(57)【要約】【課題】本明細書は、１個の電流センサで不具合が検知されて残りの電流センサを用いてモータの駆動電力を制御しているときに電流センサの２個目の不具合を検知することができる技術を提供する。【解決手段】電力制御ユニットは、４個の電流センサを備える。第１、第２電流センサは、モータへ供給する三相交流の第１相の電流を計測する。第３、第４電流センサは、第２相の電流を計測する。電力制御ユニットのコントローラは、第１電流センサが異常である場合、インバータがシャットダウンしているときの第２電流センサと第３電流センサと第４電流センサの計測値が一致していなかったら、コントローラは、駆動電力の供給を停止する。【選択図】図２
2019115083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに供給する三相交流の駆動電力を制御する電力制御ユニットであり、
直流を前記三相交流に変換するインバータと、
前記三相交流の第１相の電流を計測する第１電流センサ及び第２電流センサと、
前記三相交流の第２相の電流を計測する第３電流センサ及び第４電流センサと、
前記インバータを制御するコントローラと、
を備えており、
前記コントローラは、前記第１電流センサが異常である場合、
前記インバータがシャットダウンしているときの前記第２電流センサと前記第３電流センサと前記第４電流センサの計測値が一致していなかった場合は、前記モータへの前記駆動電力の供給を停止する、電力制御ユニット。
【請求項２】
前記インバータがシャットダウンしているときの前記第２電流センサと前記第３電流センサと前記第４電流センサの計測値が一致していた場合、前記駆動電力の制御を継続する、請求項１に記載の電力制御ユニット。
【請求項３】
前記第１電流センサは自己診断機能を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の電力制御ユニット。
【請求項４】
モータに供給する三相交流の駆動電力を制御する電力制御ユニットであり、
直流を前記三相交流に変換するインバータと、
前記三相交流の第１相の電流を計測する第１電流センサ及び第２電流センサと、
前記三相交流の第２相の電流を計測する第３電流センサ及び第４電流センサと、
前記三相交流の第３相の電流を計測する第５電流センサと、
前記インバータを制御するコントローラと、
を備えており、
前記コントローラは、
前記第５電流センサが異常である場合、
前記第１電流センサと前記第２電流センサの計測値が一致していない、あるいは、前記第３電流センサと前記第４電流センサの計測値が一致していない場合は、前記モータへの前記駆動電力の供給を停止する、電力制御ユニット。
【請求項５】
前記第１電流センサと前記第２電流センサの計測値が一致しているとともに、前記第３電流センサと前記第４電流センサの計測値が一致している場合は、前記駆動電力の制御を継続する、請求項４に記載の電力制御ユニット。
【請求項６】
モータに供給する三相交流の駆動電力を制御する電力制御ユニットであり、
直流を前記三相交流に変換するインバータと、
前記三相交流の第１相の電流を計測する第１電流センサ及び第２電流センサと、
前記三相交流の第２相の電流を計測する第３電流センサ及び第４電流センサと、
前記三相交流の第３相の電流を計測する第５電流センサと、
前記インバータを制御するコントローラと、
を備えており、
前記コントローラは、
前記第１電流センサが異常である場合、前記インバータがシャットダウンしているときの前記第２電流センサと前記第３電流センサと前記第４電流センサの計測値が一致していなかった場合は前記モータへの前記駆動電力の供給を停止する、電力制御ユニット。
【請求項７】
前記インバータがシャットダウンしているときの前記第２電流センサと前記第３電流センサと前記第４電流センサの計測値が一致していた場合、前記駆動電力の制御を継続する、請求項６に記載の電力制御ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、モータに供給する三相交流の駆動電力を制御する電力制御ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電気自動車は、走行用のモータに供給する三相交流の駆動電力を制御する電力制御ユニットを備えている。電力制御ユニットは、三相交流を生成するインバータと、出力する三相交流の各相の電流を計測する電流センサを備えており、電流センサの計測値に基づいて、三相交流が目標値に追従するようにインバータをフィードバック制御する。電流センサが故障すると、モータを正常に制御できなくなるため、電力制御ユニットは電流センサの異常検知機能を有しているとよい。特許文献１、２には、１相に２個の電流センサを配置し、２個の電流センサの計測値から電流センサの異常を検知する技術が開示されている。また、電流センサのなかには、自己診断機能を備えており、自身で異常検知ができるものが知られている。特許文献３に、自己診断機能を備えた電流センサの一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３９２４４号公報
【特許文献２】特開２０１０−０９１３６６号公報
【特許文献３】特開２０１５−１３７９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１個の電流センサが故障すると直ちに走行不能となるのは好ましくない。電力制御ユニットは、１個の電流センサで不具合が生じても残りの電流センサでモータの駆動電力を制御し続けることができるとよい。即ち、１個の電流センサが故障しても、しばらくの間は走行を続けられることが望ましい。１個の電流センサで不具合が生じて残りの電流センサで制御を継続しているときに別の電流センサの異常が検知できないと、意図した通りにモータを制御できなくなってしまう。本明細書は、複数の電流センサを備える電力制御ユニットに関し、１個の電流センサで不具合が検知されて残りの電流センサを用いてモータの駆動電力を制御しているときに電流センサの２個目の不具合を検知することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する第１の態様の電力制御ユニットは、インバータと、第１、第２、第３、第４電流センサと、コントローラを備えている。インバータは、直流を三相交流に変換する。第１、第２電流センサは、モータへ供給する三相交流の第１相の電流を計測する。第３、第４電流センサは、第２相の電流を計測する。コントローラは、インバータを制御する。コントローラは、第１電流センサが異常である場合、モータの回転が停止しているときに第２、第３、第４電流センサの計測値を比較する。コントローラは、インバータがシャットダウンしているときの第２電流センサと第３電流センサと第４電流センサの計測値が一致していなかったらその後のモータへの駆動電力の供給を停止する。
【０００６】
第１の態様の電力制御ユニットは、１個の電流センサで異常が検知された場合、残りの電流センサでモータの駆動電力の制御を継続しつつ、残りの電流センサの異常を検知することができる。なお、４個の電流センサは、同じタイプでよい。また、コントローラは、インバータがシャットダウンしているときの第２電流センサと第３電流センサと第４電流センサの計測値が一致していた場合、第２電流センサと第３電流センサの計測値に基づいて第３相の電流を算出し、三相各相の電流値に基づいて駆動電力の制御を継続する。
【０００７】
本明細書が開示する第２の態様の電力制御ユニットは、インバータと、第１から第５電流センサと、コントローラを備えている。インバータは、直流を三相交流に変換する。第１、第２電流センサは、モータへ供給する三相交流の第１相の電流を計測する。第３、第４電流センサは、三相交流の第２相の電流を計測する。第５電流センサは、三相交流の第３相の電流を計測する。コントローラは、インバータを制御する。コントローラは、第１から第５電流センサの計測値に基づいて、第５電流センサが異常であった場合は次の処理を行う。コントローラは、第１電流センサと第２電流センサの計測値が一致していない、あるいは、第３電流センサと第４電流センサの計測値が一致していない場合は、モータへの駆動電力の供給を停止する。なお、コントローラは、第１電流センサと第２電流センサの計測値が一致しているとともに、第３電流センサと第４電流センサの計測値が一致している場合は、第１電流センサと第３電流センサの計測値から第３相の電流を算出し、三相各相の電流値に基づいて駆動電力の制御を継続する。さらに、コントローラは、第５電流センサではなく第１電流センサが異常であった場合は、次の処理を行う。コントローラは、インバータがシャットダウンしているときの第２電流センサと第３電流センサと第４電流センサの計測値が一致していなかったらその後のモータへの駆動電力の供給を停止する。なお、コントローラは、インバータがシャットダウンしているときの第２電流センサと第３電流センサと第４電流センサの計測値が一致していた場合、第２電流センサと第３電流センサと第５電流センサの計測値に基づいて駆動電力の制御を継続する。即ち、コントローラは、継続してインバータを駆動する。
【０００８】
第２の態様の電力制御ユニットも、１個の電流センサで不具合が生じた場合、残りの電流センサでモータの駆動電力の制御を継続しつつ、残りの電流センサの異常を検知することができる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施例の電力制御ユニットを含む電気自動車の電力系のブロック図である。
【図２】コントローラが実行する電流センサ監視処理のフローチャートである。
【図３】第２実施例の電力制御ユニットを含む電気自動車の電力系のブロック図である。
【図４】第２実施例においてコントローラが実行する電流センサ監視処理のフローチャートである。
【図５】ホール素子とコアとバスバの関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施例）図面を参照して第１実施例の電力制御ユニット１０を説明する。電力制御ユニット１０は、電気自動車１００に搭載されており、バッテリ２１の直流電源を走行用のモータ２３の駆動電力に変換する。図１に、電力制御ユニット１０を含む電気自動車１００のブロック図を示す。走行用のモータ２３は、三相交流で駆動される交流同期タイプの電動機である。モータ２３には、その回転数を計測する回転数センサ２４が備えられている。
【００１１】
電力制御ユニット１０は、バッテリ２１の直流電力を、モータ２３の駆動に適した三相交流の駆動電力に変換し、モータ２３に供給する。別言すれば、電力制御ユニット１０は、走行用のモータ２３に供給する三相交流の駆動電力を制御する。電力制御ユニット１０は、上位コントローラ２２からの指令を受け、モータ２３の駆動電力を制御する。図１における矢印付の破線は信号の流れを示している。
【００１２】
電力制御ユニット１０は、コントローラ１２と、インバータ１３を備えている。コントローラ１２は、上位コントローラ２２から、モータ２３の目標出力指令を受ける。コントローラ１２は、回転数センサ２４から、モータ２３の回転数を得る。コントローラ１２は、モータ２３の目標出力と回転数から、インバータ１３の交流出力の目標周波数を決め、その目標周波数が実現されるように、インバータ１３を制御する。インバータ１３は、バッテリ２１から供給される直流を、決定された目標周波数の三相交流に変換する。インバータ１３は、複数のパワートランジスタで構成されており、コントローラ１２は、目標周波数に対応したデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、各パワートランジスタに与える。
【００１３】
インバータ１３の三相交流出力は、３本のバスバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃを介してコネクタ２５まで伝送される。コネクタ２５にて、３本のバスバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、３本のパワーケーブル２６と接続される。パワーケーブル２６を通じてモータ２３に三相交流の駆動電力が供給される。三相交流の夫々は、一般に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相と称されるが、本明細書では、第１相、第２相、第３相と称する。
【００１４】
コントローラ１２は、インバータ１３が出力する三相交流のうち、二相の電流の計測値を取得し、三相交流の出力（モータ２３の駆動電力）が目標の周波数に追従するようにインバータ１３をフィードバック制御する。第１相の交流を伝送するバスバ１４ａには２個の電流センサ２ａ、２ｂが備えられており、第２相の交流を伝送するバスバ１４ｂにも２個の電流センサ２ｃ、２ｄが備えられている。三相交流の各相の電流の合計は常にゼロであるので、第１相と第２相の電流の計測値から、第３相の電流値を算出することができる。コントローラ１２は、電流センサ２ａ〜２ｄの計測値に基づいて、モータ２３に供給する駆動電力を制御する。
【００１５】
電流センサ２ａは、ホール素子３ａと信号処理回路４ａを備えている。図示は省略しているが、電流センサ２ａは、バスバ１４ａを囲んでいるリング状のコアを備えている。リング状のコアには切れ目が設けられており、その切れ目にホール素子３ａが配置されている。バスバ１４ａに交流が流れるとバスバ１４ａを囲むように誘導磁場が発生する。誘導磁場の磁束はリング状のコアに集中して流れる。ホール素子３ａは、リングの切れ目に配置されており、コアを流れる磁束の強さを計測する。信号処理回路４ａは、ホール素子３ａが計測した磁束の強さを電流値に換算してコントローラ１２へ送信する。リング状のコアの一例について、後に図５を参照して説明する。
【００１６】
電流センサ２ａは自己診断機能を備えている。自己診断機能は、信号処理回路４ａがホール素子３ａに所定の電圧を印加し、そのときのホール素子３ａの出力から、ホール素子３ａの異常を検知する。電流センサ２ａ（信号処理回路４ａ）は、自己診断機能によって自己に異常が発生していることを検知すると、その旨を示す信号をコントローラ１２へ送信する。自己診断機能は、例えば特許文献３（特開２０１５−１３７９４４号公報）に開示されており、よく知られているのでここでは詳しい説明は省略する。なお、自己診断機能の具体的な仕組みには様々なタイプがあるが、電流センサ２ａが備える自己診断機能は、どのようなタイプであってもよい。
【００１７】
電流センサ２ｂは、ホール素子３ｂと信号処理回路４ｂを備えており、電流センサ２ｃはホール素子３ｃと信号処理回路４ｃを備えており、電流センサ２ｄはホール素子３ｄと信号処理回路４ｄを備えている。電流センサ２ｂ〜２ｄの構成は、電流センサ２ａの構成と同じである。
【００１８】
電力制御ユニット１０は、電気自動車１００において走行用のモータ２３を駆動する重要デバイスである。電力制御ユニット１０が停止すると、電気自動車１００は走行できなくなる。バスバ１４ａ、１４ｂのそれぞれに２個の電流センサを備えるのは、冗長性を持たせるためである。即ち、４個の電流センサ２ａ〜２ｄのうち、１個で不具合が生じても、残りの３個でインバータ１３が出力する三相交流の各相の電流を特定し、モータ２３に供給する駆動電力の制御を継続できるようにするためである。１個の電流センサで不具合が生じたまま走行している間、残りの電流センサのいずれかで不具合が生じると、モータ２３を適正に制御できなくなるおそれがある。実施例の電力制御ユニット１０は、１個の電流センサで不具合が生じたまま走行している間、残りの電流センサで不具合が発生していないか、モニタすることができる。その処理を次に説明する。
【００１９】
図２は、コントローラ１２が実行する電流センサモニタリング処理のフローチャートである。図２の処理は、電流センサ２ａ〜２ｄのいずれかが自己診断機能によって異常と判定された後、定期的に起動される。電流センサ２ａ〜２ｄは同じタイプであるので、以下、電流センサ２ａが、自己診断機能によって異常と判定されたと仮定する。なお、電流センサ２ａの信号処理回路４ａが、電流センサ２ａで不具合が発生していることを検知し、その旨を知らせる通知をコントローラ１２へ送信する。コントローラ１２は、電流センサ２ａが異常である旨の通知を受信すると、図２の処理を起動する。なお、図２では、第２電流センサ２ｂの計測値を「第２計測値」と表記し、第３電流センサ２ｃの計測値を「第３計測値」と表記し、第４電流センサ２ｄの計測値を「第４計測値」と表記してある。即ち、「第２計測値」は第２電流センサ２ｂが計測した第１相の電流の計測値を意味する。「第３計測値」は第３電流センサ２ｃが計測した第２相の電流の計測値を意味する。「第４計測値」は第４電流センサ２ｄが計測した第２相の電流の計測値を意味する。
【００２０】
コントローラ１２は、インバータ１３がシャットダウンしている場合には、残りの３個の電流センサのいずれかで異常が生じていないかをチェックする（ステップＳ：ＹＥＳ、Ｓ５）。「インバータ１３がシャットダウンしている」とは、インバータ１３のスイッチング素子が全てオフ状態であることをいう。例えば、車両が交通信号で停止しているときなどは、インバータ１３はシャットダウンしている。
【００２１】
インバータ１３がシャットダウンしている場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、コントローラ１２は、第２電流センサ２ｂの計測値（第２計測値）と第３電流センサ２ｃの計測値（第３計測値）と第４電流センサ２ｄの計測値（第４計測値）を比較する。インバータ１３はシャットダウンしているので、インバータ１３の三相交流出力の全ての相で電流は流れていないはずである。このとき、第１計測値と第２計測値と第３計測値が不一致である場合（ステップＳ５：ＮＯ）、別言すれば、第２から第４電流センサ２ｂ〜２ｄのいずれかの出力がゼロでない場合、その電流センサは不具合を生じていると判断することができる。その場合、モータ２３の駆動電力を適切に制御することができないので、コントローラ１２は、電力制御ユニット１０を停止し（ステップＳ６）、電力制御ユニット１０を停止したことを通知する（ステップＳ７）。
【００２２】
電力制御ユニット１０を停止したことの通知は、インストルメントパネルとダイアグメモリに送られる。インストルメントパネルは、車両に異常が発生したため動力システムを停止したことを示すランプを点灯させる。ダイアグメモリは、不揮発性メモリであり、電流センサで異常が発生したことと、発生日時のデータが記憶される。ダイアグメモリは、後に車両のサービススタッフが参照するメモリである。サービススタッフは、ダイアグメモリの内容を、車両のメンテナンスに活用する。電力制御ユニット１０を停止したことの通知は、無線を介して車両サービス基地局に送られてもよい。ステップＳ７の処理の後、コントローラ１２は停止する。
【００２３】
なお、コントローラ１２は、ステップＳ５の処理において、第２〜第４計測値が、所定の誤差の範囲で一致しているか否かを判断する。
【００２４】
第２〜第４計測値が一致していた場合は（ステップＳ５：ＹＥＳ）、コントローラ１２は、電流センサ２ｂ〜２ｄは正常であると判定する。この場合、コントローラ１２の処理はステップＳ２へ戻る。
【００２５】
一方、インバータ１３がシャットダウンしていない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、コントローラ１２は、残り３個の電流センサ２ｂ−２ｄを活用して、インバータ１３の制御を継続する。即ち、コントローラ１２は、電流センサ２ａ−２ｄのいずれか１個が異常と判定された後は、残り３個の電流センサでインバータ１３の制御を継続し、インバータ１３がシャットダウンしたときに残り３個の電流センサのモニタリングを行う。この方法は、２個の電流センサが続けて不具合を生じる確率は極めて低いという確率的見地に合致した方法である。
【００２６】
インバータ１３がシャットダウンしていない場合、具体的には、コントローラ１２は、次の処理を行う。コントローラは、第２電流センサ２ｂの計測値（第１相の電流値）と、第３電流センサ２ｃの計測値（第２相の電流値）から、第３相の電流値を算出する（ステップＳ３）。三相交流の各相の電流の和は常にゼロである。従って、第３相の電流値は、第１相の電流値と第２相の電流値を加算し、正負の符号を逆転すれば、得られる。ステップＳ４では、コントローラ１２は、得られた３相各相の電流値に基づいて、インバータ１３を制御する。即ち、３相各相の電流値に基づいて、モータ２３へ供給する駆動電力の制御を継続する。
【００２７】
コントローラ１２は、インバータ１３がシャットダウンする毎に（典型的には、交通信号で車両が停止する毎に）、ステップＳ５のチェックを繰り返し、残りの第２から第４電流センサ２ｂ〜２ｄに異常が発生していないか確認する。なお、自己診断機能によって第１電流センサ２ａの不具合が検知された直後、図２の処理が開始されたときに走行中であった場合は、ステップＳ２の判断はＮＯとなり、電流センサ２ｂ〜２ｄのチェックが実施されることなく、駆動電力の制御を継続することになる。先に述べたように、２個の電流センサが連続して不具合を生じる可能性は極めて低いので、そのような処理は許容される。
【００２８】
第１実施例の電力制御ユニット１０のコントローラ１２は、第１電流センサ２ａが自己診断機能により故障と判定された場合、次の処理を実行する。コントローラ１２は、インバータ１３がシャットダウンしているときに第２から第４電流センサ２ｂ〜２ｄの計測値を比較する。コントローラ１２は、第２から第４電流センサ２ｂ〜２ｄの計測値が一致していた場合、第２電流センサ２ｂと第３電流センサ２ｃの計測値に基づいて第３相の電流を算出する。そして、コントローラ１２は、３相各相の電流値に基づいてモータ２３へ供給する駆動電力の制御を継続する。なお、第３相の電流を算出するのに第２電流センサ２ｂと第４電流センサ２ｄを用いてもよいが、第３電流センサ２ｃと第４電流センサ２ｄは同タイプであるので、第３相の電流値算出に用いる第２相の電流センサを第３電流センサ２ｃとみなせばよい。
【００２９】
また、コントローラ１２は、インバータ１３がシャットダウンしているときの第２から第４電流センサ２ｂ〜２ｄの計測値が一致していなかったら、残り３個の電流センサのいずれかで不具合が生じていると判定し、モータ２３への駆動電力の供給を停止する。なお、本実施例の異常検知アルゴリズムは、いずれの電流センサが自己診断機能により故障と判定された場合でも成立する。自己診断機能により故障と判定された電流センサを「第１電流センサ」とすればよい。
【００３０】
上記したように、電力制御ユニット１０は、１個の電流センサ（第１電流センサ２ａ）が不具合を生じた後もモータ２３の駆動電力を制御し続けることができる。残り３個の電流センサ２ｂ〜２ｄを使って駆動電力の制御を継続している間も、残りの電流センサ２ｂ〜２ｄをモニタし続け、不具合を検知することができる。電力制御ユニット１０は、残り３個の電流センサ２ｂ〜２ｄを使って駆動電力の制御を継続している間、残りの電流センサ２ｂ―２ｄのいずれかが不具合を生じて制御不能となることを回避できる。
【００３１】
第１実施例において、第１〜第４電流センサ２ａ〜２ｄは、自己診断機能を備えてなくてもよい。その場合は、コントローラ１２が、別のアルゴリズムで最初の不具合を検出してもよい。例えば、コントローラ１２は、４個の電流センサ２ａ〜２ｄから３個を抽出する全ての組み合わせにおいて３個の電流センサの計測値の和がゼロであるか否かをチェックする。和がゼロでない場合、３個の電流センサのいずれかで不具合が生じていることがわかる。別の３個の電流センサの計測値の和がゼロであれば、その３個の電流センサは正常であることが判明する。和がゼロでなかった３個の電流センサのうちの２個は、和がゼロであった３個の電流センサのうちの２個と重複する。重複していない電流センサが不具合を生じていると特定することができる。
【００３２】
（第２実施例）次に、図３と図４を参照して第２実施例の電力制御ユニット１０ａを説明する。図３に、第２実施例の電力制御ユニット１０ａを含む電気自動車１００ａのブロック図を示す。第２実施例の電力制御ユニット１０ａは、５個の電流センサ７ａ〜７ｅを備えている点が第１実施例の電力制御ユニット１０と異なる点である。なお、電流センサ７ａ〜７ｅは、自己診断機能を備えていない。電流センサ７ａは、ホール素子５ａと信号処理回路６ａを備えている。図示を省略しているが、電流センサ７ａは、バスバ１４ａを囲むリング状のコアを備えており、ホール素子５ａは、コアの切れ目に配置されている。信号処理回路６ａは、ホール素子が計測した磁束の大きさを電流値に換算してコントローラ１２ａへ送る。電流センサ７ｂ〜７ｅも同様である。
【００３３】
５個の電流センサ７ａ〜７ｅは、インバータ１３が出力する三相交流の各相の電流を計測する。インバータ１３が出力する三相交流の駆動電力は、バスバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃによって、コネクタ２５まで伝送される。コネクタ２５にて、３本のバスバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、３本のパワーケーブル２６と接続される。パワーケーブル２６を通じてモータ２３に三相交流の駆動電流が供給される。第１相の交流を伝送するバスバ１４ａには２個の電流センサ７ａ、７ｂが備えられており、第２相の交流を伝送するバスバ１４ｂにも２個の電流センサ７ｃ、７ｄが備えられている。第３相の交流を伝送するバスバ１４ｃには、１個の電流センサ７ｅが備えられている。コントローラ１２ａは、電流センサ７ａ〜７ｅの計測値に基づいて、モータ２３に供給する駆動電力を制御する。
【００３４】
電力制御ユニット１０ａは、５個の電流センサ７ａ〜７ｅのいずれかで不具合が発生しても、残りの電流センサを使ってモータ２３に供給する駆動電力を制御し続けることができる。さらに、電力制御ユニット１０ａは、残りの電流センサを使って駆動電力を制御している間、残りの電流センサのいずれかで不具合が発生したことを検知することもできる。
【００３５】
図４に、コントローラ１２ａが実施する電流センサモニタ処理のフローチャートを示す。コントローラ１２ａは、５個の電流センサ７ａ〜７ｅのうち、いずれかの電流センサの故障が検知されるまでは、通常のインバータ制御を実施する（ステップＳ１２：ＮＯ）。３相各相の電流を計測するのに５個の電流センサ７ａ〜７ｅを備えているので、電力制御ユニット１０ａは２個の冗長性を有している。５個の電流センサ７ａ〜７ｅの中から１個の電流センサの異常を検知する様々なアルゴリズムが想定できる。一例を以下に示す。
【００３６】
まず、コントローラ１２ａは、同一のバスバ（バスバ１４ａ）の電流を計測する第１電流センサ７ａの計測値（第１計測値）と第２電流センサ７ｂの計測値（第２計測値）を比較する。第１計測値と第２計測値が一致していれば、第１、第２電流センサ７ａ、７ｂは正常であると判定できる。同様に、コントローラ１２ａは、同一のバスバ（バスバ１４ｂ）の電流を計測する第３電流センサ７ｃの計測値（第３計測値）と第４電流センサ７ｄの計測値（第４計測値）を比較する。第３計測値と第４計測値が一致していれば、第３、第４電流センサ７ｃ、７ｄは正常であると判定できる。なお、第１実施例の場合と異なり、計測値の比較は、インバータ１３がシャットダウンしていないときであってもよい。
【００３７】
第１から第４電流センサ７ａ〜７ｄが正常と判定された場合、コントローラ１２ａは、第５電流センサ７ｅの計測値（第５計測値）に、第１計測値と第３計測値を加える。三相交流の合計は常にゼロであるので、第１、第３、第５計測値の合計がゼロであれば、第５電流センサ７ｅも正常であると判定できる。第１、第３、第５計測値の合計がゼロでなければ、第５電流センサ７ｅで不具合が発生していると判定できる。他方、第１計測値と第２計測値が一致していない場合、第１電流センサ７ａと第２電流センサ７ｂのいずれかで不具合が生じている可能性が高い。その場合は、第１計測値と第３計測値と第５計測値の合計と、第２計測値と第３計測値と第５計測値の合計をチェックする。三相交流の各相の電流の合計は常にゼロである。仮に第１、第３、第５計測値の合計がゼロでない場合、第１電流センサ７ａで不具合が生じていると判定することができる。他方、第２、第３、第５計測値の合計がゼロでない場合、第２電流センサ７ｂで不具合が生じていると判定することができる。なお、ここで、「合計がゼロである」とは、誤差を考慮して、合計がゼロに近い所定範囲内であることを意味する。以上のように、本実施例では、５個の電流センサ７ａ〜７ｅの計測値に基づいて、いずれかの電流センサの異常を検知している。
【００３８】
５個の電流センサ７ａ〜７ｅのいずれかで異常が検知された場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、コントローラ１２ａは、異常が生じた電流センサを特定する。上記した一例のアルゴリズムでは、故障した電流センサを特定することができる。故障した電流センサが第５電流センサ７ｅでなかった場合（ステップＳ１３、ＮＯ）、コントローラ１２ａは、図２のフローチャートの処理へ移行する。ただし、この場合、図２のステップＳ３の処理は不要である。第３相の電流値は、第５電流センサ７ｅによって計測できるからである。
【００３９】
一方、故障した電流センサが第５電流センサ７ｅであった場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、コントローラ１２ａは、同一のバスバ（バスバ１４ａ）の電流を計測する第１、第２電流センサ７ａ、７ｂの計測値（第１計測値と第２計測値）が一致しているかどうかをチェックする。なおかつ、コントローラ１２ａは、同一のバスバ（バスバ１４ｂ）の電流を計測する第３、第４電流センサ７ｃ、７ｄの計測値（第３計測値と第４計測値）が一致しているかどうかをチェックする（ステップＳ１４）。第１計測値と第２計測値が一致しており、第３計測値と第４計測値が一致している場合、第１から第４電流センサ７ａ〜７ｄでは不具合が発生していないと判定できる（ステップＳ１４：ＹＥＳ）。その場合、コントローラ１２ａは、第１計測値（第１相の電流値）と第３計測値（第２相の電流値）から、第３相の電流値を算出する（ステップＳ１５）。そして、コントローラ１２ａは、３相各相の電流値に基づいて、インバータ１３を制御する（ステップＳ１６）。即ち、コントローラ１２ａは、モータ２３へ供給する駆動電力の制御を継続する。コントローラ１２ａは、ステップＳ１４からの処理を繰り返す。
【００４０】
一方、コントローラ１２ａは、第１計測値と第２計測値が一致していない場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、コントローラ１２ａは、第１、第２電流センサ７ａ、７ｂのいずれかで不具合が生じていると判定する。また、コントローラ１２ａは、第３計測値と第４計測値が一致していない場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、第３、第４電流センサ７ｃ、７ｄのいずれかで不具合が生じていると判定する。ステップＳ１４の判断がＮＯの場合、コントローラ１２ａは、それ以降はインバータ１３を適正に制御できないと判定し、電力制御ユニット１０ａを停止する（ステップＳ１７）。次に、コントローラ１２ａは、電力制御ユニット１０ａを停止した旨を通知する（ステップＳ１８）。そして、コントローラ１２ａは、処理を停止する。図４のステップＳ１７の処理は図２のステップＳ６の処理と同じであり、図４のステップＳ１８の処理は図２のステップＳ７の処理と同じである。
【００４１】
第２実施例の電力制御ユニット１０ａの電流センサモニタリング処理をまとめると以下の通りである。電力制御ユニット１０ａは、５個の電流センサ７ａ〜７ｅとコントローラ１２ａを備えている。２個の電流センサ７ａ、７ｂは、三相交流の第１相の交流を伝達するバスバ１４ａに備えられている。２個の電流センサ７ｃ、７ｄは、第２相の交流を伝送するバスバ１４ｂに備えられている。最後の電流センサ７ｅは、第３相の交流を伝送するバスバ１４ｃに備えられている。コントローラ１２ａは、第１から第５電流センサ７ａ〜７ｅの計測値に基づいて、電流センサの異常検知を行う。ここで、第５電流センサ７ｅの異常が検知されたら、コントローラ１２ａは、次の（１）または（２）の処理を実行する。（１）第１電流センサ７ａと第２電流センサ７ｂの計測値が一致しているとともに、第３電流センサ７ｃと第４電流センサ７ｄの計測値が一致している場合は、第１電流センサ７ａと第３電流センサ７ｃの計測値から第３相の電流を算出し、３相各相の電流値に基づいてモータ２３の駆動電力の制御を継続する。（２）第１電流センサ７ａと第２電流センサ７ｂの計測値が一致していない、あるいは、第３電流センサ７ｃと第４電流センサ７ｄの計測値が一致していない場合は、コントローラ１２ａは、モータ２３への駆動電力の供給を停止する。
【００４２】
第１から第５電流センサ７ａ〜７ｅの計測値に基づいて第１電流センサ７ａの異常が検知された場合は、コントローラ１２ａは、次の（３）または（４）の処理を実行する。（３）インバータ１３がシャットダウンしているときの第２電流センサ７ｂと第３電流センサ７ｃと第４電流センサ７ｄの計測値が一致していた場合、コントローラ１２ａは、第２電流センサ７ｂと第３電流センサ７ｃと第５電流センサ７ｅの計測値に基づいてモータ２３の駆動電力の制御を継続する。（４）インバータ１３がシャットダウンしているときの第２電流センサ７ｂと第３電流センサ７ｃと第４電流センサ７ｄの計測値が一致していなかった場合は、コントローラ１２ａは、モータ２３への駆動電力の供給を停止する。
【００４３】
第２実施例の電力制御ユニット１０ａも、１個の電流センサが故障したときに残りの電流センサで駆動電力の制御を継続しつつ、残りの電流センサをモニタすることができる。
【００４４】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。第１実施例の電流センサ２ａ〜２ｄは、自己診断機能を備えている。コントローラ１２は、図２のフローチャートの処理を実行している間、残りの電流センサ２ｂ〜２ｄのいずれかから異常発生の自己診断結果を得たら、直ちに電力制御ユニット１０を停止するとともに、電力制御ユニット停止の通知を行ってもよい。なお、先に述べたように、本明細書が開示する技術では、第１実施例の電流センサ２ａ〜２ｄは、自己診断機能を備えていなくてもよい。
【００４５】
電流センサは、リング状のコアを備えている。１本のバスバに備えられている２個の電流センサは、リング状のコアを共有してもよい。図５に、第２実施例の電力制御ユニット１０ａにおける５個の電流センサ７ａ〜７ｅの配置の一例を示す。図５は、バスバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃと電流センサ７ａ〜７ｅを横断する断面を示している。バスバ１４ａを囲むように、１個のリング状のコア８ａが備えられている。リング状のコア８ａの一か所にギャップ８ａＧが設けられている。ギャップ８ａＧに、第１電流センサ７ａのホール素子５ａと、第２電流センサ７ｂのホール素子５ｂが配置されている。ホール素子５ａ、５ｂは、回路基板６に接続されている。
【００４６】
バスバ１４ｂを囲むように、１個のリング状のコア８ｂが備えられている。リング状のコア８ｂの一か所にギャップ８ｂＧが設けられている。ギャップ８ｂＧに、第３電流センサ７ｃのホール素子５ｃと、第４電流センサ７ｄのホール素子５ｄが配置されている。ホール素子５ｃ、５ｄは、回路基板６に接続されている。
【００４７】
バスバ１４ｃを囲むように、１個のリング状のコア８ｃが備えられている。リング状のコア８ｃの一か所にギャップ８ｃＧが設けられている。ギャップ８ｃＧに、第５電流センサ７ｅのホール素子５ｅが配置されている。ホール素子５ｅは、回路基板６に接続されている。回路基板６には、第１から第５電流センサ７ａ〜７ｅの信号処理回路６ａ〜６ｅが実行されている。図５の例では、リング状のコア８ａは、第１、第２電流センサ７ａ、７ｂで共有され、リング状のコア８ｂは、第３、第４電流センサ７ｃ、７ｄで共有されている。また、一つの回路基板６に、第１から第５電流センサ７ａ〜７ｅの信号処理回路６ａ〜６ｅが実行されている。
【００４８】
本明細書が開示する電力制御ユニットは、コアを備えない電流センサを採用してもよい。
【００４９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５０】
２ａ〜２ｄ、７ａ〜７ｅ：電流センサ
３ａ〜３ｄ、５ａ〜５ｅ：ホール素子
４ａ〜４ｄ、６ａ〜６ｅ：信号処理回路
６：回路基板
１０、１０ａ：電力制御ユニット
１２、１２ａ：コントローラ
１３：インバータ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ：バスバ
２１：バッテリ
２２：上位コントローラ
２３：モータ
２４：回転数センサ
１００、１００ａ：電気自動車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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