JP6953619B2 - 電気的故障を診断するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

同軸ケーブルを介した電源（ＰｏＣ：Ｐｏｗｅｒ−ｏｖｅｒ−Ｃｏａｘｉａｌ ｃａｂｌｅ）システムは、多くの場合、少なくとも部分的には、電源を用いて同軸ケーブルを介して負荷装置に電力を供給する。同軸ケーブルと電源との間に、多くの場合、電源を負荷装置に接続または負荷装置から切り離すハイサイドスイッチ（ＨＳＳ）が存在する。

しかし、時には、負荷装置または取り付けられたケーブルへの出力は、故障状態を被る場合がある。このような故障状態には、短絡状態（例えば、バッテリなどの意図しない電源への短絡）またはオープン負荷状態（例えば、負荷装置が切り離されている）が含まれ得る。

概して、一態様において、本発明は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）の出力に、同軸ケーブルを介して結合された負荷装置と、ＥＣＵとを備えたシステムに関する。ＥＣＵは、負荷装置のために電力を供給するように構成された電源と、出力に結合された、同軸ケーブルを介した電源（ＰｏＣ）フィルタと、電源とＰｏＣフィルタとに、ＨＳＳ出力ラインを介して結合されたハイサイドスイッチ（ＨＳＳ）と、ＨＳＳ出力ライン内に配置され、かつ、出力からＨＳＳに向かう電流の流れを実質的に除去しつつ、ＨＳＳから負荷装置に向かう電流の流れを可能にするように構成されたダイオードと、ダイオードと並列に配置され、ＨＳＳがオフモードにあり、かつ、バッテリ短絡状況が起こっている間、電流がＨＳＳに向かってダイオードを通り越して流れることを可能にするように構成されたダイオード抵抗（ＲＤ）と、ＨＳＳの出力ラインと、ダイオードの前のグランドとの間に配置され、ＨＳＳがオフモードにあり、オープン負荷状況が発生している間、ＨＳＳの出力電圧を、ゼロボルトまでプルダウンするように構成されたプルダウン抵抗（ＲＰＤ）と、を有する。

方法が、電源と負荷装置との間に配置されたダイオードを含む電子制御ユニット（ＥＣＵ）を構成するステップと、ＥＣＵから負荷装置に電力を供給するステップと、故障状況を判定するテストを開始するステップと、ハイサイドスイッチ（ＨＳＳ）をオフモードにするステップと、ＨＳＳの出力電圧を測定するステップと、電圧がゼロボルトであること検出するステップと、ゼロボルトを検出したことに基づいて、オープン負荷状況が発生したことを判定するステップと、オープン負荷状況を、コントローラに報告するステップと、を含む。

本発明の他の態様は、以下の説明および添付の特許請求の範囲から、明らかとなるであろう。

本発明の１つまたは複数の実施形態に係るシステムを示す図。 本発明の１つまたは複数の実施形態に係るフローチャートを示す図。 本発明の１つまたは複数の実施形態に係る例を示す図。

本発明の具体的な実施形態を、これより、添付の図面を参照して詳細に説明する。様々な図面において、同様の要素は、一貫性のために、類似する符号によって示される。

以下の本発明の実施形態の詳細な説明において、本発明のより完全な理解をもたらすために、多数の具体的な詳細を定めている。しかし、当業者には、これらの具体的な詳細なしで本発明を実施可能であることが明らかであろう。他の例においては、良く知られた特徴は、本明細書の不要な複雑化を避けるために、詳細には説明されていない。

本願を通して、順序を示す番号（例えば、第１、第２、第３等）を、要素（すなわち、本願の任意の名詞）に関する形容詞として用いることがある。“前”、“後”、“単一の”等の用語や、他のそのような用語法を用いるなどして、明確に開示されない限り、順序を示す番号の使用は、要素のどのような特定の順序も示唆または生成せず、あるいは任意の要素を、単一の要素のみに制限することもない。むしろ、順序を示す番号の使用は、要素を区別するためにある。例として、第１の要素は、第２の要素とはまったく別のものであり、第１の要素は、２つ以上の要素を包含してもよく、かつ要素の順序内の第２の要素に後に続く（または先行）してもよい。

さらに、本明細書は、本発明の様々な実施形態の考察を含むが、開示される様々な実施形態は、事実上、どのようなやり方で組み合わせてもよい。全ての組み合わせは、本明細書において、熟慮されている。

概して、本発明の実施形態は、ハイサイドスイッチ（ＨＳＳ）および／または他のシステム構成要素を、ＨＳＳと負荷装置との間にダイオードを挿入すること、および、システムがオープン負荷状況またはバッテリ短絡状況を被っているかを判定することによって、電流の逆流から保護するためのシステムおよび方法に関する。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＨＳＳから負荷装置に向かって電流が流れることを可能にするが、負荷装置または他の任意のＨＳＳの後の構成要素（例えば、短絡した同軸ケーブル）からＨＳＳに向かって逆流する電流は実質的に除去する極性を有して、ダイオードは挿入される。加えて、プルダウン抵抗（ここではＲＰＤと称する）が、回路内に、ＨＳＳの後でダイオードの前に設置され、ＨＳＳの出力ラインをグランドに接続する。また、ダイオード抵抗（ここではＲＤと称する）が、ダイオードと並列に配置されている。オープン負荷状況では、ＨＳＳに含まれる検出回路は、少なくとも部分的にはＲＰＤに起因して、ＨＳＳがオフモード（つまり、負荷装置に電力を供給しない）である間、ゼロの出力電圧を検出する。バッテリ短絡状況では、ダイオードと並列のＲＤは、（ＲＤの抵抗が大きいため）少量の電流がＨＳＳに向かって逆流することを可能にし（バッテリの比較的高い電圧と、ＨＳＳの出力での比較的低い電圧の差による）、これは、ＨＳＳの検出回路は、ＨＳＳがオフモードにある間、出力での現在の電圧を検出することを可能にする。２つの状況間で検出された電圧の差が、２つの状況を区別することを可能にし、よって、システムで発生している故障はどの種類であるかを、監視エンティティに通知することが可能である。

ここで図面を参照すると、図１は、本発明の１つまたは複数の実施形態に係る例示的なシステムのブロック図である。図１に示されるように、システムは、同軸ケーブル（１１４）を介して負荷装置（１０２）に結合された電子制御ユニット（ＥＣＵ）（１００）を含む。ＥＣＵ（１００）は、電源（１０４）と、ハイサイドスイッチ（ＨＳＳ）（１０８）と、ダイオード（１２０）と、同軸ケーブルを介した電源（ＰｏＣ）フィルタ（１１２）と、を含んでもよい。これらの構成要素のそれぞれを、以下に説明する。

本発明の１つまたは複数の実施形態において、負荷装置（１０２）は、電気系の中で負荷として動作する、１つの装置または１組の装置である。本発明の１つまたは複数の実施形態において、負荷装置（１０２）は、電気構成要素、回路、あるいは電力を消費する装置または回路の一部である。負荷装置の例は、外部電力を必要とする電気器具、ライト、カメラ、回路等を含むが、これらに限定されない。図１は、単一の負荷装置（１０２）を示しているが、本発明の実施形態は、本発明の範囲から逸脱せずに、ＥＣＵ（１００）に結合された任意の数の負荷装置を含んでもよい。

本発明の１つまたは複数の実施形態において、上述したように、負荷装置（１０２）は、同軸ケーブル（１１４）を介してＥＣＵ（１００）に接続される。本発明の１つまたは複数の実施形態において、同軸ケーブル（１１４）は、複数の層が実質的に中心軸を共有する、２つ以上の層を含む任意のケーブルである。本発明の１つまたは複数の実施形態において、同軸ケーブル（１１４）は、少なくとも、内側の導電層と、絶縁層によって分離された外側の導電層（シールドと称されることもある）とを含む。同軸ケーブル（１１４）は、任意の数の層を有してもよい。例えば、上述の３つの層に加えて、同軸ケーブル（１１４）は、ケーブルを保護するように設計された外部被覆層を含んでもよい。通常の動作において、同軸ケーブル（１１４）は、負荷装置とＥＣＵ（１００）との間の電気的接続を提供すべきである。しかし、いくつかの状況において、同軸ケーブル（１１４）は、何らかの方法で損傷または破壊されることがある。例えば、自動車状況において、同軸ケーブル（１１４）は、自動車のバッテリに電気的に接続状態となることがある。このような状況は、負荷装置／ＥＣＵとバッテリとの間の短絡を生じることがあり、これは、バッテリ短絡状況と称されることがある。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＥＣＵ（１００）に結合された各負荷装置用に、同軸ケーブルが存在する。

本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＥＣＵ（１００）は、負荷装置（１０２）の電気的制御を提供するための、任意の装置または１組の装置である。このような制御は、負荷装置（１０２）に電力を供給することや、負荷装置（１０２）からデータを受信することを含んでもよいが、これに限定されない。例えば、負荷装置（１０２）がカメラである状況において、ＥＣＵ（１００）は、カメラからカメラデータを受信しつつ、カメラに対して電力を供給してもよい。このような例において、負荷装置（１０２）に対する電力の供給は、同軸ケーブル（１１４）の１つの導電層を用いて伝達してもよく、一方で、負荷装置（１０２）からのデータが、同軸ケーブル（１１４）の同じ導電層を用いて、ＥＣＵ（１００）に伝送される。

本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＥＣＵ（１００）は、演算装置を含むか、演算装置であるか、または演算装置の一部である。本発明の１つまたは複数の実施形態において、演算装置は、命令を電子的に処理することが可能であり、少なくとも最小の処理能力、メモリ、入出力装置、および／またはネットワーク接続性を含み、本発明の１つまたは複数の実施形態に従って、本明細書で説明される機能の少なくとも一部の性能に貢献する、任意の装置または１組の装置である。演算装置の例は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、１つまたは複数のマイクロコントローラ、１つまたは複数のプロセッサ（例えば中央処理装置）、１つまたは複数のグラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、サーバ（例えば、ブレードサーバシャーシ内のブレードサーバ）、仮想マシン（ＶＭ）、デスクトップコンピューター、モバイル装置（例えば、ラップトップコンピュータ、スマートフォン、パーソナルデジタルアシスタント、タブレットコンピュータ、および／または他の任意のモバイル演算装置）、および／または前述の最小要件を有する他の任意の種類の演算装置を含むが、これらに限定されない。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＥＣＵ（１００）は、１つまたは複数の他の演算装置を含むか、またはこれらに動作可能に接続され、これらの演算装置と情報交換することが可能である。例えば、ＥＣＵ（１００）は、同軸ケーブル（１１４）を介して取り付けられたカメラから映像データを受信し、データを処理する機能および／またはデータを処理（またはさらに処理）するために別の演算装置に送信する機能を含んでもよい。別の例として、ＥＣＵは、システム状態の検出および／または診断を行う要素を含んでもよく、そのような情報は、外部エンティティに送信されてもよい。

本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＥＣＵ（１００）は、電源（１０４）を含む。本発明の１つまたは複数の実施形態において、電源（１０４）は、任意の他の装置に電源を供給することが可能な任意の装置である。電源（１０４）は、電気を内部で生成する、および／またはさらなる伝播のために任意の外部ソースから電力を受信する装置であってもよい。本発明の１つまたは複数の実施形態において、電源（１０４）は、取り付けられた負荷装置（例えば負荷装置（１０２））によって消費可能な形態に、電気エネルギーを変換することが可能である。

本発明の１つまたは複数の実施形態において、電源（１０４）は、スイッチモード電源（ＳＭＰＳ：ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｍｏｄｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ）である。ＳＭＰＳは、２つ以上のモードまたは状態を有してもよく、電源（１０４）は、例えば、より低いエネルギー散逸などの様々な目標を達成するために、動作中に切り替えることが可能である。本発明の１つまたは複数の実施形態において、電源（１０４）は、電源（１０４）からの電圧出力を調整する機能を含む。電源の他の例には、直流電源、交流電源、リニア電源、プログラマブル電源、無停電電源などが含まれるが、これらに限定されない。本発明の１つまたは複数の実施形態において、電源（１０４）は、ＨＳＳ（１０８）への入力電圧として機能する、負荷電圧（Ｖ_ｌｏａｄ）（１０６）と称されることがある負荷装置（１０２）に、電力を供給する機能を含む。

本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＥＣＵ（１００）は、電源（１０４）に結合されたＨＳＳ（１０８）を含む。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＨＳＳ（１０８）は、負荷装置（１０２）または負荷装置につながる他の要素から、電源（１０４）を接続および切り離すことが可能なスイッチング素子である。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＨＳＳ（１０８）は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）（図示せず）などの１つまたは複数のトランジスタを含む。各トランジスタは、電流を通過させ、よって任意の数の負荷装置に電力を供給するように機能してもよい（例えば、結合された各負荷装置用のＦＥＴが存在してもよい）。

ＨＳＳ（１０８）が、金属酸化物半導体ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ）などの１つまたは複数のＦＥＴを含む本発明の実施形態において、ＦＥＴは、特定のレベルの電圧を、ゲート端子に印加して、電流がドレインおよびソース端子の間、よって電源（１０４）と負荷装置（１０２）との間を通過するかどうかを制御できるように構成してもよい。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＦＥＴは、トランジスタのボディとソースおよび／またはドレイン端子との間に、固有のボディダイオード（図示せず）を含んでもよい。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ボディダイオードは、ＦＥＴのボディを介して、トランジスタのドレインおよびソース端子の間に電流が流れることを可能にし得る。例えば、ゲートおよびソース端子の間に経路が存在する回路では、ボディダイオードが、ドレイン端子からトランジスタのボディへ、およびトランジスタのボディからソース端子へ電流が流れることを可能にし得る。

本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＨＳＳ（１０８）は、様々な機能を実行するための任意の量の追加回路を含む。例えば、ＨＳＳ（１０８）は、ＥＣＵ（１００）、ＨＳＳ（１０８）、および／または負荷装置（１０２）に関連する診断を行うために用いられる電圧測定を行うための、追加の回路を含んでもよい。図１に示されるように、そのような回路は、検出回路（１２６）を含んでもよい。検出回路（１２６）は、ＨＳＳ（１０８）の出力電圧を測定する機能を含む任意の回路であってもよい。本発明の１つまたは複数の実施形態において、検出回路（１２６）は、ＨＳＳがオフモードにある（すなわち、取り付けられた負荷装置に電力を供給しないように構成されている）間、ＨＳＳ（１０８）の出力電圧を測定する機能を含む。このような測定は、オープン負荷状況（例えば、負荷装置が切り離されている）と、バッテリ短絡状況（例えば、負荷装置につながるケーブルがバッテリに短絡している）とを区別することを可能にし得る。

本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＥＣＵ（１００）は、ＰｏＣフィルタ（１１２）を含む。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＰｏＣフィルタ（１１２）は、ＨＳＳ（１０８）と、負荷装置（１０２）につながる同軸ケーブル（１１４）との間に結合される。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＰｏＣフィルタ（１１２）は、電力が負荷装置（１０２）に達する前に、１つまたは複数の機能を実行するための回路の集合である。例えば、ＰｏＣフィルタ（１１２）は、ＨＳＳ（１０８）を介した電源（１０４）からの電力が、負荷（１０２）に供給される前に、インピーダンス整合を行ってもよい。本発明の１つまたは複数の実施形態において、図１には示されていないが、それぞれが別々の負荷装置に結合された、任意の数のＰｏＣフィルタがあってもよい。

本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＰｏＣフィルタ（１１２）とＨＳＳ（１０８）との間の結合は、ダイオード（１２０）を含む。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ダイオード（１２０）は、一方向にわずかまたはゼロのインピーダンスを有して、電流が流れることを可能にするが、反対方向の電流の流れは防止または実質的に防止する回路素子である。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ダイオード（１２０）は、ダイオードがどの方向に電流を流れさせるかを規定する極性を有する。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ダイオード（１２０）は、ＨＳＳ（１０８）からＰｏＣフィルタ（１１２）に向かって電流が流れることを可能にするが、負荷装置（１０２）またはＰｏＣフィルタ（１１２）からＨＳＳ（１０８）に向かう電流の流れを（例えば、バッテリ短絡状況で）防止または実質的に防止する極性を有して、ＨＳＳ（１０８）とＰｏＣフィルタ（１１２）との間に挿入される。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＨＳＳはバイアスされ、１つまたは複数の電流が電源（１０４）から流れることを可能にしつつ（例えば、ＦＥＴゲートはバイアスされ、ソースおよびドレイン端子の間の電流を可能にする）、ダイオード（１２０）は、ＨＳＳ（１０８）から供給される電圧Ｖ_ｏｕｔ（１１０）によって、ＨＳＳ（１０６）から１つまたは複数の負荷装置（例えば、負荷装置１０２）に向けて電流を通過させる。

本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＥＣＵ（１００）は、ＲＰＤ（１２４）を含む。ＲＰＤ（１２４）は、ＨＳＳ（１０８）からグランドまで、出力ラインを接続するライン上に配置してもよい。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＲＰＤは、ＨＳＳ（１０８）の出力をプルダウンする機能を果たす。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＨＳＳ（１０８）の出力をプルダウンすることは、電源（１０４）から負荷装置（１０２）用の電力をＨＳＳが電力を供給していない（すなわち、ＨＳＳがオフモードにある）場合に、ＨＳＳ出力ラインの電圧が、事実上ゼロに保たれることを確保する。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＲＰＤは、比較的大きな値（例えば１００キロオーム）を有し、これにより、オフまたはオンのＨＳＳ構成のいずれかにあるＲＰＤを通して、少量の電流しか引き出さない。

本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＥＣＵ（１００）は、抵抗ＲＤ（１２２）を含む。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＲＤは、ダイオード（１２０）と並列になるように配置される。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ダイオードと並列のＲＤ（１２２）は、いくらかの電流がダイオードを通り越して流れることを可能にする。例えば、バッテリ短絡状況において、ダイオード（１２０）は、通常、短絡からＨＳＳ（１０８）への電流の流れを防ぎ、かつ潜在的には、ＨＳＳ（１０８）のＦＥＴのボディダイオードを通して、電源（１０４）、ＨＳＳ回路（例えば、検出回路（１２６））、および／または他の負荷装置（図示せず）への電流の流れを防止する。しかし、ＲＤ（１２２）がダイオード（１２０）と並列に存在する状態で、少量の電流が、短絡からＨＳＳ（１０８）に向かって流れることがあり、ＨＳＳ（１０８）の検出回路（１２６）が、この電流を、ＨＳＳ（１０８）の出力にて電圧として検出する機能を含む。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＲＤ（１２２）は、比較的高い値（例えば、１０キロオーム）を有する。ＲＤ（１２２）の高い値は、ＨＳＳ（１０８）または他のシステム構成要素（例えば、電源、他の負荷装置等）への損傷を防ぐために十分に小さなレベルまで、ＨＳＳ（１０８）に向かって流れることが可能な電流の量を制限する。

本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＨＳＳがオフモードである（すなわち、負荷装置に対して電力を供給しない）間、ＲＤ（１２２）およびＲＰＤ（１２４）が存在しなければ、検出回路は、オープン負荷状況において、バッテリ短絡状況と同じ出力電圧を検出するであろう。これは、切り離された負荷の電力出力はなく、バッテリ短絡状況では、ダイオードが電流の流れを防ぎ、ＨＳＳ（１０８）の出力において同じ電圧をもたらすためである。しかし、ＲＤ（１２２）およびＲＰＤ（１２４）が、本明細書に記載されているように存在する場合、ＨＳＳ（１０８）の検出回路（１２６）は、オープン負荷状況ではゼロの電圧を検出し（少なくとも部分的にＲＰＤ（１２４）による）、ＲＤ（１２２）によるバッテリ短絡状況では、いくらかの電流がダイオード（１２０）を通り越して流れることを可能にする、少なくともいくらかの電圧を検出する。

本発明の１つまたは複数の実施形態において、図１には示されていないが、故障の種類（オープン負荷状況またはバッテリ短絡状況）の検出は、ＥＣＵ（１００）に含まれるか、または動作可能に接続されたコントローラ（図示せず）（例えば、演算装置、マイクロコントローラなど）に報告されてもよい。本発明の１つまたは複数の実施形態においては、検出された状況は、次いで、コントローラによって保存される。故障が発生した際に、データを報告してもよい。例えば、自動車では、データは、自動車の演算装置に提供され、次いで何らかの方法で、運転手または他の任意の関係者（例えば自動車技術者）に表示されてもよい。本発明の１つまたは複数の実施形態において、検出された状況に関連するデータを保存して、エンティティ（人、接続された演算装置）が後で閲覧し、どの種類の故障が発生したかを判定するために使用させてもよい。本発明の１つまたは複数の実施形態において、故障が検出された場合に、検出された状況に関連するデータを用いて、故障状況を被った負荷装置を保護するために負荷装置をオフにするかどうかを決定してもよい。

図１は、構成要素の構成を示しているが、本発明の範囲から逸脱することなしに、他の構成要素を用いてもよい。例えば、様々な構成要素を組み合わせて、単一の構成要素を生成してもよい。別の例として、単一の構成要素により実行される機能を、２つ以上の構成要素により行ってもよい。別の例として、任意の数の負荷装置が、ＥＣＵに取り付けられてもよく、ＨＳＳは、任意の数の個別のスイッチング素子を含んでもよく、任意の数のＰｏＣフィルタ等があってもよい。別の例として、ＨＳＳからのその出力ラインにダイオードを有する、接続された各負荷装置は、別々のＲＤおよび／またはＲＰＤを有してもよい。したがって、本発明の実施形態は、図１に示される構成要素および要素の特定の装置に限定されると解釈すべきではない。

図２は、本発明の１つまたは複数の実施形態に係るフローチャートを示している。このフローチャートでは、様々なステップが表され、後に説明されるが、当業者には、ステップのいくつかまたは全てを、異なる順番で実行してもよいこと、組み合わせまたは省略してもよいこと、およびステップのいくつかまたは全てを、並列に実行してもよいことが理解されるであろう。さらに、各ステップは、能動的または受動的に行ってもよい。別の例として、データ値をチェックし、この値が、本発明の１つまたは複数の実施形態に係るテスト状態と一致しているかをテストするなど、テストを行うことにより判定ステップを実行してもよい。さらに別の例として、いくつかの状況では電流の流れを可能にするが、他の状況では電流の流れを防ぐように構成された要素などの、システム要素の構成を介して、判定ステップを実行してもよい。

図２は、オープン負荷状況とバッテリ短絡状況の差を検出する例示的な方法を記載したフローチャートを示している。

ステップ２００において、ＥＣＵは、同軸ケーブルを介して、負荷装置に電力を供給するように構成されている。本発明の１つまたは複数の実施形態において、少なくとも一部は、ＨＳＳと負荷装置の間に位置し、かつ結合されているＨＳＳ（あるいは、ＰｏＣフィルタなどの、負荷装置につながる任意の他のシステム構成要素）を介し、負荷装置に対して電力を供給するか否かが制御される。例えば、ＨＳＳは、電源と出力とを、負荷装置（すなわち、ＨＳＳ出力ライン）に向けて接続するＦＥＴを含んでもよく、ゲート電圧を調整して、ＨＳＳ出力ラインに対して電源を接続および切り離してもよい。

ステップ２０２において、必要に応じて、負荷装置に電力が供給される。本発明の１つまたは複数の実施形態において、意図される任意の機能を実行するために動作する必要がある場合、負荷装置は電力を必要とする。負荷装置に電力が供給されない場合、ＨＳＳは、負荷装置に向かう電力の伝搬を停止してもよい。例えば、ＨＳＳは、一方が電源に接続され、他方が負荷装置につながる、他の２つの端子間の電流の通過を防止する端子に電圧を印加することによってバイアスされ得る、トランジスタを含んでもよい。負荷装置が、動作する必要がある場合、または電力を必要とする場合、関連する端子への電圧は、前記電流が他の２つの端子間を流れることができるように調整されてもよい。

ステップ２０４において、オープン負荷状況またはバッテリ短絡状況が存在するかどうかを判定するためのテストが開始される。本発明の１つまたは複数の実施形態において、疑われる故障に応じてテストが開始される。本発明の他の実施形態において、システムは、特定の時間（例えば、自動車カメラシステムが起動されている場合）などに、定期的にテストを開始するように構成される。

ステップ２０６において、ＨＳＳをオフモードにすることによりテストが開始される。本発明の１つまたは複数の実施形態において、ＨＳＳの１つまたは複数のＦＥＴのゲート電圧が、ＦＥＴの他の２つの端子間に電流が流れることを防ぐ値を持つようにすることにより、ＨＳＳをオフモードにする。

ステップ２０８において、ＨＳＳの出力電圧が測定される。本発明の１つまたは複数の実施形態において、各負荷装置は、ＨＳＳ内の異なるＦＥＴに対応し、各ＦＥＴは、それぞれの負荷装置に導かれる別個の出力ラインにつながる。本発明の１つまたは複数の実施形態において、出力電圧は、各出力ラインで測定される。

ステップ２１０では、ＨＳＳからの出力ラインはゼロボルトかどうかが判定される。出力ラインがゼロボルトである場合、処理はステップ２１０に進む。一方、ＨＳＳがオフモードにある間に、出力ラインにいくらかの電圧がある場合、処理はステップ２１４に進む。

ステップ２１２において、ＨＳＳの出力におけるゼロボルトの検出に基づいて、出力ラインがオープン負荷状況を被っていると判定される。本発明の１つまたは複数の実施形態において、オープン負荷状況は、負荷装置が、ＥＣＵに結合されていない状態になったことを意味する。

ステップ２１４において、ＨＳＳの出力ライン上の電圧の検出に基づいて、そのライン上の故障状態が、バッテリ短絡状況であると判定される。本発明の１つまたは複数の実施形態において、バッテリ短絡状況は、負荷装置につながるケーブルが何らかの形でバッテリー（例えば、自動車の）に短絡したことを意味する。

ステップ２１６において、ステップ２１２またはステップ２１４のいずれかで、存在することが判定された故障状況が、コントローラに報告される。本発明の１つまたは複数の実施形態において、コントローラは情報を保存する。本発明の１つまたは複数の実施形態において、情報を用いて、ユーザ（例えば、自動車の運転手）、技術者、別の演算装置などに通知される。本発明の１つまたは複数の実施形態において、故障が発生すると、関係のあるエンティティに通知される。他の実施形態において、情報は保存され、後で閲覧される。本発明の１つまたは複数の実施形態において、どちらの故障状況の検出も、関連する負荷装置を無効化またはオフにすることを導いて、負荷装置を保護することが可能である。

図３は、本発明の１つまたは複数の実施形態に係る例を示している。以下の例は、説明のみを目的としており、本発明の範囲を限定することを意図しない。

図３を参照して、ＥＣＵ（３００）が、デュアルＨＳＳ（３０６）に結合されたスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）（３０２）を含む状況を検討する。デュアルＨＳＳは、図示されない他の回路の中で、２つのＦＥＴ（３１０，３１２）を含み、これらＦＥＴのそれぞれは、ＳＭＰＳ（３０２）から、自動車カメラシステムのそれぞれのカメラ（カメラＡ（３３２）、カメラＢ（３３４））への電流の通過を可能にするように構成されている。このような状況では、カメラ（３３２，３３４）は、それぞれの同軸ケーブル（３２８，３３０）を介して、それぞれのＰｏＣフィルタ（３２４，３２６）に結合される。次に、ＰｏＣフィルタ（３２４，３２６）は、それぞれのＦＥＴ（３１０，３１２）の端子に結合される。ＰｏＣフィルタ（３２４，３２６）とＦＥＴ（３１０，３１２）との間に、（ＦＥＴ（３１６，３１８）の出力電圧により）ＰｏＣフィルタに向かって電流が流れることを可能にし、逆方向の電流が流れることを防ぐように構成されたダイオード（３２０，３２２）が挿入されている。ＳＭＰＳ（３０２）は、Ｖ_ｃａｍ（３０４）として示される共通電圧によって、カメラ（３３２，３３４）に電力を提供するように構成されている。デュアルＨＳＳ（３０６）のＦＥＴ（３１０，３１２）は、Ｖ_ｏｕｔ Ａ（３１６）およびＶ_ｏｕｔ Ｂ（３１８）として示される出力電圧によって、カメラ（３３２，３３４）に電力を供給するように構成されている。デュアルＨＳＳ（３０６）は、同軸ケーブル（３２８，３３０）を介してカメラ（３３２，３３４）が電力を必要とする際、電流が流れることを可能にするようにして、ＦＥＴ（３１０，３１２）のゲートに対して電圧を印加するように構成されたゲートロジック（３１４）を含む。デュアルＨＳＳ（３０６）からの各出力ラインのために、出力ラインとグランドの間に、ＲＰＤ（ＲＰＤ Ａ（３３８），ＲＰＤ Ｂ（３４２））がある。加えて、ＨＳＳからの各出力ラインには、ダイオード（ダイオードＡ（３２０），ダイオードＢ（３２２））と並列のＲＤ（ＲＤ Ａ（３３６），ＲＤ Ｂ（３４０））が含まれる。

このような状況において、同軸ケーブルＡ（３２８）は、不注意にも、自動車のバッテリへの不要な経路（図示せず）にさらされる。しかし、カメラ（３３２，３３４）は、特定量の電流を受け取るように構成されており、予想よりも多いか、または少ない電力は、カメラシステムに悪影響を及ぼす可能性がある。この状況では、短絡は、バッテリによって供給される電圧が、カメラＡ（３３２）のために供給されている電圧よりも高いことを、このような電圧がカメラＡ（３３２）に現在供給されていようといまいと、もたらし、これは、両方の状況が、存在しないＶ_ｏｕｔ Ａ（３１６）またはバッテリ電圧よりも低いＶ_ｏｕｔ Ａ（３１６）に対して高い電圧を有するためである。いずれの場合も、ＦＥＴ Ａ（３１０）に固有のボディダイオード（図示せず）が、バッテリからの電力にさらされた場合、電流をＦＥＴ Ａ（３１０）の入力へと通過させ、かつこれにより、ＦＥＴ Ｂ（３１２）の入力ならびにカメラＢ（３３４）および／またはＳＭＰＳ（３０２）へと通過させるはずである。しかし、図３に示すように、ダイオードＡ（３２０）は、ＦＥＴ Ａ（３１０）の出力に向かう電流の流れを防止することにより、そのような状況を防ぎ、これにより、このような電力伝送の起こり得る負の結果を防止する。加えて、ダイオードＡ（３２０）は、バッテリ短絡からＳＭＰＳ（３０２）に向かって戻るエネルギーの伝達を防止する。そのような状況を検出するために、デュアルＨＳＳ（３０６）を、ＯＦＦモードにすることができる。ＯＦＦモードの間、ＲＤ Ａ（３３６）、１０キロオームの抵抗が、少量の電流がダイオードを通り越してデュアルＨＳＳ（３０６）の出力に向かって流れることを可能にする。このような電流は、ＨＳＳの出力に電圧を生成し、この電圧は、デュアルＨＳＳ（３０６）の検出回路（図示せず）によって検出される。電圧の存在により、カメラＡ（３３２）につながるラインが、自動車バッテリに短絡していることが判定される。次に、検出回路は、検出された電圧と、このバッテリ短絡状況とを、コントローラ（図示せず）に報告する。コントローラは、運転手へのディスプレイを起動して、検出されたバッテリ短絡状況を運転手に警告し、カメラＡがオフにされ、カメラＡが保護される（３３２）。

しばらくして、運転手がバッテリ短絡状況を修正した後に、同軸ケーブルＡ（３２８）が不注意に切断され、カメラＡ（３３２）をＥＣＵ（３００）から切り離す。そのような状況を検出するために、デュアルＨＳＳ（３０６）を、ＯＦＦモードにすることができる。ＯＦＦモードにある間、ＲＰＤ Ａ（３３８）、１００キロオームの抵抗が、ＨＳＳ（３０６）の出力をゼロボルトにプルダウンする。これは、デュアルＨＳＳ（３０６）の検出回路（図示せず）によって検出される。ゼロボルトの検出は、カメラＡ（３３２）につながるラインが切り離され、オープン負荷状況をもたらすことを判定する。次に、検出回路は、検出された電圧とオープン負荷状況とを、コントローラ（図示せず）に報告する。コントローラは、運転手へのディスプレイを起動して、検出されたオープン負荷状況を、運転手に警告し、カメラＡがオフにされ、カメラＡが保護される（３３２）。

当業者は、任意の数のＨＳＳチャネルＦＥＴ（例えば、４つのＦＥＴを有するクワッドＨＳＳ）が存在してもよいことを認識し、それらの各々が、逆電流を遮断して外部Ｖ_ｂａｔへの短絡からＳＭＰＳを保護するためにダイオードと対にされてもよく、かつオープン負荷状況またはバッテリ短絡状況を検出するためのＲＤおよびＲＰＤを有してもよいことを認識するであろう。

限られた数の実施形態に関して本発明を説明したが、本開示の利益を有する当業者は、本明細書に開示される本発明の範囲から逸脱しない他の実施形態を考案できることを理解するであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ、制限されるべきである。

Claims (18)

1. 電子制御ユニット（ＥＣＵ）の出力に、同軸ケーブルを介して結合された負荷装置を備え、
   前記ＥＣＵは、
   前記負荷装置のために電力を供給するように構成された電源と、
   前記出力に結合された、同軸ケーブルを介した電源（ＰｏＣ：ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ ｃｏａｘｉａｌ ｃａｂｌｅ）フィルタと、
   前記電源と、前記ＰｏＣフィルタとに、ＨＳＳ出力ラインを介して結合されたハイサイドスイッチ（ＨＳＳ）と、
   前記ＨＳＳ出力ライン内に配置され、かつ、前記出力から前記ＨＳＳに向かう電流を実質的に除去しつつ、前記ＨＳＳから前記負荷装置に向かう電流の流れを可能にするように構成されたダイオードと、
   前記ダイオードと並列に配置され、前記ＨＳＳがオフモードにあり、かつ、バッテリ短絡状況が起こっている間、電流が前記ＨＳＳに向かって前記ダイオードを通り越して流れることを可能にするように構成されたダイオード抵抗（ＲＤ）と、
   前記ＨＳＳの出力ラインと、前記ダイオードの前のグランドとの間に配置され、前記ＨＳＳがオフモードにあり、かつ、オープン負荷状況が発生している間、前記ＨＳＳの出力電圧を、ゼロボルトまでプルダウンするように構成されたプルダウン抵抗（ＲＰＤ）と、
   を備える、システム。
2. 前記負荷装置は、カメラである、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ＥＣＵは、自動車システムの一部である、請求項１に記載のシステム。
4. 前記電源は、スイッチモード電源である、請求項１に記載のシステム。
5. 前記ＨＳＳは、複数の電界効果トランジスタを備える、請求項１に記載のシステム。
6. 前記複数の電界効果トランジスタのそれぞれは、前記電源からの電力を、複数の負荷装置のうちの個別の負荷装置に接続および切り離すように構成されている、請求項５に記載のシステム。
7. 前記同軸ケーブルは、前記負荷装置に電力を供給しつつ、前記ＥＣＵに負荷装置データを供給する、請求項１に記載のシステム。
8. 前記ＥＣＵは、前記負荷装置から受信した前記負荷装置データの少なくとも一部を処理するように構成されている、請求項７に記載のシステム。
9. コントローラと、
   前記ＨＳＳの出力電圧を検出し、前記検出電圧を、前記コントローラに報告するように構成されている、検出回路と、
   をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
10. 電源と負荷装置との間に配置されたダイオードを含む電子制御ユニット（ＥＣＵ）を構成し、
    前記ＥＣＵから前記負荷装置に電力を供給し、
    故障状況を判定するテストを開始し、
    ハイサイドスイッチ（ＨＳＳ）を、オフモードにし、
    前記ＨＳＳの出力電圧を測定し、
    前記電圧がゼロボルトであること検出し、
    ゼロボルトを検出したことに基づいて、オープン負荷状況が発生したことを判定し、
    前記オープン負荷状況を、コントローラに報告する、ことを含む、方法。
11. 前記オープン負荷状況を修復した後、前記テストを開始して、前記故障状況を判定し、
    前記ＨＳＳを、オフモードにし、
    前記ＨＳＳの出力電圧を測定し、
    前記電圧がゼロボルト以外の値を有することを検出し、
    前記電圧がゼロボルトでないことを検出したことに基づいて、バッテリ短絡状況が発生したことを判定し、
    前記バッテリ短絡状況を、前記コントローラに報告する、ことをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記負荷装置は、カメラである、請求項１０に記載の方法。
13. 前記ＥＣＵは、自動車システムの一部である、請求項１０に記載の方法。
14. 前記電源は、スイッチモード電源である、請求項１０に記載の方法。
15. 前記ＨＳＳは、複数の電界効果トランジスタを備える、請求項１０に記載の方法。
16. 前記複数の電界効果トランジスタのそれぞれは、前記電源からの電力を、複数の負荷装置のうちの個別の負荷装置に接続および切り離すように構成されている、請求項１５に記載の方法。
17. 前記負荷装置は、同軸ケーブルを介して前記ＥＣＵに結合され、
    前記同軸ケーブルは、前記負荷装置に電力を供給しつつ、前記ＥＣＵに負荷装置データを供給する、請求項１０に記載の方法。
18. 前記ＥＣＵは、前記負荷装置から受信した前記負荷装置データの少なくとも一部を処理するように構成されている、請求項１７に記載の方法。

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