JP4017183B2 - Automotive temperature controller - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、カーシートヒータやトラック用仮眠ヒータなどの車載用採暖物の温度調整に使用される車載用温度調節装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4に示す如く、この種の車載用温度調節装置1は発熱線2の線条が蛇行配設されて成るカーシートヒータ等の車載用採暖物3に接続され、図5に示すように前記発熱線2の近傍に配置されたサーミスタ4からの温度信号電圧Vtによって発熱線2に直列に接続されたパワーMOS FET等の電流制御素子5を制御することで発熱線2の温度が調節される。
【0003】
車載用温度調節装置1においてはバッテリーの故障やバッテリー端子外れの際に異常高電圧が電源電圧に重畳されるため、この異常高電圧に耐え得る構成とする必要がある。これについては自動車規格(JASO D001)にロードダンプ時に発生する過渡電圧の試験方法が規定され、その試験電圧は70V、減衰時定数τは200000μsとなっている。前記の試験電圧が印加された時、電流制御素子5がONの状態では、発熱線2の抵抗値が3Ωの場合最大23.3Aの過大電流が電流制御素子5に流れることになり、電流制御素子5は著しく発熱してしまい電流制御素子5のサイズと電流定格が不適切であると電流制御素子5が故障に到る。そのため、図6に示すように、電流制御素子5は余裕度を見込んで樹脂モールド部5aのサイズが8.5mm×10mm以上の大型形状で、且つ、電流容量が過渡電圧の試験電圧を発熱線2の抵抗値で割った値に余裕度を加えた電流値以上の高電流容量の大型高電流定格のものを選択するとともに、急激に上昇する電流制御素子5の発熱を逃がすために大型の放熱板5bを具備する必要があった。又これらの制約のため、電流制御素子5は小型で低コストで面実装タイプは使用できず、リード電極を有したタイプに限られていた。
【0004】
しかし、前記の大型高電流定格で大型の放熱板5bを具備した電流制御素子5では、最近ますます要求が強くなっている車載用温度調節装置1の小型化と低コスト化への対応が困難になってきた。そこで、大型高電流定格で大型の放熱板5bを具備した電流制御素子5の使用を回避するためには、前記の異常高電圧が電源電圧に重畳されている期間は電流制御素子5をOFFさせることが考えられる。すなわち、電流制御素子5がON状態であると、電源電圧に重畳された異常高電圧の電圧値を発熱線2の抵抗値で割った値の電流が電流制御素子5に流れ、電流制御素子5の損失が熱となって電流制御素子5の温度を上昇させ、故障を引き起こすが、電流制御素子5がOFFならば電流が流れず電流制御素子5が発熱することはない。このように、異常高電圧が電源電圧に重畳されている期間、電流制御素子5をOFFするためには、図5に示すように電流制御素子5の制御端子に接続されたコンパレータ等の電圧比較器U3により、電源電圧とあらかじめ設定された電流制御素子5をOFFするための基準電圧とを比較し、電源電圧が前記基準電圧を上回っている期間、電流制御素子5の駆動信号Vdを強制的にローレベルにする異常高電圧保護回路6を設ける必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このように車載用温度調節装置1においてはバッテリーの故障やバッテリー端子外れの際に異常高電圧が電源電圧に重畳されるため、この異常高電圧に耐え得る構成にする必要がある。そのために電流制御素子5を大型高電流定格のものを使用するとともに、急激に上昇する電流制御素子5の発熱を逃がすために大型の放熱板5bを具備する必要があるため、車載用温度調節装置1の小型化や低コスト化が困難であったが、異常高電圧が電源電圧に重畳されている期間は電流制御素子をOFFする方法により、大型高電流定格で大型の放熱板5bを具備した電流制御素子5の使用は回避できる。そのためには、前述の通り異常高電圧が電源電圧に重畳されている期間、電流制御素子をOFFする手段が考えられ、電流制御素子5の制御端子に接続されたコンパレータ等の電圧比較器により、電源電圧とあらかじめ設定された電流制御素子5をOFFするための基準電圧とを比較し、電源電圧が前記基準電圧を上回っている期間、電流制御素子5の駆動信号を強制的にローレベルにする異常高電圧保護回路6を設ける必要があった。
【0006】
しかし、車載用温度調節装置1においてはロードダンプ時の異常高電圧以外に、過電圧や逆極性ノイズに対する保護が必要であるため、サーミスタ4の温度信号電圧Vtと温度調節のための基準電圧Vsを比較して、電流制御素子5の駆動信号Vdを得る温度調節回路部12には、高電圧防止用ツェナーダイオードZD1や抵抗R4及び逆電圧防止用ダイオードD1などの保護用素子が用いられる。無論、前記の異常高電圧保護回路6にも同様な保護用素子が必要となるため、部品点数が大幅に増えてしまい、大型高電流定格で大型の放熱板5bを具備した電流制御素子5の使用を回避することによる小型化や低コスト化の効果が大幅に削減されることになってしまう問題あった。
【0007】
本発明はこのような点に基いてなされたもので、その目的とするところは、電源電圧に異常高電圧が重畳された場合でも安全で、且つ小型で低コストな車載用温度調節装置を実現することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するべく本発明の請求項1による車載用温度調節装置は、サーミスタの温度信号で駆動される電流制御素子と、前記サーミスタが断線した時に前記電流制御素子に流れる電流を遮断するサーミスタ断線保護回路とを少なくとも備え、線条の発熱体が配設された車載用採暖物の温度を前記サーミスタの温度信号によって調節する車載用温度調節装置であって、車載用温度調節装置の電源電圧に異常高電圧が重畳された時にONするスイッチを前記サーミスタと直列に接続することで、前記サーミスタ断線保護回路を前記異常高電圧の重畳期間とほぼ同じ期間、擬似的に作動させることを特徴とするものである。
又、請求項2による車載用温度調節装置は、車載用温度調節装置の電源電圧に異常高電圧が重畳された時にONするスイッチを前記サーミスタと直列に接続し、前記スイッチと前記サーミスタの接続点の電圧を、前記サーミスタ断線保護回路を作動させる基準電圧と比較することで、前記サーミスタ断線保護回路を前記異常高電圧の重畳期間とほぼ同じ期間、擬似的に作動させるように構成したことを特徴とするものである。
又、請求項3による車載用温度調節装置は、前記電流制御素子は、樹脂モールド部が6mm×7mm以下の面実装タイプであり、放熱板を具備していないことを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図1を参照しながら説明する。サーミスタ4の抵抗値は温度に対して負の温度特性を有しているが、図1に示すようにサーミスタ4に直列に抵抗R1を接続すると、サーミスタ4と抵抗R1で分圧された電圧は温度に対して正の温度特性になる。この電圧を温度信号電圧Vtとして電圧比較器であるコンパレータU1の反転入力端子に入力し、一方、電源線7に接続された抵抗R5で任意の値に設定された基準電圧Vsを前記コンパレータU1の非反転入力端子に入力すると、例えば発熱線2の温度が低い場合はサーミスタ4の抵抗値は高いため温度信号電圧Vtは基準電圧Vsより低くなる。するとコンパレータU1の出力はハイレベルとなる。このコンパレータU1の出力に電流制御素子5を接続してあれば発熱線2に電流が流れ発熱線2の温度が上昇する。一方、発熱線2の温度が高くなった場合はサーミスタ4の抵抗値は低下するため温度信号電圧Vtは上昇するが、基準電圧Vsより高くなると、コンパレータU1の出力はローレベルとなり発熱線2の電流が停止することで発熱線2の温度の上昇は止る。その後、時間の経過とともに発熱線2の温度が低下し温度信号電圧Vtが基準電圧Vs以下となると発熱線2の電流がONし再び温度が上昇する。これを繰り返すことにより発熱線2の温度は基準電圧Vsに相当する温度に調整されることになる。
【0010】
万が一、サーミスタ4が異常な外力や衝撃により断線した時は、サーミスタ4の抵抗値が無限大となるため、温度信号電圧Vtはほぼ0Vに低下することになる。この場合は温度信号電圧Vtが基準電圧Vsより低くなることで発熱線2の電流がONしてしまい、発熱線2の温度は無制限に上昇することになる。そこで温度信号電圧Vtが温度調節のための基準電圧Vsとは別の基準電圧Vc以下に低下した時、発熱線2の電流を遮断することで発熱線2の温度が無制限に上昇することを防止するサーミスタ断線保護回路8を内蔵することが一般的にとられる対策である。
【0011】
上記の構成の車載用温度調節装置1において、PNPトランジスタQ1のエミッタを抵抗R1とサーミスタ4の接続点に接続し、コレクタをコンパレータU1、U2のGND端子に接続し、ベースとコンパレータU1、U2のGND端子間にツェナーダイオードZD2を、電源線7とベース間に抵抗R5を接続すれば、異常高電圧が電源電圧に重畳され2次回路電圧Vaが上昇しベース電圧がツェナーダイオードZD2のツェナー電圧を上回った時点でトランジスタQ1がONし、抵抗R1の電圧はほぼ0Vになりサーミスタ4が断線した場合と全く同じ動作をさせることができる。このように擬似的にサーミスタ断線保護回路8を動作させることによりコンパレータU2の出力はローレベルとなり、電流制御素子5をOFFすることができる。前記のPNPトランジスタQ1、ツェナーダイオードZD2及び抵抗R1は、過電圧や逆極性ノイズに対する保護が及ぶ範囲に接続されているため、個々の保護回路は必要としないことから、部品点数が削減できることによる小型化と低コスト化に大きな効果を得ることができる。
【0012】
【実施例】
以下に本発明の実施例を、図面を参照しながら更に説明する。図1においてサーミスタ4は一端がコンパレータU1、U2のGND端子に接続された抵抗R1の他端に接続されるとともにコンパレータU1の反転入力端子及びコンパレータU2の非反転入力端子とPNPトランジスタQ1のエミッタにも接続されている。コンパレータU1の非反転入力端子には、2次回路電圧Vaを抵抗R6、抵抗R7及び抵抗R8で分圧した基準電圧Vsが印加される。コンパレータU1の出力はコンパレータU2の出力とワイヤードOR接続されるとともにトランジスタQ2及びダイオードD2,抵抗R9を介して電流制御素子5の制御端子に接続されている。コンパレータU2の反転入力端子には、2次回路電圧Vaを抵抗R6、抵抗R7及び抵抗R8で分圧した基準電圧Vcが印加される。前記のPNPトランジスタQ1のコレクタはコンパレータU1、U2のGND端子に接続され、ベースはツェナーダイオードZD2を介してコンパレータU1、U2のGND端子に接続されるとともに、抵抗R5を介してコンパレータU1、U2のVcc端子に接続されている。
【0013】
サーミスタ断線保護回路8はコンパレータU2と抵抗R6、R7、R8からなり、コンパレータU2の反転入力端子に入力される基準電圧VcよりコンパレータU2の非反転入力端子の温度信号電圧Vtが、サーミスタ4の断線故障により低下することにより、コンパレータU2の出力はローレベルとなり、同時にワイヤードOR接続されたコンパレータU1の出力に拘わらず電流制御素子5の制御端子をローレベルとすることで電流制御素子5をOFFする。
【0014】
一方、コンパレータU2の非反転入力端子にはPNPトランジスタQ1のエミッタも接続されており、図2(a)に示すように電源電圧に異常高電圧が重畳された場合はPNPトランジスタQ1のベース電圧がツェナーダイオードZD2のツェナー電圧を上回り、その結果ツェナーダイオードZD2に電流が流れることになる。するとPNPトランジスタQ1がONし、エミッタとコレクタ間の電圧が下がり、コンパレータU2の反転入力端子の電圧はほぼ0Vとなる。これによりコンパレータU2の出力はローレベルとなる。その結果、電流制御素子5がOFFし、発熱線2の印加電圧は図2(b)に示すように、電源電圧に異常高電圧が重畳された期間とほほ同じ期間OFFすることになる。このことは、サーミスタ4の断線故障によりサーミスタ断線保護回路8が作動したことと同様の動作であり、サーミスタ断線保護回路8を疑似的に作動させたと言うことができる。
【0015】
又、車載用温度調節装置1においてはロードダンプ時の異常高電圧以外に、過電圧や逆極性ノイズに対する保護が必要であるため、サーミスタ4の信号と温度調節のための基準電圧Vsを比較して、電流制御素子5の駆動信号を得る温度調節回路部12には、高電圧防止用ツェナーダイオードZD1や電圧ドロッパ抵抗R4及び逆電圧防止用ダイオードD1などの保護用素子が用いられる。しかし、前記のサーミスタ断線保護回路8を疑似的に作動させるためのPNPトランジスタQ1とツェナーダイオードZD2及び抵抗R5はいずれも前記の保護用素子の保護が及んでいるため個々の保護回路は不要である、
【0016】
尚、図1において、コンパレータU1,U2は、デュアルタイプ(BA10393:ローム製)を片電源で使用し、電流制御素子5は、図3に示すような、樹脂モールド部5aが5.5mm×6.5mmの面実装タイプのパワーMOS FET(2SK3483−Z:NEC製)を、放熱板を具備しない状態で実装した。ツェナーダイオードZD1,ZD2のツェナー電圧はそれぞれ、12V、9Vであり、PNPトランジスタQ1には2SA1587(東芝製)を使用した。
【0017】
上記の実施例において自動車規格(JASO D001)の試験方法に基き試験を実施したところ、発熱線2の抵抗値が3Ω(約60W)の車載用採暖物3を接続しても電流制御素子5の急激な発熱や故障は認められなかった。
【0018】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、サーミスタの温度信号で駆動される電流制御素子と、前記サーミスタが断線した時に前記電流制御素子に流れる電流を遮断するサーミスタ断線保護回路とを少なくとも備え、線条の発熱体が配設された車載用採暖物の温度を前記サーミスタの温度信号によって調節する車載用温度調節装置であって、車載用温度調節装置の電源電圧に異常高電圧が重畳された時、前記サーミスタ断線保護回路を前記異常高電圧の重畳期間とほぼ同じ期間、擬似的に作動させることで、大型高電流定格で大型の放熱板を具備した電流制御素子の使用を回避し、例えば、樹脂モールド部が6mm×7mm以下の面実装タイプの電流制御素子を、放熱板を具備せずに用いることができる。又、サーミスタ断線保護回路を擬似的に動作させるための回路を過電圧や逆極性ノイズに対する保護素子の保護の及んでいる範囲に配置することで、個々の保護素子が必要でなくなる。従って、異常高電圧が電源電圧に重畳された場合でも安全で、且つ小型で低コストな、例えば、カーシートヒータやトラック用仮眠ヒータなどの車載用採暖物の温度調整に使用される車載用温度調節装置を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による車載用温度調節装置の一実施例を示す回路図である。
【図2】本発明による車載用温度調節装置の各部の波形を示す図で、(a)は車載用温度調節装置の電源電圧に異常高電圧が重畳された波形を示し、(b)は(a)の波形が車載用温度調節装置に印加された時の発熱線に印加される波形を示す。
【図3】本発明の実施例で使用される電流制御素子の構成を説明する図で、(a)は上面図、(b)は側面図である。
【図4】車載用採暖物の構成を説明する図である。
【図5】従来例の車載用温度調節装置を示す回路図である。
【図6】従来例で使用される電流制御素子の構成を説明する図で、(a)は上面図、(b)は側面図である。
【符号の説明】
U1、U2 コンパレータ
R1〜R12 抵抗
D1,D2 ダイオード
ZD1、ZD2、ZD3 ツェナーダイオード
Q1、Q2 トランジスタ
E 直流電源
1 車載用温度調節装置
2 発熱線
3 車載用採暖物
4 サーミスタ
5 電流制御素子
5a 樹脂モールド部
5b 放熱板
6 異常高電圧保護回路
7 電源線
8 サーミスタ断線保護回路
12 温度調節回路部
Vt 温度信号電圧
Vs 温度調節のための基準電圧
Vc サーミスタの断線保護のための基準電圧
Va 2次回路電圧[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an on-vehicle temperature control device used for temperature adjustment of an on-vehicle warmed object such as a car seat heater or a truck nap heater.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 4, this type of in-vehicle
[0003]
In the in-vehicle
[0004]
However, in the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, since the abnormal high voltage is superimposed on the power supply voltage in the case of the battery failure or the battery terminal disconnection, the in-vehicle
[0006]
However, since the on-vehicle
[0007]
The present invention has been made based on such points, and the object of the present invention is to realize a vehicle-mounted temperature control device that is safe, small and low-cost even when an abnormally high voltage is superimposed on the power supply voltage. There is to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a vehicle-mounted temperature control device according to
According to a second aspect of the present invention, there is provided the on-vehicle temperature control device, wherein a switch that is turned on when an abnormally high voltage is superimposed on the power supply voltage of the on-vehicle temperature control device is connected in series with the thermistor, and a connection point between the switch and the thermistor. Is compared with a reference voltage for operating the thermistor disconnection protection circuit, so that the thermistor disconnection protection circuit is operated in a pseudo manner for substantially the same period as the abnormal high voltage superposition period. It is what.
The on- vehicle temperature control device according to
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The resistance value of the
[0010]
If the
[0011]
In the on-vehicle
[0012]
【Example】
Embodiments of the present invention will be further described below with reference to the drawings. In FIG. 1, the
[0013]
The thermistor
[0014]
On the other hand, the emitter of the PNP transistor Q1 is also connected to the non-inverting input terminal of the comparator U2. When the abnormal high voltage is superimposed on the power supply voltage as shown in FIG. 2A, the base voltage of the PNP transistor Q1 is This exceeds the Zener voltage of the Zener diode ZD2, and as a result, a current flows through the Zener diode ZD2. Then, the PNP transistor Q1 is turned ON, the voltage between the emitter and the collector is lowered, and the voltage at the inverting input terminal of the comparator U2 is almost 0V. As a result, the output of the comparator U2 becomes low level. As a result, the
[0015]
In addition, since the on-vehicle
[0016]
In FIG. 1, the comparators U1 and U2 use a dual type (BA10393: manufactured by ROHM) with a single power source, and the
[0017]
In the above embodiment, a test was performed based on the test method of the automobile standard (JASO D001). As a result, even if the on-
[0018]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, at least a current control element that is driven by a temperature signal of the thermistor and a thermistor disconnection protection circuit that interrupts a current flowing through the current control element when the thermistor is disconnected, A vehicle-mounted temperature control device that adjusts the temperature of the vehicle-mounted warmed object in which the heating element of the strip is arranged by the temperature signal of the thermistor, when an abnormally high voltage is superimposed on the power supply voltage of the vehicle-mounted temperature control device By operating the thermistor disconnection protection circuit in a pseudo manner for substantially the same period as the superposition period of the abnormal high voltage, the use of a current control element having a large heat sink with a large high current rating is avoided, for example, A surface mount type current control element having a resin mold portion of 6 mm × 7 mm or less can be used without a heat sink. Further, by arranging a circuit for operating the thermistor disconnection protection circuit in a pseudo manner within a range where the protection element protects against overvoltage and reverse polarity noise, individual protection elements are not necessary. Therefore, even when an abnormally high voltage is superimposed on the power supply voltage, it is safe, small, and low in cost, for example, an in-vehicle temperature used for temperature adjustment of an in-vehicle warming object such as a car seat heater or a truck nap heater. An adjusting device can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an on-vehicle temperature control device according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing waveforms of respective parts of the on-vehicle temperature control device according to the present invention, wherein FIG. 2A shows a waveform in which an abnormally high voltage is superimposed on the power supply voltage of the on-vehicle temperature control device, and FIG. The waveform applied to the heating line when the waveform of a) is applied to the on-vehicle temperature control device is shown.
FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating a configuration of a current control element used in an embodiment of the present invention, where FIG. 3A is a top view and FIG. 3B is a side view.
FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of an in-vehicle warming object.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional on-vehicle temperature control device.
6A and 6B are diagrams illustrating a configuration of a current control element used in a conventional example, in which FIG. 6A is a top view and FIG. 6B is a side view.
[Explanation of symbols]
U1, U2 Comparators R1-R12 Resistors D1, D2 Diodes ZD1, ZD2, ZD3 Zener diodes Q1, Q2 Transistor E
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