短路保护电路的制作方法

专利名称：短路保护电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种布置在安装于车辆中的电子装置中的继电器用的 短路保护电路。
背景技术：
安装在车辆中的车内电子装置用的继电器驱动电路基于输入控制 信号将驱动电流提供给继电器(负载)。当在继电器驱动电路的输出 侧发生短路时，过量短路电流会流向继电器驱动电路。这可能损害继 电器驱动电路。
日本特许专利公布No.2001-25150描述了一种短路保护电路，包括
位于电源和继电器驱动电路之间的大电流保险丝。当发生短路时，保 险丝熔化并断开。此外，短路保护电路监控流向继电器驱动电路的电 流并限制电流量，以保护继电器驱动电路免受由于短路而导致的损害。 一种类型的短路保护电路在短路发生时强制停止继电器驱动电路 的输出操作，并防止短路电流流到继电器驱动电路。在发生短路时起 的预定时间之后，短路以预定的时间间隔向继电器驱动电路发送恢复 信号，以恢复继电器驱动电路的输出操作。
参考图l的时序图，在这种短路保护电路中，在从发生短路开始过 去预定时间ATc3之后，在时刻T1至Tn分别以预定的时间间隔AT (△T=Tk+1-Tk，其中K为自然数；1《K《n，其中n为自然数)发送恢复 信号Rel至Ren (其中n为自然数)。这将继电器驱动电路恢复到输出操 作状态。
如果过于经常地发送恢复信号Rel至Ren (用于恢复继电器驱动电 路的恢复操作)，则当继电器驱动电路的操作被恢复信号Rel至Ren暂 时地恢复时过量短路电流流到继电器驱动电路。因此，随着时间的过 去，由短路电流产生的热被积聚。这可能损坏继电器驱动电路(晶体管等)。另一方面，如果恢复信号Rel至Ren被较不频繁地发送，则延 迟了继电器驱动电路从短路状态恢复。这延长了继电器驱动电路停止 输出的时间。
在图1中，在时刻T2，恢复信号Re2被发送至继电器驱动电路，用
于恢复继电器驱动电路的输出操作。此外，从消除短路到恢复输出操 作所需的时间(min)相对于短路状态的时间(min)的时间比为50%。在 这种情况下，恢复信号Rel至Ren的发送频率(发送次数)是2且小。此 外，没有对继电器驱动电路造成损害。然而，时间比是50%且相当长。 这种结果不令人满意。在图l中示出的示例中，可以设想，当将恢复信 号发送至继电器驱动电路6次或更多次时，由短路电流所产生的热的积 聚会损害继电器驱动电路。
继电器驱动电路可以被车辆的使用者(驾驶员等)手动操作，以 在防止继电器驱动电路的损害的同时在很短的时间内将继电器驱动电 路从短路状态恢复到输出操作状态。然而，这对于使用者来说不方便。

发明内容
本发明提供了一种短路保护电路和一种短路保护方法，以防止继 电器驱动电路被短路损害，同时在短路消除之后容易地将继电器驱动 电路恢复到输出操作状态。
本发明的一方面是一种包括继电器驱动电路的短路保护电路，该继 电器驱动电路根据第一控制信号将驱动电流输出至负载。短路检测电路 检测在继电器驱动电路的输出侧的短路的存在，在发生短路时中断继电 器驱动电路的输出操作，并且在从发生短路时经过预定的时间之后以某 一时间间隔向继电器驱动电路间歇地发送恢复信号，以恢复继电器驱动 电路的输出操作。无论何时发送恢复信号，时间间隔逐渐增大。
本发明的另一个方面是一种包括继电器驱动电路的短路保护电路， 该继电器驱动电路根据控制信号将驱动电流输出至负载。短路检测电路 检测在继电器驱动电路的输出侧的短路的存在，在发生短路时中断继电 器驱动电路的输出操作，并且在从发生短路时经过预定的时间之后以某 一时间间隔向继电器驱动电路间歇地发送恢复信号，以恢复继电器驱动
7电路的输出操作。无论何时发送恢复信号，时间间隔逐渐增大，从而当
Dl表示短路发生期间的时间并且D2表示从消除短路开始到恢复继电 器驱动电路的输出操作时的时间时，由D2/D1所表示的时间比小于或 等于预定值。
本发明的再一个方面是一种包括第一继电器驱动电路的短路保护 电路，该第一继电器驱动电路根据控制信号将第一驱动电流输出至负 载。第二继电器驱动电路根据控制信号将第二驱动电流输出至负载。第 一短路检测电路检测在第一继电器驱动电路的输出侧的短路的存在，在 发生短路时中断第一继电器驱动电路的输出操作，并且在从发生短路时 经过第一预定的时间之后以第一时间间隔向第一继电器驱动电路间歇 地发送第一恢复信号，以恢复第一继电器驱动电路的输出操作。第二短 路检测电路检测在第二继电器驱动电路的输出侧的短路的存在，在发生 短路时中断第二继电器驱动电路的输出操作，并且在从发生短路时经过 第二预定的时间之后以第二时间间隔向第二继电器驱动电路间歇地发 送第二恢复信号，以恢复第二继电器驱动电路的输出操作。第一恢复信 号从第一短路检测电路向第一继电器驱动电路的发送和第二恢复信号 从第二短路检测电路向第二继电器驱动电路的发送被交替地执行。
本发明的又一个方面提供了一种用于防止继电器驱动电路受到由 短路所引起的损害的方法，其中继电器驱动电路将驱动电流输出至负 载。所述方法包括检测在负载和继电器驱动电路之间的短路的存在；当 发生短路时，中断继电器驱动电路的输出操作；以及在从发生短路时经 过预定的时间之后以某 一 时间间隔向继电器驱动电路间歇地发送恢复 信号，以恢复继电器驱动电路的输出操作。无论何时发送恢复信号，间 歇地发送恢复信号包括逐渐地增大所述时间间隔，从而当Dl表示短路 发生期间的时间并且D2表示从消除短路开始到恢复继电器驱动电路的 输出操作时的时间时，由D2/D1所表示的时间比小于或等于预定值。
结合通过示例性的方式示出本发明的原理的附图，从下面的描述 中，本发明的其他方面和优点将变得清楚。


结合附图，参考下面对目前优选的实施例的描述，可以最佳地理 解本发明以及本发明的目的和优点，其中
图1是示出了现有技术中的ECU操作的时序图2是示出了第一个实施例的ECU和继电器的电连接的示意框图3是详细示出了第一实施例中的ECU和继电器的电连接的电路
图4是示出了第一实施例中的ECU操作的示意流程图； 图5是示出了第一实施例中的ECU操作的示意时序图； 图6是示出了第二实施例的ECU和继电器的电连接的示意框图；以
及
图7是示出了第二实施例中的ECU操作的时序图。
具体实施例方式
图中，贯穿附图相同的参考标号用于表示相同的元件。 现在参考附图，将说明根据本发明的短路保护电路的各种实施例。
第一实施例
参考图2，在第一实施例中，将电子控制单元(ECU) 1 (控制器) 布置在车内电子装置中，该ECU用作短路保护电路，该车内电子装置 被安装在车辆中。ECU l包括继电器驱动电路ll、短路检测电路12和中 央处理单元(CPU) 13 (微计算机)。继电器驱动电路ll响应于继电器 驱动信号A输出流到继电器2的驱动电流，继电器驱动信号A用作第一控 制信号。短路检测电路12检测在继电器驱动电路11的输出侧的短路S (短路电流Io) 。 CPU 13连接至继电器驱动电路11和短路检测电路12， 用于控制电路11和12。
参考图3，继电器驱动电路ll包括叩n晶体管TRl，该晶体管TR1 具有通过串联电阻R1和R2连接至CPU 13的基极，接地的发射极，以及 集电极。继电器驱动电路ll进一步包括pnp晶体管TR2，该晶体管TR2 具有通过电阻R3连接至晶体管TR1的集电极的基极，连接至DC电源 (+B)的发射极，和连接至继电器2的集电极。晶体管TR2的集电极还
9通过电阻R7和R8接地。连接至晶体管TR2的集电极的继电器2包括继电 器线圈3和继电器触头4。继电器线圈3用作被从继电器驱动电路11流出 的驱动电流激励的负载。继电器触头4受继电器线圈3驱动，以将车内 电子装置5 (外部负载)与车内DC电源(+B)相连接以及断开车内电 子装置5 (外部负载)至车内DC电源(+B)的连接。
短路检测电路12包括叩n晶体管TR3，该晶体管TR3具有通过电阻 R4连接至CPU 13的基极，接地的发射极，以及集电极。此外，短路检 测电路12包括p叩晶体管TR4，该晶体管TR4具有通过电阻R5连接至晶 体管TR3的集电极的基极，连接至CPU 13以及电阻R1和R2之间的节点 的发射极，和通过电阻R6接地的集电极。在第一实施例中，晶体管TR4 和电阻R6形成起下拉电路作用的信号控制电路。
短路检测电路12还包括比较器CMP1，该比较器CMP1将电阻R7和 R8之间的电势与参考电压Vref的电势进行比较，且根据比较结果，选 择性地输出两种类型的电压，高(Vh)和低(Vl)。在继电器线圈3 和晶体管TR2的集电极之间的节点与地之间串联连接电阻R7和R8。
当在继电器驱动电路的输出侧，即在晶体管TR2的集电极和继电 器线圈3的连接处，发生短路时，电阻R7和R8之间的电势(比较器CMP1 的输入端电压VO变得小于参考电压Vref。在这种情况下，比较器CMP1 产生作为低电压Vt的输出端电压Vo，并将电压Vo (Vo=VJ输出至晶 体管TR4和电阻R6之间。当在晶体管TR2的集电极和继电器线圈3之间 的连接处消除短路时，电阻R7和R8之间的电势(比较器CMP1的输入端 电压VO变得大于或等于参考电压Vref。在这种情况下，比较器CMP1 产生作为高电压VH的输出端电压Vo (Vo=VH)。
在第一实施例中，短路检测电路12使用比较器CMP1来检测在晶体 管TR2的集电极和继电器线圈3的连接处即在继电器驱动电路11的输出 侧的短路。基于检测结果，短路检测电路12致能或中断继电器驱动信 号A从CPU 13到继电器驱动电路11的发送。经晶体管TR1和TR2放大的 继电器驱动信号A用作驱动继电器2的驱动电流。
当比较器CMPl的输出电压Vo是低电压VL (Vo-VJ时，低电压 Vl被用作強制中断信号D，并在预定条件下发送至CPU 13以及电阻R1和R2之间的节点(因此，发送至晶体管TR1的基极)。当短路检测电路 12检测到短路时(短路状态)，强制中断信号D强制中断来自继电器驱 动电路ll的驱动电流的输出。
当将强制中断信号D发送至CPU 13时，CPU 13控制中断允许信号 C (第二控制信号)向短路检测电路12 (晶体管TR3)的发送。中断允 许信号C是用于允许短路检测信号12中断继电器驱动信号A从CPU 13 至继电器驱动电路ll的发送。换言之，中断允许信号C被用于允许强制 中断信号D从短路检测电路12至继电器驱动电路11的发送。例如，当接 收到强制中断信号D时，CPU 13以预定的时间间隔间歇地中断中断允许 信号C的发送。可替换地，CPU 13可以改变中断允许信号C的电压电平。
当用于继电器驱动信号A的中断允许信号C从CPU 13发送至短路 检测电路12时，比较器CMPl的输出端电压Vo通过晶体管TR4施加至晶 体管TR1的基极。如上所述，在继电器驱动电路ll中发生短路且短路检 测电路12检测到短路时的短路状态下，満足Vc^Vl，并且低电压VJS 作强制中断信号D。因此，当満足V(^Vl吋，强制中断信号D被发送至 电阻R1和R2之间的节点。因此，由于强制中断信号D导致电阻R1和R2 之间的节点处的电压变小，并且继电器驱动信号A的发送被阻断(强制 中断)。如果短路自发地消除，则继电器驱动电路ll变得正常。在这 种状态下，短路检测电路12不再检测到短路，満足Vc^Vh，且去除强 制中断信号D。因此，在电阻R1和R2之间的节点处的电压变高，且CPU 13经电阻R1和R2将继电器驱动信号A提供给继电器驱动电路11的晶体 管TR1。
当CPU 13中断将中断允许信号C发送至短路检测电路12时(或者 当CPU13不发送中断允许信号C时)，不将比较器CMP1的输出端电压 Vo施加至晶体管TRl的基极。这是因为，当CPU 13不输出中断允许信 号C时，晶体管TR3和TR4不起作用。因此，与输出端电压Vo的电平无 关(与是否存在强制中断信号D无关)，继电器驱动信号A从CPU13发 送至继电器驱动电路ll (晶体管TR1)。
参考图4的流程图和图5的时序图，现在将详细说明第一实施例中 的ECU1 (短路保护电路)的操作。在没有从CPU 13发送继电器驱动信号A的状态下，也不发送中断 允许信号C。在这种状态下，当车辆的使用者(驾驶员等)操作开关以 激活车内电子装置5时(参考图3)，对于CPU 13，满足继电器驱动条 件。然后，参考图4， ECU1开始步骤S1。
在步骤S1中，CPU 13将继电器驱动信号A发送至继电器驱动电路 11。晶体管TR1和TR2将继电器驱动信号A放大为具有预定水平的驱动 电流。然后，将驱动电流输出至继电器2 (继电器线圈3)。
然后，在步骤S2中，CPU 13将中断允许信号C发送至短路检测电 路12。这激活短路检测电路12。
在步骤S3中，短路检测电路12确定是否发生短路。在步骤S3中， 比较器CMPl通过间歇地将其输入端电压Vi与参考电压(例如，参考电 压Vref-3V)进行比较来执行短路检测。当在继电器驱动电路ll中发生 间歇短路时，如上所述，满足Vi〈Vref，且比较器CMP1的输出端电压 Vo变为低电压V,.。因此，发送用于继电器驱动信号A的强制中断信号D (W)，电阻R1和R2之间的电压变小，并阻断(强制中断)继电器驱动 信号A。在这种情况下(步骤S3为是)，处理前进至步骤S4。如果短路 自发地消除且继电器驱动电路ll返回到正常状态，则满足Vi》Vref， 且比较器CMPl的输出端电压Vo变为高电压VH。因此，去除强制中断信号 D， CPU 13再次开始将继电器驱动信号A发送至继电器驱动电路11，并 且恢复继电器驱动电路ll的输出操作。在这种情况下(步骤S3为否)， 处理前进至步骤S5。
在步骤S4中，用作强制中断信号D的低电压VJ余被发送至继电器驱 动电路11之外还被发送至CPU 13，且接收到强制中断信号D的CPU 13控 制中断允许信号C的发送。例如，CPU 13响应于强制中断信号D临时地 中断中断允许信号C的发送。因此，比较器CMPl的输出端电压Vo不被施 加至电阻R1和R2之间的节点。因此，即使短路状态继续，CPU 13也将 继电器驱动信号A发送至继电器驱动电路ll，从而临时地恢复继电器驱 动电路ll的操作。
以这种方式，在从将强制中断信号D发送至CPU 13起经过预定时间 间隔之后，临时(瞬间地)地中断将中断允许信号C从CPU 13发送到短路检测电路12，且临时地恢复继电器驱动电路ll的操作。因此，短路
检测电路12以与CPU 13发送用于临时地恢复继电器驱动电路11的操作 的恢复信号一样的方式起作用。换言之，取代CPU 13，短路检测电路 12将恢复信号(恢复信号Rel至Ren，后面将说明)发送至继电器驱动 电路ll。此外，当将恢复信号发送至继电器驱动电路ll时，电流从DC 电源(+B)流到继电器驱动电路ll (参考图3)。这使得能够确定在继 电器驱动电路ll的输出侧是否发生短路。
如果在继电器驱动电路ll中连续发生短路的状态下执行恢复操 作，则过量短路电流I。(参考图2)将从DC电源流到短路位置，并加热晶 体管TR2。进一步地，反复的恢复操作将致使由于短路电流I。所引起的 热在电阻R2中积聚。这可能损害继电器驱动电路ll。在第一实施例中， 如图5中所示且以与现有技术中一样的方式，可以设想的是，当将恢复 信号发送至继电器驱动电路116次或更多次时，来自短路电流I。的热量 积聚损害继电器驱动电路ll。
现在参考图5的时序图，详细说明ECU l的操作特征(特别是，步 骤S4的操作)。
当在继电器驱动电路11的输出侧发生短路S时，将由比较器CMP1 产生的强制中断信号D经晶体管TR4发送至CPU以及位于电阻R1和R2之 间的节点(即，继电器驱动电路ll)。这利用强制中断信号D中断继电 器驱动信号A向继电器驱动电路11的发送。因此，中断从继电器驱动电 路11到继电器2的驱动电流的输出。
然后，当接收到强制中断信号D时，CPU 13控制中断允许信号C到 短路检测电路12的发送。例如，在时刻TO时发生短路(此时CPU 13接 收到强制中断信号D)。从时刻T1开始，此时从TO开始经过了预定时间 △Tel, CPU 13在时刻Tl至Tn临时地中断将中断允许信号C发送至短路 检测电路12。因此，短路检测电路12在时刻Tl至Tn分别将恢复信号Rel 至Ren (其中n为自然数)发送至继电器驱动电路11 。如前所述，通过 在时刻Tl至Tn使TR4不起作用，在电阻R1和R2之间的节点产生恢复信 号Rel至Ren，从而临时地中断将强制中断信号D发送至继电器驱动电路 11。因此，短路检测信号12可以将强制中断信号D发送至继电器驱动电路ll，作为恢复信号Rel至Ren。时刻Tl至Tn的时间间隔ATl至ATn (其 中n是自然数)可通过CPU13调节。在第一实施例中，无论何时发送恢 复信号Rek (其中k为自然数，1《k《n) ， CPU 13逐渐地增大时间间隔 <formula>formula see original document page 14</formula>因此，由D2/D1所表示的时间比 与现有技术相比被改进了 (参考图7中的示例)，其中D1表示发生短路 的时间(短路状态时间(min) ) ， D2表示从消除短路开始到恢复继电 器驱动电路ll的输出操作的时间(从短路消除到输出恢复所需的时间
(min))。优选地，CPU 13基于等式ATk+，a ATk(其中，a为常数， a〉l)设定时间间隔ATk，从而由D2/D1所表示的时间比小于或等于预定 值(例如，10%)。这里，ATcl、 ATl和常数a根据短路状态的设想时 间来确定。
在图5中示出的示例中，在短路自发地消除且恢复到正常状态之 后，当短路检测电路12将恢复信号Re4 (该信号是在时刻T4时发送的且 是从时刻T1开始发送的信号中的第四个)发送至继电器驱动电路ll时， 恢复继电器驱动电路ll的输出操作。在该状态下，继电器驱动电路ll 的恢复操作已经被执行了四次。由于恢复操作仅仅已被执行了四次的 频率，小于六次，且因此是个较小的数，因此继电器驱动电路ll不会 受损害。另外，从短路消除至输出恢复所需的时间(min)相对于短路 状态的时间(min)的时间比为10%或更小。因此，时间比小且令人满思。
返回图4，在随后S5中，CPU 13发送继电器驱动信号A和中断允许 信号C，以利用继电器驱动电路11驱动继电器2。在这种状态下，当车 辆使用者操作开关以使车内电子装置不起作用时(参考图3)，对于CPU 13来说满足继电器驱动中断条件。在步骤S5中，当继电器驱动中断条 件不满足时，处理返回至步骤S3，且短路检测电路继续确定短路的存 在，同时通过继电器驱动电路11驱动继电器2。如果继电器驱动中断条 件在步骤S5中满足，则在步骤S6中CPU 13中断继电器驱动信号A的发 送。此外，在步骤S7中，中断用于继电器驱动信号A的中断允许信号C 的发送。这结束了由ECU1所执行的系列操作。
第一实施例的ECU1 (短路保护电路)具有下面所描述的优点。(1) 在从发生短路时经过预定时间ATcl之后，将恢复信号Rel至 Ren (其中n为自然数)以时间间隔ATl至ATn (其中n为自然数)发送 至继电器驱动电路。时间间隔ATl至ATn随着时间的消逝逐渐增大，从 而从短路消除至输出恢复所需的时间(min)相对于短路状态时间(min) 变得小于或等于预定值，优选10%。因此，在短路开始时，恢复信号 Rel至Ren被更频繁地发送。因此，继电器驱动电路ll的输出操作状态 在从输出被中断的时间开始的很短时间内被恢复。进一步地，随着时 间消逝，以更低的频率发送恢复信号Rel至Ren。这降低了短路电流10 所引起的积聚在电器驱动电路ll中的热量，并有效地防止了继电器驱 动电路ll被损害。
(2) 包括继电器驱动电路11和短路检测电路12的硬件结构比较简 单。因此，确保以不依赖存储在存储器或类似CPU13的装置中的软件的 方式，容易且自动地执行继电器驱动电路ll中的短路检测和继电器驱 动电路ll从短路状态恢复到输出操作。这提高了车辆使用者(驾驶员 等)的便利性。
第二实施例
参考图6，在第二实施例中，将用作短路保护电路的ECUla(控制 器)布置在安装于车辆中的车内电子装置中。ECU la包括两个继电器 驱动电路lla和llb，两个短路检测电路12a和12b，以及CPU113。基于 输入的继电器驱动信号A (控制信号)，每个继电器驱动电路lla和llb 向继电器2输出驱动电流。短路检测电路12a和12b分别检测在继电器驱 动电路lla和llb的输出侧的短路S的存在(短路电流Io)。起到控制器 作用的CPU 113连接至继电器驱动电路lla和llb及短路检测电路12a和 12b，以控制电路lla、 llb、 12a和12b。在这种方式中，ECU la包括多 个短路保护单元(图6中为两个)，每个单元包括继电器驱动电路lla (lib)和短路检测电路12a "2b)。
在第二实施例中的ECU la中，继电器驱动电路lla和llb及短路检 测电路12a和12b的结构和基本操作与第一实施例中的继电器驱动电路 11和短路检测电路12相似。因此，与第一实施例中的那些电子元件对应的电子元件，例如晶体管和电阻，利用相同的参考标号表示，并且 不详细说明。
现在参考图7的时序图，将详细说明ECU la的操作特征。
当在继电器驱动电路lla和llb的输出侧发生短路S时，将由比较器 CMPla (该比较器CMPla被布置在短路检测电路12a中)产生的强制中 断信号D通过晶体管TR4a发送至CPU 113以及位于电阻R1和R2之间的 节点(即，继电器驱动电路lla)。以相同的方式，将由比较器CMPlb (该比较器CMPlb被布置在短路检测电路12b中)所产生的强制中断信 号D通过晶体管TR4b发送至CPU 113以及位于电阻R1和R2之间的节点 (即，继电器驱动电路llb)。这利用强制中断信号D中断了将继电器 驱动信号A发送至继电器驱动电路lla和llb。因此，中断了从继电器驱 动电路lla和llb向继电器2的驱动电流的输出。
然后，当接收到强制中断信号D时，CPU113控制将中断允许信号 C发送至短路检测电路12a，以及中断允许信号C发送至短路检测电路 12b。例如，在时刻TO发生短路(在该时刻，CPU 113接收到强制中断信 号D)。从时刻Tal开始，此时为从时刻T0开始经过了预定时间ATc2， CPU 113在时刻Tal至Tan和Tbl至Tbn临时地中断将中断允许信号C发 送至短路检测电路12a和12b。因此，短路检测电路12a和12b分别交替地 在时刻Ta 1至Tan和Tb 1至Tbn将恢复信号Ra 1至Ran和Rb 1至Rbn (其中n 为自然数)发送至继电器驱动电路lla和llb。时刻Tal至Tan和Tbl至Tbn 的时间间隔ATab可通过CPU113调节。在第二实施例中，CPU113将时 间间隔ATab设置为固定值。更具体地，ATa和ATb表示恢复信号Ral至 Ran和Rbl至Rbn的时间间隔(每个时间间隔是从CPU 113发送)，时间 间隔ATab被设定为满足ATab=ATa/2=ATb/2 。
在图7中示出的示例中，在短路自发消除且恢复正常状态之后，当 短路检测电路12a将恢复信号Ra2 (该恢复信号是在时刻Ta2时发送，且 是从时刻Tal开始发送的信号中的第二个)发送至继电器驱动电路lla 时，恢复继电器驱动电路lla的输出操作。在这种状态下，继电器驱动 电路lla的恢复操作已经执行了两次。由于恢复操作仅仅被执行了2次 的频率，小于6次，因此是个较小的数，因而继电器驱动电路lla不受损害。另外，从短路消除到输出恢复所需的时间(min)相对于短路状 态的时间(min)的时间比为10%或更小。因此，时间比小且令人满意。
当短路检测电路12b将恢复信号Rb2 (该信号是在时刻Tb2发送， 且是从时刻Tbl开始发送的信号中的第二个)发送至继电器驱动电路 llb时，恢复继电器驱动电路llb的输出操作。因此，继电器驱动电路 11b的恢复操作已经被执行2次的频率，小于6次且因此为小的数，因而 继电器驱动电路llb不受损害。以与第一实施例相同的方式，如图7中 所示，可以设想的是，当6次或更多次地将恢复信号发送至继电器驱动 电路lla或llb时，由于短路电流Io所引起的热量积聚将损害继电器驱动 电路lla或llb。
第二实施例的ECU1 (短路保护电路)具有下面所描述的优点。
(1) 来自短路检测电路12a (起到第一短路保护单元的作用)的 恢复信号Ral至Ran (其中n为自然数)和来自短路检测电路12b (起到 第二短路保护单元的作用)的恢复信号Rbl至Rbn (其中n为自然数) 交替地发送至相应的继电器驱动电路。因此，与只使用一个短路保护 单元(即，继电器驱动电路11和短路检测电路12)的第一实施例相比， 恢复信号Ral至Ran和Rbl至Rbn被更频繁地发送至继电器驱动电路lla 和llb。因此，在短路状态自发地消除之后，继电器驱动电路lla (或 lib)的输出操作状态在从中断输出开始后的很短时间内恢复。进一步 地，将恢复信号Ral至Ran和Rbl至Rbn发送至继电器驱动电路lla和llb 的频率(恢复操作的频率)小于第一实施例的一半。这降低了由短路 电流Io所引起在继电器驱动电路lla和llb中积聚的热量，并有效地防止 继电器驱动电路ll受损害。
(2) 包括两个短路保护单元(继电器驱动电路lla和短路检测电 路12a，以及继电器驱动电路llb和短路检测电路12b)的硬件结构简单。 因此，确保以不依赖存储在存储器或类似CPU 113的装置中的软件的方 式，容易且自动地执行在继电器驱动电路lla和llb中的短路检测和在 继电器驱动电路lla和llb中从短路状态恢复到输出操作状态。这提高 了车辆使用者(驾驶员等)的便利性。
对于本领域技术人员清楚的是，在不背离本发明的精神或范围的前提下，本发明可以体现为很多其他具体形式。因此，本发明的示例 和实施例应该理解为阐述性的而非限制性的，且本发明不局限于这里 给出的细节，而是可在随附的权利要求的范围和等同替换中进行修改。
短路检测电路12的信号控制电路不局限于由晶体管TR4和电阻R6 所形成的结构。短路检测电路12可以包括用于基于比较器CMP1的输出 (强制中断信号D)增大电阻R1和R2之间的节点处的电势的信号控制 电路。
替代使用CPU13 (或113)，例如，可以使用外部电路来提供中断 允许信号C。
短路检测电路12不必使用中断允许信号C。例如，可以在短路检测 电路12上布置控制电路，用于中断强制中断信号D的传输(或者改变强 制中断信号D的电平)。
在第二实施例中，交替地发送恢复信号Ral至Ran和Rbl至Rbn的时 间间隔ATab不一定为恒定值。例如，以与第一实施例相同的方式，无 论何时发送恢复信号Ral至Ran (或Rbl至Rbn)，时间间隔ATab可以逐 渐增大，从而由D2/D1所表达的时间比变得小于或等于预定值(例如， 10%或更小)，其中D1表示短路状态时间(min) ， D2表示从消除短路 时开始到恢复继电器驱动电路lla(或llb)的输出操作时的时间(min)。
在这种情况下，与第二实施例相比，恢复信号Ral至Ran和Rbl至 Rbn被更频繁地发送至继电器驱动电路lla和llb。也就是说，来自继电
器线圈方面的总恢复信号被发送得更频繁。当短路开始发生时，恢复 信号Ral至Ran和Rbl至Rbn被特别地发送得更频繁。因此，在短路状态 被自发地消除之后，在从输出中断状态开始的很短的时间内，将继电 器驱动电路lla和llb恢复到操作状态。进一步地，随着时间流逝，恢 复信号Ral至Ran和Rbl至Rbn的发送变得不频繁，且以渐进的方式减 小。这进一步有效抑制了由短路电流Io所引起的在继电器驱动电路lla 和llb中的热量积聚。
在第二实施例中，恢复信号Ral至Ran和Rbl至Rbn的发送时间比是 1: 1。然而，本发明不局限于这种方式，发送时间比可以例如是l: 2 或l: 3。在第二实施例中，ECU la可以包括三个或更多个短路保护单元(三 组或更多组继电器驱动电路和短路检测电路)。
在第二实施例中，用于直接检测短路状态的电路部分(即，比较 器CMP1)可以被两个短路检测电路12a和12b共享。然而，在这种情况 下，必须为每个短路检测电路12a和12b提供分立的电路部分(即，晶 体管TR3和晶体管TR4)，用于直接将恢复信号Ral至Ran和Rbl至Rbn 发送至继电器驱动电路lla和llb。
当前的示例和实施例应该认为是解释性而非限制性，并且本发明 不局限于这里给出的细节，而是可以在随附的权利要求的范围和等同 替换中进行修改。
权利要求
1.一种短路保护电路，其特征在于继电器驱动电路，该继电器驱动电路根据第一控制信号将驱动电流输出到负载；和短路检测电路，该短路检测电路检测在所述继电器驱动电路的输出侧的短路的存在，在发生短路时中断所述继电器驱动电路的输出操作，并且在从发生短路时经过预定的时间之后以某一时间间隔向所述继电器驱动电路间歇地发送恢复信号，以恢复所述继电器驱动电路的输出操作；其中无论何时发送所述恢复信号，所述时间间隔是逐渐增大的。
2. 根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述短路 检测电路产生强制中断信号，用于中断所述第一控制信号向所述继电器 驱动电路的发送，以及所述短路检测电路间歇地中断所述强制中断信号 向所述继电器驱动电路的发送，从而当发生短路时将所述强制中断信号 作为恢复信号发送至所述继电器驱动电路。
3. 根据权利要求2所述的短路保护电路，其特征在于，所述短路检测电路包括比较器，该比较器产生所述强制中断信号；以及信号控制电路，该信号控制电路间歇地中断所述强制中断信号从所 述比较器向所述继电器驱动电路的发送。
4. 根据权利要求3所述的短路保护电路，其特征在于，所述信号 控制电路包括晶体管，该晶体管连接至所述比较器的输出端和所述继电器驱动电 路的输入端，所述比较器输出所述强制中断信号，所述继电器驱动电路接收所述第一控制信号；以及连接在所述晶体管和地之间的电阻。
5. 根据权利要求4所述的短路保护电路，其特征进一步在于 控制单元，该控制单元为所述继电器驱动电路的输入端提供所述第一控制信号，并为所述晶体管的控制端提供第二控制信号；其中当所述晶体管被所述第二控制信号激活时所述控制单元经所 述晶体管接收所述强制中断信号。
6. 根据权利要求1-4中任一项所述的短路保护电路，其特征进一步在于控制单元，该控制单元为所述继电器驱动电路提供所述第一控制信 号，并为所述短路检测电路提供第二控制信号；其中所述短路检测电路响应于所述第二控制信号产生所述恢复信号。
7. —种短路保护电路，其特征在于继电器驱动电路，该继电器驱动电路根据控制信号将驱动电流输出到负载；以及短路检测电路，该短路检测电路检测在所述继电器驱动电路的输出 侧的短路的存在，在发生短路时中断所述继电器驱动电路的输出操作， 并且在从发生短路时经过预定的时间之后以某一时间间隔向所述继电 器驱动电路间歇地发送恢复信号，以恢复所述继电器驱动电路的输出操 作；其中无论何时发送所述恢复信号，所述时间间隔是逐渐增大的，从 而当Dl表示短路发生期间的时间并且D2表示从消除短路开始到恢复 所述继电器驱动电路的输出操作时的时间时，由D2/D1所表示的时间 比小于或等于预定值。
8. —种短路保护电路，其特征在于第一继电器驱动电路，该第一继电器驱动电路根据控制信号将第一 驱动电流输出至负载；第二继电器驱动电路，该第二继电器驱动电路根据控制信号将第二 驱动电流输出至负载；第一短路检测电路，该第一短路检测电路检测在所述第一继电器驱 动电路的输出侧的短路的存在，在发生短路时中断所述第一继电器驱动 电路的输出操作，并且在从发生短路时经过第一预定的时间之后以第一 时间间隔向所述第一继电器驱动电路间歇地发送第一恢复信号，以恢复 所述第一继电器驱动电路的输出操作；第二短路检测电路，该第二短路检测电路检测在所述第二继电器驱 动电路的输出侧的短路的存在，在发生短路时中断所述第二继电器驱动 电路的输出操作，并且在从发生短路时经过第二预定的时间之后以第二 时间间隔向所述第二继电器驱动电路间歇地发送第二恢复信号，以恢复所述第二继电器驱动电路的输出操作；其中所述第一恢复信号从所述第一短路检测电路向所述第一继电 器驱动电路的发送和所述第二恢复信号从所述第二短路检测电路向所 述第二继电器驱动电路的发送被交替地执行。
9. 根据权利要求8所述的短路保护电路，其特征在于 无论何时发送所述第一恢复信号，所述第一时间间隔是逐渐增大的；以及无论何时发送所述第二恢复信号，所述第二时间间隔是逐渐增大的。
10. —种用于防止继电器驱动电路受到由短路所引起的损害的方 法，其中所述继电器驱动电路将驱动电流输出至负载，所述方法的特征 在于检测在所述负载和所述继电器驱动电路之间的短路的存在； 当发生短路时，中断所述继电器驱动电路的输出操作；以及 在从发生短路时经过预定的时间之后以某一时间间隔向所述继电 器驱动电路间歇地发送恢复信号，以恢复所述继电器驱动电路的输出操 作； '其中无论何时发送所述恢复信号，所述间歇地发送恢复信号包括逐渐地增大所述时间间隔，从而当Dl表示短路发生期间的时间并且D2表示从消除短路开始到恢复所述继电器驱动电路的输出操作时的时间时，由D2/D1所表示的时间比小于或等于预定值。
全文摘要
一种短路保护电路，在消除短路之后容易地将继电器驱动电路恢复到输出操作状态，同时防止继电器驱动电路被短路损害。继电器驱动电路根据第一控制信号将驱动电流输出至负载。短路检测电路检测在继电器驱动电路的输出侧的短路的存在，并在发生短路时中断继电器驱动电路的输出操作。此外，短路检测电路在从发生短路时经过预定的时间之后以某一时间间隔向继电器驱动电路间歇地发送恢复信号，以恢复继电器驱动电路的输出操作。无论何时发送恢复信号，所述时间间隔是逐渐增大的。
文档编号H03K19/082GK101557091SQ200910127809
公开日2009年10月14日 申请日期2009年4月8日 优先权日2008年4月9日
发明者丹羽寿夫, 今井贵夫, 伊藤润, 森裕史 申请人:株式会社东海理化电机制作所