阅读说明：本技术 过电流保护系统及方法 (Overcurrent protection system and method ) 是由 I·R·辛格 R·A·克洛斯 邓润洪 于 2019-05-14 设计创作，主要内容包括：一个总体方面包括一种过电流保护方法,该方法包括：经由控制器计算系统电流总和；经由控制器接收音频产生电流数据；经由控制器比较系统电流总和与音频产生电流数据；当音频产生电流数据超过系统电流总和时,调用故障弱化动作,该动作被配置为防止过电流被传送到音频扬声器。(one general aspect includes a method of overcurrent protection, the method comprising: calculating, via a controller, a system current sum; receiving audio-generated current data via a controller; comparing, via the controller, the system current sum with the audio-generated current data; when the audio production current data exceeds the system current sum, a fail-soft action is invoked that is configured to prevent an over-current from being delivered to the audio speaker.)

过电流保护系统及方法

引言

音频系统的诊断测试能力可能会受到限制，因此可能会导致故障检测不足，并且在传送过电流时无法采取故障弱化动作。因此，在极端情况下，这种过电流传送会损坏音频系统的一个或多个扬声器。然而，在系统扬声器之外(即，通过电源集成电路)进行的诊断测试可以在对诊断测试能力没有类似限制的情况下进行。因此，希望提供一种能够在扬声器外部执行诊断测试的系统和方法，以确保当向音频系统传送过电流时发生故障弱化动作。

发明内容

一台或多台计算机的系统可以被配置为通过在系统上安装软件、固件、硬件或其组合来进行特定的操作或动作，这些软件、固件、硬件或其组合在操作中致使系统进行这些动作。一个或多个计算机程序可以被配置为通过指令来进行特定的操作或动作，这些指令包括在其被数据处理设备执行时致使该设备进行这些动作的指令。一个总体方面包括一种过电流保护方法，该方法包括：经由控制器计算系统电流总和；经由控制器接收音频产生电流数据；经由控制器比较系统电流总和与音频产生电流数据；当音频产生电流数据超过系统电流总和时，调用故障弱化动作，该动作被配置为防止过电流被传送到音频扬声器。该方面的其他实施例包括记录在一个或多个计算机存储装置上的相应的计算机系统、设备和计算机程序，计算机系统、设备和计算机程序中的每一个被配置为进行该方法的动作。

具体实施可以包括以下特征中的一个或多个。该方法还包括执行重试策略以减少故障弱化动作的激活时间段。该方法还包括经由控制器调用系统管理器来支持故障弱化动作。该方法，其中，系统电流总和包括已计算的每通道音频电流和无功电流的组合。该方法，其中，每通道音频电流由一个或多个非音频输入提供的一个或多个信号支持。该方法，其中，系统电流总和包括已计算的每通道音频电流、无功电流和一个或多个固定电流阈值的组合。该方法，其中，故障弱化动作可以是一级(1)故障弱化、二级(2)故障弱化或三级(3)故障弱化中的一种；其中，一级(1)故障弱化被配置为将传送到音频扬声器的音频信号的电平降低预定量；其中，二级(2)故障弱化被配置为阻止从一个或多个非音频输入传送音频信号；以及其中，三级(3)故障弱化被配置为移除传送到音频扬声器的音频产生装置的所有电力。所述技术的具体实施可以包括计算机可访问介质上的硬件、方法或过程、或计算机软件。

一个总体方面包括一种过电流保护系统，该系统包括：存储器，被配置为包括一个或多个可执行指令；控制器，被配置为执行可执行指令；其中可执行指令使控制器能够：计算系统电流总和，接收音频产生电流数据，比较系统电流总和与音频产生电流数据；当音频产生电流数据超过系统电流总和时，调用故障弱化动作，该动作被配置为防止过电流被传送到音频扬声器。该方面的其他实施例包括记录在一个或多个计算机存储装置上的相应的计算机系统、设备和计算机程序，计算机系统、设备和计算机程序中的每一个被配置为进行该方法的动作。

具体实施可以包括以下特征中的一个或多个。该系统，其中，可执行指令还使得控制器能够执行重试策略，以减少故障弱化动作的激活时间段。该系统，其中，可执行指令还使得控制器能够调用系统管理器来支持故障弱化动作。该系统，其中，系统电流总和包括已计算的每通道音频电流和无功电流的组合。该系统，其中，每通道音频电流由一个或多个非音频输入提供的一个或多个信号支持。该系统，其中，系统电流总和包括已计算的每通道音频电流、无功电流和一个或多个固定电流阈值的组合。该系统，其中，故障弱化动作可以是一级(1)故障弱化、二级(2)故障弱化或三级(3)故障弱化中的一种；其中，一级(1)故障弱化被配置为将传送到音频扬声器的音频信号的电平降低预定量；其中，二级(2)故障弱化被配置为阻止来自一个或多个非音频输入的音频信号；以及其中，三级(3)故障弱化被配置为移除传送到音频扬声器的音频产生装置的所有电力。所述技术的具体实施可以包括计算机可访问介质上的硬件、方法或过程、或计算机软件。

一个总的方面包括非临时性和机器可读介质，其上存储有适于实现过电流保护的可执行指令，当该指令被提供给控制器并由此被执行时，使得控制器能够：计算系统电流总和；接收音频产生电流数据；比较系统电流总和与音频产生电流数据；当音频产生电流数据超过系统电流总和时，调用故障弱化动作，该动作被配置为防止过电流被传送到音频扬声器。该方面的其他实施例包括记录在一个或多个计算机存储装置上的相应的计算机系统、设备和计算机程序，计算机系统、设备和计算机程序中的每一个被配置为进行该方法的动作。

具体实施可以包括以下特征中的一个或多个。非暂时性和机器可读存储器执行重试策略以减少故障弱化动作的激活时间段。该非暂时性和机器可读存储器，其中，系统电流总和包括已计算的每通道音频电流和无功电流的组合。该非暂时性和机器可读存储器，其中，每通道音频电流由一个或多个非音频输入提供的一个或多个信号支持。该非暂时性和机器可读存储器，其中，系统电流总和包括已计算的每通道音频电流、无功电流和一个或多个固定电流阈值的组合。该非暂时性和机器可读存储器，其中，故障弱化动作可以是一级(1)故障弱化、二级(2)故障弱化或三级(3)故障弱化中的一种；其中，一级(1)故障弱化被配置为将传送到音频扬声器的音频信号的电平降低预定量；其中，二级(2)故障弱化被配置为阻止来自一个或多个非音频输入的音频信号；以及其中，三级(3)故障弱化被配置为移除传送到音频扬声器的音频产生装置的所有电力。所述技术的具体实施可以包括计算机可访问介质上的硬件、方法或过程、或计算机软件。

结合附图，从下面对实现本教导的详细描述，可容易地理解本教导的上述特征和优点，以及其他特征和优点。

附图说明

以下将结合附图描述所公开的示例，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1示出了过电流保护系统的示例性实施例的示例性框图；

图2示出了示例性过电流保护方法的示例性流程图；

图3A图示了传送到音频扬声器的示例性系统电流总和信号；

图3B图示了在一级(1)故障弱化激活之后传送到音频扬声器的示例性系统电流总和信号；

图3C图示了在二级(2)故障弱化激活之后传送到音频扬声器的示例性系统电流总和信号；以及

图3D图示了在三级(3)故障弱化激活之后传送到音频扬声器的示例性系统电流总和信号。

具体实施方式

本说明书描述了本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是示例，其他实施例可以有各种替代形式。附图不一定按比例绘制；且一些特征可以被放大或缩小，以便于显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构上和功能上的细节不被解释为限制性的，而是作为用于教导本领域技术人员以不同方式来使用本实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任何一幅图所示和描述的各种特征可以与一幅或多幅其它图所示的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供了典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或具体实施，可能需要与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。

详细参考附图，具体参考图1，在音频扬声器中保护不受过电流影响的示例性系统的框图总体用附图标记100表示。如图所示，所公开的音频系统100包括控制器101、电源102、存储器103、过电流保护模块104、音频源105、包含音频产生装置108的音频扬声器106、以及通信装置107。然而，系统100不限于前述配置，并且可以被配置为包括附加的示例性元件和/或省略一个或多个前述示例性元件。还应当理解，尽管它们看起来彼此分开，但是熟练的技术人员将会看到音频系统100的某些部件可以被结合到一个或多个其他部件中。例如，存储器103(因此过电流保护模块104，将在下面讨论)可以安装到控制器101中。

在一个或多个实施例中，控制器101可以位于音频装置中，例如但不限于收音机、MP3播放器、放大器等(并且，在一个或多个实施例中，可以安装在车辆中)并且控制器101基本上控制系统100的整体操作和功能。在读取和执行一个或多个可执行指令时，控制器101可以控制、发送和/或接收来自存储器103、过电流保护模块104、音频源105、音频扬声器106(或音频产生装置108)和通信装置107中的一个或多个的信息。控制器101可以包括处理器、微处理器、中央处理器(CPU)、图形处理器、专用集成电路(ASIC)、功率集成电路(IC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、以及硬件、软件和固件部件的组合中的一个或多个。

电源102向控制器101、存储器103、音频源105、音频扬声器106(并且可以经由音频产生装置108)和通信装置107中的一个或多个供电。电源102可以包括电池、插座、电容器、太阳能电池、发电机、风能装置、交流发电机等中的一个或多个。

存储器103在一个或多个实施例中可以位于音频装置中，或者在一个或多个实施例中位于控制器101中，并且被配置用于记录信息、存储信息和检索音频系统100使用的信息。存储器103可以包括被配置为由控制器101读取和执行的可执行指令，以便执行系统100的功能。存储器103也可以由控制器101控制，以在数据库中记录、存储和检索各种类型的数据，例如但不限于在过电流保护模块104中存储和检索数据。

存储器103可以包括软盘、光盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁卡或光卡、闪存、高速缓冲存储器和其他类型的适于存储机器可执行指令的介质/机器可读介质中的一种或多种。

过电流保护模块104可以是存储在存储器103中的软件，并且可以用于降低音频过电流情况的可能性，该情况可能导致音频扬声器106和/或音频产生装置108的灾难性后果。此外，过电流保护模块104通过计算来自音频源105的系统电流总和，然后将该电流与音频扬声器106的电流消耗相关联(通过音频产生装置108)，从而使得安全问题能够解决。例如，当音频扬声器电流消耗超过系统电流总和时，保护模块104确定发生过电流事件。此外，响应于过电流事件，在一个或多个实施例中，当过电流事件发生时，保护模块104将调用一个或多个可触发的故障弱化动作(即，适度退化技术)来终止不必要的过程。

音频源105可以包括音频信号产生装置，例如被配置为提供调幅、调频、媒体流服务的收音机(例如PANDORA RADIOTM、SPOTIFYTM等)以及卫星收音机。音频源105也可以是CD播放器、DVD播放器、MP3播放器和/或被配置为播放某种其他类型的多媒体播放器的装置，或者音频源105可以是麦克风。此外，音频源105被设计成产生音频信号，该音频信号驱动音频扬声器106的至少一个音频输出。

音频扬声器106可以是一个或多个立体声扬声器，其可以将音频输出作为声音提供给一个或多个车辆乘客，并且可以是专用的独立装置或车辆的一部分。例如，扬声器106可以是外部和/或便携式声音生成装置，或者扬声器可以集成到音频源105的便携式版本中。另选地，扬声器106可以作为一系列安装的扬声器集成在车辆中。音频扬声器106还包括音频产生装置108，以足够强的电平再现来自音频源105的音频信号，从而驱动扬声器产生适当的音频输出。这样，音频产生装置108可以实施为安装在音频扬声器106外部上或安装在音频扬声器106内部中的运算放大器、晶体管或功率集成电路。

系统100可以使用通信装置107与各种类型的外部远程方通信。通信装置107可用于发送/接收某些通信，例如但不限于保护模块104的可执行指令/可执行指令更新(例如，软件/软件更新)。这些通信可以被发送到远程方，例如但不限于呼叫中心、计算装置或移动计算装置。新的或开发的识别模块数据、可执行指令和图像数据库更新也可以经由通信装置107从呼叫中心、一个或多个计算装置或一个或多个移动计算装置下载。

通信装置107可以包括可执行指令的各种***通信模块。这些模块可以包括但不限于全球定位系统(GPS)模块、广播接收模块、近场通信(NFC)模块、有线通信模块和无线通信模块。广播接收模块可以包括地面广播接收模块，该地面广播接收模块包括接收地面广播信号的天线、解调器和均衡器。NFC模块是根据NFC方法与位于附近距离的外部装置通信的模块。GPS模块是从卫星星座的一个或多个GPS卫星接收GPS信号并检测电流位置的模块。有线通信模块可以是经由以太网电缆、光纤电缆、同轴电缆等通过有线网络(诸如局域网、控制器局域网(CAN)或外部网络)接收信息的模块。无线通信模块是通过使用无线通信协议(例如无线网络协议或无线电子工程师协会通信协议)连接到外部网络并与外部网络通信的模块。无线通信模块还可以包括移动通信模块，该移动通信模块访问移动通信网络并根据各种移动通信标准执行通信，例如***(4G)、第三代合作伙伴项目(3GPP)、长期演进(LTE)、蓝牙、蓝牙低能量(BLE)或无线个域网。本领域技术人员将理解，通信装置110可以使用这些***模块(或本文未讨论的其他模块)中的一个或多个来发送/接收所开发的地形数据。

现在参考图2，可以看到由过电流保护模块104(如上所述)执行的说明音频过电流保护的方法200。此外，方法200的辅助方面可以由扬声器106和音频产生装置108来执行。方法200开始于步骤201，其中来自音频源105的实时音频信号被传送到存储器103和保护模块104(经由控制器101)。例如，该音频信号可以是代表声音的模拟信号，并且作为频率的函数(即，在大约20Hz至20000Hz的范围内)以电压(例如，20毫伏)的方式提供。在步骤210中，保护模块104根据该音频信号计算音频信号的功率谱密度。在一个或多个实施例中，功率谱密度计算可以通过添加来自非音频输入的信号来支持，非音频输入提供给保护模块104，非音频输入例如是车辆的蜂鸣请求241和噪声管理输入242等其他非音频输入。本领域技术人员将会看到，该功率谱密度可以将音频信号的能量描述为频率的函数，并且可以用瓦特/赫兹(W/Hz)(或分贝/赫兹)来表示，并且从音频信号计算功率谱密度是众所周知的。

车辆的蜂鸣请求输入241传递从蜂鸣模块(未示出)产生的信号，众所周知的，该蜂鸣模块被安装在车辆中作为电子装置(车辆系统模块(VSM))，或者另选地，作为软件存储在存储器103(或者音频系统100的参数之外的一些其他存储装置)或者一些其他外部音频装置上。此外，蜂鸣模块适于产生一个或多个通知蜂鸣，通知蜂鸣被设计成提醒车辆用户/操作者各种车辆设置、操作和/或状况(例如，当车辆已经熄火时一个车门半开时，提醒车辆用户钥匙在点火状态，等等)。噪声管理输入242传递从有源声音管理模块(噪声管理模块)产生的信号，众所周知的，有源声音管理模块作为电子装置安装在车辆中，或者另选地，作为软件存储在存储器103(或音频系统100的参数之外的一些其他存储装置)或一些其他外部音频装置上。此外，有源声音管理模块(未示出)被设计成将音频信号传输到车辆的车厢内，以改变车厢内与车辆动力系统相关的声音。例如，噪声管理模块可以产生有源噪声消除(ANC)技术，已知该技术通过产生专门设计用于消除第一种声音(例如通过扬声器106)的第二种声音来减少车辆驾驶室中不需要的声音。在另一个示例中，噪声管理模块可以通过产生适于在车厢中播放的合成发动机声音(即，通过扬声器106)来增强自然发动机声音。

在步骤220中，音频信号的功率谱密度被馈送到电流相关调谐系数中，该电流相关调谐系数可以是例如查找表(“电流相关数据库”)。此外，电流相关数据库使用功率谱密度以及扬声器106处存在的通道221的数量(即，产生立体声等)和扬声器106的扬声器阻抗222，来为扬声器106的每个已建立的通道提供预期的实时音频信号电流(“每通道音频电流”)。本质上，将具有通道数量的功率谱密度***表中，并且从电流相关数据库中产生每个已建立通道的预期实时音频电流的相应值。同样在各种实施例中，电流相关数据库作为其存储值存储在存储器103中，并且在步骤220期间由控制器101自动检索。

在步骤230中，在一个或多个实施例中，将无功电流(基于放大器的电流)231添加到每通道音频电流，以创建系统电流总和。无功电流231代表在保护模块104的处理期间由控制器101取用的固定值无功电流(例如，2mA)。此外，在非音频输入不支持功率谱密度计算的那些实施例中，固定电流阈值240可以进一步添加到系统电流总和(即，无功电流和每通道音频电流的组合)。固定电流阈值240是基于开发测试和校准为非音频源输入(即，车辆的蜂鸣请求241和噪声管理输入242)中的每一个建立的固定值设置。同样在各种实施例中，固定电流阈值240作为其存储值存储在存储器103中，并且在步骤240期间由控制器101自动检索。例如，如果可以由噪声管理输入242传送的最大电流量被计算为0.5A，则在步骤230，将0.5A的固定电流添加到系统电流总和。然而，应当理解，当在步骤230中固定电流阈值被添加到系统电流总和时，这些输入也不会被添加到在步骤210中的功率谱密度计算中。如下所述，非音频输入可以直接添加到系统电流和的计算中，或者通过功率谱密度间接支持系统电流总和。

在每通道音频电流和无功电流231或每通道音频电流的组合之后，无功电流231和固定电流阈值240(取决于实施例)相加在一起以创建系统电流总和，在步骤230中，方法200移动到步骤250。在步骤250中，检测超出预期的电流。具体地，在该步骤中，将系统电流总和与音频产生电流数据(即，来自音频扬声器106的实时/实际电流，其例如可以是集成电路间(I2C)数据)进行比较，音频产生电流数据已经作为输出诊断251从音频产生装置108提供。另选地，在一个或多个实施例中，音频产生电流数据可以由外部监控电路通过模数转换器输入(A/D输入)提供给保护模块104。当音频产生电流数据小于或等于系统电流总和时，方法200移动到完成步骤251，并且将不采取任何动作。然而，如果音频产生电流数据大于每通道电流和基于放大器的电流231的总和，则方法200将移动到步骤260。

在步骤260中，保护模块104进一步分析音频产生电流数据超过系统电流总和的量以及这种故障的持续时间，以确定是否以及哪种故障弱化动作(即哪种故障弱化级别)应该被实施为补救措施，从而防止过电流(即危险量的电流)被传送到扬声器106，该过电流可能对扬声器106造成损坏。此外，可以访问包含校准时间和电流阈值的查找表，以支持确定要调用哪个故障弱化机制。例如，当音频产生电流数据的信号超过系统电流总和的10％达到三十(30)秒时，可以调用一级(1)故障弱化。此外，根据图3B进一步参考图3A，在被调用时，该一级(1)故障弱化可以将系统电流总和302(图3A)的音频信号的强度降低预定量(例如，10dB的降低)，使得传送到扬声器304的信号强度将导致较低的峰值电流，从而降低传送到扬声器106的喇叭的声压级(SPL)。另选地，根据图3C进一步参考图3A，当音频产生电流超过系统电流总和的信号302的20％达100秒时，可以调用二级(2)故障弱化，并且该故障弱化机制可以阻止(即静音)从噪声管理输入242传送的音频信号，使得没有信号可以提供给扬声器106。这样，这种故障弱化动作将导致传送到音频扬声器106的音频信号峰值电流306的水平显著降低——例如降低25dB)。最后，当音频产生电流超过系统电流总和302300秒时，可以调用三级(3)故障弱化。因此，根据图3D进一步参考图3A，故障弱化级别三(3)可以导致控制器101切断传送到音频产生装置108的所有电力，从而从电源102移除扬声器106两端的所有电力，使得不能传送音频信号308(即，使扬声器106停用)。应当理解，这些故障弱化调用阈值是示例性的，并且查找表可以包含其他校准的时间和电流阈值，以调用一个或多个故障弱化动作。

在可选步骤270中，可以调用系统管理器270来管理系统100的各个方面(例如，音频源、蜂鸣模块、噪声管理模块或任何其他VSMs)，以支持故障弱化动作来防止过电流传递到扬声器106。例如，如果已经调用了二级(2)故障弱化，系统管理器270将被触发，并且可以禁用噪声管理模块和/或蜂鸣模块，因此不会从噪声管理输入242和/或蜂鸣请求输入241产生信号。应当理解，在噪声管理模块和蜂鸣模块是安装在车辆中的电子装置的那些实施例中，系统管理器270可以禁用每个模块，从而致使电源102移除噪声管理模块和蜂鸣模块中的一者或两者的电力，这可通过与车辆的车身控制模块(BCM未示出)和/或电子控制单元(ECU未示出)的通信来实现。然而，当噪声管理模块和蜂鸣模块是存储在存储器103上的软件模块时，系统管理器270将通过停止生成和读取噪声管理模块和蜂鸣模块的信号来使控制器101简单地禁用噪声管理模块和蜂鸣模块中的一者或两者。在另一个示例中，如果已经调用了三级(3)故障弱化，系统管理器270将被触发，并且可以通知BCM/ECU限制车辆不能操作扬声器106或者通过停止电源102输送电力来禁用扬声器106。

在可选步骤280中，可以执行重试策略模块280，以减少所调用的故障弱化动作的激活时间段(即，减少所调用的故障弱化动作比期望的时间长的可能性)。例如，如果已经调用了一级(1)故障弱化，则系统管理器可以每三十(30)秒(即，在30秒间隔内)请求将系统电流总和与音频产生电流数据(即，音频产生电流数据)进行比较，以确保声音音频电平可以尽早返回到其真实电平。如果已经调用了二级(2)故障弱化，系统管理器280可以请求每五(5)分钟(即，在5分钟的间隔内)将系统电流总和与音频产生电流数据进行比较，以确保噪声管理模块能够尽快重启。然而，例如，当调用故障弱化级别三(3)时，系统管理器290可以每十(10)分钟请求重试，以确保错过系统特征的激活的最小可能性，例如由蜂鸣模块产生的听觉蜂鸣。在可选步骤280之后，方法200移动到完成步骤285。

虽然上面描述了示例性实施例，但是这些实施例并非描述了权利要求所包含的所有可能的形式。在说明书中使用的语言是说明性语言而不是限制性的，应当理解在不脱离本发明的实质和范围的情况下可以进行不同的变化。如前所述，各种实施例的特征可以进行组合以形成可能没有被明确描述或示出的本发明的其他实施例。虽然各种实施例可以被描述为关于一个或多个期望的特征提供优势或优于其他实施例或现有技术具体实施，但是本领域普通技术人员认识到，一个或多个特征或特性可以被折衷以实现期望的整体系统属性，这取决于具体的应用和具体实施。这些属性可以包括但不限于：成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易于组装等。因此，关于一个或多个特征被描述为不如其他实施例或现有技术具体实施的实施例不在本公开的范围之外，并且对于特定应用可能是期望的。

为了便于描述，这里可以使用空间相关的术语，例如“内部”、“外部”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，来描述如图所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。除了附图中描述的方向之外，空间相关的术语可以旨在包括使用或操作中装置的不同方向。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方下”或“之下”的元件将被定向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以包括上方和下方的方向。装置可能另外地取向(旋转90度或者为其他的取向)，在这里使用的空间上相对的描述将作相应地解释。

权利要求中所述要素都不旨在成为35U.S.C.§112(f)意义内的装置加功能要素，除非该要素使用短语“用于……的装置”或者在方法权利要求中所述要素使用短语“用于……的步骤”来明确表述。