專利名稱：電液加熱系統(tǒng)的故障檢測和處理的綜合方法
技術領域：
示范性實施例涉及電加熱系統(tǒng)，更具體的，涉及加熱系統(tǒng)中的故障檢測和處理。
背景技術：
加熱系統(tǒng)用于車輛中以為駕駛員和乘客提供舒適感，以及用于車輛的功能方面。 盡管加熱系統(tǒng)通常按照設計運轉(zhuǎn)，但是由于多種原因加熱系統(tǒng)會具有以規(guī)定之外的狀態(tài)運轉(zhuǎn)的風險。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)示范性實施例，提供了用于車輛的加熱系統(tǒng)和用于加熱系統(tǒng)的方法。加熱控制模塊包括配置用于加熱故障檢測和加熱故障處理的微處理器，可操作地連接至微處理器的第一場效應晶體管(FET)，和可操作地連接至微處理器的第二場效應晶體管(FET)。加熱模塊包括加熱元件，可操作地連接至微處理器的第一熱敏電阻，和可操作地連接至微處理器的第二熱敏電阻。微處理器配置成當?shù)谝粺崦綦娮璧牡谝粶囟群偷诙崦綦娮璧牡诙囟戎g的溫差超過溫差閾值時確定故障狀態(tài)，以及當在第一 FET通電且第二 FET通電后第一熱敏電阻的第一溫度和/或第二熱敏電阻的第二溫度中的至少一個低于最小溫度時確定故障狀態(tài)，以及當在第一 FET通電和/或第二 FET通電后第一熱敏電阻的第一溫度和/ 或第二熱敏電阻的第二溫度中的至少一個高于最大溫度時確定故障狀態(tài)。微處理器配置用于當?shù)谝?FET通電且第二 FET斷電且當微處理器未檢測到模擬輸入處的邏輯電壓時確定故障狀態(tài)，以及當?shù)谝?FET斷電和第二 FET斷電且當微處理器未檢測到模擬輸入處的半邏輯電壓時確定故障狀態(tài)。本申請還提供了以下方案方案1.用于車輛的加熱系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括加熱控制模塊，其包括配置用于加熱故障檢測和加熱故障處理的微處理器，可操作地連接至微處理器的第一場效應晶體管(FET)，和可操作地連接至微處理器的第二場效應晶體管(FET)；和加熱模塊，其包括加熱元件，可操作地連接至微處理器的第一熱敏電阻，和可操作地連接至微處理器的第二熱敏電阻；其中微處理器配置為當?shù)谝粺崦綦娮璧牡谝粶囟群偷诙崦綦娮璧牡诙囟戎g的溫差超過溫差閾值時確定故障狀態(tài)；當?shù)谝?FET通電和第二 FET通電后第一熱敏電阻的第一溫度和第二熱敏電阻的第二溫度中的至少一個低于最小溫度時確定故障狀態(tài)；當?shù)谝?FET通電且第二 FET斷電且當微處理器未檢測到模擬輸入處的邏輯電壓時確定故障狀態(tài)；以及當?shù)谝?FET斷電和第二 FET斷電且當微處理器未檢測到模擬輸入處的一半邏輯電壓時確定故障狀態(tài)。方案2.如方案1的加熱系統(tǒng)，其中所述微處理器配置為當?shù)谝粺崦綦娮璧牡谝粶囟群偷诙崦綦娮璧牡诙囟戎械闹辽僖粋€超過溫度規(guī)定時確定故障狀態(tài)；當?shù)谝?FET斷電且第二 FET通電且當微處理器在模擬輸入處未檢測到0伏時確定故障狀態(tài)；以及當?shù)谝?FET通電和第二 FET通電且當微處理器在模擬輸入處未檢測到一半邏輯電壓時確定故障狀態(tài)。方案3.如方案1的加熱系統(tǒng)，其中微處理器配置為當來自第一 FET的電流不等于來自第二 FET的電流時確定故障狀態(tài)；當來自第一 FET的電流超過電流閾值時確定故障狀態(tài)；以及當來自第二 FET的電流超過電流閾值時確定故障狀態(tài)。方案4.如方案1的加熱系統(tǒng)，其中第一 FET的源通過繼電器可操作地連接至蓄電池；且其中第一 FET的漏極可操作地連接至加熱元件。方案5.如方案1的加熱系統(tǒng)，其中第二 FET的源可操作地連接至加熱元件；且其中第二 FET的漏極可操作地接地。方案6.如方案1的加熱系統(tǒng)，其中第一 FET的柵極可操作地連接至微處理器且第二 FET的柵極可操作地連接至微處理器。方案7.如方案1的加熱系統(tǒng)，其中微處理器配置為通過監(jiān)測以下至少一個來檢測故障狀態(tài)模擬輸入，第一 FET，第二 FET，第一熱敏電阻，和第二熱敏電阻。方案8.如方案1的加熱系統(tǒng)，其中加熱控制模塊的頂部和加熱模塊的頂部成至少 15度的角。方案9.如方案1的加熱系統(tǒng)，其中微處理器配置為確定加熱系統(tǒng)的正常運行當?shù)谝?FET通電且第二 FET斷電且當微處理器檢測到模擬輸入處的邏輯電壓時； 以及當?shù)谝?FET斷電和第二 FET斷電且當微處理器檢測到模擬輸入處的一半邏輯電壓時。方案10.如方案1的加熱系統(tǒng)，其中微處理器配置為確定加熱系統(tǒng)的正常運行當?shù)谝?FET斷電且第二 FET通電且當微處理器檢測到模擬輸入處接地時；當?shù)谝?FET通電和第二 FET通電且當微處理器檢測到模擬輸入處的一半邏輯電力電壓時；以及當?shù)谝?FET通電和第二 FET通電且當微處理器檢測到來自第一 FET的電流等于來自第二 FET的電流時。方案11.用于車輛的加熱系統(tǒng)的方法，所述方法包括
配置加熱控制模塊，其包括配置用于加熱故障檢測和加熱故障處理的微處理器， 可操作地連接至微處理器的第一場效應晶體管(FET)，和可操作地連接至微處理器的第二場效應晶體管(FET)；和配置加熱模塊，其包括加熱元件，可操作地連接至微處理器的第一熱敏電阻，和可操作地連接至微處理器的第二熱敏電阻；其中微處理器配置為當?shù)谝粺崦綦娮璧牡谝粶囟群偷诙崦綦娮璧牡谝粶囟戎g的溫差超過溫差閾值時確定故障狀態(tài)；當?shù)谝?FET通電和第二 FET通電后第一熱敏電阻的第一溫度和第二熱敏電阻的第二溫度中的至少一個低于最小溫度時確定故障狀態(tài)；當?shù)谝?FET通電且第二 FET斷電且當微處理器未檢測到模擬輸入處的邏輯電壓時確定故障狀態(tài)；以及當?shù)谝?FET斷電和第二 FET斷電且當微處理器未檢測到模擬輸入處的一半邏輯電壓時確定故障狀態(tài)。方案12.如方案11的方法，其中微處理器配置為當?shù)谝粺崦綦娮璧牡谝粶囟群偷诙崦綦娮璧牡诙囟戎械闹辽僖粋€超過溫度規(guī)定時確定故障狀態(tài)；當?shù)谝?FET斷電且第二 FET通電且當微處理器在模擬輸入處未檢測到0伏時確定故障狀態(tài)；以及當?shù)谝?FET通電和第二 FET通電且當微處理器在模擬輸入處未檢測到一半邏輯電壓時確定故障狀態(tài)。方案13.如方案11的方法，其中微處理器配置為當來自第一 FET的電流不等于來自第二 FET的電流時確定故障狀態(tài)；當來自第一 FET的電流超過電流閾值時確定故障狀態(tài)；以及當來自第二 FET的電流超過電流閾值時確定故障狀態(tài)。方案14.如方案11的方法，其中第一 FET的源通過繼電器可操作地連接至蓄電池；且其中第一 FET的漏極可操作地連接至加熱元件。方案15.如方案11的方法，其中第二 FET的源可操作地連接至加熱元件；且其中第二 FET的漏極可操作地接地。方案16.如方案11的方法，其中第一 FET的柵極可操作地連接至微處理器且第二 FET的柵極可操作地連接至微處理器。方案17.如方案11的方法，其中微處理器配置為通過監(jiān)測以下至少一個來檢測故障狀態(tài)模擬輸入，第一 FET，第二 FET，第一熱敏電阻，和第二熱敏電阻。方案18.如方案11的方法，其中加熱控制模塊的頂部和加熱模塊的頂部成至少15 度的角。方案19.如方案11的方法，其中微處理器配置為確定加熱系統(tǒng)的正常運行當?shù)谝?FET通電且第二 FET斷電且當微處理器檢測到模擬輸入處的邏輯電壓時； 以及
當?shù)谝?FET斷電和第二 FET斷電且當微處理器檢測到模擬輸入處的一半邏輯電壓時。方案20.如方案11的方法，其中微處理器配置為確定加熱系統(tǒng)的正常運行當?shù)谝?FET斷電且第二 FET通電且當微處理器檢測到模擬輸入處接地時；當?shù)谝?FET通電和第二 FET通電且當微處理器檢測到模擬輸入處的一半邏輯電力電壓時；以及當?shù)谝?FET通電和第二 FET通電且當微處理器檢測到來自第一 FET的電流等于來自第二 FET的電流時。


在下面對實施例的參考附圖的詳細描述中僅通過實例顯示了其它的特征，優(yōu)點以及細節(jié)。附圖1示出了根據(jù)示例性實施例的電加熱系統(tǒng)的方塊圖。附圖2示出了根據(jù)示例性實施例的一個示例性實施方式。附圖3示出了根據(jù)示例性實施例的一個表格。附圖4示出了根據(jù)示例性實施例的一個表格。附圖5示出了可用于實施示例性實施例的計算機系統(tǒng)。
具體實施例方式以下的說明實質(zhì)上僅僅是示范而不打算限制本發(fā)明及其應用或使用。應該理解的是在所有附圖中，相應的參考標記指示相同或相應的部分和特征。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，本發(fā)明提供了一種用于消除與電加熱裝置關聯(lián)的在規(guī)定溫度之外運行的方法和系統(tǒng)。示例性實施例描述了一種電加熱系統(tǒng)，但可應用于其他可能存在熱操作的汽車電載荷的檢測和控制結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，電加熱系統(tǒng)組合了幾層熱檢測策略，以形成獨特的綜合方法來防止和檢測潛在的電熱狀態(tài)，這些電熱狀態(tài)如果未被檢測到和/或未被控制可導致規(guī)定之外的電狀態(tài)?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1，圖1示出了根據(jù)示例性實施例的電加熱系統(tǒng)100的方框圖，電加熱系統(tǒng)100包含車身控制模塊(BCM) 105，加熱控制模塊110，和加熱模塊115。加熱系統(tǒng)100 可在車輛中被操作。BCM 105包含用于根據(jù)示例性實施例運行的處理器和內(nèi)存中的軟件。加熱系統(tǒng)100組合了幾個層面的熱檢測策略，以形成防止可能的規(guī)定之外的狀況的綜合方法。當裝置的溫度從它的溫度額定值偏離時就出現(xiàn)了規(guī)定之外的狀況。(僅)當要求加熱時，BCM105才將高電力切換到加熱控制模塊110。經(jīng)由電纜 12，BCM 105控制兩個繼電器13 (其可被單獨地稱為第一繼電器13a和第二繼電器1 )，該繼電器被可操作地連接至高電力蓄電池電源(蓄電池觀)并可操作地接地。同樣，這兩個繼電器13可操作地連接至位于加熱控制模塊110殼體底部的密封式連接器3?；趤碜?BCM 105的關閉(和打開)命令，兩個繼電器13關閉(和打開)以提供電壓至加熱控制模塊110，其給加熱模塊115中的第一加熱元件20 (也就是，加熱器)和第二加熱元件22 (也就是，加熱器)提供電力。
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當可能需要激活加熱特征時，BCM 105經(jīng)由電纜14(僅)提供非常低的邏輯電力至加熱控制模塊110。加熱特征的例子包含加熱的座位，加熱的窗戶清洗液，發(fā)動機冷卻劑， 更熱的流體等。對于運行加熱控制模塊110的微處理器M(例如控制器)的邏輯電力，BCM 105提供了例如最大250ma(毫安)的電流，但加熱控制模塊110通常應當只被允許IOOma 的最大電流消耗。當車輛休眠時(例如，當車輛沒啟動時)BCM 105將不為加熱控制模塊110提供電力，從而在車輛無人操作時消除規(guī)定之外的加熱。 注意到電纜14和16被示出為連接至密封式連接器3，并且密封式連接器3通過電纜(未示出以不導致圖1的細節(jié)不清楚)可操作地連接至微處理器對。電纜16可以如本領域技術人員理解地是諸如本地互聯(lián)網(wǎng)(LIN)總線之類的串行總線，其也僅在需要加熱時提供電流。電纜14為微處理器M提供邏輯電力。加熱模塊115具有加熱元件設計，該設計均勻地分布流體加熱。第一加熱元件20 和第二加熱元件22設計為均勻地分布對流體的加熱。在一個示例性實施例中，圖2示出了充滿流體44的加熱模塊15，該流體通過輸入管40進入模塊并且通過輸出管42離開模塊 (例，至加熱的清洗系統(tǒng))。雖然僅示出了第一加熱元件20 (其代表了第二加熱元件22的配置)，但第一加熱元件20包含設計用于均勻傳遞熱量至流體44的熱導體(例，金屬或陶瓷)散熱片46。在另一個實施例中，流體可被包含在一個腔室內(nèi)，其中腔室壁是加熱元件。 熱導體散熱片46最大化了熱傳遞表面積并且作為散熱器將熱量傳遞至加熱模塊115中的流體44。為了簡潔，在圖1中示出的各種元件在圖2中被省略，從而使圖2清晰。應當理解圖2中的各元件如圖1所示的那樣可操作地連接。加熱模塊115可包括加熱腔室(其是加熱模塊115的內(nèi)部殼體)中的溫度感測熱敏電阻10和11以檢測加熱何時沒有被均勻提供。第一熱敏電阻10可位于加熱腔室的較低部位，以及第二熱敏電阻11可位于加熱模塊115的加熱腔室的較高部位。如果正發(fā)生流體加熱，第一熱敏電阻10和第二熱敏電阻11作為檢測其各自所在位置溫度的傳感器?；谖挥诩訜崆皇逸^低部位的第一熱敏電阻10和位于加熱腔室較高部位的第二熱敏電阻11 之間的溫度差，圖1中的微處理器M可以確定加熱模塊115的加熱腔室中的流體44液位低和/或缺失。此外，當微處理器M檢測到加熱腔室(其不必被要求充滿流體44)的多個溫度以及當熱敏電阻10和11之間有明顯(例如預定的)的溫度差時，微處理器M會認為加熱元件20，22的加熱元件故障，認為流體44液位低，和/或認為流體蒸干狀況。無論何種情況， 微處理器M通過經(jīng)由FETs 7和8終止至加熱模塊115的所有電力來結(jié)束加熱，并且微處理器M經(jīng)由串行數(shù)據(jù)報告故障至BCM 105，其將通過斷開繼電器13來關閉至加熱元件20 和22的所有電力。加熱控制模塊110包含分壓器電阻對，其包括串聯(lián)電阻30和32。電阻30連接至 BCM 105并且通過其提供電力。圖1中，電阻30經(jīng)由連接至BCM 105的電纜14連接至邏輯電源14a(其在圖1中用圓點代表)，并且電阻32接地。微處理器M的模擬輸入沈連接在分壓器電阻對30和32之間。分壓器電阻對30和32被拉近向邏輯電源14a的電力供給并且經(jīng)由模擬輸入沈通過微處理器M讀入。這個模擬輸入沈可被微處理器M連同接地中斷場效應晶體管(FET)S和/或電力中斷場效應晶體管(FET)7使用。當加熱元件接地FET8不工作(例如，在激活之前和/或當FET8在加熱期間暫時斷開時)時，加熱控制模塊 110的微處理器M讀取模擬輸入沈以便在第一和第二加熱元件(加熱器)20和22的激活之前檢測接地短路和/或到蓄電池的短路。當FET8未打開時，通過讀入模擬輸入沈，微處理器M可檢測第一加熱元件20何時對地短路和/或第一加熱元件20是否對蓄電池觀短路。注意到微處理器M可操作以用于第一加熱元件20和另一個微處理器24 (未示出但是由圓點34代表)或另一組微處理器輸入(未示出)，類似地操作以用于(并且連接至) 第二加熱元件22。本領域相關的技術人員可理解對微處理器M和第一加熱元件20的上述描述可應用于對應于第二加熱元件22的微處理器M或用于第二加熱元件22的其他組微處理器輸入。加熱控制模塊110的各微處理器M配置用于在輸入27i處監(jiān)測由加熱元件20和 22正消耗的絕對電流的水平，從而如果測得的絕對電流在其期望工作范圍之外時可終止加熱。微處理器M確定通過FET7的絕對電流，其經(jīng)由它的輸入27i控制至加熱元件20或22 的電流。在一個示例性實施例中，微處理器M包含內(nèi)部或外部運算放大器(op amp)6。op amp 6接收并測量從FET 7的電流感測輸出(例如，經(jīng)由輸入27i)通過電阻7a的絕對電流。此外，經(jīng)由輸入^i，op amp 6也接收和測量從FET8的電流感測輸出通過電阻8a的絕對電流。經(jīng)由差分op amp 6，微處理器M監(jiān)測經(jīng)由FET7進入加熱元件20和22的電流和經(jīng)由FET 8向回流出的電流中的差值。經(jīng)由FET7和FET8的這些電流水平應該是一致的。 如果檢測出電流差(例，比預定閾值大)，微處理器M配置用于終止加熱元件20和22的加熱并且經(jīng)由電纜16上的串行數(shù)據(jù)將故障報告至BCM 105, BCM 105將關斷至加熱模塊115 的所有電力。也就是說，在FET7處測得的輸入電流應當與在FET8處測得的輸出電流一樣。此外，加熱控制模塊110的微處理器M配置用于在輸入27i和29i處監(jiān)測由加熱元件20和22消耗的絕對電流的水平，以及在一個示例性實施例中這些輸入27i和29i是到微處理器M的串行外圍接口(SPI)通信輸入，而非模擬輸入，從而如果任意一個報告的絕對電流水平在其期望工作范圍之外即可終止加熱。微處理器M在其SPI輸入27i和29i 處接收由FET7和FET8的電流感測輸出報告的絕對電流，而非通過電阻7a和8a，他們控制進入和流出加熱元件20和22的電壓。在此情況下，微處理器M將使用軟件邏輯來替代內(nèi)部或外部運算放大器(op amp) 6,以確定入或出加熱元件20和22的絕對電流是否在電流規(guī)定之外，或者進或出加熱元件20和22的電流的差是否在電流規(guī)定之外。在此情況下，經(jīng)由追蹤絕對電流水平以及比較27i和的SPI電流水平輸入的軟件邏輯，微處理器M監(jiān)測經(jīng)由FET 7輸入加熱元件20和22的電流與經(jīng)由FET 8流回的電流之間的差值。這些經(jīng)由FET 7和FET 8的電流水平應當一樣。微處理器M配置用于在檢測到電流差(例如，比預定閾值大)時終止加熱元件20和22的加熱并且經(jīng)由串行數(shù)據(jù)將故障報告至BCM 105，其將斷開至加熱控制模塊110的所有高電力和至加熱模塊115的所有電力。不論是使用SPI輸入27i和軟件邏輯和/或電流感測模擬輸入27i和op amp 6，在FET 7處測得的輸入電流應當與在 Τ 8處測得的輸出電流相同。 微處理器M還監(jiān)測經(jīng)由FET 7輸入加熱元件20和22的絕對電流和經(jīng)由FET8流回的絕對電流。這些電流水平經(jīng)過FET7和FET8。微處理器M配置用于在檢測到絕對電流(例如，比預定閾值大)時終止加熱元件20和22的加熱并且經(jīng)由串行數(shù)據(jù)將故障報告至BCM 105，其將斷開至加熱控制模塊110的所有高電力和至加熱模塊115的所有電力。不論是使用SPI輸入27i和軟件邏輯和/或電流感測模擬輸入27i和op amp 6，在FET 7和 FET8處測得的輸入電流應當都小于預定水平。注意在圖1中，F(xiàn)ET 7的電流感測輸出可操作地連接至微處理器M的輸入27i，并且FET 8的電流感測輸出可操作地連接至微處理器M的輸入四士。在加熱系統(tǒng)100中，加熱控制模塊110和加熱模塊115具有獨立的殼體。因此，從加熱模塊115至加熱控制模塊110沒有泄漏的流體44。如果需要流體加熱，加熱控制模塊 110和加熱模塊115封裝于水密的密封殼體中。加熱控制模塊110和加熱模塊115可相互緊挨著封裝(例，在同一個支架上距離 1至2英寸或更近)以便最小化互連線網(wǎng)故障和線網(wǎng)線束毛細吸潮的可能性。連接器3和 4可以是線網(wǎng)線束。經(jīng)由FET 7和8提供高電力至加熱模塊115。內(nèi)部加熱控制模塊110故障通常引起其提供高電力至加熱模塊115。然而，因為加熱系統(tǒng)100被配置為僅當要求加熱時才允許電力(包括串行數(shù)據(jù)和邏輯電力)到加熱控制模塊110和加熱模塊115，所以沒有用于這樣一個內(nèi)部請求的加熱控制模塊110電力，從而消除了規(guī)定之外加熱的可能性。當BCM 105要求加熱時，當微處理器M將檢測到的故障狀況(例如，接地短路和/或到蓄電池短路)通訊至BCM 105，至加熱控制模塊110和加熱模塊115的所有電力都被BCM 105移除，從而再次消除規(guī)定之外加熱的可能性。意在使上述的在沒有要求加熱時從加熱系統(tǒng)100去除全部電力即使在BCM 105邏輯電力驅(qū)動能力被要求限制到非常低的水平(< 250ma)時也是有效的。當要求流體加熱時，加熱控制模塊110位于密封且通風的殼體中，如環(huán)境受控模塊(ECM)，例，用Gotex 牌的蓋板密封。密封的連接器3和4位于(用于加熱控制模塊110 和加熱模塊115的)殼體底部以避免線網(wǎng)毛細吸潮。加熱控制模塊110和加熱模塊115的頂面與水平成大于(>)15°度的角度，其輸導水分脫離模塊110，115和連接器3，4。加熱控制模塊110和加熱模塊115優(yōu)選封裝于任意水滴路徑和水管理區(qū)域之外。FET 7和8是利用電流感測的熱關斷電源FET(閉鎖FETs)以便當電流高于預定閾值時關斷它們自身，因此防止了來自蓄電池觀的電流到達加熱模塊115中的加熱元件20， 22。微處理器對與肌11 105通訊，并且BCM 105配置為當測得的電流(例，在FET7或FET8 處)超過電流極限(如由微處理器對通訊至BCM 105的那樣)時終止至加熱控制模塊110 和加熱模塊115的所有電力(例如，斷開繼電器13和停止邏輯電力和串行數(shù)據(jù)通訊)。當由微處理器M控制時，F(xiàn)ET 7和8設計為提供脈寬調(diào)制(PWM)斜坡開和斜坡關以便改善當車輛上放有大負載時充電系統(tǒng)對車輛的影響。PWM控制還以減少的電流消耗能力提供加熱元件20和22的加熱。例如，F(xiàn)ET 8可被打開，并且FET7按50%的占空比切換打開和關閉。按50%占空比切換FET 7打開和關閉可減少至加熱元件20，22的電流以及減少車輛充電系統(tǒng)的總負載。代替在正常加熱期間提供滿電流至加熱元件20，22，以FET 8 和/或7的50%占空比使用PWM允許減少車輛蓄電池28 (和/或電系統(tǒng))上的負載，同時仍然提供一些加熱電流至加熱元件20和22。加熱控制模塊110的電路可包括具有單獨分開的高和低電流以及具有單獨分開的電力和接地的4層PCB (未示出)。由于高電力水平，加熱系統(tǒng)100可提供兩個加熱控制電力繼電器13(或金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET))，其經(jīng)電纜12由BCM105控制。盡管在圖1中示出了兩個繼電器13，可以預期可用兩個MOSFET來代替。第一繼電器13a可經(jīng)由微處理器M為第一加熱元件20提供電力。通過第二微處理器(未示出并且由連接至第二加熱元件22和連接至第二繼電器13b的圓點34表示)，如果有的話，第二繼電器13b為第二加熱元件22提供電力。當由BCM 105指示時，當加熱元件20，22沒有被要求加熱時和/或在故障狀況下斷開繼電器13允許移除所有高電流電力。僅當需要加熱時提供于電纜14上邏輯電力(例， 250ma)才工作。此外，兩個保險絲50位于繼電器13和加熱控制模塊110之間，并且兩個保險絲50設計為在預定電流水平切斷電流(例，燒斷)。接地I(Gl)可操作地連接至FET8并且具有使加熱控制模塊110中的總電流接地的能力。接地2(G2)可操作地連接至連接器3。在一個實施例中，當不必需要確保足夠的加熱控制模塊110接地補償時，可以不采用接地2。進一步關于BCM 105，BCM 105識別并且接收各種車輛信息，例如BCM105配置為識別發(fā)動機運轉(zhuǎn)，蓄電池電壓，充電系統(tǒng)狀態(tài)等。BCM 105控制流體加熱開關52和用于流體移動的流體泵馬達驅(qū)動器5。BCM 105配置為通信用戶信息消息，例如，加熱，泵激活等。BCM 105配置為維持和標定流體泵時間，和控制加熱循環(huán)次數(shù)，加熱時間，泵激活持續(xù)時間，以及用于加熱元件20和22的加熱電力水平(例，諸如50%占空比)如上所述，電纜16是在BCM105和加熱控制模塊110之間提供串行數(shù)據(jù)的介質(zhì)。通過電纜16的連接可以是具有到加熱控制模塊110的示例性BCM105命令的LIN，如下所示LIN BCM 105 命令信息1)激活加熱元件20，(真=激活，假=去激活ILIN位)；2)激活加熱元件22(真=激活，假=去激活ILIN位)由于以下情況而去激活 a).由用戶取消的特征，b).通過充電而要求關閉，c).通過串行通信報告超出溫度規(guī)定至 BCM105 (如果檢測到超出溫度規(guī)定的狀況加熱控制模塊110也可自己終止)，d).通過串行通信報告加熱元件故障至BCM105 (如果檢測到超出溫度規(guī)定加熱控制模塊110也可自己終止)；3)命令的加熱調(diào)節(jié)溫度(8LIN位)；4)命令的超出溫度規(guī)定，關閉溫度(8LIN位)；5)加熱元件20激活占空比(帶波形的開/關斜坡率，4LIN位)；6)加熱元件22激活占空比(帶波形的開/關斜坡率，4LIN位)；加熱控制模塊110為BCM105提供多種狀態(tài)消息，如下所示。LIN加熱控制模塊110狀態(tài)消息1)加熱元件20電流故障一加熱控制模塊110檢測故障并終止加熱(1LIN位)；2)加熱元件22電流故障一加熱控制模塊檢測故障并終止加熱(1LIN位)；3)電流差1故障一加熱控制模塊檢測故障并終止加熱(1LIN位)；4)電流差2故障一加熱控制模塊檢測故障并終止加熱(1LIN位)；5)溫度規(guī)定之外的故障；6)溫度差故障；
7)溫度感測故障(加熱控制模塊在與BCM失去通信和/或在其內(nèi)部檢測到以上提到的錯誤時自己終止加熱)；8)加熱元件20熱敏電阻(流體溫度)(8LIN位)；以及9)加熱元件22熱敏電阻(流體溫度)(8LIN位)；附圖3示出了根據(jù)示例性實施例用于通過微處理器M進行故障檢測和故障處理的邏輯表300。對于故障檢測，微處理器M監(jiān)測模擬輸入26，F(xiàn)ET7輸入27i，和FET8輸入 29i0當通過微處理器M檢測到故障時，微處理器M指示BCM105斷開繼電器13。在以下例子中假設邏輯電力14a電壓是12伏特且電阻器30和32有相似的值。如305行所示，當FET 7打開且FET8關閉時，當模擬輸入沈測量到蓄電池28電壓時微處理器M確定正常運行。如310行所示，當FET 7打開且FET8關閉時，當模擬輸入 26測量到接地(0伏)和/或遠小于邏輯電力14a電壓時，例如在模擬輸入沈處測量到8 伏特或更低，微處理器M確定故障狀態(tài)。換句話說，當模擬輸入26不能測量到等于額定電壓的邏輯電壓時微處理器M確定故障狀態(tài)。如果電阻器30和32為相同的電阻值，當FET 7關閉和FET 8關閉時，微處理器M 在315行應當在正常操作下讀出一半的邏輯電力電壓14a(例如6伏特)。當FET 7關閉和 FET 8關閉時，當模擬輸入沈未讀出一半的邏輯電力14a，例如在320行模擬輸入沈可能讀出小于4伏特或可能讀出大于7伏特，微處理器M確定故障。當FET7關閉且FET8打開時，在325行對于正常操作微處理器M應當在模擬輸入 26處讀出接地(即額定電壓)。當FET 7關閉且FET 8打開時，當在330行模擬輸入沈沒有讀出接地(例如，額定電壓)時，微處理器M確定故障狀態(tài)。當FET7打開和FET8打開時，微處理器M應確定在335行對于正常操作來說輸入電流(連接至FET 7的輸入27i)等于輸出電流(連接至FET 8的輸入^i)。在340行，當 FET7和FET8都打開時，當輸入電流不等于輸出電流時，(例如，當電流差值(在運算放大器 6處和/或通過軟件邏輯)大于預定電流差值閾值時)，微處理器M確定故障狀態(tài)。同樣， 當輸入電流(進入加熱元件20或2 大于設計極限時，微處理器M確定在345行存在故障狀態(tài)。此外，當來自FET 8的電流超過電流閾值時微處理器M確定故障狀態(tài)，且當來自 FET 7的電流超過電流閾值時微處理器M確定故障狀態(tài)。同樣，當FET7和FET8通電且當微處理器M在模擬輸入沈處沒有檢測到邏輯電壓的一半時，微處理器M確定故障狀態(tài)。 當FET7和FET8通電且當微處理器M在模擬輸入沈處檢測到邏輯電力電壓的一半(也就是，邏輯電力電壓值的一半)時，微處理器M確定正常運行。附圖4示出了根據(jù)示例性實施例的通過微處理器M用于故障檢測和故障處理的表400。如405和410行所示，當熱敏電阻10和11具有相同的溫度和/或當熱敏電阻10 和11具有在預定閾值內(nèi)的溫差時，微處理器確定正常運行。如415，420和425行所示，當熱敏電阻10和11具有大于預定溫差閾值的溫差和/或當熱敏電阻10或11讀出的溫度大于預定(最大)溫度的溫度時，微處理器M確定存在故障。同樣，當FET 7通電和FET 8 通電以后熱敏電阻10和11的溫度中的任意一個(或兩個)小于最小溫度時，微處理器M 確定故障狀態(tài)。微處理器M可包括多個處理器，軟件，內(nèi)存，邏輯電路，和電源系統(tǒng)部件，如這里討論地運行。微處理器M可存儲這里討論的每個故障狀態(tài)和故障處理，包括附圖3和4中表格300和400所示的例子。附圖5示出了具有性能的計算機500的示例，其可包含在示例性實施例(的任意元件)中。這里討論的多種方法，程序，軟件邏輯，模塊，流程圖，工具，應用以及技術也可包含和/或利用計算機500的性能。此外，計算機500的性能可用于實施這里討論的實施例的各種特征。通常，在硬件架構(gòu)方面，計算機500可包括一個或多個處理器510，計算機可讀存儲存儲器520，和一個或多個通過本地接口(未示出)通信連接的輸入和/或輸出(I/O)裝置570。本地接口可以是，例如但不限于，如現(xiàn)有技術已知地，一個或多個總線或其它有線或無線連接。本地接口可具有附加元件，例如控制器，緩沖器(高速緩存)，驅(qū)動器，轉(zhuǎn)發(fā)器，和接收器，以實現(xiàn)通信。進一步的，本地接口可包括地址，控制器，和/或數(shù)據(jù)連接以在上述部件之間實現(xiàn)適當?shù)耐ㄐ?。處理?10是用于執(zhí)行可被存儲在存儲器520中的軟件的硬件裝置。處理器 510實際上可以是任意定制的或商業(yè)供應的處理器，中央處理單元(CPU)，數(shù)據(jù)信號處理器 (DSP)，或者與計算機500關聯(lián)的幾個處理器之間的輔助處理器，以及處理器510可以是基于半導體的微處理器(以微芯片的形式)或微處理器，或基于狀態(tài)機器的控制器。計算機可讀存儲器520可包括易失性存儲器元件(例如，隨機存取存儲器(RAM)， 例如動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)，靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)等等)和非易失性存儲器 (例如，ROM，可擦可編程只讀存儲器(EPROM)，電可擦除只讀存儲器(EEPROM)，可編程只讀存儲器(PROM)等等)的任意一個或其組合。此外，存儲器520可包含電子的，磁性的，光學的，和/或其它類型的存儲媒介。注意存儲器520可具有分布結(jié)構(gòu)，其中各個部件相互之間遠離布置，但可通過處理器510訪問。在計算機可讀存儲器520中的軟件可包括一個或多個獨立程序，其每一個包括用于實施邏輯功能的可執(zhí)行指令的有序排列。在存儲器520中的軟件可包括示例性實施例的合適(車輛)運行系統(tǒng)(0/ 550，編譯器M0，源代碼530，以及一個或多個應用程序560。 如上所述，應用程序560包括許多用于實現(xiàn)示例性實施例的特征，過程，方法，功能，以及操作的功能部分。應用程序560可采用面向服務的架構(gòu)，其可以是相互通信的服務的集合。同樣，面向服務的架構(gòu)允許兩個或多個服務協(xié)調(diào)和/或執(zhí)行動作(例如，互相代表)。服務之間的每個交互可以是獨立的和松耦合的，以便每個交互與任何其它交互獨立開。進一步地，應用程序560可以是源程序，執(zhí)行程序(目標代碼)，腳本，或其它包含要執(zhí)行的一組指令的實體。當是源程序時，然后該程序通常經(jīng)由編譯程序(例如編譯器 M0)，匯編器，解釋器等等翻譯出來，這些可以包含或可以不包含在存儲器520中，以與運行系統(tǒng)(0/S) 550相關地適當?shù)剡\行。此外，應用程序560可以寫為(a)面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，其具有多類數(shù)據(jù)和方法，或者(b)程序設計語言，其具有例行程序，子程序，和/或函數(shù)。I/O裝置570可包含接收輸入和傳遞輸出的輸入裝置(或外圍設備)。本領域技術人員理解FETs并且理解FETs包括柵極，漏極，源端子，以及最小柵極電壓必須被應用以給FET通電。柵極電壓通過微處理器M施加以打開(和關閉)FETs 7 和8。
這里使用的術語目的僅僅是描述具體的實施例且不意欲限制本發(fā)明。如這里所使用的，單數(shù)形式“一”，“一個”和“該’也意欲包括復數(shù)形式，除非上下文有清楚地相反指示。雖然本發(fā)明參考實施例被描述，但本領域技術人員將理解在不背離本發(fā)明實質(zhì)的情況下可以有不同的變型并且其元件可被等價物替換。此外，在不背離本發(fā)明實質(zhì)范圍的情況下可產(chǎn)生很多變型以將特殊狀況或材料適應于本發(fā)明的教導。因此，本發(fā)明不打算限制于特定實施例，但是本發(fā)明將包括本申請范圍內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1.用于車輛的加熱系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括加熱控制模塊，其包括配置用于加熱故障檢測和加熱故障處理的微處理器，可操作地連接至微處理器的第一場效應晶體管(FET)，和可操作地連接至微處理器的第二場效應晶體管(FET)；和加熱模塊，其包括加熱元件，可操作地連接至微處理器的第一熱敏電阻，和可操作地連接至微處理器的第二熱敏電阻；其中微處理器配置為當?shù)谝粺崦綦娮璧牡谝粶囟群偷诙崦綦娮璧牡诙囟戎g的溫差超過溫差閾值時確定故障狀態(tài)；當?shù)谝?FET通電和第二 FET通電后第一熱敏電阻的第一溫度和第二熱敏電阻的第二溫度中的至少一個低于最小溫度時確定故障狀態(tài)；當?shù)谝?FET通電且第二 FET斷電且當微處理器未檢測到模擬輸入處的邏輯電壓時確定故障狀態(tài)；以及當?shù)谝?FET斷電和第二 FET斷電且當微處理器未檢測到模擬輸入處的一半邏輯電壓時確定故障狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1的加熱系統(tǒng)，其中所述微處理器配置為當?shù)谝粺崦綦娮璧牡谝粶囟群偷诙崦綦娮璧牡诙囟戎械闹辽僖粋€超過溫度規(guī)定時確定故障狀態(tài)；當?shù)谝?FET斷電且第二 FET通電且當微處理器在模擬輸入處未檢測到0伏時確定故障狀態(tài)；以及當?shù)谝?FET通電和第二 FET通電且當微處理器在模擬輸入處未檢測到一半邏輯電壓時確定故障狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1的加熱系統(tǒng)，其中微處理器配置為當來自第一 FET的電流不等于來自第二 FET的電流時確定故障狀態(tài)；當來自第一 FET的電流超過電流閾值時確定故障狀態(tài)；以及當來自第二 FET的電流超過電流閾值時確定故障狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1的加熱系統(tǒng)，其中第一FET的源通過繼電器可操作地連接至蓄電池；且其中第一 FET的漏極可操作地連接至加熱元件。
5.如權(quán)利要求1的加熱系統(tǒng)，其中第二FET的源可操作地連接至加熱元件；且其中第二 FET的漏極可操作地接地。
6.如權(quán)利要求1的加熱系統(tǒng)，其中第一FET的柵極可操作地連接至微處理器且第二 FET的柵極可操作地連接至微處理器。
7.如權(quán)利要求1的加熱系統(tǒng)，其中微處理器配置為通過監(jiān)測以下至少一個來檢測故障狀態(tài)模擬輸入，第一 FET，第二 FET，第一熱敏電阻，和第二熱敏電阻。
8.如權(quán)利要求1的加熱系統(tǒng)，其中加熱控制模塊的頂部和加熱模塊的頂部成至少15度的角。
9.如權(quán)利要求1的加熱系統(tǒng)，其中微處理器配置為確定加熱系統(tǒng)的正常運行當?shù)谝?FET通電且第二 FET斷電且當微處理器檢測到模擬輸入處的邏輯電壓時；以及當?shù)谝?FET斷電和第二 FET斷電且當微處理器檢測到模擬輸入處的一半邏輯電壓時。
10.用于車輛的加熱系統(tǒng)的方法，所述方法包括配置加熱控制模塊，其包括配置用于加熱故障檢測和加熱故障處理的微處理器，可操作地連接至微處理器的第一場效應晶體管(FET)，和可操作地連接至微處理器的第二場效應晶體管(FET)；和配置加熱模塊，其包括加熱元件，可操作地連接至微處理器的第一熱敏電阻，和可操作地連接至微處理器的第二熱敏電阻；其中微處理器配置為當?shù)谝粺崦綦娮璧牡谝粶囟群偷诙崦綦娮璧牡诙囟戎g的溫差超過溫差閾值時確定故障狀態(tài)；當?shù)谝?FET通電和第二 FET通電后第一熱敏電阻的第一溫度和第二熱敏電阻的第二溫度中的至少一個低于最小溫度時確定故障狀態(tài)；當?shù)谝?FET通電且第二 FET斷電且當微處理器未檢測到模擬輸入處的邏輯電壓時確定故障狀態(tài)；以及當?shù)谝?FET斷電和第二 FET斷電且當微處理器未檢測到模擬輸入處的一半邏輯電壓時確定故障狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及電液加熱系統(tǒng)的故障檢測和處理的綜合方法。本發(fā)明提供了一種用于消除與電加熱裝置相關的超溫問題的風險的方法和系統(tǒng)，該問題如果未被檢測出可導致電超溫狀況。電加熱系統(tǒng)可應用于其它存在熱關注的汽車電載荷的檢測和控制結(jié)構(gòu)。電加熱系統(tǒng)組合了幾層熱檢測策略，以形成獨特的綜合方法來防止和檢測潛在的電故障狀態(tài)，其如果未被檢測和/或未被控制可導致電氣超溫條件。
文檔編號B60H1/00GK102555727SQ20111041921
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者A·C·奧斯蒙, C·J·邦焦爾諾, C·阿蒂耶, D·A·博登米勒, M·R·維利 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司