专利名称：用于漏电检测设备的诊断系统和方法
技术领域：
本发明涉及在具有漏电检测功能的电源单元中的漏电检测设备的诊断系统和方法。
背景技术：
存在由于诸如总线的接触不良等原因而使电流从直流电源(电池)泄漏到车身(发生接地错误)的情况。因此，通过漏电检测设备来检测漏电。当检测到漏电时，仪表的警示灯点亮等等。
根据日本早期公开专利公开No.8-70503，为了检测漏电，经由串联的电阻和耦合电容，而在电池和电机之间输入矩形波。基于电阻和耦合电容之间的电压根据漏电状态而波动的事实，监测该电压以通过漏电检测设备来检测漏电。
根据日本早期公开专利公开No.8-226950，经由串联的电容和电阻将一个开关接通，使得电池接地达预定时间并且电容被充电。监测该电容的电压，以通过漏电检测设备来检测漏电。
在日本早期公开专利公开No.8-70503所公开的漏电检测设备和日本早期公开专利公开No.8-226950所公开的漏电检测设备中的每一个都包括电容，并且在保持电池和电机之间的绝缘状态的同时判断是否发生漏电。与这些漏电检测设备不同，日本早期公开专利公开No.10-221395中公开的漏电检测设备，强制地(人为地)经由电阻和开关将电池终端接地，并且对检测模拟漏电(接地错误)状态的漏电检测设备的工作状态进行诊断，以对其工作性能进行自诊断。
然而，利用日本早期公开专利公开No.8-70503和日本早期公开专利公开No.8-226950所公开的漏电检测设备，当电池终端的电势(共模电压)相对于车身的电势波动时，就难以检测到漏电。这是因为对应于该电势波动的瞬时充电/放电电流被供应到电容，并且用于检测漏电的信号也因此而波动。在日本早期公开专利公开No.8-70503和日本早期公开专利公开No.8-226950所公开的漏电检测设备中发生的这种现象，也在日本早期公开专利公开No.10-221395所公开的漏电检测设备中发生。因为用于检测模拟漏电的信号发生波动，所以难以进行精确的自诊断。
在上述公开文献所公开的配置中，有一种配置在电池和转换器之间设置有开关和继电器。即使在这种情况下，也是在不考虑继电器等的接通/断开状态下对漏电检测电路的工作性能进行诊断。因此，对该公开文献中公开的漏电检测电路的工作性能难以进行精确诊断。
发明内容
本发明的目的是提供一种诊断系统，其在车辆的电源单元中，对检测漏电(真正的漏电和模拟的漏电)的漏电检测设备即使在共模电压波动时是否还可靠地工作进行诊断。
本发明人注意到了共模电压和电阻的关系，所述电阻在电源单元的高压侧和车身(车辆电阻)之间。车辆电阻根据继电器是接通或者断开的而变化，所述继电器为了安全可能设置在电池和转换器之间。当继电器接通时，因为电路由电池、转换器和电机构成，所以车辆电阻比继电器断开时更小。结果，共模电压在继电器接通时低，而在继电器断开时高。
根据本发明的第一方面，提供了一种在电源单元中对漏电检测设备的工作性能进行诊断的诊断系统，所述电源单元包括电池、由所述电池驱动的电机、设置在所述电池和所述电机之间的电力转换装置、用于在所述电池和车身之间产生出现漏电的模拟状态(以下简称“模拟漏电状态”)的模拟漏电产生装置、和检测模拟漏电的所述漏电检测设备。所述诊断系统包括断开/接通装置，用于将所述电力转换装置从所述电池断开和将所述电力转换装置连接到所述电池；和断开/接通检测装置，用于检测所述断开/接通装置的断开/接通，以及将检测结果输出到所述模拟漏电产生装置和所述漏电检测设备。当所述断开/接通检测装置检测到所述断开/接通装置的断开/接通时，所述漏电检测设备对模拟漏电的产生和漏电的检测两者进行重执行和暂停中的至少一项。
在此诊断系统中，当所述断开/接通检测装置检测到所述断开/接通装置的断开/接通时，如果没有进行对所述漏电检测设备的工作性能的诊断，对由所述模拟漏电产生装置产生模拟漏电和由所述漏电检测设备检测漏电这两者，进行重执行和暂停中的至少一项。
根据第一方面的所述断开/接通装置，当点火开关在起动位置时，可以将所述电力转换装置连接到所述电池；当所述点火开关在除所述起动位置之外的位置时，所述断开/接通装置可以将所述电力转换装置从所述电池断开。
根据第一方面的所述断开/接通检测装置，可以经由所述漏电检测设备来通知所述模拟漏电产生装置关于所述断开/接通装置的断开/接通。
根据本发明的第二方面，提供了一种在电源单元中对漏电检测设备的工作性能进行诊断的诊断系统，所述电源单元包括电池、由所述电池驱动的电机、设置在所述电池和所述电机之间的电力转换装置、和检测所述电池与车身之间的漏电的所述漏电检测设备。所述诊断系统包括断开/接通装置，用于将所述电力转换装置从所述电池断开和将所述电力转换装置连接到所述电池；和断开/接通检测装置，用于检测所述断开/接通装置的断开/接通，以及将检测结果输出到所述漏电检测设备。当所述断开/接通检测装置检测到所述断开/接通装置的断开/接通时，所述漏电检测设备对漏电的检测进行重执行和暂停中的至少一项。
在此诊断系统中，当所述断开/接通检测装置检测到所述断开/接通装置的断开/接通时，如果没有进行对所述漏电检测设备的工作性能的诊断，由所述漏电检测设备对漏电的检测进行重执行和暂停中的至少一项。
根据第二方面的所述断开/接通装置，当点火开关在起动位置时，可以将所述电力转换装置连接到所述电池；当所述点火开关在除所述起动位置之外的位置时，所述断开/接通装置可以将所述电力转换装置从所述电池断开。
根据本发明第三方面，提供了一种用于对漏电检测设备的工作性能进行诊断的诊断方法。所述诊断方法包括以下步骤在电池和车身之间产生漏电状态；将设置在所述电池和电机之间的电力转换装置连接到所述电池或将所述电力转换装置从所述电池断开；检测所述电池和所述电力转换装置之间的连接/断开；以及当检测到所述电池和所述电力转换装置之间的连接/断开时，对模拟漏电的产生和漏电的检测两者进行重执行和暂停中的至少一项。
根据本发明第四方面，提供了一种用于对漏电检测设备的工作性能进行诊断的诊断方法。所述诊断方法包括以下步骤检测电池和车身之间的漏电；将设置在所述电池和电机之间的电力转换装置连接到所述电池或将所述电力转换装置从所述电池断开；检测所述电池和所述电力转换装置之间的连接/断开；以及当检测到所述电池和所述电力转换装置之间的连接/断开时，对漏电的检测进行重执行和暂停中的至少一项。
在第一方面中，漏电检测设备检测由模拟漏电产生装置所产生的漏电状态，并且诊断系统在由模拟漏电产生装置所产生的漏电状态下对漏电检测设备的工作状态进行诊断。
漏电检测设备可以由电源ECU的一部分构成，并且可以通过检测电流来检测和监控电池的充电状态。因此，漏电检测设备可以包括发送电路、比较器、用于灯控制的晶体管和漏电检测电路异常计数器等。
当在模拟漏电状态下没有检测到漏电时，漏电检测电路异常计数器所表示的值增大。当该值在预定时间内达到预定计数值时，就确定在漏电检测设备进行的检测中出现异常。在许多情况下整个漏电检测设备被制成IC。典型异常的一个示例是控制LED发光的晶体管的故障。
诊断系统的断开/接通装置可以由继电器构成，断开/接通检测装置可以由混合动力ECU构成。混合动力ECU可以控制整个车辆系统。在与电源单元的关系方面，混合动力ECU可以使用与车辆状态的关系来控制充到电池中的电量。当断开/接通装置被断开/接通时，诊断系统可以重执行对漏电检测设备的工作性能的诊断，即故障判断。此外，诊断系统还可以停止诊断达预定时间，直到共模电压变得稳定。此外，诊断系统可以在预定时间的暂停后重执行上述诊断。
在第二方面中，诊断系统对检测真实(正常)漏电的漏电检测设备的工作状态进行诊断。漏电检测设备可以包括发送电路、比较器、用于灯控制的晶体管和漏电计数器等。当检测到漏电时，漏电计数器所表示的值可以增大，当没有检测到漏电时，该值可以复位为零。当漏电计数器所表示的值达到预定值时，可以确定发生漏电。
对于此诊断系统，基本上可以采用与第一方面中相同的配置。也就是说，断开/接通装置可以由继电器构成，断开/接通检测装置可以由ECU构成。当断开/接通装置被断开/接通时，诊断系统可以重执行对漏电检测设备的工作性能的诊断，即故障判断。此外，诊断系统还可以停止诊断达预定时间，直到共模电压变得稳定。此外，诊断系统可以在预定时间的暂停后重执行上述诊断。
从以下结合附图的对优选实施例的描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得清楚，所述附图中类似的标号用来表示类似元件，其中图1是电路的示意图，其示出了本发明的第一实施例；图2是示出第一实施例的操作的流程图；图3是电路主要部分的示意图，其示出了本发明的第二实施例；和图4是示出第二实施例的操作的流程图。
具体实施例方式
以下，将参考附图描述本发明的示例性实施例。
将描述本发明的第一实施例。如图1所示，混合动力车的电源单元包括电池(直流电源)10、由电池10驱动的三相交流电机(以下简称“电机”)15、和设置在电池10与电机15之间并将电力从直流转换成交流的电力转换设备(以下简称“转换器”)20。电源单元还包括漏电检测电路30和模拟漏电产生设备55。漏电检测设备(检测电路)30构成电池ECU31的一部分，并包括发送电路32、缓冲器37、比较器41和晶体管48等。发送电路32包括发送部分33和多个端子。从点火开关被转到IG位置起经过预定时间后，从发送部分33发送的矩形波被输入缓冲器37中，并被缓冲。电池10和漏电检测设备30通过电容34彼此绝缘。
参考电压输入比较器41的同相输入端43。通过用电阻45和电阻46对电压V进行分压而获得参考电压，并且参考电压具有恒定电平。选择电阻45和电阻46的电阻值，使得电压的电平低于当没有发生漏电时从缓冲器37输入反相输入端42的矩形波的电平，并且高于产生模拟漏电时所输入的矩形波的电平。也就是说，当产生模拟漏电时，输入反相输入端42的矩形波的电平低于参考电压。
发送电路32根据来自比较器41的输入而将晶体管48接通/断开。驱动部分49根据晶体管48的接通/断开状态而将LED 51接通/断开。更具体而言，比较器41在没有发生漏电时(在正常时间期间)输出脉冲，而在发生漏电时输出指示“高”的信号。发送电路32在从比较器41输入脉冲时将晶体管48接通和断开，在输入指示“高”的信号时将晶体管48接通，并且在输入指示“低”的信号时将晶体管48断开。
当漏电检测设备30正常工作时，晶体管48接通/断开，而LED 51断开。当发生异常时，例如当晶体管48短路或断路时，LED 51接通。
设置在车身80和转换器20之间的模拟漏电产生设备(接地错误试探电路)55，包括在车身80侧的继电器56和在转换器20侧的电阻57。继电器56根据来自发送电路32的信号而接通，并且将电池10接地到车身80，以人为地产生漏电状态。
诊断系统60包括第二继电器62和混合动力ECU 63。第二继电器62设置在总线12中。第二继电器62当点火开关处于起动位置时接通，而当点火开关在除了起动位置以外的其他位置时断开。指示第二继电器62的接通/断开状态的信号被输入混合动力ECU 63。混合动力ECU 63与电池ECU 31进行通信。
在正常时间(当没有发生漏电)期间，第一继电器56断开。当第一继电器56根据来自发送电路32的信号而接通时，来自电池10的电流被供应给车身80，并且被施加到P点的电压，即比较器41的反相输入端42的电平变小了。另一方面，被输入到同相输入端43的参考电压的电平是恒定的。因此，比较器41输出脉冲，晶体管48根据该脉冲而接通/断开，并且LED 51断开。
当产生模拟漏电时，如果第一继电器56根据来自发送电路32的基于点火开关的转动的信号而接通，电力从电池10的总线11泄漏到车身80。电流被传递到电容34和电阻35，并且电容34充电直到达到端子电压。同时，缓冲器37的矩形波经由电阻35、电容34、电阻57、车身80和缓冲器37而被发送。在完成对电容34的充电时，矩形波被电阻35和电阻57分压。
因为被输入反相输入端42的矩形波的电平低于参考电压，所以从比较器41输出指示“高”的信号。当从比较器41输入指示“高”的信号时，发送电路32将晶体管48接通，并且通过驱动部分49将LED 51接通。
下面将参考图2描述正常操作和模拟漏电之间的关系，并描述对漏电检测设备30的工作状态的诊断。从点火开关被接通经过预定时间(例如10秒)后开始自诊断操作。在S1中，混合动力ECU 63判断第二继电器62是否从接通变成断开或者从断开变成接通，也就是说，点火开关是否转到起动位置。当确定第二继电器从接通变成断开或者从断开变成接通时，根据从混合动力ECU 63到电池ECU 31的输入，在S2中将发送电路32中的检测电路异常计数器所表示的值复位为零，将第一继电器56断开，并保持待机状态达预定时间。
当确定第二继电器62没有从接通变成断开或者从断开变成接通时，则在S3中根据来自发送电路32的信号而将模拟漏电产生设备55的第一继电器56接通，并且人为地产生漏电状态。当在S4中没有检测到漏电时，增大由检测电路压差计数器所表示的值。此时，确定该检测为异常。为安全性而增大计数器所表示的值。
当在S4中检测到漏电，则在S5中判断是否经过了预定时间。为了防止由于突然产生的噪声所引起的错误判断，保持待机状态达预定时间。当确定没有经过预定时间时，则接着在S7中判断检测电路异常计数器所表示的值是否等于或大于预定值。为了安全性而考虑计数器所表示的值。当确定该值等于或大于预定值时，则在S8中确定由漏电检测设备30所进行的检测为异常。当该值小于预定值时，在S9中确定由漏电检测设备30所进行的检测被正常地执行。
根据本实施例，当混合动力ECU 63没有检测到第二继电器62从接通变成断开或者从断开变成接通(参考S1)时，第一继电器56接通以产生模拟漏电。另一方面，当混合动力ECU 63检测到第二继电器从接通变成断开或者从断开变成接通时，根据来自混合动力ECU 63和漏电检测设备30的命令，将第一继电器56暂时断开，并且在经过预定时间后再次进行诊断(参考S2)。因此，即使由于继电器62的接通/断开在共模情况下电压发生波动，也可以精确地进行对漏电检测设备30的工作性能的诊断。
此外，当漏电检测设备30检测到模拟漏电产生设备55所产生的模拟漏电时，保持待机状态直到由检测电路异常计数器所表示的值增大(参考S5)，并进一步保持另一待机状态达预定时间(参考S6)。因此，可以进一步提高诊断的精确性。
图3和图4示出了第二实施例。在第二实施例中，进行对漏电检测设备30的工作状态的诊断。
如图3所示，电源单元包括电池10、电机15和转换器20。除了计数器外，检测电池10的总线12和转换器20之间的漏电检测设备(未示出)具有与第一实施例中的漏电检测设备30的配置相同的配置。也就是说，根据第二实施例的漏电检测设备包括漏电计数器，以取代检测电路异常计数器。
对漏电检测设备的工作状态进行诊断的诊断系统(未示出)具有与第一实施例中的诊断系统的配置相似的配置，并包括混合动力ECU 63和设置在总线12中的继电器90。诊断系统不包括模拟漏电产生电路55和对应于第一继电器56的继电器。
将参考图4来描述第二实施例的操作。在此描述中，将在合适的地方使用对漏电检测设备30的描述和模拟漏电产生设备55的描述。
在S11中，判断继电器90是否从接通变成断开或者从断开变成接通。当确定继电器90从接通变成断开或者从断开变成接通时，将由发送电路32中的漏电计数器所表示的值复位为零，并且保持待机状态达预定时间。接着，再次执行S11，并再次判断继电器90是否从接通变成断开或者从断开变成接通。当确定继电器90没有从接通变成断开或者从断开变成接通时，则执行S13，漏电检测设备30检测在总线12中是否发生漏电。当没有检测到漏电即接地错误时，在S15中将由发送电路32中的漏电计数器所表示的值复位为零。当在S13中检测到漏电时，在S14中增大由漏电计数器所表示的值。在S15中将由漏电计数器所表示的值复位为零后，或者在S14中增大由漏电计数器所表示的值后，判断由漏电计数器所表示的值是否等于或大于预定值。当确定该值等于或大于预定值时，在S17中确定已经发生漏电。当该值小于预定值时，再次执行S11。
根据本发明，当继电器90没有被接通/断开时，由漏电检测设备30检测漏电。然而，当继电器90被接通/断开时，由漏电计数器所表示的值被复位为零，保持待机状态达预定时间，并再次进行异常检测。因此，即使由于继电器90的接通/断开在共模情况下电压发生波动时，也可以精确地对漏电检测设备30的工作性能进行诊断。
此外，保持待机状态直到在S14中增大由漏电计数器所表示的值。因此，可以进一步提高诊断的精确性。
如上所述，利用根据第一实施例的用于漏电检测设备的诊断系统，即使在电池和转换器之间设置的断开/接通装置由于任何原因被接通/断开并且共模电压因此而波动时，也可以精确地对检测模拟漏电的漏电检测设备的工作状态进行诊断。
利用根据第一实施例的诊断系统，即使用作所述断开/接通装置的点火开关被转到起动位置或者从起动位置转到其他位置时，也可以精确地对漏电设备的工作状态进行诊断。而且，利用此诊断系统，不需要在断开/接通装置和模拟漏电产生装置之间交换信号。因此，简化了诊断系统。此外，利用此诊断系统，可以在除了当断开/接通装置被接通/断开的时间之外的时间进行诊断。因此，在进行诊断时共模电压不波动。结果，可以精确地进行诊断。
此外，利用根据第二实施例的用于漏电检测设备的诊断系统，即使在电池和转换器之间设置的断开/接通装置由于任何原因被接通/断开并且共模电压因此而波动时，也可以精确地对检测漏电的漏电检测设备的工作状态进行诊断。
此外，利用此诊断系统，即使用作所述断开/接通装置的点火开关被转到起动位置或者从起动位置转到其他位置时，也可以精确地对漏电设备的工作状态进行诊断。此外，利用此诊断系统，可以在除了当断开/接通装置被接通/断开的时间之外的时间进行诊断。因此，在进行诊断时共模电压不波动。结果，可以精确地进行诊断。
权利要求
1.一种在电源单元中对漏电检测设备(30)的工作性能进行诊断的诊断系统，所述电源单元包括电池(10)、由所述电池(10)驱动的电机(15)、设置在所述电池(10)和所述电机(15)之间的电力转换装置(20)、用于在所述电池(10)和车身之间产生漏电状态的模拟漏电产生装置(55)、和检测模拟漏电的所述漏电检测设备(30)，所述诊断系统的特征在于包括断开/接通装置(62)，用于将所述电力转换装置(20)从所述电池(10)断开和将所述电力转换装置(20)连接到所述电池(10)；和断开/接通检测装置(63)，用于检测所述断开/接通装置(62)的断开/接通，以及将检测结果输出到所述模拟漏电产生装置(55)和所述漏电检测设备(30)，其中当所述断开/接通检测装置(63)检测到所述断开/接通装置(62)的断开/接通时，所述漏电检测设备(30)对模拟漏电的产生和漏电的检测两者进行重执行和暂停中的至少一项。
2.如权利要求1所述的诊断系统，其特征在于，当点火开关在起动位置时，所述断开/接通装置(62)将所述电力转换装置(20)连接到所述电池(10)；当所述点火开关在除所述起动位置之外的位置时，所述断开/接通装置(62)将所述电力转换装置(20)从所述电池(10)断开。
3.如权利要求1或权利要求2所述的诊断系统，其特征在于，所述断开/接通检测装置(63)经由所述漏电检测设备(30)通知所述模拟漏电产生装置(55)关于所述断开/接通装置(62)的断开/接通。
4.一种在电源单元中对漏电检测设备(30)的工作性能进行诊断的诊断系统，所述电源单元包括电池(10)、由所述电池(10)驱动的电机(15)、设置在所述电池(10)和所述电机(15)之间的电力转换装置(20)、和检测所述电池(10)与车身之间的漏电的所述漏电检测设备(30)，所述诊断系统的特征在于包括断开/接通装置(62)，用于将所述电力转换装置(20)从所述电池(10)断开和将所述电力转换装置(20)连接到所述电池(10)；和断开/接通检测装置(63)，用于检测所述断开/接通装置(62)的断开/接通，以及将检测结果输出到所述漏电检测设备(30)，其中当所述断开/接通检测装置(63)检测到所述断开/接通装置(62)的断开/接通时，所述漏电检测设备(30)对漏电的检测进行重执行和暂停中的至少一项。
5.如权利要求4所述的诊断系统，其特征在于，当点火开关在起动位置时，所述断开/接通装置(62)将所述电力转换装置(20)连接到所述电池(10)；当所述点火开关在除所述起动位置之外的位置时，所述断开/接通装置(62)将所述电力转换装置(20)从所述电池(10)断开。
6.一种用于对漏电检测设备(30)的工作性能进行诊断的诊断方法，所述诊断方法的特征在于包括以下步骤在电池(10)和车身之间产生漏电状态；将设置在所述电池(10)和电机(15)之间的电力转换装置(20)连接到所述电池(10)或将所述电力转换装置(20)从所述电池(10)断开；检测所述电池(10)和所述电力转换装置(20)之间的连接/断开；以及当检测到所述电池(10)和所述电力转换装置(20)之间的连接/断开时，对模拟漏电的产生和漏电的检测两者进行重执行和暂停中的至少一项。
7.一种用于对漏电检测设备(30)的工作性能进行诊断的诊断方法，所述诊断方法的特征在于包括以下步骤检测电池(10)和车身之间的漏电；将设置在所述电池(10)和电机(15)之间的电力转换装置(20)连接到所述电池(10)或将所述电力转换装置(20)从所述电池(10)断开；检测所述电池(10)和所述电力转换装置(20)之间的连接/断开；以及当检测到所述电池(10)和所述电力转换装置(20)之间的连接/断开时，对漏电的检测进行重执行和暂停中的至少一项。
全文摘要
本发明公开了一种用于漏电检测设备的诊断系统和方法。电源单元包括电池(10)、由电池驱动的电机(15)、设置在电池和电机之间的电力转换装置(20)、在电池和车身之间产生漏电状态的模拟漏电产生装置(55)、和检测模拟漏电的漏电检测设备(30)。对漏电检测设备的工作性能进行诊断的诊断系统包括断开/接通装置(62)，用于将电力转换装置从电池断开和将电力转换装置连接到电池；和断开/接通检测装置(63)，用于检测断开/接通装置的断开/接通，以及将检测结果输出到模拟漏电产生装置和漏电检测设备。当断开/接通检测装置检测到断开/接通装置的断开/接通时，模拟漏电的产生和漏电的检测两者被重执行。
文档编号G01M17/00GK1573343SQ200410045539
公开日2005年2月2日 申请日期2004年5月28日 优先权日2003年5月29日
发明者鬼头勇二, 藤田浩, 加藤和行, 浅井俊晴 申请人:丰田自动车株式会社