電源装置
【課題】 電流センサに生じた異常を短期間に、かつ精度良く検出可能な電源装置を提供する。
【解決手段】 電流検出部６０は、制御用センサからのモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａおよび監視用センサからのモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂをサンプリングし、所定の演算周期ごとにモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘをそれぞれホールドする。異常判定部６２ａは、連続する複数の演算周期の各々において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあり、かつ両者の電流差が所定しきい値を越えたことを検出して制御用センサの異常を判定し、電流センサ異常を指示する検出信号ＤＥＴを生成してリレー駆動部６４および報知部６６へ出力する。リレー駆動部６４は、検出信号ＤＥＴを受けると信号ＳＥを生成してシステムリレーをオフする。報知部６６は信号ＡＬを生成して電源装置外部の表示手段へ出力する。
【解決手段】 電流検出部６０は、制御用センサからのモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａおよび監視用センサからのモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂをサンプリングし、所定の演算周期ごとにモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘをそれぞれホールドする。異常判定部６２ａは、連続する複数の演算周期の各々において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあり、かつ両者の電流差が所定しきい値を越えたことを検出して制御用センサの異常を判定し、電流センサ異常を指示する検出信号ＤＥＴを生成してリレー駆動部６４および報知部６６へ出力する。リレー駆動部６４は、検出信号ＤＥＴを受けると信号ＳＥを生成してシステムリレーをオフする。報知部６６は信号ＡＬを生成して電源装置外部の表示手段へ出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源装置に関し、特に、電源装置に搭載された駆動回路に流れる電流を検出する電流センサの異常を検出する機能を備えた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。
【０００３】
また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。
【０００４】
一般に、このようなハイブリッド自動車および電気自動車においては、インバータからモータに実際に供給されるモータ電流を、電流センサを用いて検出し、電流センサの出力する電流検出値と要求されるトルクから算出した電流指令値とが一致するように制御する、いわゆるフィードバック制御が行なわれている。
【０００５】
ここで、電流センサに異常が生じると、電流センサから出力される電流検出値は、実際のモータ電流とは一致せず、たとえば実際のモータ電流に対して極めて小さくなる場合が起こり得る。このような場合に上述したフィードバック制御を行なうと、実際のモータ電流は所望の電流指令値に対して極端に大きくなってしまう。そして、この過電流がインバータに流れると、その電流の大きさと流れる時間とに応じた負荷がインバータにかかることとなり、インバータを破壊するおそれが生じる。したがって、インバータの破壊を回避するためには、電流センサの異常を短期間、かつ確実に検出することが求められる。
【０００６】
たとえば特許文献１は、モータへの電流出力系統の異常を検出し、過電流によって周辺機器が破壊されるのを防止することのできるモータ出力系の異常検出装置を開示する。詳細には、モータ出力系の異常検出装置は、モータを流れる実電流を検出し、その実電流の大きさを電流検出値として出力する電流センサと、電流指令値と電流検出値とを随時比較し、電流指令値に対する電流検出値の偏差を出力する電流比較手段と、当該偏差と所定のしきい値とを随時比較し、当該偏差が所定のしきい値よりも大きい状態が一定期間以上継続したときに、モータへの電流出力系統が異常であると判定する異常判断手段と、異常判断手段によって異常と判断されるとモータへの通電と停止する異常処理手段とを備える。
【０００７】
これによれば、電流指令値に対する実電流の偏差が所定のしきい値よりも大きくなる状態が一定期間以上継続すると、モータ出力系統が異常であると判断することから、過渡的な状態で実電流の立上りが電流指令値に対して遅れる場合やノイズが混入した場合など、一時的に偏差が大きくなる状態を誤って異常と判断することなく、正確にモータ出力系統における異常を検出し、過電流の供給による周辺機器の破損等を防止することができる。
【特許文献１】特開平８−１７２７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の異常検出装置においては、誤検出を防止する観点から、異常の判断には必ず一定期間の経過したことが必要とされる。これは、モータ出力系の異常時にモータ電流が過電流となったときには、インバータへの負荷が当該一定期間に比例して相当大きなものとなることから、インバータの破壊をもたらすことになる。
【０００９】
また、従来の異常検出装置によれば、電流比較手段が電流指令値に対する電流検出値の偏差を出力するにあたっては、実電流および電流指令値はいずれも、本来、図１２に示すような正弦波であることから、両者の偏差の出力波形は、図中の点線で示すような半波の状態となり、所定のしきい値との大小関係を正確に比較することができない。このため、電流比較手段は、フィルタ回路を含み、当該偏差にフィルタ処理を施すことによって、これを図中の一点鎖線で示す出力波形に変換し、その変換後の偏差と所定のしきい値とを比較して、異常を判定する構成を採ることになる。
【００１０】
しかしながら、電流比較手段をこのような構成とすることにより、出力される偏差にはフィルタ回路の時定数分の遅延が生じてしまう。これは、異常の判断に要する期間を増長させることとなり、インバータへの負荷を増大させる要因となる。
【００１１】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、電流センサに生じた異常を短期間に、かつ精度良く検出可能な電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明のある局面によれば、電源装置は、電源と、電源から電力の供給を受けて負荷回路を駆動する駆動回路と、駆動回路に流れる駆動電流を検出して第１の電流検出値を出力する第１の電流センサと、駆動電流を検出して第２の電流検出値を出力する第２の電流センサと、第１の電流検出値が駆動電流の電流指令値に一致するように駆動回路を制御する制御回路と、第１の電流検出値が予め定められた所定の範囲内であって、かつ第１の電流検出値と第２の電流検出値との電流差が所定のしきい値を超えた状態が、所定の期間継続したことを検出して第１の電流センサの異常を検出する電流センサ異常検出回路とを備える。
【００１３】
好ましくは、電源装置は、開閉動作により電源と駆動回路とを電気的に結合または分離する開閉器をさらに備える。電流センサ異常検出回路は、第１の電流センサの異常を検出すると、電源と駆動回路とを電気的に分離するように開閉動作を制御する。
【００１４】
好ましくは、所定の範囲は、第１の電流センサが接地レベルと短絡したときに第１の電流検出値の取りうる範囲に対応して定められる。
【００１５】
好ましくは、所定のしきい値は、電源装置の正常動作時における、第１の電流検出値と第２の電流検出値との電流差よりも大きく設定される。
【００１６】
好ましくは、所定の期間は、第１の電流検出値との間に所定のしきい値に相当する電流差を有する駆動電流が駆動回路に継続して流れたときに、駆動回路が破壊されるまでの期間よりも短く設定される。
【００１７】
好ましくは、駆動回路は、スイッチング素子のスイッチング動作により電源と負荷回路との間で電力変換を行なう電力変換器を含む。電流センサ異常検出回路は、第１の電流検出値が所定の範囲内であって、かつ第１の電流検出値と第２の電流検出値との電流差が所定のしきい値を超えたことが、所定の期間よりも短い期間継続したことを検出して、スイッチング素子のスイッチング周波数を低下させる。
【００１８】
好ましくは、電流センサ異常検出回路は、所定の演算周期ごとに第１および第２の電流検出値の最大値を検出する電流検出手段と、演算周期ごとに、第１の電流検出値の最大値が所定の範囲内にあるか否か、および第１の電流検出値の最大値と第２の電流検出値の最大値との電流差が所定のしきい値を超えたか否かを判定し、連続するｎ個（ｎは２以上の自然数）の演算周期の各々において、第１の電流検出値の最大値が異常範囲内にあって、かつ第１の電流検出値の最大値と第２の電流検出値の最大値との電流差が所定のしきい値を超えたことを検出して第１の電流センサの異常を判定する異常判定手段とを含む。
【００１９】
好ましくは、負荷回路は、交流モータを含む。異常判定手段は、ｍ個（ｍはｎ以下の自然数）の演算周期の各々において、第１の電流検出値の最大値が所定の範囲内にあって、かつ第１の電流検出値の最大値と第２の電流検出値の最大値との電流差が所定のしきい値を超えたことを検出して、交流モータを制御するためのキャリア周波数を低下させる。
【００２０】
好ましくは、異常判定手段は、計数手段を含む。計数手段は、演算周期ごとに、第１の電流検出値の最大値が所定の範囲内にあって、かつ第１の電流検出値の最大値と第２の電流検出値の最大値との電流差が所定のしきい値を越えたと判定されると計数値をインクリメントし、第１の電流検出値の最大値が所定の範囲内にないと判定されると、あるいは第１の電流検出値の最大値と第２の電流検出値の最大値との電流差が所定のしきい値を越えないと判定されると計数値を初期化する。異常判定手段は、計数値がｎに等しい計数値に達したことを検出して駆動電流の異常を判定する。
【００２１】
好ましくは、異常判定手段は、所定のしきい値に応じてｎを調整する。
【００２２】
好ましくは、異常判定手段は、所定のしきい値が相対的に高くなるに従ってｎを相対的に小さい数値に調整する。
【００２３】
好ましくは、電流センサ異常検出回路は、駆動回路の回路素子の温度を検出する温度検出手段をさらに含む。異常判定手段は、検出された回路素子の温度に応じてｎを調整する。
【００２４】
好ましくは、異常判定手段は、検出された回路素子の温度が相対的に高くなるに従ってｎを相対的に小さい数値に調整する。
【００２５】
好ましくは、演算周期は、電流センサ異常検出回路が演算処理可能な最速演算周期よりも長いとする。
【００２６】
好ましくは、電流検出手段は、最速演算周期で第１および第２の電流検出値をサンプリングし、サンプリングした第１および第２の電流検出値から演算周期ごとに第１および第２の電流検出値の最大値を抽出して保持する。
【発明の効果】
【００２７】
この発明によれば、駆動回路の制御に用いられる第１の電流検出値の電流レベルと、第１の電流検出値と第２の電流検出値との電流差とに基づいて、第１の電流センサの異常が検出されることから、電流指令値と実電流との偏差に基づいてモータ出力系統の異常を検出する従来の異常検出装置に対して、より短期間に異常を検出することができる。第１の電流センサの異常は、過電流によって駆動回路を破壊に至らしめることから、第２の電流センサに対して、より短期間に検出することが求められるところ、両者の電流検出値の電流差のみに基づいた異常検出では、この要求を満たすことはできない。この発明によれば、第１の電流センサの異常をいち早く検出することが可能となる。
【００２８】
さらに、第１の電流センサの異常を検出して電源と駆動回路とを電気的に分離する構成とすることにより、異常発生時に駆動回路にかかる負荷を低減し、駆動回路を保護することができる。
【００２９】
特に、第１の電流センサに接地レベルとの短絡故障が生じたときには、駆動回路に過電流が流れることから、第１の電流センサの異常を短期間に検出することによって、駆動回路の破壊を防止することができる。
【００３０】
また、第１の電流指令値と第２の電流指令値との電流差が、正常動作時に見られる電流差よりも大きい所定のしきい値を超えたことを異常判断基準とすることにより、駆動回路にとって好ましくない異常を高い精度で検出することができる。
【００３１】
さらに、異常判定期間に相当する所定の期間を、異常時の駆動電流によって駆動回路が破壊されない範囲に設定することにより、高い検出精度を保持しながら、駆動回路を保護することができる。
【００３２】
さらに、所定の期間の経過中にスイッチング周波数を低下させることにより、駆動回路にかかる負荷を一層低減して駆動回路を確実に保護しながら、高い検出精度を保持することができる。
【００３３】
また、第１の電流センサの異常を判定する所定のしきい値と所定の期間との間に相関を持たせることにより、検出精度を保持するとともに、異常発生時に駆動回路にかかる負荷を軽減することができる。
【００３４】
さらに、ＣＰＵの最速演算周期で駆動電流を検出し、異常判定については、最速演算周期よりも長い演算周期で行なうことから、ＣＰＵの処理時間を有効利用でき、安価なＣＰＵで高精度な異常判定システムを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３６】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による電源装置の概略ブロック図である。
【００３７】
図１を参照して、電源装置１００は、直流電源Ｂと、電圧センサ１０と、インバータ１２と、電流センサ２０Ａ，２０Ｂと、レゾルバ３０と、制御装置４０とを備える。
【００３８】
交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。また、交流モータＭ１は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえばエンジンを始動し得るようなモータである。
【００３９】
インバータ１２は、Ｕ相アーム１４と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１８とからなる。Ｕ相アーム１４、Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１８は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。
【００４０】
Ｕ相アーム１４は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２からなる。Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４からなる。Ｗ相アーム１８は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６からなる。また、各ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ接続されている。
【００４１】
各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通に接続されて構成される。Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点にそれぞれ接続されている。
【００４２】
直流電源Ｂは、ニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池からなる。他にも、直流電源Ｂとしては、燃料電池であってもよい。電圧センサ１０は、直流電源Ｂから出力される電圧Ｖｍを検出し、検出した電圧Ｖｍを制御装置４０へ出力する。
【００４３】
システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置４０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。
【００４４】
インバータ１２は、直流電源Ｂから直流電圧が供給されると、制御装置４０からの駆動信号ＤＲＶに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生するように駆動される。
【００４５】
また、インバータ１２は、電源装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置４０からの信号ＤＲＶに基づいて直流電圧に変換し、変換した直流電圧を直流電源Ｂへ供給する。
【００４６】
なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合との回生発電を伴なう制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車速を減速（または加速を中止）させることを含む。
【００４７】
電流センサ２０Ａは、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを制御装置４０へ出力する。電流センサ２０Ｂは、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂを制御装置４０へ出力する。すなわち、電流センサ２０Ａと電流センサ２０Ｂとは、モータ電流の電流経路に並列に設置され、各々がモータ電流を検出してその検出結果ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂを制御装置４０へ出力する。
【００４８】
制御装置４０は、後述するように、電流センサ２０Ａからのモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａに基づいて駆動信号ＤＲＶを生成し、その生成した駆動信号ＤＲＶによりインバータ１２を制御する。すなわち、電流センサ２０Ａは、インバータ１２の制御に用いるモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを検出する制御用電流センサを構成する。ここで、制御用電流センサである電流センサ２０Ａに異常が生じると、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａの確度が損なわれ、制御装置４０によるインバータ１２の制御に破綻を来すことになる。特に、モータ電流が高電流側に発振したときには、インバータ１２は、過大な負荷を受けて破壊されてしまう。そこで、この発明による電源装置１００において、制御装置４０はさらに、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを電流センサ２０Ｂからのモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂに対比させ、両者の電流差に基づいて電流センサ２０Ａの異常を検出する。すなわち、電流センサ２０Ｂは、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａの確度を保つために電流センサ２０Ａの異常検出に用いる監視用電流センサを構成する。そして、電源装置１００は、モータ電流を検出する電流センサとして、制御用電流センサと監視用電流センサとを二重に備えることにより、高い精度でインバータ１２の制御を行ない、交流モータＭ１から所望のトルクを安定して出力することが可能となる。
【００４９】
レゾルバ３０は、交流モータＭ１の回転軸に取り付けられており、交流モータＭ１の回転子の回転角度θｎを検出して制御装置４０へ出力する。
【００５０】
制御装置４０は、外部に設けられたＥＣＵ（Electrical Control Unit）からトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受け、電圧センサ１０から電圧Ｖｍを受け、電流センサ２０Ａからモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを受け、電流センサ２０Ｂからモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂを受け、レゾルバ３０から回転角度θｎを受ける。
【００５１】
制御装置４０は、レゾルバ３０からの回転角度θｎと、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａとを用いてインバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６を駆動するための駆動信号ＤＲＶを生成し、その生成した駆動信号ＤＲＶをインバータ１２へ出力する。
【００５２】
さらに、制御装置４０は、電源装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、回転角度θｎ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａに基づいて、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための駆動信号ＤＲＶを生成し、その生成した駆動信号ＤＲＶをインバータ１２へ出力する。この場合、インバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６は、駆動信号ＤＲＶによってスイッチング制御される。これにより、インバータ１２は、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換して直流電源Ｂへ供給する。
【００５３】
また、制御装置４０は、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａとモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂとに基づいて、後述する方法に従って、電流センサ２０Ａの異常を検出する。そして、制御装置４０は、電流センサ２０Ａの異常を検出すると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフして直流電源Ｂを電源装置１００から切り離すとともに、ユーザに異常発生を知らせる警報出力を図示しない表示手段から出力する。
【００５４】
図２は、図１における制御装置４０のブロック図である。
【００５５】
図２を参照して、制御装置４０は、インバータ制御回路４０１ａと、電流センサ異常検出回路４０２ａとを含む。
【００５６】
インバータ制御回路４０１ａは、回転角度θｎ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａに基づいて、交流モータＭ１の駆動時、インバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６をオン／オフするための駆動信号ＤＲＶを生成し、その生成した駆動信号ＤＲＶをインバータ１２へ出力する。
【００５７】
また、インバータ制御回路４０１ａは、電源装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、回転角度θｎ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａに基づいて、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための駆動信号ＤＲＶを生成してインバータ１２へ出力する。
【００５８】
電流センサ異常検出回路４０２ａは、電流センサ２０Ａで検出されたモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａをサンプリングする。また、電流センサ異常検出回路４０２ａは、電流センサ２０Ｂで検出されたモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂを、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａと同一のタイミングでサンプリングする。そして、電流センサ異常検出回路４０２ａは、それらのサンプリングした電流レベルに基づいて、電流センサ２０Ａに生じた異常を検出する。電流センサ異常検出回路４０２ａは、電流センサ２０Ａの異常を検出すると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフするための信号ＳＥを生成し、その生成した信号ＳＥをシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。さらに、電流センサ異常検出回路４０２ａは、ユーザに対して異常発生を報知するための信号ＡＬを生成し、その生成した信号ＡＬを電源装置１００外部に出力する。
【００５９】
図３は、図２に示すインバータ制御回路４０１ａの制御ブロック図である。
【００６０】
図３を参照して、インバータ制御回路４０１ａは、電流変換部５１と、減算器５２と、ＰＩ制御部５３と、回転速度演算部５４と、速度起電力予測演算部５５と、加算器５６と、変換部５７と、駆動信号生成部５８ａとを含む。
【００６１】
電流変換部５１は、電流センサ２０Ａが検出したモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａをレゾルバ３０から出力された回転角度θｎを用いて三相二相変換する。つまり、電流変換部５１は、交流モータＭ１の各相を流れる３相のモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを回転角度θｎを用いてｄ軸およびｑ軸に流れる電流値Ｉｄ，Ｉｑに変換して減算器５２へ出力する。
【００６２】
減算器５２は、交流モータＭ１がトルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを出力するための電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊から、電流変換部５１からの電流値Ｉｄ，Ｉｑを減算して偏差ΔＩｄ，ΔＩｑを演算する。
【００６３】
ＰＩ制御部５３は、偏差ΔＩｄ，ΔＩｑに対してＰＩゲインを用いてモータ電流調整用の操作量を演算する。
【００６４】
回転速度演算部５４は、レゾルバ３０から受けた回転角度θｎに基づいて交流モータＭ１の回転速度を演算し、その演算した回転速度を速度起電力予測演算部５５へ出力する。速度起電力予測演算部５５は、回転速度演算部５４からの回転速度に基づいて速度起電力の予測値を演算する。
【００６５】
加算器５６は、ＰＩ制御部５３からのモータ電流調整用の操作量と、速度起電力予測演算部５５からの速度起電力の予測値とを加算してｄ軸およびｑ軸に印加する電圧の操作量Ｖｄ，Ｖｑを演算する。
【００６６】
変換部５７は、ｄ軸およびｑ軸に印加する電圧の操作量Ｖｄ，Ｖｑを回転角度θｎを用いて交流モータＭ１の３相コイルに印加する電圧の操作量に変換する。駆動信号生成部５８ａは、変換部５７からの出力に基づいて駆動信号ＤＲＶを生成する。
【００６７】
図４は、図２に示す電流センサ異常検出回路４０２ａのブロック図である。
【００６８】
図４を参照して、電流センサ異常検出回路４０２ａは、電流検出部６０と、異常判定部６２ａと、リレー駆動部６４と、報知部６６とを含む。
【００６９】
電流検出部６０は、電流センサ２０Ａからモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを受け、電流センサ２０Ｂからモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂを受ける。そして、電流検出部６０は、所定の演算周期（以下、第１の演算周期とも称する）でモータ電流ＭＣＲＴのサンプリングを行なう。ここで、第１の演算周期は、ユーザによって任意の周期に設定することができる。ただし、異常検出精度を考慮すれば、制御装置４０を構成するＣＰＵ（Central Processing Unit）の持つ最速演算周期に設定することが好ましい。
【００７０】
さらに、電流検出部６０は、サンプリングしたモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂについて、第１の演算周期よりも長い所定の演算周期（以下、第２の演算周期とも称する）ごとに、その演算周期内でのモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂの最大値（以下、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘとも称する）を捉えて保持（ホールド）する。
【００７１】
ここで、第２の演算周期は、後述する異常判定処理の演算周期に相当し、第１の演算周期と同じく、ユーザにより任意の周期に設定することができる。しかしながら、ＣＰＵが異常判定に要する負荷を極力抑えるためには、ＣＰＵの最速演算周期よりも長い周期に設定することが望ましい。本実施の形態では、たとえばｘ［ｍｓ］（ｘ＞０）に設定される。
【００７２】
第２の演算周期ごとにホールドされたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘは、異常判定部６２ａへ出力される。異常判定部６２ａは、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘを受けると、以下に示すように、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘの大きさと、両者の電流差（＝｜ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ−ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ｜）とに基づいて、電流センサ２０Ａの異常の有無を判定する。
【００７３】
図５は、図４に示す電流センサ異常検出回路４０２ａにおける異常検出動作を説明するための概略図である。
【００７４】
図５を参照して、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂは、電源装置１００の対応する電流センサ２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ正常状態にあるときには、点線で示すように、正弦波の電流波形となる。一方、電源装置１００において、電流センサ２０Ａに接地レベルとの短絡故障（以下、ＧＮＤ短絡故障とも称する）が生じたときには、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａは、実線で示すように、電流値０を中心とした所定の電流範囲（図中のＧＮＤ短絡範囲に相当）に固定された電流波形となる。
【００７５】
なお、所定の電流範囲は、電流センサ２０ＡがＧＮＤ短絡故障したときに、ＥＣＵ内の電子部品のばらつきによって接地レベルに相当するセンサ出力がばらつくことを考慮して、このセンサ出力のばらつきを包括するように予め設定される。また、電流センサ２０Ａにおいて、ＧＮＤ短絡故障は、たとえば、電流センサ２０ＡのハーネスとＧＮＤラインのハーネスとが皮膜の損傷によって接触したとき、または、漏水によって電流センサ２０Ａの端子とＧＮＤ端子とが導通したときなどに起こり得る。
【００７６】
ここで、電流センサ２０ＡにＧＮＤ短絡故障が生じると、以下のような不具合が発生する。
【００７７】
詳細には、制御装置４０において、インバータ制御回路４０１ａは、ＧＮＤ短絡範囲内に固定されたモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを受けると、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを電流値Ｉｄ，Ｉｑに変換し、その変換した電流値Ｉｄ，Ｉｑと電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊との偏差ΔＩｄ，ΔＩｑが０となるように、駆動信号ＤＲＶを生成する。このとき、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを受けて変換後の電流値Ｉｄ，Ｉｑは略０を示すことから、インバータ制御回路４０１ａは、この電流値Ｉｄ，Ｉｑを所望の電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊にまで増加させるための駆動信号ＤＲＶを生成して、インバータ１２へ出力する。ところが、ＧＮＤ短絡故障している電流センサ２０Ａにて検出されるモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａは、依然としてＧＮＤ短絡範囲内にあって、一向に増加しない。そこで、インバータ制御回路４０１ａは、電流値Ｉｄ，Ｉｑを更に電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊にまで増加させるための制御を行なう。結果として、監視用電流センサである電流センサ２０Ｂで検出される実際のモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂは増加し続け、図中の実線で示すように、正弦波から発振した電流波形となる。そして、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂが、正常時の正弦波よりも高い電流レベルで発振し続けることによって、インバータ１２には、過電流が継続して流れる。これは、インバータ１２に過大な負荷を与えることとなり、インバータ１２を破壊するおそれがある。したがって、電流センサ２０ＡのＧＮＤ短絡故障をいち早く検出するとともに、異常検出後は直ちにインバータ１２の動作を停止させなければならない。
【００７８】
なお、電流センサ２０ＢのＧＮＤ短絡故障については、モータ電流ＭＣＲＴ＿ＢがＧＮＤ短絡範囲に固定されても、インバータ制御回路４０１ａは、正常状態のモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａに基づいて駆動信号ＤＲＶを生成することから、直ちにインバータ１２の破壊に繋がることがない。すなわち、インバータ１２の保護には、電流センサ２０Ａの異常検出を優先的に行なうことが有効である。
【００７９】
しかしながら、電流センサ２０Ａの構成によっては、電流センサ２０Ａのセンサ出力からＧＮＤ短絡故障を検出することが必ずしも容易でない場合がある。例えば電流センサ２０Ａが図６に示すような出力特性を有する場合では、電流センサ２０Ａが正常であるときにおいて、実電流値が０［Ａ］のとき、電流センサ２０Ａのセンサ出力は０［Ｖ］を示す。一方、電流センサ２０ＡがＧＮＤ短絡故障しているときにおいて、センサ出力は略０［Ｖ］に固定される。すなわち、電流センサ２０Ａが正常であって、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａが０［Ａ］を示すときと、電流センサ２０ＡがＧＮＤ短絡故障しているときとでは、センサ出力はともに０［Ｖ］を示すことから、センサ出力に基づいて電流センサ２０Ａが故障しているか否かを判別することは不可能である。
【００８０】
ここで、異常判定部６２ａを、従来の異常検出装置に倣って、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａとモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂとの電流差を求め、この電流差と所定のしきい値との大小関係に基づいて電流センサ２０Ａ，２０Ｂの異常を検出する構成とする場合を考える。この構成によれば、電流センサ２０Ａおよび電流センサ２０Ｂのどちらかが故障したことを検出することができる。しかしながら、本来必要とされる電流センサ２０Ａの異常検出を優先的に行なうことはできない。また、電流差の算出はフィルタ処理を伴なうことから、短期間での異常検出は困難とされる。
【００８１】
そこで、この発明では、以上の不具合を解消し、電流センサ２０ＡのＧＮＤ短絡故障を短期間で検出する手段として、電流センサ異常検出回路４０２ａに、異常検出の判断基準として、モータ電流ＭＣＲＴ＿ＡがＧＮＤ短絡範囲内にあること、かつモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａとモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂとの電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈを継続して超えたことを検出して、電流センサ２０Ａの異常を判定する構成とする。
【００８２】
より詳細には、図５を参照して、先述の電流検出部６０において、第２の演算周期（＝ｘ［ｍｓ］）ごとにホールドされたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘは、異常判定部６２ａに送られると、最初に、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあるか否かが判定される。このとき、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあれば、続いて、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘおよびモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘの電流差と所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈとの大小関係が判定される。なお、所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈは、電流センサ２０Ａ，２０Ｂがともに正常であるときにおいて、センサ出力の特性ばらつきによってモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａとモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂとの間に生じる電流差よりも十分大きい値に設定される。
【００８３】
異常判定部６２ａは、内部にカウンタ回路を有しており、この電流差（＝｜ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ−ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ｜）が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも大きいと判定されると、カウント値ＣＮＴをインクリメントする（ＣＮＴ＝ＣＮＴ＋１）。一方、電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも小さいと判定されると、カウント値ＣＮＴをリセットする（ＣＮＴ＝０）。
【００８４】
このようにして、異常判定部６２ａは、第２の演算周期で連続して入力されるモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘを、第２の演算周期ごとに、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあるか否か、およびモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘの電流差と所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈとの大小関係を判定する。そして、異常判定部６２ａは、その判定結果に応じてカウント値ＣＮＴをインクリメントまたはリセットする。
【００８５】
さらに、異常判定部６２ａは、カウント値ＣＮＴが異常判定の基準として予め設定された基準カウント値α（αは２以上の自然数）を越えたタイミングで、電流センサ２０Ａの異常を検出する。すなわち、異常判定部６２ａは、連続するα個の第２の演算周期（＝ｘ［ｍｓ］×α）に相当する期間ｙ［ｍｓ］にわたって、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあって、かつ電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈを越えたことを検出して、電流センサ２０Ａが異常であると判断する。
【００８６】
なお、本実施の形態において、設定した基準カウント値αと第２の演算周期ｘ［ｍｓ］との積に相当する異常判定期間ｙ［ｍｓ］は、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａとの間に所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈの電流差を有するモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂが継続して流れたときに、インバータ１２が破壊されない程度の期間の範囲内であることが必要とされる。
【００８７】
以上のような構成とすることにより、電流センサ２０Ａの異常は、第２の演算周期を異常判定の１単位として、連続する２以上の第２の演算周期において異常が現われたことに基づいて検出される。したがって、瞬時的にモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂが高い電流値を示したときなどのインバータ１２への負荷が小さいケースをも異常として検出されることがない。また、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａとモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂとの電流差の導出にフィルタ回路を用いないことから、従来の異常検出装置に対して、より短期間に電流センサの異常を検出することができる。その結果、インバータ１２に高電流が継続して流れるのを回避でき、インバータ１２を破壊から保護することが可能となる。
【００８８】
さらに、インバータ１２において、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６は、通常、異常時の過負荷を見込んでオーバースペックで設計されていたところ、この発明によれば、負荷が低減されたことによって、正常動作時の負荷をカバーするだけの素子サイズで構成することができる。その結果、電源装置１００の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００８９】
また、この発明において、基準カウント値αは、所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈとの間で相関を持たせるように設定することができる。具体的には、所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈが低い電流レベルであるときには、基準カウント値αは比較的大きい値に設定される。一方、所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈが高い電流レベルであるときには、基準カウント値αは比較的小さい値に設定される。
【００９０】
これによれば、所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈが低いときには、電流差（＝｜ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ−ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ｜）がより多くの回数所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈを越えたことを検出して異常と判定することから、誤検出をより確実に回避することができる。一方、所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈが高いときには、電流差がより少ない回数所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈを越えたことを検出して異常と判定することから、過電流が流れることによるインバータ１２への負荷を低減することができる。
【００９１】
さらに、基準カウント値αは、所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈ以外にも、駆動回路の回路素子の温度との間で相関を持たせるように設定することもできる。これには、回路素子に温度センサを設けて回路素子の温度を検出し、検出した温度が相対的に高いときには、基準カウント値αを比較的小さい値に設定する。一方、検出した温度が相対的に低いときには、基準カウント値αを比較的大きい値に設定すればよい。これによれば、過電流による発熱によって回路素子が損傷するのを防止することができる。
【００９２】
再び図４を参照して、異常判定部６２ａは、電流センサ２０Ａが異常であると判断すると、異常検出を指示する検出信号ＤＥＴを生成し、その生成した検出信号ＤＥＴをリレー駆動部６４および報知部６６へそれぞれ出力する。
【００９３】
リレー駆動部６４は、検出信号ＤＥＴに応答して、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２が信号ＳＥに応じてオフされることにより、直流電源Ｂが電源装置１００から切り離され、インバータ１２に異常電流が流れ込むのが抑えられる。
【００９４】
報知部６６は、検出信号ＤＥＴに応答して、ユーザに異常発生を知らせる警報出力である信号ＡＬを生成し、生成した信号ＡＬを電源装置１００の外部へ出力する。出力された信号ＡＬは、車両に搭載された図示しない表示手段に転送されると、音声信号もしくは映像信号に変換されて出力される。
【００９５】
図７は、この発明の実施の形態１による電源装置１００の異常電流検出動作を説明するためのフローチャートである。
【００９６】
図７を参照して、最初に、電流検出部６０は、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂを所定の周期でサンプリングする。このとき、サンプリング周期は、第１の演算周期としてＣＰＵの最速演算周期に設定される。さらに、電流検出部６０は、第２の演算周期（＝ｘ［ｍｓ］）ごとにサンプリングした電流値の中からモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘを抽出してホールドする（ステップＳ０１）。ホールドされたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘは、異常判定部６２ａへ出力される。
【００９７】
次に、異常判定部６２ａは、第２の演算周期で、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ０２）。
【００９８】
ステップＳ０２において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあると判定されると、異常判定部６２ａは、続いて、電流差（＝｜ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ−ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ｜）が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ０３）。
【００９９】
そして、異常判定部６２ａは、ステップＳ０３において、電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも大きいと判定されると、カウント値ＣＮＴを（ＣＮＴ＋１）にインクリメントする（ステップＳ０４）。すなわち、異常判定部６２ａは、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあって、かつ電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも大きいことを判定して、カウント値ＣＮＴをインクリメントする。
【０１００】
一方、ステップＳ０２において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にないと判定されると、異常判定部６２ａは、カウント値ＣＮＴをリセットする（ステップＳ０９）。また、異常判定部６２ａは、ステップＳ０３において、電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈ以下と判定されたときにおいても、カウント値ＣＮＴをリセットする。
【０１０１】
異常判定部６２ａは、ステップＳ０２〜Ｓ０４およびＳ０９の判定およびカウント動作を第２の演算周期ごとに与えられるモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘに対して実行する。さらに、異常判定部６２ａは、ステップＳ０４においてカウント値ＣＮＴをインクリメントするごとに、カウント値ＣＮＴが基準カウント値αに達したか否かを判定する（ステップＳ０５）。
【０１０２】
このとき、カウント値ＣＮＴが基準カウント値αに達したと判定されると、異常判定部６２ａは、電流センサ２０Ａの異常を検出したことを指示する検出信号ＤＥＴを生成し、その生成した検出信号ＤＥＴをリレー駆動部６４および報知部６６へ出力する（ステップＳ０６）。
【０１０３】
リレー駆動部６４は、検出信号ＤＥＴを受けると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。これにより、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２はオフされる（ステップＳ０７）。
【０１０４】
報知部６６は、検出信号ＤＥＴを受けると、信号ＡＬを生成して電源装置１００外部に配された表示手段（図示せず）へ出力する。これにより、ユーザに対して異常電流の発生が報知される（ステップＳ０８）。
【０１０５】
一方、ステップＳ０５において、カウント値ＣＮＴが基準カウント値αに満たないと判定されると、すなわち、連続するα個の第２の演算周期において、電流差が連続して所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈを越えなかったときには、ステップＳ１０に示すように、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘをそれぞれリセット（ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ＝０，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ＝０）してステップＳ０１に戻り、再びモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂの検出を行なう。
【０１０６】
なお、この発明において、制御用電流センサである電流センサ２０Ａは、「第１の電流センサ」を構成し、監視用電流センサである電流センサ２０Ｂは、「第２の電流センサ」を構成する。
【０１０７】
また、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａは、「第１の電流検出値」を構成し、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂは、「第２の電流検出値」を構成する。
【０１０８】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、制御用電流センサの異常を短期間で検出することができ、異常時に生じる過電流からインバータを保護することができる。
【０１０９】
また、制御用電流センサの異常を判定する基準となる所定のしきい値と基準カウント値との間に相関を持たせることにより、検出精度を維持するとともに、異常発生時にインバータにかかる負荷を低減することができる。
【０１１０】
さらに、ＣＰＵの最速演算周期でモータ電流を検出し、異常判定については、最速演算周期以下の演算周期で行なうことから、ＣＰＵの処理時間を有効利用でき、安価なＣＰＵで高精度の異常判定システムを構築することができる。
【０１１１】
［実施の形態２］
図８は、この発明の実施の形態２による異常検出動作を説明するための概略図である。
【０１１２】
図８を参照して、電源装置１００において電流センサ２０ＡにＧＮＤ短絡故障が生じたときには、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａは、実線で示すように、ＧＮＤ短絡範囲に固定された電流波形となる。そして、このモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを受けて、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂは、正常時の正弦波よりも高い電流レベルで発振した電流波形となる。両者の電流波形の詳細については、図５で説明した通りである。
【０１１３】
ここで、上述したように、高電流のモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂがインバータ１２を継続して流れ続けることにより、インバータ１２に過度の負荷がかかることから、電流センサ２０ＡのＧＮＤ短絡故障を短期間に検出する必要がある。一方、異常判定期間をより短くすることによって、一時的に高い電流レベルのモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂが流れたときであっても、誤って電流センサ２０Ａの異常と判定してしまうおそれがある。すなわち、異常判定期間としては、検出精度が損なわれない範囲で短くできることが好ましい。
【０１１４】
そこで、本実施の形態では、高い検出精度を保持しながら、インバータ１２への負荷を一層低減すべく、異常判定期間の経過中において、インバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６をオン／オフする周波数（スイッチング周波数）を低下させる構成とする。
【０１１５】
詳細には、インバータ１２における交流モータＭ１の制御モードがＰＷＭ（パルス幅変調）制御モードであるときにおいて、キャリア周波数ｆｃが異なれば、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂにおいても、その電流波形が異なる。このため、電流センサ２０Ａに異常が生じた場合においても、キャリア周波数ｆｃによってインバータ１２にかかる負荷の度合いが異なってくる。特に、キャリア周波数ｆｃが高いほど、インバータ１２への負荷は大きい。
【０１１６】
したがって、予め設定された異常判定期間よりも短い期間が経過したことに応じて、キャリア周波数ｆｃを下げれば、このタイミング以降の期間におけるインバータ１２への負荷が小さくなることから、インバータ１２の保護をより厚くしながら、高い検出精度で電流センサ２０Ａの異常を検出することができる。
【０１１７】
より具体的には、キャリア周波数ｆｃを下げるタイミングは、たとえば図８に示すように、最初の第２の演算周期において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあって、かつ電流差（＝｜ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ−ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ｜）が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも大きいと判定されれば、以降の第２の演算周期において、キャリア周波数ｆｃをｆｃ＿Ｈからｆｃ＿Ｌに低下させるものとする。そして、（β−１）個（βは２以上の自然数）の第２の演算周期にわたって連続して上記の判定結果が得られたことに応じて、電流センサ２０Ａの異常が判断される。
【０１１８】
なお、図８における異常判定期間ｚ［ｍｓ］（＝ｘ［ｍｓ］×β）は、低下された後のキャリア周波数ｆｃ＿Ｌの大きさに基づいて、任意の期間に設定することができる。具体的には、キャリア周波数ｆｃ＿Ｌが相対的に低ければ、異常判定期間ｚ［ｍｓ］は相対的に長い期間に設定される。一方、キャリア周波数ｆｃ＿Ｌが相対的に高ければ、異常判定期間ｚ［ｍｓ］は相対的に短い期間に設定される。
【０１１９】
図９は、この発明の実施の形態２に従う電源装置における電流センサ異常検出回路のブロック図である。なお、本実施の形態に従う電源装置は、図１に示す電源装置１００における電流センサ異常検出回路４０２ａを電流センサ異常検出回路４０２ｂに置き換えたものに等しいことから、重複する部位についての詳細な説明は省略する。
【０１２０】
図９を参照して、電流センサ異常検出回路４０２ｂは、電流検出部６０と、異常判定部６２ｂと、リレー駆動部６４と、報知部６６とを含む。
【０１２１】
電流検出部６０は、実施の形態１と同様に、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂを、ＣＰＵの最速演算周期に相当する第１の演算周期でサンプリングする。電流検出部６０は、さらに、サンプリングしたモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂについて、第１の演算周期よりも低い第２の演算周期ごとにその演算周期内でのモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘを捉えてホールドする。
【０１２２】
第２の演算周期ごとにホールドされたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘは、異常判定部６２ｂへ出力される。異常判定部６２ｂは、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘを受けると、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘの大きさと両者の電流差（＝｜ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ−ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ｜）とに基づいて、電流センサ２０Ａの異常の有無を判定する。
【０１２３】
このとき、異常判定部６２ｂは、先の異常判定部６２ａと同様に、第２の演算周期ごとに、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあるか否か、およびモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘの電流差と所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈとの大小関係を判定する。そして、異常判定部６２ａは、その判定結果に応じてカウント値ＣＮＴをインクリメントまたはリセットする。
【０１２４】
さらに、異常判定部６２ｂは、最初の第２の演算周期において、カウント値ＣＮＴがインクリメントされると、以降の第２の演算周期において、キャリア周波数ｆｃをそれまでのキャリア周波数ｆｃ＿Ｈからより低いキャリア周波数ｆｃ＿Ｌへ低下させる。このとき、異常判定部６２ｂは、低下された後のキャリア周波数ｆｃ＿Ｌを、図１０に示すインバータ制御回路４０１ｂへ出力する。
【０１２５】
図１０は、この発明の実施の形態２によるインバータ制御回路４０１ｂの制御ブロック図である。
【０１２６】
図１０を参照して、インバータ制御回路４０１ｂは、図３のインバータ制御回路４０１ａにおける駆動信号生成部５８ａを駆動信号生成部５８ｂに変更したものである。
【０１２７】
駆動信号生成部５８ｂは、異常判定部６２ｂから低下後のキャリア周波数ｆｃ＿Ｌを受けると、これを用いて、インバータ１２のＮＰＮトランジスタトランジスタＱ１〜Ｑ６をスイッチング制御するための駆動信号ＤＲＶを生成する。そして、駆動信号生成部５８ｂは、その生成した駆動信号ＤＲＶをインバータ１２へ出力する。これにより、インバータ１２は、低下後のキャリア周波数ｆｃ＿Ｌで交流モータＭ１を駆動する。
【０１２８】
再び図９を参照して、異常判定部６２ｂは、キャリア周波数ｆｃを低下すると、カウント値ＣＮＴが異常判定の基準として予め設定された基準カウント値βを越えたタイミングで、電流センサ２０Ａの異常を検出する。すなわち、異常判定部６２ｂは、連続するβ個の第２の演算周期（＝ｘ［ｍｓ］×β）に相当する期間ｚ［ｍｓ］にわたって、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあって、かつ電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈを越えたことを検出して、電流センサ２０Ａが異常であると判断する。
【０１２９】
図１１は、この発明の実施の形態２による電源装置１００の異常電流検出動作を説明するためのフローチャートである。
【０１３０】
図１１を参照して、最初に、電流検出部６０は、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂを所定の周期でサンプリングする。このとき、サンプリング周期は、第１の演算周期としてＣＰＵの最速演算周期に設定される。さらに、電流検出部６０は、第２の演算周期（＝ｘ［ｍｓ］）ごとにサンプリングした電流値の中からモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘを抽出してホールドする（ステップＳ２０）。ホールドされたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘは、異常判定部６２ｂへ出力される。
【０１３１】
次に、異常判定部６２ｂは、第２の演算周期で、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ２１）。
【０１３２】
ステップＳ２１において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあると判定されると、異常判定部６２ｂは、続いて、電流差（＝｜ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ−ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ｜）が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２２）。
【０１３３】
そして、異常判定部６２ｂは、ステップＳ２２において、電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも大きいと判定されると、カウント値ＣＮＴを（ＣＮＴ＋１）にインクリメントする（ステップＳ２３）。すなわち、異常判定部６２ｂは、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあって、かつ電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも大きいことを判定して、カウント値ＣＮＴをインクリメントする。
【０１３４】
一方、ステップＳ２１において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にないと判定されると、異常判定部６２ｂは、カウント値ＣＮＴをリセットする（ステップＳ３０）。また、異常判定部６２ｂは、ステップＳ２２において、電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈ以下と判定されたときにおいても、カウント値ＣＮＴをリセットする。
【０１３５】
異常判定部６２ｂは、ステップＳ２０〜Ｓ２３およびＳ３０の判定およびカウント動作を第２の演算周期ごとに与えられるモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘに対して実行する。このとき、異常判定部６２ｂは、ステップＳ２３においてカウント値ＣＮＴがインクリメントされると、カウント値ＣＮＴが予め設定した異常判定期間よりも短い期間に相当する所定のカウント値（たとえばＣＮＴ＝１）に達したか否かを判定する（ステップＳ２４）。
【０１３６】
そして、カウント値ＣＮＴが所定のカウント値（ＣＮＴ＝１）に達したと判定されると、異常判定部６２ｂは、キャリア周波数ｆｃをより低いキャリア周波数ｆｃ＿Ｌに低下させる（ステップＳ２５）。一方、カウント値ＣＮＴが所定のカウント値に達していないと判定されると、異常判定部６２ｂは、再びステップＳ２０に戻ってモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂの検出を行なう。
【０１３７】
さらに、異常判定部６２ｂは、キャリア周波数ｆｃの低下した後において、カウント値ＣＮＴをインクリメントするごとに、カウント値ＣＮＴが基準カウント値βに達したか否かを判定する（ステップＳ２６）。
【０１３８】
このとき、カウント値ＣＮＴが基準カウント値βに達したと判定されると、異常判定部６２ｂは、電流センサ２０Ａの異常を検出したことを指示する検出信号ＤＥＴを生成し、その生成した検出信号ＤＥＴをリレー駆動部６４および報知部６６へ出力する（ステップＳ２７）。
【０１３９】
リレー駆動部６４は、検出信号ＤＥＴを受けると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。これにより、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２はオフされる（ステップＳ２８）。
【０１４０】
報知部６６は、検出信号ＤＥＴを受けると、信号ＡＬを生成して電源装置１００外部に配された表示手段（図示せず）へ出力する。これにより、ユーザに対して異常電流の発生が報知される（ステップＳ２９）。
【０１４１】
一方、ステップＳ２６において、カウント値ＣＮＴが基準カウント値βに満たないと判定されると、すなわち、連続するβ個の第２の演算周期において、電流差が連続して所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈを越えなかったときには、ステップＳ３１に示すように、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘをそれぞれリセット（ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ＝０，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ＝０）してステップＳ２０に戻り、再びモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂの検出を行なう。
【０１４２】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、異常判定期間の経過中においてキャリア周波数を下げることにより、インバータへの負荷を低減してインバータの保護を一層厚くするとともに、制御用電流センサの異常を高い検出精度で検出することが可能となる。
【０１４３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
この発明は、電源から電力の供給を受けて負荷回路を駆動する駆動回路を含む電源装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】この発明の実施の形態１による電源装置の概略ブロック図である。
【図２】図１における制御装置のブロック図である。
【図３】図２に示すインバータ制御回路の制御ブロック図である。
【図４】図２に示す電流センサ異常検出回路のブロック図である。
【図５】図４に示す電流センサ異常検出回路における異常検出動作を説明するための概略図である。
【図６】電流センサの出力特性の一例を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態１による電源装置の異常電流検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２による異常検出動作を説明するための概略図である。
【図９】この発明の実施の形態２による電流センサ異常検出回路の制御ブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態２によるインバータ制御回路の制御ブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態２による電源装置の異常電流検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】従来のモータ出力系の異常検出装置における電流比較手段を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１０ 電圧センサ、１２ インバータ、１４ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１８ Ｗ相アーム、２０Ａ，２０Ｂ 電流センサ、３０ レゾルバ、４０ 制御装置、５１ 電流変換部、５２ 減算器、５３ ＰＩ制御部、５４ 回転速度演算部、５５ 速度起電力予測演算部、５６ 加算器、５７ 変換部、５８ａ，５８ｂ 駆動信号生成部、６０ 電流検出部、６２ａ，６２ｂ 異常判定部、６４ リレー駆動部、６６ 報知部、１００ 電源装置、Ｂ 直流電源、４０１ａ，４０１ｂ インバータ制御回路、４０２ａ，４０２ｂ 電流センサ異常検出回路、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー、Ｑ１〜Ｑ６ ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ６ ダイオード、Ｍ１ 交流モータ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源装置に関し、特に、電源装置に搭載された駆動回路に流れる電流を検出する電流センサの異常を検出する機能を備えた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。
【０００３】
また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。
【０００４】
一般に、このようなハイブリッド自動車および電気自動車においては、インバータからモータに実際に供給されるモータ電流を、電流センサを用いて検出し、電流センサの出力する電流検出値と要求されるトルクから算出した電流指令値とが一致するように制御する、いわゆるフィードバック制御が行なわれている。
【０００５】
ここで、電流センサに異常が生じると、電流センサから出力される電流検出値は、実際のモータ電流とは一致せず、たとえば実際のモータ電流に対して極めて小さくなる場合が起こり得る。このような場合に上述したフィードバック制御を行なうと、実際のモータ電流は所望の電流指令値に対して極端に大きくなってしまう。そして、この過電流がインバータに流れると、その電流の大きさと流れる時間とに応じた負荷がインバータにかかることとなり、インバータを破壊するおそれが生じる。したがって、インバータの破壊を回避するためには、電流センサの異常を短期間、かつ確実に検出することが求められる。
【０００６】
たとえば特許文献１は、モータへの電流出力系統の異常を検出し、過電流によって周辺機器が破壊されるのを防止することのできるモータ出力系の異常検出装置を開示する。詳細には、モータ出力系の異常検出装置は、モータを流れる実電流を検出し、その実電流の大きさを電流検出値として出力する電流センサと、電流指令値と電流検出値とを随時比較し、電流指令値に対する電流検出値の偏差を出力する電流比較手段と、当該偏差と所定のしきい値とを随時比較し、当該偏差が所定のしきい値よりも大きい状態が一定期間以上継続したときに、モータへの電流出力系統が異常であると判定する異常判断手段と、異常判断手段によって異常と判断されるとモータへの通電と停止する異常処理手段とを備える。
【０００７】
これによれば、電流指令値に対する実電流の偏差が所定のしきい値よりも大きくなる状態が一定期間以上継続すると、モータ出力系統が異常であると判断することから、過渡的な状態で実電流の立上りが電流指令値に対して遅れる場合やノイズが混入した場合など、一時的に偏差が大きくなる状態を誤って異常と判断することなく、正確にモータ出力系統における異常を検出し、過電流の供給による周辺機器の破損等を防止することができる。
【特許文献１】特開平８−１７２７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の異常検出装置においては、誤検出を防止する観点から、異常の判断には必ず一定期間の経過したことが必要とされる。これは、モータ出力系の異常時にモータ電流が過電流となったときには、インバータへの負荷が当該一定期間に比例して相当大きなものとなることから、インバータの破壊をもたらすことになる。
【０００９】
また、従来の異常検出装置によれば、電流比較手段が電流指令値に対する電流検出値の偏差を出力するにあたっては、実電流および電流指令値はいずれも、本来、図１２に示すような正弦波であることから、両者の偏差の出力波形は、図中の点線で示すような半波の状態となり、所定のしきい値との大小関係を正確に比較することができない。このため、電流比較手段は、フィルタ回路を含み、当該偏差にフィルタ処理を施すことによって、これを図中の一点鎖線で示す出力波形に変換し、その変換後の偏差と所定のしきい値とを比較して、異常を判定する構成を採ることになる。
【００１０】
しかしながら、電流比較手段をこのような構成とすることにより、出力される偏差にはフィルタ回路の時定数分の遅延が生じてしまう。これは、異常の判断に要する期間を増長させることとなり、インバータへの負荷を増大させる要因となる。
【００１１】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、電流センサに生じた異常を短期間に、かつ精度良く検出可能な電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明のある局面によれば、電源装置は、電源と、電源から電力の供給を受けて負荷回路を駆動する駆動回路と、駆動回路に流れる駆動電流を検出して第１の電流検出値を出力する第１の電流センサと、駆動電流を検出して第２の電流検出値を出力する第２の電流センサと、第１の電流検出値が駆動電流の電流指令値に一致するように駆動回路を制御する制御回路と、第１の電流検出値が予め定められた所定の範囲内であって、かつ第１の電流検出値と第２の電流検出値との電流差が所定のしきい値を超えた状態が、所定の期間継続したことを検出して第１の電流センサの異常を検出する電流センサ異常検出回路とを備える。
【００１３】
好ましくは、電源装置は、開閉動作により電源と駆動回路とを電気的に結合または分離する開閉器をさらに備える。電流センサ異常検出回路は、第１の電流センサの異常を検出すると、電源と駆動回路とを電気的に分離するように開閉動作を制御する。
【００１４】
好ましくは、所定の範囲は、第１の電流センサが接地レベルと短絡したときに第１の電流検出値の取りうる範囲に対応して定められる。
【００１５】
好ましくは、所定のしきい値は、電源装置の正常動作時における、第１の電流検出値と第２の電流検出値との電流差よりも大きく設定される。
【００１６】
好ましくは、所定の期間は、第１の電流検出値との間に所定のしきい値に相当する電流差を有する駆動電流が駆動回路に継続して流れたときに、駆動回路が破壊されるまでの期間よりも短く設定される。
【００１７】
好ましくは、駆動回路は、スイッチング素子のスイッチング動作により電源と負荷回路との間で電力変換を行なう電力変換器を含む。電流センサ異常検出回路は、第１の電流検出値が所定の範囲内であって、かつ第１の電流検出値と第２の電流検出値との電流差が所定のしきい値を超えたことが、所定の期間よりも短い期間継続したことを検出して、スイッチング素子のスイッチング周波数を低下させる。
【００１８】
好ましくは、電流センサ異常検出回路は、所定の演算周期ごとに第１および第２の電流検出値の最大値を検出する電流検出手段と、演算周期ごとに、第１の電流検出値の最大値が所定の範囲内にあるか否か、および第１の電流検出値の最大値と第２の電流検出値の最大値との電流差が所定のしきい値を超えたか否かを判定し、連続するｎ個（ｎは２以上の自然数）の演算周期の各々において、第１の電流検出値の最大値が異常範囲内にあって、かつ第１の電流検出値の最大値と第２の電流検出値の最大値との電流差が所定のしきい値を超えたことを検出して第１の電流センサの異常を判定する異常判定手段とを含む。
【００１９】
好ましくは、負荷回路は、交流モータを含む。異常判定手段は、ｍ個（ｍはｎ以下の自然数）の演算周期の各々において、第１の電流検出値の最大値が所定の範囲内にあって、かつ第１の電流検出値の最大値と第２の電流検出値の最大値との電流差が所定のしきい値を超えたことを検出して、交流モータを制御するためのキャリア周波数を低下させる。
【００２０】
好ましくは、異常判定手段は、計数手段を含む。計数手段は、演算周期ごとに、第１の電流検出値の最大値が所定の範囲内にあって、かつ第１の電流検出値の最大値と第２の電流検出値の最大値との電流差が所定のしきい値を越えたと判定されると計数値をインクリメントし、第１の電流検出値の最大値が所定の範囲内にないと判定されると、あるいは第１の電流検出値の最大値と第２の電流検出値の最大値との電流差が所定のしきい値を越えないと判定されると計数値を初期化する。異常判定手段は、計数値がｎに等しい計数値に達したことを検出して駆動電流の異常を判定する。
【００２１】
好ましくは、異常判定手段は、所定のしきい値に応じてｎを調整する。
【００２２】
好ましくは、異常判定手段は、所定のしきい値が相対的に高くなるに従ってｎを相対的に小さい数値に調整する。
【００２３】
好ましくは、電流センサ異常検出回路は、駆動回路の回路素子の温度を検出する温度検出手段をさらに含む。異常判定手段は、検出された回路素子の温度に応じてｎを調整する。
【００２４】
好ましくは、異常判定手段は、検出された回路素子の温度が相対的に高くなるに従ってｎを相対的に小さい数値に調整する。
【００２５】
好ましくは、演算周期は、電流センサ異常検出回路が演算処理可能な最速演算周期よりも長いとする。
【００２６】
好ましくは、電流検出手段は、最速演算周期で第１および第２の電流検出値をサンプリングし、サンプリングした第１および第２の電流検出値から演算周期ごとに第１および第２の電流検出値の最大値を抽出して保持する。
【発明の効果】
【００２７】
この発明によれば、駆動回路の制御に用いられる第１の電流検出値の電流レベルと、第１の電流検出値と第２の電流検出値との電流差とに基づいて、第１の電流センサの異常が検出されることから、電流指令値と実電流との偏差に基づいてモータ出力系統の異常を検出する従来の異常検出装置に対して、より短期間に異常を検出することができる。第１の電流センサの異常は、過電流によって駆動回路を破壊に至らしめることから、第２の電流センサに対して、より短期間に検出することが求められるところ、両者の電流検出値の電流差のみに基づいた異常検出では、この要求を満たすことはできない。この発明によれば、第１の電流センサの異常をいち早く検出することが可能となる。
【００２８】
さらに、第１の電流センサの異常を検出して電源と駆動回路とを電気的に分離する構成とすることにより、異常発生時に駆動回路にかかる負荷を低減し、駆動回路を保護することができる。
【００２９】
特に、第１の電流センサに接地レベルとの短絡故障が生じたときには、駆動回路に過電流が流れることから、第１の電流センサの異常を短期間に検出することによって、駆動回路の破壊を防止することができる。
【００３０】
また、第１の電流指令値と第２の電流指令値との電流差が、正常動作時に見られる電流差よりも大きい所定のしきい値を超えたことを異常判断基準とすることにより、駆動回路にとって好ましくない異常を高い精度で検出することができる。
【００３１】
さらに、異常判定期間に相当する所定の期間を、異常時の駆動電流によって駆動回路が破壊されない範囲に設定することにより、高い検出精度を保持しながら、駆動回路を保護することができる。
【００３２】
さらに、所定の期間の経過中にスイッチング周波数を低下させることにより、駆動回路にかかる負荷を一層低減して駆動回路を確実に保護しながら、高い検出精度を保持することができる。
【００３３】
また、第１の電流センサの異常を判定する所定のしきい値と所定の期間との間に相関を持たせることにより、検出精度を保持するとともに、異常発生時に駆動回路にかかる負荷を軽減することができる。
【００３４】
さらに、ＣＰＵの最速演算周期で駆動電流を検出し、異常判定については、最速演算周期よりも長い演算周期で行なうことから、ＣＰＵの処理時間を有効利用でき、安価なＣＰＵで高精度な異常判定システムを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３６】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による電源装置の概略ブロック図である。
【００３７】
図１を参照して、電源装置１００は、直流電源Ｂと、電圧センサ１０と、インバータ１２と、電流センサ２０Ａ，２０Ｂと、レゾルバ３０と、制御装置４０とを備える。
【００３８】
交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。また、交流モータＭ１は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえばエンジンを始動し得るようなモータである。
【００３９】
インバータ１２は、Ｕ相アーム１４と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１８とからなる。Ｕ相アーム１４、Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１８は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。
【００４０】
Ｕ相アーム１４は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２からなる。Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４からなる。Ｗ相アーム１８は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６からなる。また、各ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ接続されている。
【００４１】
各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通に接続されて構成される。Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点にそれぞれ接続されている。
【００４２】
直流電源Ｂは、ニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池からなる。他にも、直流電源Ｂとしては、燃料電池であってもよい。電圧センサ１０は、直流電源Ｂから出力される電圧Ｖｍを検出し、検出した電圧Ｖｍを制御装置４０へ出力する。
【００４３】
システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置４０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。
【００４４】
インバータ１２は、直流電源Ｂから直流電圧が供給されると、制御装置４０からの駆動信号ＤＲＶに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生するように駆動される。
【００４５】
また、インバータ１２は、電源装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置４０からの信号ＤＲＶに基づいて直流電圧に変換し、変換した直流電圧を直流電源Ｂへ供給する。
【００４６】
なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合との回生発電を伴なう制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車速を減速（または加速を中止）させることを含む。
【００４７】
電流センサ２０Ａは、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを制御装置４０へ出力する。電流センサ２０Ｂは、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂを制御装置４０へ出力する。すなわち、電流センサ２０Ａと電流センサ２０Ｂとは、モータ電流の電流経路に並列に設置され、各々がモータ電流を検出してその検出結果ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂを制御装置４０へ出力する。
【００４８】
制御装置４０は、後述するように、電流センサ２０Ａからのモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａに基づいて駆動信号ＤＲＶを生成し、その生成した駆動信号ＤＲＶによりインバータ１２を制御する。すなわち、電流センサ２０Ａは、インバータ１２の制御に用いるモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを検出する制御用電流センサを構成する。ここで、制御用電流センサである電流センサ２０Ａに異常が生じると、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａの確度が損なわれ、制御装置４０によるインバータ１２の制御に破綻を来すことになる。特に、モータ電流が高電流側に発振したときには、インバータ１２は、過大な負荷を受けて破壊されてしまう。そこで、この発明による電源装置１００において、制御装置４０はさらに、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを電流センサ２０Ｂからのモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂに対比させ、両者の電流差に基づいて電流センサ２０Ａの異常を検出する。すなわち、電流センサ２０Ｂは、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａの確度を保つために電流センサ２０Ａの異常検出に用いる監視用電流センサを構成する。そして、電源装置１００は、モータ電流を検出する電流センサとして、制御用電流センサと監視用電流センサとを二重に備えることにより、高い精度でインバータ１２の制御を行ない、交流モータＭ１から所望のトルクを安定して出力することが可能となる。
【００４９】
レゾルバ３０は、交流モータＭ１の回転軸に取り付けられており、交流モータＭ１の回転子の回転角度θｎを検出して制御装置４０へ出力する。
【００５０】
制御装置４０は、外部に設けられたＥＣＵ（Electrical Control Unit）からトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受け、電圧センサ１０から電圧Ｖｍを受け、電流センサ２０Ａからモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを受け、電流センサ２０Ｂからモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂを受け、レゾルバ３０から回転角度θｎを受ける。
【００５１】
制御装置４０は、レゾルバ３０からの回転角度θｎと、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａとを用いてインバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６を駆動するための駆動信号ＤＲＶを生成し、その生成した駆動信号ＤＲＶをインバータ１２へ出力する。
【００５２】
さらに、制御装置４０は、電源装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、回転角度θｎ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａに基づいて、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための駆動信号ＤＲＶを生成し、その生成した駆動信号ＤＲＶをインバータ１２へ出力する。この場合、インバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６は、駆動信号ＤＲＶによってスイッチング制御される。これにより、インバータ１２は、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換して直流電源Ｂへ供給する。
【００５３】
また、制御装置４０は、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａとモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂとに基づいて、後述する方法に従って、電流センサ２０Ａの異常を検出する。そして、制御装置４０は、電流センサ２０Ａの異常を検出すると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフして直流電源Ｂを電源装置１００から切り離すとともに、ユーザに異常発生を知らせる警報出力を図示しない表示手段から出力する。
【００５４】
図２は、図１における制御装置４０のブロック図である。
【００５５】
図２を参照して、制御装置４０は、インバータ制御回路４０１ａと、電流センサ異常検出回路４０２ａとを含む。
【００５６】
インバータ制御回路４０１ａは、回転角度θｎ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａに基づいて、交流モータＭ１の駆動時、インバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６をオン／オフするための駆動信号ＤＲＶを生成し、その生成した駆動信号ＤＲＶをインバータ１２へ出力する。
【００５７】
また、インバータ制御回路４０１ａは、電源装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、回転角度θｎ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａに基づいて、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための駆動信号ＤＲＶを生成してインバータ１２へ出力する。
【００５８】
電流センサ異常検出回路４０２ａは、電流センサ２０Ａで検出されたモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａをサンプリングする。また、電流センサ異常検出回路４０２ａは、電流センサ２０Ｂで検出されたモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂを、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａと同一のタイミングでサンプリングする。そして、電流センサ異常検出回路４０２ａは、それらのサンプリングした電流レベルに基づいて、電流センサ２０Ａに生じた異常を検出する。電流センサ異常検出回路４０２ａは、電流センサ２０Ａの異常を検出すると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフするための信号ＳＥを生成し、その生成した信号ＳＥをシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。さらに、電流センサ異常検出回路４０２ａは、ユーザに対して異常発生を報知するための信号ＡＬを生成し、その生成した信号ＡＬを電源装置１００外部に出力する。
【００５９】
図３は、図２に示すインバータ制御回路４０１ａの制御ブロック図である。
【００６０】
図３を参照して、インバータ制御回路４０１ａは、電流変換部５１と、減算器５２と、ＰＩ制御部５３と、回転速度演算部５４と、速度起電力予測演算部５５と、加算器５６と、変換部５７と、駆動信号生成部５８ａとを含む。
【００６１】
電流変換部５１は、電流センサ２０Ａが検出したモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａをレゾルバ３０から出力された回転角度θｎを用いて三相二相変換する。つまり、電流変換部５１は、交流モータＭ１の各相を流れる３相のモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを回転角度θｎを用いてｄ軸およびｑ軸に流れる電流値Ｉｄ，Ｉｑに変換して減算器５２へ出力する。
【００６２】
減算器５２は、交流モータＭ１がトルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを出力するための電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊から、電流変換部５１からの電流値Ｉｄ，Ｉｑを減算して偏差ΔＩｄ，ΔＩｑを演算する。
【００６３】
ＰＩ制御部５３は、偏差ΔＩｄ，ΔＩｑに対してＰＩゲインを用いてモータ電流調整用の操作量を演算する。
【００６４】
回転速度演算部５４は、レゾルバ３０から受けた回転角度θｎに基づいて交流モータＭ１の回転速度を演算し、その演算した回転速度を速度起電力予測演算部５５へ出力する。速度起電力予測演算部５５は、回転速度演算部５４からの回転速度に基づいて速度起電力の予測値を演算する。
【００６５】
加算器５６は、ＰＩ制御部５３からのモータ電流調整用の操作量と、速度起電力予測演算部５５からの速度起電力の予測値とを加算してｄ軸およびｑ軸に印加する電圧の操作量Ｖｄ，Ｖｑを演算する。
【００６６】
変換部５７は、ｄ軸およびｑ軸に印加する電圧の操作量Ｖｄ，Ｖｑを回転角度θｎを用いて交流モータＭ１の３相コイルに印加する電圧の操作量に変換する。駆動信号生成部５８ａは、変換部５７からの出力に基づいて駆動信号ＤＲＶを生成する。
【００６７】
図４は、図２に示す電流センサ異常検出回路４０２ａのブロック図である。
【００６８】
図４を参照して、電流センサ異常検出回路４０２ａは、電流検出部６０と、異常判定部６２ａと、リレー駆動部６４と、報知部６６とを含む。
【００６９】
電流検出部６０は、電流センサ２０Ａからモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを受け、電流センサ２０Ｂからモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂを受ける。そして、電流検出部６０は、所定の演算周期（以下、第１の演算周期とも称する）でモータ電流ＭＣＲＴのサンプリングを行なう。ここで、第１の演算周期は、ユーザによって任意の周期に設定することができる。ただし、異常検出精度を考慮すれば、制御装置４０を構成するＣＰＵ（Central Processing Unit）の持つ最速演算周期に設定することが好ましい。
【００７０】
さらに、電流検出部６０は、サンプリングしたモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂについて、第１の演算周期よりも長い所定の演算周期（以下、第２の演算周期とも称する）ごとに、その演算周期内でのモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂの最大値（以下、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘとも称する）を捉えて保持（ホールド）する。
【００７１】
ここで、第２の演算周期は、後述する異常判定処理の演算周期に相当し、第１の演算周期と同じく、ユーザにより任意の周期に設定することができる。しかしながら、ＣＰＵが異常判定に要する負荷を極力抑えるためには、ＣＰＵの最速演算周期よりも長い周期に設定することが望ましい。本実施の形態では、たとえばｘ［ｍｓ］（ｘ＞０）に設定される。
【００７２】
第２の演算周期ごとにホールドされたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘは、異常判定部６２ａへ出力される。異常判定部６２ａは、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘを受けると、以下に示すように、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘの大きさと、両者の電流差（＝｜ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ−ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ｜）とに基づいて、電流センサ２０Ａの異常の有無を判定する。
【００７３】
図５は、図４に示す電流センサ異常検出回路４０２ａにおける異常検出動作を説明するための概略図である。
【００７４】
図５を参照して、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂは、電源装置１００の対応する電流センサ２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ正常状態にあるときには、点線で示すように、正弦波の電流波形となる。一方、電源装置１００において、電流センサ２０Ａに接地レベルとの短絡故障（以下、ＧＮＤ短絡故障とも称する）が生じたときには、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａは、実線で示すように、電流値０を中心とした所定の電流範囲（図中のＧＮＤ短絡範囲に相当）に固定された電流波形となる。
【００７５】
なお、所定の電流範囲は、電流センサ２０ＡがＧＮＤ短絡故障したときに、ＥＣＵ内の電子部品のばらつきによって接地レベルに相当するセンサ出力がばらつくことを考慮して、このセンサ出力のばらつきを包括するように予め設定される。また、電流センサ２０Ａにおいて、ＧＮＤ短絡故障は、たとえば、電流センサ２０ＡのハーネスとＧＮＤラインのハーネスとが皮膜の損傷によって接触したとき、または、漏水によって電流センサ２０Ａの端子とＧＮＤ端子とが導通したときなどに起こり得る。
【００７６】
ここで、電流センサ２０ＡにＧＮＤ短絡故障が生じると、以下のような不具合が発生する。
【００７７】
詳細には、制御装置４０において、インバータ制御回路４０１ａは、ＧＮＤ短絡範囲内に固定されたモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを受けると、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを電流値Ｉｄ，Ｉｑに変換し、その変換した電流値Ｉｄ，Ｉｑと電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊との偏差ΔＩｄ，ΔＩｑが０となるように、駆動信号ＤＲＶを生成する。このとき、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを受けて変換後の電流値Ｉｄ，Ｉｑは略０を示すことから、インバータ制御回路４０１ａは、この電流値Ｉｄ，Ｉｑを所望の電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊にまで増加させるための駆動信号ＤＲＶを生成して、インバータ１２へ出力する。ところが、ＧＮＤ短絡故障している電流センサ２０Ａにて検出されるモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａは、依然としてＧＮＤ短絡範囲内にあって、一向に増加しない。そこで、インバータ制御回路４０１ａは、電流値Ｉｄ，Ｉｑを更に電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊にまで増加させるための制御を行なう。結果として、監視用電流センサである電流センサ２０Ｂで検出される実際のモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂは増加し続け、図中の実線で示すように、正弦波から発振した電流波形となる。そして、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂが、正常時の正弦波よりも高い電流レベルで発振し続けることによって、インバータ１２には、過電流が継続して流れる。これは、インバータ１２に過大な負荷を与えることとなり、インバータ１２を破壊するおそれがある。したがって、電流センサ２０ＡのＧＮＤ短絡故障をいち早く検出するとともに、異常検出後は直ちにインバータ１２の動作を停止させなければならない。
【００７８】
なお、電流センサ２０ＢのＧＮＤ短絡故障については、モータ電流ＭＣＲＴ＿ＢがＧＮＤ短絡範囲に固定されても、インバータ制御回路４０１ａは、正常状態のモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａに基づいて駆動信号ＤＲＶを生成することから、直ちにインバータ１２の破壊に繋がることがない。すなわち、インバータ１２の保護には、電流センサ２０Ａの異常検出を優先的に行なうことが有効である。
【００７９】
しかしながら、電流センサ２０Ａの構成によっては、電流センサ２０Ａのセンサ出力からＧＮＤ短絡故障を検出することが必ずしも容易でない場合がある。例えば電流センサ２０Ａが図６に示すような出力特性を有する場合では、電流センサ２０Ａが正常であるときにおいて、実電流値が０［Ａ］のとき、電流センサ２０Ａのセンサ出力は０［Ｖ］を示す。一方、電流センサ２０ＡがＧＮＤ短絡故障しているときにおいて、センサ出力は略０［Ｖ］に固定される。すなわち、電流センサ２０Ａが正常であって、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａが０［Ａ］を示すときと、電流センサ２０ＡがＧＮＤ短絡故障しているときとでは、センサ出力はともに０［Ｖ］を示すことから、センサ出力に基づいて電流センサ２０Ａが故障しているか否かを判別することは不可能である。
【００８０】
ここで、異常判定部６２ａを、従来の異常検出装置に倣って、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａとモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂとの電流差を求め、この電流差と所定のしきい値との大小関係に基づいて電流センサ２０Ａ，２０Ｂの異常を検出する構成とする場合を考える。この構成によれば、電流センサ２０Ａおよび電流センサ２０Ｂのどちらかが故障したことを検出することができる。しかしながら、本来必要とされる電流センサ２０Ａの異常検出を優先的に行なうことはできない。また、電流差の算出はフィルタ処理を伴なうことから、短期間での異常検出は困難とされる。
【００８１】
そこで、この発明では、以上の不具合を解消し、電流センサ２０ＡのＧＮＤ短絡故障を短期間で検出する手段として、電流センサ異常検出回路４０２ａに、異常検出の判断基準として、モータ電流ＭＣＲＴ＿ＡがＧＮＤ短絡範囲内にあること、かつモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａとモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂとの電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈを継続して超えたことを検出して、電流センサ２０Ａの異常を判定する構成とする。
【００８２】
より詳細には、図５を参照して、先述の電流検出部６０において、第２の演算周期（＝ｘ［ｍｓ］）ごとにホールドされたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘは、異常判定部６２ａに送られると、最初に、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあるか否かが判定される。このとき、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあれば、続いて、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘおよびモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘの電流差と所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈとの大小関係が判定される。なお、所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈは、電流センサ２０Ａ，２０Ｂがともに正常であるときにおいて、センサ出力の特性ばらつきによってモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａとモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂとの間に生じる電流差よりも十分大きい値に設定される。
【００８３】
異常判定部６２ａは、内部にカウンタ回路を有しており、この電流差（＝｜ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ−ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ｜）が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも大きいと判定されると、カウント値ＣＮＴをインクリメントする（ＣＮＴ＝ＣＮＴ＋１）。一方、電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも小さいと判定されると、カウント値ＣＮＴをリセットする（ＣＮＴ＝０）。
【００８４】
このようにして、異常判定部６２ａは、第２の演算周期で連続して入力されるモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘを、第２の演算周期ごとに、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあるか否か、およびモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘの電流差と所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈとの大小関係を判定する。そして、異常判定部６２ａは、その判定結果に応じてカウント値ＣＮＴをインクリメントまたはリセットする。
【００８５】
さらに、異常判定部６２ａは、カウント値ＣＮＴが異常判定の基準として予め設定された基準カウント値α（αは２以上の自然数）を越えたタイミングで、電流センサ２０Ａの異常を検出する。すなわち、異常判定部６２ａは、連続するα個の第２の演算周期（＝ｘ［ｍｓ］×α）に相当する期間ｙ［ｍｓ］にわたって、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあって、かつ電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈを越えたことを検出して、電流センサ２０Ａが異常であると判断する。
【００８６】
なお、本実施の形態において、設定した基準カウント値αと第２の演算周期ｘ［ｍｓ］との積に相当する異常判定期間ｙ［ｍｓ］は、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａとの間に所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈの電流差を有するモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂが継続して流れたときに、インバータ１２が破壊されない程度の期間の範囲内であることが必要とされる。
【００８７】
以上のような構成とすることにより、電流センサ２０Ａの異常は、第２の演算周期を異常判定の１単位として、連続する２以上の第２の演算周期において異常が現われたことに基づいて検出される。したがって、瞬時的にモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂが高い電流値を示したときなどのインバータ１２への負荷が小さいケースをも異常として検出されることがない。また、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａとモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂとの電流差の導出にフィルタ回路を用いないことから、従来の異常検出装置に対して、より短期間に電流センサの異常を検出することができる。その結果、インバータ１２に高電流が継続して流れるのを回避でき、インバータ１２を破壊から保護することが可能となる。
【００８８】
さらに、インバータ１２において、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６は、通常、異常時の過負荷を見込んでオーバースペックで設計されていたところ、この発明によれば、負荷が低減されたことによって、正常動作時の負荷をカバーするだけの素子サイズで構成することができる。その結果、電源装置１００の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００８９】
また、この発明において、基準カウント値αは、所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈとの間で相関を持たせるように設定することができる。具体的には、所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈが低い電流レベルであるときには、基準カウント値αは比較的大きい値に設定される。一方、所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈが高い電流レベルであるときには、基準カウント値αは比較的小さい値に設定される。
【００９０】
これによれば、所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈが低いときには、電流差（＝｜ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ−ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ｜）がより多くの回数所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈを越えたことを検出して異常と判定することから、誤検出をより確実に回避することができる。一方、所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈが高いときには、電流差がより少ない回数所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈを越えたことを検出して異常と判定することから、過電流が流れることによるインバータ１２への負荷を低減することができる。
【００９１】
さらに、基準カウント値αは、所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈ以外にも、駆動回路の回路素子の温度との間で相関を持たせるように設定することもできる。これには、回路素子に温度センサを設けて回路素子の温度を検出し、検出した温度が相対的に高いときには、基準カウント値αを比較的小さい値に設定する。一方、検出した温度が相対的に低いときには、基準カウント値αを比較的大きい値に設定すればよい。これによれば、過電流による発熱によって回路素子が損傷するのを防止することができる。
【００９２】
再び図４を参照して、異常判定部６２ａは、電流センサ２０Ａが異常であると判断すると、異常検出を指示する検出信号ＤＥＴを生成し、その生成した検出信号ＤＥＴをリレー駆動部６４および報知部６６へそれぞれ出力する。
【００９３】
リレー駆動部６４は、検出信号ＤＥＴに応答して、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２が信号ＳＥに応じてオフされることにより、直流電源Ｂが電源装置１００から切り離され、インバータ１２に異常電流が流れ込むのが抑えられる。
【００９４】
報知部６６は、検出信号ＤＥＴに応答して、ユーザに異常発生を知らせる警報出力である信号ＡＬを生成し、生成した信号ＡＬを電源装置１００の外部へ出力する。出力された信号ＡＬは、車両に搭載された図示しない表示手段に転送されると、音声信号もしくは映像信号に変換されて出力される。
【００９５】
図７は、この発明の実施の形態１による電源装置１００の異常電流検出動作を説明するためのフローチャートである。
【００９６】
図７を参照して、最初に、電流検出部６０は、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂを所定の周期でサンプリングする。このとき、サンプリング周期は、第１の演算周期としてＣＰＵの最速演算周期に設定される。さらに、電流検出部６０は、第２の演算周期（＝ｘ［ｍｓ］）ごとにサンプリングした電流値の中からモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘを抽出してホールドする（ステップＳ０１）。ホールドされたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘは、異常判定部６２ａへ出力される。
【００９７】
次に、異常判定部６２ａは、第２の演算周期で、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ０２）。
【００９８】
ステップＳ０２において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあると判定されると、異常判定部６２ａは、続いて、電流差（＝｜ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ−ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ｜）が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ０３）。
【００９９】
そして、異常判定部６２ａは、ステップＳ０３において、電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも大きいと判定されると、カウント値ＣＮＴを（ＣＮＴ＋１）にインクリメントする（ステップＳ０４）。すなわち、異常判定部６２ａは、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあって、かつ電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも大きいことを判定して、カウント値ＣＮＴをインクリメントする。
【０１００】
一方、ステップＳ０２において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にないと判定されると、異常判定部６２ａは、カウント値ＣＮＴをリセットする（ステップＳ０９）。また、異常判定部６２ａは、ステップＳ０３において、電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈ以下と判定されたときにおいても、カウント値ＣＮＴをリセットする。
【０１０１】
異常判定部６２ａは、ステップＳ０２〜Ｓ０４およびＳ０９の判定およびカウント動作を第２の演算周期ごとに与えられるモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘに対して実行する。さらに、異常判定部６２ａは、ステップＳ０４においてカウント値ＣＮＴをインクリメントするごとに、カウント値ＣＮＴが基準カウント値αに達したか否かを判定する（ステップＳ０５）。
【０１０２】
このとき、カウント値ＣＮＴが基準カウント値αに達したと判定されると、異常判定部６２ａは、電流センサ２０Ａの異常を検出したことを指示する検出信号ＤＥＴを生成し、その生成した検出信号ＤＥＴをリレー駆動部６４および報知部６６へ出力する（ステップＳ０６）。
【０１０３】
リレー駆動部６４は、検出信号ＤＥＴを受けると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。これにより、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２はオフされる（ステップＳ０７）。
【０１０４】
報知部６６は、検出信号ＤＥＴを受けると、信号ＡＬを生成して電源装置１００外部に配された表示手段（図示せず）へ出力する。これにより、ユーザに対して異常電流の発生が報知される（ステップＳ０８）。
【０１０５】
一方、ステップＳ０５において、カウント値ＣＮＴが基準カウント値αに満たないと判定されると、すなわち、連続するα個の第２の演算周期において、電流差が連続して所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈを越えなかったときには、ステップＳ１０に示すように、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘをそれぞれリセット（ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ＝０，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ＝０）してステップＳ０１に戻り、再びモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂの検出を行なう。
【０１０６】
なお、この発明において、制御用電流センサである電流センサ２０Ａは、「第１の電流センサ」を構成し、監視用電流センサである電流センサ２０Ｂは、「第２の電流センサ」を構成する。
【０１０７】
また、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａは、「第１の電流検出値」を構成し、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂは、「第２の電流検出値」を構成する。
【０１０８】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、制御用電流センサの異常を短期間で検出することができ、異常時に生じる過電流からインバータを保護することができる。
【０１０９】
また、制御用電流センサの異常を判定する基準となる所定のしきい値と基準カウント値との間に相関を持たせることにより、検出精度を維持するとともに、異常発生時にインバータにかかる負荷を低減することができる。
【０１１０】
さらに、ＣＰＵの最速演算周期でモータ電流を検出し、異常判定については、最速演算周期以下の演算周期で行なうことから、ＣＰＵの処理時間を有効利用でき、安価なＣＰＵで高精度の異常判定システムを構築することができる。
【０１１１】
［実施の形態２］
図８は、この発明の実施の形態２による異常検出動作を説明するための概略図である。
【０１１２】
図８を参照して、電源装置１００において電流センサ２０ＡにＧＮＤ短絡故障が生じたときには、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａは、実線で示すように、ＧＮＤ短絡範囲に固定された電流波形となる。そして、このモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａを受けて、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂは、正常時の正弦波よりも高い電流レベルで発振した電流波形となる。両者の電流波形の詳細については、図５で説明した通りである。
【０１１３】
ここで、上述したように、高電流のモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂがインバータ１２を継続して流れ続けることにより、インバータ１２に過度の負荷がかかることから、電流センサ２０ＡのＧＮＤ短絡故障を短期間に検出する必要がある。一方、異常判定期間をより短くすることによって、一時的に高い電流レベルのモータ電流ＭＣＲＴ＿Ｂが流れたときであっても、誤って電流センサ２０Ａの異常と判定してしまうおそれがある。すなわち、異常判定期間としては、検出精度が損なわれない範囲で短くできることが好ましい。
【０１１４】
そこで、本実施の形態では、高い検出精度を保持しながら、インバータ１２への負荷を一層低減すべく、異常判定期間の経過中において、インバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６をオン／オフする周波数（スイッチング周波数）を低下させる構成とする。
【０１１５】
詳細には、インバータ１２における交流モータＭ１の制御モードがＰＷＭ（パルス幅変調）制御モードであるときにおいて、キャリア周波数ｆｃが異なれば、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂにおいても、その電流波形が異なる。このため、電流センサ２０Ａに異常が生じた場合においても、キャリア周波数ｆｃによってインバータ１２にかかる負荷の度合いが異なってくる。特に、キャリア周波数ｆｃが高いほど、インバータ１２への負荷は大きい。
【０１１６】
したがって、予め設定された異常判定期間よりも短い期間が経過したことに応じて、キャリア周波数ｆｃを下げれば、このタイミング以降の期間におけるインバータ１２への負荷が小さくなることから、インバータ１２の保護をより厚くしながら、高い検出精度で電流センサ２０Ａの異常を検出することができる。
【０１１７】
より具体的には、キャリア周波数ｆｃを下げるタイミングは、たとえば図８に示すように、最初の第２の演算周期において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあって、かつ電流差（＝｜ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ−ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ｜）が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも大きいと判定されれば、以降の第２の演算周期において、キャリア周波数ｆｃをｆｃ＿Ｈからｆｃ＿Ｌに低下させるものとする。そして、（β−１）個（βは２以上の自然数）の第２の演算周期にわたって連続して上記の判定結果が得られたことに応じて、電流センサ２０Ａの異常が判断される。
【０１１８】
なお、図８における異常判定期間ｚ［ｍｓ］（＝ｘ［ｍｓ］×β）は、低下された後のキャリア周波数ｆｃ＿Ｌの大きさに基づいて、任意の期間に設定することができる。具体的には、キャリア周波数ｆｃ＿Ｌが相対的に低ければ、異常判定期間ｚ［ｍｓ］は相対的に長い期間に設定される。一方、キャリア周波数ｆｃ＿Ｌが相対的に高ければ、異常判定期間ｚ［ｍｓ］は相対的に短い期間に設定される。
【０１１９】
図９は、この発明の実施の形態２に従う電源装置における電流センサ異常検出回路のブロック図である。なお、本実施の形態に従う電源装置は、図１に示す電源装置１００における電流センサ異常検出回路４０２ａを電流センサ異常検出回路４０２ｂに置き換えたものに等しいことから、重複する部位についての詳細な説明は省略する。
【０１２０】
図９を参照して、電流センサ異常検出回路４０２ｂは、電流検出部６０と、異常判定部６２ｂと、リレー駆動部６４と、報知部６６とを含む。
【０１２１】
電流検出部６０は、実施の形態１と同様に、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂを、ＣＰＵの最速演算周期に相当する第１の演算周期でサンプリングする。電流検出部６０は、さらに、サンプリングしたモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂについて、第１の演算周期よりも低い第２の演算周期ごとにその演算周期内でのモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘを捉えてホールドする。
【０１２２】
第２の演算周期ごとにホールドされたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘは、異常判定部６２ｂへ出力される。異常判定部６２ｂは、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘを受けると、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘの大きさと両者の電流差（＝｜ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ−ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ｜）とに基づいて、電流センサ２０Ａの異常の有無を判定する。
【０１２３】
このとき、異常判定部６２ｂは、先の異常判定部６２ａと同様に、第２の演算周期ごとに、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあるか否か、およびモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘの電流差と所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈとの大小関係を判定する。そして、異常判定部６２ａは、その判定結果に応じてカウント値ＣＮＴをインクリメントまたはリセットする。
【０１２４】
さらに、異常判定部６２ｂは、最初の第２の演算周期において、カウント値ＣＮＴがインクリメントされると、以降の第２の演算周期において、キャリア周波数ｆｃをそれまでのキャリア周波数ｆｃ＿Ｈからより低いキャリア周波数ｆｃ＿Ｌへ低下させる。このとき、異常判定部６２ｂは、低下された後のキャリア周波数ｆｃ＿Ｌを、図１０に示すインバータ制御回路４０１ｂへ出力する。
【０１２５】
図１０は、この発明の実施の形態２によるインバータ制御回路４０１ｂの制御ブロック図である。
【０１２６】
図１０を参照して、インバータ制御回路４０１ｂは、図３のインバータ制御回路４０１ａにおける駆動信号生成部５８ａを駆動信号生成部５８ｂに変更したものである。
【０１２７】
駆動信号生成部５８ｂは、異常判定部６２ｂから低下後のキャリア周波数ｆｃ＿Ｌを受けると、これを用いて、インバータ１２のＮＰＮトランジスタトランジスタＱ１〜Ｑ６をスイッチング制御するための駆動信号ＤＲＶを生成する。そして、駆動信号生成部５８ｂは、その生成した駆動信号ＤＲＶをインバータ１２へ出力する。これにより、インバータ１２は、低下後のキャリア周波数ｆｃ＿Ｌで交流モータＭ１を駆動する。
【０１２８】
再び図９を参照して、異常判定部６２ｂは、キャリア周波数ｆｃを低下すると、カウント値ＣＮＴが異常判定の基準として予め設定された基準カウント値βを越えたタイミングで、電流センサ２０Ａの異常を検出する。すなわち、異常判定部６２ｂは、連続するβ個の第２の演算周期（＝ｘ［ｍｓ］×β）に相当する期間ｚ［ｍｓ］にわたって、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあって、かつ電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈを越えたことを検出して、電流センサ２０Ａが異常であると判断する。
【０１２９】
図１１は、この発明の実施の形態２による電源装置１００の異常電流検出動作を説明するためのフローチャートである。
【０１３０】
図１１を参照して、最初に、電流検出部６０は、モータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂを所定の周期でサンプリングする。このとき、サンプリング周期は、第１の演算周期としてＣＰＵの最速演算周期に設定される。さらに、電流検出部６０は、第２の演算周期（＝ｘ［ｍｓ］）ごとにサンプリングした電流値の中からモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘを抽出してホールドする（ステップＳ２０）。ホールドされたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘは、異常判定部６２ｂへ出力される。
【０１３１】
次に、異常判定部６２ｂは、第２の演算周期で、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ２１）。
【０１３２】
ステップＳ２１において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあると判定されると、異常判定部６２ｂは、続いて、電流差（＝｜ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ−ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ｜）が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２２）。
【０１３３】
そして、異常判定部６２ｂは、ステップＳ２２において、電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも大きいと判定されると、カウント値ＣＮＴを（ＣＮＴ＋１）にインクリメントする（ステップＳ２３）。すなわち、異常判定部６２ｂは、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にあって、かつ電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈよりも大きいことを判定して、カウント値ＣＮＴをインクリメントする。
【０１３４】
一方、ステップＳ２１において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ＡｍａｘがＧＮＤ短絡範囲内にないと判定されると、異常判定部６２ｂは、カウント値ＣＮＴをリセットする（ステップＳ３０）。また、異常判定部６２ｂは、ステップＳ２２において、電流差が所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈ以下と判定されたときにおいても、カウント値ＣＮＴをリセットする。
【０１３５】
異常判定部６２ｂは、ステップＳ２０〜Ｓ２３およびＳ３０の判定およびカウント動作を第２の演算周期ごとに与えられるモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘに対して実行する。このとき、異常判定部６２ｂは、ステップＳ２３においてカウント値ＣＮＴがインクリメントされると、カウント値ＣＮＴが予め設定した異常判定期間よりも短い期間に相当する所定のカウント値（たとえばＣＮＴ＝１）に達したか否かを判定する（ステップＳ２４）。
【０１３６】
そして、カウント値ＣＮＴが所定のカウント値（ＣＮＴ＝１）に達したと判定されると、異常判定部６２ｂは、キャリア周波数ｆｃをより低いキャリア周波数ｆｃ＿Ｌに低下させる（ステップＳ２５）。一方、カウント値ＣＮＴが所定のカウント値に達していないと判定されると、異常判定部６２ｂは、再びステップＳ２０に戻ってモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂの検出を行なう。
【０１３７】
さらに、異常判定部６２ｂは、キャリア周波数ｆｃの低下した後において、カウント値ＣＮＴをインクリメントするごとに、カウント値ＣＮＴが基準カウント値βに達したか否かを判定する（ステップＳ２６）。
【０１３８】
このとき、カウント値ＣＮＴが基準カウント値βに達したと判定されると、異常判定部６２ｂは、電流センサ２０Ａの異常を検出したことを指示する検出信号ＤＥＴを生成し、その生成した検出信号ＤＥＴをリレー駆動部６４および報知部６６へ出力する（ステップＳ２７）。
【０１３９】
リレー駆動部６４は、検出信号ＤＥＴを受けると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。これにより、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２はオフされる（ステップＳ２８）。
【０１４０】
報知部６６は、検出信号ＤＥＴを受けると、信号ＡＬを生成して電源装置１００外部に配された表示手段（図示せず）へ出力する。これにより、ユーザに対して異常電流の発生が報知される（ステップＳ２９）。
【０１４１】
一方、ステップＳ２６において、カウント値ＣＮＴが基準カウント値βに満たないと判定されると、すなわち、連続するβ個の第２の演算周期において、電流差が連続して所定のしきい値ｄＩ＿ｔｈを越えなかったときには、ステップＳ３１に示すように、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘをそれぞれリセット（ＭＣＲＴ＿Ａｍａｘ＝０，ＭＣＲＴ＿Ｂｍａｘ＝０）してステップＳ２０に戻り、再びモータ電流ＭＣＲＴ＿Ａ，ＭＣＲＴ＿Ｂの検出を行なう。
【０１４２】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、異常判定期間の経過中においてキャリア周波数を下げることにより、インバータへの負荷を低減してインバータの保護を一層厚くするとともに、制御用電流センサの異常を高い検出精度で検出することが可能となる。
【０１４３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
この発明は、電源から電力の供給を受けて負荷回路を駆動する駆動回路を含む電源装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】この発明の実施の形態１による電源装置の概略ブロック図である。
【図２】図１における制御装置のブロック図である。
【図３】図２に示すインバータ制御回路の制御ブロック図である。
【図４】図２に示す電流センサ異常検出回路のブロック図である。
【図５】図４に示す電流センサ異常検出回路における異常検出動作を説明するための概略図である。
【図６】電流センサの出力特性の一例を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態１による電源装置の異常電流検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２による異常検出動作を説明するための概略図である。
【図９】この発明の実施の形態２による電流センサ異常検出回路の制御ブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態２によるインバータ制御回路の制御ブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態２による電源装置の異常電流検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】従来のモータ出力系の異常検出装置における電流比較手段を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１０ 電圧センサ、１２ インバータ、１４ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１８ Ｗ相アーム、２０Ａ，２０Ｂ 電流センサ、３０ レゾルバ、４０ 制御装置、５１ 電流変換部、５２ 減算器、５３ ＰＩ制御部、５４ 回転速度演算部、５５ 速度起電力予測演算部、５６ 加算器、５７ 変換部、５８ａ，５８ｂ 駆動信号生成部、６０ 電流検出部、６２ａ，６２ｂ 異常判定部、６４ リレー駆動部、６６ 報知部、１００ 電源装置、Ｂ 直流電源、４０１ａ，４０１ｂ インバータ制御回路、４０２ａ，４０２ｂ 電流センサ異常検出回路、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー、Ｑ１〜Ｑ６ ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ６ ダイオード、Ｍ１ 交流モータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、
前記電源から電力の供給を受けて負荷回路を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路に流れる駆動電流を検出して第１の電流検出値を出力する第１の電流センサと、
前記駆動電流を検出して第２の電流検出値を出力する第２の電流センサと、
前記第１の電流検出値が前記駆動電流の電流指令値に一致するように前記駆動回路を制御する制御回路と、
前記第１の電流検出値が予め定められた所定の範囲内であって、かつ前記第１の電流検出値と前記第２の電流検出値との電流差が所定のしきい値を超えたことが、所定の期間継続したことを検出して前記第１の電流センサの異常を検出する電流センサ異常検出回路とを備える、電源装置。
【請求項２】
開閉動作により前記電源と前記駆動回路とを電気的に結合または分離する開閉器をさらに備え、
前記電流センサ異常検出回路は、前記第１の電流センサの異常を検出すると、前記電源と前記駆動回路とを電気的に分離するように開閉動作を制御する、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記所定の範囲は、前記第１の電流センサが接地レベルと短絡したときに第１の電流検出値の取りうる範囲に対応して定められる、請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記所定のしきい値は、前記電源装置の正常動作時における、前記第１の電流検出値と前記第２の電流検出値との電流差よりも大きく設定される、請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記所定の期間は、前記第１の電流検出値との間に前記所定のしきい値に相当する電流差を有する前記駆動電流が前記駆動回路に継続して流れたときに、前記駆動回路が破壊されるまでの期間よりも短く設定される、請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
前記駆動回路は、スイッチング素子のスイッチング動作により前記電源と前記負荷回路との間で電力変換を行なう電力変換器を含み、
前記電流センサ異常検出回路は、前記第１の電流検出値が前記所定の範囲内であって、かつ前記第１の電流検出値と前記第２の電流検出値との電流差が前記所定のしきい値を超えたことが、前記所定の期間よりも短い期間継続したことを検出して、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を低下させる、請求項１から請求項５のいずれ１項に記載の電源装置。
【請求項７】
前記電流センサ異常検出回路は、
所定の演算周期ごとに前記第１および第２の電流検出値のそれぞれの最大値を検出する電流検出手段と、
前記所定の演算周期ごとに、前記第１の電流検出値の最大値が前記所定の範囲内にあるか否か、および前記第１の電流検出値の最大値と前記第２の電流検出値の最大値との電流差が前記所定のしきい値を超えたか否かを判定し、連続するｎ個（ｎは２以上の自然数）の前記所定の演算周期の各々において、前記第１の電流検出値の最大値が前記所定の範囲内にあって、かつ前記第１の電流検出値の最大値と前記第２の電流検出値の最大値との電流差が前記所定のしきい値を超えたことを検出して前記第１の電流センサの異常を判定する異常判定手段とを含む、請求項１に記載の電源装置。
【請求項８】
前記負荷回路は、交流モータを含み、
前記異常判定手段は、ｍ個（ｍはｎ以下の自然数）の前記演算周期の各々において、前記第１の電流検出値の最大値が前記所定の範囲内にあって、かつ前記第１の電流検出値の最大値と前記第２の電流検出値の最大値との電流差が前記所定のしきい値を超えたことを検出して、前記交流モータを制御するためのキャリア周波数を低下させる、請求項７に記載の電源装置。
【請求項９】
前記異常判定手段は、計数手段を含み、
前記計数手段は、前記演算周期ごとに、前記第１の電流検出値の最大値が前記所定の範囲内にあって、かつ前記第１の電流検出値の最大値と前記第２の電流検出値の最大値との電流差が前記所定のしきい値を越えたと判定されると計数値をインクリメントし、前記第１の電流検出値の最大値が前記所定の範囲内にないと判定されると、あるいは前記第１の電流検出値の最大値と前記第２の電流検出値の最大値との電流差が前記所定のしきい値を越えないと判定されると前記計数値を初期化し、
前記異常判定手段は、前記計数値が前記ｎに等しい計数値に達したことを検出して前記駆動電流の異常を判定する、請求項７または請求項８に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記異常判定手段は、前記所定のしきい値に応じて前記ｎを調整する、請求項９に記載の電源装置。
【請求項１１】
前記異常判定手段は、前記所定のしきい値が相対的に高くなるに従って前記ｎを相対的に小さい数値に調整する、請求項１０に記載の電源装置。
【請求項１２】
前記電流センサ異常検出回路は、
前記駆動回路の回路素子の温度を検出する温度検出手段をさらに含み、
前記異常判定手段は、前記検出された回路素子の温度に応じて前記ｎを調整する、請求項９に記載の電源装置。
【請求項１３】
前記異常判定手段は、前記検出された回路素子の温度が相対的に高くなるに従って前記ｎを相対的に小さい数値に調整する、請求項１２に記載の電源装置。
【請求項１４】
前記演算周期は、前記電流センサ異常検出回路が演算処理可能な最速演算周期よりも長いとする、請求項７から請求項１３のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項１５】
前記電流検出手段は、前記最速演算周期で前記第１および第２の電流検出値をサンプリングし、サンプリングした前記第１および第２の電流検出値から前記演算周期ごとに前記第１および第２の電流検出値の最大値を抽出して保持する、請求項１４に記載の電源装置。
【請求項１】
電源と、
前記電源から電力の供給を受けて負荷回路を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路に流れる駆動電流を検出して第１の電流検出値を出力する第１の電流センサと、
前記駆動電流を検出して第２の電流検出値を出力する第２の電流センサと、
前記第１の電流検出値が前記駆動電流の電流指令値に一致するように前記駆動回路を制御する制御回路と、
前記第１の電流検出値が予め定められた所定の範囲内であって、かつ前記第１の電流検出値と前記第２の電流検出値との電流差が所定のしきい値を超えたことが、所定の期間継続したことを検出して前記第１の電流センサの異常を検出する電流センサ異常検出回路とを備える、電源装置。
【請求項２】
開閉動作により前記電源と前記駆動回路とを電気的に結合または分離する開閉器をさらに備え、
前記電流センサ異常検出回路は、前記第１の電流センサの異常を検出すると、前記電源と前記駆動回路とを電気的に分離するように開閉動作を制御する、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記所定の範囲は、前記第１の電流センサが接地レベルと短絡したときに第１の電流検出値の取りうる範囲に対応して定められる、請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記所定のしきい値は、前記電源装置の正常動作時における、前記第１の電流検出値と前記第２の電流検出値との電流差よりも大きく設定される、請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記所定の期間は、前記第１の電流検出値との間に前記所定のしきい値に相当する電流差を有する前記駆動電流が前記駆動回路に継続して流れたときに、前記駆動回路が破壊されるまでの期間よりも短く設定される、請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
前記駆動回路は、スイッチング素子のスイッチング動作により前記電源と前記負荷回路との間で電力変換を行なう電力変換器を含み、
前記電流センサ異常検出回路は、前記第１の電流検出値が前記所定の範囲内であって、かつ前記第１の電流検出値と前記第２の電流検出値との電流差が前記所定のしきい値を超えたことが、前記所定の期間よりも短い期間継続したことを検出して、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を低下させる、請求項１から請求項５のいずれ１項に記載の電源装置。
【請求項７】
前記電流センサ異常検出回路は、
所定の演算周期ごとに前記第１および第２の電流検出値のそれぞれの最大値を検出する電流検出手段と、
前記所定の演算周期ごとに、前記第１の電流検出値の最大値が前記所定の範囲内にあるか否か、および前記第１の電流検出値の最大値と前記第２の電流検出値の最大値との電流差が前記所定のしきい値を超えたか否かを判定し、連続するｎ個（ｎは２以上の自然数）の前記所定の演算周期の各々において、前記第１の電流検出値の最大値が前記所定の範囲内にあって、かつ前記第１の電流検出値の最大値と前記第２の電流検出値の最大値との電流差が前記所定のしきい値を超えたことを検出して前記第１の電流センサの異常を判定する異常判定手段とを含む、請求項１に記載の電源装置。
【請求項８】
前記負荷回路は、交流モータを含み、
前記異常判定手段は、ｍ個（ｍはｎ以下の自然数）の前記演算周期の各々において、前記第１の電流検出値の最大値が前記所定の範囲内にあって、かつ前記第１の電流検出値の最大値と前記第２の電流検出値の最大値との電流差が前記所定のしきい値を超えたことを検出して、前記交流モータを制御するためのキャリア周波数を低下させる、請求項７に記載の電源装置。
【請求項９】
前記異常判定手段は、計数手段を含み、
前記計数手段は、前記演算周期ごとに、前記第１の電流検出値の最大値が前記所定の範囲内にあって、かつ前記第１の電流検出値の最大値と前記第２の電流検出値の最大値との電流差が前記所定のしきい値を越えたと判定されると計数値をインクリメントし、前記第１の電流検出値の最大値が前記所定の範囲内にないと判定されると、あるいは前記第１の電流検出値の最大値と前記第２の電流検出値の最大値との電流差が前記所定のしきい値を越えないと判定されると前記計数値を初期化し、
前記異常判定手段は、前記計数値が前記ｎに等しい計数値に達したことを検出して前記駆動電流の異常を判定する、請求項７または請求項８に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記異常判定手段は、前記所定のしきい値に応じて前記ｎを調整する、請求項９に記載の電源装置。
【請求項１１】
前記異常判定手段は、前記所定のしきい値が相対的に高くなるに従って前記ｎを相対的に小さい数値に調整する、請求項１０に記載の電源装置。
【請求項１２】
前記電流センサ異常検出回路は、
前記駆動回路の回路素子の温度を検出する温度検出手段をさらに含み、
前記異常判定手段は、前記検出された回路素子の温度に応じて前記ｎを調整する、請求項９に記載の電源装置。
【請求項１３】
前記異常判定手段は、前記検出された回路素子の温度が相対的に高くなるに従って前記ｎを相対的に小さい数値に調整する、請求項１２に記載の電源装置。
【請求項１４】
前記演算周期は、前記電流センサ異常検出回路が演算処理可能な最速演算周期よりも長いとする、請求項７から請求項１３のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項１５】
前記電流検出手段は、前記最速演算周期で前記第１および第２の電流検出値をサンプリングし、サンプリングした前記第１および第２の電流検出値から前記演算周期ごとに前記第１および第２の電流検出値の最大値を抽出して保持する、請求項１４に記載の電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−２５８７３８（Ｐ２００６−２５８７３８Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７９７６０（Ｐ２００５−７９７６０）
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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