专利名称：温度传感器控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种温度传感器控制装置，其为电阻随着温度而改变的温度传感器提供激励。
背景技术：
迄今为止，已经使用的温度传感器控制装置根据利用温度传感器测得的流体，例如废气，的温度检测结果，为电阻随温度改变的温度传感器提供激励。
温度传感器控制装置包括与温度传感器串联的参考电阻元件。温度传感器控制装置感测被与外加电压相关的电阻分割的电压值(也就是，温度传感器与参考电阻元件之间连接点的电势)，并根据该连接点的电势确定温度传感器的电阻值。该温度传感器控制装置根据温度传感器的温度-电阻特性确定温度。
温度传感器具有一个特性，即具有一个电阻值差异量小于温度差异量的区域，和一个电阻值差异量随温度差异量而增加的区域。因此，电阻值的差异量在所有温度区域内不是恒定的。在电阻值差异量小于温度差异量的区域内，由于噪音，电阻所分割的感测电压值趋向于不同，因此该区域内会出现检测误差。
为了解决上述问题，已
公开日本专利申请No.H5-45231和已
公开日本专利申请No.2002-310807中公开的温度传感器控制装置被设计成，通过切换与温度传感器串联的参考电阻元件，相对地降低与温度传感器有关的参考电阻元件的电阻值。因此，有可能降低噪音的影响。
发明内容
然而，传统的温度传感器控制装置被布置成使用与参考电阻元件串联的切换部分(转变开关(change-over switch))切换参考电阻元件，并且流过温度传感器和参考电阻元件的电流会流过切换部分(转变开关)。在这种布置下，在检测温度传感器与参考电阻元件之间连接点的电势(电阻所分割的电压)时，分割电压值的精度会由于切换部分(转变开关)的参考电压(阻抗)的影响而降低。
也就是说，流过温度传感器和参考电阻元件的电流也流过切换部分(转变开关)，因此必要的不是感测被参考电阻元件和温度传感器分割的电压，而是感测被参考电阻元件、温度传感器和切换部分分割的电压值。
然而，在不考虑切换部分阻抗的情况下，由于切换部分(转变开关)阻抗的影响，会使相对于温度传感器分割电压的电阻值(用作参考电阻)产生偏差，因此被分割电压的检测精度和温度的检测精度会降低。
图6是显示传统温度传感器控制装置201的示意图，其包括温度传感器11、两个彼此串联的参考电阻元件223和225，和与参考电阻元件225并联的转变开关227。
传统的温度传感器控制装置201被配置成改变用于通过电阻分割电压的参考电阻元件的电阻值。在这种传统的温度传感器控制装置201中，参考电阻元件223的电阻值是300[Ω]，参考电阻元件225的电阻值是14.7[KΩ]。
图7是显示在传统的温度传感器控制装置20中，当转变开关227的内电阻为500[Ω]和转变开关227的内电阻为0[Ω]时，温度传感器11的分割电压Vout与温度之间关系的测量数据的简图。在图7中，实线显示的是转变开关227的内电阻为500[Ω]的情况，虚线显示的是转变开关的内电阻为0[Ω]的情况。图7所示的测量数据是，转变开关227在等于或小于400[℃]的温度区内处于开启状态和转变开关227在大于400[℃]的温度区内处于关闭状态的数据。
如图7所示，在等于或者小于400[℃]的温度区域内，转变开关227的内电阻为500[Ω]的曲线图与转变开关227的内电阻为0[Ω]的曲线图相似。因此，可以理解，转变开关227的内电阻没有影响。然而，在大于400[℃]的温度区域内，转变开关227的内电阻为500[Ω]的曲线图与转变开关227的内电阻为0[Ω]的曲线图不同。因此，可以理解，在大于400[℃]的温度区域内，转变开关227内电阻之间的差异会造成影响。
本发明的一个目的是提供一种温度传感器控制装置，其被配置成在温度传感器启动时，精确地判断包含温度传感器的传导路径的状态。
根据本发明的一个方面，温度传感器控制装置包括设定为参考电势的参考电势部分；设定为与参考电势不同的驱动电势的驱动电势部分；配置成根据流体的温度改变电阻并布置在参考电势部分与驱动电势部分之间以便被通电的温度传感器；从驱动电势部分通过温度传感器延伸到参考电势部分的传导路径；至少两个参考电阻元件，其每一个均被布置在传导路径内与温度传感器串联；在传导路径内位于参考电阻元件之间的电势控制点；配置成将电势控制点的电势设定为驱动电势的电势设定部分；和配置成控制电势设定部分切换电势控制点的电势并将每参考电阻元件切换到通电状态或断电状态的电阻切换控制部分。
图1是显示根据本发明第一实施例的温度传感器控制装置的示意性电路图。
图2是显示由图1的温度传感器控制装置执行的温度感测主控制处理的流程图。
图3A，3B和3C是显示与图1温度传感器控制装置的温度传感器有关的测量数据的简图。
图4是显示根据本发明第二实施例的具有三个参考电阻元件的第二温度传感器控制装置的示意性电路图。
图5是显示由图4的温度传感器控制装置执行的温度感测主控制处理的流程图。
图6是显示早先技术温度传感器控制装置主部分的示意图，其具有与参考电阻元件并联的转变开关。
图7是显示当转变开关的内电阻为500[Ω]和0[Ω]时，图6温度传感器的分割电压与温度之间关系的测量数据的简图。
具体实施例方式
图1显示了根据本发明第一实施例的温度传感器控制装置1的示意性电路图。温度传感器控制装置1用于控制被配置成感测测量的流体(例如汽车内燃机的废气)的温度的温度传感器。与温度传感器控制装置1相连的温度传感器11具有可根据温度改变电阻的特性。也就是说，温度传感器11具有一种负特性，其中电阻随测量流体温度的增高而降低。
温度传感器控制装置包括配置成执行各种控制操作的微计算机21，设定为参考电势(在第一实施例中为0[V])的参考电势端子45，设定为驱动电势(在第一实施例中为5[V])的驱动电势端子47，与温度传感器11相连的温度传感器连接端子49，从驱动电势端子47通过温度传感器连接端子49延伸到参考电势端子45的传导路径13，第一参考电阻元件(第一参考电阻器)23和第二参考电阻元件(第二参考电阻器)25，两个参考电阻元件的每一个均布置在传导路径13上与温度传感器11串联，布置在传导路径13上位于第一参考电阻元件23和第二参考电阻元件25之间的电势控制点(电势设定点)29，和配置成设定电势控制点29的电势的电势设定电路27。
微计算机21为温度检测执行多种控制操作。微计算机21具有一个主部分，其包括中央处理单元(CPU)，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和输入/输出部分。微计算机21的输入/输出部分与各个部分相连，从而接收温度传感器连接端子49的电势，并向电势设定电路27(也就是，下文将说明的电势设定开关35)输出命令信号。
输入到输入/输出部分的模拟信号通过模拟-数字(A/D)转换部分(转换器)转变成CPU能够使用的数字信号。参考电势端子45与参考电势线15相连，该线的电势等于电源(未显示，在第一实施例中，输出电压为5[V])低电势侧输出端子的电势(0[V]的电势)。驱动电势端子47与驱动电势线17相连，该线的电势等于电源高电势侧的输出端子的电势(5[V]的电势)。
电源向温度传感器控制装置1和内燃机的其它器件提供激励。温度传感器连接端子49与温度传感器11的一个末端相连，温度传感器11的另一个末端与参考电势线15(也就是，参考电势端子45)相连。也就是说，温度传感器11、第一参考电阻元件23和第二参考电阻元件25在连接参考电势端子45(参考电势线15)和驱动电势端子47(驱动电势线17)的传导路径13内彼此串联。
第一参考电势元件23由300[Ω]的电阻元件构成。第二参考电阻元件25由15[KΩ]的电阻元件构成。微计算机21的输入/输出部分与信号路径相连，该信号路径具有钳制电路51，其被配置成将输入信号的电压范围限制在预定的电压范围内(在第一实施例中为0-5[V])。钳制电路51包括第一钳制二极管53、第二钳制二极管55和钳制电阻元件(钳制电阻器)57。
钳制电阻元件57与连接微计算机21的输入/输出部分和温度传感器连接端子49的信号路径串联。第一钳制二极管53包括与钳制电阻元件57的一个末端(即与微计算机21的输入/输出部分相连的末端)相连的阳极和与驱动电势线17相连的阴极。第二钳制二极管55包括与参考电势线15相连的阳极和与钳制电阻元件57的一个末端(即与微计算机21的输入/输出部分相连的末端)相连的阴极。
电势设定电路27包括设定二极管31、运算放大器33、设定电阻元件(设定电阻器)37和电势设定开关35。设定二极管31包括阳极、与电势控制点29相连的阴极。运算放大器33包括与设定二极管31的阳极相连的输出端子，与设定二极管31的阴极相连的倒相输入端(-)，和非倒相输入端(+)。设定电阻元件37布置在运算放大器33的非倒相输入端(+)与驱动电势端子45之间。电势设定开关35位于运算放大器33的非倒相输入端(+)和参考电势端子45之间。
电势设定开关35配置成根据来自微计算机21的命令信号将位于运算放大器33的非倒相输入端(+)和参考电势端子45之间的电连接设定在导通状态(连续状态)或断开状态(中断状态)。
当根据来自微计算机21的命令信号将电势设定开关35设定为导通状态时，驱动电势端子47通过设定电阻元件37和电势设定开关35与参考电势端子45电连接。结果，运算放大器33的非倒相输入端(+)接收参考电势(0[V])。而且，运算放大器33的倒相输入端(-)接收传导路径13中电势控制点29的电势(该电势大于参考电势)。
在这种状态下，运算放大器33从输入端输出的电势低于参考控制点29的电势。当运算放大器33从输出端输出的电势低于电势控制点29的电势时，设定二极管31抵制电流从电势控制点29流向运算放大器33的输出端。因此，设定电路27不受电势控制点29的电势的影响，并且电势控制点29的电势根据参考电阻元件(第一参考电阻元件23和第二参考电阻元件25)和温度传感器11所分割的电压加以设定。
另一方面，当根据来自微计算机21的命令信号将电势设定开关35设定在断开状态时，则运算放大器33的非倒相输入端(+)接收驱动信号(5[V])。结果，运算放大器33从输出端输出电压，从而将与倒相输入端(+)相连的电势控制点29的电势设定为驱动电势(5[V])。
在这种状态下，电流不流过两个参考电阻元件(第一参考电阻元件23和第二参考电阻元件25)中的第二参考电阻元件25(也就是，连接在驱动电势端子47和设定为驱动电势的电势控制点29之间的参考电阻元件)，并且电流沿着从电势控制点29通过第一参考电阻元件23到参考电势端子45的方向流动。也就是说，电流流过位于参考电势线15和设定为驱动电势的电势控制点29之间的第一参考电阻元件23和温度传感器11。
这样，电势设定电路27被配置成根据来自微计算机21的命令信号将电势控制点29切换成任意的状态或固定的电势状态(强制状态)。在任意状态下，电势控制点29的电势根据参考电阻元件和温度传感器11所分割的电压加以设定。在固定电势状态下，电势控制点29的电势被强制地设定为驱动电势。
因此，通过使用电势设定电路27，有可能将电势控制点29的电势强制地切换到驱动电势(5[V])。而且，有可能改变两个参考电阻元件(第一参考电阻元件23和第二参考电阻元件25)中被通电参考电阻元件的数目。
图2显示了在微计算机21中执行的温度感测主控制处理的流程图。当温度传感器控制装置1开启时，开始温度感测主控制处理。
在处理开始之后，在步骤S110，微计算机21执行一个将电势控制点29的电势带到任意状态的操作。也就是，微计算机21输出命令信号，将电势设定开关35带到导通状态。
当电势设定开关35被设定为导通状态时，电势控制点29的电势没有被电势设定电路强制性设定，而是如上所述地被带到任意的状态。也就是说，电势控制点29的电势根据参考电阻元件(第一参考电阻元件23和第二参考电阻元件25)和温度传感器11所分割的电压被设定在任意值，而不受电势设定电路27的影响。
在步骤S120，微计算机21执行一个感测温度传感器连接端子49的电势Vd(即温度传感器11和参考电阻元件23之间连接点的电势Vd)的操作。也就是说，微计算机21执行一个通过微计算机21的输入/输出部分接收温度传感器连接端子49的电势(模拟信号)，并执行模拟/数字(A/D)转换，将所接收的模拟信号转变成数字信号的操作。
温度传感器11包括与温度传感器连接端子49相连的第一末端和与参考电势线15(参考电势端子45)相连的第二末端。温度传感器连接端子49的电势相应于温度传感器11和第一参考电阻元件23之间连接点(结合点)的电势。
在步骤S130，微计算机21判断在步骤S120感测的温度传感器连接端子49的电势Vd是否位于预定的正常范围内。当电势Vd位于正常范围内时，微计算机21给出肯定的判断(是)，并且处理继续到步骤S150。当电势Vd不在正常范围内时，微计算机21给出否定的判断(否)，并且处理继续到步骤S140。
正常范围是其中能够根据测量流体的温度范围得出温度传感器连接端子49的电势Vd的预定的范围。也就是说，当能够在0-1000[℃]的范围内产生(develop)测量流体时，正常范围是温度传感器连接端子49的电势Vd(温度传感器11与第一参考电阻元件23的连接点的电势Vd)能够根据0-1000[℃]的温度范围覆盖的范围。
在步骤S130给出否定判断之后，微计算机21在步骤S140判断导电路径13中的异常条件，并向温度传感器控制装置1的用户通知导电路径13的异常条件。
传导路径13的异常条件包括传导路径13的断开(断连接)异常条件，和电池短路异常条件，其中包含温度传感器11的导电路径13与电池电源(未显示)短路。在这些异常条件下，温度传感器连接端子49的电势Vd(温度传感器11与第一参考电阻元件23之间连接点的电势)一直处于(坚持在)高电势(5[V]或者更高)。然而，在正常条件下，温度传感器连接端子49的电势Vd(温度传感器11与第一参考电阻元件23之间连接点的电势)一直处于电势0.1-4.9[V]的范围。因此，当电势Vd一直处于5[V]时，有可能判断偏离了正常范围。
而且，还有一种接地短路异常条件，其中包含温度传感器11的导电路径13与参考电势线15相连。在这种接地短路异常条件下，温度传感器连接端子49的电势Vd(温度传感器11与第一参考电阻元件23之间连接点的电势)一直为0[V]。然而，在正常条件下，温度传感器连接端子49的电势Vd(温度传感器11与第一参考电阻元件23之间连接点的电势)一直处于电势0.1-4.9[V]的范围。因此，当电势Vd为0[V]时，有可能判断偏离了正常范围。
在步骤S130给出肯定判断之后，在步骤S150，微计算机21判断感测电势Vd是否小于0.4[V]。当电势Vd小于0.4[V]时，微计算机21给出肯定的判断(是)，处理继续到步骤S170。当电势Vd等于或大于0.4[V]时，微计算机21给出否定的判断(否)，处理继续到步骤S160。
此外，当在步骤S210执行如下所述的操作时，用于在步骤S150作出判断的电势Vd不是在步骤S120感测得到的电势Vd，而是在步骤S210感测得到的电势Vd。
在步骤S150给出否定判断之后，在步骤S160，微计算机21通过使用低温感测图根据在步骤S120感测的电势Vd确定温度。当在步骤S210执行如下所述的操作时，在步骤S160使用的电势Vd不是在步骤S120感测得到的电势Vd，而是在步骤S210感测得到的电势Vd。
低温感测图显示电势Vd与温度传感器11的温度之间的关系。低温感测图能够根据测量数据加以绘制。在根据第一实施例的温度传感器控制装置1中，能够利用低温感测图感测的温度区域被设定为0-400[℃]的范围。
图3A，3B和3C显示了利用测量数据绘制的曲线图。图3A是显示温度传感器11的温度与电阻值之间关系的曲线图。图3B是显示温度与跨温度传感器11的并且被参考电阻元件分割的电压之间关系的曲线图，其中没有切换参考电阻元件。图3C是显示温度与跨温度传感器11的并且被参考电阻元件分割的电压之间关系的曲线图，其中切换了参考电阻元件。
根据第一实施例的温度传感器11包括热敏电阻，其具有(Sr，Y)(Al，Mn，Fe)O3的成分。如图3A所示，温度传感器11具有负特性，其中电阻随温度的增加而降低。
在包括温度传感器11和参考电阻元件(第一参考电阻元件23和第二参考电阻元件25)的串联电路中，外加电压(驱动电势与参考电势之差)是恒定的，参考电阻元件(第一参考电阻元件23和第二参考电阻元件25)的电阻是恒定的。因此，温度传感器连接端子49的电势Vd(即跨温度传感器11的且被参考电阻元件分割的电压)根据温度传感器11的电阻加以确定。图3B是显示温度与跨温度传感器11的且被参考电阻元件分割的电压之间上述关系的测量数据。
然而，在图3B所示的测量数据中，在高温区(例如大于400[℃]的温度区)，温度传感器连接端子49的电势Vd(驱动电压)的差异量小于温度的差异。因此，由于噪音的影响，可能有增加温度检测的检测误差的问题。
另一方面，在图3C的测量数据中，两个参考电阻元件中唯一的第一参考电阻元件23用于降低在大于400[℃]的温度区内参考电阻元件的电阻，从而使温度传感器连接端子49的电势Vd(即跨温度传感器11被参考电阻元件分割的电压)增加。因此，即使在超过400[℃]的温度区内，也有可能相对于温度的差异，增大温度传感器连接端子49的电势Vd(分割电压)的差异量，并降低由于受噪音等的影响产生的温度检测的检测误差。
在根据第一实施例的温度传感器控制装置1中，低温感测图是根据图3C所示0-400[℃]的测量数据形成的，下文将说明的高温感测图是根据图3C所示400-1000[℃]的测量数据形成的。
在图2的流程图中，在步骤S150作出肯定判断之后，微计算机21在步骤S170执行将电势控制点29的电势设定为固定电势状态的操作。也就是，微计算机21输出命令信号，将电势设定开关35设定为断开状态。
当电势设定开关35被设定为断开状态时，电势设定电路27强制地将电势控制点29的电势设定为驱动电势(在第一实例中为5[V])，如上所述。在这种状态下，电流不流过两个参考电阻元件(第一参考电阻元件23和第二参考电阻元件25)中的第二参考电阻元件25，而是流过电势控制点29和第一参考电阻元件23。也就是说，电流流过第一参考电阻元件23和温度传感器11，它们位于参考电势线15和设定为驱动电势的电势控制点29之间。
在步骤S180，微计算机21执行感测温度传感器连接端子49的电势Vd的操作。步骤S180的操作与步骤S120的操作相似。在步骤S190，微计算机21根据在步骤S180感测的电势Vd利用高温感测图计算温度。
高温感测图显示了温度传感器连接端子49的电势Vd和温度传感器11的温度之间的关系。高温感测图能够根据图3C所示的测量数据获得。在根据第一实施例的温度传感器中，能够用高温感测图感测的温度区域是400-1000[℃]的区域。
在步骤S160或步骤S190计算出的温度存储在微计算机21的存储部分(例如存储器)内，并用于各种控制操作。此外，存储在存储部分中的温度在步骤S160和步骤S190的每个操作中被更新。
在步骤S160和步骤S190的操作之后，处理继续到步骤S200。在步骤S200，微计算机21执行将电势控制点29的电势设定为任意状态的操作。步骤S200的操作与步骤S110的操作相似。
在步骤S210，微计算机执行感测温度传感器连接端子49的电势Vd(即温度传感器11和第一参考电阻元件23之间连接点的电势Vd)的操作。步骤S210的操作与步骤S120的操作相似。
在步骤S210的操作之后，处理返回步骤S150。然后，微计算机执行S150或者后面步骤的操作，并利用温度传感器11重复温度感测处理。
如上所述，温度传感器控制装置1被配置成将电势控制点29的电势切换成两种状态(任意状态和固定电势状态)。因此，通过改变电势控制点29的电势，有可能切换与温度传感器11串联的参考电阻元件的数目。当电势控制点29的电势被设定为驱动电势时(也就是，当电势控制点29被设定为固定电势状态时)，电流只流过两个参考电阻元件(第一参考电阻元件23和第二参考电阻元件25)中的第一参考电阻元件23，其位于电势控制点29和温度传感器11之间。
这样，温度传感器控制装置1强制地切换电势控制点29的电势，从而有可能改变用于和温度传感器11一起分割电压的参考电阻元件的数目。因此，通过将参考电阻元件的数目从2改变到1，有可能降低与温度传感器11一起分割电压的参考电阻元件的电阻值，借此增加流过温度传感器11的电流。因此，通过改变温度传感器11的电阻，即使在由于噪音影响而容易诱发检测误差的区域内也有可能降低噪音的影响。
在温度传感器控制装置1内，切换部分(转变开关)不与温度传感器11串联(也就是，切换部分不位于传导路径13内)。
在上述的配置中，在温度检测时，流过温度传感器11的电流不会流过切换部分11。因此，在检测温度传感器11的分割电压时，通过切换部分的阻抗效应，有可能防止用于分割电压的电阻发生改变。
在根据第一实施例的温度传感器控制装置1中，在检测温度传感器连接端子49的电势Vd时，不会由于切换部分(转变开关)的影响产生检测误差。因此，有可能防止温度检测的精度降低。
当包含温度传感器11和参考电阻元件的处理电路(即传导路径13)处于异常条件时(断路异常条件和短路异常条件)，温度传感器连接端子49的电势Vd(即温度传感器11与第一参考电阻元件23之间连接点的电势Vd)变为异常值。
在示出的实施例中，当电势Vd位于正常区之外时(步骤S130产生否定判断)，温度传感器控制装置1执行异常条件判断操作，并执行温度感测操作。因此，在温度传感器控制装置1启动时，有可能判断传导路径13的状态(正常状态或异常状态)。
在温度传感器控制装置1中，参考电势端子45相应于参考电势部分，驱动电势端子47相应于驱动电势部分，电势设定电路27相应于电势设定部分，微计算机21相应于电阻切换控制部分，电势设定开关35相应于电势设定切换部分。而且，温度检测主控制操作的步骤S110相应于开启电压供应部分。步骤S120、步骤S180和步骤S210相应于温度传感器信息感测部分。步骤S130相应于传导路径条件判断部分。
根据第一实施例的温度传感器控制装置1具有两个参考电阻元件，而且有可能采用三个或更多个参考电阻元件。图4是显示根据本发明第二实施例的第二温度传感器控制装置3的示意性配置的电路图，其包括三个参考电阻元件(第一参考电阻元件23，第二参考电阻元件25和第三参考电阻元件26)。
与根据第一实施例的温度传感器控制装置1不同，第二温度传感器控制装置3包括第三参考电阻元件26、第二电势设定电路28和第二电势控制点30。而且，第二温度传感器控制装置3的控制处理与温度传感器控制装置1的控制处理不同。
也就是说，第三参考电阻元件26位于第二参考电阻元件25和驱动电势端子47之间，并且与第二参考电阻元件25和驱动电势端子47串联。第二电势控制点30位于第三参考电阻元件26和第二参考电阻元件25之间。第二电势设定电路28的结构与电势设定电路27的结构相似。第二电势设定电路28能够根据来自微计算机21的命令信号将第二电势控制点30的电势强制地切换到驱动电势(5[V])。
在根据第二实施例的温度传感器控制装置3中，第一参考电阻元件23包括300[Ω]的电阻元件，第二参考电阻元件25包括15[KΩ]的电阻元件，第二参考电阻元件26包括5[MΩ]的电阻元件。
第二温度传感器控制装置3分别通过电势设定电路27和第二电势设定电路28设定电势控制点29的电势和第二电势控制点30的电势。借此，第二温度传感器控制装置3改变三个参考电阻元件(第一参考电阻元件23，第二参考电阻元件25和第三参考电阻元件26)的电阻元件的数目，其经由通电相对于温度传感器11分割电压。
首先，将电势控制点29和第二电势控制点30的每一个的电势设定为任意状态，结果电流流过所有三个参考电阻元件。将相对于温度传感器11分割电压的参考电阻元件的数目设定为3(第一参考电阻元件23，第二参考电阻元件25和第三参考电阻元件26)。
其次，将电势控制点29的电势带到任意状态，将第二电势控制点30的电势带到固定电势状态。结果，电流流过两个参考电阻元件(第一参考电阻元件23和第二参考电阻元件25)。将相对于温度传感器11分割电压的参考电阻元件的数目设定为2(第一参考电阻元件23和第二参考电阻元件25)。
再次，将电势控制点29和第二电势控制点30的每一个的电势设定为固定电势状态，从而电流只流过一个参考电阻元件(第一参考电阻元件23)。将相对于温度传感器11分割电压的参考电阻元件的数目设定为1(第一参考电阻元件23)。
也就是说，第二温度传感器控制装置3被配置成将参考电阻元件的电阻值切换成三个水平。因此，能够被温度传感器11感测的温度区被分成3个，并且参考电阻元件每一个的电阻值被设定为合适的数值。借此，有可能精确地感测温度传感器11的分割电压和布线的异常条件，从而提高温度检测的精度。
第二温度传感器控制装置3的微计算机21具有两个图，包括一个低温感测图(0-400[℃])和一个高温感测图(400-1000[℃])，它们是用于判断温度传感器连接端子49的电势Vd(温度传感器11的分割电压)的数据，并显示了温度传感器连接端子49的电势Vd(温度传感器11的分割电压)与温度传感器11的温度之间关系。微计算机21进一步包括用于感测异常条件的确定值(在步骤S330显示正常区的确定值)，其是用于判断温度传感器连接端子49的电势Vd(温度传感器11的分割电压)的数据。
图5是显示由第二温度传感器控制装置3的微计算机21执行的温度感测主控制处理的流程图。在温度感测主控制处理开始之后，第二温度传感器控制装置3的微计算机21执行在步骤S310将所有电势控制点(电势控制点29和第二电势控制点30)的电势设定为任意状态的操作。也就是，微计算机21向电势设定电路27和第二电势设定电路28输出命令信号，将各个电势设定开关35设定为导通状态。
在步骤S320，微计算机21执行感测温度传感器连接端子49的电势Vd(即温度传感器11和第一参考电阻元件23之间连接点的电势Vd)的操作。步骤S320的操作与根据第一实施例的温度传感器控制装置在步骤S120的操作相似。
在步骤S330，微计算机21判断温度传感器连接端子49的电势Vd(温度传感器11和第一参考电阻元件23之间连接点的电势Vd)是否位于预定的正常范围内。当电势Vd位于正常范围内时，微计算机21给出肯定的判断(是)，并且处理继续到步骤S350。当电势Vd不在正常范围内时，微计算机21给出否定的判断(否)，并且处理继续到步骤S340。
步骤S320的操作与根据第一实施例的温度传感器控制装置在步骤S120的操作相似。在步骤S330给出否定判断之后，在步骤S340，微计算机21确定导电路径13中的异常条件，并执行向第二温度传感器控制装置3的用户通知导电路径13的异常条件的操作。
步骤S340的操作与根据第一实施例的温度传感器控制装置在步骤S140的操作相似。在步骤S330给出肯定判断之后，在步骤S350，微计算机21执行将第二电势控制点30的电势设定为固定电势状态的操作。也就是，微计算机21输出一个命令信号，将第二电势设定电路28的电势设定开关35设定为断开状态。此外，电势控制点29被设定为任意状态。
这样，电势控制点29的电势被设定为任意状态，第二电势控制点30的电势为固定电势状态，结果电流流过两个参考电阻元件(第一参考电阻元件23和第二参考电阻元件25)。相对于温度传感器11分割电压的参考电阻元件的数目被设定为2(第一参考电阻元件23和第二参考电阻元件25)。
在步骤S160，微计算机21执行感测温度传感器连接端子49的电势Vd(即温度传感器11和第一参考电阻元件23之间连接点的电势Vd)的操作。步骤S360的操作与根据第一实施例的温度传感器控制装置在步骤S120的操作相似。
在步骤S370，微计算机21判断在步骤S360感测得到的电势Vd是否小于0.4[V]。当在步骤S360感测得到的电势Vd小于0.4[V]时，微计算机21给出肯定的判断(是)，处理继续到步骤S390。当电势Vd等于或大于0.4[V]时，微计算机21给出否定的判断(否)，处理继续到步骤S380。
在步骤S370给出否定判断之后，微计算机21通过使用低温感测图根据在步骤S360感测的电势Vd计算温度。与根据第一实施例的温度传感器控制装置相似，低温感测图显示电势Vd与温度传感器11的温度之间的关系。在根据第二实施例的温度传感器中，能够利用低温感测图感测的温度区域是0-400[℃]的温度区。
在步骤S370给出否定判断之后，微计算机21执行将所有电势控制点(电势控制点29和第二电势控制点30)设定为固定电势状态的操作。也就是说，微计算机21输出一个命令信号，将电势设定电路27和第二电势设定电路28的每一个电势设定开关35设定为断开状态。
这样，电势控制点29和第二电势控制点30的电势被带到固定电势状态，并且电流流过一个参考电阻元件(第一参考电阻元件23)。结果，相对于温度传感器11分割电压的参考电阻元件的数目设定为1(第一参考电阻元件23)。
在步骤S400，微计算机21执行感测温度传感器49的电势Vd的操作。步骤S400的操作与根据第一实施例的温度传感器控制装置在步骤S120的操作相似。在步骤S410，微计算机21使用高温感测图根据步骤S400感测的电势Vd计算温度。
与根据第一实施例的温度传感器控制装置的高温感测图相似，高温感测图显示了温度传感器连接端子49的电势Vd和温度传感器11的温度之间的关系。在根据第二实施例的温度传感器中，能够用高温感测图感测的温度区域是400-1000[℃]的温度区。
在步骤S380或步骤S410感测的温度存储在微计算机21的存储部分(例如存储器)内，并用于各种控制操作。存储在存储部分中的温度在步骤S380和步骤S410的每个操作中被更新。
在步骤S380和步骤S410的操作之后，处理返回到步骤S350。然后，微计算机21重复步骤S350或更后面的步骤的操作，通过使用温度传感器11重复温度感测操作。
如上所述，第二温度传感器控制装置3能够通过改变参考电阻元件的数目降低与温度传感器11一起分割电压的参考电阻元件的电阻值，借此增加流过温度传感器11的电流。因此，通过改变温度传感器11的电阻，即使在由于噪音影响而容易诱发检测误差的区域内也有可能降低噪音的影响。
第二温度传感器控制装置3具有其中切换部分(转变开关)不与温度传感器11串联(也就是，切换部分(转变开关)不位于传导路径13内的结构)的结构，并且在温度检测时，流过温度传感器11的电流不会流过切换部分(转变开关)。因此，在检测温度传感器11的分割电压时，通过切换部分的阻抗效应，有可能防止用于分割电压的电阻发生改变。
因此，在第二温度传感器控制装置3中，有可能防止检测精度降低，因为在检测温度传感器49的电势Vd时，不会由于切换部分(转变开关)的影响产生检测误差。
在第二温度传感器控制装置3中，电阻元件的电阻值能够设定成三个水平，并且相对于根据第一实施例的温度传感器控制装置，有可能以微小的增量设定(调节)参考电阻的电阻值。特别地，在开启温度传感器时，参考电阻元件包括具有极大电阻值的第三参考电阻元件26(5[MΩ])。因此，即使在温度传感器的电阻变得极大的情况下，也有可能防止温度传感器连接端子49的电势(即温度传感器11的分割电压值)急剧增加。
这样，第二温度传感器控制装置3能够将参考电阻元件的电阻值设定为极大值。因此，即使在温度传感器11(具有负特性的温度传感器)的电阻变得极大的冷区域内，也有可能适当地感测温度传感器连接端子49的电势Vd(即温度传感器11的分割电压)。因此，与根据第一实施例的温度传感器控制装置相比，有可能在开启温度传感器控制装置之后，立即精确地判断包含温度传感器11的传导路径13的异常条件的发展。
温度传感器不仅限于具有负特性的温度传感器，也有可能采用具有正特性的温度传感器，其电阻随温度的增加而增大。这种情况下，有必要使用相应于温度传感器正特性的图，并适当地提供用于判断温度区的步骤。借此，有可能精确地检测温度。
使用温度传感器的分割电压Vd(温度传感器和参考电阻元件之间连接点的电势)作为参数执行温度计算处理(运算处理)并不仅限于通过图进行计算。而是有可能采用其它的计算处理，例如通过指定分割电压值Vd，使用能够计算温度的计算公式。
而且，参考电阻元件的数目不仅限于2或3个，而是有可能采用四个或更多个参考电阻元件。在这种情况下，根据参考电阻元件的数目提供合适数目的电势控制点和合适数目的电势设定部分，借此将温度传感器控制装置配置成切换参考电阻元件的开关电阻，用作相对于温度传感器分割电压的电阻。电阻切换部分将所有的电势控制点设定成任意状态，并根据在该状态下感测得到的温度传感器的分割电压值确定测量流体的总体温度。控制电势设定部分以便将参考电阻元件的电阻调节到适合于确定总体温度的电阻，并且将每个电势设定点设定为合适的状态。
而且，参考电阻元件的每个电阻值并不仅限于上述的数值。有可能根据实际应用设定参考电阻元件的每个电阻值，从而提高温度检测的检测精度。
根据实施例的温度传感器控制装置包括设定为参考电势的参考电势部分45；设定为不同于参考电势的驱动电势的驱动电势部分47；配置成根据流体的温度改变电阻并位置在参考电势部分45与用于通电的驱动电势部分47之间温度传感器11；从驱动电势部分47通过温度传感器11延伸到参考电势部分45的传导路径13；至少两个参考电阻元件(23、25、26)，它们每个布置在传导路径13内，并与温度传感器11串联；在传导路径13内位于参考电阻元件(23、25、26)之间的电势控制点29；配置成将电势控制点29的电势设定为驱动电势的电势设定部分27；和配置成控制电势设定部分27切换电势控制点29的电势并将每个参考电阻元件(23、25、26)切换到通电状态和断电状态中其中一个的电阻切换控制部分21。
该温度传感器控制装置被配置成将传导路径内的电势控制点切换到驱动电势，借此切换参考电阻元件中已通电的参考电阻元件。也就是，电势控制点的电势被设定为驱动电势，并且电流流经的参考电阻元件被限制为位于电势控制点和参考电势部分之间的参考电阻元件。
这样，根据本发明的温度传感器控制装置将电势控制点的电势切换到驱动电势，并且有可能改变与温度传感器一起分割电压的参考电阻元件的数目(电阻值)。因此，有可能通过改变与温度传感器一起分割电压的参考电阻元件的数目降低电阻值，借此增加流过温度传感器的电流值。因此，在通过改变电阻执行温度检测时，即使在由于噪音的影响容易诱发检测误差的温度区域内，也有可能降低噪音的影响。
特别地，在这种温度传感器控制装置中，在传导路径内没有提供用于改变参考电阻元件电阻值的切换部分(转变开关)，因此切换部分(转变开关)的阻抗不影响温度传感器和参考电阻元件的分割电压。也就是说，在通过电压分割检测温度传感器和参考电阻元件之间连接点的电势(分割电压值)时，通过切换部分(转变开关)阻抗的影响有可能防止分割电压的参考电阻元件的电阻值发生改变。
因此，有可能防止由于切换部分(转变开关)阻抗的影响，错误地检测温度传感器与参考电阻元件之间连接点的电势(分割电压值)。因此，在根据本发明的温度传感器控制装置中，通过改变与温度传感器串联的参考电阻元件的数目(电阻值)，在通过温度传感器执行温度检测时，有可能防止检测精度的降低。
在根据本发明的温度传感器控制装置中，电势设定部分27包括设定二极管31，其具有阳极和与电势控制点29相连的阴极；运算放大器33，其具有与设定二极管31的阳极相连的输出端、与设定二极管31的阴极相连的倒相输入端(-)、以及非倒相输入端(+)；和设定电阻元件37，其位于运算放大器33的非倒相输入端(+)和驱动电势部分47之间，以及电势设定切换部分35配置成将位于运算放大器33的非倒相输出端(+)和参考电势部分45之间的电连接状态设定为导通状态和断开状态其中之一。
在电势设定部分中，当电势设定切换部分将运算放大器的非倒相输出端和参考电势部分设定为导通状态时，驱动电势部分通过电势设定切换部分和设定电阻元件与参考电势部分电连接，并且将参考电势输入到运算放大器的非倒相输入端。在这种状态下，运算放大器的倒相输入端接收设定二极管阴极的电势(也就是导电路径中电势控制点的电势(其大于参考电势的电势))。因此，运算放大器从输出端输出的电势低于电势控制点的电势。
这样，在运算放大器从输出端输出的电势低于电势控制点的电势的情况下，设定二极管阻止电流从电势控制点流到运算放大器的输出端。因此，电势控制点的电势根据由参考电阻元件和温度传感器分割的电压加以设定，而不受电势设定部分的影响。
当电势设定切换部分将运算放大器的非倒相输入端和参考电势部分设定为断开状态时，向运算放大器的非倒相输入端输入驱动电势。在这种状态下，运算放大器从输出端输出电压，使得与倒相输入端相连的电势控制点的电势成为驱动电势。
结果，在参考电阻元件中，电流不流过位于驱动电势部分和被设定为驱动电势的电势控制点之间的参考电阻元件，而是流过位于参考电势部分和被设定为驱动电势的电势控制点之间的参考电阻元件。也就是说，电流流过位于参考电势部分和被设定为驱动电势的电势控制点之间的参考电阻元件和温度传感器。电流不流过全部的参考电阻元件，而是流过参考电阻元件的一部分。
通过这样地使用电势设定部分，有可能切换电势控制点的电势，从而改变外加了电流的参考电阻元件的数目，进而改变用作相对于温度传感器分割电压的电阻的参考电阻元件的电阻值。
这样，根据本发明的温度传感器控制装置能够用于对内燃机的废气进行温度检测。近年来，用于内燃机的温度传感器控制装置对OBD系统(仪表板上诊断系统)的温度传感器进行异常(失效)条件检测。因此，在开启温度传感器控制装置时，需要精确地感测温度传感器的断路或短路。
在用于温度传感器检测异常条件的操作中，当包含温度传感器的传导路径内发生断路时，温度传感器和参考电阻元件之间连接点的电势变为高电势(例如，驱动电势)。因此，通过感测连接点的电势，有可能感测包含温度传感器的传导路径内是否发生异常条件。
然而，在具有负特性的温度传感器中，其中电阻值随温度增加而降低，温度传感器的电阻值在低温条件(-40[℃]-0[℃])下极其高(例如，从数兆欧[MΩ]到数十兆欧[MΩ])。因此，温度传感器和参考电阻元件之间连接点的电势变为高。从而，当在低温下开启用于控制具有负特性的温度传感器的温度传感器控制装置时，难以精确地判断温度传感器的分割电压值(连接电势)是否表明，高电势意味着传导路径出现异常条件，或者表明高电势意味着通过传导路径的极高电阻的正常条件。
在根据本发明的温度传感器控制装置中，温度传感器11具有负特性，其中电阻随流体温度的增高而降低。该温度传感器控制装置进一步包括起始电压施加部分S110，其被配置成在开启温度传感器控制装置时，将相应于参考电势部分45与驱动电势部分47之间电势差的分割电压施加给包含温度传感器11和参考电阻元件(23、25、26)的串联电路。该温度传感器控制装置包括传导路径条件判断部分S130，其被配置成判断温度传感器11和参考电阻元件(23、25、26)其中一个之间连接点的电势是否位于预定区域，并且当连接点的电势位于预定区域内时，确定传导路径13的正常条件，当连接点的电势位于预定区域之外时，确定传导路径13的异常条件。
也就是说，在开启温度传感器控制装置时，向包含温度传感器和所有参考电阻元件的串联电路施加驱动电压，因此相对于向包含温度传感器和一部分参考电阻元件的串联电路施加驱动电压的情况，有可能降低跨温度传感器的分割电压值。
因此，在开启温度传感器控制装置时，除非包含温度传感器的传导路径处于异常状态，否则即使当具有负特性的温度传感器电阻值变为高电阻值时，也有可能精确地感测温度传感器被适当分割的电压，而不会变为高电压值。
当包含温度传感器和参考电阻元件的串联电路(即传导路径)位于异常条件(例如断开和短路)时，跨温度传感器的分割电压(即温度传感器和参考电阻元件之间连接点的电势)变为异常值。
当包含温度传感器的传导路径处于断开异常条件或者处于包含温度传感器的传导路径与电池电源短路的短路异常条件时，温度传感器和参考电阻元件之间连接点的电势变为高电势(驱动电势或电池输出电势)。而且，在接地短路异常条件下，其中包含温度传感器的传导路径与接地电势短路，温度传感器和参考电阻元件之间连接点的电势变为等于0[V]。
在根据本发明的温度传感器控制装置中，除非包含温度传感器的导电路径处于异常条件，否则即使在具有负特性的温度传感器在低温下指示高电阻的情况下，温度传感器的分割电压值也不会变为高电压，并且能够在合适的电压区(正常区)内加以感测。因此，根据本发明的温度传感器控制装置通过判断由传感器信息感测部分感测的电势(温度传感器和参考电阻元件之间连接点的电势)是否处于正常区域，能够合适地判断传导路径是正常条件还是异常条件。
因此，在开启温度传感器控制装置时，根据本发明的温度传感器控制装置能够精确地判断包含温度传感器的传导路径的状态。
本专利申请是基于日本专利申请No.2005-251856。本文引用日本专利申请No.2005-251856的全部内容作为参考，其提交日期为2005年8月31日。
尽管在上文中，本发明是参考本发明的具体实施例加以说明的，但是本发明并不仅限于上述的实施例。根据上述的教授内容，本领域的技术人员可以对上述实施例进行修改和改变。本发明的范围参考权利要求书加以限定。
权利要求
1.一种温度传感器控制装置，包括参考电势部分，其被设定为参考电势；驱动电势部分，其被设定为与参考电势不同的驱动电势；温度传感器，其被配置成根据流体的温度改变电阻，并且布置在参考电势部分和驱动电势部分之间用于通电；传导路径，其从驱动电势部分通过温度传感器延伸到参考电势部分；至少两个参考电阻元件，每一个布置在传导路径内以与温度传感器串联；电势控制点，其置于参考电阻元件之间的传导路径中；电势设定部分，其被配置成将电势控制点的电势设定为驱动电势；和电阻切换控制部分，其被配置成控制电势设定部分以切换电势控制点的电势，并将每一个参考电阻元件切换为通电状态和断电状态之一。
2.根据权利要求1的温度传感器控制装置，其中电势设定部分包括设定二极管，其具有阳极和与电势控制点相连的阴极；运算放大器，其具有与设定二极管的阳极相连的输出端、与设定二极管的阴极相连的倒相输入端、和非倒相输入端；和设定电阻元件，其位于运算放大器的非倒相输入端和驱动电势部分之间；以及电势设定切换部分，其被配置成将位于运算放大器的非倒相输入端与参考电势部分之间的电连接状态设定为导通状态和断开状态其中之一。
3.根据权利要求1的温度传感器控制装置，其中该温度传感器控制装置进一步包括起始电压施加部分，其被配置成在开启温度传感器控制装置时，向包含温度传感器和参考电阻元件的串联电路施加相应于参考电势部分和驱动电势部分之间电势差的驱动电压。
4.根据权利要求3的温度传感器控制装置，其中该温度传感器控制装置进一步包括温度传感器信息感测部分，其被配置成在施加驱动电压时，感测温度传感器和邻近温度传感器的一个参考电阻元件之间的连接点的电势。
5.根据权利要求4的温度传感器控制装置，其中该温度传感器控制装置进一步包括传导路径条件判断部分，其被配置成判断温度传感器和其中一个参考电阻元件之间的连接点的电势是否处于预定的区域，从而当连接点的电势位于预定区域时，确定传导路径的正常条件，当连接点的电势位于预定区域之外时，确定传导路径的异常条件。
6.根据权利要求1的温度传感器控制装置，其中该温度传感器具有电阻随流体温度的增加而降低的负特性。
7.根据权利要求4的温度传感器控制装置，其中所述至少两个参考电阻元件分别是第一参考电阻元件和第二参考电阻元件；电势设定部分是第一电势设定部分；电势控制点是位于第一参考电阻元件和第二参考电阻元件之间的第一电势控制点；以及第一电阻元件位于温度传感器和第二参考电阻元件之间。
8.根据权利要求7的温度传感器控制装置，其中第二参考电阻元件的电阻值大于第一参考电阻元件的电阻值。
9.根据权利要求7的温度传感器控制装置，其中该温度传感器控制装置进一步包括位于传导路径内与温度传感器串联的第三参考电阻元件，位于第二参考电阻元件和第三参考电阻元件之间的第二电势控制点，和被配置成将第二电势控制点的电势设定为驱动电势的第二电势设定部分；该第二参考电阻元件位于第一参考电阻元件和第三参考电阻元件之间；以及电阻切换控制部分被配置成控制第一电势设定部分和第二电势设定部分以分别切换第一电势控制点和第二电势控制点的电势，并将参考电阻元件切换到通电状态和断电状态其中之一。
10.根据权利要求9的温度传感器控制装置，其中第一电势设定部分和第二电势设定部分的每一个包括设定二极管，其具有阳极和与第一电势控制点和第二电势控制点中相应的一个相连的阴极；运算放大器，其具有与设定二极管的阳极相连的输出端、与设定二极管的阴极相连的倒相输入端、和非倒相输入端；设定电阻元件，其位于运算放大器的非倒相输入端和驱动电势部分之间；以及电势设定切换部分，被配置成将位于运算放大器的非倒相输入端与参考电势部分之间的电连接状态设定为导通状态和断开状态其中之一。
11.根据权利要求9的温度传感器控制装置，其中第三参考电阻元件的电阻值大于第二参考电阻元件的电阻值；且第二参考电阻元件的电阻值大于第一参考电阻元件的电阻值。
12.根据权利要求1的温度传感器控制装置，其中该温度传感器控制装置进一步包括多个参考电阻元件；多个电势控制点，其每一个位于两个相邻参考电阻元件之间；以及多个电势设定部分，其每一个被配置成将其中一个电势控制点的电势设定为驱动电势；并且该电阻切换控制部分被配置成控制每一个电势设定部分以切换其中一个电势控制点的电势，并将参考电阻元件切换为通电状态和断电状态其中之一。
13.根据权利要求12的温度传感器控制装置，其中每一个电势设定部分包括设定二极管，其具有阳极和与其中一个电势控制点相连的阴极；运算放大器，其具有与设定二极管的阳极相连的输出端、与设定二极管的阴极相连的倒相输入端、和非倒相输入端；设定电阻元件，其位于运算放大器的非倒相输入端和驱动电势部分之间；以及电势设定切换部分，被配置成将位于运算放大器的非倒相输入端与参考电势部分之间的电连接状态设定为导通状态和断开状态其中之一。
14.根据权利要求1的温度传感器控制装置，其中该温度传感器位于参考电势部分和参考电阻元件之间。
全文摘要
一种温度传感器控制装置，包括参考电势部分，设定为驱动电势的驱动电势部分，配置成根绝温度改变电阻并且位于参考电势部分和驱动电势部分之间的温度传感器，传导路径，两个均与温度传感器串联的参考电阻元件，位于传导路径上处于参考电阻元件之间的电势控制点，配置成将电势控制点的电势设定为驱动电势的电势设定部分；和配置成控制电势设定部分切换电势控制点的电势，和将每一个参考电阻元件切换为通电状态和断电状态之一的电阻切换控制部分。
文档编号G01K7/16GK1924531SQ200610128020
公开日2007年3月7日 申请日期2006年8月31日 优先权日2005年8月31日
发明者稻垣浩, 大井雄二 申请人:日本特殊陶业株式会社