CN110690875A - 脉冲宽度调制信号生成装置及其异常状态检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供脉冲宽度调制信号生成装置及其异常状态检测方法。脉冲宽度调制信号生成装置将生成的第一脉冲宽度调制信号经由脉冲宽度调制信号线传输至外部的电子装置，其特征在于还具有：脉冲宽度调制信号提取部，从电子装置提取第一脉冲宽度调制信号的振幅及/或相位被变更而成的第二脉冲宽度调制信号；脉冲宽度调制信号转换部，将第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为模拟信号；以及异常检测部，基于第二脉冲宽度调制信号被转换为模拟信号而得到的数值，检测脉冲宽度调制信号线的异常状态。由此，不需要使用复杂的数字逻辑电路和判断逻辑，能够以简洁的电路结构来明确地检测脉冲宽度调制信号线的异常状态。

Description

脉冲宽度调制信号生成装置及其异常状态检测方法

技术领域

本发明涉及脉冲宽度调制信号生成装置及其异常状态检测方法，尤其涉及检测向外部装置传输脉冲宽度调制信号时的脉冲宽度调制信号线的异常状态的脉冲宽度调制信号生成装置及其异常状态检测方法。

背景技术

目前，广泛利用脉冲宽度调制信号(PWM信号)，对例如车载用装置等各种电子装置进行控制。其中，脉冲宽度调制信号生成装置例如利用微处理器生成作为数字信号的脉冲宽度调制信号，用于对电子装置的电动机等进行控制。

在利用脉冲宽度调制信号进行控制时，如果脉冲宽度调制信号生成装置与被控制的电子装置之间的脉冲宽度调制信号线出现异常状态，则无法正常地控制电子装置。因此，需要对脉冲宽度调制信号线的异常状态进行检测。

在现有技术中，提出了通过由逻辑门和比较器等构成的数字电路，来实现对脉冲宽度调制信号线的异常状态进行检测的监视电路。在该基于数字电路的监视电路中，设定监视点，根据监视点的电位的高低逻辑状态，来检测脉冲宽度调制信号线的异常状态。

然而，脉冲宽度调制信号生成装置与被控制的电子装置之间的脉冲宽度调制信号线有可能发生多种不同的异常状态。例如，脉冲宽度调制信号线可能对地短路、相对于电池电源短路、断路等。如果仅在输出了脉冲宽度调制信号之后检测电位的高低逻辑状态，则无法区别上述多种不同的异常状态。进而，如果要利用基于数字电路的监视电路来区别上述多种不同的异常状态，则需要设计复杂的逻辑电路和多个监视点，电路规模增大，成本升高。

发明内容

本发明鉴于现有技术中的上述技术问题，其目的在于，提供以简洁的电路结构来明确地检测脉冲宽度调制信号线的异常状态的脉冲宽度调制信号生成装置及其异常状态检测方法。

本发明的实施方式提供一种脉冲宽度调制信号生成装置，具有：脉冲宽度调制信号生成部，生成作为数字信号的第一脉冲宽度调制信号；以及脉冲宽度调制信号传输部，将所述第一脉冲宽度调制信号经由脉冲宽度调制信号线传输至外部的电子装置；所述脉冲宽度调制信号生成装置的特征在于，还具有：脉冲宽度调制信号提取部，从所述电子装置提取第二脉冲宽度调制信号，所述第二脉冲宽度调制信号是所述第一脉冲宽度调制信号的振幅及/或相位被变更而成的脉冲宽度调制信号；脉冲宽度调制信号转换部，将所述第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为模拟信号；以及异常检测部，基于所述第二脉冲宽度调制信号被转换为模拟信号而得到的数值，检测所述脉冲宽度调制信号线的异常状态。

由此，不需要使用复杂的数字逻辑电路和判断逻辑，能够以简洁的电路结构来明确地检测用于连接脉冲宽度调制信号生成装置与电子装置的脉冲宽度调制信号线的异常状态。

上述脉冲宽度调制信号生成装置也可以是，所述脉冲宽度调制信号转换部包括：第一转换电路，将所述第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为反映所述第二脉冲宽度调制信号的占空比的第一模拟信号；以及第二转换电路，将所述第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为反映所述第二脉冲宽度调制信号的峰值电压的第二模拟信号；所述异常检测部基于所述第一模拟信号的电压值以及所述第二模拟信号的电压值，检测所述脉冲宽度调制信号线的异常状态。

由此，通过生成反映了从电子装置提取的第二脉冲宽度调制信号的占空比和峰值电压的多个模拟信号，能够更加可靠地检测脉冲宽度调制信号线的多种异常状态。

上述脉冲宽度调制信号生成装置也可以是，所述异常检测部基于所述第一模拟信号的电压值，检测所述脉冲宽度调制信号线是否处于对地短路的对地短路异常状态、或相对于所述电子装置的电池电源短路的电源短路异常状态；所述异常检测部基于所述第一模拟信号的电压值以及所述第二模拟信号的电压值，检测所述脉冲宽度调制信号线是否处于断路的断路异常状态、或正常连接状态。

由此，通过针对反映了从电子装置提取的第二脉冲宽度调制信号的占空比和峰值电压的多个模拟信号的电压值进行组合并判断，能够可靠地检测检测脉冲宽度调制信号线的多种短路状态和断路状态等异常状态。

上述脉冲宽度调制信号生成装置也可以是，所述第一转换电路包括：第一输入端子，连接于所述脉冲宽度调制信号提取部，被输入所述第二脉冲宽度调制信号；恒压电源，输出比所述电子装置的电池电源的输出电压低的恒定电压；第一RC滤波电路，进行低通滤波处理；开关晶体管，连接在所述恒压电源与所述第一RC滤波电路之间，以从所述第一输入端子输入的所述第二脉冲宽度调制信号作为控制信号，使所述恒压电源与所述第一RC滤波电路之间导通或断开；第一分压电路，对由所述第一RC滤波电路滤波后的信号进行分压；以及第一输出端子，输出由所述第一分压电路分压后的信号作为所述第一模拟信号。

上述脉冲宽度调制信号生成装置也可以是，所述第二转换电路包括：第二输入端子，连接于所述脉冲宽度调制信号提取部及所述第一输入端子；整流电路，对从所述第二输入端子输入的信号进行整流；第二RC滤波电路，对由所述整流电路整流后的信号进行低通滤波处理；第二分压电路，对由所述第二RC滤波电路滤波后的信号进行分压；以及第二输出端子，输出由所述第二分压电路分压后的信号作为所述第二模拟信号。

上述脉冲宽度调制信号生成装置也可以是，所述开关晶体管在从所述第一输入端子输入的所述第二脉冲宽度调制信号为低电平时使所述恒压电源与所述第一RC滤波电路之间导通，所述异常检测部在所述第一模拟信号的电压值为第一阈值以上时，检测为所述脉冲宽度调制信号线对地短路，其中所述第一阈值被设定为低于所述第一转换电路的恒压电源的输出电压值被所述第一分压电路分压后的电压值；所述异常检测部在所述第一模拟信号的电压值为第二阈值以下时，检测为所述脉冲宽度调制信号线相对于所述电子装置的电池电源短路，其中所述第二阈值被设定为低于所述第一阈值且高于0V；所述异常检测部在所述第一模拟信号的电压值低于所述第一阈值且高于所述第二阈值时，如果所述第二模拟信号的电压值为预先设定的第三阈值以下，则检测为所述脉冲宽度调制信号线断路，如果所述第二模拟信号的电压值高于所述第三阈值，则检测为所述脉冲宽度调制信号线处于正常连接状态。

由此，通过使脉冲宽度调制信号生成部、第一转换电路和第二转换电路的模拟电路结构相结合，从而使这些电路彼此联动，能够可靠地检测脉冲宽度调制信号线的对地短路异常状态和电源短路异常状态，而且还能够区分脉冲宽度调制信号线的断路异常状态和正常连接状态。

本发明的实施方式还提供一种脉冲宽度调制信号生成装置所执行的异常状态检测方法，所述脉冲宽度调制信号生成装置具有：脉冲宽度调制信号生成部，生成作为数字信号的第一脉冲宽度调制信号；以及脉冲宽度调制信号传输部，将所述第一脉冲宽度调制信号经由脉冲宽度调制信号线传输至外部的电子装置；所述异常状态检测方法的特征在于，包括：脉冲宽度调制信号提取步骤，从所述电子装置提取第二脉冲宽度调制信号，所述第二脉冲宽度调制信号是所述第一脉冲宽度调制信号的振幅及/或相位被变更而成的脉冲宽度调制信号；脉冲宽度调制信号转换步骤，将所述第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为模拟信号；以及异常检测步骤，基于所述第二脉冲宽度调制信号被转换为模拟信号而得到的数值，检测所述脉冲宽度调制信号线的异常状态。

本发明的脉冲宽度调制信号生成装置的上述各种方式也可以适用于本发明的异常状态检测方法、异常状态检测程序以及记录了上述异常状态检测程序的记录介质，并获得相应的技术效果。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的脉冲宽度调制信号生成装置的结构框图。

图2是表示本发明的第一实施方式的一个具体例的脉冲宽度调制信号生成装置中的部分电路结构的电路框图。

图3是本发明的第一实施方式的一个具体例的信号波形图。

图4是本发明的第一实施方式的异常状态检测方法的流程图。

图5是本发明的第二实施方式的脉冲宽度调制信号生成装置的结构框图。

图6是表示本发明的第二实施方式的一个具体例的脉冲宽度调制信号生成装置中的部分电路结构的电路框图。

图7是本发明的第二实施方式的一个具体例的异常状态检测方法的流程图。

图8是本发明的第二实施方式的一个具体例的脉冲宽度调制信号生成装置所生成的第一模拟信号在脉冲宽度调制信号线对电子装置的电池电源短路时的波形图。

图9是本发明的第二实施方式的一个具体例的脉冲宽度调制信号生成装置所生成的第一模拟信号在脉冲宽度调制信号线对地短路时的波形图。

图10是本发明的第二实施方式的一个具体例的脉冲宽度调制信号生成装置中输入脉冲宽度调制信号转换部的输入信号在脉冲宽度调制信号线断路时的波形图。

图11是本发明的第二实施方式的一个具体例的脉冲宽度调制信号生成装置所生成的第一模拟信号在脉冲宽度调制信号线断路或正常连接时的波形图。

图12是本发明的第二实施方式的一个具体例的脉冲宽度调制信号生成装置中输入脉冲宽度调制信号转换部的输入信号在脉冲宽度调制信号线正常连接时的波形图。

图13是本发明的第二实施方式的一个具体例的脉冲宽度调制信号生成装置所生成的第二模拟信号在脉冲宽度调制信号线断路时的波形图。

图14是本发明的第二实施方式的一个具体例的脉冲宽度调制信号生成装置所生成的第二模拟信号在脉冲宽度调制信号线正常连接时的波形图。

附图标记说明：

1、1A、1B：脉冲宽度调制信号生成装置；10、10A、10B：脉冲宽度调制信号生成部；20：脉冲宽度调制信号传输部；30：脉冲宽度调制信号提取部；40：脉冲宽度调制信号转换部；41：第一转换电路；42：第二转换电路；50：异常检测部；P1：微处理器的输出端子；P11：第一输入端子；P12：第一输出端子；P21：第二输入端子；P22：第二输出端子；T1、T11：开关晶体管；R1、R20、R2、R3、R11、R12、R13、R14、R21、R22：电阻；C1、C11、C12、C13、C21、C22、C23：电容；D11、D21、D22：二极管；Z21：齐纳二极管；GND：接地；2：电子装置；201：脉冲宽度调制电路；3：脉冲宽度调制信号线；4：车载电池；5：电动机。

具体实施方式

以下结合附图、实施方式及具体例对本发明进行更详细的说明。其中，下述说明只是为了方便理解本发明而举出的例子，不用于限定本发明的范围。在具体实施方式中，装置的部件可以根据实际情况变更、删减或追加，电路所包含的部件及其连接关系可以根据实际情况变更、删减或追加，方法的步骤可以根据实际情况变更、删减、追加或改变顺序。

(第一实施方式)

具体说明本发明的第一实施方式。首先说明本发明的第一实施方式的脉冲宽度调制信号生成装置1。图1是本发明的第一实施方式的脉冲宽度调制信号生成装置的结构框图。如图1所示，在本实施方式中，脉冲宽度调制信号生成装置1例如根据用户的操作生成脉冲宽度调制信号(PWM信号)，并经由脉冲宽度调制信号线3传输至外部的电子装置2。电子装置2例如是电动机控制装置，基于脉冲宽度调制信号生成装置1所输出的脉冲宽度调制信号，控制电动机的转速。在此，电子装置2并不是直接利用脉冲宽度调制信号生成装置1所生成的脉冲宽度调制信号来驱动电动机，而是利用相对于该脉冲宽度调制信号变更了相位及/或振幅而成的脉冲宽度调制信号来驱动电动机。

其中，在连接脉冲宽度调制信号生成装置1与电子装置2之间的脉冲宽度调制信号线3上，可能发生对地短路、相对于电源短路等各种异常状态。脉冲宽度调制信号生成装置1通过从电子装置2提取上述变更后的脉冲宽度调制信号，检测脉冲宽度调制信号线3的异常状态。如图1所示，脉冲宽度调制信号生成装置1具有脉冲宽度调制信号生成部10、脉冲宽度调制信号传输部20、脉冲宽度调制信号提取部30、脉冲宽度调制信号转换部40和异常检测部50。上述各部分例如基于电路等硬件结构实现，其中的至少一部分也可以通过处理器运行存储器中的程序从而基于软件实现，或者也可以通过集成电路运行固件中的程序从而基于专用电路模块实现。以下具体说明脉冲宽度调制信号生成装置1的各个部分。

脉冲宽度调制信号生成部10生成作为数字信号的第一脉冲宽度调制信号(PWM信号)。脉冲宽度调制信号生成部10例如具备微处理器，基于脉冲宽度调制信号生成装置1被供给的电压(例如5V)，生成高电平与低电平交替的第一脉冲宽度调制信号，该信号的振幅例如为0-3.3V，频率例如为35Hz。

脉冲宽度调制信号传输部20将第一脉冲宽度调制信号经由脉冲宽度调制信号线3传输至外部的电子装置2。脉冲宽度调制信号传输部20例如是脉冲宽度调制信号生成装置1的输出接口，能够与脉冲宽度调制信号线3连接。

脉冲宽度调制信号提取部30从电子装置2提取第二脉冲宽度调制信号。其中，第二脉冲宽度调制信号是第一脉冲宽度调制信号的振幅及/或相位被变更而成的脉冲宽度调制信号。脉冲宽度调制信号提取部30例如是脉冲宽度调制信号生成装置1的输入接口，从电子装置2输入由电子装置2变更了相位及/或振幅而成的第二脉冲宽度调制信号。

脉冲宽度调制信号转换部40将脉冲宽度调制信号提取部30提取的第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为模拟信号。脉冲宽度调制信号转换部40例如是由电阻、电容、二极管、晶体管等模拟电子器件构成的数字-模拟转换电路，将第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为反映该信号的特征的模拟信号。例如，脉冲宽度调制信号转换部40可以包括整流电路，用于提取第二脉冲宽度调制信号的直流成分的特征。

异常检测部50基于由脉冲宽度调制信号转换部40将第二脉冲宽度调制信号转换为模拟信号而得到的数值，检测脉冲宽度调制信号线3的异常状态。异常检测部50例如具备微处理器，通过执行预先存储的程序，将从脉冲宽度调制信号转换部40输入的模拟信号的例如电压值、电流值等数值与预先设定的异常判断阈值进行比较，从而检测脉冲宽度调制信号线3的异常状态。

接着说明本发明的第一实施方式的一个具体例的脉冲宽度调制信号生成装置1A。图2是表示本发明的第一实施方式的一个具体例的脉冲宽度调制信号生成装置1A中的部分电路结构的电路框图。图3是本发明的第一实施方式的一个具体例的信号波形图。

在本具体例中，电子装置2例如是车载的电动机控制装置，能够控制车载空调所用的电动机5的转速，从而控制车载空调的出风量。在车辆的后排座椅也设有控制上述车载空调的出风量的控制面板，针对该控制面板设置了脉冲宽度调制信号生成装置1A。在车辆后排座椅的乘客调整控制面板时，脉冲宽度调制信号生成装置1A生成与乘客的操作相应的占空比的脉冲宽度调制信号，并向电子装置2(电动机控制装置)输出，以供电子装置2所具有的脉冲宽度调制电路201控制车载空调所用的电动机5的转速。由于控制面板设置于车辆后排座椅，因此脉冲宽度调制信号生成装置1A需要经由脉冲宽度调制信号线3与电子装置2(电动机控制装置)连接，可能发生脉冲宽度调制信号线3的对地短路、相对于电源短路等异常状态。

如图2所示，脉冲宽度调制信号生成装置1A所具备的脉冲宽度调制信号生成部10A由微处理器的输出端子P1输出频率例如为35Hz的脉冲宽度调制信号，即图3的上半部分所示的第一脉冲宽度调制信号，该信号的振幅是0-3.3V(典型值例如为3.3V)。进而，脉冲宽度调制信号生成部10A还具备开关晶体管T1、电阻R1和电容C1。输出端子P1连接至开关晶体管T1的基极(控制端子)，开关晶体管T1的集电极经由电阻R1连接至脉冲宽度调制信号传输部20(在此为脉冲宽度调制信号生成装置1A的输出端子)，开关晶体管T1的发射极接地。电阻R1与脉冲宽度调制信号传输部20之间连接至电容C1的一端，电容C1的另一端接地。另外，开关晶体管T1如上所述可以采用NPN开关晶体管，但也可以采用MOS晶体管，以栅极作为控制端子。

如上所述，第一脉冲宽度调制信号并不是直接被用于驱动车载空调所用的电动机，而是由电子装置2变更振幅及/或相位之后再用于驱动车载空调所用的电动机。如图2所示，电子装置2由车载电池4供电，车载电池4的电池电压例如为9-18V(典型值例如为14V)。该车载电池4经由电子装置2的电阻R20与脉冲宽度调制信号线3连接。

在脉冲宽度调制信号生成装置1A经由脉冲宽度调制信号线3与电子装置2正常连接的情况下，微处理器的输出端子P1输出的第一脉冲宽度调制信号为高电平(例如3.3V)时，开关晶体管T1导通，电子装置2被供给的电压经由电阻R20、脉冲宽度调制信号线3、脉冲宽度调制信号传输部20和电阻R1被接地，因此电子装置2所输出的第二脉冲宽度调制信号成为低电平(例如0V)。另外，微处理器的输出端子P1输出的第一脉冲宽度调制信号为低电平(例如0V)时，开关晶体管T1截止，电子装置2所输出的第二脉冲宽度调制信号成为车载电池4的电池电压(典型值14V)。

即，在脉冲宽度调制信号线3正常连接的情况下，在由脉冲宽度调制信号生成部10A生成的第一脉冲宽度调制信号成为高电平时，第二脉冲宽度调制信号成为低电平(0V)；在由脉冲宽度调制信号生成部10A生成的第一脉冲宽度调制信号成为低电平时，第二脉冲宽度调制信号成为高电平(车载电池4的电池电源电压)。如图3所示，由脉冲宽度调制信号生成部10A生成的第一脉冲宽度调制信号在高/低电平之间切换时，电子装置2的第二脉冲宽度调制信号在低/高电平之间切换，两者的相位相反。在本具体例中，第二脉冲宽度调制信号与第一脉冲宽度调制信号相比相位相反、占空比相同且振幅(输出电压)不同。

由于由电子装置2变更振幅及/或相位而成的第二脉冲宽度调制信号与由脉冲宽度调制信号生成部10A生成的第一脉冲宽度调制信号是不同的信号，因此脉冲宽度调制信号生成装置1A如果仅是在输出第一脉冲宽度调制信号之后检测第一脉冲宽度调制信号的电位是高电平还是低电平，则无法可靠地区别脉冲宽度调制信号线3的各种异常状态。对此，在本具体例中，通过脉冲宽度调制信号转换部40将第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为模拟信号，并由异常检测部50基于模拟信号的数值，能够检测脉冲宽度调制信号线3的多种异常状态。

在本具体例中，电子装置2通过与脉冲宽度调制信号生成部10A所包括的部分电路结构以及车载电池4相结合，将第一脉冲宽度调制信号的振幅及相位变更而生成第二脉冲宽度调制信号。即，脉冲宽度调制信号生成装置1A如果不经由脉冲宽度调制信号线3连接至电子装置2，则第一脉冲宽度调制信号的振幅及/或相位不会被变更，也就不会生成第二脉冲宽度调制信号。所以，尽管在脉冲宽度调制信号线3正常连接时其中流动的实际是第二脉冲宽度调制信号，但是在逻辑上也可以解释为：脉冲宽度调制信号生成部10A生成第一脉冲宽度调制信号，脉冲宽度调制信号传输部20经由脉冲宽度调制信号线3将第一脉冲宽度调制信号传输至外部的电子装置2，且由电子装置2将第一脉冲宽度调制信号的振幅及相位变更而生成第二脉冲宽度调制信号。

另外，在本具体例中，脉冲宽度调制信号传输部20(脉冲宽度调制信号生成装置1A的输出端子)与脉冲宽度调制信号提取部30(脉冲宽度调制信号生成装置1A的输入端子)由一个端子实现。但不限于此，脉冲宽度调制信号传输部20与脉冲宽度调制信号提取部30也可以由不同的部件或端子实现。

以下说明由本实施方式及上述具体例中的脉冲宽度调制信号生成装置1、1A执行的异常状态检测方法。图4是本发明的第一实施方式的异常状态检测方法的流程图。图4的流程例如在脉冲宽度调制信号生成装置1、1A经由脉冲宽度调制信号线3与电子装置2连接时执行，也可以在连接之后以规定周期定期地执行，还可以基于用户指示来执行。另外，下述步骤S101是脉冲宽度调制信号提取步骤的一例，步骤S102是脉冲宽度调制信号转换步骤的一例，步骤S103和步骤S104是异常检测步骤的一例。

在步骤S101中，脉冲宽度调制信号提取部30从电子装置2提取将第一脉冲宽度调制信号的振幅及/或相位变更而成的第二脉冲宽度调制信号。

在步骤S102中，脉冲宽度调制信号转换部40将第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为模拟信号。例如，该模拟信号反映第二脉冲宽度调制信号的直流成分(平均值)。

在步骤S103中，异常检测部50将第二脉冲宽度调制信号被转换为模拟信号而得到的数值与预先设定的异常状态判断阈值进行比较。例如，异常检测部50将模拟信号的电压值与预先设定的用于判断对地短路的电压阈值以及用于判断相对于电源短路的电压阈值进行比较。

在步骤S104中，异常检测部50根据比较结果，检测脉冲宽度调制信号线3的异常状态，由此基于第二脉冲宽度调制信号被转换为模拟信号而得到的数值，检测脉冲宽度调制信号线3的异常状态。例如，异常检测部50在模拟信号的电压值为预先设定的用于判断相对于电源短路的电压阈值以上的情况下，判断为脉冲宽度调制信号线3相对于电源短路；在模拟信号的电压值为预先设定的用于判断对地短路的电压阈值以下的情况下，判断为脉冲宽度调制信号线3对地短路；在模拟信号的电压值为上述两个阈值之间的情况下，判断为脉冲宽度调制信号线3正常连接。

根据本实施方式的脉冲宽度调制信号生成装置1、1A及其异常状态检测方法，不需要使用复杂的数字逻辑电路和判断逻辑，能够以简洁的电路结构来明确地检测用于连接脉冲宽度调制信号生成装置1、1A与电子装置2的脉冲宽度调制信号线3的异常状态。

(第二实施方式)

具体说明本发明的第二实施方式。本实施方式在第一实施方式的基础上，在脉冲宽度调制信号转换和异常检测上进行了部分变更。以下着重说明本实施方式相对于第一实施方式的不同点，关于与第一实施方式相同或类似的内容，在本实施方式中省略说明。

图5是本发明的第二实施方式的脉冲宽度调制信号生成装置1B的结构框图。如图5所示，本实施方式的脉冲宽度调制信号生成装置1B包括第一转换电路41和第二转换电路42。

第一转换电路41将第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为反映该第二脉冲宽度调制信号的占空比的第一模拟信号。例如，第一转换电路41包括恒压电源和开关晶体管，该开关晶体管的控制端子被输入第二脉冲宽度调制信号或者对第二脉冲宽度调制信号进行了处理而成的信号，基于第二脉冲宽度调制信号的高低电平控制该开关晶体管的导通/截止，由此生成反映第二脉冲宽度调制信号的占空比的第一模拟信号。第一转换电路41的电路结构不限于此，只要能够生成反映第二脉冲宽度调制信号的占空比的模拟信号即可。

第二转换电路42将第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为反映该第二脉冲宽度调制信号的峰值电压的第二模拟信号。例如，第二转换电路42包括整流电路，针对第二脉冲宽度调制信号或者对第二脉冲宽度调制信号进行了处理而成的信号进行整流，由此生成反映第二脉冲宽度调制信号的峰值电压的第二模拟信号。第二转换电路42的结构不限于此，只要能够生成反映第二脉冲宽度调制信号的峰值电压的模拟信号即可。

异常检测部50基于第一模拟信号的电压值以及第二模拟信号的电压值，检测脉冲宽度调制信号线3的异常状态。例如，由于在脉冲宽度调制信号线3短路时第二脉冲宽度调制信号的占空比为0％或100％，因此可以基于第一模拟信号的电压值检测脉冲宽度调制信号线3的各种短路异常状态。另外，也可以将第二模拟信号的电压值与预先设定的电压阈值进行比较，从而基于第二脉冲宽度调制信号的峰值电压检测脉冲宽度调制信号线3的异常状态。进而，也可以组合第一模拟信号的电压值和第二模拟信号的电压值进行判断，从而检测脉冲宽度调制信号线3的多种异常状态。

由此，通过生成反映了从电子装置2提取的第二脉冲宽度调制信号的占空比和峰值电压的多个模拟信号，能够更加可靠地检测脉冲宽度调制信号线3的多种异常状态。

作为一种具体的检测方式，异常检测部50可以基于第一模拟信号的电压值，检测脉冲宽度调制信号线3是否处于对地短路的对地短路异常状态、或相对于电子装置2的电池电源短路的电源短路异常状态。进而，异常检测部50可以基于第一模拟信号的电压值以及第二模拟信号的电压值，检测脉冲宽度调制信号线3是否处于断路的断路异常状态、或正常连接状态。

例如，在脉冲宽度调制信号线3对地短路时，第二脉冲宽度调制信号的占空比例如为0％(如果相位反转则为100％)，在脉冲宽度调制信号线3相对于电子装置2的电池电源短路时，第二脉冲宽度调制信号的占空比例如为100％(如果相位反转则为0％)，可以基于第一模拟信号的电压值检测出上述两种短路状态。

另外，在脉冲宽度调制信号线3断路时，设想到脉冲宽度调制信号提取部30无法从电子装置2提取第二脉冲宽度调制信号，而只能提取到未传输至电子装置2的第一脉冲宽度调制信号。如上所述，第一脉冲宽度调制信号与第二脉冲宽度调制信号的占空比相同(大于0％且小于100％)，但峰值电压不同，可以基于第一模拟信号以及第二模拟信号双方的电压值检测出断路状态。

由此，通过针对反映了从电子装置2提取的第二脉冲宽度调制信号的占空比和峰值电压的多个模拟信号的电压值进行组合并判断，能够可靠地检测检测脉冲宽度调制信号线3的多种短路状态和断路状态等异常状态。

接着说明本发明的第二实施方式的一个具体例的部分电路结构。图6是表示本发明的第二实施方式的一个具体例的部分电路结构的电路框图，主要示出了脉冲宽度调制信号生成部10B、第一转换电路41和第二转换电路42的电路结构。如图6所示，脉冲宽度调制信号生成部10B的电路结构与第一实施方式的一个具体例中的脉冲宽度调制信号生成部10A类似，由微处理器的输出端子P1输出振幅例如为3.3V的第一脉冲宽度调制信号。进而，脉冲宽度调制信号生成部10B还具备开关晶体管T1、电阻R1、R2、R3和电容C1，开关晶体管T1、电阻R1、电容C1的连接关系与脉冲宽度调制信号生成部10A相同，在此不作赘述。电阻R2与电容C1并联，电阻R3连接在微处理器的输出端子P1与开关晶体管T1的基极之间。脉冲宽度调制信号生成部10B的输出端子(脉冲宽度调制信号传输部20)经由脉冲宽度调制信号线3连接至电子装置2。另外，在本具体例中，脉冲宽度调制信号传输部20与脉冲宽度调制信号提取部30由一个端子实现。

在第一转换电路41中，第一输入端子P11连接于脉冲宽度调制信号提取部30，被输入第二脉冲宽度调制信号。另外，恒压电源输出比电子装置2的电池电源的输出电压(例如为14V)低的恒定电压(图中为5V)。进而，由电阻R12、R13和电容C12、C13组成二阶RC滤波电路，作为第一RC滤波电路进行低通滤波处理，但是不限于此，也可以采用一阶RC滤波电路等其他低通滤波电路。开关晶体管T11连接在恒压电源与第一RC滤波电路之间，以从第一输入端子P11输入的第二脉冲宽度调制信号作为控制信号，使恒压电源与第一RC滤波电路之间导通或断开。在图中示出了开关晶体管T11是PNP开关晶体管的例子，但不限于此，也可以酌情采用其他类型的开关晶体管。另外，由上述电阻R12、R13与电阻R14组成第一分压电路，对由第一RC滤波电路滤波后的信号进行分压，例如电阻R14的电阻值为电阻R12与电阻R13的电阻值之和的1.5倍，以便从连接于电阻R13与电阻R14之间的第一输出端子P12输出相对于总电压的分压比为3/5的分压信号，作为第一模拟信号。另外，第一转换电路41还包括了连接在恒压电源与地(GND)之间的电容C11、连接在第一输入端子P11与开关晶体管T11的控制端子之间用于隔离反向电压的二极管D11、连接在开关晶体管T11的输出端子与地之间的电阻R11，但可以根据实际情况酌情删除或增加电路元件，不作为对本具体例的电路结构的限定。

在第二转换电路42中，第二输入端子P21连接于脉冲宽度调制信号提取部30及第一转换电路41的第一输入端子P11。另外，由电容C21、C22和二极管D21、D22组成整流电路，对从第二输入端子P21输入的信号进行整流。由电阻R21和电容C23组成一阶RC滤波电路作为第二RC滤波电路，对由整流电路整流后的信号进行低通滤波处理，但是不限于此，也可以采用二阶RC滤波电路等其他低通滤波电路。由电阻R22与上述电阻R21组成第二分压电路，对由第二RC滤波电路滤波后的信号进行分压，例如电阻R22的电阻值为电阻R21的电阻值的1.2倍，以便从连接于电阻R22与电阻R21之间的第二输出端子P22输出相对于总电压的分压比为6/11的分压信号，作为第二模拟信号。另外，第二转换电路42还包括了连接于第二输出端子P22与地之间作为保护电路的齐纳二极管Z21，但可以根据实际情况酌情删除或增加电路元件，不作为对本具体例的电路结构的限定。

以下说明由本实施方式及上述具体例中的脉冲宽度调制信号生成装置1B执行的异常状态检测方法。图7是本发明的第二实施方式的一个具体例的异常状态检测方法的流程图。图7所示的流程的执行时机例如与第一实施方式中图4所示的流程相同，下述步骤S201是脉冲宽度调制信号提取步骤的一例，步骤S202是脉冲宽度调制信号转换步骤的一例，步骤S203至步骤S209是异常检测步骤的一例。

在步骤S201中，脉冲宽度调制信号提取部30从电子装置2提取将第一脉冲宽度调制信号的振幅及/或相位变更而成的第二脉冲宽度调制信号。

在步骤S202中，第一转换电路41将第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为反映该第二脉冲宽度调制信号的占空比的第一模拟信号，并且，第二转换电路42将第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为反映该第二脉冲宽度调制信号的峰值电压的第二模拟信号。

接着，异常检测部50执行电源短路检测步骤，基于第一模拟信号的电压值，检测脉冲宽度调制信号线3是否处于相对于电子装置2的电池电源短路的电源短路异常状态。图8是本发明的第二实施方式的一个具体例的第一模拟信号在脉冲宽度调制信号线3对电子装置2的电池电源短路时的波形图。在由图6示出部分电路结构的本具体例中，在电源短路异常状态下，脉冲宽度调制信号提取部30所提取的电压为电子装置2的电池电压(例如为14V)。由于在本具体例中第一转换电路41的开关晶体管T11仅在从第一输入端子P11输入低电平时使恒压电源与第一RC滤波电路之间导通，因此此时开关晶体管T11保持截止，第一转换电路41所输出的第一模拟信号如图8所示成为接近于0V的电压。

对此，例如在步骤S203中，异常检测部50判断第一模拟信号的电压值是否为预先设定的第二阈值以下，其中第二阈值高于0V，例如为稍高于0V的0.1V，可以根据实际情况酌情设定。在步骤S203中判断为第一模拟信号的电压值为第二阈值以下的情况下，执行步骤S204，异常检测部50检测为脉冲宽度调制信号线3处于相对于电子装置2的电池电源短路的电源短路异常状态。

在步骤S203中判断为第一模拟信号的电压值高于第二阈值(未处于电源短路异常状态)的情况下，异常检测部50执行对地短路检测步骤，基于第一模拟信号的电压值，检测脉冲宽度调制信号线3是否处于对地短路的对地短路异常状态。图9是本发明的第二实施方式的一个具体例的第一模拟信号在脉冲宽度调制信号线3对地短路时的波形图。在由图6示出部分电路结构的本具体例中，在对地短路异常状态下，脉冲宽度调制信号提取部30所提取的电压为接地电压(0V)。由于在本具体例中第一转换电路41的开关晶体管T11仅在从第一输入端子P11输入低电平时使恒压电源与第一RC滤波电路之间导通，因此此时开关晶体管T11保持导通，第一转换电路41所输出的第一模拟信号如图9所示，成为对恒压电源的电压(例如5V)进行分压后的电压(例如3V左右)。

对此，例如在步骤S205中，异常检测部50判断第一模拟信号的电压值是否为预先设定的第一阈值以上，其中第一阈值被设定为低于第一转换电路41的恒压电源的输出电压值被第一分压电路分压后的电压值，且高于第二阈值，例如被设定为稍低于分压电压(3V)的2.9V，可以根据实际情况酌情设定。在步骤S205中判断为第一模拟信号的电压值为第一阈值以上的情况下，执行步骤S206，异常检测部50检测为脉冲宽度调制信号线3处于对地短路的对地短路异常状态。

在步骤S205中判断为第一模拟信号的电压值低于第一阈值(且高于第二阈值，即未处于对地短路异常状态或电源短路异常状态)的情况下，异常检测部50执行断路检测步骤，以下具体说明。

图10是本发明的第二实施方式的一个具体例中输入脉冲宽度调制信号转换部40的输入信号在脉冲宽度调制信号线3断路时的波形图。在由图6示出部分电路结构的本具体例中，在断路异常状态下，脉冲宽度调制信号提取部30无法经由脉冲宽度调制信号线3从电子装置2提取信号。其中，在微处理器的输出端子P1输出的第一脉冲宽度调制信号为高电平时，开关晶体管T1导通而接地，脉冲宽度调制信号提取部30所提取的电压为低电平(接近0V)；在第一脉冲宽度调制信号为低电平时，开关晶体管T1截止，脉冲宽度调制信号提取部30所提取的电压为基于第一转换电路41的恒压电源的高电平(接近5V)。由此，在脉冲宽度调制信号线3断路时输入脉冲宽度调制信号转换部40的输入信号成为图10所示的信号。

图11是本发明的第二实施方式的一个具体例的第一模拟信号在脉冲宽度调制信号线3断路时的波形图。由于第一转换电路41所生成的第一模拟信号反映向脉冲宽度调制信号转换部40输入的输入信号的占空比，因此根据图10所示的信号的占空比不同，第一模拟信号的电压值如图11所示，呈现出0至第一转换电路41的恒压电源的输出电压值被第一分压电路分压后的电压值(例如3V)之间的电压值。

然而，异常检测部50仅根据第一模拟信号的上述电压值，难以可靠地检测为处于脉冲宽度调制信号线3断路的断路异常状态。具体而言，难以将该断路异常状态与正常连接状态相区别。图12是本发明的第二实施方式的一个具体例中输入脉冲宽度调制信号转换部40的输入信号在脉冲宽度调制信号线3正常连接时的波形图。该波形图与图3所示的正常连接时的第二脉冲宽度调制信号类似，在此不作赘述。由于此时输入脉冲宽度调制信号转换部40的输入信号的占空比与断路异常状态时相同，因此仅根据第一模拟信号的电压值难以区别这两种状态。

因此，异常检测部50还基于第二模拟信号的电压值，检测脉冲宽度调制信号线3是否处于断路的断路异常状态。图13是本发明的第二实施方式的一个具体例的脉冲宽度调制信号生成装置所生成的第二模拟信号在脉冲宽度调制信号线断路时的波形图。图14是本发明的第二实施方式的一个具体例的脉冲宽度调制信号生成装置所生成的第二模拟信号在脉冲宽度调制信号线正常连接时的波形图。在由图6示出部分电路结构的本具体例中，在脉冲宽度调制信号线3断路的断路异常状态下，如上所述，输入脉冲宽度调制信号转换部40的输入信号成为图10所示的信号，即高电平例如为5V的脉冲信号。该信号经过第二转换电路42的整流、低通滤波和分压处理，例如成为图13所示的0.5V左右的电压值。与此相对，在由图6示出部分电路结构的本具体例中，在脉冲宽度调制信号线3正常连接的正常连接状态下，如上所述，输入脉冲宽度调制信号转换部40的输入信号成为图12所示的信号，即高电平例如为14V的脉冲信号。该信号经过第二转换电路42的整流、低通滤波和分压处理，例如成为图14所示的2V左右的电压值。

对此，返回图7继续说明，例如在步骤S207中，异常检测部50判断第二模拟信号的电压值是否为预先设定的第三阈值以下，其中第三阈值可以被设定为低于脉冲宽度调制信号线3正常连接时第二模拟信号的电压值、且高于脉冲宽度调制信号线3断路时第二模拟信号的电压值，例如被设定为0.75V，可以根据实际情况酌情设定。在步骤S207中判断为第二模拟信号的电压值为第三阈值以下的情况下，执行步骤S208，异常检测部50检测为脉冲宽度调制信号线3处于断路的断路异常状态。

反之，在步骤S207中判断为第二模拟信号的电压值高于第三阈值的情况下，执行正常连接判定步骤。在步骤S209中，异常检测部50检测为脉冲宽度调制信号线3处于正常连接的正常连接状态。

根据本具体例及上述异常状态检测方法，通过使脉冲宽度调制信号生成部10B、第一转换电路41和第二转换电路42的模拟电路结构相结合，从而使这些电路彼此联动，能够可靠地检测脉冲宽度调制信号线3的对地短路异常状态和电源短路异常状态，而且还能够区分脉冲宽度调制信号线3的断路异常状态和正常连接状态。

以上参照附图说明了本发明的具体实施方式和具体例。其中，以上说明的具体实施方式和具体例仅是本发明的具体例子，用于理解本发明，而不用于限定本发明的范围。本领域技术人员能够基于本发明的技术思想对具体实施方式和具体例进行各种变形、组合和要素的合理省略，由此得到的方式也包括在本发明的范围内。例如，上述各实施方式和具体例皆可以相互组合，其组合而成的实施方式也包含在本发明的范围中。

其中，在本发明的上述各实施方式中，如果脉冲宽度调制信号线3发生了断路、对地短路、相对于电子装置2的电池电源短路的情况下，脉冲宽度调制信号生成装置1、1A、1B的脉冲宽度调制信号提取部30可能无法从电子装置2提取到第二脉冲宽度调制信号。即，脉冲宽度调制信号转换部40的转换对象可能不是第二脉冲宽度调制信号。但是，由于在脉冲宽度调制信号生成装置1、1A、1B进行异常检测处理之前并不知道脉冲宽度调制信号线3是否发生了异常状态，即不知道脉冲宽度调制信号提取部30所提取到的信号是否为第二脉冲宽度调制信号以外的信号。因此，在本申请中，有时将脉冲宽度调制信号提取部30所提取到的信号都记作第二脉冲宽度调制信号来进行说明。关于各异常状态下脉冲宽度调制信号提取部30所提取到的信号，在上述各实施方式中分别进行了具体的说明，本领域技术人员在阅读了上述实施方式之后能够明确该信号的实质。

另外，本发明的上述各实施方式的异常状态检测方法中包括的各步骤也可以作为微处理器所执行的异常状态检测程序中包括的各步骤、或者记录有上述异常状态检测程序的记录介质实现，并获得同样的技术效果。

Claims (9)

1.一种脉冲宽度调制信号生成装置，具有：

脉冲宽度调制信号生成部，生成作为数字信号的第一脉冲宽度调制信号；以及

脉冲宽度调制信号传输部，将所述第一脉冲宽度调制信号经由脉冲宽度调制信号线传输至外部的电子装置；

所述脉冲宽度调制信号生成装置的特征在于，还具有：

脉冲宽度调制信号提取部，从所述电子装置提取第二脉冲宽度调制信号，所述第二脉冲宽度调制信号是所述第一脉冲宽度调制信号的振幅及/或相位被变更而成的脉冲宽度调制信号；

脉冲宽度调制信号转换部，将所述第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为模拟信号；以及

异常检测部，基于所述第二脉冲宽度调制信号被转换为模拟信号而得到的数值，检测所述脉冲宽度调制信号线的异常状态。

2.如权利要求1所述的脉冲宽度调制信号生成装置，其特征在于，

所述脉冲宽度调制信号转换部包括：

第一转换电路，将所述第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为反映所述第二脉冲宽度调制信号的占空比的第一模拟信号；以及

第二转换电路，将所述第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为反映所述第二脉冲宽度调制信号的峰值电压的第二模拟信号；

所述异常检测部基于所述第一模拟信号的电压值以及所述第二模拟信号的电压值，检测所述脉冲宽度调制信号线的异常状态。

3.如权利要求2所述的脉冲宽度调制信号生成装置，其特征在于，

所述异常检测部基于所述第一模拟信号的电压值，检测所述脉冲宽度调制信号线是否处于对地短路的对地短路异常状态、或相对于所述电子装置的电池电源短路的电源短路异常状态；

所述异常检测部基于所述第一模拟信号的电压值以及所述第二模拟信号的电压值，检测所述脉冲宽度调制信号线是否处于断路的断路异常状态、或正常连接状态。

4.如权利要求2或3所述的脉冲宽度调制信号生成装置，其特征在于，

所述第一转换电路包括：

第一输入端子，连接于所述脉冲宽度调制信号提取部，被输入所述第二脉冲宽度调制信号；

恒压电源，输出比所述电子装置的电池电源的输出电压低的恒定电压；

第一RC滤波电路，进行低通滤波处理；

开关晶体管，连接在所述恒压电源与所述第一RC滤波电路之间，以从所述第一输入端子输入的所述第二脉冲宽度调制信号作为控制信号，使所述恒压电源与所述第一RC滤波电路之间导通或断开；

第一分压电路，对由所述第一RC滤波电路滤波后的信号进行分压；以及

第一输出端子，输出由所述第一分压电路分压后的信号作为所述第一模拟信号。

5.如权利要求4所述的脉冲宽度调制信号生成装置，其特征在于，

所述第二转换电路包括：

第二输入端子，连接于所述脉冲宽度调制信号提取部及所述第一输入端子；

整流电路，对从所述第二输入端子输入的信号进行整流；

第二RC滤波电路，对由所述整流电路整流后的信号进行低通滤波处理；

第二分压电路，对由所述第二RC滤波电路滤波后的信号进行分压；以及

第二输出端子，输出由所述第二分压电路分压后的信号作为所述第二模拟信号。

6.如权利要求5所述的脉冲宽度调制信号生成装置，其特征在于，

所述开关晶体管在从所述第一输入端子输入的所述第二脉冲宽度调制信号为低电平时使所述恒压电源与所述第一RC滤波电路之间导通，

所述异常检测部在所述第一模拟信号的电压值为第一阈值以上时，检测为所述脉冲宽度调制信号线对地短路，其中所述第一阈值被设定为低于所述第一转换电路的恒压电源的输出电压值被所述第一分压电路分压后的电压值；

所述异常检测部在所述第一模拟信号的电压值为第二阈值以下时，检测为所述脉冲宽度调制信号线相对于所述电子装置的电池电源短路，其中所述第二阈值被设定为低于所述第一阈值且高于0V；

所述异常检测部在所述第一模拟信号的电压值低于所述第一阈值且高于所述第二阈值时，如果所述第二模拟信号的电压值为预先设定的第三阈值以下，则检测为所述脉冲宽度调制信号线断路，如果所述第二模拟信号的电压值高于所述第三阈值，则检测为所述脉冲宽度调制信号线处于正常连接状态。

7.一种脉冲宽度调制信号生成装置所执行的异常状态检测方法，所述脉冲宽度调制信号生成装置具有：

脉冲宽度调制信号生成部，生成作为数字信号的第一脉冲宽度调制信号；以及

脉冲宽度调制信号传输部，将所述第一脉冲宽度调制信号经由脉冲宽度调制信号线传输至外部的电子装置；

所述异常状态检测方法的特征在于，包括：

脉冲宽度调制信号提取步骤，从所述电子装置提取第二脉冲宽度调制信号，所述第二脉冲宽度调制信号是所述第一脉冲宽度调制信号的振幅及/或相位被变更而成的脉冲宽度调制信号；

脉冲宽度调制信号转换步骤，将所述第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为模拟信号；以及

异常检测步骤，基于所述第二脉冲宽度调制信号被转换为模拟信号而得到的数值，检测所述脉冲宽度调制信号线的异常状态。

8.如权利要求7所述的异常状态检测方法，其特征在于，

在所述脉冲宽度调制信号转换步骤中，将所述第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为反映所述第二脉冲宽度调制信号的占空比的第一模拟信号，并且，将所述第二脉冲宽度调制信号从数字信号转换为反映所述第二脉冲宽度调制信号的峰值电压的第二模拟信号，

在所述异常检测步骤中，基于所述第一模拟信号的电压值，检测所述脉冲宽度调制信号线是否处于对地短路的对地短路异常状态、或相对于所述电子装置的电池电源短路的电源短路异常状态，并且，基于所述第一模拟信号的电压值以及所述第二模拟信号的电压值，检测所述脉冲宽度调制信号线是否处于断路的断路异常状态、或正常连接状态。

9.如权利要求8所述的异常状态检测方法，其特征在于，

所述异常检测步骤包括：

电源短路检测步骤，基于所述第一模拟信号的电压值，检测所述脉冲宽度调制信号线是否处于相对于所述电子装置的电池电源短路的电源短路异常状态；

对地短路检测步骤，在所述电源短路检测步骤中检测出未处于所述电源短路异常状态的情况下，基于所述第一模拟信号的电压值，检测所述脉冲宽度调制信号线是否处于对地短路的对地短路异常状态；

断路检测步骤，在所述对地短路检测步骤中检测出未处于所述对地短路异常状态的情况下，基于所述第二模拟信号的电压值，检测所述脉冲宽度调制信号线是否处于断路的断路异常状态；以及

正常连接判定步骤，在所述断路检测步骤中检测出未处于所述断路异常状态的情况下，判定为所述脉冲宽度调制信号线处于正常连接状态。

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