电压监控电路的制作方法

1.本发明涉及一种电压监控电路，更具体地，涉及一种电压监控电路、一种过电流保护电路，以及一种过电流保护方法，当用于电压监控的参考电压发生异常时，该电压监控电路阻断被监控的输入功率；该过电流保护电路用于通过限制输出电压来保护控制单元免受过电流的影响。


背景技术：

2.车辆不仅需要使用安装在车辆中的电池功率来操作车辆的电机，还需要提供通信驱动器、传感器以及各种控制器所需的稳定电压。
3.从电池输出的电压可能会有所不同，取决于车辆类型，例如小型车辆或大型车辆，并且从电池输出的电压可能会根据电池功率源(battery power source)的使用而不断地变化。然而，无论电池输出的电压的幅度如何，都必须提供车辆内的各个装置所需的稳定电压。
4.此时，使用电压监控电路对电池实际输出的电压等级进行检测和监控。此时，当电池实际输出的电压不在预设范围内，或者对电池电压进行监控的电路未正常操作时，就需要防止与电压监控电路连接的其他部件发生故障。
5.此外，如果在接收电池功率源时发生了过电流，则可能会对车辆内的电路或部件造成损坏。为了防止此类损坏，控制单元对从电池功率源输入的电流进行监控。当控制单元对从电池功率源输入的电流进行测量时，在发生较大的过电流的情况下，存在的问题是对从电池功率源输入的电流进行测量的控制单元也可能被损坏。
6.因此，需要一种即使在发生过电流时也能够安全地测量电流并保护内部电路或部件的过电流保护电路。


技术实现要素：

7.技术目标
8.本发明所要解决的技术问题是提供一种电压监控电路，当用于电压监控的参考电压发生异常时，该电压监控电路阻断被监控的输入功率。
9.此外，本发明所要解决的另一技术问题是提供一种过电流保护电路，该过电流保护电路对电流进行检测并限制输出电压，以保护控制单元免受过电流的影响。
10.本发明的问题不限于上述这些问题，并且本领域技术人员将通过以下描述清楚地理解其他未被提及的问题。
11.技术方案
12.为了解决上述技术问题，根据本发明第一实施例中的实施例的电压监控电路包括：钳位单元，其将从功率源输入的输入功率的电压钳位(clamping)至参考电压，并将其输出至mcu；以及开关单元，当钳位单元的参考电压发生异常时，开关单元阻断来自功率源的输入功率。
13.此外，钳位单元可以从电压供应单元接收具有预定电压电平的参考电压。
14.此外，开关单元可以阻断来自功率源的输入功率，以阻断将功率源施加到电压供应单元。
15.此外，电压监控电路还可以包括分压器单元，该分压器单元连接到钳位单元的前端，以对输入功率的电压进行分压。
16.此外，电压监控电路还可以包括低通滤波器，该低通滤波器连接到钳位单元的前端，以对输入功率进行滤波。
17.此外，开关单元可以由晶体管或mosfet组成。
18.此外，功率源可以是电池功率。
19.为了解决上述技术问题，根据本发明第一实施例中的另一实施例的电压监控电路的特征在于，包括：第一功率源输入单元和第二功率源输入单元，其接收电池功率；连接到第一功率输入单元的第一开关单元，以及连接到第二功率输入单元的第二开关单元；以及第一钳位单元，其用于将通过第一功率输入单元和第一开关单元输入的输入功率的电压钳位至参考电压，以及第二钳位单元，其用于将通过第二功率输入单元和第二开关单元输入的输入功率的电压钳位至参考电压，其中，当第一钳位单元的参考电压发生异常时，第一开关单元阻断来自第一功率输入单元的输入功率，并且其中，当第二钳位单元的参考电压发生异常时，第二开关单元阻断来自第二功率输入单元的输入功率。
20.此外，第一钳位单元和第二钳位单元可以通过分离的连接线路从电压供应单元接收具有预定电压电平的参考电压。
21.此外，第一开关单元被配置为晶体管，第二开关单元可以被配置为mosfet。
22.此外，第一开关单元被配置为mosfet，第二开关单元可以被配置为晶体管。
23.此外，通过比较在第一钳位单元中被钳位的电压与在第二钳位单元中被钳位的电压，来确定第一钳位单元的参考电压或第二钳位单元的参考电压是否发生异常；并且，当第一钳位单元的参考电压或第二钳位单元的参考电压发生异常时，可以关断连接到参考电压发生异常的钳位单元的第一开关单元或第二开关单元。
24.此外，第一钳位单元和第二钳位单元可以将钳位电压输出至mcu。
25.为了解决上述技术问题，根据本发明第一实施例中的另一实施例的电压监控电路的特征在于，包括：多个功率输入单元，其接收电池功率；多个开关单元，其连接到多个功率源输入单元中的每个功率源输入单元；以及多个钳位单元，其连接到多个开关单元中的每个开关单元，并将通过功率输入单元和开关单元输入的输入功率的电压钳位至参考电压，其中，开关单元被配置为不同类型的开关，并阻断来自与所述多个功率输入单元中参考电压发生异常的钳位单元连接的功率输入单元的输入功率。
26.为了解决其他技术问题，根据本发明第二实施例中的实施例的过流保护电路包括：电流检测单元，其用于检测从功率源输入的电流；电压检测单元，其检测从电流检测单元输出的第一电压，当第一电压小于第二电压时，将第一电压输出到控制单元，当第一电压大于或等于第二电压时，将第二电压输出到控制单元；以及控制单元，其根据从电压检测单元输入的电压的幅度来确定是否输入了过电流。
27.此外，当输入第二电压时，控制单元确定已经发生了过电流，并可以阻止来自功率源的功率源输入。
28.此外，还可以包括开关，其用于阻断来自功率源的功率源输入。
29.此外，当确定已经发生了过电流时，控制单元可以关断开关，以阻断来自功率源的功率源输入。
30.此外，控制单元可以包括电荷泵(charge pump)，该电荷泵将控制信号的电压转换至开关。
31.此外，电流检测单元可以包括电流镜电路或分流电阻器。
32.此外，电流检测单元所检测到的电流的幅度可以与根据所检测到的电流而输出的电压的幅度成比例。
33.为了解决其他技术问题，根据本发明第二实施例中的另一实施例的过流保护方法包括以下步骤：检测从电流检测单元输出的第一电压，该电流检测单元检测从功率源施加的电流；比较所述第一电压与第二电压；当第一电压小于第二电压时，将第一电压输入至控制单元；当第一电压等于或大于第二电压时，将第二电压输入至控制单元；以及，当输入第二电压时，确定已经发生了过电流。
34.此外，方法可以包括以下步骤：当确定已经发生了过电流时，阻断来自功率源的功率源输入。
35.此外，电流检测单元可以是电流镜电路或分流电阻器。
36.有益效果
37.根据本发明的实施例，当pmic的钳位参考电压发生异常时，可以通过阻断去往连接到pmic的其他部件的功率源来防止故障。此外，通过将开关实现为不同的器件，可以降低同时发生从属失效(dependent failure)的可能性。通过在分离的线路上接收pmic钳位参考电压，可以在一条线路失效时通过比较电池电压来实现安全机制。
38.此外，可以防止由于过电流而导致的对诸如控制单元或逆变器等部件的损坏。
39.根据本发明的效果不受上述例示内容的限制，并且更多不同的效果包括在本说明书中。
附图说明
40.图1是根据本发明第一实施例中的实施例的电压监控电路的框图。
41.图2和图3是根据本发明第一实施例中的另一实施例的电压监控电路的框图。
42.图4至图11是用于解释根据本发明第一实施例的电压监控电路的操作的图。
43.图12是根据本发明第二实施例中的实施例的过电流保护电路的框图。
44.图13是根据本发明第二实施例中的另一实施例的过电流保护电路的框图。
45.图14是用于解释根据本发明第二实施例的过电流保护电路的操作的图。
46.图15示出了根据本发明第二实施例中的实施例的过电流保护电路的比较示例。
47.图16和图17示出的实施例中实现了根据本发明第二实施例中的实施例的过电流保护电路。
48.图18是根据本发明第二实施例中的实施例的过电流保护方法的流程图。
49.图19是根据本发明第二实施例中的另一实施例的过电流保护方法的流程图。
具体实施方式
50.在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
51.然而，本发明的技术构思不限于所述的一些实施例，且可以以各种形式来实现，并且在本发明的技术构思的范围内，组成元件中的一个或多个可以在实施例之间选择性地进行组合或替换。
52.此外，除非明确定义和描述，否则本发明的实施例中所使用的术语(包括技术术语和科学术语)可以按照本领域技术人员通常理解的含义来解释，并且通常使用的术语(诸如在词典中定义的术语)可以考虑它们在相关技术背景中的含义来解释。
53.此外，在本说明书中所使用的术语是为了描述实施例，并不旨在限制本发明。
54.在本说明书中，除非在短语中具体说明，否则单数形式可以包括复数形式，并且当被描述为“a、b、c中的至少一个(或多于一个)”时，其可以包括能够由a、b和c组合成的所有组合中的一个或多个。
55.此外，可以使用诸如第一、第二、a、b、(a)和(b)等术语来描述本发明的实施例的部件。这些术语仅旨在将部件与其他部件区分开，并且这些部件的性质、次序或顺序等不受这些术语限制。
56.并且，当一部件被描述为与另一部件“连接”、“耦接”或“互连”时，该部件不仅直接与该另一部件连接、耦接或互连，还可以包括基于之间的其他部件与该另一部件“连接”、“耦接”或“互连”的情况。
57.此外，当被描述为被形成或布置在每个部件“之上(上方)”或“之下(下方)”时，“之上(上方)”或“之下(下方)”意指不仅包括两个部件直接接触的情况，还包括一个或多个其他部件形成或布置在这两个部件之间的情况。此外，当表述为“之上(上方)”或“之下(下方)”时，不仅可以包括基于一个部件向上的方向的含义，还可以包括向下的方向的含义。
58.根据图1的本发明第一实施例中的实施例的电压监控电路110包括钳位单元111和开关单元112，并且还可以包括分压器单元113和低通滤波器114。
59.钳位单元111将从功率源120输入的输入功率的电压钳位至参考电压。
60.更具体地，钳位单元111输入的功率源120的输入功率的电压电平钳位(clamping)至参考电压。这里，钳位是指将输入信号固定至特定的直流电平，并且当从功率源120输入的输入功率的电压的幅度大于参考电压时，输入功率的电压的幅度被限制为参考电压。
61.输入至钳位单元111的输入功率可以是电池功率120。由于电池功率120的电压不是恒定的，因此需要对电池功率进行监控。为此，需要电压监控电路110以用于对电池功率120的电压电平进行监控。电池功率120作为示例，自然也可以对除电池功率120以外的各种功率120的电压电平进行测量。在下文中，将基于从电池功率120接收输入功率来进行描述。
62.钳位单元111可以将钳位电压输出至mcu 140。在钳位单元111中被钳位至参考电压的电压可以被输出至mcu 140，以用于对电压进行监控。微控制器单元mcu(micro controller unit)140接收来自钳位单元111的钳位电压，并对功率源120的电压进行监控。mcu 140的adc模块可以接收0至5v的电压，以计算电池电压。通过这种方式，电子控制单元ecu(electronic control unit)可以通过所监控到的电池电压来检测失效，从而实现功能安全机制。
63.钳位单元111将从功率源120输入并被传送至mcu 140的输入功率的大小限制为参
考电压。这是因为当大于参考电压的电压被输入至mcu 140时，mcu中对该电压进行检测的电路或adc模块可能会被损坏。因此，为了保护电路或模块免受可能的损坏，钳位单元111将输入功率的电压钳位至参考电压。钳位单元111执行保护电路的功能。
64.钳位单元111可以从电压供应单元130接收具有预定电压电平的参考电压。需要参考电压来对输入功率的电压进行钳位。基于该参考电压，电压大于参考电压的输入功率的电压可以被降低至参考电压。参考电压可以根据待钳位的电压而变化。待钳位的电压可以根据安全规格或器件规格而变化。例如，参考电压可以为5v。
65.电压供应单元130供应参考电压，以用于在钳位单元111中对输入功率的电压进行钳位。电压供应单元130可以包括功率管理集成电路pmic(power management integrated circuit)。参考电压可以是从电压供应单元130供应给其他部件的电压。也就是说，提供给其他部件的电压可以作为参考电压供应，以用于钳位。
66.当钳位单元111的参考电压发生异常时，开关单元112阻断来自功率源120的输入功率。
67.更具体地，当钳位单元111的参考电压发生异常时，开关单元112阻断输入功率，使得输入功率不被输入。如上所述，钳位单元111的参考电压可以是从电压供应单元130供应的，然而当从电压供应单元130接收参考电压的连接线路或电压供应单元130发生诸如失效之类的异常时，钳位单元111会难以从电压供应单元130稳定地接收参考电压。当不能稳定地供应参考电压时，对输入功率的电压所进行的钳位也可能发生异常。因此，由于电压监控电路可能无法正常地操作，可能发生故障。为了防止电压监控电路或者连接到电压监控电路的其他电路或装置发生故障，当参考电压发生异常时，开关单元112阻断来自功率源120的输入功率。通过阻断输入功率，可以防止发生由未被钳位的输入功率而导致的故障。
68.开关单元112可以阻断来自功率源120的输入功率，以阻断将功率施加到电压供应单元130。当钳位单元111从电压供应单元130接收参考电压且参考电压发生异常时，如果参考电压未正常供应，则输入至钳位单元111的输入功率可能会通过钳位单元111来影响电压供应单元130侧。电压供应单元130不仅向钳位单元111供应参考电压，并且可以向其他部件供应与参考电压相对应的电压。当电压供应单元130包括pmic时，其可以向诸如执行can通信的can ic和传感器等的其他部件供应电压，并且当电压供应单元130未正常供应电压时，输入功率可能会通过钳位单元111施加到电压供应单元130侧，从而影响被连接到电压供应单元130的其他部件。当输入功率的电压大于电压供应单元130已供应的电压时，过电压可能会被施加到其他部件，并且可能发生失效。当输入功率为电池功率时，电池功率的电压值可能会波动而不是恒定电压，因此当输入功率的电压值波动时，其他部件也会受到影响。当对应的部件为执行通信等的部件时，通信中可能会发生错误，这可能导致重大安全问题。
69.例如，如果其影响了can ic，则正常的can通信可能无法执行。can通信是汽车等中所使用的通信方法，并且其根据0v或5v来表示0或1的值。在已经从电压供应单元130供应了5v从而传输表示1的5v的情况下，由输入功率而不是由电压供应单元130输入了除5v以外的电压或电压值波动的电压，对应的电压可能被确定为0而不是1，并且正常通信可能会变得困难。此外，当已提供给诸如压力传感器或温度传感器的电压供应单元130的5v电压发生异常时，精确的感测可能会变得困难，并且根据感测信息的其他操作可能会发生故障。
70.为了防止如上所述的其他部件的故障，当参考电压发生异常时，开关单元112阻断
来自功率源120的输入功率。
71.分压器单元113可以连接到钳位单元111的前端，以对输入功率的电压进行分压。分压器单元113可以对输入电压进行分压，以便输出恒定电压。低通滤波器114可以连接到钳位单元111的前端，以对输入功率进行滤波。低通滤波器114可以从输入功率中移除噪声，以便输出稳定的电压。分压器单元113和低通滤波器114可以依次连接到钳位单元111的前端，并且可以用于向钳位单元111传送稳定的输入功率。
72.开关单元112可以被配置为晶体管或mosfet。
73.晶体管(transistor)是一种半导体器件，其用于通过使用诸如锗(ge)和硅(si)的半导体来放大或切换电子信号和功率，晶体管由集电极(collector)、发射极(emitter)和基极(base)组成。根据形成各个配置的半导体的特性，晶体管被分为npn晶体管或pnp晶体管。当在发射极和基极之间施加正向电压时，电流在集电极中流动，并且使用该操作原理，晶体管可以被用作开关。
74.mosfet是金属氧化物半导体场效应晶体管，其由源极(source)、漏极(drain)和栅极(gate)组成。根据所使用的半导体器件的特性，mosfet可以被分为nmos或pmos。当向栅极施加电压时，在源极和漏极之间形成沟道，使得电流流过已经形成的沟道，因此使用该操作原理，mosfet可以被用作开关。
75.根据本发明第一实施例中的另一实施例的电压监控电路110可以由输入功率的多个移动路径组成，该多个移动路径由开关单元和钳位单元形成。如图3所示，根据本发明第一实施例中的另一实施例的电压监控电路110可以由第一功率输入单元、第二功率输入单元(未示出)、第一开关单元310、第二开关单元330、第一钳位单元320和第二钳位单元340组成。在图3的电压监控电路的详细描述中，将简要描述与图1的电压监控电路的详细描述相对应的描述。
76.第一功率输入单元和第二功率输入单元接收电池功率。
77.更具体地，第一功率输入单元和第二功率输入单元可以分别接收要针对其进行电压监控的电池功率120。通过从两个功率输入单元接收电池功率120来作为输入并将其传输至mcu 140，即使在一条传输路径中发生异常，电池功率120的电压也通过另一条传输路径传输至mcu 140，以实现稳定的电压监控。第一开关单元310连接到第一功率输入单元，第二开关单元330连接到第二功率输入单元。
78.第一钳位单元320将通过第一功率输入单元和第一开关单元310输入的输入功率的电压钳位至参考电压，第二钳位单元340将通过第二功率输入单元和第二开关单元330输入的输入功率的电压钳位至参考电压。第一钳位单元320和第二钳位单元340分别将输入功率的输入电压钳位至参考电压。第一钳位单元320的参考电压和第二钳位单元340的参考电压可以具有相同的电压值。或者，第一钳位单元320的参考电压和第二钳位单元340的参考电压可以具有不同的电压值。
79.第一钳位单元320和第二钳位单元340可以通过分离的连接线路从电压供应单元130接收具有预定电压电平的参考电压。第一钳位单元320和第二钳位单元340可以从一个电压供应单元130接收参考电压。当电压供应单元130包括多个输出线时，第一钳位单元320和第二钳位单元340可以通过不同输出线处的分离的连接线路来接收参考电压。当第一钳位单元320的与电压供应单元130连接的连接线路或第二钳位单元340的与电压供应单元
130连接的连接线路中的任何一条发生异常时，其中未发生异常的连接线路可以正常地操作，以便稳定地操作对电池功率120的电压监控。第一钳位单元320和第二钳位单元340可以各自从多个电压供应单元130而不是一个电压供应单元130接收参考电压。
80.第一钳位单元320和第二钳位单元340可以通过使用参考电压对各自的输入功率进行钳位，并将钳位电压输出至mcu 140。mcu 140可以通过从第一钳位单元320传输来的电压或从第二钳位单元340传输来的电压来了解电池功率120的电压。
81.当第一钳位单元320的参考电压发生异常时，第一开关单元310阻断来自第一功率输入单元的输入功率，当第二钳位单元340的参考电压发生异常时，第二开关单元330阻断来自第二功率输入单元的输入功率。当分别连接到第一开关单元310和第二开关单元330的第一钳位单元320和第二钳位单元的参考电压发生异常时，连接到参考电压发生异常的钳位单元的功率输入单元的输入功率被阻断。
82.在操作第一开关单元310或第二开关单元330时，通过比较由第一钳位单元320钳位的电压与由第二钳位单元340钳位的电压，确定第一钳位单元320的参考电压或第二钳位单元340的参考电压是否发生异常，并且如果第一钳位单元320的参考电压或第二钳位单元340的参考电压发生异常，则可以关断连接到参考电压发生异常的钳位单元的第一开关单元310或第二开关单元330。因此，参考电压是否异常可以通过比较由第一钳位单元320钳位的电压与由第二钳位单元340钳位的电压来确定。由第一钳位单元320钳位的电压与由第二钳位单元340钳位的电压的比较可以在mcu 140中执行，或者可以在分离的处理单元或控制单元中执行。
83.当电压监控电路正常操作时，分别由第一钳位单元320和第二钳位单元340钳位的电压具有相同的电压值。然而，当在第一钳位单元320中钳位的电压和在第二钳位单元340中钳位的电压具有不同的电压时，可以确定电压监控电路中已经发生了异常。例如，当两个电压中的一个突然地降低或升高时，可以确定钳位单元、电压供应单元或将对应的电压进行钳位的电压供应单元和连接线路中发生了异常。可替代地，当两个电压都变为大于参考电压时，可以确定在电压监控电路的两条路径中都已经发生了异常。
84.当确定第一钳位单元320和第二钳位单元340中的至少一个中已经发生了异常时，可以通过关断连接到被确定为发生了异常的钳位单元111的开关单元来阻断输入功率。当发现两个钳位单元111中均发生异常时，可以通过关断所有开关单元来阻断输入功率。
85.第一开关单元310和第二开关单元330可以配置有不同的元件。例如，第一开关单元310配置有晶体管，第二开关单元330配置有mosfet；以及，第一开关单元310配置有mosfet，第二开关单元330可以配置有晶体管。如上所述，使用形成两条路径的电路是为了当一个电路中发生异常时，通过另一电路来进行正常操作；其旨在当开关单元中的一个开关单元发生异常时，正常地操作另一开关单元。此时，可以通过使用不同类型的元件来防止从属失效。当第一开关单元310和第二开关单元330配置有不同的元件时，发生失效的概率是不同的，因此，即使在一个元件中发生失效，也可以降低在另一元件中发生相同失效的概率。为此，第一开关单元310和第二开关单元330可以配置有晶体管和mosfet中的不同元件。
86.本发明第一实施例中的另一电压监控电路可以包括多个功率输入单元、多个开关单元和多个钳位单元。电压监控路径以复数形式形成，其中各个路径由各自的功率输入单元、开关单元和钳位单元组成，各个开关单元112配置有不同类型的开关，并且可以阻断来
自多个功率输入单元中连接到参考电压发生异常的钳位单元的功率输入单元的输入功率。此时，功率输入单元、开关单元和钳位单元中的每一者可以由3个或更多个组成。
87.图4是用于对电池电压进行监控的电路的框图，其示出了通过两条路径以增强的稳定性来对电池电压进行监控的情况。在图4的电压监控电路中，由开关、分压器单元、低通滤波器(low-pass filter)和钳位(clamping)单元形成的电压监控路径包括两条路径。电池电压120通过以下路径分离和传输：通过开关_a 310、分压器单元410、低通滤波器420以及钳位单元320施加到微控制器140的路径；以及通过开关_b 330、分压器单元430、低通滤波器440以及钳位单元340施加到微控制器140的路径。两个钳位单元320和340通过不同的连接线路从pmic 130接收5v的参考电压。pmic 130连接到can ic 350和传感器360以及钳位单元320和钳位单元340。
88.在电压监控电路正常操作的情况下，钳位单元320和钳位单元340中的每一个分别正常地从pmic 130接收5v_a 450和5v_b 460，并且开关单元310和开关单元330中的每一个也正常地导通，使得电池电压120被正常地传输(470、480)至每个钳位单元320和340。
89.然而，当参考电压发生异常时，开关单元操作以防止故障。图5是用于解释当pmic 130中用于向钳位单元320施加参考电压的连接线路发生异常时电压监控电路的操作的图。此时，假设pmic 130中用于向钳位单元340施加参考电压的连接线路没有发生异常。当将来自pmic 130的参考电压5v_a施加到钳位单元320的连接线路510发生异常时，电池电压可能通过钳位单元111施加(530)到pmic 130而不是施加到微控制器140，并因此可能影响连接到对应连接线路510的其他部件，从而引起故障。因此，当连接线路510发生异常时，确定对应连接线路510的异常，并且关断所连接的开关单元310以阻断电池电压的输入。因此，通过阻断电池电压的输入，就不存在被传输至钳位单元320的电池电压，并因此可以阻断(530)从钳位单元320施加到pmic 130的电压。通过这种方式，可以防止连接到对应连接线路510的其他部件发生故障。
90.不同于连接到钳位单元320(其中参考电压发生异常)的开关_a 310被关断以阻断电池电压的输入，连接到钳位单元340(其中参考电压未发生异常)的开关_b 330维持正常导通，使得电池电压的输入不被阻断。5v_b正常地从pmic 130施加到钳位单元340，以便正常地在钳位单元340中对电池电压进行钳位，并将钳位电压施加到微控制器140。微控制器140可以使用通过钳位单元340接收到的模拟信号_b来监控电池电压，并通过与模拟信号_a进行比较来实现功能安全机制。通过这种方式，可以将对电池电压正常范围的检测增加至约90％。
91.不同于图4和图5中的电压监控电路，当通过一条连接线路63而不包括开关单元从pmic向每个钳位单元32、34供应参考电压时，如图6所示，可能难以防止发生故障。图6中的电压监控电路可以如图7所示地实现。如图7所示，钳位单元可以被实现为二极管。
92.根据图6和图7的电压监控电路可以通过以下路径向微控制器14施加电池电压12：由分压器单元41、低通滤波器42和钳位单元32组成的路径；以及，由分压器单元43、低通滤波器44和钳位单元34组成的路径。在正常操作的情况下，来自pmic的5v(13)可以正常地施加(61、62)到各个钳位单元。然而，如果pmic侧发生异常，则电池电压通过钳位单元32和钳位单元33施加到pmic侧，从而影响(64)连接到pmic的诸如can ic或传感器等的其他部件，这可能导致故障。此外，由于pmic中仅有一条连接线路接收参考电压，因此电压监控电路此
时不操作，因此功能安全机制覆盖性较低。在这种情况下，对电池电压正常范围的检测可能仅为约60％。
93.如上所述，为了防止故障，电压监控电路中所包括的开关可以由不同的元件组成，并且元件可以各自包括晶体管和mosfet中的一个。图8是其中第一开关单元310被配置为晶体管且第二开关单元330被配置为mosfet的实施例的框图。
94.第一开关单元310被配置为晶体管，并且可以被配置为pnp晶体管。其可以包括多个pnp晶体管、限流电阻器和分压电阻器。晶体管812可以连接到将电池电压120传输至钳位单元的线路。此时，发射极可以连接到电池电压120，集电极可以连接到钳位单元侧，基极可以连接到电压供应侧。这里，电压供应单元可以是pmic。根据施加到基极的pmic侧的电压，电流流向集电极，并且当与参考电压对应的pmic侧的电压出现异常且没有电压施加到基极时，电流不会流向集电极，从而阻断电池电压的输入。这防止了电压监控电路或其他连接的部件出现故障。连接在pmic中执行切换操作的晶体管812的电路包括两个分压电阻器831和816，其用于对pmic电压进行分压；并且还包括晶体管811，其能够根据已经分压的pmic电压的电压输入而将0v施加到晶体管812的基极；并且还可以包括限流电阻器814和限流电阻器815，其用于防止电流的异常流动。通过这种方式，可以执行稳定的切换操作。
95.为了防止从属失效，不同于第一开关单元310，第二开关单元330可以被配置为mosfet。其可以包括p-mosfet、n-mosfet和多个分压电阻器。pmos 822可以连接到将电池电压120传输至钳位单元的线路。此时，源极可以连接到电池电压120，漏极可以连接到钳位单元侧，栅极可以连接到pmic侧。根据施加到栅极的pmic侧的电压，在源极和漏极之间形成沟道，并且当与参考电压对应的pmic侧的电压发生异常并且没有电压施加到基极时，由于在源极和漏极之间没有形成沟道，因此电池电压的输入被阻断。这防止了电压监控电路或其他连接的部件发生故障。
96.如上所述，操作电压监控电路可以在lcu内使用，以使用图9中的电池功率来驱动电机。通过使用两个lcu 920和970将电池功率910施加到双电机930，每个lcu通过连接器911来发送和接收电池功率910、can通信940和扭矩传感器功率950。通过emi滤波器912将电池功率910施加到功率供应装置914、信号测量装置913和停机(shutdown)控制918。将施加到停机(shutdown)控制918的功率通过三相逆变器919和相位开关921作为电机驱动功率1施加到双电机930。将施加到信号测量装置913的电池功率通过电压监控电路960施加到微控制器915。电压监控电路960包括开关单元961和钳位单元962，并且可以被实现为如图4所示的电路。将施加到功率供应装置的电池功率作为钳位参考电压施加到信号测量装置913，并且作为收发器功率施加到车辆can接口916和扭矩传感器接口915，以便通过连接器911发送到can通信940和扭矩传感器功率950。lcu 970具有与lcu 920相同的配置，并且可以通过内部can接口922彼此进行can通信。可以在lcu 970的信号测量装置中包括电压监控电路960，以与之对应。
97.图10示出了在图6和图7的电压监控电路中测量到的电压和电流的波形；图10(a)是电池电压的adc信号，图10(b)是从钳位单元流向pmic的电流，图10(c)是从pmic供应的钳位参考电压。
98.当施加5v的稳定钳位参考电压时(如图10(c)所示)，可以看到当施加电池功率时，电池正常操作(如图10(a)所示)。然而，当钳位参考电压发生异常并其下降至0v时，用于对
电池电压进行测量的模拟电势为高，并且电流从钳位电路流向pmic功率(如图10(b)所示)。在将该电池电压施加到pmic侧时，可以看到电池电压的adc信号下降(如图10(a)所示)。在水平轴(即时间轴)上的1001段中，在输入电池功率之后，可以进行正常的adc供应，但是当钳位电路发生异常时，电池电压adc变得异常(如图10(a)的1002段中所示)，并且当关断pmic的功率时(如图10(b)所示)，功率通过钳位二极管供应给其他部件，这可能会导致故障。
99.图11示出了在图4和图5的电压监控电路中测量到的电压和电流的波形，该电压监控电路包括两个开关a和b。图11(a)至图11(c)是开关a侧的波形，分别指示了电池电压adc信号、从钳位单元流向pmic的电流以及从pmic供应的钳位参考电压。图11(d)至图11(f)是开关b侧的波形，并且分别指示电池电压adc信号、从钳位单元流向pmic的电流以及pmic供应的钳位参考电压。可以看出，在水平轴(即时间轴)上的1101段中，在输入电池功率之后，可以进行正常的adc供应；根据在1102段中(其中钳位电路出现异常)的开关a和开关b的操作，电池功率adc变为0v(如图11(a)和图11(c)所示)，并且从钳位电路流向pmic的电流也变为0a(如图11(b)和图11(e)所示)。
100.如上所述，已经参考图1至图11描述了根据本发明的第一实施例的电压监控电路。在下文中，将参考图12至图19描述根据本发明的第二实施例的过电流保护电路和过电流保护方法。根据本发明的第二实施例的过电流保护电路及过电流保护方法的详细说明基于根据本发明的第一实施例的电压监控电路、名称、术语以及功能，并且各个实施例的详细描述可以彼此相同或彼此不同。
101.在下文中，将参考附图描述根据本发明的第二实施例的过电流保护电路的配置和过电流保护方法。
102.图12是根据本发明第二实施例中的实施例的过电流保护电路的框图。
103.根据本发明第二实施例中的实施例的过电流保护电路1000被配置为电流检测单元1110、电压检测单元1120和控制单元1130，并且还可以包括开关1140或电荷泵1150。
104.电流检测单元1110对从功率源1210输入的电流进行检测。
105.更具体地，电流检测单元1110对从功率源1210输入的电流进行检测，以便对从功率源1210输入的电流进行监控。在将输入功率施加到负载1220之前，电流检测单元1110被定位在功率源1210的输入线路中，以便对电流进行检测。
106.电流检测单元1110可以包括电流镜电路(current mirror circuit)或分流电阻器(shunt resistor)。电流镜电路是这样一种电路，其如同镜子一样对一个电路中流动的电流进行复制并将相同的电流供应给另一电路。电流镜电路可以如图14所示地实现。电流镜电路将在下文中进行详细描述。
107.分流电阻器是这样一种类型的分流电阻器，其用于对电流进行测量且具有非常低的电阻值。分流电阻器也被称为分流器(shunt)。分流电阻器串联连接到要对电流进行测量的位置处，测量在分流电阻器中生成的电压，并使用等式“电流＝电压/电阻”来测量电流。
108.此外，可以使用用于感测电流的各种电路或装置作为电流检测单元1110。
109.在电流检测单元1110中，所检测到的电流的幅度可以与根据所感测到的电流而输出的电压幅度成比例。电流检测单元1110对电流进行测量，并且可以输出电压来作为结果，并且所检测到的电流的幅度可以与根据所检测到的电流而输出的电压的幅度相互成比例。
例如，在电流检测单元1110被形成为在10a流动时输出1v的情况下，当100a流动时可以输出10v。如上所述，可以通过使用电流检测单元1110检测到的电流的幅度与所输出的电压的幅度之间成比例的关系，使用从电流检测单元1110输出的电压来测量电流。
110.电压检测单元1120检测从电流检测单元1110输出的第一电压，并且当第一电压小于第二电压时，将第一电压输出到控制单元，当第一电压等于或大于第二电压时，将第二电压输出到控制单元。
111.更具体地，电压检测单元1120可以检测从电流检测单元1110输出的第一电压，但可以根据第一电压的幅度而向控制单元输出不同的电压。如上所述，电流检测单元1110测量电流并输出电压。所输出的电压被施加到控制单元1130，以根据来自控制单元1130的施加的电压来测量电流。假设从电流检测单元1110输出的电压是第一电压，当第一电压被直接施加到控制单元1130时，并且当第一电压的幅度大于由于过电流等而导致的控制单元1130能够承受的电压的幅度时，控制单元1130可能被损坏。因此，为了保护控制单元1130，电压检测单元1120不直接将第一电压施加到控制单元1130，而是可以根据第一电压的电平对施加到控制单元1130的电压进行限制。
112.当第一电压小于第二电压时，电压检测单元1120将第一电压输出到控制单元1130，并且当第一电压等于或大于第二电压时，将第二电压输出到控制单元1130。即，当第一电压小于根据可能导致控制单元1130损坏的电压而进行设置的第二电压时，由于第一电压具有不会损坏控制单元1130的电平，因此电压检测单元1120将第一电压输出到控制单元1130。
113.然而，当第一电压等于或大于第二电压时，当将这种情况下的第一电压施加到控制单元1130时，控制单元1130可能发生损坏。将不会对控制单元1130造成损坏的第二电压而不是第一电压输出至控制单元1130。即，电压检测单元1120有条件地将第一电压钳位(clamping)至第二电压。
114.例如，当第二电压为5v时，如果第一电压为2v(其小于5v)，则向控制单元1130输出2v的第一电压。然而，当第一电压为6v或更大时(其中第二电压为5v)，则向控制单元1130输出5v(即第二电压)，而不是6v(即第一电压)。
115.第二电压可以是控制单元1130的极限电压，或者是比极限电压小一裕度值(margin value)的电压。可以使用控制单元1130的输入/输出端子的极限电压。例如，当控制单元1130的极限电压为6v时，第二电压可以通过应用1v的裕度而被设置为5v。当应用更宽的裕度时，可以更多地改善安全性，但由于容许电流(allowable current)的范围可能会减小，因此必须适当地设置第二电压。第二电压可以由用户设置。
116.电压检测单元1120可以被实现为电压检测器(voltage detector)ic。电压检测器ic是将所感测到的电压的幅度限制至预定幅度或更小幅度的ic，并且其可以通过使用这种方式来对输出到控制单元1130的电压的幅度进行限制。
117.控制单元1130根据从电压检测单元1120输入的电压的幅度来确定是否输入了过电流。
118.更具体地，控制单元1130使用从电压检测单元1120输入的电压来对电流检测单元1110所检测到的电流的幅度进行测量，并根据测量到的电流的幅度来确定是否输入了过电流。
119.如上所述，电流检测单元1110检测电流并输出电压，并且电流的幅度与电压的幅度相互成比例。控制单元1130可以根据从电压检测单元1120输入的电压的幅度来测量电流的幅度。当电流检测单元1110是电流镜电路时，电流可以根据电流镜电路的特性，通过使用电流和电压之间的关系而从电压进行测量。当电流检测单元1110是分流电阻器时，电流可以根据电压和电阻之间的关系而从电压和分流电阻器进行测量。可替代地，电流可以通过使用预先存储的电压和电流之间的关系，从电压进行测量。此时，电压和电流之间的关系可以被存储为查找表或被存储在存储器中。过电流保护电路1000还可以包括存储单元(未示出)，其用于存储关于电压和电流之间关系的信息。
120.当输入第二电压时，控制单元1130可以确定已经发生了过电流，并且可以阻断来自功率源1210的功率输入。如上所述，当第一电压等于或大于第二电压时，电压检测单元1120向控制单元1130输出第二电压，而不是第一电压。当从电压检测单元1120施加的电压为第二电压时，控制单元1130可以确定第一电压等于或大于第二电压，并且因此可以确定已经发生了过电流。然而，当输入小于第二电压的电压时，即当输入第一电压时，可以确定没有发生过电流。
121.当输入第二电压，控制单元1130确定已经发生了过电流时，控制单元1130可以阻断来自功率源1210的功率输入以保护其他部件。当发生过电流时，连接到功率源1210的其他部件以及控制单元1130可能会由于过电流而损坏，为了保护内部电路或部件，控制单元1130可以阻断来自功率源1210的功率输入。此时，可以生成已经发生过电流的警报，或者可以将是否已经发生过电流或功率源是否被阻断传输至更高级别的控制单元。
122.开关1140阻断来自功率源1210的功率输入。开关1140形成在输入功率源1210的最前端处，并且当开关1140关断时，其可以阻断来自功率源1210的功率输入。开关1140可以被配置为fet。除此之外，可以使用各种切换装置来实现开关1140。
123.当确定已经发生了过电流时，控制单元1130可以关断开关1140以阻断来自功率源的功率输入。控制单元1130根据确定发生了过电流来进行控制，并基于该控制导通/关断开关1140。当控制单元1130确定电压检测单元1120检测到的电压生成了过电流时，可以通过关断开关1140来阻断来自功率源1210的功率输入。
124.电荷泵1150可以将控制信号的电压转换至控制单元1130的开关1140。电荷泵(charge pump)是一种对输入电压进行升压或降压并将其输出的器件，其是一种使用电容器的直流-直流转换器(dc-dc)。通过使用电容器来存储能量，电荷泵可以被制造成小尺寸，并具有高效率。通过使用电荷泵1150，控制单元1130的控制信号的电压可以被转换成适合于对开关1140进行控制的电压。
125.根据本发明第二实施例的过电流保护电路可以如图14所示地实现。图14示出了使用电流镜电路作为电流检测单元1110的示例，并且电流镜电路可以如图14所示地实现。电流从功率源1210输入并流经r2流至r3，借助于被配置为4个bjt的镜像电路结构，相同的电流流经r1和r4，并且r4上的电压被输出。施加到r4的电压被输出至电压检测单元1120，并且电压检测单元1120可以用电压检测器(voltage detector)来实现。当从电流检测单元1110输出的第一电压小于第二电压时，电压检测单元1120将第一电压输出至作为控制单元1130的mcu，并且当第一电压等于或大于第二电压时，将第二电压输出至控制单元1130以保护控制单元1130。控制单元1130通过使用输入电压的幅度来测量电流，并且当电压检测单元
1120输出被限制为第二电压的电压时，控制单元1130受到保护。当输入第二电压时，控制单元1130确定已经发生了过电流，并且为了阻断过电流，控制用于阻断来自功率源的功率输入的开关1140关断。此时，从控制单元1130输出的控制信号通过电荷泵1150进行转换以用于开关控制，并被输出至开关1140以关断开关1140。这里，开关1140可以是b到b开关(b to b switch)。通过这种方式，可以保护内部电路或部件，诸如从功率源向其施加电流以驱动电机的桥接电路。
126.图15是根据本发明第二实施例中的实施例的过电流保护电路的比较示例，并且从电流检测单元2011输出的电压被直接输出至作为控制单元2013的mcu，使得在发生过电流时可能对控制单元2013造成损坏。例如，当10a的电流流动时，设置为输出1v，当100a的电流流动时，输出10v的电压，当mcu的i/o端子电压为6v或更大时，可能会发生损坏。因此，当发生过电流时，难以保护mcu。此外，即使发生了过电流，因为没有形成能够阻断过电流的开关，也难以保护其免受过电流的影响。
127.图16和图17示出了一个实施例，其中在车辆内部实现了根据本发明第二实施例中的实施例的过电流保护电路，电流检测单元1110为电流镜电路，其检测从电池功率1210输入的电流，电压检测单元1120检测电压并将被限制至第二电压的电压输出至控制单元1130，即mcu，控制单元1130根据输入电压来确定是否发生过了电流，当发生过电流时，通过使用经由电荷泵转换的控制信号来关断开关1140，从而阻断来自功率源1210的功率输入。从功率源1210输入的输入功率通过emc滤波器1510和直流电容器1520施加到门极驱动器1530和桥接电路1220，以用于驱动电机，并且当检测到过电流时，将关断开关1140，阻断向门极驱动器1530和电机驱动桥接电路1220输入过电流，从而保护内部电路或部件。
128.过电流保护电路1000可以形成在车辆的电机驱动ecu的电池功率1610的功率输入级处，如图17所示。电池功率1610输入并被提供给内部电路和部件，诸如用于驱动电机的功率ic、门极驱动器ic和b6桥接电路1620；过电流保护电路可以通过测量电池功率的输入端子处的电流并在发生过电流时快速地阻断来自功率源的功率输入，来保护内部电路或部件。
129.图18是根据本发明第二实施例中的实施例的过电流保护方法的流程图；图19是根据本发明第二实施例中的另一实施例的过电流保护方法的流程图。图18和图19中每个步骤的详细描述与图12至图17中的过电流保护电路的详细描述相对应，因此将省略重复的描述。
130.在步骤s11中，检测从电流检测单元输出的第一电压，该电流检测单元用于检测从功率源施加的电流。电流检测单元可以是电流镜电路或分流电阻器。此后，在步骤s12中，对第一电压和第二电压进行比较。作为步骤s12中的比较结果，当第一电压小于第二电压时，在步骤s13中将第一电压输入至控制单元。作为步骤s12中的比较结果，当第一电压等于或大于第二电压时，在步骤s14中将第二电压输入至控制单元，并且在步骤s15中当输入第二电压时，确定生成或输入了过电流。
131.在步骤s15中，当确定已经发生了过电流时，在步骤s21中，可以阻断来自功率源的功率输入。
132.根据本实施例的修改实施例可以一起包括第一实施例的一些配置和第二实施例的一些配置。换言之，修改实施例可以包括第一实施例，但可以省略第一实施例的一些配
置，并且可以包括对应的第二实施例的一些配置。或者，修改实施例可以包括第二实施例，但省略第二实施例的一些部件，并且可以包括对应的第一实施例的一些部件。
133.上述实施例中描述的特征、结构、效果等包括在至少一个实施例中，并且不一定限于仅一个实施例。此外，每个实施例中所示的特征、结构、效果等可以由实施例所属领域的普通技术人员针对其他实施例进行组合或修改。因此，与此类组合和变型相关的内容应被解释为包括在实施例的范围内。
134.同时，本发明的实施例可以在计算机可读记录介质上被实现为计算机可读代码。计算机可读记录介质包括存储有能够由计算机系统进行读取的数据的所有类型的记录器件。
135.计算机可读记录介质的示例有rom、ram、cd-rom、磁带、软盘和光学数据存储器件，此外，它们以分布式方式分布在经联网的计算机系统中，在该系统中计算机可读代码可以被存储和执行。并且，用于实现本发明的功能(functional)程序、代码和代码段可以由本发明所属技术领域的程序员容易地推断出。如上所述，在本发明中已经对诸如特定部件等的特定事项以及有限的实施例和附图进行了描述，但提供这些仅是为了帮助更一般地理解本发明，并且本发明不限于上述实施例，本发明所属领域的普通技术人员可以根据这些描述进行各种修改和变型。
136.因此，本发明的精神不应限于所描述的实施例，并且不仅是将在后面进行描述的权利要求，而是所有那些与权利要求等效的内容或者对权利要求进行的等效修改都将被视为属于本发明精神的范围。