(57)【要約】      （修正有）【課題】部品点数を増やすことなく、異常判定の処理も簡単に行うことができる異常検出装置を提供する。【解決手段】ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２で取得した結果により、電源スイッチが切断状態であればステップＳ３０４へ進む。ステップＳ３０４では、第一の電圧の異常判定を行う。すなわち、ＰＣ間電圧（第一の電圧）がオフセット電圧と等しくない場合は第一の電圧が異常であると判定する。次のステップＳ３０５では、第二の電圧の異常判定を行う。すなわち、ＣＮ間電圧（第二の電圧）がオフセット電圧と等しくない場合は第二の電圧が異常であると判定する。【選択図】図３
2020118546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から入力される入力電圧に応じた電圧差で互いに逆相となる第一の電圧と第二の電圧とを出力し、前記第一の電圧と前記第二の電圧との電圧差に基づいて前記入力電圧を検出する電圧センサ回路と、
前記電源から前記入力電圧が供給されていない状態で、前記第一の電圧と、前記第二の電圧と、前記第一の電圧と前記第二の電圧との中間値であるオフセット電圧とに基づいて前記電圧センサ回路の異常を判定する制御部とを備える異常検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の異常検出装置において、
前記制御部は、前記電源から電圧が供給されていない状態で、前記第一の電圧もしくは前記第二の電圧が前記オフセット電圧と等しくない場合に前記電圧センサ回路が異常であると判定する異常検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の異常検出装置において、
モータを駆動するインバータ部と、前記電源と前記インバータ部を接続するスイッチを備え、
前記制御部は、前記スイッチが切断状態にある場合に、前記電圧センサ回路の異常の有無を判定する異常検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の異常検出装置において、
前記制御部は、前記スイッチに異常がある場合は、前記電圧センサ回路の異常の有無を判定しない異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリやインバータ等には電圧センサの異常を判定する異常検出装置が備えられている。例えば、特許文献１には、バッテリの充放電電流や電圧を検出するセンサの異常、すなわち故障を判定する故障判定装置が記載されている。この故障判定装置においては、バッテリから負荷への電源供給線に電圧センサと電流センサを設置した構成である。ここで、電圧センサは測定電圧から供給電流値を算出して電流センサ出力と比較し、これにより電圧センサの異常検出を行っている。すなわち、二つのセンサの出力を比較することによってセンサの故障を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２５３６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の装置では、センサの異常を検出するための部品点数が増え、異常判定の処理も複雑になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による異常検出装置は、電源から入力される入力電圧に応じた電圧差で互いに逆相となる第一の電圧と第二の電圧とを出力し、前記第一の電圧と前記第二の電圧との電圧差に基づいて前記入力電圧を検出する電圧センサ回路と、前記電源から前記入力電圧が供給されていない状態で、前記第一の電圧と、前記第二の電圧と、前記第一の電圧と前記第二の電圧との中間値であるオフセット電圧とに基づいて前記電圧センサ回路の異常を判定する制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、部品点数を増やすことなく、異常判定の処理も簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】インバータシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】電圧センサ回路に対する入力電圧と出力電圧の関係を示す図である。
【図３】異常判定処理フローを示す図である。
【図４】電圧センサ回路の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では異常検出装置をインバータシステムに適用した例で説明する。
【０００９】
図１は、インバータシステムの構成を示すブロック図である。
インバータシステムは、電源部１０２、インバータ部１０１、およびモータ１０３を備える。電源部１０２は、モータ駆動用の高電圧バッテリ１０８と、インバータ部１０１との接続および切断を切り替える電源スイッチ１０９を備える。電源スイッチ１０９の接続および切断の指令は、上位管理ユニット２０１より伝達される。電源スイッチ１０９が接続状態のとき、高電圧バッテリ１０８からＤＣバスバー１１０を経由してインバータ部１０１へ電力が供給される。また、高電圧バッテリ１０８からＤＣバスバー１１０を経由する正極電圧ＨＶＤＣ_Ｐおよび負極電圧ＨＶＤＣ_Ｎは電圧センサ回路１０５へ入力される。
【００１０】
インバータ部１０１は、モータ１０３を駆動するためのＳＷ回路１０４と、ＳＷ回路１０４へ供給される電圧を検知する電圧センサ回路１０５と、検知した電圧によりＳＷ回路１０４を制御するマイコン１０６と、過電圧発生時に瞬時にフェールセーフを行う過電圧検知器１０７を備える。
【００１１】
電圧センサ回路１０５は、入力された正極電圧ＨＶＤＣ_Ｐおよび負極電圧ＨＶＤＣ_Ｎを基に、ＳＷ回路１０４への入力電圧値を示すＰＮ間電圧１１１と、入力電圧に応じた電圧差で互いに逆相となるＰＣ間電圧１１２（第一の電圧）と、ＣＮ間電圧１１３（第二の電圧）をマイコン１０６へ出力する。
【００１２】
マイコン１０６は、ＳＷ回路１０４へＰＷＭ信号を出力し、ＳＷ回路１０４は、スイッチング素子を用いて直流電圧を交流電圧に変換し、モータ１０３を駆動する。また、マイコン１０６は、上位管理ユニット２０１より、電源スイッチ１０９の接続および切断の状態を示す情報を取得する。
【００１３】
図２は、電圧センサ回路１０５に対する入力電圧と出力電圧の関係を示す図である。横軸に入力電圧を、縦軸に出力電圧を示す。
ここで、電圧センサ回路１０５において、電源部１０２から電圧が供給されていない場合、すなわちＰＮ間電圧１１１がゼロの場合は、以下の式（１）に示す電圧関係となるオフセット電圧１１４を定義する。
オフセット電圧＝ＰＣ間電圧＝ＣＮ間電圧          （１）
【００１４】
一方、電圧センサ回路１０５は、電源部１０２から電圧が供給されている場合は、図２に示す電圧を出力する。ＰＮ間電圧１１１は、入力電圧に比例して増加する。ＰＣ間電圧１１２は、オフセット電圧１１４を基準に入力電圧の増加に伴って増加する。ＣＮ間電圧１１３は、オフセット電圧１１４を基準に入力電圧の増加に伴って減少する。ＰＣ間電圧１１２（第一の電圧）と、ＣＮ間電圧１１３（第二の電圧）とは、入力電圧に応じた電圧差で互いに逆相となる。
【００１５】
電圧センサ回路１０５に、電源部１０２から電圧が供給されている場合は、各電圧は以下の式（２）の関係が成り立つ。電圧センサ回路１０５は、ＰＣ間電圧１１２（第一の電圧）とＣＮ間電圧１１３（第二の電圧）との電圧差に基づいて入力電圧を検出する。
ＰＮ間電圧=ＰＣ間電圧＋（−ＣＮ間電圧）          （２）
【００１６】
電圧センサ回路１０５の一例は後述するが、電圧センサ回路１０５は、式（１）を満たすオフセット電圧１１４が定義され、式（２）の関係を満たし、図２に示す入力電圧と出力電圧の関係を有する回路であればよい。
【００１７】
ここで、電源部１０２から電圧が供給されていない場合に、以下の式（３）の関係にある場合は、電圧センサ回路１０５が異常であると判定できる。
オフセット電圧≠ＰＣ間電圧  または  オフセット電圧≠ＣＮ間電圧    （３）
【００１８】
なお、電源部１０２から供給される電圧の誤差、電圧センサ回路１０５の回路部品による誤差等を考慮して、式（３）の判定を行う。具体的には、ＰＣ間電圧およびＣＮ間電圧に所定の閾値の幅を持たせて、式（３）の判定を行う。
【００１９】
図３は、マイコン１０６による異常判定処理フローを示す図である。マイコン１０６は図３に示す異常判定処理フローの処理を所定の周期(例えば５ms)で繰り返し実行する。そして、電圧センサ回路１０５が異常であることを判定する。なお、マイコン１０６は、高電圧バッテリ１０８等より降圧した電圧が常時供給されているものとする。
【００２０】
図３のステップＳ３０１では、電源スイッチ１０９が異常であるかを判定する。電源スイッチ１０９は例えばリレースイッチであり、リレースイッチが固着している、あるいは作動不能などの異常は、上位管理ユニット２０１よりマイコン１０６へ伝達される。電源スイッチ１０９に異常が無ければステップＳ３０２へ進む。
【００２１】
ステップＳ３０２では、電源部１０２とインバータ部１０１の接続状態、すなわち電源スイッチ１０９が接続状態であるか切断状態であるかを上位管理ユニット２０１より取得する。
【００２２】
次のステップＳ３０３では、ステップＳ３０２で取得した結果により、電源スイッチ１０９が切断状態であればステップＳ３０４へ進む。
【００２３】
ステップＳ３０４では、第一の電圧の異常判定を行う。すなわち、ＰＣ間電圧１１２（第一の電圧）がオフセット電圧１１４と等しくない場合は第一の電圧が異常であると判定する。
【００２４】
次のステップＳ３０５では、第二の電圧の異常判定を行う。すなわち、ＣＮ間電圧１１３（第二の電圧）がオフセット電圧１１４と等しくない場合は第二の電圧が異常であると判定する。
【００２５】
ステップＳ３０６では、ステップＳ３０４またはステップＳ３０５のいずれかで異常と判定されたかを判定し、異常でなければステップＳ３０２の処理に戻る。
【００２６】
ステップＳ３０６で、ステップＳ３０４またはステップＳ３０５のいずれかで異常が判定されたと判定された場合、若しくはステップＳ３０１で、電源スイッチ１０９が異常であると判定された場合は、ステップＳ３０７へ進む。
【００２７】
ステップＳ３０７では、フェールセーフを実施する。このステップＳ３０７へ移行する要因は、電圧センサ回路１０５の回路故障、電源スイッチ１０９の故障が考えられる。電圧センサ回路１０５の回路故障の場合、入力電圧を正しく検出できない可能性があり、過電圧等の異常が発生しても検知できなくなるため、高電圧バッテリ１０８とインバータ部１０１の接続状態を切断のままとし、モータ１０３を駆動しないよう制御するフェールセーフを実施する。
【００２８】
図４は、電圧センサ回路１０５の一例を示す図である。
オフセット電圧１１４は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２を介してグランド側に印加される。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との中間接続部はオペアンプＯＰ１の非反転入力端子へ入力される。オペアンプＯＰ１の出力側はオペアンプＯＰ１の反転入力端子へ入力される。なお、オフセット電圧１１４は、高電圧バッテリ１０８等より降圧した電圧が常時供給されているものとする。
【００２９】
正極電圧ＨＶＤＣ_Ｐと負極電圧ＨＶＤＣ_Ｎとの間には抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４が直列に接続され、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との中間接続部にはオペアンプＯＰ１の出力側が接続される。すなわち、中間接続部にはオフセット電圧１１４に基づく電圧ＨＶＤＣ_Ｃが印加される。さらに、正極電圧ＨＶＤＣ_ＰはオペアンプＯＰ２の非反転入力端子へ入力され、負極電圧ＨＶＤＣ_ＮはオペアンプＯＰ３の非反転入力端子へ入力される。オペアンプＯＰ２、およびオペアンプＯＰ３のそれぞれの出力側は、それぞれの反転入力端子へ入力される。オペアンプＯＰ２の出力側はＰＣ間電圧１１２（第一の電圧）として出力される。オペアンプＯＰ３の出力側はＣＮ間電圧１１３（第二の電圧）として出力される。
【００３０】
また、オペアンプＯＰ２の出力側は抵抗Ｒ５を介してオペアンプＯＰ４の非反転入力端子へ入力され、オペアンプＯＰ３の出力側は抵抗Ｒ６を介してオペアンプＯＰ４の反転入力端子へ入力される。抵抗Ｒ５とオペアンプＯＰ４の非反転入力端子との接続部は抵抗Ｒ７を介してグランド側に接続される。オペアンプＯＰ４の出力側は抵抗Ｒ８を介して、オペアンプＯＰ４の反転入力端子へ入力される。オペアンプＯＰ４は、ＰＣ間電圧１１２（第一の電圧）からＣＮ間電圧１１３（第二の電圧）を減じてＰＮ間電圧１１１を出力する。ＰＣ間電圧１１２（第一の電圧）と、ＣＮ間電圧１１３（第二の電圧）とは、入力電圧に応じた電圧差で互いに逆相となる。
【００３１】
本実施形態では、高電圧バッテリ１０８とインバータ部１０１が切断状態、すなわち高電圧バッテリ１０８から電圧が供給されていない状態において、電圧センサ回路１０５の異常を検出する。これにより、他のセンサを追加することなく簡易な構成で検出が可能となり、部品点数を増やすことなく、故障判定の処理も簡単に行うことができる。また、検出結果により適切なフェールセーフを行うことが可能である。
【００３２】
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）異常検出装置は、電源部１０２から入力される入力電圧に応じた電圧差で互いに逆相となるＰＣ間電圧（第一の電圧）１１２とＣＮ間電圧（第二の電圧）１１３とを出力し、ＰＣ間電圧（第一の電圧）１１２とＣＮ間電圧（第二の電圧）１１３との電圧差に基づいて入力電圧を検出する電圧センサ回路１０５と、電源部１０２から入力電圧が供給されていない状態で、ＰＣ間電圧（第一の電圧）１１２と、ＣＮ間電圧（第二の電圧）１１３と、ＰＣ間電圧（第一の電圧）１１２とＣＮ間電圧（第二の電圧）１１３との中間値であるオフセット電圧１１４とに基づいて電圧センサ回路１０５の異常を判定するマイコン１０６とを備える。これにより、部品点数を増やすことなく、異常判定の処理も簡単に行うことができる。
【００３３】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１０１  インバータ部
１０２  電源部
１０３  モータ
１０４  ＳＷ回路
１０５  電圧センサ回路
１０６  マイコン
１０７  過電圧検知器
１０８  高電圧バッテリ
１１０  ＤＣバスバー
１１１  ＰＮ間電圧
１１２  ＰＣ間電圧（第一の電圧）
１１３  ＣＮ間電圧（第二の電圧）
１１４  オフセット電圧
ＯＰ１〜ＯＰ４  オペアンプ
Ｒ１〜Ｒ８  抵抗
【図１】
2020118546.tif 000003
【図２】
2020118546.tif 000004
【図３】
2020118546.tif 000005
【図４】
2020118546.tif 000006