CN112240975B - 开关故障检测装置 - Google Patents

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Abstract

开关故障检测装置包括：设置在分支路径的多个开关；设置在分支路径上的电流检测单元，电流检测单元被配置为输出电流检测信号；存储单元，用于存储电流检测信号的初始值，初始值被配置为从电流检测单元输出；开关控制单元，用于将多个开关中的一个开关断开，并同时使多个开关中的至少另一个被接通；以及第一故障检测单元，用于将初始值与当开关中的一个被断时开从电流检测单元中的相应的一个输出的第一电流检测信号的数值进行比较，该第一故障检测单元基于比较结果检测出多个开关的第一故障。

Description

开关故障检测装置
技术领域
本发明涉及一种开关故障检测装置。
背景技术
现有技术的开关故障检测装置设有：将电流路径划分为多个电流路径的多个分支路径；以及分别设置在多个分支路径上的开关和电流检测单元(例如，参见JP 2019-66364A)。电流检测单元是检测流经多个分支路径的电流的传感器。控制该多个开关的微型计算机接通该多个开关，然后在预定的期间中断开该多个开关。微型计算机使用电流检测单元当所有的多个开关接通时检测ON电流并当多个开关关闭时检测OFF电流，并且在ON电流和OFF电流之间没有变化的情况下，检测出所述开关的故障。
然而，流经多个分支路径的电流可能不恒定的，而是相反，可能变动。出于这个原因，难以确定什么带来了电流中的变动。电流的下降可能是由于，例如，多个开关正确断开，从而使得流经多个分支路径的电流切断而引起的。当开关遇到故障而无法断开多个开关，从而使得电流在流动电流不断波动的地方继续流动时，连续流动的电流可能导致电流变化。因此，可能会阻止准确的故障检测。考虑到这一点，能够想到在组装时通过偏移调整等来进行零调整以提高电流检测单元的精度，但是这需要时间和精力。
发明内容
本发明的说明性项目提供了一种开关故障检测装置，其被配置为以高精度检测出开关的故障。
根据本发明的一个说明性项目，一种开关故障检测装置包括分别设置在多个分支路径上的多个开关，由电流路径分支成所述多个电流路径；多个电流检测单元，其分别设置在所述多个分支路径上，每个所述电流检测单元被配置为基于流经所述多个分支路径中的每个的电流来输出电流检测信号；存储单元，其被配置为存储所述电流检测信号的初始值，所述初始值为当所述多个开关被断开时从每个所述电流检测单元输出的；开关控制单元，其被配置为一个接一个地断开所述多个开关的一个，并同时使所述多个开关中的至少另一个被接通；以及第一故障检测单元，其被配置为将所述初始值与当所述多个开关中的所述一个被所述开关控制单元断开时从所述电流检测单元的相应的一个输出的第一电流检测信号的数值进行比较，所述第一故障检测单元被配置为基于所述比较的结果来检测所述多个开关的第一故障。
通过以下描述，附图和权利要求，本发明的其他项目和优点将变得显而易见。
附图的简要说明
图1是示出根据本发明的实施例的包括一个开关故障检测装置的车辆电源装置的电路图；
图2A至2F是图1所示的开关Q1、Q2和电流I1、I2的时序图。
图3是图1所示的微型计算机的处理过程的流程图。
图4是图1和图6所示的微型计算机的启动前检查处理的过程的流程图。
图5是图1所示的微型计算机的故障诊断过程的流程图。
图6是根据本发明的其他实施例的包括一个开关故障检测装置的车辆电源装置的电路图.；
图7是图6所示的电流检测部的一例的电路图。
图8A是流过大电流时的开关Q31至Q36的ON/OFF控制的时序图。图8B是流过小电流时的开关Q31至Q36的ON/OFF控制的时序图。
图9是图6所示的微型计算机的处理过程的流程图。
图10是图6所示的微型计算机的大电流故障诊断过程的流程图。
图11是图6所示的微型计算机的小电流故障诊断过程的流程图。
图12是根据另一实施例的当小电流流动时开关Q31至Q36的ON/OFF控制的时序图。
详细说明
下面将参考附图描述本发明的实施例。
图1是示出根据本发明的实施例的包括开关故障检测装置的车辆电源装置1的电路图。图1所示的车辆电源装置1包括安装在车辆上的主电池11和副电池12。
主电池11由便宜的电池形成，例如铅电池，并连接到启动器ST、交流发电机ALT和负载Lo1。副电池12由诸如锂离副电池和镍氢电池的高性能电池形成，并且连接至负载Lo2。
主电池11和副电池12之间的电流路径被分支成包括两个分支路径L1、L2的两个电流路径。分支路径L1、L2设置有切换模块13(故障检测装置)。切换模块13包括分别设置在分支路径L1、L2上的多个开关Q1、Q2、被配置为根据分别流经多个分支路径L1、L2的电流I1、I2来输出电流检测信号SG1、SG2的电流检测单元14、以及微型计算机15。微型计算机15用作开关控制单元、第一故障检测单元以及第二故障检测单元。
每个开关Q1、Q2由电解效应晶体管形成。多个电流检测单元14中的每个包括分流电阻器14A和差分放大器14B，该差分放大器14B放大分流电阻器14A的两端处的电压之间的差分。分流电阻器14A设置在每个分支路径L1、L2上。设置在分支路径L1上的分流电阻器14A与开关Q1串联连接。设置在分支路径L2上的分流电阻器14A与开关Q2串联连接。差分放大器14B连接到分流电阻器14A的两端，放大分流电阻器14A的两端电压之间的差分，并且根据流经分支路径L1、L2的电流I1、I2提供电流检测信号SG1、SG2。
所述的微型计算机15是一种公知的微型计算机，包括CPU、ROM、RAM等等，其控制整个车辆电源装置1。微型计算机15被连接到开关Q1、Q2的栅极，并且提供栅极信号以便控制开关Q1、Q2的ON和OFF状态。微型计算机15包括存储器15A(存储单元)，该存储器15A存储电流检测信号SG1、SG2的初始值SG10、SG20，其将在后面描述。
当需要连接主电池11和副电池12时，例如，当要对副电池12进行再生充电时，微型计算机15接通两个开关Q1、Q2。当要接通开关Q1、Q2时，微型计算机15开始针对开关Q1、Q2进行故障检测处理。
接下来，将参照图2A至图2F描述如何执行针对开关Q1、Q2进行故障检测。首先，将开关Q1、Q2都接通(图2A和图2B中的时间段T1)。在此，假定分别设置在分支路径L1、L2中的电流检测单元14的分流电阻器14A具有相同的电阻值。如果两个开关Q1、Q2都接通，则由电流检测单元14检测到的流经分支路径L1、L2的电流I1、I2是相同的(图2C至2F)。此时，电流I1、I2分别为总电流I0的一半。
接下来，在预定时间段(例如，2ms至10ms)(图2A中的时间段T2)只有开关Q1断开。此时，如果开关Q1正常工作，则如图2C所示，流经分支路径L1的电流I1变为0A(安培)。流过分支路径L1的电流现在流经分支路径L2。因此，如图2E所示，流经分支路径L2的电流I2增加(加倍)，并且变为等于总电流I0。类似地，在预定的时间段(图2中的时间段T3)只有开关Q2断开，如果开关Q2正常断开，则如图2E所示，流经分支路径L2的电流I2变为0A。由于在断开开关Q1的同时接通开关Q2，所以维持了电池11、12之间的导通。由于在断开开关Q2的同时接通开关Q1，所以维持了电池11、12之间的导通。
同时，当在预定时间段(图2中的时间段T2)开关Q1断开，而且如果在开关Q1中发生粘附等，并且开关Q1无法断开，则电流继续通过开关Q1流经分支路径L1。出于这个原因，如图2D所示，即使开关Q1被控制为断开，电流I1将不会下降到0A。类似地，在预定的时间段(图2B中的时间段T3)开关Q2断开并且如果在开关Q2中发生粘滞等并且无法断开开关Q2，则电流继续通过开关Q2流经分支路径L2。出于这个原因，如图2F所示，即使开关Q2被控制为断开，电流I2将不会下降到0A。
当分支路径L1、L2被一个接一个地切断时，本实施例中的微型计算机15确定电流I1、I2是否发生变化，从而检测出设置在分支路径L1、L2的开关Q1、Q2中的故障。当开关Q1、Q2断开时，微型计算机15接收从电流检测单元14输出的电流检测信号SG1、SG2并且将电流检测信号SG1、SG2作为初始值(零输出)SG10、SG20存储在存储器15A中。然后，微型计算机15分别将开关Q1、Q2被接通或者断开时的电流检测信号SG1、SG2与存储在存储器15A中的初始值SG10、SG20进行比较，从而确定是否电流I1、I2有变化。
接下来，将参照图3中的流程图描述车辆电源装置1的详细操作。首先，微型计算机15接收当点火(IG)开关被断开时从电流检测单元14输出的电流检测信号SG1、SG2，并且将电流检测信号SG1、SG2作为初始值SG10、SG20存储在存储器15A中，从而执行预启动检查(步骤S1)。在接通IG开关的期间(在车辆行驶中且电池11、12导通期间)，微型计算机15执行开关Q1、Q2的故障诊断(步骤S2)。
将参照图4描述预启动检查的细节。首先，微型计算机15断开两个开关Q1、Q2(步骤S11)。因此，流经分支路径L1、L2的电流I1、I2变为0A。其次，微型计算机15接收从分别设置在分支路径L1、L2的电流检测单元14输出的电流检测信号SG1、SG2(步骤S12)。此后，微型计算机15将接收到的电流检测信号SG1、SG2存储为每个电流检测单元14的初始值SG10、SG20(步骤S13)，并且预启动检查结束。
将参照图5描述故障诊断的细节。当微型计算机15确定需要连接主电池11和副电池12时，微型计算机15以预定的时间周期(例如1s至10s)开始故障诊断处理以便检测出开关Q1、Q2的故障。
在故障诊断处理中，微型计算机15接通两个开关Q1、Q2(步骤S21)。接下来，微型计算机15接收从设置在两个分支路径L1、L2的电流检测单元14输出的电流检测信号SG1、SG2(步骤S22)。当开关Q1和Q2被接通时，即，开关Q1和Q2在ON控制下时，微型计算机15将在步骤S22中接收的电流检测信号SG1、SG2作为电流检测信号SG1on、SG2on暂时存储在存储器15A中。
此后，微型计算机15将电流检测信号SG1on、SG2on与存储在存储器15A中的初始值SG10、SG20进行比较，以确定是否分支路径L1、L2导通(步骤S23)。
在步骤S23中，如果SG1on≈SG10或者SG2on≈SG20，则微型计算机15确定开关Q1、Q2未接通，而分支路径L1、L2未导通，也就是说，电流I1或者I2为0A。确切地说，微型计算机15在SG1on≤(SG10+预定数值)的情况下确定为SG1on≈SG10，并且在SG2on≤(SG20+预定数值)的情况下确定为SG2on≈SG20。
当确定为分支路径L1、L2中的至少一个未导电时(步骤S23中为“否”)，微型计算机15输出警告信号(步骤S24)，并且结束处理过程。当接收到警告信号时，仪表(未示出)通知OFF故障，即，开关Q1、Q2中的至少一个保持断开并且无法接通。
当微型计算机15确定为两个分支路径L1、L2均导通时(步骤S23中为“是”)，则处理过程进入到下一步骤S25，并且执行开关Q1的ON故障诊断。在步骤S25中，微型计算机15在预定时间段将开关Q1控制为断开，然后重新将开关Q1接通。开关Q2保持接通。微型计算机15接收当在步骤S25中开关Q1控制为断开时从电流检测单元14输出过的电流检测信号SG1，并且将电流检测信号SG1暂时存储在存储器15A中，作为开关Q1被断开时，即，开关Q1在OFF控制下时的电流检测信号SG1off。
接下来，微型计算机15基于将在ON控制下的电流检测信号SG1on与存储在存储器15A中的初始值SG10之间的比较以及将在OFF控制下的电流检测信号SG1off与初始值SG10的比较来检测出开关Q1的故障(步骤S26)。
在步骤S26中，如果SG1on>SG10并且SG1off≈SG10，则微型计算机15确定为电流I1通过断开开关Q1已被改变而且开关Q1正常工作。如果SG1on>SG10并且SG1off>SG10，则微型计算机15确定为电流I1未改变而且开关Q1未断开，从而检测出开关Q1的故障。确切地说，微型计算机15在SG1on、SG1off>(SG10+预定数值)的情况下确定为SG1on、SG1off>SG10，并且在SG1off≤(SG10+预定数值)的情况下确定为SG1off≈SG10。
当检测到开关Q1的故障时(步骤S26中为“是”)，微型计算机15输出诊断信号(步骤S27)，并且结束处理过程。当接收到诊断信号时，仪表(未示出)通知ON故障，即，开关Q1保持接通并且无法断开。
当微型计算机15确定为开关Q1正常工作时(步骤S26中为“否”)，处理过程进入到下一步骤S28，在该步骤中，微型计算机15执行开关Q2的ON故障诊断。在步骤S28中，微型计算机15在预定的时间段将开关Q2控制为断开，然后重新将开关Q2接通。开关Q1保持接通。微型计算机15接收当在步骤28中开关Q2被断开时从电流检测单元14输出过的电流检测信号SG2，并且将电流检测信号SG2作为在OFF控制下的电流检测信号SG2off暂时存储在存储器15A中。
接下来，微型计算机15基于将在ON控制下的电流检测信号SG2on与存储在存储器15A中的初始值SG20之间的比较、以及将在OFF控制下的电流检测信号SG2off与初始值SG20的比较来检测出开关Q2的故障(步骤S29)。
在步骤S29中，如果SG2on>SG20并且SG2off≈SG20，则微型计算机15确定为电流I2通过断开开关Q2已被改变而且开关Q2正常工作。如果SG2on>SG20并且SG2off>SG20，则微型计算机15确定为电流I2未被改变而且开关Q2未断开，从而检测出开关Q2的故障。确切地说，微型计算机15在SG2on、SG2off>(SG20+预定数值)的情况下确定为SG2on、SG2off>SG20，并且在SG2off≤(SG20+预定数值)的情况下确定为SG2off≈SG20。
当检测到开关Q2的故障时(步骤S29中为“是”)，微型计算机15输出诊断信号(步骤S27)，并且结束处理过程。当接收到诊断信号时，仪表(未示出)通知ON故障，即，开关Q2保持接通并且无法断开。
当微型计算机15确定为开关Q2正常工作时(步骤S29中为“否”)，结束处理过程。
根据上述实施例中，微型计算机15基于在开关Q1、Q2的ON控制下的电流检测信号SG1on、SG2on与初始值SG10、SG20各自之间的比较、以及在开关Q1、Q2的OFF控制下的电流检测信号SG1off、SG2off与初始值SG10、SG20各自之间的比较，来检测出开关Q1、Q2的故障。因此，即使不进行电流检测单元14的偏移调整，也能够消除电流检测信号SG1、SG2的零输出的影响，并且即使电流I1、I2已改变，也能够改善开关Q1、Q2的ON故障，即，开关Q1、Q2无法断开的故障的检测精度。
根据上述实施例中，微型计算机15确定为在开关Q1、Q2的ON控制下和OFF控制下从电流检测单元14输出的两个电流检测信号SG1on,SG1off和两个电流检测信号SG2on、SG2off均大于初始值SG10、SG20的情况下，检测开关Q1、Q2的故障。因此，能够更准确地检测出开关Q1、Q2的ON故障。
根据上述实施例，每次IG开关被断开时，就存储初始值SG10、SG20，因此，即使电流检测的零输出变动，微型计算机15也能够消除零输出的影响。因此，能够更准确地检测出开关Q1、Q2的故障。
根据上述实施例，微型计算机15基于将初始值SG10、SG20与当两个开关Q1、Q2被控制为接通时由电流检测单元14输出的电流检测信号SG1on,SG2on的比较来检测故障。因此，能够检测出开关Q1、Q2的OFF故障，即，无法接通开关的故障。
根据上述实施例，在确定为两个开关Q1、Q2均被控制为接通时由电流检测单元14输出的电流检测信号SG1on,SG2on与初始值SG10,SG20相同的情况下，微型计算机15检测出开关Q1、Q2的故障。因此，能够更准确地检测出开关Q1、Q2的OFF故障。
根据上述实施例，当两个开关Q1、Q2均被断开时接收的电流检测信号SG1、SG2作为初始值SG10、SG20被存储在存储器15A中，但是本发明不限于此。通过将预定数值加到接收到的电流检测信号SG1、SG2而获得的数值作为初始值SG10、SG20可以被存储在存储器15A中。在这种情况下，如果电流检测信号SG1、SG2等于或小于初始值SG10、SG20，能够确定为SG1≈SG10并且SG2≈SG20。
根据上述实施例，电流路径被分支为两个分支路径L1、L2，但是本发明不限于此。分支路径应分支为多个路径，因此可以分支为三个或更多个分支路径。例如，当电流路径分支为三个分支路径时，微型计算机可以在三个开关中的一个或多个被接通的状态下断开开关。例如，微型计算机可以断开三个开关中的一个，并且接通其他两个开关，并且可以将要被断开的开关一个接一个地切换。替代地，微型计算机可以接通三个开关中的一个，并且断开其他两个开关，并且可以将要接通的开关一个接一个地切换。
根据上述实施例，将分流电阻器14A用作电流检测单元14，但是本发明不限于此。磁传感器可以用作电流检测单元14，只要能够检测到电流即可。
根据上述实施例，故障检测装置检测出设置在电池11、12之间的开关Q1、Q2的故障，但是本发明不限于此。该故障检测装置可被用于分别设置在电池11和负载Lo1之间以及电池12和负载LO2之间的开关的故障检测。
下面将参照附图描述本发明的另一实施例。
图6是示出根据本发明的另一实施例的包括开关故障检测装置的车辆电源装置1的电路图。图6所示的车辆电源装置1包括安装在车辆上的主电池11和副电池12。
主电池11和副电池12具有与本发明的实施例相同的结构。
主电池11和副电池12之间的电流路径L0被分支成包括六条分支路径L31至L36的六个电流路径。分支路径L31至L36设置有切换模块130(开关故障检测装置)。切换模块130包括分别设置在分支路径L31至L36上的多个开关Q31至Q36、被配置为基于分别流经多个分支路径L31至L36的电流I31至I36来输出电流检测信号SG31至SG36的电流检测单元140、以及微型计算机150。微型计算机150用作第一开关控制单元、第二开关控制单元、故障检测单元以及控制单元。
每个开关Q31至Q36由电解效应晶体管形成。如在图7所示，多个电流检测单元140中的每个包括分流电阻器140A和被配置为放大分路电阻器140A的两端处的电压之间的差分的差分放大器140B。如图6所示，分流电阻器140A设置在每个分支路径L31至L36上。设置在分支路径L31至L36上的分流电阻器140A与开关Q31至Q36串联连接。差分放大器140B连接到分流电阻器140A的两端，并且放大分流电阻器140A的两端电压之间的差分，并且基于流经分支路径L31至L36的电流I31至I36来将放大后的电压作为电流检测信号SG31至SG36提供给微型计算机150。
所述的微型计算机150是一种公知的微型计算机，包括一个CPU、一个ROM、一个RAM、等等，其控制整个车辆电源装置1。微型计算机150被连接到开关Q31至Q36的栅极，并提供栅极信号以便控制开关Q31至Q36的ON和OFF状态。微型计算机150包括被配置为存储电流检测信号SG31至SG36的初始值SG310至SG360的存储器150A，其将在后面描述。
当微型计算机150确定需要连接主电池11和副电池12时，例如，当要对副电池12进行再生充电时，所有的开关Q31至Q36都被接通。当开关Q31至Q36被控制为接通时，微型计算机150执行故障诊断以便检测出开关Q31至Q36的故障。
接下来，将描述如何执行针对开关Q31至Q36进行故障检测。首先，当开关Q31至Q36接通时，电流I31至I36经由开关Q31至Q36流经分支路径L31至L36。当微型计算机150将开关Q31至Q36控制为断开并且开关Q31至Q36被适当地断开时，流经分支路径L31至L36的电流I31至I36被切断并且电流I31至I36变为0A。相反地，当在开关Q31至Q36中发生粘附并且即使微型计算机150将开关Q31至Q36控制为断开时也无法断开开关Q31至Q36时，保持相同电流数值的电流I31至I36继续流经分支路径L31至L36。在本发明实施例微型计算机150确定当开关Q31至Q36被一个接一个地断开时在电流I31至I36中是否存在变化，从而检测出设置在分支路径L31至L36的开关Q31至Q36的故障。
接下来，将描述由微型计算机150执行的故障诊断期间的对开关Q31至Q36的ON和OFF控制。在本实施例中，微型计算机150基于流经电流路径L0的电流I0来改变开关Q31至Q36将被怎样接通或断开的方式。
首先，将描述当电流I0较大时的ON和OFF控制。在这种情况下，如图8A所示，当微型计算机150确定主电池11和副电池12需要连接到彼此时，微型计算机150接通所有的开关Q31至Q36。其次，微型计算机150在第一预定时间段T4中从所有的多个开关Q31至Q36接通的状态开始将多个开关Q31至Q36一个接一个地断开。即，微型计算机150将多个开关Q31至Q36中的一个控制为断开并且将其他五个开关控制为接通，并且将多个开关Q31至Q36中的要被控制切断的一个开关一个接一个地切换。因此，流经电流路径L0的电流I0被分流并流入六个分支路径L31至L36中的五个。
因此，当电流较大时，能够将在开关Q31至Q36接通和断开时的电流变化程度限制到电流I0×1/5至0A的范围内。在本实施例中电流的变化程度比电流路径L0仅分支为两个分支路径L31、L32的情况下的电流变化程度能够减小到大约1/3。因此，能够提高检测精度，并且能够改进可能由电流变化而对开关Q31至Q36带来的负担。
在本实施例中，当改变开关Q31至Q36中的将被断开的一个开关时，微型计算机150将开关Q31至Q36中的当前被断开的一个开关接通后将下一个开关断开。即，提供了其中所有的开关Q31至36接通的时间段，该时间段位于开关Q31至Q36中的已断开的一个开关接通的时间与开关Q31至Q36中的下一个开关被断开的时间之间。
接下来，将描述当电流I0较小时的ON和OFF控制。在这种情况下，如图8B所示，当微型计算机150确定主电池11和副电池12需要连接到彼此时，微型计算机150将所有的开关Q31至Q36控制为接通。其次，微型计算机150在第二预定时间段T5中将开关Q31控制为接通并且将其他开关Q32至Q36断开。此后，微型计算机150在第二预定时间段T5中将开关Q32至Q36一个接一个地控制为接通。即，微型计算机150将多个开关Q31至Q36中的一个开关控制为接通并且将其他五个开关控制为断开，并且开关Q31至Q36中的将被控制接通的一个开关一个接一个地切换。因此，流经电流路径L0的电流I0仅流入六个分支路径L31至L36中的一个。
因此，当电流较小时，能够将在开关Q31至Q36接通和断开时的电流的变化程度强调在电流I0至0A的范围内，并且能够提高针对开关Q31至Q36的故障检测精度。
在本实施例中，当改变开关Q31至Q36中的要被接通的一个开关时，微型计算机150将开关Q31至Q36中的已被接通的一个开关断开，同时，将开关Q31至Q36中的处于下一顺序的一个开关接通。
接下来，将参照图9中的流程图描述上述车辆电源装置1的详细操作。首先，微型计算机150接收当点火(IG)开关被断开时从电流检测单元140输出的电流检测信号SG31至SG36，并且将电流检测信号SG31至SG36作为初始值SG310至SG360存储在存储器150A中，从而执行预启动检查(步骤S31)。在接通IG开关的期间(在车辆行驶中且电池11、12导通期间)，微型计算机150执行开关Q31至Q36的故障诊断(步骤S32至S39)。
与本发明的第一实施例同样，将参照图4描述步骤S31中的预启动前检查的细节。首先，微型计算机150断开所有的开关Q31至Q36(步骤S11)。因此，流经分支路径L31至L36的电流I31至I36变为0A。其次，微型计算机150接收从分别设置在分支路径L31至L36中的电流检测单元140输出的电流检测信号SG31至SG36(步骤S12)。此后，微型计算机150将接收到的电流检测信号SG31至SG36存储为每个电流检测单元140的初始值SG310至SG360(步骤S13)，并且结束处理过程。
当IG开关接通时，微型计算机150确定主电池11和副电池12是否需要被连接到彼此(图9的步骤S32)。当确定需要连接时(步骤S32中为“是”)，微型计算机150接通所有的开关Q31至Q36(步骤S33)以便连接到主电池11和副电池12。接下来，微型计算机150接收所有的电流检测信号SG31至SG36(步骤S34)。当开关Q31至Q36被接通时，即，开关Q31至Q36在ON控制下，微型计算机150将在步骤S34中接收到的电流检测信号SG31至SG36作为电流检测信号SG31onL至SG36onL暂时存储在存储器150A中。
此后，微型计算机150分别将电流检测信号SG31onL至SG36onL与存储在存储器150A中的初始值SG310至SG360进行比较，以便确定是否分支路径L31到L36被导通(步骤S35)。
在步骤S35中，如果满足SG31onL≈SG310、SG32onL≈SG320、SG33onL≈SG330、SG34onL≈SG340、SG35onL≈SG350、以及SG36onL≈SG360中的至少一个，则微型计算机150确定为开关Q31至Q36中的至少一个开关未接通，从而分支路径L31至L36中的至少一个未导通(＝电流I31至I36中的至少一个为0A)。确切地说，微型计算机150在SGnonL≤(SGn0+预定数值)的情况下确定为SGnonL≈SGn0(n为1-6的任意整数)。
当确定为分支路径L31至L36中的一个未导通时(步骤S35中为“否”)，微型计算机150输出警告信号(步骤S36)，并且结束处理过程。当接收到警告信号时，仪表(未示出)通知OFF故障，即，开关Q31至Q36中的至少一个保持断开并且无法接通。
当微型计算机150确定为所有的分支路径L31至L36导通(步骤S35中为“是”)时，微计算机150获得电流I0作为电流检测信号SG31至SG36的总和。如果所获得的电流I0大于，例如，6A(步骤S37中为“否”)，则如图8A所示，微型计算机150执行控制开关Q31至Q36的来针对大电流的故障诊断，以及故障检测(步骤S38)。另一方面，如果电流I0，例如，等于或小于6A(步骤S37中为“是”)，则如图8B所示，微型计算机150执行控制开关Q31至Q36的针对小电流的故障诊断，以及故障检测(步骤S39)。
将参照图10描述大电流故障诊断的处理细节。首先，微型计算机150在第一预定时间段T4中将开关Q31控制为断开并且重新接通(步骤S801)。开关Q31以外的开关Q32至Q36保持接通。微型计算机150接收当在步骤S801中开关Q31被断开时从电流检测部140输出的电流检测信号SG31，并且当开关Q31被断开时，即，开关Q31在OFF控制下时，将电流检测信号SG31作为电流检测信号SG31offL暂时存储在存储器150A中。
接下来，微型计算机150基于在ON控制下的电流检测信号SG31onL与存储在存储器150A中的初始值SG310之间的比较、以及在OFF控制下的电流检测信号SG31offL与初始值SG310之间的比较来检测出开关Q31的故障(步骤S802)。
在步骤S802中，如果SG31onL>SG310并且SG31offL≈SG310，则微型计算机150确定为电流I31通过断开开关Q31已被改变而且开关Q31正常工作。如果SG31onL>SG310并且SG31offL>SG310，则微型计算机150确定为电流I31未改变而且开关Q31未断开，从而检测出开关Q31的故障。确切地说，微型计算机150在SG31onL、SG31offL>(SG310+预定数值)的情况下确定为SG31onL、SG31offL>SG310，并且在SG31offL≤(SG310+预定数值)的情况下确定为SG31offL≈SG310。
当检测到开关Q31的故障时(步骤S802中为“是”)，微型计算机150输出诊断信号(步骤S814)，并且处理过程进入步骤S813。当接收到诊断信号时，仪表(未示出)通知ON故障，即，开关Q31保持ON状态并且无法断开。
当微型计算机150确定为开关Q31正常工作时(步骤S802中为“否”)，处理进入到下一步骤S803至S812，在该步骤中，微型计算机150控制开关Q32至Q36一个接一个地断开并且执行开关Q32至Q36的ON故障诊断。开关Q32至Q36的ON故障诊断以与开关Q31相同的方式执行，因此这里将省略详细说明。
当微型计算机150确定为所有的开关Q31至Q36均正常工作时(步骤S812中为“否”)，处理进入下一步骤S813，在步骤S813中，微型计算机150接通所有的开关Q31至Q36，并且处理重新返回到步骤S801。重复进行大电流的故障诊断处理，直到确定不再需要将主电池11和副电池12彼此连接为止。
接下来，将参照图11描述小电流故障诊断的细节。微型计算机150将开关Q31控制为接通并且将其他开关Q32至Q36控制为断开(步骤S901)。当在开关Q31接通之后经过第二预定时间段T5时，微型计算机150断开开关Q31，并且同时接通开关Q32。微型计算机150分别接收当在步骤S901中开关Q31被控制为接通和断开时从电流检测单元140输出的电流检测信号SG31，并且将在ON控制下的电流检测信号SG31onS和在OFF控制下的电流下检测信号SG31offS暂时存储在存储器150A中。
接下来，微型计算机150基于将在ON控制下的电流检测信号SG31onS与存储在存储器150A中的初始值SG310之间的比较、以及将在OFF控制下的电流检测信号SG31offS与初始值SG310的比较来检测出开关Q31的故障(步骤S902)。
在步骤S902中，如果SG31onS>SG310并且SG31offS≈SG310，则微型计算机150确定为电流I31通过断开开关Q31已被改变而且开关Q31正常工作。如果SG31onS>SG310并且SG31offS>SG310，则微型计算机150确定为电流I31未改变而且开关Q31未断开，从而检测出开关Q31的故障。确切地说，微型计算机150在SG31onS、SG31offS>(SG310+预定数值)的情况下确定为SG31onS、SG31offS>SG310并且在SG31offS≤(SG310+预定数值)的情况下确定为SG31offS≈SG310。
当检测到开关Q31的故障时(步骤S902中为“是”)，微型计算机150输出诊断信号(步骤S914)，并且结束处理过程。当接收到诊断信号时，仪表(未示出)通知ON故障，即，开关Q31保持接通并且无法断开。
当微型计算机150确定为开关Q31正常工作时(步骤S902中为“否”)，处理过程进入到下一步骤S903至S912，在该步骤中，微型计算机150控制开关Q32至Q36一个接一个地接通并且执行开关Q32至Q36的ON故障诊断。开关Q32到Q36的ON故障诊断以与开关Q31相同的方式执行，因此这里将省略详细说明。
当微型计算机150确定为所有的开关Q31至Q36均正常工作时(步骤S912中为“否”)，处理进入步骤S913，在该步骤中，微型计算机150接通所有的开关Q31至Q36。处理重新返回到步骤S901。重复进行小电流的故障诊断处理，直到确定不再需要将主电池11和副电池12彼此连接为止。
根据上述实施例，当流经电流路径L0的电流I0较大时，如图8A所示，微型计算机150执行开关Q31至Q36的控制。即，在针对大电流的故障诊断期间中，微型计算机150将多个开关Q31至Q36中的一个控制为断开并且将其他开关控制为接通，并且将开关Q31至Q36一个接一个地断开，从而，能够减少在电流大时响应于开关Q31至Q36的OFF控制的电流中的变化程度，并且能够提高检测精度同时能够减少开关Q31至Q36的负担。当流经电流路径L0的电流较小时，微型计算机150如图8B所示，控制开关Q31至Q36。即，在小电流的故障诊断期间中，微型计算机150将多个开关Q31至Q36中的一个控制为接通并且将其他开关控制为断开，并且一个接一个地切换要被控制为接通的开关Q31至Q36，使得当电流较小时，能够强调响应于开关Q31至Q36的ON控制的电流中的变化程度，并且能够提高开关Q31至Q36故障检测精度。
根据本实施例，当切换在小电流故障诊断期间中要被控制为接通的开关Q31至Q36时，在开关Q31至Q36中的已被接通的一个开关被断开的同时，微型计算机150将处于下一个顺序的开关接通。因此，能够针对开关Q31至Q36迅速地进行故障检测。
如图12所示，当切换在小电流故障诊断期间中要被控制为接通的开关Q31至Q36时，可以在已被接通的开关Q31至Q36中的一个开关被断开之前，微型计算机150将处于下一个顺序的开关Q31至Q36接通。这样，能够稳定地提供电流。
根据上述实施例，电流路径L0被分支为六个分支路径L31至L36，但是本发明不限于此。电流路径L0可以被分支为三个或更多个电流路径。
根据上述实施例，分流电阻器140A用作电流检测单元140，但是本发明不限于此。磁传感器可以用作电流检测单元140，只要检测到电流即可。
根据上述实施例，故障检测装置检测设置在电池11、12之间的开关Q31至Q36的故障，但是本发明不限于此。故障检测装置可以用于设置在电池11、12与负载Lo1、Lo2之间的开关的故障检测。
尽管已经参考本发明的某些示例性实施例描述了本发明，但是本发明的范围不限于上述示例性实施例，并且本领域技术人员将理解，不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以在其中进行各种改变和修改。
根据上述实施例的一项目，一种开关故障检测装置(13)包括分别设置在多个分支路径(L1、L2)上的多个开关(Q1、Q2)，电流路径分支成多个电流路径(L1、L2)；多个电流检测单元(14)，其分别设置在多个分支路径(L1、L2)上，每个电流检测单元(14)被配置为基于流经多个分支路径(L1、L2)的每个电流来输出电流检测信号(SG1、SG2)；存储单元，其被配置为存储电流检测信号(SG1、SG2)的初始值，其初始值为当多个开关(Q1,Q2)被断开时从每个电流检测单元(14)输出的；开关控制单元(15)，其配置为一个接一个地断开多个开关(Q1、Q2)中的一个开关，并同时使多个开关(Q1、Q2)中的至少另一个被接通；以及第一故障检测单元(15)，其被配置为其被配置为将初始值与当多个开关(Q1、Q2)中的一个由开关控制单元(15)断开时从电流检测单元(14)中的相应的一个输出的第一电流检测信号(SG1、SG2)的数值进行比较，第一故障检测单元(15)被配置为基于比较结果来检测出多个开关(Q1、Q2)的第一故障。
根据具有上述结构的开关故障检测装置，第一故障检测单元基于当一个开关被断开时的该一个开关的电流检测信号与该一个开关的初始值之间的比较来检测开关的故障。因此，即使不进行电流检测单元的偏移调整，也能够消除电流检测信号的零输出的影响，并且即使电流已经改变，也能够提高开关的ON故障，即，开关无法断开的第一故障，的检测精度。
第一故障检测单元(15)可以被配置为将初始值与当多个开关(Q1、Q2)中的一个被接通时从电流检测单元(14)中的相应的一个输出的第二电流检测信号(SG1、SG2)的数值进行比较，第一故障检测单元(15)被配置为基于比较结果来检测出开关(Q1、Q2)的第二故障。
根据具有上述结构的开关故障检测装置，第一故障检测单元基于将初始值与当开关被接通时的电流检测信号之间的比较来检测出开关的故障。因此，能够基于当开关被接通时的电流变化来检测出故障，因此能够更准确地检测出开关的OFF故障，即，开关无法接通的第二故障。
第一故障检测单元(15)可以被配置为当第一和第二电流检测信号(SG1、SG2)的数值均大于初始值时检测出开关(Q1、Q2)的故障。
根据具有上述结构的开关故障检测装置，在确定当开关接通和断开时从电流检测单元已输出的第一和第二电流检测信号的数值均大于其初始值的情况下，第一故障检测单元检测出开关的故障。因此，能够更准确地检测出开关的ON故障。
开关故障检测装置(13)可以被安装在车辆上，并且存储单元(15A)可以被配置为每次车辆的点火开关被断开时存储初始值。
根据具有上述结构的开关故障检测装置，每次点火开关被断开时都存储初始值，因此，即使电流检测单元的零输出改变，也能够消除零输出的影响。因此，能够更准确地检测出开关的故障。
开关故障检测装置(13)还可包括第二故障检测单元(15)，其被配置为将初始值与在所有的多个开关(Q1、Q2)由开关控制单元(15)接通时从电流检测单元(14)输出的第二电流检测信号(SG1、SG2)的数值进行比较，该第二故障检测单元被配置为基于比较结果来检测出开关(Q1、Q2)的第二故障。
根据具有上述结构的开关故障检测装置，能够检测出OFF故障，即，多个开关中的一个无法接通的故障。
开关控制单元(15)可以被配置为当在所有的多个开关(Q1、Q2)由开关控制单元(15)接通时从电流检测单元(14)输出的第二电流检测信号(SG1、SG2)的数值等于初始值时，检测出开关的第二故障。
根据具有上述结构的开关故障检测装置，能够更准确地检测出开关的OFF故障。
根据上述实施例的另一项目，一种开关故障检测装置(13)包括分别设置在多个分支路径(L31至L36)上的多个开关(Q31至Q36)，电流路径(L0)分支成三个或更多的电流路径；分别设置在多个分支路径(L31至L36)上的多个电流检测单元(140)，每个电流检测单元(140)被配置为检测流经多个分支路径(L31至L36)中的每个分支路径的电流(I31至I36)；第一开关控制单元(150)，其配置为断开多个开关(Q31至Q36)中的一个并接通多个开关中的其余开关，第一开关控制单元(150)被配置为将多个开关(Q31至Q36)中的要被断开一个开关一个接一个地切换到多个开关(Q31至Q36)中的另一个开关；第二开关控制单元(150)，其被配置为接通多个开关(Q31至Q36)中的一个，并且断开多个开关中的其余开关，第二开关控制单元(150)被配置为将多个开关(Q31至Q36)中的要被接通的一个开关一个接一个地切换到多个开关(Q31至Q36)中的另一个开关，第二开关控制单元(150)；故障检测单元(150)，其被配置为在由第一和第二开关控制单元控制开关的情况下基于多个电流检测单元的每个电流检测单元检测的电流(I31至I36)来检测出开关(Q31至Q36)的故障；以及控制单元(150)，其被配置为当流经电流路径(L0)的电流的数值为第一数值时，使第一开关控制单元控制多个开关(Q31至Q36)，控制单元被配置为，当流经电流路径(L0)的电流的数值小于第一数值的第二数值时，使第二开关控制单元(150)控制多个开关(Q31至Q36)。
根据具有上述结构的开关故障检测装置，当流经电流路径的电流的数值较大(第一数值)时，由第一开关控制单元进行控制。第一开关控制单元将多个开关中的一个断开并且将其余开关接通，并且将要控制为断开的开关一个接一个地切换到另一个开关，以使得能够减少由电流较大时通过开关被断开带来的电流的变化程度，并且能够提高检测精度，同时，减轻开关的负担。当流经电流路径的电流的数值较小(第二数值小于第一数值)时，由第二开关控制单元进行控制。第二开关控制单元将多个开关中的一个开关控制为接通并且将其余开关控制为断开，并且将要控制为接通的开关一个接一个地切换到另一个开关，以使得能够强调电流较小时被接通的开关所带来的电流的变化，并且能够提高开关的故障检测精度。
第二开关控制单元(150)可以被配置为，当第二开关控制单元(150)将多个开关(Q31至Q36)中要接通的一个开关切换为多个开关(Q31至Q36)中的另一个时，将已接通的多个开关(Q31至Q36)中的一个断开的同时，接通多个开关中的另一个开关。
根据具有上述结构的开关故障检测装置，当将切换要控制为接通的开关时，第二开关控制单元将已接通的开关断开的同时，将下一个顺序的开关接通。因此，通过迅速进行开关故障检测能够节省时间。
第二开关控制单元(150)可以被配置为，当第二开关控制单元(150)将多个开关(Q31至Q36)中的要接通的一个开关切换到多个开关(Q31至Q36)的另一个开关时，将已被接通的多个开关(Q31至Q36)中的一个开关断开之前，接通多个开关中的另一个开关。
根据具有上述结构的开关故障检测装置，将要控制为接通的开关切换时，第二开关控制单元将已被接通的开关断开之前，将下一个顺序的开关控制为接通。因此，能够以稳定的方式供应电流。

Claims (8)

1.一种开关故障检测装置，包括：
分别设置在多个分支路径上的多个开关，由电流路径分支成所述多个分支路径；
多个电流检测单元，其分别设置在所述多个分支路径上，每个所述电流检测单元被配置为基于流经所述多个分支路径中的每个的电流来输出电流检测信号；
存储单元，其被配置为存储所述电流检测信号的初始值，所述初始值为当所述多个开关被断开时从每个所述电流检测单元输出；
开关控制单元，其被配置为一个接一个地断开所述多个开关的一个，并同时使所述多个开关中的至少另一个被接通；以及
第一故障检测单元，其被配置为将所述初始值与当所述多个开关中的所述一个被所述开关控制单元断开时从所述电流检测单元中的相应的一个输出的第一电流检测信号的数值进行比较，所述第一故障检测单元被配置为基于所述比较的结果来检测出所述多个开关的第一故障，
其中，所述开关故障检测装置安装在车辆上，以及
所述存储单元被配置为在每次所述车辆的点火开关断开时存储所述初始值。
2.根据权利要求1所述的开关故障检测装置，
其中，所述第一故障检测单元被配置为将所述初始值与当所述多个开关中的所述一个被接通时从所述电流检测单元中的所述相应的一个输出的第二电流检测信号的数值进行比较，所述第一故障检测单元被配置为基于所述比较的结果来检测出所述开关的第二故障。
3.根据权利要求2所述的开关故障检测装置，
其中，当所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号的数值均大于所述初始值时，所述第一故障检测单元检测出所述开关的所述第一故障。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的开关故障检测装置，还包括：
第二故障检测单元，其被配置为将所述初始值与在所述多个开关全部被所述开关控制单元接通时从所述电流检测单元输出的第二电流检测信号的数值进行比较，所述第二故障检测单元被配置为基于所述比较的结果来检测出所述开关的所述第二故障。
5.根据权利要求4所述的开关故障检测装置，
其中，所述第二故障检测单元被配置为当在所述多个开关全部被所述开关控制单元接通时从所述电流检测单元输出的所述第二电流检测信号的数值等于所述初始值的情况下，检测出所述开关的所述第二故障。
6.一种开关故障检测装置，包括：
分别设置在三个或更多个分支路径上的多个开关，由电流路径分支成所述三个或更多个分支路径；
多个电流检测单元，其分别设置在所述多个分支路径上，每个所述电流检测单元被配置为检测流经所述多个分支路径中的每个的电流；
第一开关控制单元，其被配置为断开所述多个开关中的一个开关，并接通所述多个开关中的其余开关，所述第一开关控制单元被配置为将所述多个开关中的要断开的所述一个开关一个接一个地切换到所述多个开关中的另一个开关；
第二开关控制单元，其被配置为接通所述多个开关中的一个开关，并断开所述多个开关中的其余开关，所述第二开关控制单元被配置为将所述多个开关中的要接通的所述一个开关一个接一个地切换到所述多个开关中的另一个开关；
故障检测单元，其被配置为在由所述第一开关控制单元和所述第二开关控制单元控制所述开关的情况下，基于由所述多个电流检测单元的每个检测的所述电流来检测出所述开关的故障；以及
控制单元，其被配置为当流经所述电流路径的电流的数值为第一数值时，允许所述第一开关控制单元控制所述多个开关，所述控制单元被配置为，当流经所述电流路径的电流的数值为小于所述第一数值的第二数值时，允许所述第二开关控制单元控制所述多个开关。
7.根据权利要求6所述的开关故障检测装置，
其中，所述第二开关控制单元被设置为，当所述第二开关控制单元将所述多个开关中的要接通的所述一个开关切换到所述多个开关中的所述另一个开关时，在将已接通的所述多个开关中的所述一个开关断开的同时，将所述多个开关中的所述另一个开关接通。
8.根据权利要求6所述的开关故障检测装置，
其中，所述第二开关控制单元被设置为，当所述第二开关控制单元将所述多个开关中的要接通的所述一个开关切换到所述多个开关中的所述另一个开关切换时，在将已接通的所述多个开关中的所述一个开关断开之前，将所述多个开关中的所述另一个开关接通。
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