功率分布和控制單元的增強保護、診斷和控制的製作方法

2023-05-11 16:50:31 2

本公開涉及功率系統，並且具體地，涉及電子控制單元。

背景技術：

具有電流傳感器的智能開關通常用於驅動負載，諸如汽車系統中的燈。智能開關電流感測可使用反饋管腳來提供與開關的輸出電流成比例的電流。電流感測裝置可被配置為感測類似於旨在用於傳導的開關的額定電流的範圍內的電流。

技術實現要素：

通常，本公開的各種示例的目的在於提供一種電子控制單元，其被配置為在大範圍的電流等級之上提供增強精度的電流感測。在本公開的各個示例中，電子控制單元可以包括電流傳感器系統，其可以執行用於連接至電子控制單元的每個負載部件或者連接至特定電源供給的負載的開關消耗的電流的校準測量，電流的精確測量在大電流範圍內，其可能具有單獨的傳統對應開關電流感測。因此，本公開的電子控制單元的單個模型可應用於大範圍電流的大範圍的不同應用。電子控制單元可以將每個負載部件的每個開關的校準電流消耗傳輸至電子控制模塊的控制器。至少部分地基於由電流傳感器系統確定或基於其計算的校準電流值，控制器可以調節開關的電流，包括不具有電流感測的開關，諸如中繼器或金屬氧化物半導體場效應電晶體(mosfet)。電子控制單元可以潛在地執行隨時間重複的每個開關的校準電流值的確定，諸如電子控制單元每次上電時，這可以幫助確保校準電流值保持隨時間精確地校準。因此，控制器可以精確地調節連接至每個開關的負載中消耗的電源以及在開關中消耗的電能。電子控制單元還能夠快速地檢測負載中的故障條件或者與另一部件的問題，以及快速地關斷去往失效或故障的負載或部件的電流、或者關斷負載電流連接或負載布線連接失效或故障的負載或部件的電流。

一個示例的目的在於一種設備。該設備包括：電流傳感器系統；控制器，可操作地連接至電流傳感器系統；以及一個或多個開關，可操作地連接至控制器。電流傳感器系統被配置為接收通過一個或多個開關中的至少一個開關傳導的電流的測量。電流傳感器系統進一步被配置為執行一個或多個開關的校準總電流的測量。電流傳感器系統進一步被配置為至少部分地基於通過至少一個開關傳導的電流的測量與一個或多個開關的校準總電流的測量的比較，確定至少一個開關的電流的校準值。

另一示例的目的在於一種系統。該系統包括：數據接收器，被配置為接收通過可操作地連接至系統的一個或多個開關中的至少一個開關傳導的電流的測量。該系統還包括電流傳感器，被配置為執行一個或多個開關的校準總電流的測量。該系統還包括比較器系統，其被配置為執行通過至少一個開關傳導的電流的測量與一個或多個開關的校準總電流的測量的比較，從而生成至少一個開關的電流的校準值。該系統還包括數據接口系統，其被配置為生成表示至少一個開關的電流的校正值的輸出。

另一示例的目的在於一種方法。該方法包括：接收通過一個或多個開關中的至少一個開關傳導的電流的測量。該方法還包括執行用於一個或多個開關的校準總電流的測量。該方法進一步包括至少部分地基於通過至少一個開關傳導的電流的測量與一個或多個開關的校準總電流的測量的比較確定至少一個開關的電流的校準值。

以下在附圖和說明書中闡述本公開的一個或多個示例的細節。其他特徵、目的和優點將從說明書、附圖和權利要求中變得明顯。

附圖說明

圖1是示出本公開實施方式中的示例性電子控制模塊的框圖。

圖2示出了由包括在圖1的電子控制模塊中的多個開關和電流傳感器系統檢測的隨時間變化的電流的示例性示圖。

圖3是示出本公開的另一實施方式中的包括mosfet和/或除多個保護開關之外的中繼器的另一示例性電子控制模塊的概念框圖。

圖4示出了本公開一個實施方式中的通過多個保護開關和mosfet以及通過包括在圖3的電子控制模塊中的電流傳感器系統的隨時間變化的電流的另一示例性示圖。

圖5示出了本公開一個示例中的電流傳感器系統的概念框圖。

圖6是示出根據本公開示例的操作電流傳感器的方法，電流傳感器用於測量和存儲通過多個開關消耗的電流的校準值以及電子控制模塊中的開關的校準因子。

圖7示出了本公開另一實施方式中的通過多個開關並通過包括在圖1的電子控制模塊中的電流傳感器系統得到的隨時間變化的電流的另一示例性示圖，其中電流傳感器系統可以檢測並提供關於電子控制模塊本身的故障指示。

具體實施方式

圖1是示出本公開一個實施方式中的示例性電子控制模塊100的框圖。電子控制模塊100可以實施為電源分配模塊(pdm)、主體控制模塊(bcm)或動力系控制模塊(pcm)或用於控制提供給例如汽車的部件的電流的其他模塊。電子控制模塊100包括電流傳感器系統102、可操作地連接至電流傳感器系統102的控制器104(例如，微控制器、系統控制器)、可操作地連接至控制器104的電源總線106以及可操作地連接至電源總線106的代表性示例性開關112、114、116和118。電流傳感器系統102和電源總線106可以可操作地連接至電源101。在一些示例中，控制器104可以經由電流傳感器系統102和電源總線106連接至電源，或者在一些示例中可以獨立地連接至電源101。

例如，開關112、114、116和118均切換用於相應電子負載部件120的電源，諸如前燈、其他外部燈、內部燈、電機(例如，用於窗戶或鎖)、加熱線圈和/或汽車中的其他電設備和部件。在各個應用中，前燈和其他燈可以是發光二極體(led)燈和/或白熾燈。電子負載部件120可以連接至地或電源總線136(在使用高側電流傳感器的實施方式中為地)或者電源總線(使用低側電流傳感器的實施方式)。在一些示例中，開關112、114、116和118可以結合諸如內置診斷和保護的特徵。其他實施方式可以包括其他類型的開關，諸如以下進一步所述。各種電子設備和部件還可以連接至地/電源總線136。

如上所述，電子控制模塊100可以包括電流傳感器系統102，其可以執行從連接與電子控制模塊100連接的一個或多個負載部件的一個或多個開關112、114、116和118中的每一個消耗的電流的校準測量。電流傳感器系統102可以隨時間重複地執行通過一個或多個開關112、114、116和118的電流的其校準電流測量，諸如緊接在每次電子控制模塊100上電之後，利用大範圍的電流上的電流的精確測量。在一些示例中，電流傳感器系統102可以將開關112、114、116和118中的每個開關消耗的校準電流傳輸至電子控制模塊100的控制器104，這可能隨時間重複，諸如在每個開關第一次導通之後。電流傳感器系統102還可以保持用於每個開關112、114、116和118以及可能的任何mosfet、中繼器或由控制器104供電的其他部件的校準電流消耗值和/校準因子的查找表。因此，控制器104可以精確地調節針對每個部件的電源，並且能夠快速地基於來自電流傳感器系統102的輸出切斷故障的部件或負載，包括保護有限數量的不包括電流感測的開關設備。

傳統的使用反饋管腳的智能開關通常在系統組裝期間一次性最大化校準，並且通常具有進一步電流降低到其標稱或額定電流範圍以下而劇烈(例如，指數地)下降的精度。例如，傳統的智能開關能夠感測到4-5安培的標稱電流範圍內加減5-10％的精度的電流(例如，用於對白熾燈供電)，但是在0.5安培(例如，為發光二極體led供電)僅可以精確到加減50％的範圍內。這對系統的設計和負載的保護存在限制。一些典型的智能開關包括支持不同負載的標稱電流範圍，但是這些實施方式要求不同的變化，這通常是不實際的。相反，本公開的實施方式(諸如電子控制模塊100)可以重複地測量用於每個開關的校準電流值(諸如在每次上電或每次開關激活之後)，並且在來自覆蓋應用的寬陣列的寬電流範圍的任何電流處可以是精確的，如此能夠利用相似的精度為不同範圍的負載部件(諸如白熾燈或led)供電。由於本公開的實施方式(諸如電子控制模塊100)能夠經由單個電流傳感器系統102實現檢測和校準通過每個開關的電流，所以在一些示例中，本公開的實施方式還可以消除每個開關中的專用電流感測的需求。這可以消除在系統組裝時校準開關的需求。該系統可以允許增加特定負載條件的診斷或識別，這在單獨使用現有的智能開關的電流反饋的情況下是不可能的。

在各個示例中，電流傳感器系統102可以實施為通過其磁場測量電流的霍爾效應傳感器。在各個示例中，電流傳感器系統102還可以實施為巨磁阻(gmr)電流傳感器、電阻分流傳感器、電流感測電流變壓器或電感傳感器、或者任何其他類型的電流傳感器。電子控制模塊100的方面進一步參照以下的各個示例來描述。

圖2示出了本公開實施方式中的由多個開關112、114、116和118以及通過包括在圖1的電子控制模塊100中的電流傳感器系統102檢測的隨時間變化的電流的示例性示圖200。與開關112、114、116和118的電流感測無關地，電流傳感器系統102檢測通過電源總線106共同到達開關112、114、116和118的校準總電流。如下文進一步描述的，電流傳感器系統102由此能夠實現經由相應開關112、114、116和118進行維護的負載部件的每個負載部件的電流消耗的獨立的持續校準確定。

示圖200示出了電子控制模塊110上電之前的初始時間t1。然後，示圖200示出了開關112導通之後的時間t2。在該示例性示例中，開關112可以檢測通過其的10安培的電流(212)，並且將該值報告給電流傳感器系統102和/或控制器104。同時，電流傳感器系統102檢測接在開關112導通之後以及在由控制器104供電的任何其他開關導通之前的時間t2處12安培的電流(202b)。因此，電流傳感器系統102確定用於通過開關112消耗的電流的12安培的校準值。因此，電流傳感器系統102還可以確定用於開關112的+2安培的校準因子，表示由開關112報告的值應該通過+2安培來校正。因此，電流傳感器系統102可以通過基於規律使用校準並測量通過其的電流來推斷由每個負載部件消耗的電流，並且保持校準電流值和/或校準因子的查找表。

隨著附加開關導通，電流傳感器系統102可以繼續執行由控制器104供電的每個負載的校準電流測量。在時間t3處，在開關114導通以將電流傳導至其負載之後，開關114可以測量並報告電流值(214)，同時電流傳感器系統102可以測量總校準電流的新值(202c)。電流傳感器系統102可以從其在時間t3處測量的總電流中減去先前通過開關112消耗的測量電流的值，以確定開關114的校準電流消耗，作為通過開關114的電流的獨立測量。電流傳感器系統102可以確定用於開關114的校準因子作為通過開關114的電流的校準測量與由開關114測量和報告的電流值之前的差。

類似地，在時間t4處，開關116和118均可以剛剛導通，並且均可以測量和報告其自身的電流流動值(216、218)，同時電流傳感器系統102還可以測量總電流的新值(202d)，其中除流過開關112和114的現有電流之外，附加電流通過開關116和118。由於兩個開關基本或有效地同時導通，所以電流傳感器系統102不能夠確定用於通過每個開關116和118的電流的對應校準值，但是代替地，可以確定通過兩個開關116和118的組合的淨電流的組合校準值。電流傳感器系統102還可以將通過兩個開關116和118的組合的淨電流的組合校準值與由開關116和118報告的電流值的淨總值進行比較，以確定淨總校準因子，其為通過兩個開關116和118的自身確定的校準淨總電流與由開關116和118報告的電流值總和之間的差值。電流傳感器系統102可以臨時地存儲開關116和118的組合的校準組合電流值和/或組合校準因子，直到電流傳感器系統102能夠識別用於組合的兩個開關116、118的獨立信息。

在隨後的時間(圖2中未示出)，開關116可以關斷而開關118保持導通，並且電流傳感器系統102可以測量新的較低的總校準電流值。然後，電流傳感器系統102可以確定用於開關116的校準電流值的總測量電流中的差值，以及新的總測量電流與來自開關116和118導通之前的時間t3的總測量電流之前的差值，作為開關118的校準電流。在另一示例中，電流傳感器系統102可以等效地確定開關118的校準電流作為開關116和118的臨時組合電流與開關116關斷之後的下落電流之間的差值。然後，電流傳感器系統102還可以確定開關116和118的相應校準因子作為由開關116和118報告的相應電流值與新確定的開關116和118的對應校準電流值之間的相應差值。電流傳感器系統102可以向控制器104報告其確定的用於開關的校準電流值。電流傳感器系統102還可以在其查找表中存儲用於開關116和118的校準電流值和/或校準因子，電流傳感器系統102還可以將其內容報告給控制器104。

圖3是示出本公開的另一實施方式中的類似於上述電子控制模塊100並且還包括除多個保護開關112、114、116之外的mosfet322和/或中繼器324的另一示例性電子控制模塊300的概念框圖。類似於上面參照圖1的描述，電子控制模塊300還包括電流傳感器系統102、可操作地連接至電流傳感器系統102的控制器104、可操作地連接至控制器104的電源總線106以及連接至上文列出的各個部件的電源101。

在電子控制模塊300上電之後，電流傳感器系統102可以隨著每個開關112、114、116和/或mosfet322和/或中繼器324導通或者投入運行來測量總電流，與由開關112、114、116和/或mosfet322和/或中繼器324的各個部件檢測和報告的報告值相比。從而，在該示例中，在導通相應的開關之後，電子控制模塊300的電流傳感器系統102可以測量和記錄用於流過每個開關112、114、116和/或mosfet322和/或中繼器324(統稱為「開關」)的電流的校準值和/或校準因子。

具體地，在具有mosfet322的示例中，開關112和114可以首先導通，並且電流傳感器系統102可以記錄用於每個開關112和114的校準電流和/或校準因子。然後，mosfet322可以導通，並且電流傳感器系統102可以確定包括通過mosfet322的電流的新總電流，確定mosfet322導通之後的新總電流與mosfet322導通之前的先前總校準電流之前的差值，並且記錄該差值作為由mosfet322消耗的校準電流。然後，該結構可用於保護mosfet或中繼器和由mosfet驅動的負載免受故障狀況。下文進一步參照圖4描述該示例。

如上參照圖1和圖2所述，電流傳感器系統102可以一次一個地或者臨時以組為單位地(如果開關112、114、116和/或mosfet322和/或中繼器324中的兩個或多個的組同時導通)測量和記錄用於開關112、114、116和/或mosfet322和/或中繼器324的校準值和/或校準因子。在開關112、114、116和/或mosfet322和/或中繼器324中的兩個或多個的組初始地同時導通的一些示例中，電流傳感器系統102可以等待能夠區分通過同時導通的組的各個開關(潛在地包括mosfet和/或中繼器)的電流流動之間的測量值。即，電流傳感器系統102可以等待在與該組的其他成員的切換時間獨立的對應時間處組的各個開關(潛在地包括mosfet和/或中繼器)關斷和/或重新導通，並且當組中的各個成員關斷和/或重新導通時，電流傳感器系統102可以測量總校準電流中的差值。

因此，當開關分別導通或關斷時，電流傳感器系統102可以區分組的各個成員的校準電流和/或校準因子的測量。例如，開關102和mosfet322可初始地同時導通，並且電流傳感器系統102可以初始測量並記錄作為組的開關102和mosfet322的組合校準電流。mosfet322在隨後時間可以關斷且同時任何開關沒有其他變化，此時電流傳感器系統102可以測量新的總校準電流，確定由mosfet322消耗的校準電流作為總校準電流值中的差值，並且確定由開關122消耗的校準電流作為記錄為由開關122和mosfet322的組消耗的組電流減去mosfet322的新確定電流之間的差值。

雖然電流傳感器系統102在一些示例中可以被動地等待總電流初始以組記錄的開關隨後一次導通一個來使電流傳感器系統102區分各個電流的測量，但在其他示例中，電流傳感器系統102可以幹涉以使得開關觸發它們的切換時間，至少足夠使電流傳感器系統102進行它們校準電流消耗的對應測量。在這些示例中的一些中，電流傳感器系統102可以確保開關、mosfet、中繼器和/或其他負載元件在初始導通期間交錯它們的切換時間；在其他示例中，電流傳感器系統102可以使得開關、mosfet、中繼器、和/或其他負載元件導通而不首先幹擾，等待對應的切換允許電流消耗的對應測量的時間段，然後如果經過設置的時間端而沒有對應的切換來允許區分電流的測量，則電流傳感器系統102開始幹涉以交錯多個負載元件的同時切換之間的切換時間，能夠測量和記錄它們對應的校準電流值和/或校準因子。

電流傳感器系統102可以確保這種交錯切換時間不幹擾開關和開關向其提供電流的部件的正常功能。例如，在使得關斷處理被交錯得至少足以使電流傳感器系統在針對僅一個開關完成切換時間之後進行總校準電流的對應測量之前，還在允許其他開關關斷之前，電流傳感器系統102可以確保兩個開關均被關斷，因為不再需要來自兩個開關的電流。在另一示例中，如果電流傳感器系統102還不能夠在設置的時間段之後區分用於兩個開關的校準電流值的對應確定，並且電流傳感器系統102檢測兩個開關均關斷，則電流傳感器系統102可以使得一個開關單獨導通足夠長的時間來使電流傳感器系統102在一個開關導通而另一開關關斷的情況下區分總校準電流的測量，並由此確定用於兩個開關的校準電流值(假設電流傳感器系統102先前一起確定兩個開關的組校準電流並且至少臨時將該組電流存儲在其查找表或緩衝器中)。

電流傳感器系統102還可以使用其用於開關的電流值和/或校準因子的計算或確定的測量值來檢測由mosfet322或中繼器324驅動的負載中的短路或其他故障。給定電子控制單元中的開關可以包括一些保護開關和一些非保護開關，並且非保護開關可以至少相對更加易受過電流故障的影響。例如，在沒有任何新開關導通的情況下，電流傳感器系統102可以檢測總電流中的突發尖峰或上升；確定由於特定開關(例如，mosfet322或中繼器324)中的故障所引起的尖峰；以及關斷特定開關。作為具體示例，電流傳感器系統102可以通過實施算法和/或檢查查找表來響應於尖峰，從而確定表示mosfet322的過電流故障的尖峰。下文參考圖4進一步描述檢測和響應電流中的尖峰表示mosfet322中的故障。

電流傳感器系統102可以通過針對具有故障的負載關斷電流並關斷開關來響應於特定開關(例如，mosfet322或中繼器324)的負載的檢測故障。因此，電流傳感器系統102能夠保護mosfet、中繼器或其他開關免受失敗或故障負載，尤其是非保護開關，這通過在檢測負載故障的情況下關斷這些開關來實現，即使在mosfet、中繼器或其他開關自身中沒有內置專用電流感測和保護部件的情況下。用於安全地減少或消除在mosfet、中繼器或其他開關中內置的專用電流感測和保護部件的這種技術能夠減少mosfet或中繼器的重量、體積、複雜度和成本。

圖4示出了本公開的實施方式中的通過多個保護開關112和114和mosfet322以及通過包括在圖3的電子控制模塊300中的電流傳感器系統102的隨時間變化的電流的另一示例性示圖400。在示圖400中，時間t1表示在向電子控制模塊300提供電源之前。在時間t2處，第一開關112導通，並且示圖300示出了由開關112報告的電流(412)以及由電流傳感器系統102在時間t2處檢測的校準電流(402b)。在一些示例中，電流傳感器系統102可以檢測兩個等級之間的差值作為校準因子以施加於由開關112報告的電流；在一些示例中，電流傳感器系統102還可以記錄開關112的校準電流或者開關112的校準因子和校準電流。

在時間t3處，另一開關114導通並且報告其電流(414)，並且電流傳感器系統102在相同的時間t3處測量新的較高等級的總校準電流(402c)。電流傳感器系統102可以記錄其在時間t3處的新感測總校準電流與其先前在時間t2處記錄的電流之間的差值，作為用於開關114的校準電流。電流傳感器系統102還可以測量用於開關114的校準電流與開關114自報告的電流之間的差值，並且將該差值記錄為用於開關114的校準因子。

在時間t4處，mosfet322如圖3一樣導通並且報告其電流消耗(422d)。電流傳感器系統102可以與開關一樣測量時間t4處的新總校準電流(402d)。記錄時間t4處的總校準電流與時間t3處的總校準電流之間的差值作為mosfet322的校準電流，並且記錄mosfet322的校準電流與由mosfet322自報告的通過mosfet322的電流消耗之間的差值作為用於mosfet322的校準因子。因此，例如，電流傳感器可以確定由mosfet322消耗的電流作為電流傳感器系統102在時間t4處測量的總電流減去針對開關112和114記錄的校準電流值。

然後，在時間t5處，mosfet322可以報告其電流消耗中的尖峰或顯著增加(422e)，並且電流傳感器系統102可以檢測其測量的總校準電流中的另一增加(402e)，對應於mosfet322的過電流故障或短路或過載或故障(統稱為「故障」或「過電流故障」)。電流傳感器系統102可以測量電流中的顯著增加而不使任何新開關導通。例如，通過mosfet322的電流可從16安培增加到40安培。電流傳感器系統102可以在不存在任何新負載單元導通的情況下並且通過檢查其他開關的電流反饋管腳會推斷mosfet322經歷過電流故障來檢測總電流尖峰或上升24安培。

響應於確定通過mosfet322連接的負載失敗，電流傳感器系統102可以關斷mosfet322(圖4中未示出)。在各個示例中，在電流上升多於少量之前，電流傳感器系統102可以檢測過電流，沒有對應的負載單元切換在線並且響應於故障(例如，mosfet322)關斷失敗或故障負載單元。通過快速地關斷mosfet322，電流傳感器系統102可以保護mosfet322和mosfet322的負載下遊免受過電流，或者至少全部、但初始地出現過電流，在經由mosfet322連接的負載故障的情況下並且不要求mosfet322自身中的保護部件。

上文參照mosfet322以及圖3和圖4的描述還可以類似地應用於中繼器324，或者其他非保護開關或易故障的開關來代替mosfet322。電流傳感器系統102可以記錄由中繼器324消耗的校準電流，可以檢測中繼器324的故障，並且可以通過關斷中繼器324來響應檢測到中繼器324的故障。在其他示例中，電流傳感器系統102可以測量和記錄用於多個mosfet、多個中繼器或者一個或多個mosfet和一個或多個中繼器的組合(可能與任何數量的其他類型的開關和/或其他下遊的電流消耗元件的組合)的校準電流值。

電流傳感器系統102可以在查找表中記錄用於所有這些開關和/或其他負載元件的校準電流值和/或校準因子用於未來的參考，並且可以潛在地隨時間更新用於任何或所有開關和/或其他負載元件的電流值和/或校準因子。電流傳感器系統102可以通過使用算法和/或其他內部邏輯系統來響應於故障的任何指示，以識別和關斷故障開關或其他負載元件，而不需要mosfet、中繼器或其他開關或負載元件中的專用保護感測和反饋部件。因此，在熔絲在過電流故障時不能夠關斷電流的一些操作條件下，電流傳感器系統102可以提供用於mosfet、中繼器和其他開關或負載元件的過電流保護。

在使用多於一個的mosfet和/或中繼器和/或其他易受過電流的開關的示例中，當電流傳感器系統102檢測到電流尖峰而沒有對應的新開關導通時，電流傳感器系統102可以使用算法和/或其他邏輯來確定多個mosfet和/或中繼器中的哪一個正在經受過電流故障。例如，電流傳感器系統102可以使控制器104切斷所選的第一mosfet或中繼器，並且電流傳感器系統102可以檢測電流中的對應下降，並且確定電流下降是否與用於第一mosfet或中繼器的標準值一致，或者與用於第一mosfet或中繼器的異常高值一致。具體地，在一些示例中，電流傳感器系統102可以確定關斷第一mosfet或中繼器之後的所得電流是否等於或大於來自除第一mosfet或中繼器之外的所有其他負載單元的總電流。在這些示例性技術中，電流傳感器系統102可以檢測其在關斷第一mosfet或中繼器之後測量的總電流是否表示第一mosfet或中繼器是經歷故障的負載單元。

如果第一mosfet或中繼器不表示為故障單元，但電流傳感器系統102隨後可以將第一mosfet、中繼器或其他開關重新導通並且關斷第二mosfet、中繼器或其他開關，並且檢測第二mosfet、中繼器或其他開關是故障源。電流傳感器系統102可以以根據需要經過儘可能多的mosfet、中繼器或其他開關的順序進行，一直到由電子控制單元300提供的所有mosfet、中繼器和/或其他易受故障的開關，直到電流傳感器系統102識別並且能夠關斷故障開關為止。在各個示例中，電流傳感器系統102能夠在過電流故障的時間尺度上快速地檢查通過多個mosfet、中繼器和/或其他易受故障的開關，使得電流傳感器系統102能夠相對於故障開關由於其故障而導致自身或下遊負載部件的損傷的能力快速地關斷故障開關。

在電流傳感器系統102試圖檢測多個mosfet、中繼器和/或其他易受故障的開關中的哪一個是被檢測過電流故障的原因，電流傳感器系統102可以進行這種嘗試來檢測哪個負載單元以規定的順序發生故障。在一些示例中，規定的順序可以是逆向時間順序，其中，易受故障的開關導通。在一些示例中，規定順序可以是正向的時間順序，其中，易受故障的開關導通。在一些示例中，規定順序可以是由開關消耗的正常電流的電流值的減小順序(從最高電流到最低電流)；或者從最低到最高的電流的增加值。在一些示例中，電流傳感器系統102可以註冊一個或多個開關已知為尤其高的可靠性，並且可以首先測試沒有註冊為尤其高的可靠性的開關。在一些示例中，電流傳感器系統102通常可以記錄所有其連接的易受故障開關的估計可靠性的更加詳細的順序，並且可以從可靠性估計列表的最底部或最不可靠到可靠性估計列表的頂部或最可靠的順序測試開關。在一些示例中，電流傳感器系統102可以由其他邏輯確定的順序來測試開關。

圖5示出了本公開的一個示例中的電流傳感器系統502的概念性框圖。電流傳感器系統502是可包括為參照圖1至圖4以及圖7描述的電子控制單元100或300的部件的電流傳感器系統102的示例性實施方式。電流傳感器系統502包括接收器522、電流傳感器524、可操作地連接至數據接收器522和電流傳感器524的比較器系統526、一個或多個存儲器和/或數據存儲單元530(「存儲器/數據存儲單元530」)、可操作地連接至比較器系統526和存儲器/數據存儲單元530的數據接口系統528以及可操作地連接至數據接口系統528的邏輯系統532。

在一些示例中，作為另一特徵，在待機狀態操作(沒有負載導通或關斷)中，如果電流傳感器系統502檢測到過電流條件，則傳感器輸入可以設置標記或切斷(trip)比較器以觸發控制器立刻輪詢智能開關電流反饋信號，從而確定哪個開關經受負載故障。因此，設備可以被配置為響應於在穩定狀態操作下檢測到過電流條件來輪詢通過開關傳導的電流的測量，從而確定哪個開關經歷負載故障。該特徵可以改進響應時間到故障條件，減少開關的延遲和暴露到過載條件。該特徵可以增加系統可靠性並降低系統成本。

接收器522被配置為接收通過電子控制單元中的一個或多個開關(諸如上述保護開關112、114、116和118、mosfet322或中繼器324)傳導的電流的測量值。接收器522被示為具有圖5中的四個示例性輸入端，但是在其他示例中可以配置有任何數量的輸入端來用於接收通過任何數量的開關或其他部件傳導的電流的測量值。在其他示例中，接收器522可以被配置為確定一個或多個輸入端中的每一個中的電流而非接收外部執行的通過一個或多個開關和/或其他部件的電流的測量。

電流傳感器524可以連接至電源總線106，並且可以被配置為執行用於連接至電源總線106的一些或所有開關的校準總電流的測量。在各個示例中，電流傳感器524可以實施為霍爾效應電流傳感器、巨磁阻(gmr)電流傳感器、變壓感測電流傳感器、電阻分流傳感器、或者其他類型的電流傳感器。在其他示例中，電流傳感器可以在電流傳感器系統502外，並且電流傳感器系統502可以被配置為接收外部確定的電流的測量或指示。

比較器系統526被配置為執行來自接收器522的通過開關傳導的電流的測量與來自電流傳感器524的用於開關的校準總電流的測量的比較，從而生成用於一個或多個開關的每一個的電流的校準值。數據接口系統528被配置為將數據寫入加載查找表和/或存儲在存儲器/數據存儲單元530以及讀取來自查找表的數據，其中數據可以包括用於一個或多個開關的電流的校準值，諸如在參照圖1至圖4以及圖7描述的各種開關導通之後的各個時間處確定的電流值，並且可以通過比較器系統526來確定。

邏輯系統532被配置為確定響應於在開關沒有導通的情況下用於一個或多個開關的校準總電流的增加來確定一個或多個開關中的哪一個可以識別具有過電流故障。邏輯系統532進一步被配置為生成去往控制器的輸出(在該示例中經由數據接口528)以關斷上述識別具有過電流故障的特定開關。在一些示例中，邏輯系統532可以至少部分地基於一個或多個處理單元(其可以利用實施一個或多個算法的機器可讀代碼來執行軟體或固件)來實施。邏輯系統在一些示例中可以至少部分地基於硬體來實施，諸如一個或多個專用集成電路(asic)、現場可編程門陣列(fpga)、可編程邏輯設備(pld)、複雜可編程邏輯設備(cpld)、晶片上系統(soc)、任何其他形式的邏輯硬體和/或硬體、軟體、固件或其他實施方式的任何組合。

圖6是示出根據本公開示例的操作用於測量和存儲通過多個開關消耗的電流的校準值以及用於電子控制模塊中的開關的校準因子等的電流傳感器的方法600的流程圖。方法600可以是操作本公開的各種電流傳感器實施方式的操作的一般化形式，諸如參照圖1至圖5以及圖7描述的電子控制單元100和300、處理器200和400以及電流傳感器系統500。

在圖6的示例中，方法600包括接收通過一個或多個開關中的至少一個開關傳導的電流的測量(例如，電流傳感器系統102或電流傳感器系統502的接收器522接收通過一個或多個開關(可能包括參照圖1至圖5以及圖7描述的一個或多個開關112、114、116和118、mosfet322和中繼器324)中的每一個傳導的電流的相應測量)(602)。方法600還包括執行用於一個或多個開關的校準總電流的測量(例如，電流傳感器系統102或電流傳感器系統502的電流傳感器524執行經由參照圖1至圖5和圖7描述的電源總線106提供給任何一個或多個開關的校準總電流的測量)(604)。方法600還包括至少部分地基於通過至少一個開關傳導的電流的測量與用於一個或多個開關的校準總電流的測量的比較確定用於至少一個開關的電流的校準值(例如，電流傳感器系統102或者電流傳感器系統502的比較器系統526(以及可能的邏輯系統532)在用於特定開關的切換時間之後將用於特定開關的電流測量與總校準電流的變化進行比較，可能包括與先前記錄的總校準電流的比較或差異，以及可能包括區分初始具有重疊或同時切換時間的多個開關的電流值，如參照圖1至圖5以及圖7所述)(606)。

圖7示出了本公開另一實施方式中的通過多個開關112、114、116和118以及通過包括在圖1的電子控制模塊100中的電流傳感器系統102檢測的隨時間變化的電流的另一示例性示圖700，其中，電流傳感器系統可以檢測並提供關於電子控制模塊本身的指示。圖7示例中的電子控制模塊100的操作可以類似於上述導通開關期間的操作，但是在圖7的示例中，在任何開關導通之前(假設電源和其他部件從該管腳供電)，電流傳感器系統102可以測量電子控制模塊100的基礎電流負載。電流傳感器系統102可以將該基礎電流與限值進行比較以檢測或確定是否在電子控制模塊100自身中存在會引起電子控制模塊100的操作電流高於正常的故障(例如，阻性短路或設備故障，其創建高於正常電流的電流但是不改變功能)。

如圖7所示，在一些示例中，電子控制模塊100的功耗可以基本低於通過開關112、114、116和118連接的負載，並且可以基於1至3安培的等級。例如，電子控制模塊100可以通過內部電阻器或其他內部電阻器故障中的樹狀介電擊穿而經歷自身的故障。

根據電力供給的源，如圖7所示，電流傳感器系統102還可以在時間t1處或時間t1之後不久從開關的電源中減去電子控制模塊100消耗的初始電流702。因此，如圖7所示，在時間t0處，電子控制模塊100還沒有被供電。在時間t1處，電子控制模塊100以沒有輸出地上電，並且電流傳感器系統102測量電子控制模塊100的電流。在時間t2處，第一開關導通。在時間t1和t2之間，電流傳感器系統102可以診斷電子控制模塊100的自身電流消耗並且報告該電流消耗是否超過閾值。

上述任何電路、設備和方法可以整體或部分地通過任何各種類型的集成電路、晶片集和/或其他設備和/或例如由計算設備執行的軟體具體化或執行。這可以包括由一個或多個微控制器、中央處理單元(cpu)、處理核、現場可編程門陣列(fpga)、可編程邏輯器件(pld)、複雜可編程邏輯器件(cpld)、專用集成電路(asic)、晶片上系統(soc)、由一個或多個潛在計算設備執行的虛擬設備或者硬體和/或軟體的任何其他結構執行或具體化的處理。

例如，本公開的電流傳感器(例如，電流傳感器100、300)可以實施或具體化為集成電路，其經由硬體、邏輯、通用處理器、專用集成電路(asic)、現場可編程門陣列(fpga)和/或一般處理電路的任何組合配置的集成電路，其在一些示例中可以執行軟體指令以執行本文描述的各種功能。集成電路可以被配置執行上述任何處理。在一些示例中，上述電流傳感器系統和控制器可以組合或集成和/或共享一些或所有功能。本公開的附加方面列舉為如下方面a1-a20。

a1.在本公開的一個方面a1中，一種設備包括：電流傳感器系統；控制器，可操作地連接至所述電流傳感器系統；以及一個或多個開關，可操作地連接至所述控制器，其中所述電流傳感器系統被配置為：接收通過所述一個或多個開關中的至少一個開關傳導的電流的測量；執行所述一個或多個開關的校準總電流的測量；和至少部分地基於通過所述至少一個開關傳導的電流的測量與所述一個或多個開關的校準總電流的測量的比較，確定所述至少一個開關的電流的校準值。

a2.根據方面a1所述的設備，其中所述電流傳感器系統還被配置為將所述至少一個開關的電流的校準值傳輸至所述控制器，並且所述控制器被配置為至少部分地基於由所述電流傳感器系統確定的所述至少一個開關的電流的校準值調節去往所述至少一個開關的電流。

a3.根據方面a1或a2所述的設備，其中所述至少一個開關包括多個開關，使得所述電流傳感器系統被配置為接收通過所述多個開關傳導的電流的測量，並且至少部分地基於通過所述多個開關傳導的電流的測量與所述多個開關的校準總電流的測量的比較確定所述多個開關的電流的校準值。

a4.根據方面a1-a3中任一個所述的設備，其中所述電流傳感器系統進一步被配置為：至少部分地基於通過特定開關傳導的電流的測量與所述一個或多個開關的校準總電流的測量的比較，確定所述一個或多個開關中的所述特定開關的電流的校準值；以及在所述特定開關的相應導通時間之前和之後，執行通過所述特定開關傳導的電流的測量與所述一個或多個開關的校準總電流的測量的比較。

a5.根據方面a1-a4中的任一個所述的設備，其中所述電流傳感器系統進一步被配置為：在一個或多個切換時間之前和之後，接收通過所述一個或多個開關中的多個開關中的每個開關傳導的電流的相應測量，其中至少一個開關在所述一個或多個切換時間的每個切換時間處導通或關斷；在所述一個或多個切換時間的每個切換時間之前和之後，執行所述多個開關的校準總電流的相應測量；以及在所述一個或多個切換時間之前和之後，至少部分地基於通過所述多個開關傳導的電流的相應測量與所述多個開關的校準總電流的測量的比較，記錄所述多個開關中的每個開關的電流的校準值。

a6.根據方面a1-a5中的任一個所述的設備，其中所述電流傳感器系統進一步被配置為：確定所述一個或多個開關中的兩個開關在基本相同的切換時間處導通；確定用於在基本相同的導通時間處導通的兩個開關的組合校準電流；以及在所述兩個開關中的第一個隨後關斷同時所述兩個開關中的第二個保持導通之後，基於新校準總電流的比較確定所述兩個開關的對應校準電流值。

a7.根據方面a1-a6中的任一個所述的設備，其中所述電流傳感器系統進一步被配置為：在所述一個或多個開關中的任一個開關導通之前，測量所述設備的基礎電流負載；以及檢測在所述設備中是否存在故障。

a8.根據方面a1-a7中的任一個所述的設備，其中所述開關包括一個或多個保護開關和一個或多個非保護開關，其中所述一個或多個非保護開關包括一個或多個金屬氧化物半導體場效應電晶體(mosfet)或其他半導體開關以及一個或多個機械開關或中繼器中的至少一個。

a9.根據方面a1-a8中的任一個所述的設備，其中所述電流傳感器系統進一步被配置為：檢測非保護開關中的特定非保護開關中的過電流故障；以及生成去往所述控制器的輸出，以關斷檢測到過電流故障的特定非保護開關。

a10.根據方面a1-a9的任一個所述的設備，其中所述電流傳感器系統進一步被配置為，使得檢測所述特定非保護開關中的過電流故障包括：在沒有檢測到開關導通的情況下，測量所述一個或多個開關的校準總電流的較高值。

a11.根據方面a1-a10中的任一個所述的設備，其中所述電流傳感器系統進一步被配置為，使得檢測所述特定非保護開關中的過電流故障包括：對於導通的一個或多個開關，將相應開關關斷；在關斷所述相應開關之後，測量新的總校準電流；將關斷所述相應開關之後的所述新的總校準電流的下降與所述至少一個開關的電流的校準值進行比較，以確定所述新的總校準電流的下降基本等於或顯著大於所述至少一個開關的電流的校準值；通過重新導通所述相應開關並且重複另一相應開關的關斷和測試處理，對檢測到所述新的總校準電流的降低基本等於所述至少一個開關的電流的校準值進行響應；以及通過保持所述相應開關關斷並且指定所述相應開關識別為過電流故障，對確定所述新的總校準電流的降低顯著大於所述至少一個開關的電流的校準值進行響應。

a12.根據方面a1-a11中的任一個所述的設備，其中所述電流傳感器系統包括：數據接收器，被配置為接收通過所述一個或多個開關中的至少一個開關傳導的電流的測量；電流傳感器，被配置為執行所述一個或多個開關的校準總電流的測量；比較器系統，被配置為執行通過所述至少一個開關傳導的電流的測量與所述一個或多個開關的校準總電流的測量的比較，從而生成所述至少一個開關的電流的校準值；以及數據接口系統，被配置為將數據寫入查找表以及從查找表讀取數據，所述數據包括所述至少一個開關的電流的校準值。

a13.根據方面a1-a12中的任一個所述的設備，其中所述電流傳感器系統還包括邏輯系統，被配置為：響應於在沒有開關導通的情況下所述一個或多個開關的校準總電流的增加，確定所述一個或多個開關中的特定開關識別為過電流故障；以及生成去往所述控制器的輸出，以關斷識別為過電流故障的所述特定開關。

a14.根據方面a1-a13中的任一個所述的設備，所述設備還包括可操作地將所述一個或多個開關連接至所述控制器的總線，其中所述電流傳感器系統可操作地連接至所述總線，其中所述電流傳感器系統進一步被配置為，使得執行所述一個或多個開關的校準總電流的測量至少部分地基於執行通過所述總線的電流的測量，並且其中所述電流傳感器系統是基於霍爾效應電流傳感器、巨磁阻(gmr)電流傳感器、變壓電感電流傳感器和電阻分流電流傳感器中的至少一個進行實施的。

a15.根據方面a1-a14中的任一個所述的設備，所述設備進一步被配置為：響應於在穩定狀態操作的同時檢測過電流條件，輪詢通過所述一個或多個開關傳導的電流的測量以確定所述一個或多個開關中的經歷負載故障的開關。

a16.在本公開的另一方面a16中，一種系統包括：數據接收器，被配置為接收通過可操作地連接至所述系統的一個或多個開關中的至少一個開關傳導的電流的測量；電流傳感器，被配置為執行所述一個或多個開關的校準總電流的測量；比較器系統，被配置為執行通過所述至少一個開關傳導的電流的測量與所述一個或多個開關的校準總電流的測量的比較，從而生成所述至少一個開關的電流的校準值；以及數據接口系統，被配置為生成表示所述至少一個開關的電流的校準值的輸出。

a17.根據方面a16所述的系統，其中所述數據接口系統進一步被配置為將數據寫入存儲器或數據存儲單元，從而所述數據接口系統被配置為在所述存儲器或數據存儲單元的查找表中記錄用於所述至少一個開關的電流的校準值，所述系統還包括邏輯系統，被配置為：響應於在沒有開關導通的情況下所述一個或多個開關的校準總電流的增加，確定所述一個或多個開關中的特定開關被識別為過電流故障；以及生成輸出以關斷識別為所述過電流故障的所述特定開關。

a18.根據方面a16或a17所述的系統，其中所述邏輯系統進一步被配置為，使得響應於在沒有開關導通的情況下所述一個或多個開關的校準總電流的增加，確定所述一個或多個開關中的特定開關被識別為過電流故障，邏輯系統包括邏輯電路，被配置為：對於導通的一個或多個開關，關斷相應開關；在關斷所述相應開關之後，測量新的總校準電流；將關斷所述相應開關之後的所述新的總校準電流的降低與所述至少一個開關的電流的校準值進行比較，以確定所述新的總校準電流的降低是基本等於還是顯著大於所述至少一個開關的電流的校準值；通過重新導通所述相應開關並且重複另一相應開關的關斷和測試處理，對確定所述新的總校準電流的降低基本等於所述至少一個開關的電流的校準值進行響應；以及通過保持所述相應開關關斷並且指定所述相應開關識別為過電流故障，對確定所述新的總校準電流的降低顯著大於所述至少一個開關的電流的校準值進行響應。

a19.在本公開的另一方面a19中，一種方法包括：通過電子設備接收通過一個或多個開關中的至少一個開關傳導的電流的測量；通過電子設備執行所述一個或多個開關的校準總電流的測量；以及至少部分地基於通過所述至少一個開關傳導的電流的測量與所述一個或多個開關的校準總電流的測量的比較，通過電子設備確定所述至少一個開關的電流的校準值。

a20.根據方面a19所述的方法，還包括：在一個或多個切換時間之前和之後，接收通過所述一個或多個開關中的多個開關中的每個開關傳導的電流的相應測量，其中至少一個開關在所述一個或多個切換時間的每個切換時間處導通或關斷；在所述一個或多個切換時間的每個切換時間之前和之後，執行所述多個開關的校準總電流的相應測量；以及在所述一個或多個切換時間之前和之後，至少部分地基於通過所述多個開關傳導的電流的相應測量與所述多個開關的校準總電流的測量的比較，記錄所述多個開關中的每個開關的電流的校準值。

描述了本發明的各個示例。這些和其他示例均包括在以下權利要求的範圍內。