CN110763986A - 一种电子开关故障诊断方法、装置及电子开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子开关故障诊断方法、装置及电子开关，电子开关包括两个串联的晶体管和两个检测模块，两个检测模块分别与一个晶体管连接，方法包括：通过两个检测模块分别获取两个晶体管的检测结果；针对每个晶体管，依据该晶体管的检测结果确定该晶体管是否存在永久导通故障；当任一个晶体管存在永久导通故障时，通过控制另一个晶体管实现电子开关的控制，并提示电子开关故障的报警信息。由于电子开关中的两个晶体管是串联结构，在任一个晶体管出现永久导通故障时，无需紧急切断电源，通过控制另一晶体管实现开关的开或断，从而可保证电子开关继续短时间正常工作，供用户收到报警后到达维修点维修。

Description

一种电子开关故障诊断方法、装置及电子开关

技术领域

本发明涉及晶体管技术领域，具体涉及一种电子开关故障诊断方法、装置及电子开关。

背景技术

目前晶体管的开关功能被广泛应用于车辆发动机的ECU(Electronic ControlUnit，电子控制单元)及其外围器件(如喷油器、加热器等)的控制中。晶体管的故障类型有两种，一种是永久断开，一种是永久导通，但当出现永久导通的故障时，将导致负载持续供电，在大电流情况下甚至存在发生火灾的隐患。

在现有技术中，虽然可以采用电流检测法或温度检测法实现晶体管的故障检测，但当出现永久导通的故障时，只能进行紧急提示用户切断电源，无法通过其他安全措施保证关断，并且如果紧急切断电源无法实现继续短时间工作，导致用户没有足够的时间到达维修点维修。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对上述现有技术的不足提出的一种电子开关故障诊断方法，该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的第一方面提出了一种电子开关故障诊断方法，所述方法应用于控制设备，其特征在于，所述控制设备与所述电子开关连接，所述电子开关包括两个串联的晶体管和两个检测模块，所述两个检测模块分别与一个晶体管连接，所述方法包括：

通过所述两个检测模块分别获取两个晶体管的检测结果；

针对每个晶体管，依据该晶体管的检测结果确定该晶体管是否存在永久导通的故障；

当任一个晶体管存在永久导通的故障时，通过控制另一个晶体管实现所述电子开关的控制，并提示电子开关故障的报警信息。

本发明的第二方面提出了一种电子开关故障诊断装置，所述装置应用于控制设备，其特征在于，所述控制设备与所述电子开关连接，所述电子开关包括两个串联的晶体管和两个检测模块，所述两个检测模块分别与一个晶体管连接，所述装置包括：

获取单元，用于通过所述两个检测模块分别获取两个晶体管的检测结果；

第一诊断单元，用于针对每个晶体管，依据该晶体管的检测结果确定该晶体管是否存在永久导通的故障；

提示单元，用于当任一个晶体管存在永久导通的故障时，通过控制另一个晶体管实现所述电子开关的控制，并提示电子开关故障的报警信息。

本发明的第三方面提出了一种电子开关，包括：两个串联的晶体管、两个门极触发电路模块以及两个检测模块，所述两个检测模块分别与一个晶体管连接，每个晶体管与一个门极触发电路模块连接。

在本申请实施例中，由于电子开关中的两个晶体管是串联结构，因此可以对两个晶体管分别进行故障检测，在任一个晶体管出现永久导通故障时，无需紧急切断电源，通过控制另一个晶体管实现开关的导通或断开，从而通过该安全措施可保证电子开关继续正常工作一段时间，供用户收到报警后到达维修点维修。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明根据一示例性实施例示出的一种电子开关结构示意图；

图2为本发明根据一示例性实施例示出的一种电子开关故障诊断方法的实施例流程图；

图3为本发明根据一示例性实施例示出的一种电子开关故障诊断装置的实施例流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在现有技术中，通常使用一个晶体管或多个晶体管并联的方式实现开关功能，当晶体管出现永久导通故障时，会导致负载持续供电，只能进行紧急提示用户切断电源，而无法通过其他安全措施保证关断，并且如果紧急切断电源无法实现继续短时间工作，导致用户没有足够的时间到达维修点维修。

为解决上述技术问题，图1为本发明提出的一种电子开关结构示意图，图1所示的电子开关包括两个串联的晶体管Q2和Q4、两个门极触发电路模块M1和M2以及两个检测模块J1和J2；其中，晶体管Q2分别与门极触发电路M1和检测模块J1连接，晶体管Q4分别与门极触发电路M2和检测模块J2连接。

如上述图1所示的电子开关，图1中的接口3用于连接被控负载，只有晶体管Q2和Q4均导通，被控负载供电；接口1和接口2用于接收控制设备发送的控制信号，接口1接收的控制信号用于控制晶体管Q2的导通/关断，接口2接收的控制信号用于控制晶体管Q4的导通/关断。

再如上述图1所示，R101、R102、Q1、R103、D1、U1、C1、R104、R105组成晶体管Q2的门极触发电路模块M1；R201、R202、Q3、R203、D2、U2、C2、R204、R205组成晶体管Q4的门极触发电路模块M2。

本领域技术人员可以理解的是，上述图1中所示的门极触发电路模块M1和门极触发电路模块M2的电路结构仅为示例性说明，并不构成对本发明的具体限定。

基于上述描述可知，由于电子开关中的两个晶体管是串联结构，因此可以分别进行控制，从而在任一个晶体管出现永久导通故障时，可通过控制另一个晶体管实现开关的导通或关断，而无需紧急切断电源，从而通过该安全措施可保证电子开关继续正常工作一段时间，供用户到达维修点维修。

在一实施例中，再如图1所示，以两个晶体管Q2和Q4为场效应管为例，检测模块J1包括检测子模块J11和检测子模块J12，检测子模块J11与晶体管Q2的漏极(D)和源极(S)连接，检测子模块J12与晶体管Q2的栅极(G)和源极(S)连接，门极触发电路模块M1与晶体管Q2的栅极(G)连接；检测模块J2包括检测子模块J21和检测子模块J22，检测子模块J21与晶体管Q4的漏极和源极连接，检测子模块J22与晶体管Q4的栅极(G)和源极(S)连接，门极触发电路模块M2与晶体管Q4的栅极连接。

本领域技术人员可以理解的是，本发明对晶体管的具体类型不进行限定，上述仅是以场效应管为例进行的示例性说明。而如果以晶体管Q2和Q4为基极(B)、集电极(C)、发射极(E)为例，检测模块J1与晶体管Q2的集电极(C)和发射极(E)连接，门极触发电路模块M1与晶体管Q2的基极(B)连接；检测模块J2和门极触发电路模块M2与晶体管Q4的连接原理类似，不再赘述。

在一实施例中，检测子模块J11、J12及检测子模块J21、J22均至少包括光电耦合器或模数转换器，以用于检测电压值。

本领域技术人员可以理解的是，每个检测子模块除了包括光电耦合器或模数转换器之外，还可包括一些外围电路器件，以支持光电耦合器或模数转换器的工作。

需要说明的是，上述所述的电子开关可以应用于各种控制系统领域中，并不限制于车辆发动机的控制系统中。

下面通过具体实施例对本发明提出的电子开关故障诊断流程进行详细阐述。

图2为本发明根据一示例性实施例示出的一种电子开关故障诊断方法的实施例流程图，所述电子开关故障诊断方法可以应用于控制设备(如MCU(Microcontroller Unit，微控制单元))上，所述控制设备与电子开关连接，以上述图1所示的电子开关为基础。

当该电子开关应用在车辆上时，该控制设备可以是车辆上的ECU(ElectronicControl Unit，电控单元)，电子开关上的接口3可以与车辆上的被控负载(如喷油器、加热器等)连接，接口1和接口2与ECU连接，用于接收ECU发送的控制信号，ECU还与检测模块J1和检测模块J2连接，用于采集两个检测模块的检测结果。

在实际应用中，被控负载的使用需求是有时需要供电，而有时不需要供电。当被控负载需要供电时，控制设备先两个晶体管发送用于导通的控制信号，以使电子开关处于导通状态，当被控负载不需要供电时，控制设备理论上可以向任一个晶体管发送用于关断的控制信号，以使电子开关处于断开状态，但为了安全起见，通常控制设备是会向两个晶体管都发送用于关断的控制信号，以使电子开关处于断开状态。由此可见，通常控制设备向两个晶体管发送的控制信号类型在任何时刻均是一致的。

如图2所示，所述电子开关故障诊断方法包括如下步骤：

步骤201：通过电子开关上的两个检测模块分别获取两个晶体管的检测结果。

在一实施例中，控制设备可以按照预设时间周期获取两个晶体管的检测结果，以用于故障诊断。

在一实施例中，针对每个检测模块，可以通过该检测模块中的两个检测子模块分别获取晶体管的漏极与源极之间的第一电压值、栅极与源极之间的第二电压值。虽然两个晶体管是串联结构，但检测模块获取的是晶体管漏极与源极之间的第一电压值、栅极与源极之间的第二电压值，且两个晶体管的检测结果互不影响，可靠性高。

其中，在正常情况下，若控制设备向晶体管发送的是用于导通的控制信号时，晶体管漏极与源极之间的第一电压值为零、栅极与源极之间的第二电压值不为零，若控制设备向晶体管发送的是用于关断的控制信号时，晶体管漏极与源极之间的第一电压不为零、栅极与源极之间的第二电压值为零，因此控制设备依据获取到的晶体管的第一电压值和第二电压值可以确定晶体管是否有故障以及故障类型。

步骤202：针对每个晶体管，依据该晶体管的检测结果确定该晶体管是否存在永久导通的故障。

其中，基于本发明为解决晶体管出现永久导通故障，需要紧急切断电源，而无任何安全措施的技术问题，需要先诊断是否存在永久导通故障的晶体管。当晶体管出现永久导通故障，即晶体管被击穿时，无论向晶体管发送的是用于关断的控制信号还是用于导通的控制信号，晶体管的第一电压值和第二电压值均为零，因此通过该条件可以判断出是否存在永久导通故障。

步骤203：当任一个晶体管存在永久导通的故障时，通过控制另一个晶体管实现电子开关的控制，并提示电子开关故障的报警信息。

其中，由于两个晶体管均导通，电子开关处于导通状态，被控负载供电，任一晶体管关断，电子开关处于断开状态，被控负载断电，因此，在诊断出有一个晶体管出现永久导通故障的情况下，通过控制另一个晶体管还可短时间控制开关的断开或导通，而无需紧急切断电源，从而通过该安全措施可保证电子开关继续正常工作一段时间，供用户收到报警后到达维修点维修。

需要说明的是，控制设备获取到两个晶体管的检测结果之后，还可以诊断是否存在永久关断故障的晶体管，以进行报警提示。

在一个例子中，针对每个晶体管，若该晶体管的第一电压值和第二电压值均不为零，则确定该晶体管存在永久关断的故障，若任一个晶体管存在永久关断的故障，则提示电子开关故障的报警信息。

值得说明的是，当任一晶体管出现永久关断故障时，电子开关会一直处于断开状态，导致被控负载一直无法供电，因此需要提示用户维修。

需要进一步说明的是，控制设备获取到两个晶体管的检测结果之后，还可以诊断两个晶体管的门极触发电路模块是否有故障，以进行报警提示。

在一个例子中，针对每个晶体管，若当前向该晶体管发送的是用于导通的控制信号且该晶体管的第二电压值为零，或者当前向该晶体管发送的是用于关断的控制信号且该晶体管的第二电压值不为零，则确定属于该晶体管的门极触发电路模块出现故障，并提示电子开关故障的报警信息。

值得进一步说明的是，当任一晶体管的门极触发电路模块出现故障时，对应晶体管的导通/断开状态无法正常控制，因此，也需要提示用户维修。

在本申请实施例中，由于电子开关中的两个晶体管是串联结构，因此可以对两个晶体管分别进行故障检测，在任一个晶体管出现永久导通故障时，无需紧急切断电源，通过控制另一个晶体管实现开关的导通或断开，从而通过该安全措施可保证电子开关继续正常工作一段时间，供用户收到报警后到达维修点维修。

图3为本发明根据一示例性实施例示出的一种电子开关故障诊断装置的实施例流程图，在上述图1所示的电子开关基础上，所述装置应用于控制设备，所述控制设备与所述电子开关连接，如图3所示，所述电子开关故障诊断装置包括：

获取单元310，用于通过所述两个检测模块分别获取两个晶体管的检测结果；

第一诊断单元320，用于针对每个晶体管，依据该晶体管的检测结果确定该晶体管是否存在永久导通的故障；

提示单元330，用于当任一个晶体管存在永久导通的故障时，通过控制另一个晶体管实现所述电子开关的控制，并提示电子开关故障的报警信息。

在一可选实现方式中，所述两个晶体管为场效应管，每个检测模块均包括两个检测子模块，且其中的一个检测子模块分别与其连接的晶体管的漏极和源极连接，另一个检测子模块分别与其连接的晶体管的源极和栅极连接；

所述获取单元310，具体用于针对每个检测模块，通过该检测模块中的两个检测子模块分别获取漏极与源极之间的第一电压值、栅极与源极之间的第二电压值；

所述第一诊断单元320，具体用于在该晶体管的第一电压值和第二电压值均为零时，确定该晶体管存在永久导通的故障。

在一可选实现方式中，所述装置还包括(图3中未示出)：

第二诊断单元，用于在所述获取单元310通过所述两个检测模块分别获取两个晶体管的检测结果之后，针对每个晶体管，若该晶体管的第一电压值和第二电压值均不为零，则确定该晶体管存在永久关断的故障；

所述提示单元330，还用于在任一个晶体管存在永久关断的故障时，提示电子开关故障的报警信息。

在一可选实现方式中，所述装置还包括(图3中未示出)：

第三诊断单元，用于在所述获取单元310通过所述两个检测模块分别获取两个晶体管的检测结果之后，针对每个晶体管，若当前向该晶体管发送的是用于导通的控制信号且该晶体管的第二电压值为零，或者当前向该晶体管发送的是用于关断的控制信号且该晶体管的第二电压值不为零，则确定属于该晶体管的门极触发电路模块出现故障，并提示电子开关故障的报警信息。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电子开关故障诊断方法，所述方法应用于控制设备，其特征在于，所述控制设备与所述电子开关连接，所述电子开关包括两个串联的晶体管和两个检测模块，所述两个检测模块分别与一个晶体管连接，所述方法包括如下步骤：

通过所述两个检测模块分别获取两个晶体管的检测结果；

针对每个晶体管，依据该晶体管的检测结果确定该晶体管是否存在永久导通的故障；

当任一个晶体管存在永久导通的故障时，通过控制另一个晶体管实现所述电子开关的控制，并提示电子开关故障的报警信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两个晶体管为场效应管，每个检测模块包括两个检测子模块，且一个检测子模块分别与其连接的晶体管的漏极和源极连接，另一个检测子模块分别与其连接的晶体管的源极和栅极连接；

所述通过所述两个检测模块分别获取两个晶体管的检测结果，包括：

针对每个检测模块，通过该检测模块中的两个检测子模块分别获取漏极与源极之间的第一电压值、栅极与源极之间的第二电压值；

所述依据该晶体管的检测结果确定该晶体管是否存在永久导通的故障，包括：

若该晶体管的第一电压值和第二电压值均为零，则确定该晶体管存在永久导通的故障。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过所述两个检测模块分别获取两个晶体管的检测结果之后，所述方法还包括：

针对每个晶体管，若该晶体管的第一电压值和第二电压值均不为零，则确定该晶体管存在永久关断的故障；

若任一个晶体管存在永久关断的故障，则提示电子开关故障的报警信息。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每个晶体管的栅极与一个门极触发电路模块连接，所述通过所述两个检测模块分别获取两个晶体管的检测结果之后，所述方法还包括：

针对每个晶体管，若当前向该晶体管发送的是用于导通的控制信号且该晶体管的第二电压值为零，或者当前向该晶体管发送的是用于关断的控制信号且该晶体管的第二电压值不为零，则确定属于该晶体管的门极触发电路模块出现故障，并提示电子开关故障的报警信息。

5.一种电子开关故障诊断装置，所述装置应用于控制设备，其特征在于，所述控制设备与所述电子开关连接，所述电子开关包括两个串联的晶体管和两个检测模块，所述两个检测模块分别与一个晶体管连接，所述装置包括：

获取单元，用于通过所述两个检测模块分别获取两个晶体管的检测结果；

第一诊断单元，用于针对每个晶体管，依据该晶体管的检测结果确定该晶体管是否存在永久导通的故障；

提示单元，用于当任一个晶体管存在永久导通的故障时，通过控制另一个晶体管实现所述电子开关的控制，并提示电子开关故障的报警信息。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述两个晶体管为场效应管，每个检测模块均包括两个检测子模块，且其中的一个检测子模块分别与其连接的晶体管的漏极和源极连接，另一个检测子模块分别与其连接的晶体管的源极和栅极连接；

所述获取单元，具体用于针对每个检测模块，通过该检测模块中的两个检测子模块分别获取漏极与源极之间的第一电压值、栅极与源极之间的第二电压值；

所述第一诊断单元，具体用于在该晶体管的第一电压值和第二电压值均为零时，确定该晶体管存在永久导通的故障。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二诊断单元，用于在所述获取单元通过所述两个检测模块分别获取两个晶体管的检测结果之后，针对每个晶体管，若该晶体管的第一电压值和第二电压值均不为零，则确定该晶体管存在永久关断的故障；

所述提示单元，还用于在任一个晶体管存在永久关断的故障时，提示电子开关故障的报警信息。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，每个晶体管的栅极与一个门极触发电路模块连接，所述装置还包括：

第三诊断单元，用于在所述获取单元通过所述两个检测模块分别获取两个晶体管的检测结果之后，针对每个晶体管，若当前向该晶体管发送的是用于导通的控制信号且该晶体管的第二电压值为零，或者当前向该晶体管发送的是用于关断的控制信号且该晶体管的第二电压值不为零，则确定属于该晶体管的门极触发电路模块出现故障，并提示电子开关故障的报警信息。

9.一种电子开关，其特征在于，包括：两个串联的晶体管、两个门极触发电路模块以及两个检测模块，所述两个检测模块分别与一个晶体管连接，每个晶体管与一个门极触发电路模块连接。

10.根据权利要求9所述的电子开关，其特征在于，所述两个晶体管为场效应管，所述两个检测模块均至少包括光电耦合器或模数转换器，且每个检测模块分别与其连接的晶体管的漏极和源极连接，每个门极触发电路模块与其连接的晶体管的栅极连接。

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