつ、Ｘｂ℃以下との条件を満たさなかった場合、温度ＴｂがＹｂ℃以上、かつ、Ｙｃ℃以下であるか否かを判断する（ステップＳ４５）。このステップＳ４５において温度ＴｂがＹｂ℃以上、かつ、Ｙｃ℃以下であった場合、スイッチ制御回路１１はその時点での推定発熱量を算出し、推定発熱量が発熱閾値Ａを上回っているか否かを判断する（ステップＳ４６）。ステップＳ４６において、推定発熱量が発熱閾値Ａを上回っている場合、スイッチ制御回路１１は、測定レンジをレンジＣに変更し（ステップＳ３１）、レンジＣで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ３２）。一方、ステップＳ４６において、推定発熱量が発熱閾値Ａを下回っていた場合、スイッチ制御回路１１は測定レンジをレンジＢで維持したまま温度Ｔｂを測定する（ステップＳ２７）。

ステップＳ２６において、温度ＴｂがＹｃ℃以上であった場合、スイッチ制御回路１１は、レンジＣで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ３２）。その後、スイッチ制御回路１１は、ステップＳ２７の測定結果について温度ＴｂがＹｂ℃以上、かつ、Ｙｃ℃以下か否かを判断する（ステップＳ４７）。このステップＳ４７において温度ＴｂがＹｂ℃以上、かつ、Ｙｃ℃以下であった場合、スイッチ制御回路１１はその時点での推定発熱量を算出し、推定発熱量が発熱閾値Ａを上回っているか否かを判断する（ステップＳ４８）。ステップＳ４８において、推定発熱量が発熱閾値Ａを上回っている場合、スイッチ制御回路１１は、測定レンジをレンジＢに変更し（ステップＳ３４）、レンジＢで温度Ｔｂを測定する（ステップＳ２７）。一方、ステップＳ４８において、推定発熱量が発熱閾値Ａを下回っていた場合、スイッチ制御回路１１は測定レンジをレンジＣで維持したまま温度Ｔｂを測定する（ステップＳ３２）。

上記説明より、実施の形態３にかかる動作を行うスイッチ制御回路１１は、測定レンジの切り替え閾値となる温度についてのヒステリシス範囲において、温度検出対象物の温度変化の傾向から類推される最適な測定レンジの方向に測定レンジを切り替える。これにより、実施の形態３にかかるスイッチ制御回路１１を採用した温度検出回路１は、温度測定精度をさらに高めながら、測定結果の安定性を高めることができる。

実施の形態４
実施の形態４では、実施の形態１にかかる温度検出回路１の別の形態となる温度検出回路２について説明する。そこで、図８に実施の形態４にかかる温度検出回路の回路図を示す。

図８に示すように、実施の形態４にかかる温度検出回路２は、サーミスタＲｔｈとして複数のサーミスタ（図８では、サーミスタＲｔｈａ～Ｒｈｔｃの３つのサーミスタ）を有する。また、実施の形態４にかかる温度検出回路２は、スイッチＳＷ１に代えてマルチプレクサ２０を有する、このマルチプレクサ２０は、スイッチＳＷ１ａ～ＳＷ１ｃを有する。マルチプレクサ２０は、スイッチ制御回路１１からの指示に応じてスイッチＳＷ１ａ～ＳＷ１ｃのいずれか１つを選択して、選択したスイッチを閉状態とする。

スイッチＳＷ１ａはコンデンサＣ１とサーミスタＲｔｈａとの間に設けられる。スイッチＳＷ１ｂはコンデンサＣ１とサーミスタＲｔｈｂとの間に設けられる。スイッチＳＷ１ｃはコンデンサＣ１とサーミスタＲｔｈｃとの間に設けられる。つまり、温度検出回路２では、スイッチＳＷ１ａ～ＳＷ１ｃによりサーミスタＲｔｈａ～Ｒｈｔｃのいずれか１つを選択して、選択したサーミスタが設置された部分の温度を温度検出電圧Ｖｏとして出力する。

例えば、組電池では、電池スタックの両端及び中央部にサーミスタを設置して電池スタック全体の状態を把握することがある。このような場合、電池スタックの両端は温度が上昇しにくく、中央部は温度が上昇しやすい特徴がある。このような場合、例えば、図３に示した回路を採用した場合、測定箇所の特徴に合わせて抵抗Ｒ１０の抵抗値を調整する必要があるため、サーミスタ毎に抵抗Ｒ１０、コンデンサＣ１等を設ける必要がある。

しかしながら、実施の形態４にかかる温度検出回路２では、測定箇所の温度に合わせてスイッチＳＷ１ａ～ＳＷ１ｃの閉時間ｔｏｎを変更するだけで、広い温度範囲で高精度な温度測定が可能になる。つまり、実施の形態４にかかる温度検出回路２を用いることで、温度差の大きな複数の温度測定箇所に対してサーミスタ以外の回路を共通化して回路規模を小さく出来る効果を奏する。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１温度検出回路
２温度検出回路
１０電圧温度変換回路
１１スイッチ制御回路
２０マルチプレクサ
Ｒｔｈサーミスタ
ＳＷ１スイッチ
ＳＷ２スイッチ
Ｃ１コンデンサ
Ｒ１放電抵抗
ＶＲＥＦ基準電圧
Ｖｏ温度検出電圧

Claims

第１の電源に一端が接続され、温度に応じて抵抗値が変化する温度検出素子と、
前記温度検出素子の他端に一端が接続され、スイッチ制御信号に基づき開閉状態が制御されるスイッチと、
前記スイッチの他端と第２の電源との間に接続されるコンデンサと、
前記スイッチの開閉状態を制御するスイッチ制御回路と、を有し、
前記スイッチ制御回路は、
前記コンデンサの両端に生成される温度検出電圧により判断される前記温度検出素子の前記抵抗値を判断し、
温度検出開始時刻に前記スイッチを閉状態とし、前記抵抗値が高くなるほど前記スイッチを閉状態とする時間を長くするように前記スイッチを制御する温度検出回路。
前記スイッチ制御回路は、予め設定された閾値を有し、前記抵抗値と前記閾値との大小関係が変わったことに応じて前記スイッチを閉状態とする時間を切り替える請求項１に記載の温度検出回路。
前記スイッチ制御回路は、前記スイッチを閉状態とする時間の切り替えを判断する場合、前記抵抗値に関して所定のヒステリシス幅を持って前記スイッチを閉状態とする時間の切り替えを判断する請求項２に記載の温度検出回路。
前記スイッチ制御回路は、前記閾値として、第１の抵抗値に対応する第１の閾値と、前記第１の抵抗値よりも低い第２の抵抗値に対応する第２の閾値と、を有し、前記抵抗値が前記第１の閾値と前記第２の閾値との間にある場合、温度検出対象物の発熱量の増減を示す推定発熱量が発熱閾値を超えたか否かに基づき前記スイッチの前記閉状態の時間を切り替える請求項２に記載の温度検出回路。
前記スイッチ制御回路は、前記温度検出対象物の発熱特性及び放熱特性に基づき前記推定発熱量を算出する請求項４に記載の温度検出回路。
前記温度検出素子は、複数の温度検出素子を含み、
前記スイッチは、前記複数の温度検出素子のいずれか１つを選択して前記コンデンサに接続する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の温度検出回路。
前記温度検出電圧から前記抵抗値を判断し、判断した前記抵抗値に対応する温度値を出力する電圧温度変換回路をさらに有し、
前記スイッチ制御回路は、前記温度値に基づき前記抵抗値を判断する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の温度検出回路。