电流测量装置和方法

电流测量装置和方法
【专利摘要】本发明的一个方面提供了一种装置，其包括电连接器构件，该电连接器构件适于可释放地将该装置连接到机动车辆的电路过载保护设备，该装置包括用于测量流过该装置的电流量的构件和用于从该装置输出与流过该装置的电流量相对应的信号的构件。
【专利说明】电流测量装置和方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及机动车辆电系统的监控并且涉及监控车辆电系统的方法。本发明的方 面涉及装置、设备、机动车辆、成套部件和方法。

【背景技术】
[0002] 机动车辆通常包括许多被配置成实现关键和非关键车辆功能的电系统。电系统包 括动力系统（由动力控制模块（PCM)控制）、安全系统（由安全系统控制模块（SCM)控制） 和车身电系统（由车身控制模块（BCM)控制）。这些模块借助公共区域网络如控制器局域 网（CAN)总线等可以彼此通信。
[0003] 由于封装限制并且为了协助安装，与车辆电系统相关联的导线可以被布置成沿车 辆内的公共路径走线以连接不同部件，例如控制器、致动器、开关组和照明模块。相对大量 的缆线或导线可以沿任何给定路径走线。缆线通常绑在一起形成缆线或配线总成或线束。 该总成也可以称为缆线或配线束。缆线捆绑在一起的优点是降低了缆线的柔性。这可以降 低缆线的损坏的风险并且协助缆线的安装。
[0004] 在车辆开发期间，已知提供测试站，车辆线束被构建在测试台上。线束被连接到实 际部件或模拟这些部件的模块，这些实际部件将连接到车辆中的线束。
[0005] 线束连接到测试站控制器。该控制器可以监控由线束的一个或更多个缆线如承载 网络信号如CAN总线信号的网络缆线传送的信号。该控制器还可以将CAN总线信号传送到 网络缆线上。控制器可以操作用于模拟由任何缺失的控制模块传送的信号或者在测试站处 不能以其他方式再现的特定条件下由控制模块传送的信号，例如当发动机正在运行时由动 力控制模块传送的信号。
[0006] -些已知的控制器可操作用于运行软件代码，该软件代码被布置成通过连接到 CAN总线的控制模块来命令规定的控制操作，并且通过监控各模块在CAN总线上传送的信 号来监控控制模块的响应。软件代码的执行给定的控制操作序列的部分可以称为脚本。
[0007] 本发明的实施方式的目的是提供用于监控机动车辆电系统的改进设备。


【发明内容】

[0008] 本发明的方面提供所附权利要求中要求保护的机动车辆、过载保护元件、电路过 载保护设备和方法。
[0009] 在寻求保护的本发明的一个方面中，提供了一种装置，其包括电连接器构件，该电 连接器构件适于可释放地将该装置连接到机动车辆的电路过载保护设备，
[0010] 该装置包括用于测量流过该装置的电流量的构件和用于从该装置输出与流过该 装置的电流量相对应的信号的构件。
[0011] 该装置可以操作用于经由电连接器构件测量流过该装置的电流量。
[0012] 该装置可以操作用于限制可以流过该装置的电流量。
[0013] 可选地，该装置的连接器构件包括一对电端子，该装置可操作用于通过使该对端 子彼此电隔离从而阻止电流在端子间流动来限制流过该装置的电流量。
[0014] 该装置可以操作用于借助熔线来限制流过该装置的电流量，该熔线可操作用于在 流过该装置的电流量超过第一值时断开。
[0015] 该装置可操作用于借助机械跳闸开关来限制流过该装置的电流量，该跳闸开关可 操作用于在流过该装置的电流量超过第一值时采取开路条件。
[0016] 该装置可以包括用于将流过该装置的电流量传递给外部计算设备的通信构件。
[0017] 该装置可操作用于借助通信构件将流过该装置的电流量基本上连续地传递给外 部计算设备。
[0018] 该装置可操作用于借助通信构件允许外部计算设备询问该装置从而确定流过该 装置的电流量。
[0019] 当计算设备请求获知流过该装置的电流量时，该装置可以例如允许计算设备读取 存储在其存储器中的数据。
[0020] 该通信构件可以包括选自无线通信模块和缆线中的至少之一。
[0021] 可以结合电路过载保护设备来提供该装置，该电路过载保护设备用于将该装置连 接到机动车辆的电路，该电路过载保护设备被布置成允许至少一个装置与其可拆装地连 接。
[0022] 该电路过载保护设备可以被布置成允许多个装置连接在机动车辆的各个电路中。
[0023] 在寻求保护的本发明的另一方面中，提供了一种包括根据上述方面的装置的机动 车辆。
[0024] 在寻求保护的本发明的一个方面中，提供了一种测试车辆的方法，包括：
[0025] 可释放地将装置连接到机动车辆的电路过载保护设备；以及
[0026] 借助该装置测量流过该装置的电流量以及从该装置输出与测量的电流量相对应 的信号。
[0027] 该方法还可以包括借助该装置限制流过机动车辆的电路的电流量。
[0028] 根据寻求保护的本发明的另一方面，提供了一种装置，其包括电连接器构件，该电 连接器构件适于可释放地连接到机动车辆的电路过载保护设备，并且可操作用于限制流过 机动车辆的电路的电流量，
[0029] 该装置包括用于检测流过该装置的电流的构件和用于将响应于流过该装置的电 流量的信号输出到计算构件的构件。
[0030] 在寻求保护的本发明的另一方面中，提供了一种可连接到机动车辆的电路过载保 护设备的机动车辆电路过载保护元件，该保护元件包括适于连接到电路过载保护设备的电 连接器构件，可拆装的过载保护元件可操作用于限制流过机动车辆的电路的电流量，
[0031] 其中，该过载保护元件包括用于检测流过该过载保护元件的电流的构件和用于将 响应于流过该过载保护元件的电流量的信号输出到计算构件的构件。
[0032] 本发明的实施方式具有的优点是，在不需要干扰车辆的线束或其他缆线布置的情 况下，可以监控由车辆的给定电路汲取的电流量。更确切地，通常装配在电路过载保护设备 如熔断器盒、断路器盒等中的过载保护元件如熔断器或断路器简单地被根据本发明的实施 方式的具有电流检测功能的过载保护元件代替。该过载保护元件本身提供与流过其的电流 相对应的输出，能够实现电流的完全非入侵式监控。
[0033] 该特征是有利的，其允许与网络业务监控无关地监控车辆电路的状态。因此，如果 电控制模块在事实上活跃时提供不活跃的错误指示，则借助根据本发明的实施方式的过载 保护元件自动地测量与控制器相关联的电路汲取的电流量变为宝贵的工具，使得能够基于 由模块汲取的电流量获得该模块是否不活跃的确认。
[0034] 应当理解，例如如果电控制模块在CAN总线上静默或者当该模块事实上活跃时输 出指示其处于关机模式的CAN消息，则该电控制模块可能提供关于其操作状态的错误指 示。通过测量由模块汲取的电流量，可以得到模块的操作状态的更精确的评估。因此，如果 模块汲取的电流量超过模块在待机状态下所期望的电流量，则当CAN信号指示模块处于待 机状态时，可以确定模块事实上可能不处于待机状态。
[0035] 本发明的实施方式有益于诊断机动车辆如量产机动车辆的意外操作特征的来源。 车辆可以装配有根据本发明的实施方式的过载保护元件并经历自动化的测试，其中，流过 基本上安装在量产车中的车辆电路的电流被测量。
[0036] 因此，基本消除了修改车辆的缆线线束或改变线束操作环境（例如从车辆移除线 束用于台式测试）的需要。因此，可以在线束基本上留在安装在量产车中的原位的同时测 试线束。这极大地增加了与测试之前未良好理解的车辆操作相关联的任何特征可以在确定 的来源和控制构件的控制下再现的可能性。
[0037] 有利地，该电连接器构件可以至少包括一对可连接到电路过载保护设备的相应端 子的端子，该元件可操作用于测量在这两个端子之间流过该元件的电流量。
[0038] 便利地，该元件可操作用于通过使第一和第二端子彼此电隔离从而阻止端子之间 的电流流动来限制通过该元件的电流量。
[0039] 可选地，该元件可操作用于借助熔线来限制通过该元件的电流量，该熔线可操作 用于在通过该元件的电流量超过规定值时断开。
[0040] 可替选地或另外地，该元件可操作用于借助机械跳闸开关来限制通过该元件的电 流量，该跳闸开关可操作用于在通过该元件的电流量超过规定值时断开。
[0041] 有利地，该元件可以包括用于将流过该元件的电流量传递给外部计算设备的通信 构件。
[0042] 该通信构件可操作用于借助该元件的无线通信模块传递电流量。可替选地或另外 地，该通信构件可操作用于借助网络缆线传递电流量。
[0043] 在寻求保护的本发明的另一方面中，提供了一种根据本发明的上述方面的、与电 路过载保护设备结合的元件。
[0044] 在本发明的又一方面中，提供了一种包括根据上述方面的电路过载保护设备的机 动车辆。
[0045] 在寻求保护的本发明的另一方面中，提供了一种测试车辆的方法，包括：
[0046] 将可拆装的过载保护元件电连接在机动车辆电路过载保护设备中；
[0047] 检测流过元件的电流并且从该元件输出响应流过该元件的电流量的信号；以及
[0048] 在流过该元件的电流量超过规定值的情况下，限制流过该元件的电流量。
[0049] 在本申请的范围内，意图明确的是，上述段落中、权利要求中和/或以下描述和附 图中阐述的各个方面、实施方式、示例和替选方式，特别是它们的各个特征，可以被独立地 或以任何组合的方式采用。结合一个实施方式描述的特征适用于所有实施方式，除非这样 的特征是不兼容的。

【专利附图】

【附图说明】
[0050] 现将参照附图仅通过示例来描述本发明的实施方式，其中：
[0051] 图1示出了（a)根据本发明的实施方式的可拆装的过载保护元件的透视图和（b) 机动车辆的熔断器盒的平面图；以及
[0052] 图2是图1的可拆装的过载保护元件的示意性电路图。

【具体实施方式】
[0053] 图1(a)示出了根据本发明的实施方式的过载保护元件110。元件110具有一对端 片112AU12B，端片112AU12B适于装配到如图1(b)所示的机动车辆的熔断器盒105的相 应插槽中。元件110适于代替通常安装在机动车辆熔断器盒105中的片式熔断器以保护车 辆的电路。图1(b)示出了安装在熔断器盒中的元件110以及被配置成接纳元件110的各 个片 112A、112B 的插槽 106A、106B。
[0054] 如图2的电路图所示，元件110中具有电耦接在端片112A、112B之间的熔线114。 迫使流过元件110的电流流过熔线114。熔线被布置成，如果流过熔线114的电流量超过规 定值，则熔线将断开，进一步阻止电流流过端片112AU12B之间的元件。
[0055] 电阻元件116(图2)与熔线114串联设置。比较器118与电阻元件116并联连接， 并且被布置成测量电阻元件116两端的电位差。来自比较器118的输出连接到光隔离器模 块120的输入120IN。模块120的输出1200UT耦接到元件110的主控制器124。
[0056] 光隔离器模块120被布置成在其输入120IN和输出1200UT (彼此电隔离）之间传 送与流过端片112AU12B之间的元件110的电流幅值相对应的光信号。主控制器124接 收模块的输出1200UT (其对应于流过元件110的电流量）。主控制器124经由通信控制器 126将指示流过元件110的电流量的信号传送到与元件110连接的网络。通过元件110的 供电单元128给主控制器124、通信控制器126和光隔离器模块120的输出侧供电。供电单 元128转而从外部电源汲取电力。
[0057] 光隔离器模块120的存在降低了流过端片112AU12B之间的元件110的电流传递 到主控制器124从而导致对主控制器124电损坏的风险。
[0058] 用于比较器118和光隔离器模块120的输入侧的电力汲取自流过端片112AU12B 之间的元件110的电流。因此，只有当电流流过其中端片112AU12B连接元件110的车辆 电路时，才对比较器118和光隔离器模块120的输入侧供电。从而降低了由于安装一个或 更多个过载保护元件110而使车辆电池过度放电的风险，因为元件110将不会汲取电流，除 非电路已经是活跃的。应当理解，由元件110汲取的电流量被布置成是相对小的。
[0059] 应当理解，其他布置也是有用的。
[0060] 本发明的实施方式有益于允许与间接监控方法无关地直接监控车辆电负载。例如 可以通过监控车辆控制或其他通信信号来进行间接监控。在一个或更多个车辆通信信号错 误地识别一个或更多个部件的操作状态的情况下，借助根据本发明的实施方式的过载保护 元件的独立验证可以使调查者能够将错误数据识别为错误的。
[0061] 此外，因为借助熔断器盒实现电流的测量，所以不必损害车辆的线束或其他部件 以便实现电流的测量。这降低了与车辆测试相关的财务和时间成本。此外，这降低了损害 线束或其他部件会引入车辆操作的另外特征或改变预先存在的特征、使得难以表征和理解 预先存在的特征的风险。
[0062] 在一些实施方式中，过载保护元件110可以设置有无线电传送器模块，该无线电 传送器模块可操作用于传送与流过元件110的电流量相对应的数据。传送的数据可以被测 试或监控设备接收，并且被记录在其存储器中。其他布置也是有益的。
[0063] 参照下面编号的段落，可以理解本发明的实施方式：
[0064] 1. 一种装置，包括电连接器，所述电连接器适于可释放地将所述装置连接到机动 车辆的电路过载保护设备，
[0065] 所述装置能够操作用于测量流过所述装置的电流量，所述装置还能够操作用于从 所述装置输出与流过所述装置的电流量相对应的信号。
[0066] 该装置例如可以包括被配置成测量流过该装置的电流量的电流测量电路。
[0067] 2.如段落1所描述的装置，能够操作用于经由所述电连接器测量流过所述装置的 电流量。
[0068] 3.如段落1所描述的装置，能够操作用于限制能够流过所述装置的电流量。
[0069] 4.如段落3所描述的装置，其中，所述连接器包括一对电端子，所述装置能够操作 用于通过使所述成对的端子彼此电隔离、从而阻止电流在所述端子之间流动，来限制流过 所述装置的电流量。
[0070] 5.如段落3所描述的装置，能够操作用于借助熔线来限制流过所述装置的电流 量，所述熔线能够操作用于在流过所述装置的电流量超过第一值时断开。
[0071] 6.如段落3所描述的装置，能够操作用于借助机械跳闸开关来限制流过所述装置 的电流量，所述跳闸开关能够操作用于在流过所述装置的电流量超过第一值时采取开路条 件。
[0072] 7.如段落1所描述的装置，能够操作用于将流过所述装置的电流量传递给外部计 算设备。
[0073] 8.如段落7所描述的装置，能够操作用于将流过所述装置的电流量基本上连续地 传递给所述外部计算设备。
[0074] 9.如段落7所描述的装置，能够操作用于允许所述外部计算设备询问所述装置， 从而确定流过所述装置的电流量。
[0075] 当计算设备请求获知流过该装置的电流量时，该装置可以例如允许该计算设备读 取存储在其存储器中的数据。
[0076] 10.如段落7所描述的装置，包括选自用于将流过所述装置的电流量传递给外部 计算设备的缆线和无线通信模块中的至少之一。
[0077] 11.如段落1所描述的装置，与用于将所述装置连接到机动车辆的电路的电路过 载保护设备组合，所述电路过载保护设备被布置成允许至少一个装置与其可拆装地连接。
[0078] 12.如段落11所描述的装置，其中，所述电路过载保护设备被布置成允许多个装 置连接在机动车辆的各个电路中。
[0079] 13. -种包括如段落1所描述的装置的机动车辆。
[0080] 14. 一种测试车辆的方法，包括：
[0081] 可释放地将装置连接到机动车辆的电路过载保护设备；以及
[0082] 借助所述装置测量流过所述装置的电流量以及从所述装置输出与测量的电流量 相对应的信号。
[0083] 15.如段落14所描述的方法，包括借助所述装置限制流过所述机动车辆的电路的 电流量。
[0084] 在本说明书的描述和权利要求通篇中，词"包括（comprise) "和"包含"以及这些 词的变型，例如"包括（comprising) "和"包括（comprises) "意为"包括但不限于"，并不意 在（而且也不）排除其他部分、添加物、部件、整体或步骤。
[0085] 在本说明书的描述和权利要求通篇中，单数涵盖复数，除非上下文另有所指。特别 地，在使用不定冠词的地方，说明书应当被理解为考虑复数和单数，除非上下文另有所指。 [0086] 结合本发明的特定方面、实施方式或示例所描述的特征、整体、特性、化合物、化学 部分或基团应当被理解为适用于本文描述的任何其他方面、实施方式或示例，除非与它们 不兼容。
【权利要求】
1. 一种装置，包括电连接器构件，所述电连接器构件适于可释放地将所述装置连接到 机动车辆的电路过载保护设备， 所述装置包括用于测量流过所述装置的电流量的构件和用于从所述装置输出与流过 所述装置的电流量相对应的信号的构件。
2. 如权利要求1所述的装置，能够操作用于经由所述电连接器构件测量流过所述装置 的电流量。
3. 如权利要求1或2所述的装置，能够操作用于限制能够流过所述装置的电流量。
4. 如权利要求3所述的装置，其中，所述装置的连接器构件包括一对电端子，所述装置 能够操作用于通过使所述成对的端子彼此电隔离、从而阻止电流在所述端子之间流动，来 限制流过所述装置的电流量。
5. 如权利要求3或4所述的装置，能够操作用于借助熔线来限制流过所述装置的电流 量，所述熔线能够操作用于在流过所述装置的电流量超过第一值时断开。
6. 如权利要求3至5的任一项所述的装置，能够操作用于借助机械跳闸开关来限制流 过所述装置的电流量，所述跳闸开关能够操作用于在流过所述装置的电流量超过第一值时 采取开路条件。
7. 如任一项前述权利要求所述的装置，包括用于将流过所述装置的电流量传递给外部 计算设备的通信构件。
8. 如权利要求7所述的装置，能够操作用于借助所述通信构件将流过所述装置的电流 量基本上连续地传递给所述外部计算设备。
9. 如权利要求7或8所述的装置，能够操作用于借助所述通信构件允许所述外部计算 设备询问所述装置，从而确定流过所述装置的电流量。
10. 如权利要求7至9的任一项所述的装置，其中，所述通信构件包括选自无线通信模 块和缆线中的至少之一。
11. 如任一项前述权利要求所述的装置，与用于将所述装置连接到机动车辆的电路的 电路过载保护设备组合，所述电路过载保护设备被布置成允许至少一个装置与其可拆装地 连接。
12. 如权利要求11所述的装置，其中，所述电路过载保护设备被布置成允许多个装置 分别连接在机动车辆的各个电路中。
13. -种包括如任一项前述权利要求所述的装置的机动车辆。
14. 一种测试车辆的方法，包括： 可释放地将装置连接到机动车辆的电路过载保护设备；以及 借助所述装置测量流过所述装置的电流量以及从所述装置输出与测量的电流量相对 应的信号。
15. 如权利要求14所述的方法，所述方法还包括借助所述装置限制流过所述机动车辆 的电路的电流量。
【文档编号】G07C5/08GK104160427SQ201380012865
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年1月11日 优先权日:2012年1月12日
【发明者】伊恩·史密斯, 亚历山德罗斯·穆扎基蒂斯 申请人:捷豹路虎有限公司