(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相交流モーターへ流れる３相交流電流の内の第１相と第２相の電流を検出する２個の電流センサーを備え、前記電流センサーにより検出された第１相電流検出値と第２相電流検出値とに基づいて前記３相交流モーターを駆動制御するインバーターに用いられ、前記３相交流モーターの駆動時に、第１相の電流指令値と電流検出値との偏差の絶対値、または第２相の電流指令値と電流検出値との偏差の絶対値が第１の判定基準値を超えた場合は、前記電流センサーが異常であると判定する電流センサー診断装置であって、
インバーターへ入力されるモータートルク指令値の変化量が０の場合には、モータートルク指令値に対するモーター出力トルクが許容範囲内となる電流偏差限界値を前記第１の判定基準値に設定し、モータートルク指令値の変化量が０でない場合には、モータートルク指令値の変化量が０の場合に設定した前記第１の判定基準値をモータートルク指令値の変化量が大きくなるほど大きくすることを特徴とするインバーターの電流センサー診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載のインバーターの電流センサー診断装置において、
前記３相交流モーターの駆動時に、第１相電流検出値の絶対値または第２相電流検出値の絶対値が第２の判定基準値を超えた場合は、前記電流センサーが異常であると判定することを特徴とするインバーターの電流センサー診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載のインバーターの電流センサー診断装置において、
前記第２の判定基準値を、前記インバーターの電力変換素子の許容電流に基づいて決定することを特徴とするインバーターの電流センサー診断装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの項に記載のインバーターの電流センサー診断装置において、
前記３相交流モーターの非駆動時に、第１相電流検出値の絶対値または第２相電流検出値の絶対値が第３の判定基準値を超えた場合は、前記電流センサーが異常であると判定することを特徴とするインバーターの電流センサー診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載のインバーターの電流センサー診断装置において、
前記第３の判定基準値を前記電流センサーのオフセット誤差に基づいて決定することを特徴とするインバーターの電流センサー診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバーターに用いる電流センサーの異常を診断する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
３個の電流センサーを用いて３相電流ＩU、ＩV、ＩWを検出し、３相交流モーターをベクトル制御するインバーターの電流センサーの異常を診断する装置が知られている（例えば特開平０６−２５３５８５号公報参照）。この種の診断装置では、３相交流モーターにおける同一時点の３相交流電流の総和（ＩU＋ＩV＋ＩW）が理論的に０になることを利用し、３個の電流センサーにより同一時点に検出した３相交流電流の総和（ＩU＋ＩV＋ＩW）が判定基準値を超えた場合は電流センサーが異常であると診断している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、３相交流モーターにおける同一時点の３相交流電流の総和（ＩU＋ＩV＋ＩW）は理論的に０になることから、３相の内のいずれか２相の電流を検出し、検出した２相の電流に基づいて他の１相の電流を演算により求めることができる。したがって、２個の電流センサーを用いれば３相交流モーターをベクトル制御することができる。
【０００４】
しかしながら、２個の電流センサーを用いて３相交流モーターのベクトル制御を行う場合には、同一時点の３相交流電流の総和（ＩU＋ＩV＋ＩW）が０になるという原理を利用して、電流センサーの異常を診断することができなくなる。
【０００５】
本発明の目的は、２個の電流センサーを用いて３相交流モーターのベクトル制御を行うインバーターの電流センサーの異常を診断することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態の構成を示す図１に対応づけて本発明を説明すると、
（１）  請求項１の発明は、３相交流モーター７へ流れる３相交流電流Ｕ，Ｖ，Ｗの内の第１相Ｕと第２相Ｖの電流ｉu、ｉvを検出する２個の電流センサー５，６を備え、電流センサー５，６により検出された第１相電流検出値ｉuと第２相電流検出値ｉvとに基づいて３相交流モーター７を駆動制御するインバーターに用いられ、３相交流モーター７の駆動時に、第１相Ｕの電流指令値Ｉu*と電流検出値ｉuとの偏差ΔＩuの絶対値、または第２相Ｖの電流指令値Ｉv*と電流検出値ｉvとの偏差ΔＩvの絶対値が第１の判定基準値を超えた場合は、電流センサー５，６が異常であると判定する電流センサー診断装置であって、インバーターへ入力されるモータートルク指令値Ｔ＊の変化量が０の場合には、モータートルク指令値Ｔ＊に対するモーター出力トルクが許容範囲内となる電流偏差限界値を第１の判定基準値に設定し、モータートルク指令値Ｔ＊の変化量が０でない場合には、モータートルク指令値Ｔ＊の変化量が０の場合に設定した第１の判定基準値をモータートルク指令値の変化量が大きくなるほど大きくする。
（２）  請求項２のインバーターの電流センサー診断装置は、３相交流モーター７の駆動時に、第１相電流検出値ｉuの絶対値または第２相電流検出値ｉvの絶対値が第２の判定基準値を超えた場合は、電流センサー５，６が異常であると判定する。
（３）  請求項３のインバーターの電流センサー診断装置は、第２の判定基準値を、インバーターの電力変換素子の許容電流に基づいて決定するようにしたものである。
（４）  請求項４のインバーターの電流センサー診断装置は、３相交流モーター７の非駆動時に、第１相電流検出値ｉuの絶対値または第２相電流検出値ｉvの絶対値が第３の判定基準値を超えた場合は、電流センサー５，６が異常であると判定する。
（５）  請求項５のインバーターの電流センサー診断装置は、第３の判定基準値を電流センサー５，６のオフセット誤差に基づいて決定するようにしたものである。
【０００７】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【０００８】
【発明の効果】
（１）  請求項１の発明によれば、３相交流モーターの駆動時に、第１相の電流指令値と電流検出値との偏差の絶対値、または第２相の電流指令値と電流検出値との偏差の絶対値が第１の判定基準値を超えた場合は、電流センサーが異常であると判定する電流センサー診断装置において、インバーターへ入力されるモータートルク指令値の変化量が０の場合には、モータートルク指令値に対するモーター出力トルクが許容範囲内となる電流偏差限界値を第１の判定基準値に設定し、モータートルク指令値の変化量が０でない場合には、モータートルク指令値の変化量が０の場合に設定した第１の判定基準値をモータートルク指令値の変化量が大きくなるほど大きくするようにしたので、２個の電流センサーを用いて３相交流モーターを駆動制御する場合でも、電流センサーの異常を正確に診断することができる上に、モーター制御の過渡時においても電流センサーの異常発生を正確に診断することができる。
（２）  請求項２および請求項３の発明によれば、３相交流モーターの駆動時に、第１相電流検出値の絶対値または第２相電流検出値の絶対値が第２の判定基準値を超えた場合は、電流センサーが異常であると判定するようにしたので、２個の電流センサーを用いて３相交流モーターを駆動制御する場合でも、電流センサーの異常を正確に診断することができる。
（３）  請求項４および請求項５の発明によれば、３相交流モーターの非駆動時に、第１相電流検出値の絶対値または第２相電流検出値の絶対値が第３の判定基準値を超えた場合は、電流センサーが異常であると判定するようにしたので、２個の電流センサーを用いて３相交流モーターを駆動制御する場合でも、電流センサーの異常を正確に診断することができる上に、モーター非駆動時においても電流センサーの異常を正確に診断することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、一実施の形態の電流センサー診断装置を備えたインバーターの制御ブロック図である。このインバーターは２個の電流センサー５，６により３相交流モーター７をベクトル制御する。電流センサー５はＵ相電流ｉuを検出し、電流センサー６はＶ相電流ｉvを検出する。これらの２相分の交流電流ｉu、ｉvから次式により、Ｗ相電流ｉwを演算により求める。
【数１】
ｉw＝−ｉu−ｉv
【００１０】
ベクトル制御部１は、トルク指令値Ｔ*、モーター回転速度ωおよびバッテリー電圧Ｖbに基づいて電流テーブルからｄ、ｑ軸電流指令値ｉd*、ｉq*を演算する。非干渉電流制御部２は、ｄ、ｑ軸の実電流ｉd、ｉqをそれぞれの電流指令値ｉd*、ｉq*に一致させるためのｄ、ｑ軸電圧指令値ｖd*、ｖq*を演算する。２相３相変換部３は、モーター７の磁極位置θbに基づいてｄ、ｑ軸電圧指令値ｖd*、ｖq*を３相交流電圧指令値ｖu*、ｖv*、ｖw*に変換する。インバーター主回路４は、３相交流電圧指令値ｖu*、ｖv*、ｖw*にしたがってバッテリー１２の直流電圧をＩＧＢＴ（不図示）によりスイッチングし、３相交流電圧をモーター７に印加する。
【００１１】
モーター回転数・位置検出部９は、モーター７の出力軸に連結されたエンコーダー８によりモーター７の回転速度ωと磁極位置θaを検出する。位相補正部１０は、３相２相変換部１３と２相３相変換部３との演算処理時間の差によるモーター磁極位置θaの変化分を補正し、補正値θbを出力する。バッテリー１２はインバーター主回路４へ直流電力を供給する。３相２相変換部１３は、磁極位置θaに応じて電流センサー５，６により検出した３相交流電流ｉu、ｉv、ｉwをｄ、ｑ軸電流ｉd、ｉqに変換する。
【００１２】
２相３相変換部１４は、磁束位置θaに基づいてｄ、ｑ軸電流指令値ｉd*、ｉq*をＵ、Ｖ相交流電流指令値Ｉu*、Ｉv*に変換する。異常検出部１５はマイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品から構成され、Ｕ、Ｖ相交流電流指令値Ｉu*、Ｉv*と電流センサー５，６により検出したＵ、Ｖ相交流電流ｉu、ｉvとの差ΔＩu、ΔＩv、およびＵ、Ｖ相交流電流ｉu、ｉvに基づいて電流センサー５，６の異常を検出する。
【００１３】
図２は、異常検出部１５における電流センサー５，６の異常診断処理を示す制御ブロック図である。この実施の形態では、Ｕ相電流指令値Ｉu*とＶ相電流指令値Ｉv*がともに０のとき、あるいはインバーターがモーター駆動制御を行っていないときをモーター７の非駆動時とし、Ｕ相電流指令値Ｉu*とＶ相電流指令値Ｉv*のいずれか一方が０でないとき、あるいはインバーターがモーター駆動制御を行っているときをモーター７の駆動時とする。そして、モーター駆動時と非駆動時とで別の方法で電流センサー５，６を診断する。スイッチ１５ａ、１５ｂは、モーター駆動時と非駆動時とで判定基準値を切り換えるためのスイッチである。
【００１４】
まずモーター駆動時には、２相３相変換部１４から出力されるＵ、Ｖ相交流電流指令値Ｉu*、Ｉv*と、電流センサー５，６により検出したＵ、Ｖ相交流電流ｉu、ｉvとの制御偏差ΔＩu、ΔＩvを求める。
【数２】
ΔＩu＝Ｉu*−ｉu，
ΔＩv＝Ｉv*−ｉv
そして、相電流指令値と実電流との制御偏差ΔＩu、ΔＩvの絶対値を予め設定した判定基準値αと比較し、制御偏差ΔＩu、ΔＩvの絶対値が判定基準値αを超える場合は電流センサー５，６が異常であると判断する。
【数３】
｜ΔＩu｜＝｜（Ｉu*−ｉu）｜＞α，
｜ΔＩv｜＝｜（Ｉv*−ｉv）｜＞α
ここで、判定基準値αについてはその詳細を後述するが、インバーターおよびモーター７の運転状態と制御誤差に基づいて決定する。
【００１５】
モーター駆動時にはまた、Ｕ、Ｖ相交流電流ｉu、ｉvの絶対値を予め設定した判定基準値βと比較し、電流ｉu、ｉvの絶対値が判定基準値βを超える場合は電流センサー５，６が異常であると診断する。
【数４】
｜ｉu｜＞β，
｜ｉv｜＞β
ここで、判定基準値βはＩＧＢＴなどのインバーター主回路４の電力変換素子の許容電流に基づいて決定する。
【００１６】
一方、モーター非駆動時には、Ｕ、Ｖ相交流電流ｉu、ｉvの絶対値を判定基準値γと比較し、判定基準値γを超える場合は電流センサー５，６が異常であると診断する。
【数５】
｜ｉu｜＞γ，
｜ｉv｜＞γ
ここで、判定基準値γは電流センサー５，６のオフセット誤差に基づいて決定する。
【００１７】
次に、上述した判定基準値αの決め方について説明する。まず、予めモーター７の運転状態、すなわちモーター回転速度ωとバッテリー電圧Ｖbに応じて、モータートルク指令値Ｔ*に対するモーター出力トルクＴが許容範囲内となる電流偏差限界値α１を設定する。そして、前回の演算制御時のトルク指令値Ｔ*[n-1]と今回の演算制御時のトルク指令値Ｔ*[n]との差の絶対値
【数６】
｜ΔＴ*[n]｜＝｜（Ｔ*[n]−Ｔ*[n-1]）｜
が０の場合は、モーター制御が定常状態にあると判定して判定基準値αに上記α１を設定する。
【数７】
α＝α１  （モーター制御が定常状態のとき）
【００１８】
一方、前回のトルク指令値Ｔ*[n-1]と今回のトルク指令値Ｔ*[n]との差の絶対値（数式６）が０でない場合は、モーター制御が過渡状態にあると判定し、次のようにして判定基準値αを設定する。まず、前回のトルク指令値Ｔ*[n-1]に対するｄ、ｑ軸電流指令値ｉd*[n-1]、ｉq*[n-1]の波高値Ｉlp*[n-1]と、今回のトルク指令値Ｔ*[n]に対するｄ、ｑ軸電流指令値ｉd*[n]、ｉq*[n]の波高値Ｉlp*[n]を求める。
【数８】
Ｉlp*[n-1]＝√（ｉd[n-1]2＋ｉq[n-1]2），
Ｉlp*[n]＝√（ｉd[n]2＋ｉq[n]2）
さらに、前回と今回の波高値の差ΔＩlp*[n]の絶対値を求める。
【数９】
｜ΔＩlp*[n]｜＝｜Ｉlp*[n]−Ｉlp*[n-1]｜
そして、判定基準値αを次のように設定する。
【数１０】
α＝α１＋｜ΔＩlp*[n]｜  （モーター制御が過渡状態のとき）
【００１９】
図３は、トルク指令値変化ΔＴ*に対する電流制御偏差｜ΔＩu｜、｜ΔＩv｜の判定基準値αを示す。トルク指令値変化分｜ΔＴ*｜の増加にともなってｄ、ｑ軸電流指令値の波高値の変化分｜ΔＩlp*｜も増加するので、モーター制御過渡時における電流制御偏差の判定基準値αが大きくなり、モーター制御の過渡時でも電流センサー５，６を正確に診断することができ、誤診断を防止できる。
【００２０】
図４は、電流センサー５，６の異常診断プログラムを示すフローチャートである。このフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。異常検出部１５のマイクロコンピューターは、所定の時間ごとにこの電流センサー異常診断プログラムを実行する。
【００２１】
ステップ１において、モーター７の駆動時か否かを確認し、モーター駆動時はステップ２へ進み、非駆動時はステップ６へ進む。モーター駆動時には、ステップ２で電流センサー５，６により検出したＵ、Ｖ相交流電流｜ｉu｜、｜ｉv｜をそれぞれ予め設定した判定基準値βと比較し、相電流｜ｉu｜または｜ｉv｜が判定基準値βを超える場合はステップ５へ進み、電流センサー５，６が異常であると判定して異常診断結果を出力する。
【００２２】
Ｕ、Ｖ相交流電流｜ｉu｜、｜ｉv｜がともに判定基準値β以下の場合はステップ３へ進み、上述したように、前回の演算制御時と今回の演算制御時のトルク指令値の差｜ΔＴ*[n]｜（数式６）、および前回と今回のｄ、ｑ軸電流指令値の波高値の差｜ΔＩlp*[n]｜（数式９）を演算し、それらに基づいて上述したように判定基準値αを設定する。
【００２３】
続くステップ４では、Ｕ、Ｖ相電流の指令値と実際値との制御偏差｜ΔＩu｜、｜ΔＩv｜をそれぞれ判定基準値αと比較し、制御偏差｜ΔＩu｜または｜ΔＩv｜が判定基準値αを超える場合はステップ５へ進み、電流センサー５，６が異常であると判定して異常診断結果を出力する。制御偏差｜ΔＩu｜、｜ΔＩv｜がともに判定基準値α以下の場合はステップ７へ進み、電流センサー５，６は異常なしと判定して異常なしの診断結果を出力する。
【００２４】
一方、モーター非駆動時は、ステップ６でＵ、Ｖ相交流電流｜ｉu｜、｜ｉv｜をそれぞれ予め設定した判定基準値γと比較し、相電流｜ｉu｜または｜ｉv｜が判定基準値γを超える場合はステップ５へ進み、電流センサー５，６が異常であると判定して異常診断結果を出力する。一方、Ｕ、Ｖ相交流電流｜ｉu｜、｜ｉv｜がともに判定基準値γ以下の場合はステップ７へ進み、電流センサー５，６は異常なしと判定して異常なしの診断結果を出力する。
【００２５】
このように、モーター駆動時には、電流指令値Ｉu*、Ｉv*と電流センサー５，６で検出した実電流ｉu、ｉvとの制御偏差｜ΔＩu｜、｜ΔＩv｜が判定基準値αを超えた場合、あるいは電流センサー５，６で検出した実電流｜ｉu｜、｜ｉv｜が判定基準値βを超えた場合は、電流センサー５，６に異常が発生したと判定する。またモーター非駆動時には、電流センサー５，６で検出した実電流｜ｉu｜、｜ｉv｜が判定基準値γを超えた場合は、電流センサー５，６に異常が発生したと判定する。これにより、２個の電流センサー５，６を用いて３相交流モーターのベクトル制御を行う場合でも、電流センサー５，６の異常を正確に診断することができる。
【００２６】
また、インバーターへ入力されるモータートルク指令値が変化する場合は、ｄ、ｑ軸電流指令値の波高値の変化量、すなわち電流指令値の変化量に応じて判定基準値αを大きくするようにしたので、モーター制御の過渡時においても電流センサー５，６の異常発生を正確に診断することができる。
【００２７】
なお、上述した一実施の形態ではベクトル制御インバーターを例に上げて説明したが、本発明はベクトル制御インバーター以外のインバーターに適用することができ、上述した一実施の形態の効果と同様な効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一実施の形態の構成を示す制御ブロック図である。
【図２】  異常検出部の詳細を示す制御ブロック図である。
【図３】  トルク指令値変化分ΔＴ*に対する電流制御偏差の判定基準値αを示す図である。
【図４】  一実施の形態の電流センサー異常診断プログラムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  ベクトル制御部
２  非干渉電流制御部
３  ２相３相変換部
４  インバーター主回路
５，６  電流センサー
７  ３相交流モーター
８  エンコーダー
９  モーター回転数・位置検出部
１０  位相補正部
１３  ３相２相変換部
１４  ２相３相変換部
１５  異常検出部
１５ａ，１５ｂ  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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