车辆接地路径阻抗差检测的制作方法

本公开总体上涉及车辆电子装置，并且更具体地涉及用于检测车辆中主-从电路布置中的接地路径阻抗差的系统和方法。
背景技术：
：许多现代车辆可以包括对各种车辆系统(包括转向、制动、照明等)的冗余控制(例如，主控制和从控制)。这些系统利用两个微控制器或微处理器单元以在主控制发生故障的情况下确保安全性。这些系统还可以包括完全双冗余电源馈送和返回，使得即使一侧短路或以其他方式发生故障，每一侧仍可以操作。技术实现要素：所附权利要求限定本申请。本公开概述实施例的各方面，而不应当用于限制权利要求。根据本文所描述的技术设想了其他实现方式，如本领域普通技术人员在研究以下附图和具体实施方式后将明白的，并且这些实现方式旨在落入本申请的范围内。示出了示例实施例，其描述了用于确定具有两个接地路径的车辆的接地路径阻抗中的差的系统、设备和方法，所述两个接地路径对应于车辆控制电路的主侧和从侧。一种用于检测车辆中的接地路径阻抗中的差的示例电路包括主接地端子和从接地端子。所述电路还包括电耦合在所述主接地端子和公共内部接地之间的第一分流电阻器，以及电耦合在所述从接地端子和所述公共内部接地之间的第二分流电阻器。所述电路还包括双向电流感测放大器，所述双向电流感测放大器具有作为输入的所述主接地端子和所述从接地端子。一种用于确定接地路径阻抗中的差的示例公开方法包括确定车辆的第一接地路径阻抗，所述车辆具有(i)主接地端子和从接地端子，(ii)分别耦合在公共内部接地与所述主接地端子和从接地端子之间的主分流电阻器和从分流电阻器，以及(iii)双向电流感测放大器。所述方法还包括基于所述第一接地路径阻抗确定第二接地路径阻抗。并且所述方法还包括确定所述第一接地路径阻抗和第二接地路径阻抗之间的差。附图说明为更好地理解本发明，可参考以下附图中所示的实施例。附图中的部件不一定按比例绘制且相关元件可省略，或者在一些情况下，比例可能已经被放大，以便强调和清晰地示出本文所述的新颖特征。另外，如本领域已知的，系统部件可以不同地布置。此外，在附图中，相同的附图标记在若干视图中表示相应的部件。图1示出根据本公开实施例的被配置为确定车辆的接地路径阻抗中的差的示例电路。图2示出图1的车辆的电子部件的示例框图。图3示出根据本公开的实施例的示例方法的流程图。具体实施方式虽然本发明可以以各种形式体现，但是在附图中示出并且在下文中将描述一些示例性和非限制性实施例，条件是本公开被认为是本发明的示例而不意图将本发明限制于所示出的特定实施例。如上所述，许多现代车辆可以包括经由主控制器和从控制器和/或微处理器的双重控制。这可能是由于安全问题，特别是当各种安全相关的系统和应用为电子控制时更是如此。许多车辆包括使用两个微控制器或微处理器的冗余控制，这需要完全冗余的电源和返回。对于这些类型的电子控制单元，可能存在两种类型的内部接地策略。首先，用于主单元和控制单元的每一个的接地可以是电流隔离的。为主控制器和从控制器使用电流隔离的接地可能给车辆制造引入各种缺点，诸如增加电路复杂性、成本等。第二种接地策略可以包括公共的主和从内部接地。这具有降低复杂性的益处，但却引入了其自身的一组问题。当主侧或从侧的接地回路中的一个断开连接、劣化或以其他方式无法正常运行时，使用公共内部接地可能会导致问题。在这种情况下，整个负载电流将通过单个剩余的接地返回路径返回。而且，对于具有高负载(例如，高功率的dc至dc转换器、电动助力转向等)的车辆ecu而言，使用单个返回路径可能导致ecu功能降低或甚至是由于返回路径上增加的电压降而导致的功能丧失。功能降低或功能丧失可能导致本应避免的安全问题。在一些实例中，一种解决方案可以是增加线束的载流能力，以使单个返回路径能够适应整个负载电流。然而，这增加了车辆的成本和重量。另一种解决方案可以包括集成开放式接地检测和诊断的ecu。考虑到上述问题，本公开的一些实施例可以包括监视接地路径阻抗以确定返回路径中的一个或两个何时劣化、断开连接或以其他方式已改变其操作特性。一些实施例可以包括将第一电流感测分流电阻器放置在主侧的接地端子和公共内部接地之间，将第二电流感测分流电阻器放置在从侧接地端子和公共内部接地之间。然后，电路可以包括两个放大器(一个分别耦合到每个分流电阻器)，其输出可以用于确定主接地返回路径或从接地返回路径是否存在问题。为了降低电路复杂性(并且因此降低成本)，一些示例可以替代地包括具有作为输入的主接地端子和从接地端子的单个放大器。分流电阻器、放大器和接地路径阻抗的放置可以使车辆能够确定在主侧和从侧的接地路径阻抗中的差。然后，这可以用于警告驾驶员、制造商、机械师或其他方应当检查车辆的接地路径。也可以采取其他措施，诸如限制一个或多个系统的功能，以确保所有适当的安全系统仍然可以运行。这可以包括，例如，关闭一个或多个系统以减少负载，限制由一个或多个系统汲取的电流，警告车辆的驾驶员将车辆开到路边，或采取一些其他动作。图1示出了本公开的示例电路100，其被配置为允许确定主侧和接地侧的接地路径阻抗中的差。电路100可以与车辆的一个或多个ecu结合使用。车辆可以是标准汽油动力车辆、混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆和/或任何其他实现移动性类型的车辆。车辆可以是非自主的、半自主的或自主的。车辆可以包括与移动性相关的零件，诸如具有发动机的动力传动系统、变速器、悬架、驱动轴和/或车轮等。车辆还可以包括未在图1中示出，但却在下面关于图2描述的一个或多个电子部件。如图1中所示，电路100可以包括各种控制器、处理器、电路元件和其他部件。这些特征包括：102车辆通信总线(can)104电子控制单元(ecu)106车辆电池(batt)108a主微处理器单元(mpu)108b从微处理器单元(mpu)110内部主/从通信(comm)112a总主侧电流(i负载1)112b总从侧电流(i负载2)114a主电池端子(bt1)114b从电池端子(bt2)116a主接地端子(gt1)116b从接地端子(gt2)118a主电源路径阻抗(rp1)118b从电源路径阻抗(rp2)120a主接地路径阻抗(rg1)120b从接地路径阻抗(rg2)122a主电流感测分流电阻器(rgs1)122b从电流感测分流电阻器(rgs2)124共模双向电流放大器(amp)126放大器参考电压(vref)128公共内部接地130a主-公共接地电压(vb1)130b从-公共接地电压(vb2)can总线102提供主mpu108a与一个或多个其他车辆系统(诸如在车辆中操作的其他ecu)之间的通信。ecu104可以包括主mpu108a和从mpu108b，以及用于检测在ecu104的接地路径阻抗中的差的本文所述的各种其他部件。在一些示例中，总线102可以是不同类型的通信总线，诸如以太网、most、gmsl、lin等。如图1中所示，总线102可以通信地耦合到主mpu108a或从mpu108b中的任一者或两者。电池106可以向ecu104的各种负载提供电力。mpu108a和mpu108b可以控制ecu104的各种负载(未示出)的操作。mpu108a和/或mpu108b还可以确定接地路径阻抗120a和120b，以便在存在潜在问题时向车辆的驾驶员提供警报。内部主/从通信路径110可以向主mpu108a和从mpu108b提供彼此通信的能力，以共享信息，诸如当前操作状态、已知的和/或测量的电流和电压等。总主侧电流112a和总从侧电流112b可以是由正在操作的并且由主mpu108a和从mpu108b控制的任何负载汲取的总电流。主电池端子114a和从电池端子114b可以是车辆电池106和ecu104之间的连接。类似地，主接地端子116a和从接地端子116b可以是车辆电池106和ecu104之间的对应连接。主电源路径阻抗118a和从电源路径阻抗118b可以是从电池到主电池端子和从电池端子的连接中固有的电阻或阻抗，包括由于布线(即，线束)引起的电阻，以及在各种元件(诸如布线、孔眼、电极等)之间的连接中的。这种阻抗在车辆的制造期间通常是已知的值，并且可被存储以用于本公开的方法中。在一些示例中，可以由mpu108a和mpu108b中的一个或多个检测、计算或以其他方式确定电源路径阻抗。主接地路径阻抗120a和从接地路径阻抗120b可以是从接地端子116a和116b到车辆电池106的连接中固有的电阻或阻抗。主接地路径阻抗120a和从接地路径阻抗120b可以基于车辆的车龄、随时间的腐蚀、松散的布线、振动、变得移位或断开连接或出于各种其他原因而改变。如上所述，如果接地路径阻抗彼此显著不同(即，它们的差大于阈值量或百分比)，返回电流则将在两个返回路径之间不均匀地分割。这可能导致一个接地路径传导比另一个接地路径显著更高的电流。在一些示例中，所传导的电流可能高于接地路径的额定值，这可能导致短路、故障、功能减少以及车辆操作的其他问题。主电流感测分流电阻器122a和从电流感测分流电阻器122b可以是分别位于在公共内部接地128和ecu104的接地端子116a和116b之间的电路100中的任何合适的电阻器。在一些示例中，分流电阻器122a和122b可以是相同的值，或可以在彼此的阈值内(例如，在1％内)。例如，两个分流电阻器可以具有0.002ω的值。放大器124可以被配置为接收两个输入，并且将这两个输入之间的差乘以放大器固有的增益值。如图1中所示，放大器124的两个输入可以是主接地端子116a和从接地端子116b。放大器的参考电压126可以耦合到公共内部接地128。在这种配置中，分流电阻器和接地路径阻抗充当惠斯通电桥，从而允许放大器基于分流电阻器的已知值确定两个接地路径阻抗之间的差。然后，可以将得到的输出输入到mpu108a和/或mpu108b，允许在检测到显著差时采取一个或多个动作。主到公共接地电压130a和从到公共接地电压130b可以是各个电池端子114a和114b与公共内部接地128之间的测量电压。电压130a可以是主电源端子和公共接地之间的电压，而电压130b则可以是从电源端子和公共接地之间的电压。可以通过车辆的各种元件检测或测量上述值和/或元件中的一个或多个。例如，通过电路100的各种元件的电压和电流可以由主mpu108a和/或从mpu108b测量。基于图1中所示的电路，可以确定各种电压、电流和阻抗。这些确定的值可以用于随后确定接地路径阻抗120a和120b之间的差。首先，输入到放大器124的电压可以定义为：(1)在等式(1)中，电流i是跨从侧和主侧两者的负载的总电流。因此，总电流i是i负载1+i负载2。rgs是电流分流电阻器的值(可以选择其为相同的值)。并且，rg1和rg2分别是接地路径阻抗120a和120b。如果已知放大器124增益，并且已知总电流i，那么放大器的电压输出以及至mpu108a和/或mpu108b的输入(vadc)是：(2)在等式(2)中，vref是放大器的参考电压126，并且增益是基于放大器124的特性的已知值。在一些示例中，两个接地路径阻抗中的第一个可以是已知的。在这种情况下，可以基于已知的或测量的值vadc、vref、增益、i、rgs和rg(1或2)计算第二接地路径阻抗。例如，如果仅已知一个接地路径阻抗rg1：(3)则随后可以确定主接地路径阻抗120a和从接地路径阻抗120b之间的接地阻抗差为：(4)在一些示例中，接地路径阻抗120a和120b可能都不是已知的。在这种情况下，可以已知或假定电源路径阻抗118a或118b中的一个，并且可以随后确定接地路径阻抗差。可以基于制造商值或基于电路的规格确定的值确定电源路径阻抗118a和118b中的一个或两个。例如，如果用于将电池106连接到ecu104的线束的特性是已知的，则可以确定电源路径阻抗118a和/或118b。以主侧电源路径阻抗118a为例，为了确定是否使用存储的制造商电源路径阻抗118a值，电路可以确定测量的主到公共接地电压130a是否在车辆电池106电压的阈值量内。这些值中的一个或两个可以由主mpu108a确定。如果电压在彼此的阈值内，则可以指示电源路径阻抗118a在其规格的范围内，并且可以使用其制造商值。如果已知或假定第一电源路径阻抗118a(rp1)(即，rp1＝rp)，电路100的结构则导致以下关系：(5)随后可以使用下列等式确定接地路径阻抗120a和120b，以及其之间的差：(6)(7)(8)图2示出根据一些实施例的显示车辆的电子部件的示例框图200。在所示实例中，电子部件200包括车载计算系统210、信息娱乐主机单元220、传感器240、电子控制单元250和车辆数据总线260。电路100可以与ecu240中的一个或多个结合使用。车载计算系统210可以包括微控制器单元、控制器或处理器212以及存储器214。处理器212可以是任何合适的处理装置或处理装置组，诸如但不限于微处理器、基于微控制器的平台、集成电路、一个或多个现场可编程门阵列(fpga)、和/或一个或多个专用集成电路(asic)。存储器214可以是易失性存储器(例如，ram，包括非易失性ram、磁ram、铁电ram等)；非易失性存储器(例如，磁盘存储器、快闪存储器、eprom、eeprom、基于记忆电阻器的非易失性固态存储器等)，不可改变的存储器(例如，eprom)，只读存储器和/或高容量存储装置(例如，硬盘驱动器、固态驱动器等)。在一些示例中，存储器214包括多种存储器，尤其是易失性存储器和非易失性存储器。存储器214可为计算机可读介质，在所述计算机可读介质上可以嵌入一组或多组指令，诸如用于操作本公开的方法的软件。指令可体现如本文所述的一个或多个方法或逻辑。例如，在执行指令期间，指令完全地或至少部分地驻留在存储器214、计算机可读介质中的任何一者或多者内和/或驻留在处理器212内。术语“非暂态计算机可读介质”和“计算机可读介质”包括单个介质或多个介质(诸如，存储一个或多个指令集的集中式数据库或分布式数据库和/或相关联的高速缓存和服务器)。另外，术语“非暂时性计算机可读介质”和“计算机可读介质”包括能够存储、编码或携带指令集的任何有形介质，所述指令集用于由处理器执行或致使系统执行本文所公开的方法或操作中的任何一个或多个。如本文所使用的，术语“计算机可读介质”明确地定义为包括任何类型的计算机可读存储装置和/或存储盘并且不包括传播信号。信息娱乐主机单元220可以提供车辆和用户之间的界面。信息娱乐主机单元220可以包括具有一个或多个输入和/或输出装置的用户界面224。输入装置可以包括例如控制旋钮、仪表板、用于图像捕获和/或视觉命令识别的数字式相机、触摸屏、音频输入装置(例如，车厢传声器)、按钮或触摸板。输出装置可以包括仪表组输出(例如，刻度盘、照明装置)、执行器、抬头显示器、中央控制台显示器(例如，液晶显示器(lcd)、有机发光二极管(oled)显示器、平板显示器、固态显示器等)和/或扬声器。在所示的示例中，信息娱乐主机单元220包括用于信息娱乐系统(诸如的和myford的的等)的硬件(例如，处理器或控制器、存储器、存储装置等)和软件(例如，操作系统等)。在一些实例中，信息娱乐主机单元220可以与车载计算系统210共享处理器。另外，信息娱乐主机单元220可以将信息娱乐系统显示在例如车辆100的中央控制台显示器222上。在一些实例中，可以在显示器222上显示警报，指示车辆已经将高压控制器从第一电源总线切换到第二电源总线。这可以向驾驶员或乘客提供信息，以便安全地停止车辆和/或使车辆完成维护或修理。传感器240可以按任何合适的方式布置在车辆中或车辆周围。传感器240可以包括一个或多个电压传感器、电流传感器或被配置为确定本文中关于图1公开的电压、电流和电阻或阻抗的其他部件。也可以包括其他传感器。ecu250可以监测和控制车辆的子系统。ecu250可以经由车辆数据总线260传送并交换信息。另外，ecu250可以向其他ecu250传送属性(诸如ecu250的状态、传感器读数、控制状态、错误和诊断代码等)和/或从其他ecu250接收请求。一些车辆可以具有由车辆数据总线260通信耦合的位于围绕车辆的各个位置中的七十个或更多的ecu250。ecu250可以是离散的电子装置组，所述离散的电子装置组包括其本身的电路(诸如集成电路、微处理器、存储器、存储装置等)和固件、传感器、执行器和/或安装硬件。在所示示例中，ecu250中的一个或多个可以包括关于图1示出和描述的电路100。车辆数据总线260可以包括通信地耦合车载计算系统210、信息娱乐主机单元220、传感器240、ecu250以及连接到车辆数据总线260的其他装置或系统的一条或多条数据总线。在一些实例中，车辆数据总线260可以根据国际标准组织(iso)11898-1定义的控制器局域网(can)总线协议来实现。替代地，在一些实例中，车辆数据总线260可以是媒体导向系统传输(most)总线，或can灵活数据(can-fd)总线(iso11898-7)。图3示出根据本公开的实施例的示例方法300的流程图。方法300可以使车辆能够确定用于具有主接地路径和从接地路径的车辆的接地路径阻抗何时具有问题。图3的流程图是机器可读指令的代表，所述机器可读指令存储在存储器(诸如存储器214)中并且可以包括一个或多个程序，当由处理器(诸如，处理器212、主mpu108a和/或从处理器mpu108b)执行时，程序可以使车辆、处理器和/车辆的一个或多个系统或装置执行本文所述的一个或多个功能。虽然参考图3中所示的流程图描述了示例程序，但是可以替代地使用用于执行本文所述的功能的许多其他方法。例如，框的执行顺序可以被重新排列或者彼此串行或并行地执行，框可以被改变、消除和/或组合来执行方法300。此外，因为结合图1至图2的部件公开了方法300，所以下面将不再详细描述那些部件的一些功能。方法300可在框302处开始。在框304处，方法300可以包括确定第一接地路径阻抗是否是已知的。如果先前已经测量或计算第一接地路径阻抗并且将其存储在存储器中，则第一接地路径阻抗可以是已知的。如果第一接地路径阻抗是已知的，则方法300可以包括在框306处确定第二接地路径阻抗。这可以使用上述等式，特别是等式(3)来完成。然后，当已知两个接地路径阻抗时，方法300可以前进到框322，其中确定差。然而，如果在框304处未知接地路径阻抗，则方法300可以包括确定主侧电压和从侧电压。在框310处，方法300然后可以包括将主电压与从电压进行比较。两个电压中的较高者可以对应于在车辆电池和ecu之间的外部电池线束上的最低电压降的一侧。如果主侧电压高于从侧电压，则方法300可以包括在框312处将主侧电压与电池电压进行比较。如果主电压在电池电压的阈值差内(例如，在某个百分比，诸如1％内，或在测量误差内)，则方法前进到框316。在框316处，方法300可以包括确定第一电源路径阻抗。替代地，如果从电压高于主电压，则方法300可以前进到框314。在框314处，方法300可以包括将从电压与电池电压进行比较。如果从电压在电池电压的阈值差内(例如，在某个百分比，诸如1％，或在测量误差内)，则方法进行到框318。在框318处，方法300可以包括确定第二电源路径阻抗。然而，如果主电压高于从电压，并且主电压与电池电压相差显著量(例如，在阈值差之外)，则方法300可以前进到框326，在框326处，提供警报。这种警报可以指示在系统中存在故障。类似地，如果从电压高于主电压，并且从电压与电池电压相差显著量(例如，在阈值差之外)，则方法300还可以前进到框316。在框320处，方法300可以包括确定第一接地路径阻抗和第二接地路径阻抗。这可以包括基于在框316和318中确定的第一电源路径阻抗或第二电源路径阻抗(即，基于方法所采用的路径)确定第一接地路径阻抗和第二接地路径阻抗。在框322处，方法300随后可以确定接地路径阻抗的差。如果差大于阈值量(例如，某个百分比，诸如1％或更大)，则方法300可以前进到框326，在框326处，提供警报。警报可以指示存在故障、存在接地问题或某种其他类型的信息。方法300可以在框328处结束。在一些示例中，方法可以随时间继续监测接地路径阻抗以及其之间的差。这可以以规则的间隔(诸如每秒、每分钟、每小时或更长的间隔)发生。随着时间的推移，接地路径阻抗差中的模式可以指示主侧和从侧中的任一个或两个存在接地问题。这种信息可以用于向车辆的驾驶员提供额外的警报和/或信息，以便可以采取适当的纠正措施。在本申请中，转折连词的使用旨在包括连接意义。定冠词或不定冠词的使用并不意图指示基数。特别地，对“所述”对象或“一”和“一个”对象的引用也意图表示可能的多个此类对象中的一个。另外，连词“或”可用于传达同时存在的特征，而非相互排斥的替代方案。换句话说，连接词“或”应理解为包括“和/或”。术语“包括(includes、including和include)”是包括端值在内的，并且具有分别与“包含(comprises、comprising和comprise)”相同的范围。上述实施例并且尤其任何“优选”实施例是实现方式的可能的示例并且仅被阐述用于清楚地理解本发明的原理。在实质上不脱离本文所述技术的精神和原理的情况下，可对一个或多个上述实施例做出许多变化和修改。所有修改都旨在包括在本公开的范围内，并受所附权利要求的保护。当前第1页1 2 3