[发明专利]检测开关结构中的短路的器件和方法

说明书

本发明涉及一种用于为电感性负载供应电力的器件。用于为电感性负载供应电力的器件包括被设计成控制负载中的电流的开关结构以及用于检测异常的装置，所述用于检测异常的装置被设计成生成关于检测到在向负载的电缆连接中能够发生的短路类型的异常的信息或者关于未检测到在向负载的电缆连接中能够发生的短路类型的异常的信息，以及关于有效性的信息，有效性是指关于未检测到异常的信息的有效性。如果在适当的时间窗口结束时所测量的电流低于给定电流数值，则在不置位有效性信息的情况下递送关于未检测到异常的信息。

技术领域

本发明总体上涉及电感性负载的供电。

更具体来说，本发明涉及检测可能在诸如例如晶体管桥之类的开关结构中发生的异常（诸如短路），所述开关结构被设计用于控制电感性负载中的给定数值的电流。

背景技术

本发明特别应用在汽车领域中。其例如可以被实施在合并有诸如H桥之类的开关结构的电子电路中。

在汽车工业中，这样的集成电路被用于控制诸如例如电动机之类的电感性负载中的电流的方向和/或强度。

这些电动机可以被使用在用于致动器的电子控制系统中。这例如可以是用于控制节流阀门（或ETC器件，即“电子节流控制”）或废气再循环阀门（或EGR器件）或者用在引擎或其他控制中的任何其他阀门的器件。更一般来说，其可以是由电动机致动的任何其他设备，诸如例如电动车窗。

用于这样的电感性负载的电力供应装置通常使用诸如开关H桥之类的开关结构。H桥包括四个功率开关，即处于正电力供应侧（例如产生正电力供应电压的电池）的两个“高”开关，以及处于负电力供应或接地侧的两个“低”开关。每一个开关通常包括MOS（金属氧化物半导体）功率晶体管。

基于设定点控制信号产生用于所述四个晶体管的模拟控制信号的序列。所述设定点信号和模拟控制信号通常是脉冲宽度调制信号，或PWM信号。其占空比允许控制注入到电感性负载中的电流的数量，并且因此，控制该负载中的平均电流强度。

在图2中图示了根据分层架构的电子控制系统的功能分解的一个实例。在分层结构中处于最高层的层21（称为“应用”层）允许选择一个参数集合（初始化）。在所述系统的层22（被称作“控制”层）中生成设定点信号，层22在层23（或“命令”层）上方，层23本身处于由H桥的电子元件构成的层24（或“硬件”层）上方。关于硬件和/或软件实现方式，“命令”层23和“硬件”层24可以被形成在同一集成电路内。“应用”层21和“控制”层22可以被实施在汽车的计算机的微处理器中。

一种给定策略导致在某些给定配置中在设定点信号的频率下控制H桥。其他配置则相反地被禁止，诸如例如高开关和低开关被一起闭合从而在电池与接地之间产生短路的配置。

短路可能发生在H桥的各个输出之间、或者每一个输出与接地之间或者每一个输出与电池的正电压之间的电缆连接中。H桥通过在发生短路的情况下将其自身与电力断开来保护其自身，并且因此避免其自身受到破坏。

通过测量流经功率晶体管的电流可以检验潜在短路的存在。这一测量必须在控制信号的一个周期期间，在完全包括在控制信号的所述周期的部分内的时间窗口内部来实施，其中后者不会改变电气状态，其显然取决于占空比。如果在这一参考时间窗口期间测量的电流超出被称作短路电流的给定阈值，则在系统的“命令”层23中声明异常。

但是在“控制”层22中，一般的策略是过滤罕见的故障发生，其中所述发生在任何情况下都将无法在维修车间中的诊断测试期间得到确认。为了克服检测过于灵敏的问题，可以通过几个相继的检验实施一种确认机制。这种机制可以基于分别与所考虑的每一种异常相关联的异常计数器。这一异常计数器例如可以在系统的“应用”层21中依赖于如下信息被保持更新，该信息与在实施每一项检验时从“硬件”层24经由“控制”层22和“命令”层23反馈的所述异常的存在或不存在有关。因此，如果所述检验产生关于异常存在的肯定结果，则异常计数器被递增，并且在相反的情况下可以被递减。