(57)【要約】  回路電圧の電圧検出値が同一方向に変動する異常を検出すること。  車載モータ制御システム（電気機器システム）のシステム回路における回路電圧を検出する電圧センサの正常/異常を診断するモニタ装置（３）を備える。この電圧センサ診断装置において、モニタ装置（３）は、主乗算回路（７）と、従乗算回路（８）と、異常診断回路（９）と、を有する。主乗算回路（７）は、回路電圧をモニタ電圧[Vin]として入力し、回路電圧の検出値としてゲインを反転することなく信号を出力する。従乗算回路（８）は、回路電圧をモニタ電圧[Vin]として入力し、回路電圧の検出値として主乗算回路（７）からの出力信号に対してゲインを反転した信号を出力する。異常診断回路（９）は、主乗算回路（７）からのゲイン非反転出力信号（主乗算回路出力[Vout]）と従乗算回路（８）からのゲイン反転出力信号（従乗算回路出力[Vout]）に基づいて、電圧センサである主乗算回路（７）と従乗算回路（８）の異常を診断する。
2019016850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器システムのシステム回路における回路電圧を検出する電圧センサの正常/異常を診断するモニタ装置を備える電圧センサ診断装置において、
前記モニタ装置は、
前記回路電圧をモニタ電圧として入力し、前記回路電圧の検出値としてゲインを反転することなく信号を出力する主乗算回路と、
前記回路電圧をモニタ電圧として入力し、前記回路電圧の検出値として前記主乗算回路からの出力信号に対してゲインを反転して信号を出力する従乗算回路と、
前記主乗算回路からのゲイン非反転出力信号と前記従乗算回路からのゲイン反転出力信号に基づいて、前記電圧センサである前記主乗算回路と前記従乗算回路の異常を診断する異常診断回路と、
を有することを特徴とする電圧センサ診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電圧センサ診断装置において、
前記異常診断回路は、
前記主乗算回路からのゲイン非反転出力信号を、主モニタ電圧に換算し、
前記従乗算回路からのゲイン反転出力信号を、従モニタ電圧に換算し、
前記主モニタ電圧と前記従モニタ電圧の差分絶対値が、差分診断閾値を超えていると、前記主乗算回路と前記従乗算回路が異常と診断する
ことを特徴とする電圧センサ診断装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された電圧センサ診断装置において、
前記システム回路における回路電圧は、直流電圧であり、
前記主乗算回路は、主乗算回路出力特性を、主乗算回路出力がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインによる特性に設定し、
前記従乗算回路は、ゲイン絶対値を前記基準ゲインよりも小さくすることで、従乗算回路出力特性を、従乗算回路出力が小さい不感帯領域にオフセットを付加した特性に設定する
ことを特徴とする電圧センサ診断装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載された電圧センサ診断装置において、
前記システム回路における回路電圧は、直流電圧であり、
前記主乗算回路は、主乗算回路出力特性を、主乗算回路出力がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインによる特性に設定し、
前記従乗算回路は、ゲイン絶対値を前記基準ゲインと同じとして高電圧側に平行移動することで、従乗算回路出力特性を、従乗算回路出力が小さい不感帯領域にオフセットを付加した特性に設定する
ことを特徴とする電圧センサ診断装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載された電圧センサ診断装置において、
前記システム回路における回路電圧は、直流電圧であり、
前記主乗算回路は、ゲインを主乗算回路出力がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインよりも小さくすることで、主乗算回路出力特性を、主乗算回路出力が小さい不感帯領域にオフセットを付加した特性に設定し、
前記従乗算回路は、ゲイン絶対値を前記主乗算回路出力特性のゲインと同じとすることで、従乗算回路出力特性を、従乗算回路出力が小さい不感帯領域にオフセットを付加した特性に設定する
ことを特徴とする電圧センサ診断装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載された電圧センサ診断装置において、
前記システム回路における回路電圧は、直流電圧であり、
前記主乗算回路は、主乗算回路出力特性を、主乗算回路出力がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインによる特性に設定し、
前記従乗算回路は、従乗算回路出力特性を、ゲイン絶対値が前記基準ゲインと同じで従乗算回路出力が最大電圧とゼロ電圧とを通る反転したゲインによる特性に設定する
ことを特徴とする電圧センサ診断装置。
【請求項７】
電気機器システムのシステム回路における回路電圧を検出する電圧センサの正常/異常を診断するモニタ装置を備える電圧センサ診断方法において、
前記モニタ装置は、主乗算回路と、従乗算回路と、異常診断回路と、を有し、
前記主乗算回路は、前記回路電圧をモニタ電圧として入力し、前記回路電圧の検出値としてゲインを反転しないゲイン非反転出力信号を出力し、
前記従乗算回路は、前記回路電圧をモニタ電圧として入力し、前記回路電圧の検出値として前記ゲイン非反転出力信号に対してゲインを反転したゲイン反転出力信号を出力し、
前記異常診断回路は、前記ゲイン非反転出力信号と前記ゲイン反転出力信号に基づいて、前記電圧センサである主乗算回路と前記従乗算回路の異常を診断する
ことを特徴とする電圧センサ診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電気機器システムのシステム回路における回路電圧を検出する電圧センサの正常/異常を診断する電圧センサ診断装置及び電圧センサ診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、センサの異常検出方法として以下のような方法が知られている。
モータ駆動電流を検出する２つの電流センサの検出値Ca,Cbをサンプリングし、これら電流センサの検出値Ca,Cbの差分ΔCが閾値Cthを超える場合には異常カウンタ１４のカウンタ値CNTをインクリメントする。一方、差分ΔCが閾値Cth以下であれば、検出値Ca,Cbのサンプリングのタイミングがモータ駆動電流のゼロクロス付近であるか否かを判定し、ゼロクロス付近であれば異常カウンタ１４のカウンタ値CNTを維持し、ゼロクロス付近以外であれば異常カウンタ１４のカウンタ値CNTをリセットする。そして、異常カウンタ１４のカウンタ値CNTが所定の基準値に達したときに、２つの電流センサの何れかが異常状態であると判定してリレー駆動信号RSを出力する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３９２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来装置にあっては、検出値Ca,Cbが同一方向に変動するような異常が生じた場合には、同じ値である検出値Caと検出値Cbとの差分ΔCを演算しても、当該電流センサの異常を検出できない、という問題があった。【０００５】
本開示は、上記問題に着目してなされたもので、回路電圧の電圧検出値が同一方向に変動する異常を検出する電圧センサ診断装置及び電圧センサ診断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本開示は、電気機器システムのシステム回路における回路電圧を検出する電圧センサの正常/異常を診断するモニタ装置を備える。
この電圧センサ診断装置において、モニタ装置は、主乗算回路と、従乗算回路と、異常診断回路と、を有する。
主乗算回路は、回路電圧をモニタ電圧として入力し、回路電圧の検出値としてゲインを反転することなく信号を出力する。
従乗算回路は、回路電圧をモニタ電圧として入力し、回路電圧の検出値として主乗算回路からの出力信号に対してゲインを反転して信号を出力する。
異常診断回路は、主乗算回路からのゲイン非反転出力信号と従乗算回路からのゲイン反転出力信号に基づいて、電圧センサである主乗算回路と従乗算回路の異常を診断する。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように、回路電圧の電圧検出値が同一方向に変動するとき、電圧センサである主乗算回路と従乗算回路からの２つの出力信号の相違が拡大する構成としたことで、回路電圧の電圧検出値が同一方向に変動する異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の電圧センサ診断装置及び電圧センサ診断方法が適用された車載モータ制御システム（電気機器システムの一例）を示す全体システム図である。
【図２】実施例１のモニタ装置を示す回路ブロック図である。
【図３】実施例１のモニタ装置における主乗算回路の構成例を示す回路ブロック図である。
【図４】実施例１のモニタ装置における従乗算回路の構成例を示す回路ブロック図である。
【図５】実施例１のモニタ装置における主乗算回路出力特性と従乗算回路出力特性を示す乗算回路出力特性図である。
【図６】実施例１のモニタ装置における異常診断回路にて実行される電圧検出値の異常診断処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施例２のモニタ装置における主乗算回路出力特性と従乗算回路出力特性を示す乗算回路出力特性図である。
【図８】実施例３のモニタ装置における主乗算回路の構成例を示す回路ブロック図である。
【図９】実施例３のモニタ装置における従乗算回路の構成例を示す回路ブロック図である。
【図１０】実施例３のモニタ装置における主乗算回路出力特性と従乗算回路出力特性を示す乗算回路出力特性図である。
【図１１】実施例４のモニタ装置における主乗算回路出力特性と従乗算回路出力特性を示す乗算回路出力特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示による電圧センサ診断装置及び電圧センサ診断方法を実現する最良の実施形態を、図面に示す実施例１〜実施例４に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
実施例１〜４における電圧センサ診断装置及び電圧センサ診断方法は、電気自動車やハイブリッド車などの電動車両の駆動源に搭載されるモータ/ジェネレータを制御する車載モータ制御システム（電気機器システムの一例）に適用したものである。以下、実施例１の構成を、「全体システム構成」、「モニタ装置の詳細構成」に分けて説明する。【００１１】
［全体システム構成］
図１は、実施例１の電圧センサ診断装置及び電圧センサ診断方法が適用された車載モータ制御システムを示す。以下、図１に基づいて全体システム構成を説明する。【００１２】
車載モータ制御システムのシステム回路は、図１に示すように、バッテリ１と、リレー２ａ，２ｂと、平滑コンデンサ４と、インバータ５と、モータ６と、を備えている。【００１３】
バッテリ１は、モータ６を駆動するモータ電源として車載されている。このバッテリ１としては、例えば、強電バッテリと呼ばれる大容量のリチウムイオンバッテリ等が用いられる。【００１４】
リレー２ａ，２ｂは、バッテリ１とインバータ５とを接続する２つの接続線１０，１１のそれぞれ設けられ、モータ６との通電接続/通電遮断を切り替えるスイッチである。このリレー２ａ，２ｂは、モータコントローラ１６により開閉制御される。【００１５】
平滑コンデンサ４は、バッテリ１とインバータ５とを接続する２つの接続線１０，１１に、バッテリ１とは並列に接続され、電圧の変動を小さく抑えて平滑にする。【００１６】
インバータ５は、バッテリ１側の直流とモータ６側の三相交流とを双方向に変換する変換器である。電動車両の場合、モータ力行によるモータ駆動時においては、バッテリ放電による直流電圧入力を三相交流に変換し、モータ６に出力する。一方、モータ回生によるモータ発電時においては、モータ６からの三相交流による入力を直流電圧に変換し、バッテリ１に充電する。【００１７】
モータ６は、モータロータに永久磁石を埋め込んだ三相交流による同期モータであり、Ｕ相線１２ａとＶ相線１２ｂとＷ相線１２ｃを介して、インバータ５とモータステータの巻線コイルとが接続される。なお、モータやインバータは上記のモータ６やインバータ５に限定されるものではなく、モータとしては、直流モータや六相誘導モータ等であってもよい。【００１８】
車載モータ制御システムのモータ制御系は、図１に示すように、モニタ装置３と、電流センサ１３と、レゾルバ１４と、警報器１５と、モータコントローラ１６と、統合コントローラ１７と、を備えている。【００１９】
モニタ装置３は、２つの接続線１０、１１による回路電圧をモニタ電圧として入力し、入力したモニタ電圧に基づいて、車載モータ制御システムのシステム回路を流れる回路直流電圧を検出する電圧センサ（主乗算回路７、従乗算回路８）の正常/異常を診断する。そして、モニタ装置３にて電圧センサ異常と診断されたとき、モニタ装置３からの異常判定信号は、モータコントローラ１６に出力される。なお、モニタ装置３によるモニタ電圧のモニタ区間としては、例えば、最小モニタ電圧Vmin（60V程度）〜最大モニタ電圧Vmax（600V程度）としている。【００２０】
ここで、主乗算回路７と従乗算回路８のそれぞれは、接続線１０，１１間に印加されている高い電圧（モニタ電圧）を、異常診断回路９にて認識できる電圧範囲（０〜5volt範囲）による電圧検出値に変換する。即ち、主乗算回路７と従乗算回路８は、回路電圧（平滑コンデンサ４の両端直流電圧、並びに、インバータ６への入力直流電圧）を、電圧検出値に変換して検出する「直流電圧センサ」としての機能を有している。そして、主乗算回路７と従乗算回路８は、互いに並列に設けられた冗長回路による構成としている。【００２１】
モータコントローラ１６は、統合コントローラ１７からCAN通信線１８を介し、モータトルク制御の際に目標モータトルク指令値を入力し、モータ回転数制御の際に目標モータ回転数指令値を入力する。そして、目標モータトルクや目標モータ回転数が得られる制御指令値を演算し、制御指令値をインバータ５に出力する。【００２２】
モータコントローラ１６では、モータトルク制御やモータ回転数制御を行う際、制御必要情報として、モニタ装置３からの電圧検出値、電流センサ１３からの電流検出値、レゾルバ１４からのモータ回転位置検出値、等を入力する。なお、モニタ装置３からの電圧検出値がアナログ値の場合、モータコントローラ１６の入力部でA-D変換を行ってモータ制御を行う。【００２３】
また、モータコントローラ１６は、モニタ装置３からの異常判定信号を入力すると、システム回路を流れる回路直流電圧が異常であることをドライバーに知らせる警報指令を警報器１５に出力する。なお、警報器１５は、ドライバーの視覚に訴える警報表示だけとしても良いし、ドライバーの聴覚に訴える警報ブザーと併用しても良い。【００２４】
［モニタ装置の詳細構成］
図２は、実施例１の実施例１のモニタ装置３を示す。以下、図２に基づいてモニタ装置３の内部構成を説明する。【００２５】
モニタ装置３は、図２に示すように、主乗算回路７と、従乗算回路８と、異常診断回路９と、を備えている。【００２６】
主乗算回路７は、２つの接続線１０，１１による回路電圧をモニタ電圧として入力し、回路電圧の検出値としてゲインを反転しない主乗算回路出力（ゲイン非反転出力信号）を異常診断回路９へ出力する。そして、主乗算回路出力は、電圧検出値としてモータコントローラ１６へ出力する（図２の破線）。【００２７】
従乗算回路８は、２つの接続線１０，１１による回路電圧をモニタ電圧として入力し、回路電圧の検出値として主乗算回路７からの主乗算回路出力に対してゲインを反転した従乗算回路出力（ゲイン反転出力信号）を出力する。なお、主乗算回路７と従乗算回路８には、図２に示すように、両回路７，８に電源を供給する電源Ａが接続されている。【００２８】
異常診断回路９は、マイコンにより構成され、主乗算回路７からの主乗算回路出力（ゲイン非反転出力信号）と従乗算回路８からの従乗算回路出力（ゲイン反転出力信号）に基づいて、直流電圧センサである主乗算回路７と従乗算回路８の異常を診断する。ここで、主乗算回路７と従乗算回路８からの出力がアナログ値の場合、異常診断回路９の入力部でA-D変換を行って異常診断を行う。【００２９】
以下、主乗算回路構成と、従乗算回路構成と、異常診断回路構成と、に分け、各回路の詳細構成を説明する。【００３０】
（主乗算回路構成）
図３は、実施例１のモニタ装置３における主乗算回路７の構成例を示し、図５は、主乗算回路出力特性を示す。以下、図３及び図５に基づいて主乗算回路７の詳細構成を説明する。【００３１】
主乗算回路７は、図３に示すように、ゲイン調整抵抗７１ａと、ゲイン調整抵抗７１ｂと、伝送器７２と、オペアンプ７３と、を備えている。なお、オペアンプ７３は、バイポーラトランジスタを用いた回路構成としている。【００３２】
この主乗算回路７では、ゲイン調整抵抗７１ａとゲイン調整抵抗７１ｂにより分圧されたモニタ電圧は、絶縁を跨ぐ伝送器７２を介してオペアンプ７３へ入力され、オペアンプ７３により主乗算回路出力（ゲイン非反転出力信号）とされる。なお、伝送器７２は、アナログ信号入力をアナログ信号として出力するものであっても良い。また、伝送器７２は、アナログ信号入力をデジタル信号として出力するものであっても良い。その際、オペアンプ７３は無くとも良い。また、ゲイン調整は、オペアンプ７３と抵抗器を用いた一般的な乗算回路で行うものであっても良い。【００３３】
主乗算回路７は、主乗算回路出力特性を、図５に示すように、主乗算回路出力[Vout]がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインK0（ゲイン：乗算回路出力特性の傾き勾配）による特性に設定する。つまり、主乗算回路出力特性は、ゼロ電圧点Ａ（主乗算回路出力0V，モニタ電圧0Vの交点）と最大電圧点Ｂ（例えば、主乗算回路出力5V，モニタ電圧600Vの交点）とを繋ぐ右上がり直線特性である。【００３４】
ここで、主乗算回路出力特性は、モニタ電圧[Vin]を横軸とし、主乗算回路出力[Vout]を縦軸とする入出力関係特性であるため、
Vout＝{R71b/(R71a+R71b)}・Vin
の式であらわされる。そして、この式から明らかなように、基準ゲインK0は、
K0＝R71b/(R71a+R71b)
となり、基準ゲインK0の調整は、ゲイン調整抵抗７１ａの抵抗R71aと、ゲイン調整抵抗７１ｂの抵抗R71bの設定により行われる。【００３５】
（従乗算回路構成）
図４は、実施例１のモニタ装置３における従乗算回路８の構成例を示し、図５は、従乗算回路出力特性を示す。以下、図４及び図５に基づいて従乗算回路８の詳細構成を説明する。【００３６】
従乗算回路８は、図４に示すように、ゲイン調整抵抗８１ａと、ゲイン調整抵抗８１ｂと、伝送器８２と、オペアンプ８３と、ゲイン調整抵抗８４ａと、ゲイン調整抵抗８４ｂと、オペアンプ８３’と、基準電源８５と、を備えている。なお、オペアンプ８３，８３’は、バイポーラトランジスタを用いた回路構成としている。【００３７】
つまり、従乗算回路８は、主乗算回路７の構成に、オペアンプ８３’と、ゲイン調抵抗８４ａ，８４ｂと、基準電源８５で構成されるゲイン反転回路が付加されたものである。なお、伝送器８２は、伝送器７２と同様、アナログ信号入力をアナログ信号として出力するものであっても良い。また、アナログ信号入力をデジタル信号として出力するものであっても良い。【００３８】
従乗算回路８は、ゲイン絶対値|-K1|を基準ゲインK0よりも小さくすることで、従乗算回路出力特性を、図５に示すように、従乗算回路出力[Vout]が小さい不感帯領域にオフセットV8offを付加した特性に設定する。従乗算回路出力特性は、最大電圧点Ｃ（従乗算回路出力5V，モニタ電圧0Vの交点）と最小電圧点Ｄ’（例えば、従乗算回路出力0.5V，モニタ電圧600Vの交点）を繋ぐ右下がり直線特性である。なお、オフセットV8offは、従乗算回路出力[Vout]の不感帯領域を回避するように設定される。【００３９】
ここで、従乗算回路出力特性は、モニタ電圧[Vin]を横軸とし、従乗算回路出力[Vout]を縦軸とする入出力関係特性であるため、
Vout＝−{R81b/(R81a+R81b)}・(R84b/R84a)・Vin＋{(R84a+R84b)/R84a}・V85
の式であらわされる。そして、この式から明らかなように、ゲイン-K1（|-K1|＜K0）は、
-K1＝−{R81b/(R81a+R81b)}・(R84b/R84a)
となり、ゲイン-K1の調整は、ゲイン調整抵抗８１ａ，８１ｂ，８４ａ，８４ｂの各抵抗R81a,R81b,R84a,R84bの設定により行われる。【００４０】
また、オフセットV8offは、
V8off＝−{R81b/(R81a+R81b)}・(R84b/R84a)・Vmax＋{(R84a+R84b)/R84a}・V85
となり、オフセットV8offの調整は、ゲイン調整抵抗８４ａ，８４ｂの各抵抗R84a,R84bの設定と、基準電源８５の基準電源電圧V85の設定により行われる。【００４１】
（異常診断回路構成）
図６は、実施例１のモニタ装置３における異常診断回路９にて実行される電圧検出値の異常診断処理の流れを示す。以下、異常診断回路構成をあらわす図６の各ステップについて説明する。【００４２】
ステップＳ１では、異常診断処理を開始する、或いは、ステップＳ４で|V71-V81|≦Vthであると判断されると、主乗算回路出力V7（＝Vout）と従乗算回路出力V8（＝Vout）を取得し、ステップＳ２へ進む。【００４３】
ステップＳ２では、ステップＳ１での乗算回路出力V7,V8の取得に続き、主乗算回路出力V7を強電モニタ電圧V71に換算し、ステップＳ３へ進む。
ここで、主乗算回路出力V7を強電モニタ電圧V71に換算するとき、図５に示す主乗算回路出力特性と同様の特性による強電モニタ電圧換算式を予め設定しておき、強電モニタ電圧換算式を用いて主乗算回路出力V7を強電モニタ電圧V71に換算する。【００４４】
ステップＳ３では、ステップＳ２での強電モニタ電圧V71への換算に続き、従乗算回路出力V8を強電モニタ電圧V81に換算し、ステップＳ４へ進む。
ここで、従乗算回路出力V8を強電モニタ電圧V81に換算するとき、図５に示す従乗算回路出力特性と同様の特性による強電モニタ電圧換算式を予め設定しておき、強電モニタ電圧換算式を用いて従乗算回路出力V8を強電モニタ電圧V81に換算する。【００４５】
ステップＳ４では、ステップＳ３での強電モニタ電圧V81への換算に続き、強電モニタ電圧V71と強電モニタ電圧V81の差分絶対値|V71-V81|が、差分診断閾値Vthを超えているか否かを判断する。YES（|V71-V81|＞Vth）の場合はステップＳ５へ進み、NO（|V71-V81|≦Vth）の場合はステップＳ１へ戻る。
ここで、「差分診断閾値Vth」は、モニタバラツキを加味して、異常ではないにもかかわらず、誤診断することのない値に設定するのが望ましい。つまり、差分診断閾値Vthは、モニタ電圧バラツキ分として想定される最大差分電圧値に、誤診断防止分（＋α）を加えた値に設定される。【００４６】
ステップＳ５では、ステップＳ４での|V71-V81|＞Vthであるとの判断に続き、ドライバーに異常を通知し、終了へ進む。
ここで、ドライバーへの異常通知は、警報器１５への作動指令出力により行われる。【００４７】
次に、作用を説明する。
実施例１の作用を、「ゲイン反転による電圧センサ異常診断作用」、「電圧差分絶対値による電圧センサ異常診断作用」、「オフセット付加による電圧センサ異常診断作用」に分けて説明する。【００４８】
［ゲイン反転による電圧センサ異常診断作用］
例えば、２つの電圧センサの検出値をサンプリングし、これら電圧センサの検出値の差分が閾値を超える場合には異常カウンタのカウンタ値をインクリメントする。一方、差分が閾値以下であれば、検出値のサンプリングのタイミングがゼロクロス付近であれば異常カウンタのカウンタ値を維持し、ゼロクロス付近以外であれば異常カウンタのカウンタ値をリセットする。そして、異常カウンタのカウンタ値が所定の基準値に達したときに、２つの電圧センサの何れかが異常状態であると判定するものを比較例とする。【００４９】
この比較例の場合、電圧検出値が同一方向に変動するような断線やショート等の異常が生じた場合には、同じ値になる２つの電圧検出値との差分を演算しても、差分が閾値以下となり、電圧センサの異常を検出できない。【００５０】
これに対し、実施例１では、モニタ装置３は、主乗算回路７と、従乗算回路８と、異常診断回路９と、を有する。異常診断回路９は、主乗算回路７からのゲイン非反転出力信号による主乗算回路出力と、従乗算回路８からのゲイン反転出力信号による従乗算回路出力に基づいて、電圧センサである主乗算回路７と従乗算回路８の異常を診断する。【００５１】
即ち、モニタ電圧[Vin]を入力する主乗算回路７からは、ゲインを反転することなく主乗算回路出力[Vout]が出力される。一方、モニタ電圧[Vin]を入力する従乗算回路８からは、主乗算回路出力に対してゲインを反転した従乗算回路出力[Vout]が出力される。このため、正常時において、主乗算回路７と従乗算回路８の出力信号である主乗算回路出力[Vout]と従乗算回路出力[Vout]は、モニタ電圧[Vin]の変動に対して異なる方向に変化する。【００５２】
これに対して、主乗算回路７と従乗算回路８に電力を供給している電源Ａに異常が生じ、主乗算回路７と従乗算回路８の出力信号である主乗算回路出力[Vout]と従乗算回路出力[Vout]が同一方向に変化する異常が発生することになった場合には、異常診断回路９が主乗算回路出力[Vout]及び従乗算回路出力[Vout]の関係が正常時と異なると判断できる。【００５３】
従って、車載モータ制御システムのシステム回路における回路電圧の電圧検出値が同一方向に変動する異常を検出することができる。【００５４】
［電圧差分絶対値による電圧センサ異常診断作用］
上記比較例の場合、回路電圧異常診断の際、電圧センサの検出値の差分が閾値を超えているか否かの判定と、検出値のサンプリングのタイミング判定と、異常カウンタのカウンタ値が所定の基準値に達したとの判定と、を行っている。よって、回路電圧異常診断の際に多数の判定を要することで、異常診断処理が複雑になるのに加え、電圧センサの異常発生タイミングから異常であると診断されるまでに応答遅れが発生する。【００５５】
これに対し、実施例１では、異常診断回路９は、主乗算回路７からの主乗算回路出力V7を、強電モニタ電圧V71に換算し、従乗算回路８からの従乗算回路出力V8を、強電モニタ電圧V81に換算する。そして、強電モニタ電圧V71と強電モニタ電圧V81の差分絶対値|V71-V81|が、差分診断閾値Vthを超えていると、電圧センサである主乗算回路７と従乗算回路８が異常と診断する。【００５６】
即ち、|V71-V81|≦Vthである間は、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４へと進む流れが繰り返され、モニタ装置３では、電圧センサである主乗算回路７と従乗算回路８が正常であると診断される。一方、|V71-V81|＞Vthになると、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ４からステップＳ５→終了へと進み、モニタ装置３では、電圧センサである主乗算回路７と従乗算回路８が異常と診断される。【００５７】
したがって、１つの判定のみで電圧センサ異常診断を行えることで、異常診断処理の簡素化が図られるのに加え、電圧センサである主乗算回路７と従乗算回路８に異常が発生すると、応答良く電圧センサ異常であると診断することができる。【００５８】
［オフセット付加による電圧センサ異常診断作用］
主乗算回路７や従乗算回路８として、低価格かつ信頼性を求める回路とした場合、主乗算回路出力[Vout]や従乗算回路出力[Vout]に不感帯を持つことがある。例えば、バイポーラ素子を用いた回路構成の場合、バイポーラトランジスタの飽和特性から、完全なローレベル、若しくは、完全なハイレベルを出力することができない。したがって、例えば、少なくとも60Vより大きい電圧をモニタすれば良いシステムの場合、60V以下のモニタ結果が飽和領域に該当するよう設計する。【００５９】
しかし、単純なゲイン反転により回路電圧の異常を診断しようとすると、従乗算回路出力特性が、図５の１点鎖線特性に示すように、モニタ電圧[Vin]の最大モニタ電圧Vmax付近のモニタ結果が飽和領域（不感帯）に該当することになる（図５の矢印Ｅで囲まれる領域）。このため、モニタ電圧[Vin]が最大モニタ電圧Vmax付近になると、精度の良い従乗算回路出力[Vout]を出力することができない。【００６０】
これに対し、実施例１では、主乗算回路７は、主乗算回路出力特性を、主乗算回路出力[Vout]がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインK0による特性に設定する。一方、従乗算回路８は、ゲイン絶対値|-K1|を基準ゲインK0よりも小さくすることで、従乗算回路出力特性を、従乗算回路出力[Vout]が小さい不感帯領域にオフセットV8offを付加した特性に設定する。【００６１】
即ち、従乗算回路出力特性のゲイン絶対値|-K1|を、基準ゲインK0よりも小さくすることで、従乗算回路出力[Vout]が小さい不感帯領域にオフセットV8offが付加される。このため、図５の従乗算回路出力特性（実線特性）に示すように、モニタ電圧[Vin]の最大モニタ電圧Vmax付近の従乗算回路出力[Vout]が飽和領域（不感帯）に入るのが回避されることになる。【００６２】
そして、実施例１の場合には、少なくとも最小モニタ電圧Vmin（例えば、60V程度）までをモニタすれば良いシステムである。このため、主乗算回路出力特性については、図５に示すように、オフセットを付加した特性に設定しなくとも、モニタ電圧[Vin]の最小モニタ電圧Vmin付近の主乗算回路出力[Vout]が飽和領域（不感帯）に入るのが回避される。【００６３】
したがって、主乗算回路７及び従乗算回路８を、バイポーラ素子を用いて低価格かつ信頼性を求める回路構成としても、不感帯による影響が除かれる。そして、モニタ区間（最小モニタ電圧Vmin〜最大モニタ電圧Vmax）の全区間において精度良く電圧センサ異常を診断することができる。【００６４】
なお、従乗算回路８の出力は、主乗算回路７の出力に対してゲインが小さくなるため、電圧センサとしての精度が悪化するが、主の電圧センサ機能は、図２に示すように、主乗算回路７が担うことで、その問題は解消される。また、異常診断回路９は、従乗算回路８の精度悪化を考慮した差分診断閾値Vthに設定すれば誤診断することはない。【００６５】
次に、効果を説明する。
実施例１における電圧センサ診断装置及び電圧センサ診断方法にあっては、下記に列挙する効果が得られる。【００６６】
(1) 電気機器システム（車載モータ制御システム）のシステム回路における回路電圧を検出する電圧センサの正常/異常を診断するモニタ装置３を備える。
この電圧センサ診断装置において、モニタ装置３は、主乗算回路７と、従乗算回路８と、異常診断回路９と、を有する。
主乗算回路７は、回路電圧をモニタ電圧[Vin]として入力し、回路電圧の検出値としてゲインを反転することなく信号（主乗算回路出力[Vout]）を出力する。
従乗算回路８は、回路電圧をモニタ電圧[Vin]として入力し、回路電圧の検出値として主乗算回路７からの出力信号に対してゲインを反転して信号（従乗算回路出力[Vout]）を出力する。
異常診断回路９は、主乗算回路７からのゲイン非反転出力信号（主乗算回路出力[Vout]）と従乗算回路８からのゲイン反転出力信号（従乗算回路出力[Vout]）に基づいて、電圧センサである主乗算回路７と従乗算回路８の異常を診断する（図２）。
このため、回路電圧の電圧検出値が同一方向に変動する異常を検出する電圧センサ診断装置を提供することができる。【００６７】
(2) 異常診断回路９は、主乗算回路７からのゲイン非反転出力信号（主乗算回路出力V7）を、主モニタ電圧（強電モニタ電圧V71）に換算し、従乗算回路８からのゲイン反転出力信号（従乗算回路出力V8）を、従モニタ電圧（強電モニタ電圧V81）に換算する。
主モニタ電圧と従モニタ電圧の差分絶対値|V71-V81|が、差分診断閾値Vthを超えていると、回路電圧が異常と診断する（図６）。
このため、(1)の効果に加え、異常診断処理の簡素化が図られるのに加え、電圧センサである主乗算回路７と従乗算回路８に異常が発生すると、応答良く電圧センサが異常であると診断することができる。【００６８】
(3) システム回路における回路電圧は、直流電圧である。
主乗算回路７は、主乗算回路出力特性を、主乗算回路出力[Vout]がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインK0による特性に設定する。
従乗算回路８は、ゲイン絶対値|-K1|を基準ゲインK0よりも小さくすることで、従乗算回路出力特性を、従乗算回路出力[Vout]が小さい不感帯領域にオフセットV8offを付加した特性に設定する（図５）。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、主乗算回路７及び従乗算回路８を、バイポーラ素子を用いて低価格かつ信頼性を求める回路構成としても、不感帯による影響が除かれ、モニタ区間の全区間において精度良く電圧センサ異常を診断することができる。【００６９】
(4) 電気機器システム（車載モータ制御システム）のシステム回路における回路電圧を検出する電圧センサの正常/異常を診断するモニタ装置３を備える。
この電圧センサ診断方法において、モニタ装置３は、主乗算回路７と、従乗算回路８と、異常診断回路９と、を有する。
主乗算回路７は、回路電圧をモニタ電圧[Vin]として入力し、回路電圧の検出値としてゲインを反転しないゲイン非反転出力信号を出力する。
従乗算回路８は、回路電圧をモニタ電圧[Vin]として入力し、回路電圧の検出値としてゲイン非反転出力信号に対してゲインを反転したゲイン反転出力信号を出力する。
異常診断回路９は、ゲイン非反転出力信号とゲイン反転出力信号に基づいて、電圧センサである主乗算回路７と従乗算回路８の異常を診断する（図２）。
このため、回路電圧の電圧検出値が同一方向に変動する異常を検出する電圧センサ診断方法を提供することができる。
【実施例２】
【００７０】
実施例２は、２つの乗算回路出力特性のゲイン絶対値を同じにしながら、従乗算回路出力特性にオフセットを付加した例である。【００７１】
図７は、実施例２のモニタ装置における主乗算回路出力特性と従乗算回路出力特性を示す。以下、図７に基づいて、従乗算回路出力特性を説明する。なお、システム構成やモニタ装置３（主乗算回路７、異常診断回路９）の構成は、実施例１と同様であるので図示並びに説明を省略する。【００７２】
従乗算回路８は、ゲイン絶対値|-K0|を基準ゲインK0と同じとして高電圧側に平行移動することで、従乗算回路出力特性を、図７に示すように、従乗算回路出力[Vout]が小さい不感帯領域にオフセットV8offを付加した特性に設定する。従乗算回路出力特性は、最大電圧点Ｃ’（従乗算回路出力5V，モニタ電圧50V程度の交点）と最小電圧点Ｄ’（例えば、従乗算回路出力0.5V，モニタ電圧600Vの交点）を繋ぐ右下がり直線特性である。なお、オフセットV8offは、高電圧側への平行移動量であり、従乗算回路出力[Vout]の不感帯領域を回避するように設定される。【００７３】
ここで、実施例２の従乗算回路８として、例えば、図４に示す回路構成を用いた場合には、従乗算回路出力特性のゲイン-K0（|-K0|＝K0）は、
-K0＝−{R81b/(R81a+R81b)}・(R84b/R84a)
となり、ゲイン-K0の調整は、ゲイン調整抵抗８１ａ，８１ｂ，８４ａ，８４ｂの各抵抗R81a,R81b,R84a,R84bの設定により行われる。【００７４】
また、オフセットV8offは、
V8off＝−{R81b/(R81a+R81b)}・(R84b/R84a)・Vmax＋{(R84a+R84b)/R84a}・V85
となり、オフセットV8offの調整は、ゲイン調整抵抗８４ａ，８４ｂの各抵抗R84a,R84bの設定と、基準電源８５の基準電源電圧V85の設定により行われる。【００７５】
次に、実施例２におけるオフセット付加による電圧センサ異常診断作用を説明する。
実施例２では、主乗算回路７は、主乗算回路出力特性を、乗算回路出力[Vout]がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインK0による特性に設定する。従乗算回路８は、ゲイン絶対値|-K0|を基準ゲインK0と同じとして高電圧側に平行移動することで、従乗算回路出力特性を、乗算回路出力[Vout]が小さい不感帯領域にオフセットV8offを付加した特性に設定する。【００７６】
即ち、従乗算回路出力特性のゲイン絶対値|-K0|を基準ゲインK0と同じとしながらも、特性全体を高電圧側に平行移動することで、従乗算回路出力[Vout]が小さい不感帯領域にオフセットV8offが付加される。このため、図７の従乗算回路出力特性（実線特性）に示すように、モニタ電圧の最大モニタ電圧Vmax付近の従乗算回路出力[Vout]が飽和領域（不感帯）に入るのが回避されることになる。【００７７】
そして、実施例２の場合には、少なくとも最小モニタ電圧Vmin（例えば、60V程度）までをモニタすれば良いシステムである。このため、従乗算回路出力特性については、図７に示すように、モニタ電圧50V程度以下の領域がモニタ領域から外れても問題ない。また、主乗算回路出力特性については、図７に示すように、オフセットを付加した特性に設定しなくとも、モニタ電圧の最小モニタ電圧Vmin付近の主乗算回路出力[Vout]が飽和領域（不感帯）に入るのが回避される。【００７８】
したがって、主乗算回路７及び従乗算回路８を、バイポーラ素子を用いて低価格かつ信頼性を求める回路構成としても、モニタ区間（最小モニタ電圧Vmin〜最大モニタ電圧Vmax）の全区間において、精度良く電圧センサ異常を診断することができる。加えて、主乗算回路７と従乗算回路８のゲイン絶対値を同じにしたため、実施例１に比べ、従乗算回路８による電圧センサ異常診断精度を向上させることができる。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。【００７９】
次に、効果を説明する。
実施例２における電圧センサ診断装置にあっては、下記の効果が得られる。【００８０】
(5) システム回路における回路電圧は、直流電圧である。
主乗算回路７は、主乗算回路出力特性を、従乗算回路出力[Vout]がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインK0による特性に設定する。
従乗算回路８は、ゲイン絶対値|-K0|を基準ゲインK0と同じとして高電圧側に平行移動することで、従乗算回路出力特性を、従乗算回路出力[Vout]が小さい不感帯領域にオフセットV8offを付加した特性に設定する（図７）。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、主乗算回路７及び従乗算回路８を、バイポーラ素子を用いて低価格かつ信頼性を求める回路構成としても、不感帯による影響が除かれ、モニタ区間の全区間において精度良く電圧センサ異常を診断することができる。加えて、従乗算回路８の出力に対するゲイン絶対値は、主乗算回路７のゲインと同じにしたため、実施例１に比べ、従乗算回路８による電圧センサ異常診断の精度を向上させることができる。
【実施例３】
【００８１】
実施例３は、２つの乗算回路出力特性のゲイン絶対値を同じにし、かつ、主乗算回路出力特性と従乗算回路出力特性にオフセットを付加した例である。【００８２】
以下、図８〜図１０に基づいて、実施例３の主乗算回路構成と従乗算回路構成を説明する。なお、システム構成やモニタ装置３の異常診断回路９の構成は、実施例１と同様であるので図示並びに説明を省略する。【００８３】
（主乗算回路構成）
図８は、実施例３のモニタ装置３における主乗算回路７の構成例を示し、図１０は、主乗算回路出力特性を示す。以下、図８及び図１０に基づいて主乗算回路７の詳細構成を説明する。【００８４】
主乗算回路７は、図８に示すように、ゲイン調整抵抗７１ａと、ゲイン調整抵抗７１ｂと、伝送器７２と、オペアンプ７３と、回路電源７４と、オフセット調整抵抗７５と、を備えている。なお、オペアンプ７３は、バイポーラトランジスタを用いた回路構成としている。【００８５】
この主乗算回路７では、ゲイン調整抵抗７１ａとゲイン調整抵抗７１ｂにより分圧された信号は、絶縁を跨ぐ伝送器７２を介してオペアンプ７３へ入力され、オペアンプ７３によりゲイン非反転出力信号が出力される。なお、伝送器７２は、アナログ信号入力をアナログ信号として出力するものであっても良い。また、伝送器７２は、アナログ信号入力をデジタル信号として出力するものであっても良い。その際、オペアンプ７３は無くとも良い。また、ゲイン調整は、オペアンプ７３と抵抗器を用いた一般的な乗算回路で行うものであっても良い。さらに、オフセットの付加調整は、回路電源７４の電圧を調整しても良いし、オフセット調整抵抗７５の抵抗値により調整しても良いし、両者を用いて調整しても良い。【００８６】
この主乗算回路７は、ゲインK1を主乗算回路出力[Vout]がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインK0よりも小さく設定する。そして、主乗算回路出力特性を、図１０に示すように、主乗算回路出力[Vout]が小さい不感帯領域にオフセットV7offを付加した特性に設定する。つまり、主乗算回路出力特性は、最小電圧点Ａ’（例えば、主乗算回路出力0.5V，モニタ電圧0Vの交点）と最大電圧点Ｂ（例えば、主乗算回路出力5V，モニタ電圧600Vの交点）とを繋ぐ右上がり直線特性である。【００８７】
ここで、主乗算回路出力特性は、モニタ電圧[Vin]を横軸とし、主乗算回路出力[Vout]を縦軸とする入出力関係特性であるため、
Vout＝{R71bR75/(R71aR71b+R71aR75+R71bR75)}・Vin＋{(R71aR71b)/(R71aR71b+R71aR75+R71bR75)}・V74
の式であらわされる。そして、この式から明らかなように、ゲインK1は、
K1＝{R71bR75/(R71aR71b+R71aR75+R71bR75)}
となり、ゲインK1の調整は、ゲイン調整抵抗７１ａの抵抗R71aと、ゲイン調整抵抗７１ｂの抵抗R71bと、オフセット調整抵抗７５の抵抗R75の設定により行われる。【００８８】
また、オフセットV7offは、
V7off＝{(R71aR71b)/(R71aR71b+R71aR75+R71bR75)}・V74
となり、オフセットV7offの調整は、ゲイン調整抵抗７１ａの抵抗R71aと、ゲイン調整抵抗７１ｂの抵抗R71bと、オフセット調整抵抗７５の抵抗R75と、回路電源７４の回路電源電圧V74の設定により行われる。【００８９】
（従乗算回路構成）
図９は、実施例３のモニタ装置３における従乗算回路８の構成例を示し、図１０は、従乗算回路出力特性を示す。以下、図９及び図１０に基づいて従乗算回路８の詳細構成を説明する。【００９０】
従乗算回路８は、図９に示すように、ゲイン調整抵抗８１ａと、ゲイン調整抵抗８１ｂと、伝送器８２と、オペアンプ８３と、ゲイン調整抵抗８４ａと、ゲイン調整抵抗８４ｂと、オペアンプ８３’と、基準電源８５と、回路電源８６と、オフセット調整抵抗８７と、を備えている。なお、オペアンプ８３，８３’は、バイポーラトランジスタを用いた回路構成としている。【００９１】
つまり、従乗算回路８は、主乗算回路７の構成に、オペアンプ８３’と、ゲイン調抵抗８４ａ，８４ｂと、基準電源８５で構成されるゲイン反転回路が付加されたものである。なお、伝送器８２は、伝送器７２と同様、アナログ信号入力をアナログ信号として出力するものであっても良い。また、アナログ信号入力をデジタル信号として出力するものであっても良い。【００９２】
この従乗算回路８は、ゲイン絶対値|-K1|を主乗算回路出力特性のゲインK1と同じとすることで、従乗算回路出力特性を、図１０に示すように、従乗算回路出力[Vout]が小さい不感帯領域にオフセットV8offを付加した特性に設定する。従乗算回路出力特性は、最大電圧点Ｃ（従乗算回路出力5V，モニタ電圧0Vの交点）と最小電圧点Ｄ’（例えば、従乗算回路出力0.5V，モニタ電圧600Vの交点）を繋ぐ右下がり直線特性である。なお、オフセットV8offは、従乗算回路出力[Vout]の不感帯領域を回避するように設定される。【００９３】
ここで、従乗算回路出力特性は、モニタ電圧[Vin]を横軸とし、従乗算回路出力[Vout]を縦軸とする入出力関係特性であるため、
Vout＝−{R81bR87/(R81aR81b+R81aR87+R81bR87)}・(R84b/R84a)・Vin＋{R81bR87/(R81aR81b+R81aR87+R81bR87)}・(R84b/R84a)・V86＋{(R84a+R84b)/R84a}・V85
の式であらわされる。そして、この式から明らかなように、ゲイン-K1は、
-K1＝−{R81bR87/(R81aR81b+R81aR87+R81bR87)}・(R84b/R84a)
となり、ゲイン-K1の調整は、ゲイン調整抵抗８１ａ，８１ｂ，８４ａ，８４ｂの各抵抗R81a,R81b,R84a,R84bと、オフセット調整抵抗８７の抵抗R87の設定により行われる。【００９４】
また、オフセットV8offは、
V8off＝−{R81b/(R81a+R81b)}・(R84b/R84a)・Vmax＋{R81bR87/(R81aR81b+R81aR87+R81bR87)}・(R84b/R84a)・V86＋{(R84a+R84b)/R84a}・V85
となり、オフセットV8offの調整は、ゲイン調整抵抗８４ａ，８４ｂの各抵抗R84a,R84bの設定と、ゲイン調整抵抗８１ａ，８１ｂ，８４ａ，８４ｂの各抵抗R81a,R81b,R84a,R84bと、オフセット調整抵抗８７の抵抗R87と、回路電源８６の回路電源電圧V86と、基準電源８５の基準電源電圧V85の設定により行われる。【００９５】
次に、実施例３におけるオフセット付加による電圧センサ異常診断作用を説明する。
実施例３では、主乗算回路７は、ゲインK1を基準ゲインK0よりも小さく設定することで、主乗算回路出力特性を、図１０に示すように、主乗算回路出力[Vout]が小さい不感帯領域にオフセットV7offを付加した特性に設定する。従乗算回路８は、ゲイン絶対値|-K1|を主乗算回路出力特性のゲインK1と同じとすることで、従乗算回路出力特性を、従乗算回路出力[Vout]が小さい不感帯領域にオフセットV8offを付加した特性に設定する。【００９６】
即ち、主乗算回路出力特性にオフセットV7offが付加されるため、図１０の主乗算回路出力特性に示すように、モニタ電圧がゼロ電圧であっても主乗算回路出力[Vout]が飽和領域（不感帯）に入るのが回避されることになる。同様に、従乗算回路出力特性にオフセットV8offが付加されるため、図１０の従乗算回路出力特性に示すように、モニタ電圧の最大モニタ電圧Vmax付近の従乗算回路出力[Vout]が飽和領域（不感帯）に入るのが回避されることになる。【００９７】
つまり、実施例３の場合には、主乗算回路出力特性の主乗算回路出力[Vout]が小さい不感帯領域にオフセットV7offが付加されたことで、モニタ電圧[Vin]の最小モニタ電圧Vminがゼロ電圧まで拡大してもモニタ結果が飽和領域（不感帯）に入るのが回避される。言い換えると、モニタ電圧[Vin]のゼロ電圧から最大電圧までをモニタ区間とするシステムであっても、主乗算回路出力[Vout]が飽和領域（不感帯）に入るのが回避される。【００９８】
したがって、主乗算回路７及び従乗算回路８を、バイポーラ素子を用いて低価格かつ信頼性を求める回路構成としても、モニタ区間（最小モニタ電圧Vmin〜最大モニタ電圧Vmax）の全区間において、精度良く電圧センサ異常を診断することができる。加えて、主乗算回路出力特性にオフセットV7offを付加したため、モニタ電圧[Vin]の最小モニタ電圧Vminがゼロ電圧側に拡大されたモニタ区間に変更されても、電圧センサの異常診断精度を確保することができる。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。【００９９】
次に、効果を説明する。
実施例３における電圧センサ診断装置にあっては、下記の効果が得られる。【０１００】
(6) システム回路における回路電圧は、直流電圧である。
主乗算回路７は、ゲインK1を主乗算回路出力[Vout]がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインK0よりも小さくすることで、主乗算回路出力特性を、主乗算回路出力[Vout]が小さい不感帯領域にオフセットV7offを付加した特性に設定する。
従乗算回路８は、ゲイン絶対値|-K1|を主乗算回路出力特性のゲインK1と同じとすることで、従乗算回路出力特性を、従乗算回路出力[Vout]が小さい不感帯領域にオフセットV8offを付加した特性に設定する（図１０）。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、主乗算回路７及び従乗算回路８を、バイポーラ素子を用いて低価格かつ信頼性を求める回路構成としても、不感帯による影響が除かれ、モニタ区間の全区間において精度良く電圧センサ異常を診断することができる。加えて、モニタ電圧[Vin]の最小モニタ電圧Vminがゼロ電圧側に拡大されたモニタ区間に変更されても、電圧センサの異常診断精度を確保することができる。
【実施例４】
【０１０１】
実施例４は、主乗算回路及び従乗算回路を、MOSトランジスタ（MOS-FET）を用いた回路構成とし、主乗算回路出力特性と従乗算回路出力特性を、オフセットを付加しない特性に設定した例である。【０１０２】
図１１は、実施例４のモニタ装置における主乗算回路出力特性と従乗算回路出力特性を示す。以下、図１１に基づいて、主乗算回路構成と従乗算回路構成を説明する。なお、システム構成やモニタ装置３の異常診断回路９の構成は、実施例１と同様であるので図示並びに説明を省略する。【０１０３】
（主乗算回路構成）
主乗算回路７は、図３に示すように、ゲイン調整抵抗７１ａと、ゲイン調整抵抗７１ｂと、伝送器７２と、オペアンプ７３と、を備えている。なお、オペアンプ７３は、MOSトランジスタを用いた回路構成としている。【０１０４】
この主乗算回路７は、主乗算回路出力特性を、図１１に示すように、主乗算回路出力[Vout]がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインK0による特性に設定する。つまり、主乗算回路出力特性は、ゼロ電圧点Ａ（主乗算回路出力0V，モニタ電圧0Vの交点）と最大電圧点Ｂ（例えば、主乗算回路出力5V，モニタ電圧600Vの交点）とを繋ぐ右上がり直線特性である。【０１０５】
ここで、主乗算回路出力特性は、モニタ電圧[Vin]を横軸とし、主乗算回路出力[Vout]を縦軸とする入出力関係特性であるため、
Vout＝{R71b/(R71a+R71b)}・Vin
の式であらわされる。そして、この式から明らかなように、基準ゲインK0は、
K0＝R71b/(R71a+R71b)
となり、基準ゲインK0の調整は、ゲイン調整抵抗７１ａの抵抗R71aと、ゲイン調整抵抗７１ｂの抵抗R71bの設定により行われる。【０１０６】
（従乗算回路構成）
従乗算回路８は、図４に示すように、ゲイン調整抵抗８１ａと、ゲイン調整抵抗８１ｂと、伝送器８２と、オペアンプ８３と、ゲイン調整抵抗８４ａと、ゲイン調整抵抗８４ｂと、オペアンプ８３’と、基準電源８５と、を備えている。なお、オペアンプ８３，８３’は、MOSトランジスタを用いた回路構成としている。【０１０７】
ここで、ゲイン調整抵抗８１ａとゲイン調整抵抗８１ｂを、主乗算回路７のゲイン調整抵抗７１ａと、ゲイン調整抵抗７１ｂと同じ比率に設定する。そして、ゲイン調整抵抗８４ａと、ゲイン調整抵抗８４ｂを、１：１の比率で設定し、基準電源８５を主乗算回路７の出力レンジの1/2に設定する。この設定により、図４に示す従乗算回路８は、図３に示す主乗算回路７の出力を、出力レンジの1/2を中心に折り返す反転出力となる。【０１０８】
この従乗算回路８は、ゲイン絶対値|-K0|を基準ゲインK0と同じに設定することで、従乗算回路出力特性を、図１１に示すように、従乗算回路出力[Vout]が最大電圧とゼロ電圧を通るゲイン-K0による特性に設定する。従乗算回路出力特性は、最大電圧点Ｃ（従乗算回路出力5V，モニタ電圧0Vの交点）とゼロ電圧点Ｄ（従乗算回路出力0V，モニタ電圧600Vの交点）を繋ぐ右下がり直線特性である。【０１０９】
次に、実施例４における電圧センサ異常診断作用を説明する。
主乗算回路７と従乗算回路８を、MOSトランジスタ（MOS-FET）を用いた回路構成としたとき、主乗算回路出力と従乗算回路出力に不感帯を持つことがない。つまり、実施例１〜３のように、バイポーラ素子を用いた回路構成の場合、バイポーラトランジスタの飽和特性から、完全なローレベル、若しくは、完全なハイレベルを出力することができず不感帯を持つ。これに対し、電界効果トランジスタの一種であるMOSトランジスタは、完全なローレベル、若しくは、完全なハイレベルを出力することができる。【０１１０】
そこで、実施例４では、主乗算回路７は、主乗算回路出力特性を、図１１に示すように、基準ゲインK0による特性に設定し、オフセットを付加しない。従乗算回路８は、従乗算回路出力特性を、ゲイン絶対値|-K0|を、基準ゲインK0と同じにする特性に設定し、オフセットを付加しない。【０１１１】
このため、図１１の主乗算回路出力特性と従乗算回路出力特性に示すように、モニタ電圧のゼロ電圧から最大電圧までをモニタ区間とするシステムであっても、主乗算回路出力[Vout]と従乗算回路出力[Vout]が飽和領域（不感帯）に入るのが回避される。【０１１２】
したがって、主乗算回路７及び従乗算回路８を、MOSトランジスタを用いた回路構成としたとき、主乗算回路出力特性と従乗算回路出力特性を単純な反転特性としながら、モニタ区間の電圧幅にかかわらず、精度良く電圧センサ異常を診断することができる。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。【０１１３】
次に、効果を説明する。
実施例４における電圧センサ診断装置にあっては、下記の効果が得られる。【０１１４】
(7) システム回路における回路電圧は、直流電圧である。
主乗算回路７は、主乗算回路出力特性を、主乗算回路出力[Vout]がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインK0による特性に設定する。
従乗算回路８は、従乗算回路出力特性を、ゲイン絶対値|-K0|が基準ゲインK0と同じで従乗算回路出力[Vout]が最大電圧とゼロ電圧とを通る反転したゲイン-K0による特性に設定する（図１１）。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、主乗算回路７及び従乗算回路８を、MOSトランジスタを用いた回路構成としたとき、２つの乗算回路出力特性を単純な反転特性としながら、モニタ区間の電圧幅にかかわらず、精度良く電圧センサ異常を診断することができる。【０１１５】
以上、本開示の電圧センサ診断装置及び電圧センサ診断方法を、実施例１〜４に基づき説明してきた。しかし、具体的な構成については、これらの実施例１〜４に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。【０１１６】
実施例１，２では、従乗算回路出力特性にオフセットを付加する例を示し、実施例３では、主乗算回路出力特性と従乗算回路出力特性にオフセットを付加する例を示した。しかし、電圧センサである主乗算回路や従乗算回路での電圧検出精度の悪化を避けるため、差分検知による異常診断を実施するときのみオフセットを付加する切換手段を備える例としても良い。【０１１７】
実施例１〜４では、主乗算回路７として、図３に示す回路構成や図８に示す回路構成とする例を示した。しかし、主乗算回路としては、図３や図８に示す回路構成に限定されるものではなく、他の等価回路構成とする例であっても良い。【０１１８】
実施例１〜４では、従乗算回路８として、図４に示す回路構成や図９に示す回路構成とする例を示した。しかし、従乗算回路としては、図４や図９に示す回路構成に限定されるものではなく、他の等価回路構成とする例であっても良い。【０１１９】
実施例１〜４では、本開示の電圧センサ診断装置及び電圧センサ診断方法を、電気自動車やハイブリッド車などの電動車両の駆動源に搭載されるモータ/ジェネレータを制御する車載モータ制御システムに適用する例を示した。しかし、本開示の電圧センサ診断装置及び電圧センサ診断方法は、システム回路の電圧センサを診断するシステムであれば、様々な電気機器システムに対しても適用することができる。
【図１】
2019016850.tif 000003
【図２】
2019016850.tif 000004
【図３】
2019016850.tif 000005
【図４】
2019016850.tif 000006
【図５】
2019016850.tif 000007
【図６】
2019016850.tif 000008
【図７】
2019016850.tif 000009
【図８】
2019016850.tif 000010
【図９】
2019016850.tif 000011
【図１０】
2019016850.tif 000012
【図１１】
2019016850.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月7日(2018.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器システムのシステム回路における回路電圧を検出する電圧センサの正常／異常を診断するモニタ装置を備える電圧センサ診断装置において、
前記モニタ装置は、
前記回路電圧をモニタ電圧として入力し、前記回路電圧の検出値としてゲインを反転することなく信号を出力する主乗算回路と、
前記回路電圧をモニタ電圧として入力し、前記回路電圧の検出値として前記主乗算回路からの出力信号に対してゲインを反転して信号を出力する従乗算回路と、
前記主乗算回路からのゲイン非反転出力信号と前記従乗算回路からのゲイン反転出力信号に基づいて、前記電圧センサである前記主乗算回路と前記従乗算回路の異常を診断する異常診断回路と、を有し、
前記異常診断回路は、
前記主乗算回路からのゲイン非反転出力信号を、主モニタ電圧に換算し、
前記従乗算回路からのゲイン反転出力信号を、従モニタ電圧に換算し、
前記主モニタ電圧と前記従モニタ電圧の差分絶対値が、差分診断閾値を超えていると、前記主乗算回路と前記従乗算回路が異常と診断する
ことを特徴とする電圧センサ診断装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
請求項１に記載された電圧センサ診断装置において、
前記システム回路における回路電圧は、直流電圧であり、
前記主乗算回路は、主乗算回路出力特性を、主乗算回路出力がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインによる特性に設定し、
前記従乗算回路は、ゲイン絶対値を前記基準ゲインよりも小さくすることで、従乗算回路出力特性を、従乗算回路出力が小さい不感帯領域にオフセットを付加した特性に設定する
ことを特徴とする電圧センサ診断装置。
【請求項４】
請求項１に記載された電圧センサ診断装置において、
前記システム回路における回路電圧は、直流電圧であり、
前記主乗算回路は、主乗算回路出力特性を、主乗算回路出力がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインによる特性に設定し、
前記従乗算回路は、ゲイン絶対値を前記基準ゲインと同じとして高電圧側に平行移動することで、従乗算回路出力特性を、従乗算回路出力が小さい不感帯領域にオフセットを付加した特性に設定する
ことを特徴とする電圧センサ診断装置。
【請求項５】
請求項１に記載された電圧センサ診断装置において、
前記システム回路における回路電圧は、直流電圧であり、
前記主乗算回路は、ゲインを主乗算回路出力がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインよりも小さくすることで、主乗算回路出力特性を、主乗算回路出力が小さい不感帯領域にオフセットを付加した特性に設定し、
前記従乗算回路は、ゲイン絶対値を前記主乗算回路出力特性のゲインと同じとすることで、従乗算回路出力特性を、従乗算回路出力が小さい不感帯領域にオフセットを付加した特性に設定する
ことを特徴とする電圧センサ診断装置。
【請求項６】
請求項１に記載された電圧センサ診断装置において、
前記システム回路における回路電圧は、直流電圧であり、
前記主乗算回路は、主乗算回路出力特性を、主乗算回路出力がゼロ電圧と最大電圧を通る基準ゲインによる特性に設定し、
前記従乗算回路は、従乗算回路出力特性を、ゲイン絶対値が前記基準ゲインと同じで従乗算回路出力が最大電圧とゼロ電圧とを通る反転したゲインによる特性に設定する
ことを特徴とする電圧センサ診断装置。
【請求項７】
電気機器システムのシステム回路における回路電圧を検出する電圧センサの正常／異常を診断するモニタ装置を備える電圧センサ診断方法において、
前記モニタ装置は、主乗算回路と、従乗算回路と、異常診断回路と、を有し、
前記主乗算回路は、前記回路電圧をモニタ電圧として入力し、前記回路電圧の検出値としてゲインを反転しないゲイン非反転出力信号を出力し、
前記従乗算回路は、前記回路電圧をモニタ電圧として入力し、前記回路電圧の検出値として前記ゲイン非反転出力信号に対してゲインを反転したゲイン反転出力信号を出力し、
前記異常診断回路は、前記ゲイン非反転出力信号と前記ゲイン反転出力信号に基づいて、前記電圧センサである主乗算回路と前記従乗算回路の異常を診断する場合、
前記主乗算回路からのゲイン非反転出力信号を、主モニタ電圧に換算し、
前記従乗算回路からのゲイン反転出力信号を、従モニタ電圧に換算し、
前記主モニタ電圧と前記従モニタ電圧の差分絶対値が、差分診断閾値を超えていると、前記主乗算回路と前記従乗算回路が異常と診断する
ことを特徴とする電圧センサ診断方法。
【国際調査報告】
2019016850.tif 000014
2019016850.tif 000015
2019016850.tif 000016
2019016850.tif 000017