CN219609128U - 一种覆盖整个执行机构的关断路径测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种覆盖整个执行机构的关断路径测试装置，包括：多个功率器件、与功率器件连接的驱动芯片、以及向驱动芯片发送用于控制功率器件导通状态的驱动信号的主控芯片，主控芯片与驱动芯片连接，关断路径测试装置还包括：设于驱动芯片内且用于检测功率器件的导通状态的诊断电路，诊断电路与功率器件连接；其中，功率器件还与用于根据功率器件的导通状态以及所述驱动信号判断关断路径异常状态的主控芯片相连。与现有技术相比，本实用新型利用驱动芯片的门极和发射极的电压诊断机制以及退饱和诊断机制识别功率器件是否存在卡滞在开路或卡滞在短路状态，从而使关断路径的探测范围能覆盖整个关断路径控制及安全状态实现功能。

Description

一种覆盖整个执行机构的关断路径测试装置

技术领域

本实用新型涉及道路车辆功能安全开发领域，特别是一种覆盖整个执行机构的关断路径测试装置。

背景技术

通常关断路径因为功率器件的失效，关断信号传输路径的失效，功率器件驱动芯片的失效或驱动电源失效等，导致关断信号触发后，功率器件无法维持在既定的安全状态，即对应的IGBT导通/关断状态。因此需要对关断路径的有效性进行检测；

所述关断路径的有效性，指有效的关断信号触发后，功率器件能够根据既定的导通关断状态的定义进入相应的状态。

本实用新型中的关断路径测试策略主要的实现载体是主驱电机控制器。其主要设计原理是以E-GAS三层软件架构作为基础设计框架。在进入安全状态的触发信号或在安全状态保持的电路模块存在潜在违反安全目标的故障时，通过上电后的关断路径测试(包括功能监控层的关断路径测试以及控制器监控层的关断路径测试)的方法，来对这些潜在违反安全目标的故障进行预先识别，从而最大限度的避免在驾驶过程中由于进入安全状态的触发信号或在安全状态保持的电路模块存在潜在违反安全目标的故障发生时造成的人身伤害。

所述主驱电机控制器，包括芯片以及芯片外围电路。针对专业术语安全状态，在国际标准ISO26262-2018中的定义为：一个没有不合理风险的系统在故障发生时所采用的操作模式；

现有的关断路径测试方案是：当功能监控层或者控制器监控层探测到故障之后，由主控芯片或者外围电源控制芯片发出ASC命令到功率器件驱动芯片中，功率器件驱动芯片会将ASC的命令进行识别并发送到各个功率器件，例如MOS管或者IGBT，同时将每一个发送到功率器件驱动芯片寄存器的指令进行回读，判断是否符合预期要求。本实用新型所述的ASC，全称为Active short circuit，即主动短路。其实现形式为驱动电桥上三桥或下三桥全开(导通)，使电机定子绕组形成闭合回路。是一种电机的安全保护机制。

目前现有的关断路径测试方案的缺陷是：关断路径的测试范围最远只能达到功率器件驱动芯片原边的关断触发信号输入端，即只能探测到功率器件驱动芯片关断触发的请求指令，无法探测到实际的功率器件是否存在卡滞在导通或卡滞在关断等失效模式，进而无法确保在有效的关断信号触发后，功率器件进入既定的安全状态。上述失效模式指的是子系统或者元素未能提供预期的行为方式。

实用新型内容

针对现有技术中，关断路径的测试范围最远只能达到功率器件驱动芯片原边的关断触发信号输入端，无法探测到实际的功率器件是否存在卡滞在导通或卡滞在关断等失效模式的问题，本实用新型提出了一种覆盖整个执行机构的关断路径测试装置。

本实用新型的技术方案为，提出了一种覆盖整个执行机构的关断路径测试装置，包括：多个功率器件、与所述功率器件连接的驱动芯片、以及向所述驱动芯片发送用于控制所述功率器件导通状态的驱动信号的主控芯片，所述主控芯片与所述驱动芯片连接，所述关断路径测试装置还包括：

设于所述驱动芯片内且用于检测所述功率器件的导通状态的诊断电路，所述诊断电路与所述功率器件连接；其中，所述功率器件还与用于根据所述功率器件的导通状态以及所述驱动信号判断关断路径异常状态的所述主控芯片相连。

进一步，所述诊断电路包括：比较器U1、二极管D_CLP、二极管D_HV、电容C_BLK、电阻Rs；

所述比较器U1的第一输入端连接到所述电阻Rs的一端，所述电阻Rs的另一端连接到所述二极管D_HV的正极，所述二极管D_HV的负极连接到所述功率器件，所述电容C_BLK的第一端连接到所述比较器U1的第一输入端与所述电阻Rs之间、所述电容C_BLK的第二端接地，所述二极管D_CLP并联在所述电容C_BLK的两端，且所述二极管D_CLP的正极连接到所述电容C_BLK的第二端、所述二极管D_CLP的负极连接到所述电容C_BLK的第一端，所述比较器U1的第二输入端接入一参考电压V_DESATth，在所述比较器U1的第一输入端与所述电阻Rs之间还接入有一电流方向朝向所述电阻Rs的恒流源I_CHG。

进一步，所述第一输入端为同相输入端、第二输入端为反相输入端；

当所述比较器U1输出高电平时，所述诊断电路判定所述功率器件处于退饱和状态。

进一步，多个所述功率器件相互连接，并组成一驱动电桥，所述驱动电桥的两端接入高压直流电，且所述驱动电桥的每个桥臂的中点与负载连接，用于将所述高压直流电转换为高压交流电给所述负载供电；

所述诊断电路包括与所述驱动电桥的上桥臂中功率器件连接的第一诊断电路、以及与所述驱动电桥的下桥臂中功率器件连接的第二诊断电路；所述驱动芯片根据所述第一诊断电路和所述第二诊断电路的退饱和诊断结果判断所述驱动电桥的状态。

进一步，当所述第一诊断电路和所述第二诊断电路判定所述驱动电桥的上桥臂以及下桥臂中功率器件处于退饱和状态时，所述驱动电桥的上桥臂以及下桥臂中功率器件均处于短路状态；

当所述第一诊断电路判定所述驱动电桥的上桥臂中功率器件不处于退饱和状态，且所述第二诊断电路未触发退饱和诊断时，所述驱动电桥的上桥臂中功率器件处于短路状态、下桥臂中功率器件处于断路状态；

当所述第一诊断电路未触发退饱和诊断，且所述第二诊断电路判定所述驱动电桥的下桥臂中功率器件不处于退饱和状态时，所述驱动电桥的上桥臂中功率器件处于断路状态、下桥臂中功率器件处于短路状态。

进一步，当所述驱动电桥的上桥臂以及下桥臂中功率器件的导通状态与所述驱动信号一致时，所述主控芯片判定关断路径正常；

当所述驱动电桥的上桥臂以及下桥臂中功率器件的导通状态与所述驱动信号不一致时，所述主控芯片判定关断路径异常。

进一步，还包括：

与所述主控芯片连接的电源控制芯片；

所述电源控制芯片根据所述主控芯片的判断结果触发关断指令，以关闭控制回路。

进一步，还包括：分别与所述主控芯片以及所述电源控制芯片连接的硬件比较电路；

所述硬件比较电路包括：或门电路，且所述或门电路的第一输入端与所述主控芯片连接、所述或门电路的第二输入端与所述电源控制芯片连接、输出端连接到所述驱动芯片；

当所述主控芯片和/或所述电源控制芯片触发关断指令时，所述硬件比较回路向所述驱动芯片发出关断信号，以控制所述功率器件断开。

进一步，所述主控芯片所承载的软件层级至少包括：软件功能层、检测所述软件功能层是否异常的功能监控层、以及检测所述主控芯片本身的功能的控制器监控层。

与现有技术相比，本实用新型至少具有如下有益效果：

本实用新型利用功率器件驱动芯片的门极和发射极的电压诊断机制以及退饱和诊断机制去直接识别出功率器件是否存在卡滞在开路或卡滞在短路状态，从而使得关断路径的探测范围能真实的覆盖整个关断路径控制及安全状态实现功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种覆盖整个执行机构的关断路径测试装置的架构框图；

图2为本实用新型提供的一种覆盖整个执行机构的关断路径测试装置退饱和检测实现原理图；

图3为本实用新型提供的一种覆盖整个执行机构的关断路径测试装置整体控制流程图；

图4为本实用新型提供的一种覆盖整个执行机构的关断路径测试装置功率器件退饱和诊断探测示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本实用新型的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本实用新型的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

下面结合附图以及实施例对本实用新型的原理及结构进行详细说明。

目前现有的关断路径测试方案的缺陷是：关断路径的测试范围最远只能达到功率器件驱动芯片原边的关断触发信号输入端，即只能探测到功率器件驱动芯片关断触发的请求指令，无法探测到实际的功率器件是否存在卡滞在导通或卡滞在关断等失效模式，进而无法确保在有效的关断信号触发后，功率器件进入既定的安全状态。本实用新型的思路在于，利用功率驱动芯片退饱和诊断机制对驱动电路中的功率器件进行诊断，并将诊断的结果(功率器件导通/关断)和既定安全状态对应的功率器件的导通/关断状态请求指令进行对比。如果既定安全状态对应的功率器件的导通/关断诊断结果和请求结果一致，则关断路径检测通过，可以跳转至下一步控制流程。否则关断路径检测失败，主驱电机控制器禁止后续的上电流程并停止在初始化状态。

请参见图1，本实用新型提出的关断路径测试装置包括有①MCU主控芯片(即前文所述的主控芯片)，②电源控制芯片，③硬件比较电路，④功率器件驱动芯片(即前文所述的驱动芯片)，⑤功率器件。

其中，主控芯片能够向驱动芯片发出驱动信号(一般为PWM信号)，驱动芯片用于根据该驱动信号控制功率器件的通断状态(PWM信号为1时，控制功率器件导通，PWM信号为0时，控制功率器件关断)，驱动芯片内设有一诊断电路，其连接到功率器件，能够检测功率器件的通断状态，并将检测到的通断状态通过驱动芯片发送给主控芯片，主控芯片能将检测到的通断状态与其发出的驱动信号(即前文所述的请求指令)进行对比，如果对比结果一致，则可以认定关断路径检测通过，无异常问题，反之则认定为检测失败，此时需要禁止后续上电流程。

请参见图2，本实用新型所提出的诊断电路包括：比较器U1、二极管D_CLP、二极管D_HV、电容C_BLK、电阻Rs；

比较器U1的第一输入端连接到电阻Rs的一端，电阻Rs的另一端连接到二极管D_HV的正极，二极管D_HV的负极连接到功率器件，电容C_BLK的第一端连接到比较器U1的第一输入端与电阻Rs之间、电容C_BLK的第二端接地，二极管D_CLP并联在电容C_BLK的两端，且二极管D_CLP的正极连接到电容C_BLK的第二端、二极管D_CLP的负极连接到电容C_BLK的第一端，比较器U1的第二输入端接入一参考电压V_DESATth，在比较器U1的第一输入端与电阻Rs之间还接入有一电流方向朝向电阻Rs的恒流源I_CHG。

其中，电容C_BLK是一个消隐电容器，可以选取不同的电容值来改变消隐时间，通过合适的消隐时间来避免主控芯片在正常操作模式下收到了错误的退饱和诊断故障请求。二极管D_CLP的基本作用是解耦高压。二极管D_HV为高压二极管，其作用是在功率器件关断时阻断外部高压，高压二极管的额定电压必须要高于高压母线电压。串联电阻Rs抑制退饱和回路中的任何振荡，并确定实际的退饱和检测发射极和集电极电压。上文中的第一输入端为同相输入端，第二输入端为反相输入端，针对退饱和保护功能，本实用新型在驱动芯片中设置一个参考电压V_DESATth，该参考电压V_DESATth的作用是：和驱动芯片退饱和机制采集电压进行对比，如果消隐电容的充电电压大于参考电压V_DESATth阈值时，则认为外部功率器件退饱和(即短路)。

具体的，上述诊断电路的工作原理为：

驱动芯片内置一个恒流源I_CHG(正常大约为1mA左右)，功率器件正常工作时压降很低，恒流源I_CHG电流流过功率器件，当功率器件退饱和后压降急剧升高，高压二极管D_HV截止，电流源I_CHG只能向电容C_BLK充电，当C_BLK上的电压超过参考电压V_DESATth时，驱动芯片内部的比较器U1翻转，逻辑电路报错。即当比较器U1输出高电平时，诊断电路判定功率器件处于退饱合状态。

退饱和诊断可以诊断出被控功率器件的断路状态，如果应用于电桥驱动电路时，还可以诊断出对侧电桥的短路状态。在本实用新型设计中，通过驱动芯片高边ACS、低边ACS时读取驱动芯片退饱和诊断状态，来确定功率器件的状态(短路/断路)。

请参见图1及图4，本实用新型中功率器件设置有多个，其相互连接组成一驱动电桥，该驱动电桥的两端接入高压直流电，且驱动电桥的每个桥臂的中点与负载连接，用于将高压直流电转换为高压交流电给负载供电。

具体的，该驱动电桥为三相全桥电路，其具有三个桥臂，负载采用三相电机，其三相分别连接到三个桥臂的中点，能够将外部输入的高压直流电转换为三相交流电，以供电机工作。

诊断电路包括与驱动电桥的上桥臂中功率器件连接的第一诊断电路(图4中设于功率器件驱动芯片1的电路)、以及与驱动电桥的下桥臂中功率器件连接的第二诊断电路(图4中设于功率器件驱动芯片2的电路)，驱动芯片能够根据第一诊断电路和第二诊断电路的退饱合诊断结果判断驱动电桥的状态。

具体的：由于三相电桥中任意一相的硬件结构和其他两项一样，所以在分析的过程中仅拿电桥的一相作为研究对象进行分析。在附图4中，分别采用2个功率驱动芯片1&2来诊断单相驱动电桥上下两个半桥的功率器件1&2。U_A，U_B，U_C代表单相驱动电桥的3个电压采样点，其中U_A在高压直流电压源与功率器件1之间，U_B在功率器件1和功率器件2之间，U_C在功率器件2和地线之间。

如果功率器件1短路，上下半桥电路直接导通，瞬间会产生很大的电流，功率器件2的电压差U_BC会瞬间增大，使功率器件驱动芯片2的退饱和诊断监控功能触发。如果功率器件2断路，功率器件驱动芯片2中的电流源无法通过功率器件2，只能给电容C_BLK充电，当充电电压大于退饱和诊断电压阈值V_DESATth时，功率器件驱动芯片2的退饱和诊断监控功能触发。

同理，在高边ASC请求时，如果功率器件1断路或者功率器件2断路，也可以通过功率器件驱动芯片1的退饱和诊断进行监控。

这里功率器件1即驱动电桥中上桥臂的功率器件、功率器件2即驱动电桥中下桥臂的功率器件，其诊断结果如下表：

这里，”×”代表未报出故障，”√”代表报出故障，NA表示未触发退饱和监控诊断。

即当第一诊断电路和第二诊断电路判定驱动电桥的上桥臂以及下桥臂中功率器件处于退饱和状态时，驱动电桥的上桥臂以及下桥臂中功率器件均处于短路状态；

当第一诊断电路判定驱动电桥的上桥臂中功率器件不处于退饱和状态，且第二诊断电路未触发退饱和诊断时，驱动电桥的上桥臂中功率器件处于短路状态、下桥臂中功率器件处于断路状态；

当第一诊断电路未触发退饱和诊断，且第二诊断电路判定驱动电桥的下桥臂中功率器件不处于退饱和状态时，驱动电桥的上桥臂中功率器件处于断路状态、下桥臂中功率器件处于短路状态。

因此，通过上述判断逻辑可以确定出各功率器件的通断状态，将其与驱动信号对比后，能够用于判定关断路径是否正常。具体的，当驱动电桥的上桥臂以及下桥臂中功率器件的导通状态与驱动信号一致时，主控芯片判定关断路径正常；

当驱动电桥的上桥臂以及下桥臂中功率器件的导通状态与驱动信号不一致时，主控芯片判定关断路径异常。

进一步的，本实用新型还包括与主控芯片连接的电源控制芯片、以及与主控芯片以及电源控制芯片连接的硬件比较电路；

其中，电源控制芯片能根据主控芯片的判断结果触发关断指令，以关闭控制回路。

下面分别对本实用新型中所提出的5个模块进行具体说明：

①MCU主控芯片：

关于主控芯片的选型，在本实用新型中选取符合AUTOSAR设计要求的芯片，其功能主要用来承载功能安全的所有关断路径检测策略。关断路径检测的控制策略基于E-GAS三层软件架构分别实现在整个主驱电机控制器中，具体包括：软件功能层、功能监控层、控制器监控层。上述所提到的软件功能层、功能监控层、控制器监控层三者的关系是：功能监控层对软件功能层进行监控，如果软件功能层出现了异常，功能监控层可以通过对应的监控功能对软件功能层的异常进行探测，针对具体的故障，选择进入预先定义好的安全状态；

控制器监控层则是针对微控制器本身的功能进行监控，其主要监控范围大约包括几下几种类型：

a>FLASH存储异常，例如：内存被非预期篡改；

b>I\O采样异常，例如：采样信号的失效模式探测异常；

c>程序流监控，例如：单个组件运行周期异常，组件之间运行顺序异常等；

d>关断路径检测；

e>其他类型监控等。

②电源控制芯片:

其与主控芯片连接，用于对主控芯片提供外部看门狗的功能，通过主控芯片无喂狗或错误喂狗信号触发关断指令，也可以通过故障收集和控制单元(FCCU)发出的错误信号去触发看门狗，并执行关断指令。本实用新型设计通过故障收集和控制单元(FCCU)触发看门狗的形式来执行关断指令，并回读功率器件驱动芯片寄存器来确保关断指令能够完整覆盖整个控制回路。

③硬件比较回路：

与主控芯片和电源控制芯片连接，包括有或门电路，实现两个信号任意触发就能触发后级保护的功能，硬件比较回路的输出信号的接收模块为：功率器件驱动芯片模块；

其或门电路的连接方式为：第一输入端与主控芯片连接、第二输入端与电源控制芯片连接、输出端连接到驱动芯片；

其中，当主控芯片和/或电源控制芯片触发关断指令时，硬件比较回路可向驱动芯片发出关断信号，以控制功率器件断开。

④功率器件驱动芯片：

功率器件驱动芯片可以通过主控芯片发出使能信号来打开/关闭功率驱动芯片对功率器件发出的PWM驱动信号，同时又有诊断功率器件的能力。通过门极和发射极的退饱和诊断机制，去覆盖功率器件在高压状态下的开路/短路状态的测试。

具体的硬件实现原理图请参考专利申请附图-图2，其具体电路拓扑和工作原理在前文已有说明，这里不再赘述。

⑤功率器件:

即电机的驱动电桥，驱动电桥两端会接高压直流电，将直流电源通过逆变转换为可以驱动电机的交流电源，具体的驱动信号来源于主控芯片。

请参见图1，各部分模块之间主要有四种传输路径，分别为供电路径、功能层信号路径、关断路径、以及回读信号路径，其中供电路径用于对必要器件进行供电，图1中的KL30、KL31、主芯片供电、TM-GU-L-VCC+、高压供电等路径表示供电路径；

功能层信号路径用于实现功率器件的驱动路径，其包括PWM*6(LV1)、PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6等路径，分别用于控制六个功率器件的工作状态。此外，功能层路径还包括MCU主控芯片与电源控制芯片之间的SPI通讯路径。

关断路径为控制驱动芯片进行关断动作的路径，用于断开上电流程，其包括SHUTOFF-L2、SHUTOFF-L3、SHUTOFF-H、SHUTOFF-L等路径，其表现为硬件比较回路的控制路径；

回读信号路径为功率器件驱动芯片向MCU主控芯片的路径，用于将功率器件驱动芯片检测的结果传输给MCU主控芯片，以用于进行对比判断关断路径是否异常，其包括OUTH、PWM-U/V/WH-LV2、ASCEN等路径。

本实用新型通过图1中5个模块的设计，能够提升车载电子控制单元上对关断路径测试的覆盖度。

需要说明的是，本实用新型中所指出的关断路径为在故障/失效发生时，独立于功能控制层并可以对执行机构进行关断的控制路径。此外，本实用新型的主要的应用范围主要是新能源汽车(具体的类型包括混合动力驱动类型和纯电驱动类型)，但不限于新能源汽车。

请参见图3，其为本实用新型整体的工作流程图，其主要包括9个步骤，分别为：

1、主芯片上电自检：

此阶段主控芯片和电源控制芯片上电，同时电机功率模块会接通高压直流电源；

2、MCU主控芯片和电源控制芯片进行自检测试：

此阶段主芯片和电源芯片进行芯片自检测试，主要对控制器的基础功能进行自检，例如：内核、时钟、存储等。同时会调用安全库函数对芯片内置的安全机制进行探测防止潜伏故障的发生。如果测试中出现异常，则会对芯片进行复位操作；

上述潜伏故障是指安全机制没有探测到，且在多点故障探测时间区间间隔内不能被驾驶员察觉到的多点故障。与其它独立的多点故障结合在一起会直接导致安全目标的违反。

3、MCU主控芯片操作系统初始化：

MCU主控芯片对操作系统进行初始化，初始化主要包括寄存器、外设、时钟等。

4、功率器件驱动芯片进行自检测试：

此阶段功率器件驱动芯片自检测试，主要对功率器件驱动芯片的基础功能进行自检。其自检的形式与范围与主控芯片和电源控制芯片自检测试相同，此处不作过多赘述。

5、功能监控层关断路径测试：

此阶段保持电源控制芯片在Normal模式。首先，主控芯片通过故障注入的形式，触发诊断输出引脚发送SHUTOFF_LV2指令信号至功率器件驱动芯片。之后，主控芯片通过SPI通讯协议回读6路功率器件驱动芯片寄存器OUTH位信号，判定实际的功率器件驱动指令是否符合预期。最后，主控芯片通过SPI通讯协议回读功率器件驱动芯片退饱和诊断结果，期间内无任何异常，则判定条件“6、功率器件驱动芯片寄存器值符合预期且退饱和诊断无故障报出”通过，功能监控层关断路径测试成功。

如果测试周期内关断路径测试失败，即实际的功率器件驱动指令不符合预期或者退饱和诊断出任何异常，则重新进行一次关断路径测试流程。如果关断路径测试周期超时，则进入状态“9、进入安全状态”，上报功能监控层关断路径测试失效故障并记录相应故障诊断故障码。

上述故障码指的是DTC，即Diagnostic Trouble Code。在汽车零部件发生故障时，确定故障原因的代码。不同的代码可以表示不同的故障。

7、芯片监控层关断路径测试：

此阶段根据主控芯片中故障收集和控制单元中定义的故障类型。首先，选取其中一项关联故障进行故障注入测试触发故障收集和控制单元检测并触发故障，故障收集和控制单元将通过主控芯片的故障PIN脚触发电源控制芯片的看门狗监控单元(由于故障收集和控制单元关联了多组安全故障，需综合考虑故障遍历需求及允许测试时长要求，优先选择失效率高的故障形式进行故障注入测试)。然后，电源控制芯片在看门狗触发后，通过SHUTOFF_LV3 PIN脚发送SHUTOFF_LV3使能信号至硬件比较回路，硬件比较回路通过门电路将最终的关断指令发送至功率器件驱动芯片来执行关断动作响应，主控芯片通过SPI通讯协议回读6路功率器件驱动芯片寄存器OUTH位信号，判定实际的功率器件驱动指令是否符合预期。最后，主控芯片通过SPI通讯协议回读功率器件驱动芯片退饱和诊断结果，期间内无任何异常，则判定条件“8、功率器件驱动芯片寄存器值符合预期且退饱和诊断无故障报出”通过。如果测试周期内关断路径测试失败，即实际的功率器件驱动指令不符合预期或者退饱和诊断出任何异常，则重新进行一次关断路径测试流程。如果关断路径测试周期超时，则进入状态“9.进入安全状态”，上报芯片监控层关断路径测试失效故障并记录相应故障诊断故障码。

6&8、功率器件驱动芯片寄存器值符合预期且退饱和诊断无故障报出：

此阶段基于关断路径测试的实施结果做两处判断，第一处判断为主控芯片通过SPI通讯协议回读6路功率器件驱动芯片寄存器OUTH位信号，判断回读的驱动指令是否和请求指令一致。

第二处判断为通过功率器件驱动芯片的退饱和诊断功能对功率器件状态进行诊断，详情请参考专利附图-图4，具体原理在前文已有表述，故这里不再赘述。

其中，在功能监控层关断路径测试且主控芯片和电源控制芯片联合关断测试都通过后，整个关断路径测试通过，控制器执行下一步动作。

与现有技术相比，本实用新型利用功率器件驱动芯片的门极和发射极的电压诊断机制以及退饱和诊断机制去直接识别出功率器件是否存在卡滞在开路或卡滞在短路状态，从而使得关断路径的探测范围能真实的覆盖整个关断路径控制及安全状态实现功能。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种覆盖整个执行机构的关断路径测试装置，包括：多个功率器件、与所述功率器件连接的驱动芯片、以及向所述驱动芯片发送用于控制所述功率器件导通状态的驱动信号的主控芯片，所述主控芯片与所述驱动芯片连接，其特征在于，所述关断路径测试装置，还包括：

设于所述驱动芯片内且用于检测所述功率器件的导通状态的诊断电路，所述诊断电路与所述功率器件连接；其中，所述功率器件还与用于根据所述功率器件的导通状态以及所述驱动信号判断关断路径异常状态的所述主控芯片相连。

2.根据权利要求1所述的关断路径测试装置，其特征在于，所述诊断电路包括：比较器U1、二极管D_CLP、二极管D_HV、电容C_BLK、电阻Rs；

所述比较器U1的第一输入端连接到所述电阻Rs的一端，所述电阻Rs的另一端连接到所述二极管D_HV的正极，所述二极管D_HV的负极连接到所述功率器件，所述电容C_BLK的第一端连接到所述比较器U1的第一输入端与所述电阻Rs之间、所述电容C_BLK的第二端接地，所述二极管D_CLP并联在所述电容C_BLK的两端，且所述二极管D_CLP的正极连接到所述电容C_BLK的第二端、所述二极管D_CLP的负极连接到所述电容C_BLK的第一端，所述比较器U1的第二输入端接入一参考电压V_DESATth，在所述比较器U1的第一输入端与所述电阻Rs之间还接入有一电流方向朝向所述电阻Rs的恒流源I_CHG。

3.根据权利要求2所述的关断路径测试装置，其特征在于，所述第一输入端为同相输入端、第二输入端为反相输入端；

当所述比较器U1输出高电平时，所述诊断电路判定所述功率器件处于退饱和状态。

4.根据权利要求1所述的关断路径测试装置，其特征在于，多个所述功率器件相互连接，并组成一驱动电桥，所述驱动电桥的两端接入高压直流电，且所述驱动电桥的每个桥臂的中点与负载连接，用于将所述高压直流电转换为高压交流电给所述负载供电；

所述诊断电路包括与所述驱动电桥的上桥臂中功率器件连接的第一诊断电路、以及与所述驱动电桥的下桥臂中功率器件连接的第二诊断电路；所述驱动芯片根据所述第一诊断电路和所述第二诊断电路的退饱和诊断结果判断所述驱动电桥的状态。

5.根据权利要求4所述的关断路径测试装置，其特征在于，当所述第一诊断电路和所述第二诊断电路判定所述驱动电桥的上桥臂以及下桥臂中功率器件处于退饱和状态时，所述驱动电桥的上桥臂以及下桥臂中功率器件均处于短路状态；

当所述第一诊断电路判定所述驱动电桥的上桥臂中功率器件不处于退饱和状态，且所述第二诊断电路未触发退饱和诊断时，所述驱动电桥的上桥臂中功率器件处于短路状态、下桥臂中功率器件处于断路状态；

当所述第一诊断电路未触发退饱和诊断，且所述第二诊断电路判定所述驱动电桥的下桥臂中功率器件不处于退饱和状态时，所述驱动电桥的上桥臂中功率器件处于断路状态、下桥臂中功率器件处于短路状态。

6.根据权利要求5所述的关断路径测试装置，其特征在于，当所述驱动电桥的上桥臂以及下桥臂中功率器件的导通状态与所述驱动信号一致时，所述主控芯片判定关断路径正常；

当所述驱动电桥的上桥臂以及下桥臂中功率器件的导通状态与所述驱动信号不一致时，所述主控芯片判定关断路径异常。

7.根据权利要求1所述的关断路径测试装置，其特征在于，还包括：

与所述主控芯片连接的电源控制芯片；

所述电源控制芯片根据所述主控芯片的判断结果触发关断指令，以关闭控制回路。

8.根据权利要求7所述的关断路径测试装置，其特征在于，还包括：分别与所述主控芯片以及所述电源控制芯片连接的硬件比较电路；

所述硬件比较电路包括：或门电路，且所述或门电路的第一输入端与所述主控芯片连接、所述或门电路的第二输入端与所述电源控制芯片连接、输出端连接到所述驱动芯片；

当所述主控芯片和/或所述电源控制芯片触发关断指令时，所述硬件比较回路向所述驱动芯片发出关断信号，以控制所述功率器件断开。

9.根据权利要求1所述的关断路径测试装置，其特征在于，所述主控芯片所承载的软件层级至少包括：软件功能层、检测所述软件功能层是否异常的功能监控层、以及检测所述主控芯片本身的功能的控制器监控层。