KR102332635B1 - 온도 감지 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

온도 감지 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 온도 감지 장치는, 전력반도체의 온도를 측정하기 위한 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서, 상기 제1 온도 센서의 제1 측정값에 기초하여 동작 모드를 결정하는 모드 결정부, 상기 결정된 동작 모드에 따라 동작하여 상기 제2 온도 센서의 제2 측정값을 조절하고, 상기 조절된 제2 측정값에 기초하여 상기 전력반도체의 온도를 추정하는 온도 추정부를 포함한다.

Description

온도 감지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SENSING TEMPERATURE}
본 발명은 온도 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 NTC (negative temperature coefficient) 온도 센서의 측정값의 정확도를 향상시킬 수 있는 온도 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
화석연료를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 차량은 대기 오염 등의 공해 발생에 심각한 영향을 주고 있다. 이에 따라, 공해를 줄이기 위해 전기 차량 또는 하이브리드(hybrid) 차량의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 전기 차량(electric vehicle(EV))은 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 연료전지와 전기 모터를 사용하는 차량을 말한다.
전기 차량은, 모터 구동을 위해 IGBT(insulated gate bipolar transistor) 및 SiC MOSFET(silicon carbide metal oxide semiconductor field effect transistors)과 같은 전력반도체로 구성된 인버터를 사용하며, 전력반도체의 온도를 측정하기 위해 NTC(negative temperature coefficient) 온도 센서를 사용한다.
그러나 NTC 온도 센서의 측정값은 NTC 센서 자체의 비선형성으로 인하여, 고온 및 저온에서 정확도가 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 제2019-0119780호(2019.10.23 공개, 차량용 인버터 시스템 및 그 제어방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 NTC 온도 센서의 측정값의 정확도를 향상시킬 수 있는 온도 감지 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 온도 감지 장치는, 전력반도체의 온도를 측정하기 위한 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서, 상기 제1 온도 센서의 제1 측정값에 기초하여 동작 모드를 결정하는 모드 결정부, 상기 결정된 동작 모드에 따라 동작하여 상기 제2 온도 센서의 제2 측정값을 조절하고, 상기 조절된 제2 측정값에 기초하여 상기 전력반도체의 온도를 추정하는 온도 추정부를 포함한다.
본 발명에서 상기 모드 결정부는, 상기 제1 측정값을 기 설정된 제1 기준값과 비교하여, 그 결과를 출력하는 제1 비교기, 상기 제1 측정값을 기 설정된 제2 기준값을 비교하여, 그 결과를 출력하는 제2 비교기를 포함하되, 상기 제1 기준값은 상기 제2 기준값보다 높은 값일 수 있다.
본 발명에서 상기 모드 결정부는, 상기 제1 측정값이 제1 기준값 이상인 경우 동작 모드를 제1 모드로 결정하고, 상기 제1 측정값이 제2 기준값을 초과하고 상기 제1 기준값 미만인 경우 동작 모드를 제2 모드로 결정하며, 상기 제1 측정값이 제2 기준값 미만인 경우 동작 모드를 제3 모드로 결정할 수 있다.
본 발명에서 상기 온도 추정부는, 상기 제1 비교기의 출력에 응답하여 동작하는 제1 스위치(S1), 상기 제2 비교기의 출력에 응답하여 동작하는 제2 스위치(S2), 바이어스 노드와 상기 제1 스위치 사이에 연결되는 제1저항(R1), 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치 사이에 연결되는 제2 저항(R2), 상기 바이어스 노드와 상기 제2 온도 센서 사이에 연결되는 제3 저항(R3), 상기 제1 비교기와 제2 비교기의 출력을 연산하는 연산부, 상기 연산부의 출력에 응답하여 동작하는 제3 스위치(S3), 상기 연산부의 출력에 응답하여 동작하는 제4 스위치(S4), 및 상기 동작 모드에 따라 다른 증폭비를 가지는 증폭부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 연산부는 제1 XOR 게이트일 수 있다.
본 발명에서 상기 제3 스위치는 상기 연산부의 출력에 대한 반전에 응답하여 동작할 수 있다.
본 발명에서 상기 증폭부는, 상기 동작 모드에 따라 증폭비를 조절하기 위한 제5 스위치(S5)를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 온도 추정부는, 상기 동작 모드가 제1 모드인 경우, 상기 제1 스위치, 및 제3 스위치가 온되어, 상기 제1 저항 및 제3 저항에 기초하여 상기 제2 온도 센서의 제2 측정값을 조절하고, 상기 증폭부를 통해 상기 조절된 제2 측정값을 제1 모드에 설정된 증폭비로 증폭하며, 상기 증폭된 제2 측정값에 대응하는 온도값을 상기 전력반도체의 온도로 추정할 수 있다.
본 발명에서 상기 온도 추정부는, 상기 동작 모드가 제2 모드인 경우, 제4 스위치가 온되어, 상기 제3 저항에 기초하여 상기 제2 온도 센서의 제2 측정값을 조절하고, 상기 조절된 제2 측정값에 대응하는 온도값을 상기 전력반도체의 온도로 추정할 수 있다.
본 발명에서 상기 온도 추정부는, 상기 동작 모드가 제3 모드인 경우, 상기 제2 스위치 및 제3 스위치가 온되어, 상기 제2 저항 및 제3 저항에 기초하여 상기 제2 온도 센서의 제2 측정값을 조절하고, 상기 증폭부를 통해 상기 조절된 제2 측정값을 제3 모드에 설정된 증폭비로 증폭하며, 상기 증폭된 제2 측정값에 대응하는 온도값을 상기 전력반도체의 온도로 추정할 수 있다.
본 발명에서 상기 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서는, NTC(negative temperature coefficient) 온도 센서일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 온도 감지 방법은, 온도 감지 장치가 제1 온도 센서의 제1 측정값에 기초하여 동작 모드를 결정하는 단계, 상기 온도 감지 장치가 상기 결정된 동작 모드에 따라 동작하여 제2 온도 센서의 제2 측정값을 조절하는 단계, 상기 온도 감지 장치가 상기 조절된 제2 측정값에 기초하여 전력반도체의 온도를 추정하는 단계를 포함한다.
본 발명은 상기 동작 모드를 결정하는 단계에서, 상기 온도 감지 장치는 상기 제1 온도 센서의 제1 측정값을 기 설정된 제1 기준값 및 제2 기준값과 비교하고, 그 비교결과에 따라 동작 모드를 결정하되, 상기 제1 기준값은 상기 제2 기준값보다 높은 값일 수 있다.
본 발명은 상기 동작 모드를 결정하는 단계에서, 상기 온도 감지 장치는 상기 제1 측정값이 제1 기준값 이상인 경우 동작 모드를 제1 모드로 결정하고, 상기 제1 측정값이 제2 기준값을 초과하고 상기 제1 기준값 미만인 경우 동작 모드를 제2 모드로 결정하며, 상기 제1 측정값이 제2 기준값 미만인 경우 동작 모드를 제3 모드로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 장치 및 방법은 NTC 온도 센서의 온도 간의 전압차를 향상시킴으로써, NTC 온도 센서의 측정값의 정확도를 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 장치의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 모드 동작회로를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 모드 동작회로를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 모드 동작회로를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 모드에 따른 온도 센서의 측정값을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 장치 및 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 장치의 블록도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 장치의 회로도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 모드 동작회로를 나타낸 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 모드 동작회로를 나타낸 도면, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 모드 동작회로를 나타낸 도면, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 모드에 따른 온도 센서의 측정값을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 장치(100)는 온도 센서(110), 모드 결정부(120), 및 온도 추정부(130)를 포함한다.
온도 센서(110)는 전력반도체의 온도를 측정한다. 즉, 온도 센서(110)는 모터의 구동을 위한 인버터의 온도를 측정할 수 있다.
이러한 온도 센서(110)는 모터의 내부 또는 외부에 설치되어 모터의 온도 변화에 따라 저항 값이 변화하는 소재를 포함할 수 있으며, 예를 들어 NTC(negative temperature coefficient) 온도 센서일 수 있다. 온도 센서(110)는 복수개의 온도센서를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 온도 센서(110)가 제1 온도 센서(112) 및 제2 온도 센서(114)를 포함하는 것으로 설명하기로 한다.
제1 온도 센서(112)는 전력반도체의 제1 온도값을 측정하여 모드 결정부(120)로 전송하고, 제2 온도 센서(114)는 전력반도체의 제2 온도값을 측정하여 온도 추정부(130)로 전송한다.
모드 결정부(120)는 제1 온도 센서(112)의 제1 측정값에 기반하여 동작 모드를 결정한다. 즉, 모드 결정부(120)는 제1 온도 센서(112)로부터 제1 온도값을 수신하고, 기 저장된 온도 센싱 테이블로부터 제1 온도값에 대응하는 제1 전압값을 획득할 수 있다. 여기서, 제1 전압값은 제1 측정값일 수 있다. 온도 센싱 테이블은 각 온도값에 대응하는 전압값이 저장된 테이블일 수 있다.
모드 결정부(120)는 제1 온도 센서(112)의 제1 측정값을 기 설정된 제1 기준값 및 제2 기준값과 비교하고, 그 비교결과에 따라 동작 모드를 결정한다. 여기서, 제1 기준값은 제2 기준값보다 높은 값일 수 있다. 예컨대, 제1 기준값은 4V일 수 있고, 제2 기준값은 2.5V일 수 있다.
구체적으로, 제1 측정값(제1 전압값)이 제1 기준값 이상인 경우, 모드 결정부(120)는 동작 모드를 제1 모드로 결정할 수 있다. 여기서, 제1 모드는 저온 구간에서 NTC 온도 센서의 측정값의 편차가 크게 나타나도록 설정된 저온 모드를 나타낼 수 있고, 저온 구간은 예컨대 0도 이하일 수 있다.
또한, 제1 측정값이 제2 기준값을 초과하고 제1 기준값 미만인 경우, 모드 결정부(120)는 동작 모드를 제2 모드로 결정할 수 있다. 여기서, 제2 모드는 온도에 따른 NTC 온도 센서의 측정값의 편차를 조정하지 않은 상온 모드를 나타낼 수 있고, 상온 모드는 예컨대, 0도 초과 90도 미만의 구간일 수 있다.
또한, 제1 측정값이 제2 기준값 미만인 경우, 모드 결정부(120)는 동작 모드를 제3 모드로 결정할 수 있다. 여기서, 제3 모드는 고온 구간에서 NTC 온도 센서의 측정값의 편차가 크게 나타나도록 설정된 고온 모드를 나타낼 수 있고, 고온 구간은 90도 이상일 수 있다.
이러한 모드 결정부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 비교기(122) 및 제2 비교기(124)를 포함한다.
제1 비교기(122)는 제1 측정값과 제1 기준값을 비교하여, 그 결과를 출력한다. 예컨대, 제1 비교기(122)는 제1 측정값이 제1 기준값 이상인 경우 하이(high)값(예: '1')을 출력하고, 제1 기준값 이상이 아닌 경우 로우(low)값(예: '0')을 출력할 수 있다.
제2 비교기(124)는 제1 측정값과 제2 기준값을 비교하여, 그 결과를 출력한다. 예컨대, 제2 비교기(124)는 제1 측정값이 제2 기준값 이상인 경우 하이(high)값을 출력하고, 제2 기준값 이상이 아닌 경우 로우(low)값을 출력할 수 있다.
따라서, 제1 모드인 경우, 제1 비교기(122) 및 제2 비교기(124)는 각각 하이(high)값을 출력할 수 있다. 제2 모드인 경우, 제1 비교기(122)는 로우(low)값을 출력할 수 있고, 제2 비교기(124)는 하이(high)값을 출력할 수 있다. 제3 모드인 경우, 제1 비교기(122) 및 제2 비교기(124)는 각각 로우(low)값을 출력할 수 있다.
온도 추정부(130)는 모드 결정부(120)에서 결정된 동작 모드에 따라 동작하여 제2 온도 센서(114)의 제2 측정값을 조절하고, 조절된 제2 측정값에 기초하여 전력반도체의 온도를 추정한다.
즉, 온도 추정부(130)는 제2 온도 센서(114)로부터 제2 온도값을 수신하고, 기 저장된 온도 센싱 테이블로부터 제2 온도값에 대응하는 제2 전압값을 획득할 수 있다. 여기서, 제2 전압값은 제2 측정값일 수 있다.
동작 모드가 제1 모드인 경우, 온도 추정부(130)는 도 3과 같은 제1 모드 동작회로를 구성하고, 제1 모드 동작회로를 통해 제2 측정값을 조절하며, 조절된 제2 측정값을 제1 모드에 설정된 증폭비로 증폭하고, 증폭된 제2 측정값에 대응하는 온도값을 전력반도체의 온도로 추정할 수 있다. 또한, 동작 모드가 제2 모드인 경우, 온도 추정부(130)는 도 4와 같은 제2 모드 동작회로를 구성하고, 제2 모드 동작회로를 통해 제2 측정값을 조절하며, 조절된 제2 측정값에 대응하는 온도값을 전력반도체의 온도로 추정할 수 있다. 또한, 동작 모드가 제3 모드인 경우, 온도 추정부(130)는 도 5와 같은 제3 모드 동작회로를 구성하고, 제3 모드 동작회로를 통해 제2 측정값을 조절하며, 조절된 제2 측정값을 제3 모드에 설정된 증폭비로 증폭하고, 증폭된 제2 측정값에 대응하는 온도값을 전력반도체의 온도로 추정할 수 있다.
이러한 온도 추정부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 스위치 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4), 제1 저항 내지 제3 저항(R1, R2, R3), 제1 NOT 게이트(131), 연산부(132), 제2 NOT 게이트(133), 및 증폭부(135)를 포함할 수 있다. 제1 스위치 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4)는 동작 모드의 전환을 위해 이용하는 스위치일 수 있다.
제1 스위치(S1)는 제1 비교기(122)에 연결되어, 제1 비교기(122)의 출력에 응답하여 동작한다. 즉, 제1 스위치(S1)는 제1 비교기(122)로부터 하이값을 수신함에 따라 온될 수 있다.
제1 NOT 게이트(131)는 제2 비교기(124)에 연결되고, 제2 비교기(124)의 출력을 반전하여 출력할 수 있다. 예컨대, 제1 NOT 게이트(131)는 제2 비교기(124)로부터 하이값을 수신하면 로우값을 출력할 수 있고, 로우값을 수신하면 하이값을 출력할 수 있다.
제2 스위치(S2)는 제2 비교기(124)의 출력에 응답하여 동작한다. 구체적으로, 제2 스위치(S2)는 제1 NOT 게이트(131)에 연결되고, 제1 NOT 게이트(131)로부터 하이값을 수신함에 따라 온될 수 있다.
제1 저항(R1)은 일측이 바이어스 노드에 연결되고, 타측이 제1 스위치(S1)에 연결된다. 제2 저항(R2)은 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2) 사이에 연결된다. 제3 저항(R3)은 바이어스 노드와 제2 온도 센서(114) 사이에 연결된다.
연산부(132)는 제1 비교기(122)와 제2 비교기(124)의 출력을 연산한다. 이때, 연산부(132)는 제1 XOR 게이트일 수 있다. 따라서, 제1 XOR 게이트(132)는 제1 비교기(122) 및 제2 비교기(124)의 출력을 입력받고, 입력받은 두 값의 배타적 논리합(exclusive or)을 출력한다.
제2 NOT 게이트(133)는 제1 XOR 게이트(132)에 연결되고, 제1 XOR 게이트(132)의 출력을 반전하여 출력할 수 있다.
제3 스위치(S3)는, 연산부(132)의 출력에 응답하여 동작한다. 이때, 제3 스위치(S3)는, 연산부(132)의 출력에 대한 반전에 응답하여 동작할 수 있다. 따라서, 제3 스위치(S3)는, 게이트가 제2 NOT 게이트(133)에 연결되고, 드레인이 제3 저항(R3)에 연결되며, 소스가 증폭기(134)에 연결될 수 있다.
제4 스위치(S4)는 연산부(132)의 출력에 응답하여 동작한다. 제4 스위치(S4)는, 게이트가 제1 XOR 게이트(132)에 연결되고, 드레인이 제3 스위치(S3)의 드레인에 연결되며, 소스가 증폭기(134)의 출력에 연결된다.
증폭부(135)는 동작 모드에 따라 다른 증폭비를 가진다. 이러한 증폭부(135)는 증폭기(134), 제4 저항 내지 제6 저항(R4, R5, R6), 및 제5 스위치(S5)를 포함할 수 있다.
증폭기(134)는, 제1 단자가 제3 스위치(S3)의 소스에 연결되고, 제2 단자가 피드백 전압을 입력받는다.
제4 저항(R4)은 증폭기(134)의 피드백 저항이고, 제5 저항(R5)은 제4 저항(R4)과 접지 사이에 연결된다. 증폭기(134), 제4 저항(R4) 및 제5 저항(R5)은 비반전 증폭기를 구현할 수 있다.
제6 저항(R6)은 제5항과 병렬로 연결되고, 제5 스위치(S5)는 제6 저항(R6)과 접지 사이에 연결된다. 제5 스위치(S5)는 동작 모드에 따라 증폭비를 조절하기 위한 스위치일 수 있다.
상기와 같이 구성된 온도 추정부(130)는 동작 모드에 따른 동작회로를 구성하고, 구성된 동작회로를 통해 전력반도체의 온도를 추정할 수 있다.
먼저, 동작모드가 제1 모드인 경우에 대해 설명하기로 한다. 제1 모드에서 제1 비교기(122) 및 제2 비교기(124)는 각각 하이값을 출력할 수 있다. 따라서, 제1 스위치(S1), 제3 스위치(S3) 및 제5 스위치(S5)는 온될 수 있고, 제2 스위치(S2) 및 제4 스위치(S4)는 오프될 수 있다. 구체적으로, 제1 스위치(S1)는 제1 비교기(122)로부터 하이값을 입력받아 온될 수 있고, 제2 스위치(S2)는 제1 NOT게이트로부터 로우값을 입력받아 오프될 수 있다. 제3 스위치(S3)는 제1 XOR 게이트(132) 및 제2 NOT 게이트(133)를 통해 온될 수 있다. 즉, 제1 XOR 게이트(132)는 제1 비교기(122)의 하이값과 제2 비교기(124)의 하이값에 의해 로우값을 출력하고, 제2 NOT 게이트(133)는 제1 XOR 게이트(132)로부터의 로우값을 하이값으로 반전시켜 제3 스위치(S3)에 입력하며, 제3 스위치(S3)는 하이값을 입력받아 온될 수 있다. 제4 스위치(S4)는 제1 XOR 게이트(132)로부터 로우값을 입력받아 오프될 수 있다. 제5 스위치(S5)는 제1 모드이므로 온될 수 있다.
따라서, 제1 모드의 경우 온도 추정부(130)는 도 3의 (a)와 같은 제1 모드 동작회로를 구성할 수 있다. 도 3의 (a)를 등가회로로 나타내면, 도 3의 (b)와 같을 수 있다. 제1 모드에서 제1 스위치(S1), 제3 스위치(S3) 및 제5 스위치(S5)가 온되므로, 온도 추정부(130)는 제1 저항(R1) 및 제3 저항(R3)에 기초하여 제2 온도 센서(114)의 제2 측정값을 조절할 수 있다. 이때, 온도 추정부(130)는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 전압분배에 의해 제2 온도센서의 제2 측정값을 조절할 수 있다. 온도 추정부(130)는 증폭부(135)를 통해 조절된 제2 측정값을 제1 모드에 설정된 증폭비로 증폭할 수 있다. 즉, 조절된 제2 측정값은 증폭기(134)의 비반전 단자에 입력되고, 제4 저항(R4), 제5 저항(R5) 및 제6 저항(R6)에 기초하여 증폭될 수 있다. 온도 추정부(130)는 증폭된 제2 측정값에 대응하는 온도값을 전력반도체의 온도로 추정할 수 있다.
상술한 바와 같이 제1 모드에서 온도 추정부(130)는 풀업저항과 증폭비를 조절하여 센싱 기울기와 센싱 값들의 온도별 편차를 조절할 수 있다.
다음으로, 동작모드가 제2 모드인 경우에 대해 설명하기로 한다. 제2 모드에서 제1 비교기(122)는 로우값을 출력하고, 제2 비교기(124)는 하이값을 출력할 수 있다. 따라서, 제4 스위치(S4)는 온될 수 있고, 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)는 오프될 수 있다. 구체적으로, 제1 스위치(S1)는 제1 비교기(122)로부터 로우값을 입력받아 오프될 수 있고, 제2 스위치(S2)는 제1 NOT게이트로부터 로우값을 입력받아 오프될 수 있다. 제3 스위치(S3)는 제1 XOR 게이트(132) 및 제2 NOT 게이트(133)를 통해 오프될 수 있다. 즉, 제1 XOR 게이트(132)는 제1 비교기(122)의 로우값과 제2 비교기(124)의 하이값에 의해 하이값을 출력하고, 제2 NOT 게이트(133)는 제1 XOR 게이트(132)로부터의 하이값을 로우값으로 반전시켜 제3 스위치(S3)에 입력하며, 제3 스위치(S3)는 로우값을 입력받아 오프될 수 있다. 제4 스위치(S4)는 제1 XOR 게이트(132)로부터 하이값을 입력받아 온될 수 있다. 제5 스위치(S5)는 제2 모드에서 오프될 수 있다.
따라서, 제2 모드의 경우 온도 추정부(130)는 도 4의 (a)와 같은 제2 모드 동작회로를 구성할 수 있다. 도 4의 (a)를 등가회로로 나타내면 도 4의 (b)와 같을 수 있다. 제2 모드에서 제4 스위치(S4)가 온되므로, 온도 추정부(130)는 제3 저항(R3)에 기초하여 제2 온도 센서(114)의 제2 측정값을 조절할 수 있다. 온도 추정부(130)는 조절된 제2 측정값에 대응하는 온도값을 전력반도체의 온도로 추정할 수 있다.
상술한 바와 같이 제2 모드에서 온도 추정부(130)는 풀업저항을 상온모드로 조절하므로, 제2 측정값을 증폭하지 않을 수 있다.
마지막으로, 동작모드가 제3 모드인 경우에 대해 설명하기로 한다. 제3 모드에서 제1 비교기(122) 및 제2 비교기(124)는 각각 로우값을 출력할 수 있다. 따라서, 제2 스위치(S2) 및 제3 스위치(S3)는 온될 수 있고, 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2) 및 제4 스위치(S4)는 오프될 수 있다. 구체적으로, 제1 스위치(S1)는 제1 비교기(122)로부터 로우값을 입력받아 오프될 수 있고, 제2 스위치(S2)는 제1 NOT게이트로부터 하이값을 입력받아 온될 수 있다. 제3 스위치(S3)는 제1 XOR 게이트(132) 및 제2 NOT 게이트(133)를 통해 온될 수 있다. 즉, 제1 XOR 게이트(132)는 제1 비교기(122)의 로우값과 제2 비교기(124)의 로우값에 의해 로우값을 출력하고, 제2 NOT 게이트(133)는 제1 XOR 게이트(132)로부터의 로우값을 하이값으로 반전시켜 제3 스위치(S3)에 입력하며, 제3 스위치(S3)는 하이값을 입력받아 온될 수 있다. 제4 스위치(S4)는 제1 XOR 게이트(132)로부터 로우값을 입력받아 오프될 수 있다. 제5 스위치(S5)는 제3 모드이므로 오프될 수 있다.
따라서, 제3 모드의 경우 온도 추정부(130)는 도 5의 (a)와 같은 제3 모드 동작회로를 구성할 수 있다. 도 5의 (a)를 등가회로로 나타내면 도 5의 (b)와 같을 수 있다. 제3 모드에서 제2 스위치(S2) 및 제3 스위치(S3)가 온되므로, 온도 추정부(130)는 제2 저항(R2) 및 제3 저항(R3)에 기초하여 제2 온도 센서(114)의 제2 측정값을 조절할 수 있다. 이때, 온도 추정부(130)는 제2 저항(R2) 및 제3 저항(R3)의 전압분배에 의해 제2 온도센서의 제2 측정값을 조절할 수 있다. 온도 추정부(130)는 증폭부(135)를 통해, 조절된 제2 측정값을 제3 모드에 설정된 증폭비로 증폭할 수 있다. 즉, 조절된 제2 측정값은 증폭기(134)의 비반전 단자에 입력되고, 제4 저항(R4) 및 제5 저항(R5)에 기초하여 증폭될 수 있다. 온도 추정부(130)는 증폭된 제2 측정값에 대응하는 온도값을 전력반도체의 온도로 추정할 수 있다.
상술한 바와 같이 제3 모드에서 온도 추정부(130)는 풀다운저항 및 증폭비를 조절하여 센싱 기울기와 센싱 값들의 온도별 편차를 조절할 수 있다.
상기와 같이 구성된 온도 감지 장치(100)를 통해서 온도 센서(110)는 도 6과 같이 저온, 상온, 및 고온 따른 온도 센싱 테이블을 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 온도 감지 장치(100)는 NTC 온도 센서의 측정값을 저온 및 고온에 대한 기준 전압과 비교함으로써, 동작 모드를 전환할 수 있다. 또한, 온도 감지 장치(100)는 저온 모드 또는 고온 모드에서 NTC 온도 센서의 측정값을 증폭함으로써, 온도간의 편차를 증가시켜 온도 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 2개의 온도 센서(110)를 포함하는 온도 감지 장치(100)에 대해 설명하였으나, 온도 감지 장치(100)는 1개의 온도 센서(110)를 이용할 수도 있다. 이 경우, 모드 결정부(120)는 온도 센서(110)의 측정값을 이용하여 동작 모드를 결정하고, 결정된 동작 모드에 따라 측정값을 조절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 온도 감지 장치(100)는 제1 온도 센서(112)의 제1 측정값이 수신되면(S710), 제1 측정값에 기초하여 동작 모드를 결정한다(S720). 즉, 온도 감지 장치(100)는 제1 온도 센서(112)의 제1 측정값을 기 설정된 제1 기준값 및 제2 기준값과 비교하고, 그 비교결과에 따라 동작 모드를 결정할 수 있다. 예컨대, 온도 감지 장치(100)는 제1 측정값이 제1 기준값 이상인 경우 동작 모드를 제1 모드로 결정할 수 있고, 제1 측정값이 제2 기준값을 초과하고 제1 기준값 미만인 경우 동작 모드를 제2 모드로 결정할 수 있으며, 제1 측정값이 제2 기준값 미만인 경우 동작 모드를 제3 모드로 결정할 수 있다.
S720 단계가 수행되면, 온도 감지 장치(100)가 결정된 동작 모드에 따라 동작하여 제2 온도 센서(114)의 제2 측정값을 조절하고(S730), 조절된 제2 측정값에 기초하여 전력반도체의 온도를 추정한다(S740). 즉, 동작 모드가 제1 모드인 경우, 온도 감지 장치(100)는 도 3과 같은 제1 모드 동작회로를 구성하고, 제1 모드 동작회로를 통해 제2 측정값을 조절하며, 조절된 제2 측정값을 제1 모드에 설정된 증폭비로 증폭하고, 증폭된 제2 측정값에 대응하는 온도값을 전력반도체의 온도로 추정할 수 있다. 또한, 동작 모드가 제2 모드인 경우, 온도 감지 장치(100)는 도 4와 같은 제2 모드 동작회로를 구성하고, 제2 모드 동작회로를 통해 제2 측정값을 조절하며, 조절된 제2 측정값에 대응하는 온도값을 전력반도체의 온도로 추정할 수 있다. 또한, 동작 모드가 제3 모드인 경우, 온도 감지 장치(100)는 도 5와 같은 제3 모드 동작회로를 구성하고, 제3 모드 동작회로를 통해 제2 측정값을 조절하며, 조절된 제2 측정값을 제3 모드에 설정된 증폭비로 증폭하고, 증폭된 제2 측정값에 대응하는 온도값을 전력반도체의 온도로 추정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 장치 및 방법은 NTC 온도 센서의 온도 간의 전압차를 향상시킴으로써, NTC 온도 센서의 측정값의 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110 : 온도 센서
120 : 모드 결정부
130 : 온도 추정부

Claims (14)

  1. 전력반도체의 온도를 측정하기 위한 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서;
    상기 제1 온도 센서의 제1 측정값에 기초하여 동작 모드를 결정하는 모드 결정부; 및
    상기 결정된 동작 모드에 따라 동작하여 상기 제2 온도 센서의 제2 측정값을 조절하고, 상기 조절된 제2 측정값에 기초하여 상기 전력반도체의 온도를 추정하는 온도 추정부를 포함하되,
    상기 모드 결정부는,
    상기 제1 측정값을 기 설정된 제1 기준값과 비교하여, 그 결과를 출력하는 제1 비교기; 및
    상기 제1 측정값을 기 설정된 제2 기준값을 비교하여, 그 결과를 출력하는 제2 비교기를 포함하고,
    상기 온도 추정부는,
    상기 제1 비교기의 출력에 응답하여 동작하는 제1 스위치(S1);
    상기 제2 비교기의 출력에 응답하여 동작하는 제2 스위치(S2);
    바이어스 노드와 상기 제1 스위치 사이에 연결되는 제1저항(R1);
    상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치 사이에 연결되는 제2 저항(R2);
    상기 바이어스 노드와 상기 제2 온도 센서 사이에 연결되는 제3 저항(R3);
    상기 제1 비교기와 제2 비교기의 출력을 연산하는 연산부; 및
    상기 동작 모드에 따라 다른 증폭비를 가지는 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기준값은 상기 제2 기준값보다 높은 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모드 결정부는,
    상기 제1 측정값이 제1 기준값 이상인 경우 동작 모드를 제1 모드로 결정하고, 상기 제1 측정값이 제2 기준값을 초과하고 상기 제1 기준값 미만인 경우 동작 모드를 제2 모드로 결정하며, 상기 제1 측정값이 제2 기준값 미만인 경우 동작 모드를 제3 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 온도 추정부는,
    상기 연산부의 출력에 응답하여 동작하는 제3 스위치(S3); 및
    상기 연산부의 출력에 응답하여 동작하는 제4 스위치(S4);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는 제1 XOR 게이트인 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제3 스위치는 상기 연산부의 출력에 대한 반전에 응답하여 동작하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 증폭부는,
    상기 동작 모드에 따라 증폭비를 조절하기 위한 제5 스위치(S5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 온도 추정부는,
    상기 동작 모드가 제1 모드인 경우, 상기 제1 스위치, 및 제3 스위치가 온되어, 상기 제1 저항 및 제3 저항에 기초하여 상기 제2 온도 센서의 제2 측정값을 조절하고, 상기 증폭부를 통해 상기 조절된 제2 측정값을 제1 모드에 설정된 증폭비로 증폭하며, 상기 증폭된 제2 측정값에 대응하는 온도값을 상기 전력반도체의 온도로 추정하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 온도 추정부는,
    상기 동작 모드가 제2 모드인 경우, 제4 스위치가 온되어, 상기 제3 저항에 기초하여 상기 제2 온도 센서의 제2 측정값을 조절하고, 상기 조절된 제2 측정값에 대응하는 온도값을 상기 전력반도체의 온도로 추정하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 온도 추정부는,
    상기 동작 모드가 제3 모드인 경우, 상기 제2 스위치 및 제3 스위치가 온되어, 상기 제2 저항 및 제3 저항에 기초하여 상기 제2 온도 센서의 제2 측정값을 조절하고, 상기 증폭부를 통해 상기 조절된 제2 측정값을 제3 모드에 설정된 증폭비로 증폭하며, 상기 증폭된 제2 측정값에 대응하는 온도값을 상기 전력반도체의 온도로 추정하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서는,
    NTC(negative temperature coefficient) 온도 센서인 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
  12. 온도 감지 장치의 모드 결정부가 제1 온도 센서의 제1 측정값에 기초하여 동작 모드를 결정하는 단계;
    상기 온도 감지 장치의 온도 추정부가 상기 결정된 동작 모드에 따라 동작하여 제2 온도 센서의 제2 측정값을 조절하는 단계; 및
    상기 온도 감지 장치의 온도 추정부가 상기 조절된 제2 측정값에 기초하여 전력반도체의 온도를 추정하는 단계를 포함하되,
    상기 온도 추정부는,
    제1 비교기의 출력에 응답하여 동작하는 제1 스위치(S1);
    제2 비교기의 출력에 응답하여 동작하는 제2 스위치(S2);
    바이어스 노드와 상기 제1 스위치 사이에 연결되는 제1저항(R1);
    상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치 사이에 연결되는 제2 저항(R2);
    상기 바이어스 노드와 상기 제2 온도 센서 사이에 연결되는 제3 저항(R3);
    상기 제1 비교기와 제2 비교기의 출력을 연산하는 연산부; 및
    상기 동작 모드에 따라 다른 증폭비를 가지는 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 동작 모드를 결정하는 단계에서,
    상기 온도 감지 장치의 모드 결정부는 상기 제1 온도 센서의 제1 측정값을 기 설정된 제1 기준값 및 제2 기준값과 비교하고, 그 비교결과에 따라 동작 모드를 결정하되,
    상기 제1 기준값은 상기 제2 기준값보다 높은 것을 특징으로 하는 온도 감지 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 동작 모드를 결정하는 단계에서,
    상기 온도 감지 장치의 모드 결정부는 상기 제1 측정값이 제1 기준값 이상인 경우 동작 모드를 제1 모드로 결정하고, 상기 제1 측정값이 제2 기준값을 초과하고 상기 제1 기준값 미만인 경우 동작 모드를 제2 모드로 결정하며, 상기 제1 측정값이 제2 기준값 미만인 경우 동작 모드를 제3 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 방법.
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