(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗値Ｒａを有する第１サーミスタと、
抵抗値Ｒｂを有する第２サーミスタと、
前記第１サーミスタと電源との間に接続され、抵抗値Ｒｃを有する第１プルアップ抵抗器と、
前記第２サーミスタと前記電源との間に接続され、抵抗値Ｒｄを有する第２プルアップ抵抗器と、
前記第１サーミスタ及び前記第２サーミスタの何れか一方の検出温度に応じた電圧信号に対応する温度が、予め定められた閾値温度未満の場合に当該第１サーミスタ側の電圧信号を選択して温度を検知し、閾値温度以上の場合に当該第２サーミスタ側の電圧信号を選択して温度を検知する制御を行う制御手段と
を備え、
前記抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの大小関係が、Ｒａ＜Ｒｂ且つＲｃ＞Ｒｄとされている
ことを特徴とする温度検出回路。
【請求項２】
抵抗値Ｒａを有する第１サーミスタと、
抵抗値Ｒｂを有する第２サーミスタと、
前記第１サーミスタと電源との間に接続され、抵抗値Ｒｃを有する第１プルアップ抵抗器と、
前記第２サーミスタと前記電源との間に接続され、抵抗値Ｒｄを有する第２プルアップ抵抗器と、
前記第１サーミスタ及び前記第２サーミスタの何れか一方の検出温度に応じた電圧信号に対応する温度が、予め定められた閾値温度未満の場合に当該第１サーミスタ側の電圧信号を選択して温度を検知し、閾値温度以上の場合に当該第２サーミスタ側の電圧信号を選択して温度を検知する制御を行う制御手段と
を備え、
前記抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの大小関係が、Ｒａ＜Ｒｂ且つＲｃ＜Ｒｄとされている
ことを特徴とする温度検出回路。
【請求項３】
前記閾値温度は、検出温度と実際の温度との差である精度を用いて、各温度において特定された第１サーミスタの検出精度と第２サーミスタの検出精度とを比較し、前記第１サーミスタの検出精度の方が前記第２サーミスタの検出精度よりも良い温度値と、前記第２サーミスタの検出精度の方が前記第１サーミスタの検出精度よりも良い温度値と、から求まる温度域内の温度に設定される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の温度検出回路。
【請求項４】
前記制御手段は、
予め定められた所定温度間隔毎に予め定められた基準温度を対応付けて記憶する記憶手段と、
前記第１及び第２サーミスタ側の何れか一方の電圧信号からの検知温度が前記所定温度間隔の温度となる毎に、当該第１及び第２サーミスタ側の双方の電圧信号から検知される温度の差分を求めて前記記憶された基準温度と比較し、この比較結果、当該基準温度を超える差分が、予め定められた温度幅よりも広温度範囲で得られる場合にオフセット故障と判定し、予め定められた温度幅よりも狭小な特定温度範囲で得られる場合にゲイン故障と判定する故障検知部と
を備えることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の温度検出回路。
【請求項５】
前記基準温度は、前記所定温度間隔毎に、前記第１及び第２サーミスタの温度検出精度の絶対値を組み合わせて加算した内の最大値である
ことを特徴とする請求項４に記載の温度検出回路。
【請求項６】
前記第１サーミスタ及び前記第２サーミスタは、流体の充填又は放出により内部温度が広範囲に変動する容器内に配置される
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の温度検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスが充填又は放出される高圧ガスタンク内の温度をサーミスタを用いて検出する温度検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載される燃料電池用の高圧ガスタンク（単に、タンクともいう）には、燃料電池の燃料として用いられる水素が数十ＭＰａの高圧に圧縮されて充填される。この充填時にはタンク内の温度が急激に上昇し、また、自動車の走行時にはタンク内の水素が放出されて急激に温度が下降する場合がある。これらの昇温や降温が生じると、タンクの法規上の高温限度や、シール性維持の下限温度で定まる範囲内でのタンク温度の維持管理が課題となる。そこで、タンク内の温度を適正温度に制御する必要があり、このためには、タンク内で上下に幅広く変動する温度を高精度に検出する必要がある。
【０００３】
この種の技術として特許文献１に記載のサーミスタがある。このサーミスタは、検出温度の上昇に対して抵抗値が減少するＮＴＣ(Negative Temperature Coefficient)型のものであり、一対のリード線に、温度に対するサーミスタの感度を表すＢ定数が異なる２つ以上のサーミスタ素子が、並列に接続されて構成されている。この構成により、幅広い温度範囲で好適な抵抗温度特性が得られ、使用温度範囲が広くなっている。
【０００４】
この他に、特許文献２に記載のプルアップ抵抗内蔵型サーミスタがある。これは、サーミスタとプルアップ抵抗器とを同一基板上に並べて配置した構成となっている。この構成において、プルアップ抵抗器の抵抗値を、検出温度に応じて可変させることで幅広い温度範囲で高精度に温度が検出可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３４２０８号公報
【特許文献２】特許第３３６５０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１において、温度検出箇所にサーミスタ素子を複数用いる理由は、各サーミスタの合成抵抗による抵抗温度特性を改善するためである。従って、お互いのサーミスタの故障検知を行うことができないという問題がある。また、ある１つの温度特性を得るために複数のサーミスタ素子を必要とするため、複数の温度特性に対応しなければならない場合、より多くのサーミスタ素子が必要となる。この場合、サーミスタを用いた温度検出部の大型化を招き、タンク内等の設置場所が狭い場合には、温度検出部を取り付けるバルブ等を含むユニットが全体として大型化してしまい、スペースを確保できずに取り付けられない、或いはタンク内の容積を不要に狭めてしまう等の不具合が生じる問題がある。
【０００７】
特許文献２においては、温度検出箇所にプルアップ抵抗器を配置する必要があるので、そのプルアップ抵抗器及びサーミスタを用いた温度検出回路が大きくなり、タンク内等の配置場所が狭い場合に上記同様の問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、サーミスタの故障検知を行いながら、幅広く変動する温度を高精度に検出することができ、この検出構成を小型で実現することができる温度検出回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための手段として、請求項１に係る発明は、抵抗値Ｒａを有する第１サーミスタと、抵抗値Ｒｂを有する第２サーミスタと、前記第１サーミスタと電源との間に接続され、抵抗値Ｒｃを有する第１プルアップ抵抗器と、前記第２サーミスタと前記電源との間に接続され、抵抗値Ｒｄを有する第２プルアップ抵抗器と、前記第１サーミスタ及び前記第２サーミスタの何れか一方の検出温度に応じた電圧信号に対応する温度が、予め定められた閾値温度未満の場合に当該第１サーミスタ側の電圧信号を選択して温度を検知し、閾値温度以上の場合に当該第２サーミスタ側の電圧信号を選択して温度を検知する制御を行う制御手段とを備え、前記抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの大小関係が、Ｒａ＜Ｒｂ且つＲｃ＞Ｒｄとされていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、第１及び第２サーミスタと、第１及び第２プルアップ抵抗器との抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの大小関係を、Ｒａ＜Ｒｂ且つＲｃ＞Ｒｄとした。これにより、閾値温度未満の低温側では、第１サーミスタの温度検出精度が、第２サーミスタの温度検出精度よりも良くなる。逆に、閾値温度以上の高温側では、第２サーミスタの温度検出精度が、第１サーミスタの温度検出精度よりも良くなる。
【００１１】
そこで、制御手段により、第１及び第２サーミスタの何れか一方での検出温度が、閾値温度未満の場合に第１サーミスタ側の電圧信号を選択して温度を検知し、閾値温度以上の場合に第２サーミスタ側の電圧信号を選択して温度を検知する制御を行うようにした。この制御により、閾値温度未満の低温側では、第２サーミスタよりも温度検出精度のよい第１サーミスタでの検出温度に応じた電圧信号を取得する。この電圧信号から精度の良い低温側の温度を得ることができる。逆に、閾値温度以上の高温側では、第１サーミスタよりも温度検出精度のよい第２サーミスタでの検出温度に応じた電圧信号を取得する。この電圧信号から精度の良い高温側の温度を得ることができる。
【００１２】
従って、被温度検出場所の温度が例えば−５０℃の低温から９０℃の高温まで幅広く変動する場合でも、その温度を高精度に検出することができる。また、実際に温度を検出する要素は、一般的に小型であるサーミスタが２つのみなので、温度検出構成を小型で実現することができる。従って、被温度検出場所が、密閉される容器内等の狭い空間部分であっても、その空間内に２つのサーミスタを配設すればよく、これによりバルブユニット全体の大型化による設置の困難性や、空間容積を不要に阻害するといった不具合が無くなる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、抵抗値Ｒａを有する第１サーミスタと、抵抗値Ｒｂを有する第２サーミスタと、前記第１サーミスタと電源との間に接続され、抵抗値Ｒｃを有する第１プルアップ抵抗器と、前記第２サーミスタと前記電源との間に接続され、抵抗値Ｒｄを有する第２プルアップ抵抗器と、前記第１サーミスタ及び前記第２サーミスタの何れか一方の検出温度に応じた電圧信号に対応する温度が、予め定められた閾値温度未満の場合に当該第１サーミスタ側の電圧信号を選択して温度を検知し、閾値温度以上の場合に当該第２サーミスタ側の電圧信号を選択して温度を検知する制御を行う制御手段とを備え、前記抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの大小関係が、Ｒａ＜Ｒｂ且つＲｃ＜Ｒｄとされていることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、上記請求項１と同様に被温度検出場所の温度が、低温から高温まで幅広く変動する場合でも、その温度を高精度に検出することができる。そしてお互いのサーミスタの故障検知を精度よく行うことができる。また、一般的に小型な２つのサーミスタで温度検出構成を小型に実現することができ、被温度検出場所が狭い空間部分であっても、設置の困難性や、空間容積を不要に阻害するといった不具合を無くすことができる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、前記閾値温度は、検出温度と実際の温度との差である精度を用いて、各温度において特定された第１サーミスタの検出精度と第２サーミスタの検出精度とを比較し、前記第１サーミスタの検出精度の方が前記第２サーミスタの検出精度よりも良い温度値と、前記第２サーミスタの検出精度の方が前記第１サーミスタの検出精度よりも良い温度値と、から求まる温度域内の温度に設定されることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、閾値温度に、第１サーミスタ及び第２サーミスタの双方を使って全域で検出精度が良好な温度が設定される。従って、閾値温度未満の低温側では、低温側での温度検出精度が第２サーミスタよりも良い第１サーミスタの検出温度を用いることができる。逆に、閾値温度以上の高温側では、高温側での温度検出精度が第１サーミスタよりも良い第２サーミスタの検出温度を用いることができる。このため、温度が低温から高温まで幅広く変動する場合でも、第１及び第２サーミスタを閾値温度で使い分けることにより、温度を高精度に検出することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、前記制御手段は、予め定められた所定温度間隔毎に予め定められた基準温度を対応付けて記憶する記憶手段と、前記第１及び第２サーミスタ側の何れか一方の電圧信号からの検知温度が前記所定温度間隔の温度となる毎に、当該第１及び第２サーミスタ側の双方の電圧信号から検知される温度の差分を求めて前記記憶された基準温度と比較し、この比較結果、当該基準温度を超える差分が、予め定められた温度幅よりも広温度範囲で得られる場合にオフセット故障と判定し、予め定められた温度幅よりも狭小な特定温度範囲で得られる場合にゲイン故障と判定する故障検知部とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、第１及び第２サーミスタのオフセット故障又はゲイン故障を適正に判定することができる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、前記基準温度は、前記所定温度間隔毎に、前記第１及び第２サーミスタの温度検出精度の絶対値を組み合わせて加算した内の最大値であることを特徴とする。
この構成によれば、所定温度間隔毎において、各サーミスタの最も低い温度検出精度を基準温度としている。従って、各サーミスタの検出温度差が、その基準温度を超えれば、サーミスタで許容される温度検出精度を超えていることになり、各サーミスタの双方又は何れか一方が故障と判定可能となる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、前記第１サーミスタ及び前記第２サーミスタは、流体の充填又は放出により内部温度が広範囲に変動する容器内に配置されることを特徴とする。
この構成によれば、実際に温度を検出する要素は、一般的に小型なサーミスタが２つのみである。従って、２つのサーミスタを容器内に配設すれば、内部空間が狭小な容器であっても、設置を容易にし、空間容積を不要に阻害することが無くなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、サーミスタの故障検知を行いながら、幅広く変動する温度を高精度に検出することができ、この検出構成を小型で実現することができる温度検出回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る温度検出回路の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の温度検出回路の構成を示す回路図である。
【図３】第１実施形態の温度検出回路における各サーミスタの各温度の検出精度を示す特性図である。
【図４】第１実施形態の温度検出回路による高圧ガスタンク内の温度検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る温度検出回路の構成を示す回路図である。
【図６】（ａ）は第１実施形態の温度検出回路における各サーミスタの温度の検出精度を示す特性図、（ｂ）は第２実施形態の温度検出回路における各サーミスタの温度の検出精度を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜本発明の趣旨＞
通常、ＮＴＣサーミスタ（以下、サーミスタという）を低温側から高温側まで幅広く変動する温度の検出に使用する場合、例えば、低温側の検出用としてのサーミスタに抵抗値の大きいプルアップ抵抗器を接続し、高温側の検出用としてのサーミスタに抵抗値の小さいプルアップ抵抗器を接続して温度検出回路を構成する。
【００２３】
この場合、低温側ではサーミスタに接続されるプルアップ抵抗値が大きく、高温側ではプルアップ抵抗値が小さいので、温度変化に対する電圧変化量を、一般的な温度変化と電圧変化量との対比関係よりも大きくすることができる。これにより温度検出精度を向上させることができる。しかし、この構成では、低温側の温度検出の高精度化を狙ったものは、高温側の検出精度が悪化し、高温側の検出精度向上を狙ったものは、低温側の検出精度が悪化してしまう。
【００２４】
この理由から、本発明では、２つのサーミスタの故障検知機能を発揮するために、各サーミスタの各々にプルアップ抵抗器を接続し、各々のサーミスタ及びプルアップ抵抗器の抵抗値の大小関係を、後述の実施形態で説明する特定の関係とする。これによって、低温側から高温側まで幅広く温度検出範囲を確保した上で、低温側並びに高温側の温度検出の高精度化を図ることを可能とした。更には、故障検知対応を行いながら、低温側から高温側まで幅広く温度検出範囲を確保した上で、低温側並びに高温側の温度検出の高精度化を図ることを可能とした。
【００２５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
＜第１実施形態の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る温度検出回路１０の構成を示す回路図である。
温度検出回路１０は、一端が接地された低温検出用のサーミスタ１２と、同様に一端が接地された高温検出用のサーミスタ１３と、低温用サーミスタ１２の他端と電源部１９との間に接続されたプルアップ抵抗器１５と、高温用サーミスタ１３の他端と電源部１９との間に接続されたプルアップ抵抗器１６と、各サーミスタ１２，１３の何れか一方での検出温度を、予め定められた閾値温度により切替スイッチ１７を切替て取得する制御を行う制御部１８とを備えて構成されている。
【００２６】
なお、低温検出用のサーミスタ１２を低温用サーミスタ１２といい、高温検出用のサーミスタ１３を高温用サーミスタ１３、低温用サーミスタ１２に接続されたプルアップ抵抗器１５を低温用プルアップ抵抗器１５、高温用サーミスタ１３に接続されたプルアップ抵抗器１６を高温用プルアップ抵抗器１６ともいう。
【００２７】
制御部１８は、Ａ／Ｄ変換部２１と、温度検知部２２と、閾値判定部２３と、スイッチ切替部（選択手段）２４とを備えて構成されている。この制御部１８の構成は、例えば何れも図示せぬ、ＣＰＵ(Central Processing Unit)と、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)等の記憶手段とを備えて構成される。
【００２８】
また、各サーミスタ１２，１３及び各プルアップ抵抗器１５，１６は、図２に示すように、電源部１９の電圧出力端子Ｖｃｃと接地間に接続される構成において、低温用サーミスタ１２の抵抗値をＲａ、高温用サーミスタ１３の抵抗値をＲｂ、低温用プルアップ抵抗器１５の抵抗値をＲｃ、高温用プルアップ抵抗器１６の抵抗値をＲｄとした際に、ある基準温度（例えば０℃）での各抵抗値Ｒａ〜Ｒｄの大小関係が、Ｒａ＜Ｒｂ且つＲｃ＞Ｒｄとされている。
【００２９】
このような構成の温度検出回路１０は、本実施形態では、自動車に搭載される燃料電池用の高圧ガスタンク（タンクともいう）２５の内部温度を検出する用途に用いられるとする。即ち、本実施形態では図１に示すように、各サーミスタ１２，１３は、自動車用のタンク２５内に配設され、プルアップ抵抗器１５，１６は、自動車のタンク２５外であるＥＣＵ(Electronic Control Unit)２７に配設される。
【００３０】
また、ＥＣＵ２７には、電源部１９と、制御部１８と、切替スイッチ１７とが搭載されている。
電源部１９は、電圧入力側が、車載バッテリ（バッテリともいう）２８の正極側にイグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）２９を介して接続され、電圧出力側が、各プルアップ抵抗器１５，１６と、制御部１８の電圧入力端とに接続されている。この電源部１９は、ＩＧＳＷ２９がオンとされた際に、バッテリ２８の出力電圧（例えば１２Ｖ）を降圧（例えば５Ｖ）して各プルアップ抵抗器１５，１６及び制御部１８へ供給する。
【００３１】
切替スイッチ１７は、第１及び第２固定端子１７ａ，１７ｂと、１つの可動端子１７ｃとを備えており、第１固定端子１７ａが低温用サーミスタ１２及び低温用プルアップ抵抗器１５の接続間に接続され、第２固定端子１７ｂが高温用サーミスタ１３及び高温用プルアップ抵抗器１６の接続間に接続されている。また、可動端子１７ｃは、末端がＡ／Ｄ変換部２１に接続され、先端が、後述のスイッチ切替制御に応じて、第１又は第２固定端子１７ａ，１７ｂに接続されるようになっている。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換部２１は、切替スイッチ１７の可動端子１７ｃが第１及び第２固定端子１７ａ，１７ｂの何れか一方に接続されるように切替えられた際に、この切替えで入力される何れかのサーミスタ１２，１３のアナログの温度検出信号を、ディジタル信号に変換する。
温度検知部２２は、そのディジタル信号で示される温度を、当該温度を表す物理量に変換して検知する。
【００３３】
閾値判定部２３は、予め定められた閾値温度ｔｈ１が設定されており、温度検知部２２で検知された温度が、閾値温度ｔｈ１未満か以上かを判定する。
スイッチ切替部２４は、閾値判定部２３で閾値温度ｔｈ１未満と判定された際に、切替スイッチ１７の可動端子１７ｃを第１固定端子１７ａの側へ切替え、閾値温度ｔｈ１以上と判定された際に、可動端子１７ｃを第２固定端子１７ｂの側へ切替えるスイッチ切替制御を行う。
【００３４】
なお、温度検知部２２で検知されたタンク２５内の温度は、図示せぬ水素ステーションと通信しながらタンク２５に水素を充填する通信充填を行う際の制御パラメータの１つとして用いられる。制御パラメータには、タンク２５の容量、内部圧力、上記の内部温度や、タンク２５への水素の充填速度等がある。
【００３５】
＜第１実施形態の動作＞
次に、第１実施形態の温度検出回路１０によるタンク２５内の温度検出動作を、図３及び図４を参照して説明する。最初に、図３は各々のサーミスタ１２，１３及びプルアップ抵抗器１５，１６の抵抗値Ｒａ〜Ｒｄの大小関係がＲａ＜Ｒｂ且つＲｃ＞Ｒｄの場合において、タンク２５内の温度が例えば−５０℃〜９０℃の範囲で変化する際の各サーミスタ１２，１３での検出温度（℃）と、温度の検出精度（℃）との関係を表した特性図である。なお、検出精度（℃）は、別の言い方をすれば、各サーミスタ１２，１３の検出誤差である。また、図３の特性図は、サーミスタの緒元を用いて算出した最大の誤差値である。これは実測によって導き出してもよい。
【００３６】
図３に示すように、低温用サーミスタ１２での検出温度と検出精度（単に、精度ともいう）との関係を示すグラフは、精度（℃）のプラス側に一点鎖線１２ａ、マイナス側に一点鎖線１２ｂで示すように、精度（℃）の０レベルを挟んで略線対称となる。一方、高温用サーミスタ１３での検出温度と検出精度との関係を示すグラフは、精度（℃）のプラス側に実線１３ａ、マイナス側に実線１３ｂで示すで示すように、精度（℃）の０レベルを挟んで略線対称となる。
【００３７】
これは、例えばタンク２５が−３０℃の場合に低温用サーミスタ１２での検出温度が−２７℃であると、この際の精度（℃）は、−２７−（−３０）＝＋３℃となる。タンク２５が７０℃の場合に低温用サーミスタ１２での検出温度が７３℃であると、この際の精度（℃）は、７３−７０＝＋３℃となる。このように低温用サーミスタ１２が実温度よりもプラス側に検出する精度をグラフ化すると、例えば一点鎖線１２ａで表すようになる。
【００３８】
一方、タンク２５が−３０℃の場合に低温用サーミスタ１２での検出温度が−３３℃であると、この際の精度（℃）は、−３３−（−３０）＝−３℃となる。タンク２５が７０℃の場合に低温用サーミスタ１２での検出温度が６７℃であると、この際の精度（℃）は、６７−７０＝−３℃となる。このように低温用サーミスタ１２が実温度よりもマイナス側に検出する精度をグラフ化すると、例えば一点鎖線１２ｂで表すようになる。これらの検出精度は、高温用サーミスタ１３においても同様である。
【００３９】
また、閾値判定部２３に予め設定される閾値温度ｔｈ１は、例えば図３に破線縦線で示すように１０℃であるとする。即ち、閾値温度ｔｈ１は、事前に確認された各サーミスタ１２，１３による検出温度と実際の温度との差である精度を用いて、各温度値において低温用サーミスタ１２の精度と高温用サーミスタ１３の精度とを比較し、低温用サーミスタ１２の精度の方が高温用サーミスタ１３の精度よりも良い温度値（例として、１２ａ，１３ａとの比較によれば−６０℃〜１５℃、１２ｂと１３ｂとの比較によれば−６０℃〜０℃）と、高温用サーミスタ１３の精度の方が低温用サーミスタ１２の精度よりも良い温度値（１２ａ，１３ａとの比較によれば３０℃〜９０℃、１２ｂと１３ｂとの比較によれば５℃〜９０℃）と、から求まる温度域（０℃〜３０℃）内の温度に設定されている。
また、閾値温度ｔｈ１には、低温用サーミスタ１２及び高温用サーミスタ１３のプラス側のグラフ化された精度１２ａ，１３ａが交差する位置と、マイナス側のグラフ化された精度１２ｂ，１３ｂが交差する位置との中間位置（平均位置）の温度（図３の例では１０℃）が設定される。言い換えれば、低温用サーミスタ１２の精度１２ａ，１２ｂの最良値と、高温用サーミスタ１３の精度１３ａ，１３ｂの最良値との平均値の精度位置の温度が設定される。
【００４０】
次に、このような条件において、温度検出回路１０の各サーミスタ１２，１３でタンク２５内の温度が検出される動作を、図４のフローチャートを参照して説明する。但し、初期条件として、図１に示すタンク２５内の温度が例えば１０℃未満であり、この場合に、切替スイッチ１７の可動端子１７ｃが、第１固定端子１７ａ側に切り替わっているとする。
【００４１】
ステップＳ１において、低温用サーミスタ１２での検出温度に応じたアナログ電圧がＡ／Ｄ変換部２１へ出力され、ここで、ディジタル信号に変換される。
次に、ステップＳ２において、温度検知部２２では、そのディジタル信号で示される温度が検知される。ステップＳ３において、閾値判定部２３では、その検知温度が閾値温度ｔｈ１の１０℃未満であるか否か（以上か）が判断される。この判断結果、１０℃未満と判断（Ｙｅｓ）された場合、ステップＳ４において、スイッチ切替部２４で、切替スイッチ１７の可動端子１７ｃが第１固定端子１７ａ側へ切り替えられる。この場合、可動端子１７ｃは既に第１固定端子１７ａ側へ切り替えられているので、そのままの状態とされる。
【００４２】
その後、上記ステップＳ１〜Ｓ３の処理が継続される。ステップＳ３の判断で検知温度が１０℃未満と判断されている場合は、ステップＳ４において、可動端子１７ｃが第１固定端子１７ａ側へ切り替わった状態で保持され、再度ステップＳ１〜Ｓ３の動作が繰り返される。
【００４３】
このような低温側での温度検出制御の場合、次のような利点がある。図３に示すように、１０℃未満においては、低温用サーミスタ１２の温度検出精度１２ａ，１２ｂは、高温用サーミスタ１３の温度検出精度１３ａ，１３ｂよりも、その差をＬ１，Ｌ２で示すように精度が良い。つまり、１０℃未満においては、高温用サーミスタ１３よりも温度検出精度１２ａ，１２ｂの良い（精度が高い）低温用サーミスタ１２により、タンク２５内の温度が検出されることになる。但し、Ｌ１，Ｌ２は最低温−５０℃の場合の検出精度の最大差である。
【００４４】
その後、ステップＳ２での温度検知部２２による検知温度が１５℃になったとすると、ステップＳ３の判断で検知温度が１０℃未満でない、つまり１０℃以上と判断（Ｎｏ）される。この場合、ステップＳ５において、スイッチ切替部２４の切替制御により、切替スイッチ１７の可動端子１７ｃが第２固定端子１７ｂ側へ切り替えられる。
【００４５】
これにより、ステップＳ１に戻って、高温用サーミスタ１３での検出温度に応じたアナログ電圧がＡ／Ｄ変換部２１へ出力され、ディジタル信号に変換される。更に、ステップＳ２において、温度検知部２２で、そのディジタル信号で示される温度が検知され、ステップＳ３において、閾値判定部２３で、その検知温度が閾値温度ｔｈ１の１０℃未満であるか否かが判断される。
【００４６】
この判断結果、１０℃未満でないと判断（Ｎｏ）された場合、ステップＳ５において、可動端子１７ｃが第２固定端子１７ｂ側へ切り替わった状態で保持され、上記ステップＳ１〜Ｓ３の処理が継続される。
【００４７】
このような高温側での温度検出制御の場合、次のような利点がある。図３に示すように、１０℃以上においては、高温用サーミスタ１３の温度検出精度１３ａ，１３ｂは、低温用サーミスタ１２の温度検出精度１２ａ，１２ｂよりも、その差をＬ３，Ｌ４で示すように精度が良い。つまり、１０℃以上においては、低温用サーミスタ１２よりも温度検出精度１３ａ，１３ｂの良い（精度が高い）高温用サーミスタ１３により、タンク２５内の温度が検出されることになる。但し、Ｌ３，Ｌ４は最高温９０℃の場合の検出精度の最大差である。因みに、タンク２５内の温度は外気温の他に、燃料電池車に対し運転者がアクセルペダルを大きく踏み込んで、燃料電池からの電力取出しを急に大きくしたような場合、タンク２５内の温度は上昇する。
【００４８】
＜第１実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の温度検出回路１０は、抵抗値Ｒａを有する低温用サーミスタ１２と、抵抗値Ｒｂを有する高温用サーミスタ１３と、低温用サーミスタ１２と電源部１９との間に接続され、抵抗値Ｒｃを有する低温用プルアップ抵抗器１５と、高温用サーミスタ１３と電源部１９との間に接続され、抵抗値Ｒｄを有する高温用プルアップ抵抗器１６と、低温用サーミスタ１２及び高温用サーミスタ１３の何れか一方の検出温度に応じた電圧信号に対応する温度が、予め定められた閾値温度ｔｈ１未満の場合に切替スイッチ１７で低温用サーミスタ１２側の電圧信号を選択して温度を検知し、閾値温度ｔｈ１以上の場合に切替スイッチ１７で高温用サーミスタ１３側の電圧信号を選択して温度を検知するように制御を行う制御部１８とを備え、抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの大小関係を、Ｒａ＜Ｒｂ且つＲｃ＞Ｒｄとして構成した。なお、切替スイッチ１７と制御部１８とで請求項に記載の制御手段が構成されている。
【００４９】
この構成によれば、低温用サーミスタ１２及び高温用サーミスタ１３と、低温用プルアップ抵抗器１５及び高温用プルアップ抵抗器１６との抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの大小関係が、Ｒａ＜Ｒｂ且つＲｃ＞Ｒｄとなっている。これにより、閾値温度ｔｈ１未満の低温側では、低温用サーミスタ１２側の温度検出精度が、高温用サーミスタ１３の温度検出精度よりも良くなる。逆に、閾値温度ｔｈ１以上の高温側では、高温用サーミスタ１３側の温度検出精度が、低温用サーミスタ１２の温度検出精度よりも良くなる。
【００５０】
そこで、制御部１８により、切替スイッチ１７で選択された電圧信号に対応する温度が、閾値温度ｔｈ１未満の場合に切替スイッチ１７で低温用サーミスタ１２の電圧信号を選択して温度を検知し、閾値温度ｔｈ１以上の場合に切替スイッチ１７で高温用サーミスタ１３の電圧信号を選択して温度を検知する制御を行う。
【００５１】
この制御により、閾値温度ｔｈ１未満の低温側では、高温用サーミスタ１３よりも温度検出精度の良い低温用サーミスタ１２での検出温度に応じた電圧信号を取得する。この電圧信号から精度の良い低温側の温度を得ることができる。逆に、閾値温度ｔｈ１以上の高温側では、低温用サーミスタ１２よりも温度検出精度の良い高温用サーミスタ１３での検出温度に応じた電圧信号を取得する。この電圧信号から精度の良い高温側の温度を得ることができる。
【００５２】
従って、被温度検出場所の温度が例えば−５０℃の低温から９０℃の高温まで幅広く変動する場合でも、その温度を高精度に検出することができる。
また、実際に温度を検出する要素は、一般的に小型であるサーミスタが２つのみなので、温度検出構成を小型で実現することができる。従って、被温度検出場所が、密閉される容器内等の狭い空間部分であっても、その空間内に２つのサーミスタを配設すれば良く、これによりバブルユニット全体の大型化による設置の困難性や、空間容積を不要に阻害するといった不具合が無くなる。
【００５３】
また、閾値温度ｔｈ１は、図３のように低温用サーミスタ１２の予め定められた温度範囲における温度検出精度の最良値と、高温用サーミスタ１３の前記温度範囲における温度検出精度の最良値との平均の温度検出精度で検出される温度が設定されるようにした。
つまり、閾値温度ｔｈ１として、低温用サーミスタ１２及び高温用サーミスタ１３の双方の温度検出精度の最良値の平均の検出精度で検出される温度が設定される。
【００５４】
従って、閾値温度ｔｈ１未満の低温側では、低温側での温度検出精度が高温用サーミスタ１３よりも良い低温用サーミスタ１２の検出温度を用いることができる。逆に、閾値温度ｔｈ１以上の高温側では、高温側での温度検出精度が低温用サーミスタ１２よりも良い高温用サーミスタ１３の検出温度を用いることができる。このため、温度が低温から高温まで幅広く変動する場合でも、低温用サーミスタ１２及び高温用サーミスタ１３を閾値温度ｔｈ１で使い分けることにより、温度を高精度に検出することができる。
【００５５】
また、低温用サーミスタ１２及び高温用サーミスタ１３は、流体の充填又は放出により内部温度が広範囲に変動するタンク２５内に配置される構成とした。
この構成によれば、実際に温度を検出する要素は、一般的に小型なサーミスタが２つのみである。従って、２つのサーミスタをタンク２５内に配設すれば、内部空間が狭小なタンク２５であっても、設置を容易にし、空間容積を不要に阻害するといった不具合が無くなる。
【００５６】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る温度検出回路３０の構成を示す回路図である。
第２実施形態の温度検出回路３０が第１実施形態の温度検出回路１０と異なる点は、図５に示すように、各々のサーミスタ１２，１３及びプルアップ抵抗器１５，１６の抵抗値Ｒａ〜Ｒｄの大小関係が、Ｒａ＜Ｒｂ且つＲｃ＜Ｒｄとされており、また、制御部１８に故障検知部３１を更に備えた点にある。なお、各サーミスタ１２，１３の抵抗値Ｒａ，Ｒｂをサーミスタ抵抗値Ｒａ，Ｒｂともいい、各プルアップ抵抗器１５，１６の抵抗値Ｒｃ，Ｒｄをプルアップ抵抗値Ｒｃ，Ｒｄともいう。
【００５７】
以降、第２実施形態の温度検出回路３０が第１実施形態の温度検出回路１０と異なる点のみについて説明する。
まず、各抵抗値Ｒａ〜Ｒｄの大小関係をＲａ＜Ｒｂ且つＲｃ＜Ｒｄとした場合の各サーミスタ１２，１３の各温度の検出精度について図６を参照して説明する。
図６（ａ）は第１実施形態で説明した各抵抗値Ｒａ〜Ｒｄの大小関係がＲａ＜Ｒｂ且つＲｃ＞Ｒｄの場合の各サーミスタ１２，１３の各温度（℃）の検出精度（℃）を示す特性図である。図６（ｂ）は第２実施形態での各抵抗値Ｒａ〜Ｒｄの大小関係がＲａ＜Ｒｂ且つＲｃ＜Ｒｄの場合の各サーミスタ１２，１３の各温度（℃）の検出精度（℃）を示す特性図である。この図６（ａ）及び（ｂ）の特性図は、諸元を用いて算出した最大の誤差値である。
【００５８】
第２実施形態の温度検出回路３０の場合、図６（ｂ）に示すように、低温用サーミスタ１２での検出温度と検出精度との関係を示すグラフは、精度（℃）のプラス側に一点鎖線１２ｃ、マイナス側に一点鎖線１２ｄで示すように、精度（℃）の０レベルを挟んで略線対称となる。一方、高温用サーミスタ１３での検出温度と検出精度との関係を示すグラフは、精度（℃）のプラス側に実線１３ｃ、マイナス側に実線１３ｄで示すで示すように、精度（℃）の０レベルを挟んで略線対称となる。
【００５９】
この第２実施形態の各サーミスタ１２，１３の各温度における検出精度１２ｃ，１２ｄ，１３ｃ，１３ｄと、図６（ａ）に示す第１実施形態の各サーミスタ１２，１３の各温度における検出精度１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂとを比較する。
【００６０】
プルアップ抵抗値Ｒｃ，Ｒｄを第１実施形態のＲｃ＞Ｒｄとした場合に対して、第２実施形態のＲｃ＜Ｒｄとすることにより、低温用サーミスタ１２の検出精度１２ｃが図６（ｂ）の縦軸プラス側にＬ６で示す精度レベル分向上すると共に、検出精度１２ｄが縦軸マイナス側にＬ７で示す精度レベル分向上する。また、高温用サーミスタ１３の検出精度１３ｃが図６（ｂ）の縦軸プラス側にＬ８で示す精度レベル分向上すると共に、検出精度１３ｄが縦軸マイナス側にＬ９で示す精度レベル分向上する。
【００６１】
更に、図６（ａ）に示す第１実施形態の検出精度の差Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に対して、第２実施形態では図６（ｂ）にＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４で示すように検出精度の差が小さくなる。
即ち、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、縦軸プラス側において、第１実施形態の低温用サーミスタ１２の検出精度１２ａと高温用サーミスタ１３の検出精度１３ａとの最低温−５０℃の最大差Ｌ１に対して、第２実施形態の低温用サーミスタ１２の検出精度１２ｃと高温用サーミスタ１３の検出精度１３ｃとの最低温−５０℃の最大差Ｌ１１が小さくなる。また、縦軸マイナス側において、第１実施形態の検出精度１２ｂと１３ｂとの最低温−５０℃の最大差Ｌ２に対して、第２実施形態の検出精度１２ｄと１３ｄとの最低温−５０℃の最大差Ｌ１２が小さくなる。
【００６２】
同様に、縦軸プラス側において、第１実施形態の低温用サーミスタ１２の検出精度１２ａと高温用サーミスタ１３の検出精度１３ａとの最高温９０℃の最大差Ｌ３に対して、第２実施形態の低温用サーミスタ１２の検出精度１２ｃと高温用サーミスタ１３の検出精度１３ｃとの最高温９０℃の最大差Ｌ１３が小さくなる。また、縦軸マイナス側において、第１実施形態の検出精度１２ｂと１３ｂとの最高温９０℃の最大差Ｌ４に対して、第２実施形態の検出精度１２ｄと１３ｄとの最高温９０℃の最大差Ｌ１４が小さくなる。
【００６３】
このような温度検出精度１２ｃ，１２ｄを有する低温用サーミスタ１２と、温度検出精度１３ｃ，１３ｄを有する高温用サーミスタ１３とを、第１実施形態で説明した場合と同様に、閾値温度ｔｈ１で切替えてタンク２５内の温度検出を行う。
次に、図５に示す故障検知部３１は、各サーミスタ１３，１４のオフセット故障及びゲイン故障を検知するものである。ここで、オフセット故障とは、例えば−５０℃〜９０℃の広温度範囲において、各サーミスタ１２，１３の検出温度の温度差の絶対値が基準温度を超えている場合の故障をいう。ゲイン故障とは、例えば２０℃〜２３℃の特定温度範囲において、各サーミスタ１２，１３の検出温度の温度差が基準温度を超えている場合の故障をいう。
【００６４】
基準温度とは、各サーミスタ１２，１３の誤差（精度）の絶対値を組合せて加算した内の最大値となる温度である。例えば、ある温度において、低温用サーミスタ１２の誤差が＋３℃、−２℃であり、高温用サーミスタ１３の誤差が＋２℃、−４℃であるとする。この場合、＋３℃＋｜−４℃｜＝７℃、及び、｜−２℃｜＋２℃＝４℃等の組み合わせがあるので、これらの内の最大の温度７℃が基準温度となる。
この基準温度は、図６（ｂ）に示す−５０℃〜９０℃の温度範囲における所定温度間隔毎（例えば５℃間隔毎）に計算や実測により求められており、故障検知部３１の図示せぬ記憶手段に予め保持されている。
【００６５】
故障検知部３１は、温度検知部２２で検知された温度が、所定温度間隔毎（例えば５℃間隔毎）の温度（検知温度という）となる毎に、スイッチ切替部２４へスイッチ切替命令を出力する。この命令に応じて、スイッチ切替部２４は、切替スイッチ１７の可動端子１７ｃを現在の接続位置から所定時間だけ他方の接続位置に切替え、再び元に戻すように制御する。例えば、可動端子１７ｃが現在、第１固定端子１７ａに接続されている場合、スイッチ切替制御により、可動端子１７ｃが第２固定端子１７ｂ側へ例えば１秒間だけ切り替えられ、その後、第１固定端子１７ａ側へ戻される。
【００６６】
この場合、温度検知部２２は、当初低温用サーミスタ１２での検出温度を検知しているが、可動端子１７ｃの第２固定端子１７ｂ側への所定時間のみの切替時に、高温用サーミスタ１３での検出温度を検知して故障検知部３１へ出力する。従って、故障検知部３１は、所定温度間隔の検知温度となる毎に、低温用サーミスタ１２及び高温用サーミスタ１３の双方で検出された温度を取得する。故障検知部３１は、その取得後、双方の温度差の絶対値を求め、この温度差が基準温度を超えている場合に、この超過した温度差（超過温度差）を検知温度に対応付けて保持する。更に、故障検知部３１は、その超過温度差の保持の動作を、−５０℃〜９０℃の温度範囲において予め定められた所定温度間隔毎に行い、超過温度差が予め定められた例えば−３０℃〜７０℃の広温度範囲において所定温度間隔毎に存在する場合、各サーミスタ１２，１３がオフセット故障と判定する。また、超過温度差が予め定められた例えば２０℃〜２３℃の特定温度範囲において所定温度間隔毎に存在する場合、各サーミスタ１２，１３がゲイン故障と判定する。
これらの構成と動作により、サーミスタ１２，１３の故障判定を精度よく行うことができる。また、上述のようなスイッチ切換えを行わずに、常にどちらのサーミスタ１２，１３にも通電し、制御部にて閾値を利用してそれぞれのサーミスタ１２，１３の状態を把握して故障の判定に用いても勿論よい。
【００６７】
＜第２実施形態の効果＞
以上説明したように、第２実施形態の温度検出回路３０は、抵抗値Ｒａを有する低温用サーミスタ１２と、抵抗値Ｒｂを有する高温用サーミスタ１３と、低温用サーミスタ１２と電源部１９との間に接続され、抵抗値Ｒｃを有する低温用プルアップ抵抗器１５と、高温用サーミスタ１３と電源部１９との間に接続され、抵抗値Ｒｄを有する高温用プルアップ抵抗器１６と、低温用サーミスタ１２及び高温用サーミスタ１３の何れか一方の検出温度に応じた電圧信号に対応する温度が、予め定められた閾値温度ｔｈ１未満の場合に切替スイッチ１７で低温用サーミスタ１２側の電圧信号を選択して温度を検知し、閾値温度ｔｈ１以上の場合に切替スイッチ１７で高温用サーミスタ１３側の電圧信号を選択して温度を検知するように制御を行う制御部１８とを備え、抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの大小関係を、Ｒａ＜Ｒｂ且つＲｃ＜Ｒｄとして構成した。なお、切替スイッチ１７と制御部１８とで請求項に記載の制御手段が構成されている。
【００６８】
この構成によれば、上記第１実施形態と同様にタンク２５の内部温度が、低温から高温まで幅広く変動する場合でも、その温度を高精度に検出することができる。また、一般的に小型な２つのサーミスタ１２，１３で温度検出構成を小型に実現することができ、被温度検出場所であるタンク２５の内部が狭い空間部分であっても、設置の困難性や、空間容積を不要に阻害するといった不具合を無くすことができる。
【００６９】
また、制御部１８は、予め定められた所定温度間隔毎に予め定められた基準温度を対応付けて記憶する記憶手段と、各サーミスタ１２，１３側の何れか一方の電圧信号からの検知温度が所定温度間隔の温度となる毎に、各サーミスタ１２，１３側の双方の電圧信号から検知される温度の差分（温度差）を求めて、記憶手段に記憶された基準温度と比較する。この比較結果、当該基準温度を超える差分が、予め定められた温度幅よりも広温度範囲で得られる場合にオフセット故障と判定し、予め定められた温度幅よりも狭小な特定温度範囲で得られる場合にゲイン故障と判定するように構成した。
この構成によれば、各サーミスタ１２，１３のオフセット故障又はゲイン故障を適正に判定することができる。
【００７０】
また、基準温度は、所定温度間隔毎に、各サーミスタ１２，１３の温度検出精度の絶対値を組み合わせて加算した内の最大値である。つまり、所定温度間隔毎において、各サーミスタ１２，１３の最も低い温度検出精度を基準温度としている。従って、各サーミスタ１２，１３の検出温度差が、その基準温度を超えれば、サーミスタ１２，１３で許容される温度検出精度を超えていることになり、各サーミスタ１２，１３の双方又は何れか一方が故障と判定可能となる。
【００７１】
以上の第１及び第２実施形態では、温度検出回路１０が自動車の燃料電池用の高圧ガスタンク２５の内部温度検出用途に用いられる場合について説明したが、この他、船舶用や定置型の燃料電池用のタンクに用いても良い。更には、ＣＮＧ(Compressed Natural Gas)等、内部温度が広範囲で変化する他の容器や環境に用いても良い。その容器には様々な種類のものがあるが、タンク２５もその容器の一種として含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１０，３０  温度検出回路
１２，１３  サーミスタ
１５，１６  プルアップ抵抗器
１７  切替スイッチ
１７ａ  第１固定端子
１７ｂ  第２固定端子
１７ｃ  可動端子
１８  制御部
１９  電源部
２１  Ａ／Ｄ変換部
２２  温度検知部
２３  閾値判定部
２４  スイッチ切替部
２５  高圧ガスタンク（タンク）
２７  ＥＣＵ
２８  車載バッテリ
２９  イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）
３１  故障検知部
【図１】
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【図２】
0005595466.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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