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    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft ein System zum Messen der Temperatur eines elektrischen Geräts. Das System umfasst einen in dem elektrischen Gerät angeordneten Transistor (Q1), wobei der Transistor (Q1) dazu vorgesehen ist, eine erste Funktion im elektrischen Gerät zu erfüllen. Weiterhin umfasst das System einen Mikroprozessor (307), der auf eine Spannung am Transistor (Q1) empfindlich ist, wobei die Spannung eine Funktion der Temperatur des Transistors (Q1) ist. Das Abfühlen der Temperatur des elektrischen Geräts ist dabei nicht die erste Funktion des Transistors (Q1).The invention relates to a system for measuring the temperature of an electrical device. The system comprises a transistor (Q1) arranged in the electrical device, the transistor (Q1) being provided to perform a first function in the electrical device. The system further comprises a microprocessor (307) which is sensitive to a voltage across the transistor (Q1), the voltage being a function of the temperature of the transistor (Q1). Sensing the temperature of the electrical device is not the first function of the transistor (Q1).
    公开号:DE102004018533A1
    申请号:DE200410018533
    申请日:2004-04-14
    公开日:2004-12-30
    发明作者:Boris Bloomfield Khaykin；Dave Grosse Ile Rutkowski
    申请人:Visteon Global Technologies Inc；
    IPC主号:G01K7-01
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Temperatursensoren.Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung eines Transistorsals Temperatursensor in einem elektrischen Gerät.TheThe present invention relates generally to temperature sensors.In particular, the invention relates to the use of a transistoras a temperature sensor in an electrical device.
    [0002] DieTemperatur elektrischer Gerätewird mit Temperatursensorschaltungen gemessen. Manche elektrischeGeräteweisen eine separate Temperatursensorschaltung auf, die zur Messungder Temperatur des elektrischen Geräts eingesetzt wird. Die von derTemperatursensorschaltung gemessenen Daten sind wesentlich, um eine Überhitzungdes elektrischen Gerätszu vermeiden.TheTemperature of electrical devicesis measured with temperature sensor circuits. Some electricalequipmenthave a separate temperature sensor circuit for measuringthe temperature of the electrical device is used. The one from theTemperature sensor circuit measured data are essential to prevent overheatingof the electrical deviceto avoid.
    [0003] Inder Regel weisen Temperatursensorschaltungen eine mit einem Widerstand(R) oder einer Konstantstromquelle (KSQ) verbundene Spannungsquelle(VKS) auf, wie in 1 dargestellt ist. Der Widerstand istmit einem Transistor (Q) verbunden. Der Transistor befindet sichin der Näheeines Geräts 102 undgibt Wärmean das Gerätab. Bei dem Gerät kannes sich zum Beispiel um einen Lüfter,einen Transistor oder ein Steuermodul handeln. Die Basis und derKollektor des Transistors Q sowie der Widerstand bzw. die Konstantstromquellesind mit einem Signalformer 101 verbunden. In der Regelumfasst der Signalformer 101 Komponenten wie Verstärker, Widerstände undMikroprozessoren. Wenn die Spannungsquelle aktiviert ist, werdenam Transistor Q ein Kollektorstrom (IC),eine Kollektor-Emitter-Spannung (VCE) undeine Basis-Emitter-Spannung (VBE) erzeugt.Wenn der Transistor gesättigtist, ist der Temperaturkoeffizient für VBE beivariierendem Kollektorstrom relativ stabil. Dieser Zusammenhangist in 2 grafisch dargestellt,die die Variation des Temperaturkoeffizienten für VBE alsFunktion des Kollektorstroms IC zeigt.As a rule, temperature sensor circuits have a voltage source (V KS ) connected to a resistor (R) or a constant current source (KSQ), as in 1 is shown. The resistor is connected to a transistor (Q). The transistor is near a device 102 and gives off heat to the device. The device can be, for example, a fan, a transistor or a control module. The base and the collector of the transistor Q and the resistor or the constant current source are with a signal shaper 101 connected. Usually the signal shaper includes 101 Components such as amplifiers, resistors and microprocessors. When the voltage source is activated, a collector current (I C ), a collector-emitter voltage (V CE ) and a base-emitter voltage (V BE ) are generated at transistor Q. When the transistor is saturated, the temperature coefficient for V BE is relatively stable with varying collector current. This connection is in 2 shown graphically, which shows the variation of the temperature coefficient for V BE as a function of the collector current I C.
    [0004] Aufgrundder nichtlinearen Beziehung zwischen IC unddem Temperaturkoeffizienten fürVBE ist die präzise Ermittlung der Temperaturdes überwachtenGerätsrelativ schwierig. Darüberhinaus handelt es sich bei der Temperatursensorschaltung um eine separateSchaltung, die aus mehreren Komponenten besteht und zusätzlichenPlatz auf einer Platine beansprucht.Because of the non-linear relationship between I C and the temperature coefficient for V BE , the precise determination of the temperature of the monitored device is relatively difficult. In addition, the temperature sensor circuit is a separate circuit that consists of several components and takes up additional space on a circuit board.
    [0005] Esbesteht daher Bedarf an einem kostengünstigen und einfachen Verfahrenund System zur unkomplizierten und präzisen Messung der Temperaturdes elektrischen Geräts.Itthere is therefore a need for an inexpensive and simple methodand system for uncomplicated and precise measurement of the temperatureof the electrical device.
    [0006] Ineiner Ausführungsformder Erfindung wird ein System zum Messen der Temperatur eines elektrischenGerätsbereitgestellt. Das System umfasst einen Transistor und einen Mikroprozessor.Der Transistor ist in einem elektrischen Gerät angeordnet und erfüllt dorteine erste Funktion. Der Mikroprozessor ist auf eine Spannung amTransistor empfindlich. Die Spannung am Transistor ist eine Funktionder vom elektrischen Gerätabgegebenen Wärme.Der Mikroprozessor ist dazu eingerichtet, die Temperatur des elektrischenGerätsals Funktion der Spannung zu ermitteln. Dabei ist die Ermittlungder Temperatur des elektrischen Geräts nicht die erwähnte ersteFunktion des Transistors. Der im elektrischen Gerät angeordneteTransistor wird sowohl als Temperatursensor als auch zu einem anderenZweck eingesetzt.Inone embodimentThe invention provides a system for measuring the temperature of an electricalequipmentprovided. The system includes a transistor and a microprocessor.The transistor is arranged in an electrical device and meets therea first function. The microprocessor is on a voltageTransistor sensitive. The voltage on the transistor is a functionthat of the electrical deviceemitted heat.The microprocessor is set up to control the temperature of the electricalequipmentas a function of the voltage. Here is the determinationthe temperature of the electrical device is not the first mentionedFunction of the transistor. The one located in the electrical deviceTransistor is used both as a temperature sensor and anotherPurpose used.
    [0007] Ineiner anderen Ausführungsformwird ein System zum Messen der Temperatur eines elektrischen Geräts bereitgestellt.Das System umfasst einen Transistor und einen Mikroprozessor. DerTransistor wird im gesättigtenZustand betrieben. Der Mikroprozessor ist dazu eingerichtet, dietemperaturabhängigeReaktion des Transistors auf eine Spannung am Transistor auszuwerten,wobei der Transistor gesättigtist.Inanother embodimentA system for measuring the temperature of an electrical device is provided.The system includes a transistor and a microprocessor. TheTransistor becomes saturatedCondition operated. The microprocessor is set up totemperature-dependentEvaluate the response of the transistor to a voltage across the transistor,the transistor being saturatedis.
    [0008] Ineiner weiteren Ausführungsformwird ein Verfahren zum Messen der Temperatur eines elektrischenGerätsbereitgestellt. Ein Transistor des elektrischen Geräts erfüllt eineerste Funktion. Die Temperatur des elektrischen Geräts wirdals Funktion einer Spannung ermittelt. Dabei ist das Ermitteln der Temperaturdes elektrischen Gerätsist nicht die erste Funktion.Ina further embodimentis a method for measuring the temperature of an electricalequipmentprovided. A transistor of the electrical device fulfills onefirst function. The temperature of the electrical device willdetermined as a function of a voltage. Thereby is the determination of the temperatureof the electrical deviceis not the first function.
    [0009] Dieseund weitere Vorteile werden aus der Lektüre der folgenden Beschreibungunter Bezugnahme auf die beigefügtenZeichnungen umfassender verständlich.Thisand other advantages will become apparent upon reading the following descriptionwith reference to the attachedDrawings more comprehensible.
    [0010] In 1 wird eine aus dem Standder Technik bekannte Temperatursensorschaltung schematisch dargestellt;In 1 a temperature sensor circuit known from the prior art is shown schematically;
    [0011] 2 ist eine grafische Darstellungder Beziehung zwischen dem Temperaturkoeffizienten der Basis-Emitter-Spannungund dem Kollektorstrom des in 1 dargestelltenTransistors; 2 is a graphical representation of the relationship between the temperature coefficient of the base-emitter voltage and the collector current of the in 1 illustrated transistor;
    [0012] 3 ist ein schematischesBlockdiagramm einer Ausführungsformeiner elektrischen Servolenkung; 3 Figure 3 is a schematic block diagram of one embodiment of an electric power steering system;
    [0013] 4 stellt eine Buskondensator-Vorladeschaltungstopologieeiner elektrischen Servolenkung schematisch dar; 4 schematically illustrates a bus capacitor precharge circuit topology of an electric power steering;
    [0014] 5 stellt die in 3 dargestellte Vorladeschaltungund das Operationsverstärkersystem schematischdar; und 5 puts the in 3 preload shown circuit and the operational amplifier system schematically; and
    [0015] 6 stellt die proportionaleBeziehung zwischen VBE und der Umgebungstemperatureines elektrischen Gerätsgemäß einerAusführungsform dervorliegenden Erfindung graphisch dar. 6 graphically illustrates the proportional relationship between V BE and the ambient temperature of an electrical device according to an embodiment of the present invention.
    [0016] ImRahmen der vorliegenden Erfindung erfüllt ein Transistor zwei Funktionen: 1. seine herkömmlicheFunktion in einer Schaltung bzw. einem elektrischen System, zumBeispiel einer elektrischen Servolenkung, und 2. der Transistor arbeitet als Temperatursensor, der die Temperaturdes elektrischen Systems, zum Beispiel der elektrischen Servolenkungermittelt. In the context of the present invention, a transistor fulfills two functions: 1. its conventional function in a circuit or an electrical system, for example an electric power steering, and 2. The transistor works as a temperature sensor, which determines the temperature of the electrical system, for example the electric power steering.
    [0017] Dieerste Funktion des Transistors kann insbesondere darin bestehen,einen MOS-Feldeffekttransistor (MOSFET) in einer Schaltung der elektrischenServolenkung anzusteuern, um große Kondensatoren eines Geräts mit Stromzu versorgen, welches einen Motor der elektrischen Servolenkung mitelektrischer Leistung versorgt. Der Transistor kann eine beliebigeerste Funktion in Zusammenhang mit einem elektrischen Gerät erfüllen.TheThe first function of the transistor can in particular consist ina MOS field effect transistor (MOSFET) in a circuit of the electricalPower steering to control large capacitors of a device with electricityto supply which an electric power steering motor withelectrical power. The transistor can be anyperform the first function in connection with an electrical device.
    [0018] Dader Transistor im normalen Betrieb den MOSFET steuert, ist der Transistorgesättigt.Die Sättigungeines Transistors tritt ein, wenn der Basisstrom (IB)des Transistors so hoch ist, dass die Kollektor-Emitter-Spannung(VCE) unter die Basis-Emitter-Spannung (VBE) fällt.Im Allgemeinen tritt die Sättigungdes Transistors bzw. einer elektrischen Komponente ein, wenn amTransistor eine solche Spannung anliegt und/oder der Transistorvon einem solchen Strom durchflossen wird, dass er seine normale Funktionin einer elektrischen Schaltung erfüllt. Wie bereits erwähnt, erfüllt dergesättigteTransistor als zweite Funktion die Funktion eines Temperatursensors,der auf die Temperatur eines elektrischen Systems reagiert, beidem es sich zum Beispiel um eine elektrische Servolenkung handelnkann.Since the transistor controls the MOSFET in normal operation, the transistor is saturated. A transistor becomes saturated when the base current (I B ) of the transistor is so high that the collector-emitter voltage (V CE ) falls below the base-emitter voltage (V BE ). In general, the transistor or an electrical component becomes saturated when such a voltage is applied to the transistor and / or such a current flows through the transistor that it fulfills its normal function in an electrical circuit. As already mentioned, the saturated transistor as a second function fulfills the function of a temperature sensor which reacts to the temperature of an electrical system, which can be, for example, an electric power steering system.
    [0019] Wiein 3 dargestellt umfassteine elektrische Servolenkung 300 folgende Komponenten:einen Motor 301, einen Leistungsbrückentreiber 303, eineLeistungsbrücke 305,einen Mikroprozessor 307, eine Vorladeschaltung 309 undein Operationsverstärkersystem 311.Der Motor 301 ist elektrisch mit der Leistungsbrücke 305 verbunden.As in 3 shown includes an electric power steering 300 the following components: an engine 301 , a power bridge driver 303 , a power bridge 305 , a microprocessor 307 , a precharge circuit 309 and an operational amplifier system 311 , The motor 301 is electrical with the power bridge 305 connected.
    [0020] DerLeistungsbrückentreiber 303 isteine integrierte Schaltung, die eine Steuerlogik, eine Ladungspumpe,eine Ansteuereinheit und einen MOSFET umfasst. Es können jedochauch andere Treiber mit abweichenden, zusätzlichen oder weniger Komponentenverwendet werden. In einer Ausführungsformumfasst die Leistungsbrücke 305 große Kondensatoren,die den Motor 301 mit einer Betriebs spannungen und einemBetriebsstrom versorgen. Der Motor 301 ist ein ist miteiner Lenkanlage verbundener Elektromotor einer elektrischen Servolenkung.The power bridge driver 303 is an integrated circuit that includes control logic, a charge pump, a drive unit and a MOSFET. However, other drivers with different, additional or fewer components can also be used. In one embodiment, the power bridge comprises 305 large capacitors that power the motor 301 supply with an operating voltage and an operating current. The motor 301 is an electric motor of an electric power steering connected to a steering system.
    [0021] DieLeistungsbrücke 305 wirdvom Leistungsbrückentreiber 303 gesteuertund befindet sich in der Näheder Vorladeschaltung 309. Die Vorladeschaltung 309 befindetsich in einem Abstand von ca. 1–20Millimetern von der Leistungsbrücke 305,es sind jedoch auch andere Abständemöglich.Aufgrund der oben beschriebenen räumlichen Anordnung reagiertein Transistor der Vorladeschaltung 309 in der Regel aufdie Temperatur der Leistungsbrücke 305.The power bridge 305 is used by the power bridge driver 303 controlled and is located near the precharge circuit 309 , The precharge circuit 309 is located at a distance of approx. 1–20 millimeters from the power bridge 305 , however, other distances are also possible. Due to the spatial arrangement described above, a transistor of the precharge circuit reacts 309 usually on the temperature of the power bridge 305 ,
    [0022] DerLeistungsbrückentreiber 303 istmit dem Mikroprozessor 307 verbunden. Der Mikroprozessor 307 istmit dem Operationsverstärkersystem 311 verbunden,welches wiederum mit der Vorladeschaltung 309 verbundenist. Alle oben erwähntenKomponenten sind in der Näheeiner mit dem Motor 301 verbundenen Lenksäule (nichtabgebildet) angeordnet. Der Motor 301, die Leistungsbrücke 305,der Leistungsbrückentreiber 303,die Vorladeschaltung 309, der Mikroprozessor 307 unddas Operationsverstärkersystem 311 sinddurch eine Kabel- bzw. Drahtverbindung oder eine andere geeigneteelektrische Verbindung miteinander verbunden, wie in 3 dargestellt wird. Es können andereVerbindungen mit abweichenden, zusätzlichen oder weniger Komponenten verwendetwerden.The power bridge driver 303 is with the microprocessor 307 connected. The microprocessor 307 is with the operational amplifier system 311 connected, which in turn with the precharge circuit 309 connected is. All of the above components are close to one with the engine 301 connected steering column (not shown). The motor 301 , the power bridge 305 , the power bridge driver 303 , the pre-charge circuit 309 , the microprocessor 307 and the operational amplifier system 311 are connected to each other by a cable or wire connection or another suitable electrical connection, as in 3 is pictured. Other connections with different, additional or fewer components can be used.
    [0023] DerMikroprozessor 307 steuert den Betrieb der elektrischenServolenkung 300. Insbesondere übergibt der Mikroprozessor 307 einSteuersignal an die Vorladeschaltung 309. Ein in 4 dargestellter TransistorQ1 der Vorladeschaltung 309 (400 in 4) empfängt das Steuersignal, so dassder Transistor Q1 gesättigtund aktiviert wird. Wenn der gesättigteTransistor Q1 aktiviert wird, erfüllt er eine erste Funktion,indem er den MOSFET Q2 steuert. Der MOSFET Q2 leitet Strom an große Kondensatorenin einem elektrischen Gerät,bei dem es sich zum Beispiel um die Leistungsbrücke 305 handeln kann.Der empfangene Strom wird als Spannung in den großen Kondensatorender Leistungsbrücke 305 gespeichert,bis er freigegeben und/oder aktiviert und an den Motor 301 geleitetwird.The microprocessor 307 controls the operation of the electric power steering 300 , In particular, the microprocessor passes 307 a control signal to the precharge circuit 309 , An in 4 Shown transistor Q1 of the precharge circuit 309 ( 400 in 4 ) receives the control signal so that transistor Q1 is saturated and activated. When the saturated transistor Q1 is activated, it performs a first function by controlling the MOSFET Q2. MOSFET Q2 conducts current to large capacitors in an electrical device, such as a power bridge 305 can act. The received current is called voltage in the large capacitors of the power bridge 305 saved until it is released and / or activated and sent to the engine 301 is directed.
    [0024] DerTransistor Q1 erfülltdarüberhinaus eine weitere Funktion. Der Transistor Q1 dient als Temperatursensor,der auf die Temperatur in der Umgebung des Tran sistors Q1 reagiert.Bei der oben beschriebenen räumlichenAnordnung beeinflusst die Temperatur der Leistungsbrücke 305 dieTemperatur des Transistors Q1, so dass die Temperatur der Leistungsbrücke ermitteltwird, um eine Überhitzungbzw. eine Fehlfunktion zu verhindern.The transistor Q1 also fulfills another function. The transistor Q1 serves as a temperature sensor which responds to the temperature in the vicinity of the transistor Q1. With the spatial arrangement described above, the temperature of the power bridge affects 305 the temperature of the transistor Q1, so that the temperature of the power bridge is determined in order to prevent overheating or malfunction.
    [0025] DasOperationsverstärkersystem 311 arbeitetmit dem gesättigtenTransistor Q1 zusammen, um eine Spannung an den Mikroprozessor 307 zu übergeben,die die Umgebungstemperatur anzeigt. In Abhängigkeit von der vom Mikroprozessor 307 empfangenenEingangsspannung versorgt der Mikroprozessor die Leistungsbrücke 305 mitSpannung und/oder Strom. Die Leistungsbrücke 305 empfängt dieSpannung und/oder den Strom. Weiter gibt sie die in den großen Kondensatorender Leistungsbrücke 305 gespeicherteSpannung oder Energie frei und/oder aktiviert sie. Diese gespeicherteEnergie liefert die Antriebsleistung für den Motor 301, umdie elektrische Servolenkung anzutreiben.The operational amplifier system 311 processing tet with the saturated transistor Q1 to apply a voltage to the microprocessor 307 which indicates the ambient temperature. Depending on that of the microprocessor 307 received input voltage, the microprocessor supplies the power bridge 305 with voltage and / or current. The power bridge 305 receives the voltage and / or the current. It also passes them on in the large capacitors of the power bridge 305 stored voltage or energy free and / or activated. This stored energy provides the drive power for the engine 301 to drive the electric power steering.
    [0026] DerMikroprozessor 307 kann verschiedene Formen aufweisen,so kann er zum Beispiel als um ein Hardwaregerät mit einem integrierten Softwarealgorithmusausgebildet sein. Der Softwarealgorithmus kann eine grafische Verweistabellegemäß 6, Schwellenwerte, Konvertierungsprogrammezur Konvertierung von Spannungswerten in Temperaturwerte und aufder gemessenen Temperatur basierende Steueranweisungen umfassen.Das Hardwaregerät umfasstvorzugsweise einen oder mehrere Mikroprozessoren, Mikrocontrolleroder Digitalsignalprozessoren und weist einen EEPROM-, ROM oder Flash-Speicher,einen statischen RAM-Speicher, eine Zeitgeberschaltung oder einenanderen typisch in einem elektrischen Gerät verwendeten Prozessor auf.Der Softwarealgorithmus versetzt den Mikroprozessor 307 indie Lage, Spannungswerte basierend auf der grafischen Verweistabellegemäß 6 bzw. anhand eines Konvertierungsprogrammsin Temperaturwerte oder temperaturabhängige Steueranweisungen zukonvertieren. Darüberhinaus versetzt der Softwarealgorithmus den Mikroprozessor 307 indie Lage, bestimmte Befehle auszuführen, wie basierend auf derTemperatur der Leistungsbrücke 305 odereines anderen elektrischen Gerätsdie Leistungsabgabe zu verringern oder zu unterbrechen oder einen Fehlercodeauszuführen.In alternativen Ausführungsformenhandelt es sich beim Mikroprozessor 307 um ein oder mehrereanaloge oder digitale Geräte,die zur Steuerung des e lektrischen Geräts oder eines anderen Geräts konfiguriertsind, wobei die Steuerung zumindest teilweise in Abhängigkeitvon der Temperatur oder der gemessenen temperaturabhängigen Spannungerfolgt.The microprocessor 307 can have different shapes, for example it can be designed as a hardware device with an integrated software algorithm. The software algorithm can provide a graphical reference table according to 6 , Threshold values, conversion programs for converting voltage values into temperature values and control instructions based on the measured temperature. The hardware device preferably comprises one or more microprocessors, microcontrollers or digital signal processors and has an EEPROM, ROM or flash memory, a static RAM memory, a timer circuit or another processor typically used in an electrical device. The software algorithm moves the microprocessor 307 able to measure voltage values based on the graphical reference table 6 or convert to temperature values or temperature-dependent control instructions using a conversion program. In addition, the software algorithm relocates the microprocessor 307 able to execute certain commands based on the temperature of the power bridge 305 or other electrical device to reduce or interrupt the power output or to run an error code. In alternative embodiments, the microprocessor is 307 one or more analog or digital devices that are configured to control the electrical device or another device, the control taking place at least partially as a function of the temperature or the measured temperature-dependent voltage.
    [0027] DerMikroprozessor 307 übergibtein Steuersignal an die Vorladeschaltung 309. Bei dem vonder Vorladeschaltung 309 empfangenen Steuersignal kannes sich um ein 5-Volt-Signal oder ein anderes von einem Mikroprozessorausgegebenes Steuersignal handeln. Im vorliegenden Beispiel istdie Vorladeschaltung 309 eine Komponente einer größeren Buskondensator-Vorladeschaltungstopologieeiner elektrischen Servolenkung wie sie in 4 dargestellt ist. Die Buskondensator-Vorladeschaltung 400 derelektrischen Servolenkung umfasst einen Transistor Q1, der aktiviertwird, wenn die Vorladeschaltung 309 das vom Mikroprozessorausgegebene Steuersignal empfängt.Q1 wird zwar als NPN-Transistor dargestellt, aber es können auchandere Topologien mit beliebigen anderen geeigneten Bipolartransistorenverwendet werden, zum Beispiel Topologien mit einem NPN- oder PNP-Transistor.Der Transistor Q1 steuert den MOSFET Q2, um die großen Kondensatorender Leistungsbrücke 305 mitSpannung und/oder Strom zu versorgen. Die Vorladeschaltung 309 befindetsich in ca. 1–20Millimeter Abstand von der Leistungsbrücke 305. Da sich dieVorladeschaltung 309 in der Nähe der Leistungsbrücke 305 befindet,wird der Transistor Q1 auch eingesetzt, um die von der Leistungsbrücke 305 abgegebeneWärme zuermitteln. Die großenKondensatoren der Leistungsbrücke 305 verwendendie vom MOSFET Q2 empfangenen Spannungen und/oder Ströme, um denMotor 301 der elektrischen Servolenkung mit elektrischerLeistung zu versorgen. Somit sättigtdas Steuersignal des Mikroprozessors 307 den TransistorQ1 und steuert damit den MOSFET Q2, der Spannung und/oder Stroman die Leistungsbrücke 305 überträgt. Die Buskondensator-Vorladeschaltung 400 derelektrischen Servolenkung umfasst den MOSFET Q2, den TransistorQ1, einen bipolaren Sperrschicht-Transistor Q3, Widerstände R1–R4, einenWiderstand R6, einen Widerstand R7 sowie Kondensatoren C1 und C2.In einer Ausführungsformweisen die Widerständeund Kondensatoren die folgenden Werte auf: R1 = 10 kOhm, R2 = 10kOhm, R3 = 15 kOhm, R4 = 1,1 kOhm, R6 = 10 kOhm, R7 = 1 Ohm, C22= 22 Nanofarad und C1 = 14.000 Mikrofarad. Es sind jedoch auch andereWerte möglich.Die Vorladeschaltung 309 umfasst einige Komponenten derBuskondensator- Vorladeschaltung 400 derelektrischen Servolenkung, zum Beispiel den Transistor Q1 und dieWiderständeR1–R4,wie in 5 dargestelltwird. Die Vorladeschaltung 309 kann aber auch abweichende,zusätzlicheoder weniger Komponenten aufweisen.The microprocessor 307 passes a control signal to the precharge circuit 309 , In the case of the precharge circuit 309 received control signal can be a 5 volt signal or another control signal output by a microprocessor. In the present example is the precharge circuit 309 a component of a larger bus capacitor precharge circuit topology of an electric power steering system as in 4 is shown. The bus capacitor precharge circuit 400 The electric power steering includes a transistor Q1, which is activated when the precharge circuit 309 receives the control signal output by the microprocessor. While Q1 is represented as an NPN transistor, other topologies can be used with any other suitable bipolar transistor, for example topologies with an NPN or PNP transistor. Transistor Q1 controls MOSFET Q2 around the large capacitors of the power bridge 305 to supply with voltage and / or current. The precharge circuit 309 is located approximately 1–20 millimeters from the power bridge 305 , Because the precharge circuit 309 near the power bridge 305 is located, the transistor Q1 is also used to by the power bridge 305 to determine the heat given off. The large capacitors of the power bridge 305 use the voltages and / or currents received by MOSFET Q2 to drive the motor 301 to supply the electric power steering with electrical power. Thus the control signal of the microprocessor saturates 307 the transistor Q1 and thus controls the MOSFET Q2, the voltage and / or current to the power bridge 305 transfers. The bus capacitor precharge circuit 400 of electric power steering includes MOSFET Q2, transistor Q1, a bipolar junction transistor Q3, resistors R1-R4, a resistor R6, a resistor R7, and capacitors C1 and C2. In one embodiment, the resistors and capacitors have the following values: R1 = 10 kOhm, R2 = 10 kOhm, R3 = 15 kOhm, R4 = 1.1 kOhm, R6 = 10 kOhm, R7 = 1 Ohm, C22 = 22 Nanofarad and C1 = 14,000 microfarads. However, other values are also possible. The precharge circuit 309 includes some components of the bus capacitor precharge circuit 400 electric power steering, for example transistor Q1 and resistors R1-R4 as in 5 is pictured. The precharge circuit 309 but can also have different, additional or fewer components.
    [0028] In 5 wird nur der für die Temperaturmessungverwendete Teil der Vorladeschaltung 309 dargestellt. DieVorladeschaltung 309 empfängt das Steuersignal vom Mikroprozessor 307.Wenn dieses Steuersignal an die Vorladeschaltung 309 geleitet wird,werden ein Basisstrom (IB) am TransistorQ1 und eine Basis-Emitter-Spannung(VBE) am Transistor Q1 erzeugt, so dassder Transistor Q1 gesättigt wird.In 5 only the part of the precharge circuit used for temperature measurement 309 shown. The precharge circuit 309 receives the control signal from the microprocessor 307 , When this control signal to the precharge circuit 309 is conducted, a base current (I B ) is generated at transistor Q1 and a base-emitter voltage (V BE ) at transistor Q1, so that transistor Q1 becomes saturated.
    [0029] Wiein 2 gezeigt wird, istdie Kurve des Temperaturkoeffizienten zwischen 0,5 und 1,0 Milliampererelativ flach, das heißt,sie weist nur eine geringe Variation in Abhängigkeit vom Kollektorstrom auf.Es ist wünschenswert,den Transistor Q1 in der Mitte dieses Bereichs zu halten, so dassdie Temperaturmessung nicht durch Schwankungen der Batteriespannungbeeinflusst wird. Die Nennspannung von in Kraftfahrzeugen eingesetztenBatterien liegt bei einem Nennwert von 13,5 Volt zwischen 9 und18 Volt. Die WiderständeR3 und R4 liefern bei 13,5 Volt eine Stromstärke von 0,75 Milliampere; R3+ R4 = 13,5/0,75 = 18.000 Ohm. Bei einer Batteriespannung von 9Volt beträgtdie Stromstärke0,5 Milliampere und bei einer Batteriespannung von 18 Volt beträgt die Stromstärke 1,0Milliampere. Fürdiese Anwendung wird R3 auf 15.000 Ohm gesetzt und R4 auf 3.000Ohm. Da Q1 im gesättigtenZustand gehalten werden soll, muss der Basisstrom größer als10 % des maximalen Kollektorstroms von 1,0 Milliampere sein, dasheißtgrößer als0,1 Milliampere. Wenn das an R1 gesendete Signal von einem bei 5Volt arbeitenden Mikroprozessor stammt und R1 und R2 auf 10.000Ohm gesetzt sind, beträgtder Basisstrom ca. 0,4 Milliampere, das heißt, er liegt über demerforderlichen Mindestwert. In Abhängigkeit vom Typ des TransistorsQ1 könnenandere Werte fürR1, R2, R3 und R4 verwendet werden.As in 2 is shown, the curve of the temperature coefficient between 0.5 and 1.0 milliamperes is relatively flat, that is, it has only a slight variation depending on the collector current. It is desirable to keep transistor Q1 in the middle of this range so that the temperature measurement is not affected by fluctuations in the battery voltage. The nominal voltage of batteries used in motor vehicles is at a nominal value of 13.5 volts between 9 and 18 volts. Resistors R3 and R4 deliver a current of 0.75 milliamps at 13.5 volts; R3 + R4 = 13.5 / 0.75 = 18,000 ohms. With a battery voltage of 9 volts the current is 0.5 milliamps and with a battery voltage of 18 volts the current is 1.0 milliamps. For this application, R3 is set to 15,000 ohms and R4 to 3,000 ohms. Since Q1 is to be kept in the saturated state, the base current must be greater than 10% of the maximum collector current of 1.0 milliamperes, that is to say greater than 0.1 milliamperes. If the signal sent to R1 comes from a 5 volt microprocessor and R1 and R2 are set to 10,000 ohms, the base current is approximately 0.4 milliamperes, which is above the minimum required. Depending on the type of transistor Q1, other values for R1, R2, R3 and R4 can be used.
    [0030] Wiein 5 dargestellt ist,werden IC, IB, VCE und VBE am TransistorQ1 erzeugt, wenn das 5-Volt-Steuersignal und der 14-Volt-Batterieeingang angelegtwerden. Wenn sich der Transistor Q1 in einem Abstand von ca. 1–20 Millimeter vonder Leistungsbrücke 305 befindet,erfasst der Transistor Q1 die von der Leistungsbrücke 305 abgegebeneWärme.Wie bereits erwähnt,erzeugt die Vorladeschaltung 309 als Reaktion auf das durchdie Widerstände R1und R2 geleitete Steuersignal des Mikroprozessors 307 unddie von der Leistungsbrücke 305 abgegebeneWärmemengeeine Spannung VBE am Transistor Q1. DieSpannung VBE variiert umgekehrt proportionalmit der Temperatur bzw. Umgebungstemperatur. Die Beziehung zwischenVBE und der Umgebungstemperatur der Leistungsbrücke 305 kannim vorliegenden Beispiel mit der folgenden Funktion angegeben werden:V = (–0,00195·T) + 0,6908.As in 5 I C , I B , V CE and V BE are generated on transistor Q1 when the 5 volt control signal and 14 volt battery input are applied. If the transistor Q1 is at a distance of approx. 1-20 millimeters from the power bridge 305 the transistor Q1 detects that from the power bridge 305 emitted heat. As already mentioned, the precharge circuit generates 309 in response to the microprocessor control signal passed through resistors R1 and R2 307 and the power bridge 305 emitted amount of heat a voltage V BE at transistor Q1. The voltage V BE varies inversely proportional to the temperature or ambient temperature. The relationship between V BE and the ambient temperature of the power bridge 305 can be specified in the present example with the following function: V = (–0.00195 · T) + 0.6908.
    [0031] Diean der Basis des Transistors Q1 erzeugte Spannung VBE wirdzur Temperaturmessung zum Eingang des in 3 dargestellten Operationsverstärkersystems 311 geleitet.Das Operationsverstärkersystem 311 umfassteinen mit den Widerständen R5und R6 und dem Kondensator C1 verbundenen Operationsverstärker 501,wie in 5 dargestellt ist.In einer Ausführungsformweisen diese Komponenten die folgenden Werte auf: R5 = 1 kOhm, C1= 10 Nanofarad und R6 = 4,99 kOhm. Es sind jedoch auch andere Wertemöglich.Die mit dem Operationsverstärker 501 verbundenenWiderständeR5 und R6 verstärkendie am Transistor Q1 erzeugte Spannung VBE.In alternativen Ausführungsformenwird ein Spannungsteiler verwendet. Die verstärkte Spannung wird vom Operationsverstärkersystem 311 an einenFilter geleitet. Dieser Filter umfasst den mit dem Operationsverstärker 501 verbundenenWiderstand R7 und Kondensator C2 sowie den als Signalformer eingesetztenWiderstand R6. Durch die Verstärkungund den Filter wird das Ausgangssignal der verstärkten Spannung in einem Bereichgeregelt, der füreine Analog-Digital-Wandlung gemäß der GleichungVAus = (–0,0117·t) + 4,1379 geeignet ist.Der Widerstand R7 weist einen Wert von 27 kOhm auf und der KondensatorC2 einen Wert von 10 Nanofarad. Es sind jedoch auch andere Wertemöglich.The voltage V BE generated at the base of the transistor Q1 is used for temperature measurement at the input of the 3 operational amplifier system shown 311 directed. The operational amplifier system 311 includes an operational amplifier connected to resistors R5 and R6 and capacitor C1 501 , as in 5 is shown. In one embodiment, these components have the following values: R5 = 1 kOhm, C1 = 10 nanofarads and R6 = 4.99 kOhm. However, other values are also possible. The one with the operational amplifier 501 connected resistors R5 and R6 amplify the voltage V BE generated at transistor Q1. In alternative embodiments, a voltage divider is used. The amplified voltage is from the operational amplifier system 311 passed to a filter. This filter includes the one with the operational amplifier 501 connected resistor R7 and capacitor C2 and the resistor R6 used as a signal shaper. The amplification and the filter regulate the output signal of the amplified voltage in a range which is suitable for analog-digital conversion according to the equation V Aus = (−0.0117 · t) + 4.1379. The resistor R7 has a value of 27 kOhm and the capacitor C2 a value of 10 nanofarads. However, other values are also possible.
    [0032] Nachdemdie verstärkteSpannung fürdie Analog-Digital-Wandlung gefiltert wurde, wird sie zu einem Analog-Digital-Eingangdes in 3 dargestelltenMikroprozessors 307 oder zu einem mit dem Mikroprozessor 307 verbundenenAnalog-Digital-Wandlergeleitet. Der Mikroprozessor 307 wandelt die verstärkte undgefilterte Spannung in einen digitalen Wert VD umund verwendet diesen digitalen Wert zur Berechnung der Temperaturanhand der folgenden Gleichung: T = (4,1379 – VD)/0,0017.Darüberhinaus vergleicht der Mikroprozessor 307 die Temperaturmit vorgegebenen Schwellenwerten und gibt auf der gemessenen Temperaturbasierende Steueranweisungen aus. Wenn VBE zumBeispiel 0,6 Volt beträgt,ist die Umgebungstemperatur am Transistor Q1 50 Grad Celsius. InAbhängigkeitvom Wert von VBE kann der Mikroprozessor 307 einenFehlercode ausgeben oder die geeignete Maßnahmen ergreifen, um die amTransistor Q1 abgegebene Energie anpassen. Der Mikroprozessor 307 passtdie in der Umgebung des Transistors Q1 abgegebene Wärmemengean, indem er die an der Leistungsbrücke 305 angelegteBetriebsspannung verringert oder abschaltet und/oder den Betriebsstromverringert oder abschaltet. Der Mikroprozessor 307 kannzum Beispiel ein pulsweitenmoduliertes Signal anstelle eines kontinuierlichenSignals an den Leistungsbrückentreiber 303 leiten.Durch das pulsweitenmodulierte Signal werden die vom Leistungsbrückentreiber 303 undder Leistungsbrücke 305 anden Motor 301 angelegte Spannung und/oder die durch denMotor 301 fließendenStrömeverringert, so dass die durch den Antrieb des Motors 301 inder Leistungsbrücke 305 erzeugteWärmemengereduziert wird. Der Leistungsbrückentreiber 303 empfängt daspulsweitenmodulierte Signal und legt daraufhin eine niedrigere Betriebsspannungan die Leistungsbrücke 305 an und/oderlässt einenniedrigeren Betriebsstrom durch die Leistungsbrücke 305 fließen. Dievon der Leistungsbrücke 305 anden Motor 301 angeleiteten Spannungen und/oder durch denMotor 301 fließendenStrömewerden reduziert. In alternativen Ausführungsformen wird die Modulationsbreitedes pulsweitenmodulierten Signals in Abhängigkeit von der Temperaturangepasst. Andere modulierte oder nicht modulierte Signale können ebenfallsin Abhängigkeit vonder Temperatur angepasst werden.After the amplified voltage for the analog-digital conversion has been filtered, it becomes an analog-digital input of the in 3 microprocessor shown 307 or one with the microprocessor 307 connected analog-digital converter. The microprocessor 307 converts the amplified and filtered voltage into a digital value V D and uses this digital value to calculate the temperature using the following equation: T = (4.1379 - V D ) / 0.0017. In addition, the microprocessor compares 307 the temperature with predetermined threshold values and outputs control instructions based on the measured temperature. For example, if V BE is 0.6 volts, the ambient temperature at transistor Q1 is 50 degrees Celsius. Depending on the value of V BE , the microprocessor can 307 issue an error code or take the appropriate action to adjust the energy delivered to transistor Q1. The microprocessor 307 adjusts the amount of heat given off in the vicinity of transistor Q1 by using that at the power bridge 305 applied operating voltage is reduced or switched off and / or the operating current is reduced or switched off. The microprocessor 307 For example, a pulse width modulated signal instead of a continuous signal to the power bridge driver 303 conduct. The pulse width modulated signal means that the power bridge driver 303 and the power bridge 305 to the engine 301 applied voltage and / or by the motor 301 flowing currents are reduced, so that by driving the motor 301 in the power bridge 305 generated amount of heat is reduced. The power bridge driver 303 receives the pulse width modulated signal and then applies a lower operating voltage to the power bridge 305 on and / or allows a lower operating current through the power bridge 305 flow. The one from the power bridge 305 to the engine 301 guided voltages and / or by the motor 301 flowing currents are reduced. In alternative embodiments, the modulation width of the pulse-width-modulated signal is adjusted as a function of the temperature. Other modulated or non-modulated signals can also be adjusted depending on the temperature.
    [0033] Imobigen Bespiel ist der Transistor Q1 eine Komponente einer Vorladeschaltung 309 einerelektrischen Servolenkung. In anderen Ausführungsformen können zusätzlich zumTransistor Q1 oder anstelle des Transistors Q1 andere Transistorenoder Dioden verwendet werden, die Teil beliebiger Komponenten derelektrischen Servolenkung sein können.In weiteren Ausführungsformen,die fürdie Verwendung im Fahrzeugbereich oder in anderen Bereichen geeignetsein können,werden zum Erfülleneiner ersten Funktion und zur beschriebenen Temperaturmessung Transistorenoder Dioden eingesetzt, die außerhalbeiner elektrischen Ser volenkung angeordnet sind. So kann zum Beispielein Transistor, der eine Komponente eines Steuermoduls für ein Gerät ist, zumBetrieb des Steuermoduls sowie zur Temperaturmessung eingesetztwerden.In the above example, transistor Q1 is a component of a precharge circuit 309 an electric power steering. In other embodiments, other transistors or may be in addition to transistor Q1 or instead of transistor Q1 Diodes are used, which can be part of any components of the electric power steering. In further embodiments, which may be suitable for use in the vehicle area or in other areas, transistors or diodes are used for fulfilling a first function and for the temperature measurement described, which are arranged outside an electrical voltage system. For example, a transistor that is a component of a control module for a device can be used to operate the control module and for temperature measurement.
    [0034] Dieobige Darlegung zeigt, dass mit der vorliegenden Erfindung ein Systemzur Messung der Temperatur eines elektrischen Geräts bereitgestellt wird.Der Transistor ist in einem elektrischen Gerät angeordnet und erfüllt dorteine erste Funktion. Der Mikroprozessor reagiert zur Ermittlungder Temperatur des elektrischen Geräts auf eine Spannung am Transistor.Das Ermitteln der Temperatur des elektrischen Geräts ist dabeinicht die erste Funktion des Transistors. In vielen, aber nichtnotwendigerweise allen Ausführungsformenwird der zum Erfülleneiner Funktion in einem elektrischen Gerät eingesetzte Transistor ineinem gesättigtenZustand betrieben. Basierend auf dem gesättigten Transistor kann das Systemauf unkomplizierte Weise ein präzisesSignal erzeugen, welches die Temperatur des elektrischen Geräts repräsentiert.TheThe above statement shows that with the present invention a systemis provided for measuring the temperature of an electrical device.The transistor is arranged in an electrical device and meets therea first function. The microprocessor responds to the determinationthe temperature of the electrical device to a voltage across the transistor.It is determining the temperature of the electrical devicenot the first function of the transistor. In many, but notnecessarily all embodimentsbecomes the one to fulfilla function used in an electrical device transistor ina saturatedCondition operated. Based on the saturated transistor, the system cana precise in an uncomplicated wayGenerate a signal representing the temperature of the electrical device.
    [0035] Eswird darauf hingewiesen, dass die obige detaillierte Beschreibungin illustrativer Weise und nicht im Sinne einer Einschränkung zuverstehen ist und dass der Gegenstand der Erfindung durch die folgendenPatentansprücheund deren Entsprechungen definiert wird.Itit is noted that the above detailed descriptionin an illustrative manner and not as a limitationis understood and that the subject of the invention by the followingclaimsand their equivalents are defined.
    权利要求:
    Claims (8)
    [1]
    System zum Messen der Temperatur eines elektrischenGeräts,wobei das System Folgendes umfasst: a. einen in dem elektrischenGerät angeordneten Transistor(Q1), wobei der Transistor (Q1) dazu vorgesehen ist, eine ersteFunktion im elektrischen Gerätzu erfüllen;und b. einen Mikroprozessor (307), der auf eine Spannungam Transistor (Q1) empfindlich ist, wobei die Spannung eine Funktionder Temperatur des Transistors ist, und wobei das Abfühlen derTemperatur des elektrischen Gerätsnicht die erste Funktion des Transistors (Q1) ist.A system for measuring the temperature of an electrical device, the system comprising: a. a transistor (Q1) arranged in the electrical device, the transistor (Q1) being provided to perform a first function in the electrical device; and b. a microprocessor ( 307 ) which is sensitive to a voltage across the transistor (Q1), the voltage being a function of the temperature of the transistor, and wherein sensing the temperature of the electrical device is not the first function of the transistor (Q1).
    [2]
    Das System nach Anspruch 1, wobei der Mikroprozessor(307) einen EEPROM-Speicher umfasst.The system of claim 1, wherein the microprocessor ( 307 ) includes an EEPROM memory.
    [3]
    Das System nach Anspruch 1, wobei es sich bei demTransistor (Q1) um einen NPN-Transistor handelt.The system of claim 1, wherein theTransistor (Q1) is an NPN transistor.
    [4]
    Das System nach Anspruch 1, wobei das elektrischeGerät eineLeistungsbrücke(305) umfasst.The system of claim 1, wherein the electrical device comprises a power bridge ( 305 ) includes.
    [5]
    Das System nach Anspruch 1, wobei das elektrischeGerät einSteuermodul umfasst.The system of claim 1, wherein the electricalDeviceControl module includes.
    [6]
    Das System nach Anspruch 1, wobei der Mikroprozessor(307) dazu eingerichtet ist, das elektrische Gerät mit Spannungzu versorgen.The system of claim 1, wherein the microprocessor ( 307 ) is set up to supply the electrical device with voltage.
    [7]
    Das System nach Anspruch 6, wobei der Mikroprozessor(307) dazu eingerichtet ist, die Anpassung der für das elektrischeGerät bereitgestellten Spannungin Abhängigkeitvon der Temperatur des elektrischen Geräts zu steuern.The system of claim 6, wherein the microprocessor ( 307 ) is set up to control the adaptation of the voltage provided for the electrical device as a function of the temperature of the electrical device.
    [8]
    Das System nach Anspruch 1, wobei es sich bei demTransistor (Q1) um eine Komponente einer Vorladeschaltung (309)einer elektrischen Servolenkung (300) handelt und wobeider Transistor (Q1) dazu eingerichtet ist, die Vorladeschaltung(309) in Abhängigkeitvom Mikroprozessor (307) anzusteuern, wobei weiterhin einmit dem Transistor (Q1) und dem Mikroprozessor (307) verbundenerOperationsverstärker(501) vorgesehen ist, wobei der Transistor (Q1) mit einemEingang des Operationsverstärkers (501)verbunden ist und wobei der Ausgang des Operationsverstärkers (501)mit einem Eingang des Mikroprozessors (307) verbunden ist.The system of claim 1, wherein the transistor (Q1) is a component of a precharge circuit ( 309 ) an electric power steering ( 300 ) and the transistor (Q1) is set up to precharge the circuit ( 309 ) depending on the microprocessor ( 307 ) to be controlled, with a transistor (Q1) and the microprocessor ( 307 ) connected operational amplifier ( 501 ) is provided, the transistor (Q1) having an input of the operational amplifier ( 501 ) is connected and the output of the operational amplifier ( 501 ) with an input of the microprocessor ( 307 ) connected is.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004018533B4|2006-04-20|
    US20040208226A1|2004-10-21|
    US7600913B2|2009-10-13|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-12-30| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2005-05-12| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: VISTEON GLOBAL TECHNOLOGIES, INC., VAN BUREN TOWNS |
    2005-05-12| 8128| New person/name/address of the agent|Representative=s name: BAUER-VORBERG-KAYSER, 50968 KöLN |
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    2007-02-15| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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