CN104295383A

CN104295383A - 利用柔性ecu输入具体确定输入上电故障类型的系统和方法

Info

Publication number: CN104295383A
Application number: CN201410337849.8A
Authority: CN
Inventors: T.P.菲利帕特; S.泽基尔
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2034-07-16
Also published as: US9329219B2; CN104295383B; DE102014109584B4; DE102014109584A1; US20150022215A1

Abstract

本发明公开了利用柔性ECU输入具体确定输入上电故障类型的系统和方法。一种包括输入模块的控制模块，该输入模块配置为在正常运行状态和故障诊断状态下运行。输入模块从电路模块接收输入信号并且基于输入信号生成电压。在正常运行状态下，故障诊断模块确定电压是处于第一范围中还是处于第二范围中。第一范围和第二范围指示在电路模块中检测到故障。如果电压处于第一范围中，则故障诊断模块确定检测到的故障为第一故障类型，如果电压处于第二范围中，则故障诊断模块将输入模块从正常运行状态转换到故障诊断状态，并且在故障诊断状态下时，故障诊断模块基于电压确定检测到的故障是第二故障类型还是第三故障类型。

Description

利用柔性ECU输入具体确定输入上电故障类型的系统和方法

技术领域

本公开涉及车辆电故障的检测和诊断。

背景技术

本文提供的背景技术描述是出于大致呈现本公开背景的目的。当前提及的发明人的工作（以在此背景技术部分中所描述的为限）以及在提交时不可能另外视为现有技术的该描述的各方面，既不明示地也不默示地被承认为是针对本公开的现有技术。

例如发动机控制系统和变速器控制系统的车辆电子控制系统利用电和机电设备（例如，电路）以监测运行状况并调节运行。车辆控制系统可以包括确定设备（例如，生成输入信号的设备和输出设备）是否正在按设计起作用的诊断系统。随着车辆控制系统变得更为复杂，对诊断系统的需要增多。车辆诊断系统的要求可以是快速且准确检测故障，包括连续和间歇故障两者，以便维持控制系统的可靠运行。

车辆控制系统或具体子系统及其部件的功能性性能要求可以改变。例如，诊断系统可以被要求在少于50毫秒内检测并响应第一设备或第一输入信号的电故障，以便维持并稳定控制系统的运行。其他输入信号或输出设备可以允许在更长或更短的间隔上诊断和响应。

发明内容

一种控制模块，包括输入模块和故障诊断模块。所述输入模块配置为在正常运行状态和故障诊断状态下运行。所述输入模块从电路模块接收输入信号并且基于所述输入信号生成电压。在所述输入模块处于所述正常运行状态下时，所述故障诊断模块确定所述电压是处于第一范围中还是处于第二范围中。所述第一范围和所述第二范围指示在所述电路模块中检测到故障。如果所述电压处于所述第一范围中，则所述故障诊断模块确定检测到的故障为第一故障类型，如果所述电压处于所述第二范围中，则所述故障诊断模块将所述输入模块从所述正常运行状态转换到所述故障诊断状态，并且当所述输入模块处于所述故障诊断状态下时，所述故障诊断模块基于所述电压确定检测到的故障是第二故障类型还是第三故障类型。

一种方法，包括：在输入模块处从电路模块接收输入信号，所述输入模块配置为在正常运行状态和故障诊断状态下运行；基于所述输入信号生成电压；在所述输入模块处于所述正常运行状态下时，确定所述电压是处于第一范围中还是处于第二范围中，其中，所述第一范围和所述第二范围指示在所述电路模块中检测到故障；如果所述电压处于所述第一范围中，则确定检测到的故障为第一故障类型；如果所述电压处于所述第二范围中，则将所述输入模块从所述正常运行状态转换到所述故障诊断状态；并且当所述输入模块处于所述故障诊断状态下时，基于所述电压确定检测到的故障是第二故障类型还是第三故障类型。

方案1.一种控制模块，包括：

输入模块，所述输入模块配置为在正常运行状态和故障诊断状态下运行，其中，所述输入模块从电路模块接收输入信号并且基于所述输入信号生成电压；以及

故障诊断模块，在所述输入模块处于所述正常运行状态下时，所述故障诊断模块确定所述电压是处于第一范围中还是处于第二范围中，其中，所述第一范围和所述第二范围指示在所述电路模块中检测到故障，如果所述电压处于所述第一范围中，则所述故障诊断模块确定检测到的故障为第一故障类型，如果所述电压处于所述第二范围中，则所述故障诊断模块将所述输入模块从所述正常运行状态转换到所述故障诊断状态，并且当所述输入模块处于所述故障诊断状态下时，所述故障诊断模块基于所述电压确定检测到的故障是第二故障类型还是第三故障类型。

方案2.根据方案1所述的控制模块，其中，所述第一故障类型、所述第二故障类型和所述第三故障类型包括对地短路、对电压短路以及开路。

方案3.根据方案1所述的控制模块，其中，基于将所述输入模块转换到所述故障诊断状态是否使所述电压从所述第二范围移动到第三范围，所述故障诊断模块确定检测到的故障是所述第二故障类型还是所述第三故障类型。

方案4.根据方案1所述的控制模块，其中，所述输入模块包括第一电流源，所述第一电流源在所述正常运行状态下连接到所述输入信号，并且在所述故障诊断状态下与所述输入信号脱离连接。

方案5.根据方案4所述的控制模块，其中，所述输入模块包括第二电流源，所述第二电流源在所述故障诊断状态下连接到所述输入信号，并且在所述正常运行状态下与所述输入信号脱离连接。

方案6.根据方案5所述的控制模块，其中，所述第一电流源处于上拉配置中，并且所述第二电流源处于下拉配置中。

方案7.根据方案5所述的控制模块，其中，所述第一电流源处于下拉配置中，并且所述第二电流源处于上拉配置中。

方案8.一种系统，包括方案1所述的控制模块，并且进一步包括电路模块，其中，所述电路模块包括：

第一电阻器；

第二电阻器；以及

开关，

其中，所述第一电阻器和所述第二电阻器串联连接，所述开关与所述第一电阻器并联连接，并且所述第一电阻器连接到所述输入信号。

方案9.一种系统，包括方案1所述的控制模块，并且进一步包括电路模块，其中，所述电路模块包括：

第一电阻器；

第二电阻器；

第三电阻器；以及

开关，

其中，所述第一电阻器、所述第二电阻器和所述第三电阻器串联连接，所述开关与所述第一电阻器并联连接，所述第一电阻器连接到所述输入信号，并且所述第三电阻器连接到所述输入模块的电源电压。

方案10.一种方法，包括：

在输入模块处从电路模块接收输入信号，所述输入模块配置为在正常运行状态和故障诊断状态下运行；

基于所述输入信号生成电压；

在所述输入模块处于所述正常运行状态下时，确定所述电压是处于第一范围中还是处于第二范围中，其中，所述第一范围和所述第二范围指示在所述电路模块中检测到故障；

如果所述电压处于所述第一范围中，则确定检测到的故障为第一故障类型；

如果所述电压处于所述第二范围中，则将所述输入模块从所述正常运行状态转换到所述故障诊断状态；以及

当所述输入模块处于所述故障诊断状态下时，基于所述电压确定检测到的故障是第二故障类型还是第三故障类型。

方案11.根据方案10所述的方法，其中，所述第一故障类型、所述第二故障类型和所述第三故障类型包括对地短路、对电压短路以及开路。

方案12.根据方案10所述的方法，进一步包括：基于将所述输入模块转换到所述故障诊断状态是否使所述电压从所述第二范围移动到第三范围，确定检测到的故障是所述第二故障类型还是所述第三故障类型。

方案13.根据方案10所述的方法，进一步包括：在所述正常运行状态下将第一电流源连接到所述输入信号，并且在所述故障诊断状态下使所述第一电流源与所述输入信号脱离连接。

方案14.根据方案13所述的方法，进一步包括：在所述故障诊断状态下将第二电流源连接到所述输入信号，并且在所述正常运行状态下使所述第二电流源与所述输入信号脱离连接。

方案15.根据方案14所述的方法，其中，所述第一电流源处于上拉配置中，并且所述第二电流源处于下拉配置中。

方案16.根据方案14所述的方法，其中，所述第一电流源处于下拉配置中，并且所述第二电流源处于上拉配置中。

本公开的进一步的应用领域将通过详细说明、权利要求和附图变得清楚。详细说明和具体实例旨在仅用于阐述的目的，而并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本公开将通过详细说明和附图得以全面理解，在这些附图中：

图1为根据本公开的实例车辆控制系统的功能框图；

图2为根据本公开的车辆控制系统的实例控制模块的功能框图；

图3显示了根据本公开的开关模块和柔性输入模块的第一实例配置；

图4为根据本公开的第一实例模拟电压输入曲线图；

图5显示了根据本公开的开关模块和柔性输入模块的第一实例配置；

图6为根据本公开的第二实例模拟电压输入曲线图；

图7为根据本公开的实例故障诊断方法。

在这些附图中，附图标记可以重新使用以识别相似和/或等同元件。

具体实施方式

车辆电子控制系统的控制器/控制模块包括用于输出和接收信号的多个插脚。这些插脚中的一个或更多个可以监测对应于电子控制系统中的电子电路和/或个体电子部件（例如，开关、传感器、热敏电阻等）的各种信号。具体而言，一个或更多个插脚可以监测对应于电子电路的信号以诊断电子电路中的故障。仅作为实例，这些故障可以包括但不限于开路和/或短路。

在根据本公开的车辆电子控制系统中，诊断系统和方法施用柔性输入（例如，在控制模块中）以从电子电路中的一个或更多个接收信号。这些信号可以包括模拟（即，连续值）信号、基于时间的（例如，离散、占空比、频率）信号或者另一适合类型的信号。仅作为实例，柔性输入包括可配置的（例如，软件或硬件可配置的）电流源，并且基于这些信号诊断电子电路中的故障。柔性输入（例如，电流源）的各元件在运行期间被动态调节，以确定检测到的故障的类型。例如，在检测故障的柔性输入中的电流源可以被调节以确定检测到的故障是开路、短路还是另一类型故障。仅作为实例，电流源的布局可以从上拉（pull-up）电流源改变为下拉（pull-down）电流源，和/或通过电流源的电流可以被限制/调节。控制模块监测柔性输入以在电流源被调节之后确定检测到的故障的类型。

出于阐述的目的，本公开将在用于内部燃烧发动机的实例车辆控制系统的背景下进行描述。然而，本公开还可用于其他类型的控制系统。

现参考图1，示出了实例发动机系统100的功能框图。发动机系统100包括发动机102，发动机102基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入使空气/燃料混合物燃烧以产生用于车辆的驱动扭矩。空气穿过节气门112被吸入到进气歧管110内。仅作为实例，节气门112可以包括具有可旋转叶片的蝶形气门。发动机控制模块（ECM）114控制节气致动器模块116，并且节气致动器模块116调整节气门112的开口以控制到进气歧管110内的空气流。

来自进气歧管110的空气被吸入到发动机102的气缸内。尽管发动机102可以包括多个气缸，但出于阐明目的，示出了单个代表性的气缸118。仅作为实例，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。ECM114可以向气缸致动器模块120发出指令以选择性地停用一些气缸，从而可以在某些发动机运行状况下提高燃料经济性。

发动机102可以利用四冲程循环运行。以下描述的四个冲程被命名为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴（未示出）每旋转一周期间，在气缸118之内发生四个冲程中的两个。因此，要使气缸118经历所有四个冲程，则曲轴必须旋转两周。

在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气穿过进气门122被吸入到气缸118内。ECM114控制燃料致动器模块124，燃料致动器模块124调整燃料喷射以实现期望的空气/燃料比。燃料可以在中心位置或在多个位置（例如在每一气缸的进气门122附近）处被喷射到进气歧管110内。在各种实施方案（未示出）中，燃料可以被直接喷射到气缸内、或者喷射到与气缸相关联的混合室内。燃料致动器模块124可以中止将燃料喷射到被停用的气缸。

在气缸118中，被喷射的燃料与空气混合并形成空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸118之内的活塞（未示出）压缩空气/燃料混合物。基于来自ECM114的信号，火花致动器模块126为气缸118中的火花塞128通电，该火花塞128点燃空气/燃料混合物。火花正时可以相对于当活塞处于其最高位置（称为上止点（TDC））的时刻来规定。

火花致动器模块126可以通过规定了在TDC之前或之后多远处生成火花的正时信号来控制。因为活塞位置与曲轴旋转直接相关，所以火花致动器模块126的运行可以与曲轴角度同步。在各种实施方案中，火花致动器模块126可以中止向停用的气缸提供火花。生成火花可以被称为点火事件。火花致动器模块126可以具有改变用于每一点火事件的火花正时的能力。

在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，由此驱动曲轴。燃烧冲程可以被定义为活塞到达TDC与活塞返回至下止点（BDC）的时刻之间的时间。在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上运动并穿过排气门130将燃烧副产物排出。燃烧副产物经由排气系统134从车辆中排出。

进气门122可以由进气凸轮轴140控制，而排气门130可以由排气凸轮轴142控制。在各种实施方案中，多个进气凸轮轴（包括进气凸轮轴140）可以控制用于气缸118的多个进气门（包括进气门122），和/或可以控制多个气缸排（包括气缸118）的进气门（包括进气门122）。类似地，多个排气凸轮轴（包括排气凸轮轴142）可以控制用于气缸118的多个排气门，和/或可以控制用于多个气缸排（包括气缸118）的排气门（包括排气门130）。

气缸致动器模块120可以通过禁止进气门122和/或排气门130的打开来停用气缸118。在各种其他实施方案中，进气门122和/或排气门130可以由除凸轮轴以外的设备（例如电磁气门致动器、电动液压致动器或另一适合类型的气门致动器）来控制。

进气门122打开的时刻可以通过进气凸轮相位器148相对于活塞TDC改变。排气门130打开的时刻可以通过排气凸轮相位器150相对于活塞TDC改变。相位器致动器模块158可以基于来自ECM114的信号控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。当被实施时，可变气门致动也可以由相位器致动器模块158控制。

发动机系统100可以包括向进气歧管110提供加压空气的增压设备。例如，图1示出了包括热涡轮机160-1的涡轮增压器，热涡轮机160-1由流经排气系统134的热排气提供动力。涡轮增压器还包括冷空气压缩机160-2，该冷空气压缩机160-2由涡轮机160-1驱动，并且压缩导入到节气门112内的空气。在各种实施方案中，由曲轴驱动的增压器（未示出）可以压缩来自节气门112的空气并将压缩空气输送到进气歧管110。

废气门162可以允许排气绕过涡轮机160-1，由此减小涡轮增压器的增压（进气压缩量）。ECM114可以经由增压致动器模块164控制涡轮增压器。增压致动器模块164可以通过控制废气门162的位置来调整涡轮增压器的增压。在各种实施方案中，多个涡轮增压器可以由增压致动器模块164控制。涡轮增压器可以具有可以由增压致动器模块164控制的可变几何构造。

中冷器（未示出）可以耗散掉压缩空气充量中所包含的部分热，所述热随着空气被压缩而生成。压缩空气充量还可以已吸收了来自排气系统134的多个部件的热量。尽管出于阐述目的而被显示为分离的，但是涡轮机160-1和压缩机160-2可以附接到彼此，从而将进气设置为非常靠近热排气。

发动机系统100可以包括废气再循环（EGR）气门170，该气门170选择性地将排气改向回到进气歧管110。EGR气门170可以位于涡轮增压器的涡轮机160-1的上游。EGR气门170可以由EGR致动器模块172控制。

发动机系统100可以利用RPM传感器180测量以每分钟转数（RPM）计的曲轴速度。发动机冷却剂的温度可以利用发动机冷却剂温度（ECT）传感器182测量。ECT传感器182可以位于发动机102之内或者位于冷却剂循环的例如散热器（未示出）的其它位置处。

进气歧管110之内的压力可以利用歧管绝对压力（MAP）传感器184测量。在各种实施方案中，作为环境空气压力与进气歧管110之内的压力之差的发动机真空度可以被测量。流入到进气歧管110内的空气的质量流量可以利用质量空气流（MAF）传感器186测量。在各种实施方案中，MAF传感器186可以位于还包括节气门112的壳体中。

节气致动器模块116可以利用一个或更多个节气位置传感器（TPS）190监测节气门112的位置。吸入到发动机102内的空气的环境温度可以利用进气温度（IAT）传感器192测量。一个或更多个其他传感器193也可以被施用。ECM114可以利用来自多个传感器的信号以作出用于发动机系统100的控制决定。

ECM114可以与变速器控制模块194通信，例如，以协调变速器（未示出）之内的换档。例如，在换档期间，ECM114可以减小发动机扭矩。变速器控制模块194可以从一个或更多个传感器195接收信号，传感器195例如为一个或更多个速度传感器、一个或更多个压力传感器、一个或更多个扭矩传感器、一个或更多个温度传感器和/或一个或更多个变速器相关的传感器。

ECM114例如可以与混合动力控制模块196通信，以协调发动机102与电机198的运行。混合动力控制模块196可以从一个或更多个传感器197接收信号，传感器197例如为一个或更多个速度传感器、一个或更多个压力传感器、一个或更多个扭矩传感器、一个或更多个温度传感器、一个或更多个电压传感器、一个或更多个电流传感器和/或一个或更多个其他混合动力相关的传感器。电机198也可以充当发电机，并且可以用于产生用于由车辆电系统使用和/或用于存储于电池中的电能。在各种实施方案中，ECM114、变速器控制模块194和混合动力控制模块196的各种功能可以集成到一个或更多个模块内。

改变发动机参数的每一系统可以被称为致动器。每一致动器接收致动器值。例如，节气致动器模块116可以被称为致动器，并且节气打开面积可以被称为致动器值。在图1的实例中，节气致动器模块116通过调节节气门112的叶片角度实现节气打开面积。

类似地，火花致动器模块126可以被称为致动器，而对应的致动器值可以是火花正时。其它致动器可以包括气缸致动器模块120、燃料致动器模块124、相位器致动器模块158、增压致动器模块164和EGR致动器模块172。对于这些致动器，致动器值可以分别对应于启用气缸的数量、燃料加注速率、进气和排气凸轮相位器角、增压压力以及EGR阀打开面积。ECM114可以控制致动器值，以便使发动机102生成期望的发动机输出扭矩。

根据本公开的ECM114（和/或发动机系统100的其他控制模块，例如变速器控制器模块194）施用可配置故障检测柔性输入。仅作为实例，ECM114的柔性输入可以与电子开关的电阻开关接口或发动机系统100的各种电路的其他电部件通信，以确定在电路中检测到的故障的类型。

现参考图2，实例ECM200包括故障诊断模块204以及一起被称为柔性输入模块208的多个柔性输入模块208-1、208-2、...、208-n。对应于输入模块208的输入可以包括模拟或数字信号。例如，模拟输入信号可以包括连续电压或电流。相反，数字输入信号可以是基于时间的（例如，对应于占空比或频率）。

柔性输入模块208与相应的电路模块通信，这些电路模块仅是举例的例如为一起被称为开关模块212的开关模块212-1、212-2、...、和212-n。输入模块208中的每一个监测对应于从相应开关模块212接收到的输入的电压信号。当对应于开关模块212的开关断开时，电压信号可以处于第一电压范围之内，并且当开关闭合时，电压信号可以处于第二电压范围之内。然而，当开关模块212具有例如开路、对电压短路或对地短路的电故障时，电压信号可以处于一个或更多个电压“死区”（例如，高死区和低死区）之内。死区可以处于并不对应于开关正断开或闭合的电压范围中。

例如，在一些配置中，电压信号正处于高死区之内指示开路或对电压短路，并且电压信号正处于低死区之内指示对地短路。在其他配置中，电压信号正处于高死区之内指示对电压短路，并且电压信号正处于低死区之内指示开路或对地短路。因而，在任一配置中，电压信号可以处于指示至少两种可能故障状况的电压死区中。

故障诊断模块204响应于电压信号正处于各电压死区中的一个之内而在正常运行状态和故障诊断状态之间转换输入模块208。在从正常运行状态转换到故障诊断状态时，故障诊断模块204基于电压信号的行为确定故障类型。

现参考图3，柔性输入模块300和开关模块304显示在第一实例配置中。仅是举例，开关模块304对应于电子变速器范围选择（ETRS）停车接口开关模块。开关模块304包括串联连接的第一电阻器308和第二电阻器312。开关316与第一电阻器308并联连接。当开关316断开时，开关模块304的电阻对应于电阻器308和312的组合电阻。相反，当开关316闭合时，第一电阻器308被绕过，并且开关模块304的电阻对应于第二电阻器312的电阻。因而，在输入模块300的模拟电压输入320处测量的电压（例如，对应于如图2中所述的电压信号）指示开关316是断开还是闭合。

输入模块300包括第一和第二开关324和328、第一和第二电流源332和336以及可选电容器340。电源电压344（例如，5V）被提供到第一电流源332，并且第二电流源336连接到地。如图所示，第一电流源332和第二电流源336显示为上拉配置。尽管显示了上拉配置，但是第一电流源332和第二电流源336可以布置为下拉配置。仅是举例，经过第一电流源332的电流大约为0.75mA至1.25mA。第一电流源332和第二电流源336可以是可调节的。

在正常运行期间，第一和第二开关324和328处于第一位置P1中（“上”，如图所示），从而将模拟电压输入320连接到第一电流源332和开关模块304的输入348。故障诊断模块204在正常运行期间监测模拟电压输入320，以确定开关316是断开还是闭合，并且确定在开关模块304中是否存在故障状况。

例如，如图4中的模拟电压输入曲线图400所示，当开关316闭合时，模拟电压输入320可以处于第一范围404中（仅是举例，最佳为1.2V，或在0.855V和1.575V之间）。当开关316断开时，模拟电压输入320可以处于第二范围408中（仅是举例，最佳为3.2V，或在2.28V和4.2V之间）。对于图3中所示的上拉配置，当例如开路或对电压短路的故障状况出现在开关模块304中时，模拟电压输入320可以处于对应于高死区范围的第三范围412中（仅是举例，在4.2V和4.9V之间）。相反，当例如对地短路的故障状况出现在开关模块304中时，模拟电压输入320可以处于对应于低死区范围的第四范围416中（仅是举例，在0和0.855V之间）。第五范围420可以对应于无效开关状态。本领域技术人员能够意识到，图4中所示的具体值仅是举例地呈现，并且可以基于电阻器308和312的电阻、电流源332和336的电阻、制造公差等改变。

因而，对于图3中所示的上拉配置，模拟电压输入320正处于第四范围412中可以指示开路故障或对电压短路故障中的任一个。响应于模拟电压输入320正处于第四范围412，故障诊断模块204将开关324和328转换到第二位置P2（“下”，如图所示），从而将模拟电压输入320连接到第二电流源336和开关模块304的输入348，对应于故障诊断状态。

响应于转换到故障诊断状态，模拟电压输入320指示检测到的故障是开路故障还是对电压短路故障。例如，如果检测到的故障为开路故障，则模拟电压输入320改变到第四范围416，这是因为输入348与电源电压344脱离连接。相反，如果检测到的故障为对电压短路故障，则模拟电压输入320将大于第四范围416。以此方式，在将开关324和328从第一位置P1（对应于正常运行状态）转换到第二位置P2（对应于故障诊断状态）时，故障诊断模块204基于模拟电压输入320的行为确定检测到的故障是开路故障还是对电压短路故障。

另外，尽管图4所示对应于上拉配置，但是类似运行原理对应于下拉配置。例如，在下拉配置中，模拟电压输入320在正常运行期间正处于第三范围412中对应于对电压短路故障。相反，模拟电压输入320正处于第四范围416中对应于开路故障或对地短路故障中的任一个。因而，响应于模拟电压输入320正处于第四范围416，故障诊断模块204转换到故障诊断状态。如果模拟电压输入320保留在第四范围416中，则检测到的故障对应于对地短路故障。如果模拟电压输入320大于第四范围416，则检测到的故障对应于开路故障。

现参考图5，柔性输入模块500和开关模块504显示在第二实例配置中。开关模块504包括串联连接的第一电阻器508、第二电阻器512和第三电阻器514。开关516与第一电阻器508并联连接。当开关516断开时，开关模块504的电阻对应于电阻器508、512和514的组合电阻。相反，当开关516闭合时，第一电阻器508被绕过，并且开关模块504的电阻对应于第二电阻器512和第三电阻器514的电阻。因而，在输入模块500的模拟电压输入520处测量的电压（例如，对应于如图2中所述的电压信号）指示开关516是断开还是闭合。

输入模块500包括第一和第二开关524和528、第一和第二电流源532和536以及可选电容器540。电源电压544（例如，5V）被提供到第一电流源532，并且第二电流源536连接到地。电源电压544还被提供到第三电阻器514。如图所示，第一电流源532和第二电流源536显示为上拉配置。尽管显示了上拉配置，但是第一电流源532和第二电流源536可以布置为下拉配置。仅是举例，经过第一电流源532的电流大约为7.5μA至1.25μA。因而，在第二配置中经过第一电流源532的电流明显小于在如图3所示的第一配置中经过第一电流源332的电流。第一电流源532和第二电流源536可以是可调节的。

在正常运行期间，第一和第二开关524和528处于第一位置P1中（“上”，如图所示），从而将模拟电压输入520连接到第一电流源532和开关模块504的输入548。故障诊断模块504在正常运行期间监测模拟电压输入520，以确定开关516是断开还是闭合，并且确定在开关模块504中是否存在故障状况。

例如，如图6中的模拟电压输入曲线图600所示，当开关516闭合时，模拟电压输入520可以处于第一范围604中（仅是举例，最佳为1.76V，或在1.65V和1.88V之间）。当开关316断开时，模拟电压输入520可以处于第二范围608中（仅是举例，最佳为4.27V，或在4.15V和4.39V之间）。对于图5中所示的上拉配置，当例如开路或对电压短路的故障状况出现在开关模块504中时，模拟电压输入520可以处于对应于高死区范围的第三范围612中（仅是举例，在4.39V和电源电压544之间）。相反，当例如对地短路的故障状况出现在开关模块504中时，模拟电压输入520可以处于对应于低死区范围的第四范围616中（仅是举例，在0和1.65V之间）。第五范围620可以对应于无效开关状态。本领域技术人员能够意识到，图6中所示的具体值仅是举例地呈现，并且可以基于电阻器508、512和514的电阻、电流源532和536的电阻、制造公差等改变。

因而，对于图5中所示的上拉配置，模拟电压输入520正处于第四范围612中可以指示开路故障或对电压短路故障中的任一个。响应于模拟电压输入520正处于第四范围612，故障诊断模块204将开关524和528转换到第二位置P2（“下”，如图所示），从而将模拟电压输入520连接到第二电流源536和开关模块504的输入548，对应于故障诊断状态。

响应于转换到故障诊断状态，模拟电压输入520指示检测到的故障是开路故障还是对电压短路故障。例如，如果检测到的故障为开路故障，则模拟电压输入520改变到第四范围616，这是因为输入548与电源电压544脱离连接。相反，如果检测到的故障为对电压短路故障，则模拟电压输入520将大于第四范围616。以此方式，在将开关524和528从第一位置P1（对应于正常运行状态）转换到第二位置P2（对应于故障诊断状态）时，故障诊断模块204基于模拟电压输入520的行为确定检测到的故障是开路故障还是对电压短路故障。

另外，尽管图6所示对应于上拉配置，但是类似运行原理对应于下拉配置。例如，在下拉配置中，模拟电压输入520在正常运行期间正处于第三范围612中对应于对电压短路故障。相反，模拟电压输入520正处于第四范围616中对应于开路故障或对地短路故障中的任一个。因而，响应于模拟电压输入520正处于第四范围616，故障诊断模块204转换到故障诊断状态。如果模拟电压输入520保留在第四范围616中，则检测到的故障对应于对地短路故障。如果模拟电压输入520大于第四范围616，则检测到的故障对应于开路故障。

现参考图7，实例故障诊断方法700在704处开始。在708处，方法700确定模拟输入电压。在712处，方法700确定模拟输入电压是否处于故障范围中。如果为真，则方法700继续到716。如果为假，则方法700确定模拟输入电压处于正常运行范围中，并且继续到708。

在716处，方法700确定模拟输入电压是否处于指示仅只是单一类型故障（例如，第一故障类型，例如对地短路）的第一故障范围中。如果为真，则方法700继续到720。如果为假，则方法700继续到724。在720处，方法700将故障诊断为第一故障类型，并且可以生成和/或存储检测到第一故障类型的指示。方法700随后结束于728处。

在724处，方法700从正常运行状态转换到故障诊断状态。在732处，方法700确定模拟输入电压（例如，在等待预定时间量之后）。在736处，方法700基于故障诊断状态中的模拟输入电压确定检测到的故障是第二故障类型（例如，对电压短路）还是第三故障类型（例如，开路）。在740处，方法700将故障诊断为第二故障类型和第三故障类型中的检测到的一个，并且可以生成和/或存储检测到第二故障类型或第三故障类型的指示。方法700随后结束于728处。

前文描述在本质上仅仅是阐述性的，而并非旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的宽泛教导能够以多种形式实施。因此，尽管本公开包括具体实例，但是本公开的真实范围不应当受如此限制，因为在研究了附图、说明书和所附权利要求时，其它修改将变得清楚。如本文用到的，短语A、B和C中的至少一个应当解释为意指利用非排他性逻辑OR的逻辑（A或B或C）。应当理解的是，在不改变本公开原理的前提下，方法之内的一个或更多个步骤可以按不同顺序（或者同时）执行。

在包括如下定义的本申请中，术语模块可以替换为术语电路。术语模块可以指代以下项目，是以下项目的一部分或者包括以下项目：专用集成电路（ASIC）；数字、模拟或混合的模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合的模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共享的、专用的、或成组的）；储存由处理器执行的代码的存储器（共享的、专用的、或成组的）；提供所述功能的其它合适硬件部件；或者上述项目中的部分或全部的组合，例如，在片上系统（system-on-chip）中。

如上所用的术语代码可以包括软件、固件和/或微码，并且可以是指程序、例程、函数、类和/或对象。术语共享的处理器包含执行来自多个模块的部分或全部代码的单个处理器。术语成组的处理器包含与附加处理器组合以执行来自一个或更多个模块的部分或全部代码的处理器。术语共享的存储器包含存储来自多个模块的部分或全部代码的单个存储器。术语成组的处理器包含与附加存储器组合以存储来自一个或更多个模块的部分或全部代码的存储器。术语存储器可以是术语计算机可读介质的子组。术语计算机可读介质并不包含经过介质传播的瞬时性电和电磁信号，并且因此可以视为有形的且非瞬时性的。非瞬时性的、有形的计算机可读介质的非限制性实例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储装置和光存储装置。

本申请中所述的装置和方法可以通过由一个或更多个处理器执行的一个或更多个计算机程序来部分或完全实施。计算机程序包含存储于至少一个非瞬时性的、有形的计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包含和/或依赖于存储的数据。

Claims

1.一种方法，包括：

基于所述输入信号生成电压；

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一故障类型、所述第二故障类型和所述第三故障类型包括对地短路、对电压短路以及开路。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：基于将所述输入模块转换到所述故障诊断状态是否使所述电压从所述第二范围移动到第三范围，确定检测到的故障是所述第二故障类型还是所述第三故障类型。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述正常运行状态下将第一电流源连接到所述输入信号，并且在所述故障诊断状态下使所述第一电流源与所述输入信号脱离连接。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：在所述故障诊断状态下将第二电流源连接到所述输入信号，并且在所述正常运行状态下使所述第二电流源与所述输入信号脱离连接。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一电流源处于上拉配置中，并且所述第二电流源处于下拉配置中。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一电流源处于下拉配置中，并且所述第二电流源处于上拉配置中。