JP2008275590A - パワーをモニタし且つ制御し且つ開負荷状態を検知する集積回路及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パワーをモニタし且つ制御し且つ出力ポートにおける開回路状態を識別するための集積回路及び方法を提供する。
【解決手段】出力ポートの最小開回路電流値をメモリ２０８に記憶し、電流検知回路２１６により定常状態電流の平均値を算出し、算出された平均値と前記最小開回路電流値と比較され、比較結果に基づいて。出力ポートの開回路状態を判定する。判定結果をパワー制御回路２１２に送る。パワー制御回路２１２により必要な制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は電子回路に関するものであって、更に詳細には、パワーをモニタし且つ制御し且つオープンロード（ｏｐｅｎ ｌｏａｄ）即ち開負荷状態を検知する集積回路及び方法に関するものである。

車両、航空機、テレコミュニケーション及びその他のシステムにおいて、種々のロード即ち負荷へ送給される電気的パワーをモニタし且つ制御することが必要である。又、負荷へ電気的パワーを送給するために適合されている出力ポートにおいて開負荷状態を識別することが望ましい。出力ポートにおける開負荷状態は、例えば、該出力ポートにおける機能障害（例えば、欠陥性のＬＥＤ）又は欠落している回路（例えば、壊れたコネクタ、ワイヤ又は負荷）を表わす場合がある。検知された開負荷条件は、負荷の不存在を表わす場合があり、又はマルチ負荷回路における単一の負荷又はランプがオープン即ち開である場合に測定されるような電流減少を表わす場合がある。

プロダクショントレーラー牽引デザインは、車両内の１つ又はそれ以上のモジュール内に分散されているスイッチング及び固定保護装置を具備する機械的コネクタから構成されている。このトレーラー牽引デザインにおいては、既知の開回路条件を有するトレーラーがその開回路条件を検知することなしに牽引車両へ接続される蓋然性がある。このことは、機能していない外部ライトを具備するトレーラーが、機能障害を発生しているトレーラーライトの直接的な検知又は表示なしで牽引車両により牽引される場合があるという危険性のある状態となる場合がある。付加的に、部分的な開検知（例えば、マルチ負荷回路における１つ又はそれ以上の負荷が開）も使用可能なものではない。１つの例は、８個又はそれ以上の側部アンバーマーカー（二次的ランプ）及び２個の後部マーカーランプ（一次）を有している場合がある旅行用トレーラー上のマーカー即ち走行ランプ回路である場合がある。後部マーカーランプは牽引車両のバックミラーにおいて見えるように側部マーカーが適切に機能している間はオープン即ち開となる場合がある。このことは、後ろから見た時にそのトレーラーが近付いて来る車両に対して見えないかもしれないという問題があることをドライバーに対して視覚的な表示を与えるものではない。

トレーラーを牽引するようにデザインされた車両においては、トレーラー負荷を制御するために車両内に据え付けられたトレーラー牽引コネクタ及び電気的コンポーネントが、トレーラーへ電気的パワーを送給し且つトレーラー内に据え付けられている種々の装置又は負荷をモニタし且つ制御するために典型的に使用される。トレーラー牽引コネクタは、通常、トレーラー装置又は負荷へ電気的パワーを送給するために適合された１つ又はそれ以上の出力ポート又はピンを包含している。該装置は、走行ライト、ブレーキライト、パーキングライト、電気的ブレーキ、トレーラーバッテリ及びウインカーを包含することが可能である。トレーラー牽引コネクタにおける選択した出力ポート又はピンは、通常、特定の目的に適う装置へ接続されている。例えば、トレーラー上のブレーキライトを動作するための出力ポート及び右側のウインカーを動作するための別の出力ポート及び左側のウインカーを動作するための更に別のものが存在する場合がある。

トレーラー負荷を制御するために車両内に据え付けられている既存のトレーラー牽引コネクタ及び電気的コンポーネントは、典型的に、負荷電流の実時間測定を実施すること及びその測定に基づいて開回路電流制限をインテリジェントに設定することの能力を欠如している。トレーラーを切れたバルブのような既存の開と接続しているような簡単な開検知を検知し且つドライバへ知らせることは不可能である。更に、車両は異なる電気的負荷を有する幾つかのタイプ及び寸法のトレーラーを牽引するために使用される場合があり、そのことは、トレーラーマーカー又は走行ランプ等の複数の負荷回路における開負荷検知を更に複雑なものとさせている。既存のトレーラー牽引コネクタであってそれをサポートする電子的スイッチング及び固定保護装置を具備しているものは、負荷特性及び観察された条件に基づいて開回路電流限界を設定する能力を欠如している。又、既存のトレーラー牽引コネクタは、トレーラーへの接続前に前から存在していた開が存在する場合に対称的な負荷形態における不均衡な負荷条件を識別する能力を欠如している。

パワーをモニタし且つ制御し且つ出力ポートにおける開回路状態を識別する集積回路及び方法が開示される。

本方法は、出力ポートの最小開回路電流値を決定することを包含している。該最小開回路電流値は出力ポートのハードウエア特性及び取付けられている負荷に基づいている。該最小開回路電流値はメモリ内に格納される。

本方法は、選択した時間間隔において選択した回数だけ出力ポートにおける定常状態電流を測定することを包含している。該測定された定常状態電流値はメモリ内に格納される。本方法は、該定常状態電流値のサブセットを選択することを包含している。該定常状態電流値のサブセットの選択はプロセッサにより実施される。本方法は、１個又はそれ以上の取付けられている負荷の検知に基づいて開回路電流制限値を学習することを包含している。本方法は平均電流値を該最小開回路電流値（負荷が検知されない場合）又は学習した開回路電流値（負荷又はトレーラーが検知される場合）と比較し、且つ出力ポートにおける蓋然性のある開回路状態を報告することを包含している。出力ポートにおける開回路状態は相次ぐ蓋然性のある開回路状態に対してインクリメントされるカウンタによりバリデート（ｖａｌｉｄａｔ）即ち正当化（検証）される。カウンタにおけるカウント値が最大スレッシュホールド値を超える場合には有効な開回路状態が報告される。

この出願は、２００４年１０月１８日付で出願された「車両トレーラー牽引コネクタを駆動する方法及びシステム（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｄｒｉｖｉｎｇ ａ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｔｒａｉｌｅｒ Ｔｏｗ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）」という名称の本願出願人に譲渡されており同時係属中の米国特許出願第１０／９６７，３８９号（公開番号２００６／００８５０９９Ａ１）を全ての目的のために引用により取込む。本願は、又、米国特許出願（代理人ドケット０７−Ｌ−０３８、「車両のバッテリ充電を保存し且つトレーラー負荷を保護する集積回路及び方法（ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＣＩＲＣＵＩＴ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＰＲＥＳＥＲＶＩＮＧ ＶＥＨＩＣＬＥ’Ｓ ＢＡＴＴＥＲＹ ＣＨＡＲＧＥ ＡＮＤ ＰＲＯＴＥＣＴＩＮＧ ＴＲＡＩＬＥＲ ＬＯＡＤ）」という名称）及び（代理人ドケット０７−Ｌ−１１１、「電気的装置の分類及び短絡回路保護用の集積回路及び方法（ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＣＩＲＣＵＩＴ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＬＡＳＳＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ ＡＮＤ ＳＨＯＲＴ ＣＩＲＣＵＩＴ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ）」という名称）を全ての目的のために引用により取込む。

図１Ａはトレーラーを牽引するためにデザインされたビークル（ｖｅｈｉｃｌｅ）即ち車両内に据え付けることが可能なトレーラー牽引コネクタ１０４の概略図である。トレーラー牽引コネクタ１０４は図１Ｂに示した電子回路１０８を包含している。電子回路１０８を別に示しているが、電子回路１０８は、典型的に、トレーラー牽引コネクタ１０４の内側（例えば、その中にカプセル化又は収納されている）に存在することが理解される。電子回路１０８はトレーラー内の装置へパワーを送給するために動作可能な１個又はそれ以上の電子装置１１２を包含している。電子回路１０８は、トレーラー牽引コネクタ１０４の内側に確実に据え付けられているＰＣボード１１６上に据え付けることが可能である。電子回路１０８は、各々がトレーラー内の特定の装置へ接続されている１個又はそれ以上の出力ポート又はピン１２０を包含している。

図２はパワーをモニタし且つ制御し且つ開負荷（「開回路」とも呼称される）状態を検知するための回路２００の例示的な実現例を示している。回路２００は、半導体基板上に製造した集積回路装置として実現することが可能である。代替的に、回路２００はディスクリートなスタンドアローンコンポーネントで実現することが可能である。該回路は、例えば、回路２００及びコネクタ１０４がその中に据え付けられている車両のバッテリを包含することが可能な電源（不図示）からパワーが供給される。

１つの例示的実現例においては、回路２００は負荷におけるパワーをモニタし且つ制御するため及び開負荷状態即ち開回路状態を検知するためにトレーラー牽引コネクタ内に実装させることが可能である。該負荷は回路２００が据え付けられている車両により牽引されるトレーラー内に据え付けられている抵抗性、誘導性、容量性、バッテリ又は任意のその他のタイプの負荷とすることが可能である。例えば、該負荷はトレーラーライティング負荷（ＬＥＤ、白熱灯、キセノン等）又はトレーラーバッテリとすることが可能である。当業者に明かなように、回路２００は航空機パワーシステム、テレコミュニケーションズ、ネットワーキング、無線及びその他の適用例において使用して負荷におけるパワーをモニタし且つ制御することが可能であり且つこのようなシステム適用例においての開負荷条件を検知することが可能である。

回路２００はメモリ２０８へ結合されているプロセッサ２０４を包含している。プロセッサ２０４は、データ処理タスクを実行するためにプログラムされている幾つかの市販のマイクロコントローラのうちの１つとすることが可能である。特に、プロセッサ２０４は、メモリ２０８からデータを受取り且つその中にデータを格納する形態とされている。プロセッサ２０４は、複数個の命令コードを実行することにより、メモリ２０８及び回路２００のその他のコンポーネントの両方から受取ったデータに関して複数の数学的及び／又は論理的演算を実施する。

回路２００はプロセッサ２００へ電気的に結合されているスイッチ動作されるパワー制御回路２１２を包含している。スイッチ動作されるパワー制御回路２１２は、プロセッサ２０４からのパワー制御信号２０６に応答してバッテリから負荷２０４へ送給されるパワーを制御する。負荷２４０は出力ポート２４２を介してスイッチ動作されるパワー制御回路２１２へ電気的に結合させることが可能である。スイッチ動作されるパワー制御回路２１２は、オプションとして、プロセッサ２０４へフィードバック信号２１０を供給することが可能である。１つの例示的実現例においては、スイッチ動作されるパワー制御回路２０４はパワーＭＯＳＦＥＴのようなパワー半導体装置又は制御されたパワーを負荷２４０へ送給することが可能なパワー集積化ベーストランジスタである。プロセッサ２０４からのパワー制御信号２０６に応答して、パワー制御回路２１２のデューティサイクルが変化されて負荷２０４へ送給されるパワーの量を規制する。１つの例示的実施例においては、パワー制御信号２０６はスイッチ動作されるパワー制御回路２１２のオン及びオフ時間を制御するために変化されたデューティサイクルを有するパルス幅変調された信号である。

回路２００はパワー制御回路２１２内を流れ且つ負荷２０４の各々へ送給される電流を測定する形態とされた電流検知回路２１６を包含している。電流検知回路２１６は、スイッチ動作されるパワー制御回路２１２内に組込むことが可能である。代替的に、電流検知回路２１６は負荷２４０へ流れる電流を測定する形態とされた別個のスタンドアローン回路とすることが可能である。電流検知回路２１６は与えられた負荷２４０へ流れる電流を測定し且つ測定された電流に応答して電流検知信号２１８を供給する。後述するように、測定された電流が所定の電流値未満である場合には、電流検知信号２１８は開回路状態を表わすことが可能である。該所定の電流値は回路２００の負荷２４０及び／又は出力ポート２４２のハードウエアデザイン特性に基づく最小電流スレッシュホールドとすることが可能であり、又は該所定の電流値は後述するように学習フェーズ期間中に計算される学習された電流値に基づくものとすることが可能である。該測定された電流が最大電流スレッシュホールドを超える場合には、電流検知信号２１８は短絡回路条件を表わすことが可能であり、負荷２４０からパワーを取除くことをプロセッサ２０４へ促す。

１つの例示的実現例においては、電流検知回路２１６は基準電流を発生する基準電流発生器２２４を包含している。電流検知回路２１６は、又、負荷２４０における測定された電流を該基準電流と比較し、且つその比較に応答して電流検知信号２１８を発生する比較器回路２２８を包含している。該基準電流は最小電流スレッシュホールド、最大電流スレッシュホールド、学習された電流スレッシュホールド又は何等かのその他の選択された電流値とすることが可能である。電流検知信号２１８は如何なる蓋然性のある機能障害を包含する出力ポート２４２における動作条件を表わすことが可能であり及び負荷２４０の動作条件を表わすことが可能である。より詳細には、電流検知信号２１８はポート２４２における開回路状態、ポート２４２における短絡回路状態、又は負荷２４０が通常の電流を引出していることの存在を表わすことが可能である。

１つの例示的実現例においては、カウンタ回路２４８を開回路条件をバリデート即ち正当化（検証）させるために使用することが可能である。この回路２４８は、オプションとして包含されるか、又はオプションとして考えられる。信号２１８は交互にプロセッサ２０４へ直接的に供給することが可能である。電流の複数のサンプルが回路２１６によって採取され、対応する複数の信号２１８が発生される。カウンタ回路２４８はサンプリング期間中に各相次ぐ検知された開回路条件に対して信号２１８によりインクリメントさせることが可能である。カウントが最大スレッシュホールドを超える場合には、カウンタ回路２４８はプロセッサ２０４に対して正当な開回路状態信号２５０を供給することが可能である。カウンタ回路２４８は、相次ぐ開回路条件の検知が不存在である場合（例えば、サンプリング期間内において）リセットされる。カウンタ回路２０８からの正当な（有効な）開回路状態信号２５０に応答して、該プロセッサは開回路状態条件を検知し且つ報告することが可能である。

回路２００は負荷２４０を横断してパワー制御回路２１２により印加された電圧を測定する形態とされた電圧検知回路２２０を包含している。電圧検知回路２２０は、スイッチ動作されるパワー制御回路２１２内に組込むことが可能である。代替的に、電圧検知回路２２０は負荷２４０を横断しての電圧を測定する形態とされた別個のスタンドアローン回路とすることが可能である。電圧検知回路２２０は負荷２４０を横断しての電圧を測定し且つ測定された電圧に応答して電圧検知信号２２２を供給する。測定された電圧が所定の電圧値より大きい場合には、電圧検知信号２２２は過剰電圧条件を表わすことが可能である。又、測定された電圧が所定電圧値未満である場合には、電圧検知信号２２２は低バッテリ電圧条件を表わすことが可能である。過剰電圧条件、開条件、又は低バッテリ電圧条件のいずれかに応答して、プロセッサ２０４は、パワー制御信号２０６のデューティサイクルを調節し、従って回路２１２の動作を制御することにより負荷２４０からパワーを取除くことが可能である。

１つの例示的実現例においては、電圧検知回路２２０は基準電圧信号を発生する基準電圧発生器２３２を包含している。電圧検知回路２２０は、又、負荷２４０を横断して測定した電圧を該基準電圧と比較し、且つその比較に応答して電圧検知信号２２２を発生する電圧比較回路２３６を包含している。

１つの例示的実現例においては、カウンタ回路２５２は、過剰電圧条件、開条件、又は低バッテリ電圧条件を正当化するために使用することが可能である。この回路２５２はオプションとして包含されるか、又はオプションとして考えられる。信号２２２は交互にプロセッサ２０４へ直接的に供給させることが可能である。電圧の複数のサンプルが回路２２０によって採取され、対応する複数の信号２２２が発生される。カウンタ回路２５２はサンプリング期間中に各相次ぐ検知された過剰電圧条件に対して信号２２２によりインクリメントさせることが可能である。カウントが最大スレッシュホールドを超えると、カウンタ回路２５２はプロセッサ２０４に対して正当な過剰電圧状態信号２５６を供給することが可能である。カウンタ回路２５２は、相次ぐ過剰電圧条件の検知が存在しない場合に（例えば、サンプリング期間内に）リセットされる。正当な過剰電圧信号に応答して、プロセッサ２０４は過剰電圧条件を検知し且つ報告することが可能である。別個のカウンタ回路（図２には示していないが回路２２０と形態及び接続が類似している）を低バッテリ電圧条件又は開条件を正当化するために使用することが可能である。

１つの例示的実現例においては、回路２００はプロセッサ２０４と外部装置（図２には示していない）との間の通信を容易化するためのネットワークインターフェース回路２４４を包含している。例えば、ネットワークインターフェース回路２４４は、車両（図２には示していない）と回路２００を組込んでいるトレーラー牽引コネクタとの間の通信を容易化させることが可能である。このインターフェースはプロセッサ２０４が、ポート２４２及び負荷２４０における開負荷の検知、短絡回路又は過剰電圧条件等の通信をその他の装置及びシステムへ出力することを可能とする。該インターフェースは、更に、プロセッサ２０４がプログラミング、コマンド及び制御情報等の情報をその他の装置及びシステムから受取ることを可能とする。

図３Ａ−３Ｂは図２に示した回路２００の出力ポート２４２における開回路状態を識別するための例示的な方法のフローチャート３００である。前述したように、回路２００はトレーラー内の１個又はそれ以上の電気的負荷への電気的パワーを規制し且つ開バルブ条件等の開負荷を検知するためにトレーラー牽引コネクタ内に組込むことが可能である。当業者に明らかであるように、フローチャート３００に例示した方法は、航空機パワーシステム、テレコミュニケーション、無線、ネットワーキング及びその他の電気的適用例においてパワーをモニタし且つ制御し且つ開回路条件を検知するために使用することが可能である。

ステップ３０４において、出力ポート２４２に対する最小開回路電流値が決定される。前述したように、該最小開回路電流値は出力ポート２４２のハードウエア特性及び／又は出力ポート２４２へ結合されている負荷の特性に基づいている。１実施例においては、該最小開回路電流値は回路２００の据え付け期間中に決定することが可能なハードウエア特性に基づく絶対最小スレッシュホールドである。この値はインターフェース２４４を介して該回路内にプログラムさせるか又は回路２００自身により決定することが可能である。ステップ３０８において、該対称開回路電流値がメモリ２０８等のメモリ内に格納される。

ステップ３１２において、出力ポート２４２から流れ出る負荷電流（実時間）が測定される。１つの例示的実現例においては、出力ポート２４２における負荷電流は選択した間隔で回数ｎに対して測定される。例示として、全部で１０個のサンプル時間に対し１ｍｓ間隔においての測定値に基づいて定常状態電流を計算するか又は派生することが可能である。ステップ３１６において、サンプルされた定常状態電流値がメモリ２０８内に格納される。

ステップ３２０において、格納されている定常状態電流値のサブセットが更なる分析のために選択される。１つの例示的実現例においては、該プロセッサが許容可能な範囲の値を超えている全てのサンプル電流値をフィルタし即ち拒否することにより該サブセットのメンバーを選択することが可能である。プロセッサ２０４は、例えば、静電放電又はその他の電気的擾乱によって発生されるような全てのサンプルされた過渡的な電流値を除去することが可能である。代替的に、プロセッサ２０４は以前に計算した平均電流値の標準偏差を超えているサンプルされた定常状態電流値をフィルタ即ち除去することが可能である。

ステップ３２４において、プロセッサ２０４はサブセットの定常状態電流値の平均値を計算する。ステップ３２８において、その平均電流値が最小開回路電流値と比較される。１つの実現例においては、測定された負荷電流（例えば、生の値）又は定常状態電流を平均負荷電流に対して置換することが可能である。前述したように、最小開回路電流値はメモリ２０８内に格納させる。平均電流値が最小電流値未満である場合には、ステップ３３２において、蓋然性のある開回路状態が報告される。そうでない場合には、ステップ３３０において、正常な動作条件を報告することが可能である。蓋然性のある開回路状態は開回路状態を表わしており、且つこのことは検知された開回路状態のその後の正当化まで１つの実現例において表示される。

ステップ３３６において、前のステップ３１２−３３２が選択された回数に対して繰り返される。ステップ３４０において、出力ポート２４２において相次ぐ検知された開回路状態が存在しているか否かの判別が行われる。出力ポート２４２において相次ぐ検知された開回路状態が存在している場合には、ステップ３４４において、カウンタ（例えば、カウンタ２４８）が与えられた時間期間内に各相次ぐ検知に対してインクリメントされる。そうでない場合には、ステップ３４８において、カウンタ２４８はリセットされる。ステップ３５２において、カウンタ内のカウント値が開回路正当化スレッシュホールドを超えているか否かの判別が行われる。カウンタ２４８におけるカウント値が開回路正当化スレッシュホールドを超えている場合には、ステップ３５６において、正当／確認された開回路状態が報告される。そうでない場合には、流れはステップ３３６へ帰還する。１つの実現例においては、プロセッサ２０４は接続されている外部装置又はシステムに対してネットワークインターフェース２４４を介して正当／確認された開回路状態条件を報告する。

正当な開回路状態に応答して、プロセッサ２０４は１つ又はそれ以上の付加的なアクションをとることが可能である。例えば、プロセッサ２０４は、スイッチ動作されるパワー制御回路２１２のデューティサイクルをゼロへ調節させることによって出力ポート２４２からパワーを取除くことが可能であり、又はデューティサイクルを減少させることにより（信号２０６に関しての制御を介し）パワーを減少させることが可能である。

以下の分析は、包含されている出力ポート２４２の各々に関してプロセッサにより行うことが可能である。多くの適用例において、複数のポート２４２を具備しているマルチ負荷システムにおける開負荷条件を検知することが必要である。例えば、複数のライティング即ち照明負荷が車両のスイッチ動作されるバッテリによってパワーが供給されるトレーラー牽引適用例においては、１個又はそれ以上のライトバルブ即ち電球が切れ（開）従って取り返ることが必要であることを知ることが必要である。同様に、コミュニケーション及びその他の電気的適用例においては、マルチ負荷システムにおける１つ又はそれ以上の負荷における開負荷条件を検知することが望ましい。

図４Ａ−４Ｂは、複数の負荷電気的パワーを供給するための形態とされている電気的システムにおける１つ又はそれ以上の開回路状態を識別するための例示的な方法のフローチャート４００である。ステップ４０４において、出力ポートにおける学習した開回路電流値が決定される。１つの実現例においては、該学習した開回路電流値は１個又はそれ以上の負荷装置の接続が検知された後に測定又は計算された複数個の測定された定常状態学習フェーズ負荷電流に基づいている。学習した開回路電流値を決定するプロセスについて以下に説明する。

ステップ４０８において、学習した開回路電流値はメモリ（例えばメモリ２０８）内に格納される。ステップ４１２において、１つの出力ポート（例えば、出力ポート２４２のうちの１つ）における定常状態電流が選択した時間間隔においての選択した回数に対して測定される。ステップ４１６において、該測定された定常状態電流値はメモリ２０８内に格納される。ステップ４２０において、該定常状態電流値のうちの１つのサブセットがプロセッサ２０４により選択される。１つの例示的実現例においては、該プロセッサは許容可能な範囲の値を超えている全ての電流値をフィルタ即ち拒否することにより該サブセットを選択することが可能である。そのフィルタ処理は、計算された平均電流値からの（又は、代替的に、測定された負荷電流値からの）固定された又は計算された逸れに基づくことが可能である。プロセッサ２０４は静電放電によって発生される全ての過渡的な電流値、又は、例えば、負荷ダンプ、電気的ノイズ、電磁的擾乱又は車両ジャンプスタート等により発生される場合のあるその他の電気的過渡的状態をフィルタ即ち除去することが可能である。代替的に、プロセッサ２０４は前に計算した平均電流値の標準偏差を超えている定常状態電流値をフィルタ即ち取除くことが可能である。

ステップ４２４において、該定常状態電流値のサブセットの平均電流値がプロセッサ２０４によって計算される。ステップ４２８において、その平均電流値は、学習した開回路電流値を計算するために使用され、それは、次いで、負荷電流値と比較される。設計条件に基づいて、該負荷電流値は測定された負荷電流（生の値）、定常状態電流（フィルタしたもの）又は平均負荷電流とすることが可能である。その負荷電流値が学習した電流値未満である場合には、ステップ４３２において、蓋然的な開回路条件が報告される。その蓋然的な開回路条件は、出力ポートのうちの１つが開回路条件を有していることを表わす。この表示は、その後のバリデーション即ち正当化まで決定される。例えば、開回路条件は、マルチ負荷トレーラー回路におけるライティング負荷（例えば、ＬＥＤ、白熱灯）のうちの１つが切れており、従って交換することが必要とされていることを表わすことが可能である。

ステップ４３６において、前の開回路条件の決定を正当化即ち検証を行うために前のステップ４１２−４３２が繰り返される。ステップ４４０において、負荷電流値がある時間期間にわたって相次ぐカウントにおいて学習した電流値未満であるか否かの判別がなされる。その負荷電流値がその時間期間中における相次ぐカウントにおける学習した開回路電流値未満である場合には、ステップ４４４において、カウンタ（例えば、カウンタ２４８）がそのような各判別に対してインクリメントされる。そうでない場合には、ステップ４４２において、該カウンタはリセットされ且つ流れはステップ４１２へ復帰する。

ステップ４４８において、該カウンタにおけるカウント値が最大スレッシュホールド値を超えるか否かの判別がなされる。そのカウント値が該最大スレッシュホールド値を超える場合には、ステップ４５２において、正当／確認済開回路状態が報告される。そうでない場合には、流れはステップ４１２へ復帰する。１つの例示的実現例においては、プロセッサ２０４はネットワークインターフェース２４４を介して正当／確認済開回路状態を報告する。

図５はプロセッサ２０４によって学習済開回路電流（図４Ａのステップ４０４）を判別するための例示的な方法のフローチャートである。ステップ５０４において、出力ポートにおける学習フェーズ負荷電流が選択した時間間隔において選択した回数に対して測定され且つ定常状態学習フェーズ負荷電流が計算されるか又は派生される。

１つの例示的実現例においては、該定常状態学習フェーズ負荷電流は、例えば負荷が最初に出力ポートへ接続された場合等の負荷検知の後に測定される。例えば、トレーラー牽引適用例においては、定常状態学習フェーズ負荷電流は、トレーラーが車両に接続された後に計算することが可能である。学習フェーズは、トレーラー又は少なくとも１つの負荷が接続され且つ接続されたままである場合にいつでもアクティブである。従って、開制限学習プロセスが開始され且つ定常状態学習フェーズ電流、平均負荷電流、及び学習済開回路電流値を断続的に再計算する。負荷が存在しない場合又はトレーラーが検知されない場合には、学習済開回路電流値及び関連した値は全てクリアされ且つ最小開回路電流値のみが開回路検知のために使用される。定常状態学習フェーズ負荷電流は、１個又はそれ以上の負荷に対する適宜の動作条件を決定するために使用される。

ステップ５０８において、計算された定常状態学習フェーズ負荷電流値はメモリ２０８内に格納される。ステップ５１２において、該定常状態学習フェーズ負荷電流値の１つのサブセットがプロセッサ２０４によって選択される。そのサブセットは、電気的な過渡的状態又はノイズにより発生される電流スパイクを除去するために予め選択した範囲を超えている全ての電流値をフィルタ即ち取除くことにより選択することが可能である。ステップ５１６において、該定常状態学習フェーズ電流値のサブセットの平均値が決定される。

ステップ５２０において、該学習済開回路電流値が該定常状態学習フェーズ電流値のサブセットの平均から決定される。１つの実現例においては、該学習済開回路電流値は該定常状態学習フェーズ電流値のサブセットの平均の選択した百分率である。例えば、該学習済開回路電流値は該サブセットの平均の７５％に設定することが可能である。該学習済開回路電流値は前述した最小開回路電流値よりも一層大きい。

１つの例示的実現例においては、該学習済開回路電流値は、負荷が出力ポートへ結合される場合に計算される。該学習済開回路電流値は、負荷電流の実時間測定により決定され、そのことは変化する負荷に対しての適切な開回路電流制限の計算を可能とする。

上の方法は、対称的負荷形態における不均衡な負荷条件を決定するために拡張することが可能である。対称的負荷は、電気的に同一又は同様であるが分割又は分離されており且つ電気的に分離されている２個又はそれ以上の電気回路（即ち、負荷）として定義される。設計分離に基づく対称的負荷の例は、左右又は前後電気回路及び左側及び右側ウインカーを包含している。複数個の対称的負荷が各々それらの夫々の出力ポートへ結合されている場合には、該方法は１つ又はそれ以上の開負荷の決定を行うことを可能とする。例えば、トレーラー牽引適用例においては、該方法は、対称的負荷（例えば、左側ランプ、右側ランプ）がオープン即ち開であるか否かを判別することが可能である。開条件は、ランプが切れており且つ交換することが必要であることを表わすことが可能である。２つの対称的負荷が存在する場合について検討する。２つの対称的出力ポートにおける平均負荷電流が比較される。これら２つの平均負荷電流の間の百分率差が最大許容可能百分率差を超える場合には、蓋然性のある不均衡な即ち部分的開負荷条件が報告される。例えば、最大許容可能百分率差は１５％とすることが可能である。換言すると、対称的負荷のうちの１つが他方の対象的負荷よりも１５％より少ない電流を引出している場合には、蓋然性のある不均衡な状態即ち開負荷条件にフラッグが立てられる。

前述したように、相次ぐ蓋然性のある不均衡な状態検知をカウントし且つそのカウント値が最大スレッシュホールド値を超える場合に正当な即ち有効な不均衡状態を報告するためにカウンタを使用することが可能である。正当化された不均衡負荷報告に応答して、プロセッサ２０４は信号２０６と共に制御回路２１２を介してその出力ポートからパワーを取除くことが可能である。

図面に示した要素の１つ又はそれ以上をより分離された又は集積化した態様で実現することも可能であり、又は特定の適用例に従って有用であるようにある場合においては除去するか又は動作不能なものとさせることも可能であることが理解される。又、上述した方法のいずれをもコンピュータが実施することを可能とするためにマシン読取可能な媒体に格納することが可能なプログラム又はコードを実現することも本発明の精神及び範囲内のものである。

本明細書の説明及び特許請求の範囲にわたり使用されているように、「１つ」及び「該」はその文脈がそうでないことを明確に示すものでない限り複数のものを参照することを包含している。又ここでの説明及び特許請求の範囲において使用されているように、「における」という意味はその文脈が明らかにそうでないことを示すものでない限り「の中に」及び「の上に」を包含している。

要約において記載されていることを包含し、本発明の例示的実施例の前述した説明は、網羅的なものであること、又は本発明をここに開示した正にその通りの形態に制限することを意図したものではない。本発明の特定の実施例及び例がここにおいては例示的な目的のためにのみ記載されており、当業者が認識し且つ理解するように、本発明の精神及び範囲内において種々の均等な修正が可能である。上述したように、これらの修正は本発明の例示的実施例の前述した説明に鑑み本発明に対して行うことが可能なものであり且つ本発明の精神及び範囲内に包含されるべきものである。

従って、本発明をその特定の実施例について本明細書において説明しているが、修正の許容範囲、種々の変化及び置換は前述した開示において意図されているものであり、且つ幾つかの場合においては、本発明の実施例の幾つかの特徴を上述した本発明の範囲及び精神から逸脱することなしにその他の特徴の対応する使用なしで使用されることが理解される。従って、特定の状態又は物質に適用するために本発明の基本的な範囲及び精神に対して多くの修正を行うことが可能である。本発明が本発明を実施するために意図されているベストモードとして開示した特定の実施例に対して及び／又は特許請求の範囲において使用される特定の用語に対して制限されるものではなく、本発明が特許請求の範囲内に該当する全ての実施例及び均等物のいずれをも包含するものであることが意図されている。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ決定されるべきものである。

（Ａ）はトレーラー牽引コネクタの概略図であり、（Ｂ）はトレーラー牽引コネクタの内側に据え付けられている電気回路のブロック図である。 パワーをモニタし且つ制御し且つ開回路状態を検知する回路の例示的実施例を示した概略図。 出力ポートにおける開回路状態を識別するための例示的な方法のフローチャートの一部を示した概略図。 図３Ａと結合されるべきフローチャートの残部を示した概略図。 各々が夫々の負荷へ電気的パワーを供給する形態とされている複数個の出力ポートにおける開回路状態を識別するための例示的方法のフローチャートの一部を示した概略図。 図４Ａと結合されるべきフローチャートの残部を示した概略図。 学習済開回路電流を決定するための例示的方法のフローチャートを示した概略図。

Claims (27)

1. 出力ポートへ結合されている電気的装置へパワーを送給する形態とされている出力ポートにおける開回路状態を識別する方法において、
   （１）該出力ポートの最小開回路電流値をメモリ内に格納し、該最小開回路電流値は該出力ポートのハードウエア特性に基づいており、
   （２）選択した時間間隔において選択した回数に対し該出力ポートにおける定常状態電流を測定し、
   （３）該測定した定常状態電流値を該メモリ内に格納し、
   （４）該定常状態電流値のサブセットを選択し、
   （５）該サブセットの定常状態電流値の平均を計算し、
   （６）該平均電流値を該最小開回路電流値と比較し、
   （７）該比較に基づいて該出力ポートにおける開回路状態を識別する、
   ことを包含している方法。
2. 請求項１において、更に、該平均電流値が該最小電流値未満である場合に該出力ポートにおける蓋然性のある開回路状態を報告することを包含している方法。
3. 請求項１において、更に、
   請求項１に記載した（２）−（７）を繰り返し且つ該平均電流値が該最小電流値未満である場合に該出力ポートにおける蓋然性のある開回路状態を報告し、
   該出力ポートにおける相次ぐ蓋然性のある開回路状態に対してカウント値をインクリメントさせ、
   該カウント値が開回路正当化スレッシュホールドカウントを超える場合に該出力ポートにおける正当化された開回路状態を報告し、
   該平均電流値が該最小電流値を超える場合に該カウント値をリセットする、
   ことを包含している方法。
4. 請求項３において、更に、正当化された開回路状態が報告される場合に該出力ポートからパワーを取除くことを包含している方法。
5. 請求項１において、該サブセットの定常状態電流値が許容可能な範囲の電流値の外側の定常状態電流値をフィルタすることにより選択される方法。
6. 請求項１において、該サブセットの定常状態電流値が過渡的電流値をフィルタすることにより選択される方法。
7. 請求項１において、該サブセットの定常状態電流値が前に計算した平均電流値の標準偏差の外側の定常状態電流値をフィルタすることにより選択される方法。
8. 各々が電気的装置へパワーを供給する形態とされている複数個の出力ポートのうちの１つにおける開回路状態を識別する方法において、
   （１）該出力ポートの学習した開回路電流値を決定し、該学習した開回路電流値は該出力ポートにおける複数個の測定した定常状態学習フェーズ負荷電流に基づいており、
   （２）該学習した開回路電流値をメモリ内に格納し、
   （３）選択した時間間隔において選択した回数に対し該出力ポートにおける定常状態電流を測定し、
   （４）該測定した定常状態電流値を該メモリ内に格納し、
   （５）該定常状態電流値のサブセットをプロセッサにより選択し、
   （６）該サブセットの定常状態電流値の平均を該プロセッサにより計算し、
   （７）該平均電流値を該学習した開回路電流値と比較し、
   （８）該比較に基づいて該開回路状態を識別する、
   ことを包含している方法。
9. 請求項８において、該学習した開回路電流を決定することが、
   選択した時間間隔において選択した回数に対し該出力ポートにおける該定常状態学習フェーズ負荷電流を測定し、
   該測定した定常状態学習フェーズ負荷電流値を該メモリ内に格納し、
   該定常状態学習フェーズ負荷電流値のサブセットを該プロセッサにより選択し、
   該サブセットの定常状態学習フェーズ電流値の平均から該学習した開回路電流を発生する、
   ことを包含している方法。
10. 請求項８において、更に、
    請求項８に記載した（３）−（８）を繰り返し且つ該平均電流値が該学習した開回路電流値未満である場合に該出力ポートにおける蓋然性のある開回路状態を報告し、
    該出力ポートにおける相次ぐ蓋然性のある開回路状態に対しカウント値をインクリメントさせ、
    該カウント値が開回路正当化スレッシュホールドカウントを超える場合に該出力ポートにおける正当化させた開回路状態を報告し、該正当化された開回路状態は該出力ポートにおける開負荷条件を表わし、
    該平均電流値が該学習した開回路電流値を超える場合に該カウント値をリセットする、
    ことを包含している方法。
11. 請求項１０において、更に、
    該出力ポートが対称的な出力ポートを有しているか否かを決定し、該対称的な出力ポートは該出力ポートと等価であり、
    該対称的な出力ポートにおける平均負荷電流を該プロセッサにより決定し、
    該対称的な出力ポートの平均負荷電流を該出力ポートの平均負荷電流と該プロセッサにより比較し、
    該出力ポートにおける該平均負荷電流と該対称的出力ポートにおける該平均負荷電流との間の百分率差を該プロセッサにより決定する、
    ことを包含している方法。
12. 請求項１１において、更に、該百分率差が最大百分率を超える場合に蓋然性のある不均衡な負荷条件を報告することを包含している方法。
13. 請求項１２において、更に、
    該出力ポートにおける相次ぐ蓋然性のある不均衡な負荷状態に対しカウント値をインクリメントさせ、
    該カウント値が不均衡な負荷正当化スレッシュホールドカウントを超える場合に該出力ポートにおける正当化された不均衡な負荷条件を報告し、
    該百分率差が該最大百分率未満である場合に該カウント値をリセットする、
    ことを包含している方法。
14. 請求項１３において、更に、正当化された不均衡な負荷条件が報告される場合に該出力ポートからパワーを取除くことを包含している方法。
15. 負荷へ電気的パワーを供給するために適合されている出力ポートをモニタし且つ制御する集積回路装置であって、該集積回路装置は該出力ポートにおける開回路状態を識別するものであり、
    メモリが設けられており、
    プロセッサが該メモリへ電気的に結合されており、該プロセッサは該メモリ内にデータを格納し且つ該メモリからデータを受取り、
    スイッチ動作されるパワー制御回路が該負荷へ電気的に結合されており、該スイッチ動作されるパワー制御回路は該プロセッサから受取られるパワー制御信号に応答してデューティサイクルを変化させることにより該負荷へ送給される電気的パワーを制御し、
    電流検知回路が該負荷へ流れる電流を測定するために電気的に結合されており且つ測定した電流を表わす電流検知信号を該プロセッサへ供給し、該電流検知回路は、該測定した電流が最小開回路電流未満である場合に開回路状態信号を該プロセッサへ供給し、
    該プロセッサは該電流検知信号を表わすデータを該メモリ内に格納し、該プロセッサは該電流検知信号に応答して該パワー制御信号を該スイッチ動作されるパワー制御回路へ供給し、該プロセッサは該開回路信号に応答して該開回路状態を報告する、
    集積回路装置。
16. 請求項１５において、該パワー制御信号が該スイッチ動作されるパワー制御回路のデュディサイクルを制御するためのパルス幅変調信号である集積回路装置。
17. 請求項１５において、更に、該電流信号が該負荷を介して流れる該測定した電流が最大電流を超えることを表わすことに応答して該出力ポートからパワーを取除くために該スイッチ動作されるパワー制御回路のデューティサイクルを該プロセッサにより変化させることを包含している集積回路装置。
18. 請求項１５において、更に、該開回路信号に応答して該出力ポートからパワーを取除くために該スイッチ動作されるパワー制御回路のデューティサイクルを該プロセッサにより変化させることを包含している集積回路装置。
19. 請求項１５において、該電流検知回路が、更に、
    基準電流を供給するための基準電流回路、
    該基準電流に対して該負荷を介して流れる該測定した電流を比較しその比較に応答して該電流検知信号を供給する第一比較器回路、
    を有している集積回路装置。
20. 請求項１５において、更に、該負荷を横断しての電圧を測定するための電圧検知回路を有している集積回路装置。
21. 請求項１５において、更に、該プロセッサと外部装置との間の通信を容易化するためのネットワークインターフェース回路を有している集積回路装置。
22. 各々が夫々の負荷へ電気的パワーを供給するために適合されている複数個の出力ポートをモニタし且つ制御する集積回路装置であって、該出力ポートのうちの１つにおける開回路状態を識別する集積回路装置において、
    メモリが設けられており、
    プロセッサが該メモリへ電気的に結合されており、該プロセッサは該メモリ内にデータを格納し且つ該メモリからデータを受取り、
    各々が夫々の負荷へ電気的に結合されている複数個のスイッチ動作されるパワー制御回路が設けられており、該スイッチ動作されるパワー制御回路は該プロセッサからのパワー制御信号に応答してデューティサイクルを変化させることにより該負荷へ送給される電気的パワーを制御し、
    各々が夫々の負荷へ電気的に結合されている複数個の電流検知回路が設けられており、該電流検知回路は該負荷を介して流れる電流を測定し且つその測定した電流を表わす電流検知信号を該プロセッサへ供給し、
    該プロセッサは該電流検知信号を表わすデータを該メモリ内へ格納し、該プロセッサは該電流検知信号に応答して該パワー制御信号を該スイッチ動作されるパワー制御回路へ供給し該プロセッサは、（ａ）学習ステージ期間中に複数個の電流検知信号に基づいて該出力ポートにおける学習した開回路電流値を計算する学習動作モードと、（ｂ）定常状態期間中に複数個の電流検知信号に基づいて該出力ポートにおける平均電流値を計算するモニタリングモードとを包含しており、該プロセッサは該平均電流値の該学習した開回路電流値に対する比較に応答して該出力ポートにおける開回路状態を報告する、
    集積回路装置。
23. 請求項２２において、該パワー制御信号が該スイッチ動作されるパワー制御回路のデューティサイクルを制御するためのパルス幅変調信号である集積回路装置。
24. 請求項２２において、該スイッチ動作されるパワー制御回路のデューティサイクルが該出力ポートからパワーを取除くために該プロセッサからのパワー制御信号によって変化される集積回路装置。
25. 請求項２２において、該プロセッサが、該平均電流値が該学習した開回路電流値未満である場合に該開回路状態を報告する集積回路装置。
26. 請求項２２において、該電流検知回路が、更に、
    基準電流を供給する基準電流回路、
    該基準電流に対して該負荷を介して流れる該測定した電流を比較し、その比較に応答して該電流検知信号を供給する第一比較器回路、
    を有している集積回路装置。
27. 請求項２２において、更に該プロセッサと外部装置との間の通信を容易化するためのネットワークインターフェース回路を有している集積回路装置。

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