(57)【要約】      （修正有）【課題】電流センサの故障診断を確実に行う。【解決手段】Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７は、モータ３と接続されたインバータ２からモータ３に流れる３相の電流値をそれぞれ検出する。これら３個の電流センサの故障を診断するときに、制御回路９は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７によりそれぞれ検出された３相の電流値のうちいずれか２相の電流値が略一致するタイミングを検出する。そして、検出したタイミングにおける３相の電流値の少なくとも一つに基づいて、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の少なくとも一つが故障しているか否かを判断する。【選択図】図１
2015233371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相交流モータと接続されたインバータから前記３相交流モータに流れる３相の電流値をそれぞれ検出する３個の電流センサの故障を診断する方法であって、
前記３個の電流センサによりそれぞれ検出された３相の電流値のうちいずれか１相の電流値がピーク値を示すか、または前記３相の電流値のうちいずれか２相の電流値が略一致するタイミングを検出し、
前記検出したタイミングにおける前記３相の電流値の少なくとも一つに基づいて、前記３個の電流センサの少なくとも一つが故障しているか否かを判断する電流センサの故障診断方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電流センサの故障診断方法において、
前記検出したタイミングにおいて前記電流値が前記ピーク値を示す相とは異なる２相の電流値が略一致するか否かを判定することで、前記３個の電流センサの少なくとも一つが故障しているか否かを判断する電流センサの故障診断方法。
【請求項３】
請求項２に記載の電流センサの故障診断方法において、
前記検出したタイミングにおいて前記電流値が前記ピーク値を示す相とは異なる２相の電流値の各々が、前記ピーク値と極性が逆であり、かつ前記ピーク値の略半分の大きさであるか否かを判定することで、前記３個の電流センサの少なくとも一つが故障しているか否かを判断する電流センサの故障診断方法。
【請求項４】
請求項１に記載の電流センサの故障診断方法において、
前記検出したタイミングにおいて前記電流値が略一致する２相とは異なる相の電流値が、前記略一致する２相の電流値に対して所定の関係を満たすか否かを判定することで、前記３個の電流センサの少なくとも一つが故障しているか否かを判断する電流センサの故障診断方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電流センサの故障診断方法において、
前記検出したタイミングにおいて前記電流値が略一致する２相とは異なる相の電流値が、前記略一致する２相の電流値と極性が逆であり、かつ前記略一致する２相の電流値の略２倍の大きさであるか否かを判定することで、前記３個の電流センサの少なくとも一つが故障しているか否かを判断する電流センサの故障診断方法。
【請求項６】
３相交流モータと接続されたインバータから前記３相交流モータに流れる３相の電流値をそれぞれ検出する３個の電流センサの故障を診断する装置であって、
前記３個の電流センサによりそれぞれ検出された３相の電流値を取得する電流値取得部と、
前記電流値取得部により取得された３相の電流値のうちいずれか１相の電流値がピーク値を示すか、または前記３相の電流値のうちいずれか２相の電流値が略一致するタイミングを検出するタイミング検出部と、
前記タイミング検出部により検出されたタイミングにおける前記３相の電流値の少なくとも一つに基づいて、前記３個の電流センサの少なくとも一つが故障しているか否かを判断する故障診断部と、を備える電流センサの故障診断装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電流センサの故障診断装置において、
前記故障診断部は、前記タイミング検出部により検出されたタイミングにおいて前記電流値が前記ピーク値を示す相とは異なる２相の電流値が略一致するか否かを判定することで、前記３個の電流センサの少なくとも一つが故障しているか否かを判断する電流センサの故障診断装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電流センサの故障診断装置において、
前記故障診断部は、前記タイミング検出部により検出されたタイミングにおいて前記電流値が前記ピーク値を示す相とは異なる２相の電流値の各々が、前記ピーク値と極性が逆であり、かつ前記ピーク値の略半分の大きさであるか否かを判定することで、前記３個の電流センサの少なくとも一つが故障しているか否かを判断する電流センサの故障診断装置。
【請求項９】
請求項６に記載の電流センサの故障診断装置において、
前記故障診断部は、前記タイミング検出部により検出されたタイミングにおいて前記電流値が略一致する２相とは異なる相の電流値が、前記略一致する２相の電流値に対して所定の関係を満たすか否かを判定することで、前記３個の電流センサの少なくとも一つが故障しているか否かを判断する電流センサの故障診断装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電流センサの故障診断装置において、
前記故障診断部は、前記タイミング検出部により検出されたタイミングにおいて前記電流値が略一致する２相とは異なる相の電流値が、前記略一致する２相の電流値と極性が逆であり、かつ前記略一致する２相の電流値の略２倍の大きさであるか否かを判定することで、前記３個の電流センサの少なくとも一つが故障しているか否かを判断する電流センサの故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサの故障を診断する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電力を交流電力に変換するインバータ（電力変換器）は、ハイブリッド電気自動車や電気自動車の中核部品のひとつとして、交流モータの可変速駆動などに広く使われている。このような自動車に搭載されるインバータは、一般に、モータに流れる３相電流を検出し、その検出値が電流指令に追従するように、マイクロプロセッサなどを用いて所定の制御演算を行う。そして、この演算結果に応答して各相のスイチング素子をオンオフ制御することで、直流電力を交流電力に変換し、モータに通電する。インバータからの交流電力を受けたモータは、通電電流に応じたトルクを発生する。
【０００３】
上記のような自動車に搭載されるインバータでは、異常発生時の安全性を確保するために、各種異常の検出手段を設け、異常検出結果に応じて、安全な動作状態にシステムを遷移させる必要がある。たとえば、電流センサの故障などが起こり、正しい電流検出の値がマイクロプロセッサなどに供給されなくなると、モータの発生トルクが予期しない値になってしまい、その結果、自動車の挙動が不安定になる恐れが生じる。そこで、このような状況を防止することを目的に、電流センサの故障診断を行い、故障と判定した場合にインバータの処理を停止する技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３１０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の従来技術では、３相電流を検出するために３個の電流センサがインバータ内に設けられている。そして、３相電流の和がゼロであることを利用して、これらの電流センサの検出値の総和が所定値よりも大きければ、いずれかの電流センサが故障していると判定する。したがって、３相電流の和がゼロとなるような故障モードが生じた場合は、これを検出することができないという問題がある。また、３個の電流センサの検出値を合計することで、各電流センサの誤差が累積されてしまうため、検出精度が悪くなるという問題もある。
【０００６】
本発明は、上記のような従来の課題を解消するためになされたものである。本発明の主な目的は、電流センサの故障診断を高精度で確実に行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による電流センサの故障診断方法は、３相交流モータと接続されたインバータから前記３相交流モータに流れる３相の電流値をそれぞれ検出する３個の電流センサの故障を診断する方法であって、前記３個の電流センサによりそれぞれ検出された３相の電流値のうちいずれか１相の電流値がピーク値を示すか、または前記３相の電流値のうちいずれか２相の電流値が略一致するタイミングを検出し、前記検出したタイミングにおける前記３相の電流値の少なくとも一つに基づいて、前記３個の電流センサの少なくとも一つが故障しているか否かを判断する。
本発明による電流センサの故障診断装置は、３相交流モータと接続されたインバータから前記３相交流モータに流れる３相の電流値をそれぞれ検出する３個の電流センサの故障を診断する装置であって、前記３個の電流センサによりそれぞれ検出された３相の電流値を取得する電流値取得部と、前記電流値取得部により取得された３相の電流値のうちいずれか１相の電流値がピーク値を示すか、または前記３相の電流値のうちいずれか２相の電流値が略一致するタイミングを検出するタイミング検出部と、前記タイミング検出部により検出されたタイミングにおける前記３相の電流値の少なくとも一つに基づいて、前記３個の電流センサの少なくとも一つが故障しているか否かを判断する故障診断部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電流センサの故障診断を高精度で確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１、第２の実施形態に係る電流センサの故障診断方法を適用した交流モータの可変速駆動系の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における電流センサの故障診断処理のフローチャートである。
【図３】Ｕ相電流センサ、Ｖ相電流センサおよびＷ相電流センサがいずれも正常であるときに検出される３相電流波形の例を示す図である。
【図４】Ｕ相電流センサにゲイン異常故障が生じたときに検出される３相電流波形の例を示す図である。
【図５】Ｕ相電流センサおよびＷ相電流センサに逆極性のオフセット故障が生じたときに検出される３相電流波形の例を示す図である。
【図６】従来の電流センサの故障診断処理における判定値の誤差範囲の一例を示した図である。
【図７】本発明の電流センサの故障診断処理における判定値の誤差範囲の一例を示した図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における電流センサの故障診断処理のフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る電流センサの故障診断方法を適用した交流モータの可変速駆動系の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、本発明による電流センサの故障診断方法および故障診断装置の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電流センサの故障診断方法を適用した交流モータの可変速駆動系の構成を示す図である。この駆動系は、たとえばハイブリッド電気自動車や電気自動車等の車両を駆動するために用いられるものであり、高圧バッテリー１、インバータ２、３相交流モータ（以下、単にモータと称する）３、フィルタ回路４、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６、Ｗ相電流センサ７、回転位置検出器８、制御回路９、ゲート駆動回路１０および電源回路１１を備える。
【００１２】
高圧バッテリー１は、インバータ２に所定の直流電力を供給する。この高圧バッテリー１は、たとえば車両に搭載された複数の二次電池を直列に接続して構成される。なお、図１の駆動系は、車両駆動以外の用途、たとえば産業用途や民生用途などにも適用可能である。その場合は、高圧バッテリー１の代わりに商用電源をインバータ２に接続し、この商用電源からの交流電力を整流回路により平滑化して得られる直流電力をインバータ２に供給してもよい。
【００１３】
インバータ２は、高圧バッテリー１から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ３に出力することで、モータ３を回転駆動させる。インバータ２は、モータ３のＵ相巻線に対応して設けられＵ相アームを構成するスイッチング素子Ｔｕ＋、Ｔｕ−および還流ダイオードＤｕ＋、Ｄｕ−と、モータ３のＶ相巻線に対応して設けられＶ相アームを構成するスイッチング素子Ｔｖ＋、Ｔｖ−および還流ダイオードＤｖ＋、Ｄｖ−と、モータ３のＷ相に対応して設けられＷ相アームを構成するスイッチング素子Ｔｗ＋、Ｔｗ−および還流ダイオードＤｗ＋、Ｄｗ−とを備える。各アームのスイッチング素子の動作は、ゲート駆動回路１０から各アームのスイッチング素子のゲート端子に入力されるゲート駆動信号に応じて制御される。インバータ２と高圧バッテリー１の間には、インバータ２のスイッチング動作に伴う電流リプルを吸収するための平滑コンデンサ１２と、ノイズを除去するためのフィルタコンデンサ１３、１４とが接続されている。
【００１４】
モータ３は、インバータ２と接続されており、インバータ２からＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線に対して交流電力がそれぞれ印加されることによって回転駆動する。このモータ３が回転駆動することで生じた回転力は、たとえば車両の駆動輪などに伝達される。これにより、図１に示した駆動系が動作する。
【００１５】
Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７は、インバータ２がモータ３に交流電力を印加することでインバータ２からモータ３に流れる３相の電流値、すなわちＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各電流値をそれぞれ検出する。Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７により検出された各電流値は、フィルタ回路４によりノイズを除去した後、制御回路９に出力される。
【００１６】
回転位置検出器８は、モータ３の回転位置（磁極位置）を検出し、その検出結果を制御回路９に出力する。回転位置検出器８は、たとえばレゾルバを用いて構成される。
【００１７】
制御回路９は、マイクロコンピュータ（マイコン）等を用いて構成されており、電源回路１１から供給される電源電圧を用いて動作することで所定の演算処理を行う。制御回路９は、たとえば、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７により検出された３相の電流値と、回転位置検出器８により検出されたモータ３の回転位置とに基づいて、インバータ２の各アームにおけるスイッチング動作のタイミングを演算し、その演算結果に応じたゲート駆動指令をゲート駆動回路１０に出力するための電流制御処理を行う。ゲート駆動指令には、たとえばＰＷＭ信号などが利用される。
【００１８】
また制御回路９は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７により検出された３相の電流値の少なくとも一つに基づいて、これらの電流センサが故障しているか否かを判断するための電流センサの故障診断処理を行う。この電流センサの故障診断処理については、後で詳しく説明する。
【００１９】
ゲート駆動回路１０は、電源回路１１から供給される電源電圧を用いて、制御回路９からのゲート駆動指令に基づくゲート駆動信号を出力する。ゲート駆動回路１０から出力されたゲート駆動信号は、インバータ２において各スイッチング素子のゲート端子に入力される。
【００２０】
電源回路１１は、低圧バッテリーの電圧を所定の電源電圧に変換するための回路であり、たとえばスイッチング電源等を用いて構成される。
【００２１】
次に、制御回路９が行う電流センサの故障診断処理について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態における電流センサの故障診断処理のフローチャートである。本実施形態において、制御回路９は、図２に示すフローチャートに従って、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の故障診断処理を所定の処理周期ごとに行う。
【００２２】
ステップＳ１００において、制御回路９は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７から、これらの電流センサにより検出された各相の電流値を取得する。ここでは、たとえばＡＤコンバータ等を用いて、各電流センサの出力を制御回路９が所定のサンプリング周期ごとに読み取ることで、各相の電流値（サンプリング値）を取得する。なお、以下の説明では、Ｕ相電流センサ５により検出されたＵ相電流値をｉｕ、Ｖ相電流センサ６により検出されたＶ相電流値をｉｖ、Ｗ相電流センサ７により検出されたＷ相電流値をｉｗとそれぞれ表す。
【００２３】
ステップＳ１１０において、制御回路９は、ステップＳ１００でＵ相電流センサ５から取得したＵ相電流値ｉｕがピーク値を示しているか否かを判断する。ここでは、Ｕ相電流値ｉｕとしてサンプリングされた３つの連続するサンプリング値のレベルを比較して、一つ目のサンプリング値よりも二つ目のサンプリング値の方が大きく、かつ二つ目のサンプリング値が三つ目のサンプリング値よりも大きければ、二つ目のサンプリング値においてＵ相電流値ｉｕがピーク値を示しているものと判断する。具体的には、サンプリングタイミングをｎ−１、ｎ、ｎ＋１とし、最初のサンプリングタイミングｎ−１でのＵ相電流値をｉｕ（ｎー１）、次のサンプリングタイミングｎでのＵ相電流値をｉｕ（ｎ）、最後のサンプリングタイミングｎ＋１でのＵ相電流値をｉｕ（ｎ＋１）とする。このとき、ｉｕ（ｎー１）＜ｉｕ（ｎ）であり、かつｉｕ（ｎ）＞ｉｕ（ｎ＋１）であれば、サンプリングタイミングｎにおいてＵ相電流値ｉｕ（ｎ）がピーク値を示すと判定してステップＳ１１１に進む。一方、少なくともいずれか一方の条件が満たされなければ、Ｕ相電流値ｉｕ（ｎ）はピーク値ではないと判定してステップＳ１２０に進む。
【００２４】
ステップＳ１１１において、制御回路９は、ステップＳ１１０でピーク値と判断したＵ相電流値ｉｕと、このときのＶ相電流値ｉｖとに基づいて、Ｕ相電流センサ５およびＶ相電流センサ６の少なくとも一方が故障しているか否かを判断する。ここでは、Ｕ相電流値ｉｕ（ｎ）がピーク値となるサンプリングタイミングｎにおいて、Ｖ相電流値ｉｖ（ｎ）とＵ相電流値ｉｕ（ｎ）の極性が逆であり、かつＶ相電流値ｉｖ（ｎ）がＵ相電流値ｉｕ（ｎ）の略半分の大きさであるという判定条件を満たすか否かを判断する。具体的には、上記の判定条件に対応する判定値として、Ｕ相電流のピーク値ｉｕ（ｎ）の半分とこのときのＶ相電流値ｉｖ（ｎ）とを合計してその絶対値を求める。こうして求められた判定値｜１／２×ｉｕ（ｎ）＋ｉｖ（ｎ）｜が所定の閾値Ｄ以下であれば、上記の判定条件を満たすと判断してステップＳ１１２に進む。一方、判定値｜１／２×ｉｕ（ｎ）＋ｉｖ（ｎ）｜が閾値Ｄよりも大きければ、上記の判定条件を満たしておらず、Ｕ相電流センサ５およびＶ相電流センサ６の少なくとも一方が故障しているものと判断する。この場合、ステップＳ１１３で故障を示す識別子Ｋに１を設定した後、ステップＳ１２０に進む。なお、上記の閾値Ｄは、Ｕ相電流センサ５およびＶ相電流センサ６の誤差を考慮して設定することが好ましい。
【００２５】
ステップＳ１１２において、制御回路９は、ステップＳ１１０でピーク値と判断したＵ相電流値ｉｕと、このときのＷ相電流値ｉｗとに基づいて、Ｕ相電流センサ５およびＷ相電流センサ７の少なくとも一方が故障しているか否かを判断する。ここでは、ステップＳ１１１と同様の手法により、Ｕ相電流値ｉｕ（ｎ）がピーク値となるサンプリングタイミングｎにおいて、Ｗ相電流値ｉｗ（ｎ）とＵ相電流値ｉｕ（ｎ）の極性が逆であり、かつＷ相電流値ｉｗ（ｎ）がＵ相電流値ｉｕ（ｎ）の略半分の大きさであるという判定条件を満たすか否かを判断する。具体的には、上記の判定条件に対応する判定値として、Ｕ相電流のピーク値ｉｕ（ｎ）の半分とこのときのＷ相電流値ｉｗ（ｎ）とを合計してその絶対値を求める。こうして求められた判定値｜１／２×ｉｕ（ｎ）＋ｉｗ（ｎ）｜が所定の閾値Ｄ以下であれば、上記の判定条件を満たすと判断してステップＳ１２０に進む。一方、判定値｜１／２×ｉｕ（ｎ）＋ｉｗ（ｎ）｜が閾値Ｄよりも大きければ、上記の判定条件を満たしておらず、Ｕ相電流センサ５およびＷ相電流センサ７の少なくとも一方が故障しているものと判断する。この場合、ステップＳ１１４で故障を示す識別子Ｋに１を設定した後、ステップＳ１２０に進む。なお、このときの閾値Ｄは、Ｕ相電流センサ５およびＷ相電流センサ７の誤差を考慮して設定することが好ましく、ステップＳ１１１の判定で用いられる閾値Ｄと同じ値でもよく、異なる値でもよい。
【００２６】
以上説明したステップＳ１１０〜Ｓ１１２の処理により、制御回路９は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７によりそれぞれ検出された３相の電流値のうち、Ｕ相の電流値ｉｕがピーク値を示すタイミングとして、サンプリングタイミングｎを検出する。そして、前述の判定条件を用いて、検出したサンプリングタイミングｎにおいて、Ｕ相とは異なるＶ相、Ｗ相の電流値ｉｖ（ｎ）、ｉｗ（ｎ）が、ピーク値であるＵ相の電流値ｉｕ（ｎ）とはそれぞれ逆極性であり、かつ略半分の大きさで略一致するか否かを判定する。これにより、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の少なくとも一つが故障しているか否かを判断する。
【００２７】
ステップＳ１２０〜Ｓ１２４では、以下のように、ステップＳ１１０〜Ｓ１１４と同様の処理をＶ相について行う。
【００２８】
ステップＳ１２０において、制御回路９は、ステップＳ１００でＶ相電流センサ６から取得したＶ相電流値ｉｖがピーク値を示しているか否かを判断する。ここでは、ステップＳ１１０と同様に、Ｖ相電流値ｉｖとしてサンプリングされた３つの連続するサンプリング値のレベルを比較して、一つ目のサンプリング値よりも二つ目のサンプリング値の方が大きく、かつ二つ目のサンプリング値が三つ目のサンプリング値よりも大きければ、二つ目のサンプリング値においてＶ相電流値ｉｖがピーク値を示しているものと判断する。すなわち、最初のサンプリングタイミングｎ−１でのＶ相電流値をｉｖ（ｎー１）、次のサンプリングタイミングｎでのＶ相電流値をｉｖ（ｎ）、最後のサンプリングタイミングｎ＋１でのＶ相電流値をｉｖ（ｎ＋１）とする。このとき、ｉｖ（ｎー１）＜ｉｖ（ｎ）であり、かつｉｖ（ｎ）＞ｉｖ（ｎ＋１）であれば、サンプリングタイミングｎにおいてＶ相電流値ｉｖ（ｎ）がピーク値を示すと判定してステップＳ１２１に進む。一方、少なくともいずれか一方の条件が満たされなければ、Ｖ相電流値ｉｖ（ｎ）はピーク値ではないと判定してステップＳ１３０に進む。
【００２９】
ステップＳ１２１において、制御回路９は、ステップＳ１２０でピーク値と判断したＶ相電流値ｉｖと、このときのＵ相電流値ｉｕとに基づいて、Ｖ相電流センサ６およびＵ相電流センサ５の少なくとも一方が故障しているか否かを判断する。ここでは、Ｖ相電流値ｉｖ（ｎ）がピーク値となるサンプリングタイミングｎにおいて、Ｕ相電流値ｉｕ（ｎ）とＶ相電流値ｉｖ（ｎ）の極性が逆であり、かつＵ相電流値ｉｕ（ｎ）がＶ相電流値ｉｖ（ｎ）の略半分の大きさであるという判定条件を満たすか否かを判断する。具体的には、上記の判定条件に対応する判定値として、Ｖ相電流のピーク値ｉｖ（ｎ）の半分とこのときのＵ相電流値ｉｕ（ｎ）とを合計してその絶対値を求める。こうして求められた判定値｜１／２×ｉｖ（ｎ）＋ｉｕ（ｎ）｜が所定の閾値Ｄ以下であれば、上記の判定条件を満たすと判断してステップＳ１２２に進む。一方、判定値｜１／２×ｉｖ（ｎ）＋ｉｕ（ｎ）｜が閾値Ｄよりも大きければ、上記の判定条件を満たしておらず、Ｖ相電流センサ６およびＵ相電流センサ５の少なくとも一方が故障しているものと判断する。この場合、ステップＳ１２３で故障を示す識別子Ｋに１を設定した後、ステップＳ１３０に進む。なお、上記の閾値Ｄは、ステップＳ１１１と同様に、Ｕ相電流センサ５およびＶ相電流センサ６の誤差を考慮して設定することが好ましい。
【００３０】
ステップＳ１２２において、制御回路９は、ステップＳ１２０でピーク値と判断したＶ相電流値ｉｖと、このときのＷ相電流値ｉｗとに基づいて、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の少なくとも一方が故障しているか否かを判断する。ここでは、Ｖ相電流値ｉｖ（ｎ）がピーク値となるサンプリングタイミングｎにおいて、Ｗ相電流値ｉｗ（ｎ）とＶ相電流値ｉｖ（ｎ）の極性が逆であり、かつＷ相電流値ｉｗ（ｎ）がＶ相電流値ｉｖ（ｎ）の略半分の大きさであるという判定条件を満たすか否かを判断する。具体的には、上記の判定条件に対応する判定値として、Ｖ相電流のピーク値ｉｖ（ｎ）の半分とこのときのＷ相電流値ｉｗ（ｎ）とを合計してその絶対値を求める。こうして求められた判定値｜１／２×ｉｖ（ｎ）＋ｉｗ（ｎ）｜が所定の閾値Ｄ以下であれば、上記の判定条件を満たすと判断してステップＳ１３０に進む。一方、判定値｜１／２×ｉｖ（ｎ）＋ｉｗ（ｎ）｜が閾値Ｄよりも大きければ、上記の判定条件を満たしておらず、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の少なくとも一方が故障しているものと判断する。この場合、ステップＳ１２４で故障を示す識別子Ｋに１を設定した後、ステップＳ１３０に進む。なお、このときの閾値Ｄは、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の誤差を考慮して設定することが好ましく、ステップＳ１１２やステップＳ１２１の判定で用いられる閾値Ｄと同じ値でもよく、異なる値でもよい。
【００３１】
以上説明したステップＳ１２０〜Ｓ１２２の処理により、制御回路９は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７によりそれぞれ検出された３相の電流値のうち、Ｖ相の電流値ｉｖがピーク値を示すタイミングとして、サンプリングタイミングｎを検出する。そして、前述の判定条件を用いて、検出したサンプリングタイミングｎにおいて、Ｖ相とは異なるＵ相、Ｗ相の電流値ｉｕ（ｎ）、ｉｗ（ｎ）が、ピーク値であるＶ相の電流値ｉｖ（ｎ）とはそれぞれ逆極性であり、かつ略半分の大きさで略一致するか否かを判定する。これにより、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の少なくとも一つが故障しているか否かを判断する。
【００３２】
ステップＳ１３０〜Ｓ１３４では、以下のように、ステップＳ１１０〜Ｓ１１４やステップＳ１２０〜Ｓ１２４と同様の処理をＷ相について行う。
【００３３】
ステップＳ１３０において、制御回路９は、ステップＳ１００でＷ相電流センサ７から取得したＷ相電流値ｉｗがピーク値を示しているか否かを判断する。ここでは、ステップＳ１１０やステップＳ１２０と同様に、Ｗ相電流値ｉｗとしてサンプリングされた３つの連続するサンプリング値のレベルを比較して、一つ目のサンプリング値よりも二つ目のサンプリング値の方が大きく、かつ二つ目のサンプリング値が三つ目のサンプリング値よりも大きければ、二つ目のサンプリング値においてＷ相電流値ｉｗがピーク値を示しているものと判断する。すなわち、最初のサンプリングタイミングｎ−１でのＷ相電流値をｉｗ（ｎー１）、次のサンプリングタイミングｎでのＷ相電流値をｉｗ（ｎ）、最後のサンプリングタイミングｎ＋１でのＷ相電流値をｉｗ（ｎ＋１）とする。このとき、ｉｗ（ｎー１）＜ｉｗ（ｎ）であり、かつｉｗ（ｎ）＞ｉｗ（ｎ＋１）であれば、サンプリングタイミングｎにおいてＷ相電流値ｉｗ（ｎ）がピーク値を示すと判定してステップＳ１３１に進む。一方、少なくともいずれか一方の条件が満たされなければ、Ｗ相電流値ｉｗ（ｎ）はピーク値ではないと判定してステップＳ１４０に進む。
【００３４】
ステップＳ１３１において、制御回路９は、ステップＳ１３０でピーク値と判断したＷ相電流値ｉｗと、このときのＵ相電流値ｉｕとに基づいて、Ｗ相電流センサ７およびＵ相電流センサ５の少なくとも一方が故障しているか否かを判断する。ここでは、Ｗ相電流値ｉｗ（ｎ）がピーク値となるサンプリングタイミングｎにおいて、Ｕ相電流値ｉｕ（ｎ）とＷ相電流値ｉｗ（ｎ）の極性が逆であり、かつＵ相電流値ｉｕ（ｎ）がＷ相電流値ｉｗ（ｎ）の略半分の大きさであるという判定条件を満たすか否かを判断する。具体的には、上記の判定条件に対応する判定値として、Ｗ相電流のピーク値ｉｗ（ｎ）の半分とこのときのＵ相電流値ｉｕ（ｎ）とを合計してその絶対値を求める。こうして求められた判定値｜１／２×ｉｗ（ｎ）＋ｉｕ（ｎ）｜が所定の閾値Ｄ以下であれば、上記の判定条件を満たすと判断してステップＳ１３２に進む。一方、判定値｜１／２×ｉｗ（ｎ）＋ｉｕ（ｎ）｜が閾値Ｄよりも大きければ、上記の判定条件を満たしておらず、Ｗ相電流センサ７およびＵ相電流センサ５の少なくとも一方が故障しているものと判断する。この場合、ステップＳ１３３で故障を示す識別子Ｋに１を設定した後、ステップＳ１４０に進む。なお、上記の閾値Ｄは、ステップＳ１１２と同様に、Ｕ相電流センサ５およびＷ相電流センサ７の誤差を考慮して設定することが好ましい。
【００３５】
ステップＳ１３２において、制御回路９は、ステップＳ１３０でピーク値と判断したＷ相電流値ｉｗと、このときのＶ相電流値ｉｖとに基づいて、Ｗ相電流センサ７およびＶ相電流センサ６の少なくとも一方が故障しているか否かを判断する。ここでは、Ｗ相電流値ｉｗ（ｎ）がピーク値となるサンプリングタイミングｎにおいて、Ｖ相電流値ｉｖ（ｎ）とＷ相電流値ｉｗ（ｎ）の極性が逆であり、かつＶ相電流値ｉｖ（ｎ）がＷ相電流値ｉｗ（ｎ）の略半分の大きさであるという判定条件を満たすか否かを判断する。具体的には、上記の判定条件に対応する判定値として、Ｗ相電流のピーク値ｉｗ（ｎ）の半分とこのときのＶ相電流値ｉｖ（ｎ）とを合計してその絶対値を求める。こうして求められた判定値｜１／２×ｉｗ（ｎ）＋ｉｖ（ｎ）｜が所定の閾値Ｄ以下であれば、上記の判定条件を満たすと判断してステップＳ１４０に進む。一方、判定値｜１／２×ｉｗ（ｎ）＋ｉｖ（ｎ）｜が閾値Ｄよりも大きければ、上記の判定条件を満たしておらず、Ｗ相電流センサ７およびＶ相電流センサ６の少なくとも一方が故障しているものと判断する。この場合、ステップＳ１３４で故障を示す識別子Ｋに１を設定した後、ステップＳ１４０に進む。なお、このときの閾値Ｄは、ステップＳ１２２と同様に、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の誤差を考慮して設定することが好ましい。
【００３６】
以上説明したステップＳ１３０〜Ｓ１３２の処理により、制御回路９は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７によりそれぞれ検出された３相の電流値のうち、Ｗ相の電流値ｉｗがピーク値を示すタイミングとして、サンプリングタイミングｎを検出する。そして、前述の判定条件を用いて、検出したサンプリングタイミングｎにおいて、Ｗ相とは異なるＵ相、Ｖ相の電流値ｉｕ（ｎ）、ｉｖ（ｎ）が、ピーク値であるＷ相の電流値ｉｗ（ｎ）とはそれぞれ逆極性であり、かつ略半分の大きさで略一致するか否かを判定する。これにより、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の少なくとも一つが故障しているか否かを判断する。
【００３７】
ステップＳ１４０において、制御回路９は、識別子Ｋが０であるか否かを判定する。識別子Ｋが０であれば、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７のいずれも故障していないものと判断し、ステップＳ１６０に進む。一方、前述のステップＳ１１３、Ｓ１１４、Ｓ１２３、Ｓ１２４、Ｓ１３３、Ｓ１３４のいずれか少なくとも一つが実行されることにより、識別子Ｋに１が設定されている場合は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７のいずれか少なくとも一つが故障しているものと判断する。この場合、制御回路９は、ステップＳ１５０において電流センサ故障確定フラグを設定した後、ステップＳ１６０に進む。
【００３８】
ステップＳ１６０において、制御回路９は、ゲート駆動指令をゲート駆動回路１０に出力するための電流制御処理を行う。このとき制御回路９は、電流センサ故障確定フラグの有無に応じて、電流制御処理の内容を変更する。たとえば、電流センサ故障確定フラグが設定されている場合は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６またはＷ相電流センサ７の中でどの電流センサが故障しているかを判断し、その電流センサの検出値を用いずに電流制御処理を行うようにする。この場合、当該電流センサに対応する相の電流値は、正常な残り２相の電流値から求めることができる。
【００３９】
ステップＳ１７０において、制御回路９は、図２に示した電流センサの故障診断処理を終了し、スタートに戻る。
【００４０】
次に、以上説明した本発明の電流センサの故障診断処理と、従来の電流センサの故障診断処理との違いについて、図３、４、５の各電流波形例を参照して説明する。図３は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７がいずれも正常であるときに検出される３相電流波形の例を示す図である。図４は、Ｕ相電流センサ５にゲイン異常故障が生じたときに検出される３相電流波形の例を示す図である。図５は、Ｕ相電流センサ５およびＷ相電流センサ７に逆極性のオフセット故障が生じたときに検出される３相電流波形の例を示す図である。
【００４１】
図３において、波形３０１はＵ相電流Ｉｕを、波形３０２はＶ相電流Ｉｖを、波形３０３はＷ相電流Ｉｗをそれぞれ表している。図３に示すように、Ｕ相電流Ｉｕを基準にすると、Ｖ相電流Ｉｖは位相が１２０°遅れており、Ｗ相電流Ｉｗは位相が２４０°遅れて（１２０°進んで）いる。したがって、これらの電流値は、位相角θを基準として、以下の式（１）、（２）、（３）でそれぞれ表される。なお、式（１）〜（３）において、Iumax、Ivmax、Iwmaxは、各電流のピーク値を表している。これらの間には、Iumax＝Ivmax＝Iwmaxの関係が成り立つ。
Iu＝Iumax×sin（π×θ/180）                （１）
Iv＝Ivmax×sin（π×（θ−120）/180）        （２）
Iw＝Iwmax×sin（π×（θ＋120）/180）        （３）
【００４２】
上記の式（１）〜（３）およびIumax＝Ivmax＝Iwmaxの式から、図３の符号３０４に示す３相電流の和は、以下の式により計算される。
Iu＋Iv＋Iw＝Iumax×｛sin（π×θ/180）＋sin（π×（θ−120）/180）＋sin（π×（θ＋120）/180）｝＝0
【００４３】
従来の電流センサの故障診断処理では、上記の式の関係を利用して、電流センサの故障を検出する。すなわち、３相電流の和の理論値が常に０であることから、３相電流の検出値の合計が０とみなせる値でなければ、いずれかの相の電流センサが故障しているものと判断する。
【００４４】
一方、式（１）〜（３）およびIumax＝Ivmax＝Iwmaxの式から、θ＝９０°のときには、各相の電流値の間に、Iu＝Iumax、Iv＝Iw＝-1/2×Iuの関係が成り立つ。同様に、θ＝２１０°のときには、Iv＝Ivmax、Iu＝Iw＝-1/2×Ivの関係が成り立ち、θ＝３３０°（−３０°）のときには、Iw＝Iwmax、Iu＝Iv＝-1/2×Iwの関係が成り立つ。
【００４５】
本発明の電流センサの故障診断処理では、上記のような各相の電流値の関係を利用して、電流センサの故障を検出する。すなわち、図３に示すように、３相電流のうち１相の電流値がピークとなるときに、他の２相の電流値は、ピーク値を示す電流値とは逆極性で、その大きさがピーク値を示す相の電流値の１／２で互いに等しくなる。具体的には、Ｕ相電流Ｉｕがピーク値である１００％を示すときには、Ｖ相電流ＩｖとＷ相電流Ｉｗの値は、共に符号３０５に示すように、Ｕ相電流Ｉｕに対して極性が逆であり、その大きさが半分の−５０％となる。同様に、Ｖ相電流Ｉｖがピーク値である１００％を示すときには、Ｕ相電流ＩｕとＷ相電流Ｉｗの値は、共に符号３０６に示すように、Ｖ相電流Ｉｖに対して極性が逆であり、その大きさが半分の−５０％となる。また、Ｗ相電流Ｉｗがピーク値である１００％を示すときにも、Ｕ相電流ＩｕとＶ相電流Ｉｖの値は、共に符号３０７に示すように、Ｗ相電流Ｉｗに対して極性が逆であり、その大きさが半分の−５０％となる。本発明の一実施形態における電流センサの故障診断処理では、こうした点に着目して、３相の電流センサが故障しているか否かを判断する。
【００４６】
電流センサの故障モードには、断線、固着、ゲイン変動、オフセット変動などがあるが、これらはいずれも、ゲイン変動率とオフセット変動量で表すことができる。ここで、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のゲイン変動率をそれぞれａ、ｂ、ｃとし、オフセット変動量をそれぞれｄ、ｅ、ｆとする。
【００４７】
たとえば、Ｕ相電流センサ５のゲインが半分となるような異常（ａ＝−５０％）が生じた場合、図４に示すように、Ｕ相電流Ｉｕの波形４０１は、図３の波形３０１よりも波高が低くなり、そのピーク値が５０％となる。一方、Ｖ相電流Ｉｖの波形４０２およびＷ相電流Ｉｗの波形４０３は、図３の波形３０２、３０３とそれぞれ同一である。その結果、図４の符号４０４に示すように、３相電流の和は常に０とはならず、Ｕ相電流Ｉｕに応じて変化する。
【００４８】
またこの場合、Ｕ相電流Ｉｕがピーク値である５０％を示すときには、Ｖ相電流ＩｖとＷ相電流Ｉｗの値は、共に符号４０５に示すように、Ｕ相電流Ｉｕに対して極性が逆で同じ大きさの−５０％となる。一方、Ｖ相電流Ｉｖがピーク値である１００％を示すときには、Ｕ相電流ＩｕとＷ相電流Ｉｗは、それぞれ符号４０６、４０７に示す値となり、Ｕ相電流Ｉｕについては、Ｖ相電流Ｉｖに対して極性が逆でその大きさが半分の−５０％とはならない。また、Ｗ相電流Ｉｗがピーク値である１００％を示すときにも同様に、Ｕ相電流ＩｕとＶ相電流Ｉｖは、それぞれ符号４０８、４０９に示す値となり、Ｕ相電流Ｉｕについては、Ｗ相電流Ｉｗに対して極性が逆でその大きさが半分の−５０％とはならない。
【００４９】
また、たとえばＵ相電流センサ５のオフセット変動量ｄが＋２０％、Ｗ相電流センサ７のオフセット変動量ｆが−２０％となるような異常が生じた場合、図５に示すように、Ｕ相電流Ｉｕの波形５０１は、図３の波形３０１に対して２０％だけ上側に移動し、Ｗ相電流Ｉｕの波形５０３は、図３の波形３０３に対して２０％だけ下側に移動する。一方、Ｖ相電流Ｉｖの波形５０２は、図３の波形３０２と同一である。その結果、図５の符号５０４に示すように、３相電流の和は、図３の場合と同様に常に０となる。
【００５０】
またこの場合、Ｕ相電流Ｉｕがピーク値である１２０％を示すときには、Ｖ相電流ＩｖとＷ相電流Ｉｗは、それぞれ符号５０５、５０６に示す値となり、いずれもＵ相電流Ｉｕに対して極性が逆でその大きさが半分の−６０％とはならない。同様に、Ｖ相電流Ｉｖがピーク値である１００％を示すときには、Ｕ相電流ＩｕとＷ相電流Ｉｗは、それぞれ符号５０７、５０８に示す値となり、いずれもＶ相電流Ｉｖに対して極性が逆でその大きさが半分の−５０％とはならない。また、Ｗ相電流Ｉｗがピーク値である８０％を示すときにも同様に、Ｕ相電流ＩｕとＶ相電流Ｉｖは、それぞれ符号５０９、５１０に示す値となり、いずれもＷ相電流Ｉｗに対して極性が逆でその大きさが半分の−４０％とはならない。
【００５１】
ここで、誤差や変動を含んだＵ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６、Ｗ相電流センサ７の各出力電流値Ｉｕ’、Ｉｖ’、Ｉｗ’は、以下の式（４）、（５）、（６）でそれぞれ表される。
Iu'＝Iu×a＋d      （４）
Iv'＝Iv×b＋e      （５）
Iw'＝Iw×c＋f      （６）
【００５２】
式（４）〜（６）から、３相の電流値の合計は以下の式により算出できる。
Iu'＋Iv'＋Iw'＝Iu×a＋d＋Iv×b＋e＋Iw×c＋f
【００５３】
上記の式に前述の式（１）、（２）、（３）を代入して展開すると共に、Iumax＝Ivmax＝Iwmaxの関係式を用いることで、以下の式（７）が得られる。
Iu'＋Iv'＋Iw'＝(a−b/2−c/2)×Iumax×sin（π×θ/180）＋(c−b)×√3/2×Iumax×cos（π×θ/180）＋d＋e＋f      （７）
【００５４】
従来の電流センサの故障診断処理では、上記の式（７）で表される３相電流の和が常に０であることを利用して、電流センサの故障診断を行う。ここで、上記の式（７）が常に０となる条件は、ａ＝ｂ＝ｃかつｄ＋ｅ＋ｆ＝０である。したがって、従来の電流センサの故障診断処理では、各相のゲイン変動率ａ、ｂ、ｃが同じである故障や、各相のオフセット変動量ｄ、ｅ、ｆの合計が０である故障が生じた場合に、電流センサが故障しているにも関わらず、式（７）の値が０となってしまい、これを故障として検出することができない。たとえば図５の場合は、前述のように３相電流の和が常に０であるため、電流センサが故障したことを判別できない。
【００５５】
一方、本発明の電流センサの故障診断処理では、各相の電流値の間に成り立つ前述のような関係を利用して、電流センサの故障を検出する。これにより、図４のような故障や図５のような故障が生じた場合に、電流センサが故障したことを判別できるようにする。
【００５６】
各相の電流値の間に前述の関係が成立する場合、たとえば、Ｕ相電流センサ５で検出されたＵ相の電流値Ｉｕ’がピーク値を示すときに、Ｖ相電流センサ６、Ｗ相電流センサ７でそれぞれ検出されたＶ相の電流値Ｉｖ’およびＷ相の電流値Ｉｗ’は、それぞれ次の式で表されることになる。
Iv'＝-1/2×Iu'
Iw'＝-1/2×Iu'
【００５７】
上記の式に前述の式（４）、（５）、（６）を代入すると、以下の式（８）、（９）が得られる。
Iv×b＋e＝-1/2×(Iu×a＋d)      （８）
Iw×c＋f＝-1/2×(Iu×a＋d)      （９）
【００５８】
上記の式（８）、（９）に前述の式（１）、（２）、（３）をそれぞれ代入して展開すると共に、Iumax＝Ivmax＝Iwmaxの関係を用いることで、以下の式が得られる。
｛-1/2×sin（π×θ/180）−√3/2×cos（π×θ/180）｝×Iumax×b＋e＝-1/2×｛sin（π×θ/180）×Iumax×a＋d｝
｛-1/2×sin（π×θ/180）＋√3/2×cos（π×θ/180）｝×Iumax×c＋f＝-1/2×｛sin（π×θ/180）×Iumax×a＋d｝
【００５９】
Iu＝Iumaxとなるのは、θ＝９０°のときである。したがって、上記の式は、以下の式のように表すことができる。
-1/2×Iumax×b＋e＝-1/2×（Iumax×a＋d）
-1/2×Iumax×c＋f＝-1/2×（Iumax×a＋d）
【００６０】
上記の式において右辺が０になるように項を移動すると、以下の式（１０）、（１１）が得られる。
1/2×(a−b)×Iumax＋e＋1/2×d＝0      （１０）
1/2×(a−c)×Iumax＋f＋1/2×d＝0      （１１）
【００６１】
上記の式（１０）、（１１）を満足する条件は、ａ＝ｂ＝ｃ、かつｅ＝−1/2×ｄ、かつｆ=−1/2×ｄである。
【００６２】
同様に、Ｖ相の電流値Ｉｖ’がピークのときには、以下の式（１２）、（１３）の関係が成り立つ。
1/2×(b−c)×Ivmax＋f＋1/2×e＝0      （１２）
1/2×(b−a)×Ivmax＋d＋1/2×e＝0      （１３）
【００６３】
また、Ｗ相の電流値Ｉｗ’がピークのときには、以下の式（１４）、（１５）の関係が成り立つ。
1/2×(c−a)×Iwmax＋d＋1/2×f＝0      （１４）
1/2×(c−b)×Iwmax＋e＋1/2×f＝0      （１５）
【００６４】
本発明の電流センサの故障診断処理では、前述のように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれについて、いずれか１相の電流値がピークであるときに、他の２相の電流値が、ピーク値を示す相の電流値と極性が逆であり、かつその大きさがピーク値の１／２となるという関係を利用して、電流センサの故障診断を行う。この関係が各相の電流値の間に成立するためには、式（１０）〜（１５）を全て満足する必要がある。上記の式（１０）〜（１５）を全て満足する条件は、ａ＝ｂ＝ｃかつｄ＝ｅ＝ｆ＝０である。したがって、本発明の電流センサの故障診断処理によれば、従来の方法では検出できなかった各相のオフセット変動量ｄ、ｅ、ｆの合計が０である故障についても、検出できることが分かる。すなわち、本発明の電流センサの故障診断処理を適用することで、従来に比べて故障検出率を向上させることができる。
【００６５】
ここで、従来の電流センサの故障診断処理では、前述のように、３相電流の和の理論値が常に０であることを利用して、電流センサの故障を判断する。実際の処理では、誤判定を避けるために、各電流センサの誤差を考慮して判定を行う必要がある。具体的には、式（４）〜（６）でそれぞれ表されるＵ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６、Ｗ相電流センサ７の各出力電流値Ｉｕ’、Ｉｖ’、Ｉｗ’を合計した値の絶対値を判定値とし、この判定値が所定の閾値以下であるか否かを判定することで、従来の電流センサの故障診断処理を行うことができる。すなわち、従来の電流センサの故障診断処理では、判定の閾値をＤとすると、以下の判定式が成り立つ。
｜Iu'＋Iv'＋Iw'｜≦D
【００６６】
上記の式に前述の式（７）を代入すると、以下の判定式（１６）が得られる。
｜(a−b/2−c/2)×Iumax×sin（π×θ/180）＋(c−b)×√3/2×Iumax×cos（π×θ/180）＋d＋e＋f｜≦D      （１６）
【００６７】
Iu＝Iumaxとなるのは、θ＝90°のときである。したがって、式（１６）は、以下の式（１７）のように表すことができる。
｜(a−b/2−c/2)×Iumax＋d＋e＋f｜≦D      （１７）
【００６８】
ここで、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７には、通常は同じ仕様のものが用いられる。そのため、これらの誤差の最大値は同じであり、各相のゲイン変動率ａ、ｂ、ｃとオフセット変動量ｄ、ｅ、ｆの間には、それぞれ以下の関係が成り立つ。
±a＝±b＝±c、±d＝±e＝±f
【００６９】
上記の関係において、式（１７）の左辺に示した判定値が最大となるのは、ａ＝−ｂ＝−ｃ、かつｄ＝ｅ＝ｆの場合である。このとき式（１７）は、以下の式（１８）のように表される。
｜2×a×Iumax＋3×d｜≦D      （１８）
【００７０】
図６は、従来の電流センサの故障診断処理における判定値の誤差範囲の一例を示した図である。図６の誤差範囲Ｒ１の幅は、式（１８）の左辺に示した最大時の判定値に対応する。この誤差範囲Ｒ１以上となるように閾値Ｄを設定することで、従来の電流センサの故障診断処理を行うことができる。
【００７１】
一方、本発明の電流センサの故障診断処理では、前述のように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれについて、当該相の電流がピークであるときに他の２相の電流は極性が逆であり、かつ大きさが１／２であることを利用して、電流センサの故障を検出する。たとえば、Ｕ相の電流がピークであるとき、すなわちIu＝Iumaxであるときに、Ｕ相の電流値Ｉｕ’とＶ相の電流値Ｉｖ’の間には、判定の閾値をＥとすると、以下の判定式が成り立つ。
｜1/2×Iu'＋Iv'｜≦E
【００７２】
上記の式から、前述の式（１０）を算出したのと同様の手順により、以下の判定式（１９）が得られる。
｜1/2×(a−b)×Iumax＋e＋1/2×d｜≦E      （１９）
【００７３】
式（１９）の左辺が最大となるのは、ａ＝−ｂ、かつｄ＝ｅの場合である。このとき式（１９）は、以下の式（２０）のように表される。
｜a×Iumax＋3/2×d｜≦E      （２０）
【００７４】
図７は、本発明の電流センサの故障診断処理における判定値の誤差範囲の一例を示した図である。図７の誤差範囲Ｒ２の幅は、式（２０）の左辺に示した最大時の判定値に対応しており、図６の誤差範囲Ｒ１の半分である。この誤差範囲Ｒ２以上となるように閾値Ｅを設定することで、本発明の電流センサの故障診断処理を行うことができる。すなわち、本発明の電流センサの故障診断処理では、従来の電流センサの故障診断処理と比べて、判定時の閾値の大きさを1/2とすることができる。
【００７５】
このように、本発明の電流センサの故障診断処理では、従来の電流センサの故障診断処理と比べて、判定時の閾値を小さくすることができる。そのため、電流センサの異常値を検出する精度が向上する。一方、閾値を小さくすることで、ノイズ耐性が低下し、外来ノイズの影響による誤検出の懸念が生じる。しかし、これについては、図１に示したように、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７と制御回路９の間にフィルタ回路４を設け、このフィルタ回路４のフィルタ値を適切に設定することで解消可能であるため、特に問題とはならない。
【００７６】
以上説明したように、本発明の電流センサの故障診断処理を採用することで、従来に比べて故障検出精度を向上させることができる。
【００７７】
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００７８】
（１）Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７は、３相交流モータであるモータ３と接続されたインバータ２からモータ３に流れる３相の電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗをそれぞれ検出する。これら３個の電流センサの故障を診断するときに、制御回路９は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７によりそれぞれ検出された３相の電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗのうちいずれか１相の電流値がピーク値を示すタイミングを検出する（ステップＳ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０）。そして、検出したタイミングにおける３相の電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの少なくとも一つに基づいて、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の少なくとも一つが故障しているか否かを判断する（ステップＳ１１１、Ｓ１１２、Ｓ１２１、Ｓ１２２、Ｓ１３１、Ｓ１３２）。このようにしたので、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７について、これらの電流センサの故障診断を高精度で確実に行うことができる。
【００７９】
（２）ステップＳ１１１、Ｓ１１２において、制御回路９は、ステップＳ１１０で検出したタイミングにおいて電流値ｉｕがピーク値を示すＵ相とは異なる２相、すなわちＶ相、Ｗ相の電流値ｉｖ、ｉｗが略一致するか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１１０で検出したタイミングにおいて、Ｖ相、Ｗ相の電流値ｉｖ、ｉｗの各々が、電流値ｉｕのピーク値と極性が逆であり、かつ電流値ｉｕのピーク値の略半分の大きさであるか否かを判定する。同様に、ステップＳ１２１、Ｓ１２２において、制御回路９は、ステップＳ１２０で検出したタイミングにおいて電流値ｉｖがピーク値を示すＶ相とは異なる２相、すなわちＵ相、Ｗ相の電流値ｉｕ、ｉｗが略一致するか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１２０で検出したタイミングにおいて、Ｕ相、Ｗ相の電流値ｉｕ、ｉｗの各々が、電流値ｉｖのピーク値と極性が逆であり、かつ電流値ｉｖのピーク値の略半分の大きさであるか否かを判定する。また、ステップＳ１３１、Ｓ１３２において、制御回路９は、ステップＳ１３０で検出したタイミングにおいて電流値ｉｗがピーク値を示すＷ相とは異なる２相、すなわちＵ相、Ｖ相の電流値ｉｕ、ｉｖが略一致するか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１３０で検出したタイミングにおいて、Ｕ相、Ｖ相の電流値ｉｕ、ｉｖの各々が、電流値ｉｗのピーク値と極性が逆であり、かつ電流値ｉｗのピーク値の略半分の大きさであるか否かを判定する。これにより、制御回路９は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の少なくとも一つが故障しているか否かを判断する。このようにしたので、従来に比べて、これらの電流センサの故障診断を高精度に行うことができる。
【００８０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、２相の電流値が同じになるタイミングを検出し、そのタイミングのときに残る１相の電流値が、他の２相の電流値と比べて大きさが２倍でかつ極性が逆であるかどうか判定することで、電流センサの故障診断を行う例を説明する。なお、本実施形態に係る電流センサの故障診断方法を適用した交流モータの可変速駆動系の構成は、第１の実施形態で説明した図１の構成と同じである。以下では、この図１の構成を用いて、本発明の第２の実施形態に係る電流センサの故障診断方法を説明する。
【００８１】
図８は、本発明の第２の実施形態における電流センサの故障診断処理のフローチャートである。本実施形態において、制御回路９は、図８に示すフローチャートに従って、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の故障診断処理を所定の処理周期ごとに行う。
【００８２】
ステップＳ２００において、制御回路９は、図２のステップＳ１００と同様に、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７から、これらの電流センサにより検出された各相の電流値を取得する。すなわち、Ｕ相電流センサ５により検出されたＵ相電流値をｉｕ、Ｖ相電流センサ６により検出されたＶ相電流値をｉｖ、Ｗ相電流センサ７により検出されたＷ相電流値をｉｗとして、これらの電流値（サンプリング値）をＡＤコンバータ等を用いて取得する。
【００８３】
ステップＳ２１０において、制御回路９は、ステップＳ２００でＵ相電流センサ５から取得したＵ相電流値ｉｕとＶ相電流センサ６から取得したＶ相電流値ｉｖが略一致しているか否かを判断する。具体的には、Ｕ相電流値ｉｕとＶ相電流値ｉｖの差の絶対値｜ｉｕ−ｉｖ｜を算出し、これが所定の閾値Ｅ以下であれば、ステップＳ２００で各電流値を取得したサンプリングタイミングにおいて、Ｕ相電流値ｉｕとＶ相電流値ｉｖが略一致していると判断してステップＳ２１１に進む。一方、｜ｉｕ−ｉｖ｜が閾値Ｅよりも大きければ、Ｕ相電流値ｉｕとＶ相電流値ｉｖは略一致していないと判断してステップＳ２２０に進む。なお、上記の閾値Ｅは、Ｕ相電流センサ５およびＶ相電流センサ６の誤差を考慮して設定することが好ましい。
【００８４】
ステップＳ２１１において、制御回路９は、ステップＳ２１０で電流値が略一致すると判断したＵ相およびＶ相とは異なるＷ相の電流値ｉｗと、Ｕ相の電流値ｉｕとに基づいて、Ｕ相電流センサ５およびＷ相電流センサ７の少なくとも一方が故障しているか否かを判断する。ここでは、Ｕ相電流値ｉｕとＶ相電流値ｉｖが略一致するサンプリングタイミングにおいて、Ｗ相電流値ｉｗが、Ｕ相電流値ｉｕと極性が逆であり、かつＵ相電流値ｉｕの略２倍の大きさであるという判定条件を満たすか否かを判断する。具体的には、上記の判定条件に対応する判定値として、Ｗ相電流値ｉｗの半分とＵ相電流値ｉｕとを合計してその絶対値を求める。こうして求められた判定値｜１／２×ｉｗ＋ｉｕ｜が所定の閾値Ｆ以下であれば、上記の判定条件を満たすと判断してステップＳ２１２に進む。一方、判定値｜１／２×ｉｗ＋ｉｕ｜が閾値Ｆよりも大きければ、上記の判定条件を満たしておらず、Ｕ相電流センサ５およびＷ相電流センサ７の少なくとも一方が故障しているものと判断する。この場合、ステップＳ２１３で故障を示す識別子Ｋに１を設定した後、ステップＳ２２０に進む。なお、上記の閾値Ｆは、Ｕ相電流センサ５およびＷ相電流センサ７の誤差を考慮して設定することが好ましい。
【００８５】
ステップＳ２１２において、制御回路９は、ステップＳ２１０で電流値が略一致すると判断したＵ相およびＶ相とは異なるＷ相の電流値ｉｗと、Ｖ相の電流値ｉｖとに基づいて、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の少なくとも一方が故障しているか否かを判断する。ここでは、ステップＳ２１１と同様の手法により、Ｕ相電流値ｉｕとＶ相電流値ｉｖが略一致するサンプリングタイミングにおいて、Ｗ相電流値ｉｗが、Ｖ相電流値ｉｖと極性が逆であり、かつＶ相電流値ｉｖの略２倍の大きさであるという判定条件を満たすか否かを判断する。具体的には、上記の判定条件に対応する判定値として、Ｗ相電流値ｉｗの半分とＶ相電流値ｉｖとを合計してその絶対値を求める。こうして求められた判定値｜１／２×ｉｗ＋ｉｖ｜が所定の閾値Ｆ以下であれば、上記の判定条件を満たすと判断してステップＳ２２０に進む。一方、判定値｜１／２×ｉｗ＋ｉｖ｜が閾値Ｆよりも大きければ、上記の判定条件を満たしておらず、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の少なくとも一方が故障しているものと判断する。この場合、ステップＳ２１４で故障を示す識別子Ｋに１を設定した後、ステップＳ２２０に進む。なお、このときの閾値Ｆは、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の誤差を考慮して設定することが好ましく、ステップＳ２１１の判定で用いられる閾値Ｆと同じ値でもよく、異なる値でもよい。
【００８６】
以上説明したステップＳ２１０〜Ｓ２１２の処理により、制御回路９は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７によりそれぞれ検出された３相の電流値のうち、Ｕ相の電流値ｉｕとＶ相の電流値ｉｖが略一致するサンプリングタイミングを検出する。そして、前述の判定条件を用いて、検出したサンプリングタイミングにおいて、Ｕ相およびＶ相とは異なるＷ相の電流値ｉｗが、Ｕ相の電流値ｉｕやＶ相の電流値ｉｖに対して、これらと逆極性であり、かつこれらの略２倍の大きさであるという関係を満たすか否かを判定する。これにより、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の少なくとも一つが故障しているか否かを判断する。
【００８７】
ステップＳ２２０〜Ｓ２２４では、以下のように、ステップＳ２１０〜Ｓ２１４と同様の処理をＶ相およびＷ相について行う。
【００８８】
ステップＳ２２０において、制御回路９は、ステップＳ２００でＶ相電流センサ６から取得したＶ相電流値ｉｖとＷ相電流センサ７から取得したＷ相電流値ｉｗが略一致しているか否かを判断する。具体的には、Ｖ相電流値ｉｖとＷ相電流値ｉｗの差の絶対値｜ｉｖ−ｉｗ｜を算出し、これが所定の閾値Ｅ以下であれば、ステップＳ２００で各電流値を取得したサンプリングタイミングにおいて、Ｖ相電流値ｉｖとＷ相電流値ｉｗが略一致していると判断してステップＳ２２１に進む。一方、｜ｉｖ−ｉｗ｜が閾値Ｅよりも大きければ、Ｖ相電流値ｉｖとＷ相電流値ｉｗは略一致していないと判断してステップＳ２３０に進む。なお、上記の閾値Ｅは、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の誤差を考慮して設定することが好ましく、ステップＳ２１０の判定で用いられる閾値Ｅと同じ値でもよく、異なる値でもよい。
【００８９】
ステップＳ２２１において、制御回路９は、ステップＳ２２０で電流値が略一致すると判断したＶ相およびＷ相とは異なるＵ相の電流値ｉｕと、Ｖ相の電流値ｉｖとに基づいて、Ｖ相電流センサ６およびＵ相電流センサ５の少なくとも一方が故障しているか否かを判断する。ここでは、Ｖ相電流値ｉｖとＷ相電流値ｉｗが略一致するサンプリングタイミングにおいて、Ｕ相電流値ｉｕが、Ｖ相電流値ｉｖと極性が逆であり、かつＶ相電流値ｉｖの略２倍の大きさであるという判定条件を満たすか否かを判断する。具体的には、上記の判定条件に対応する判定値として、Ｕ相電流値ｉｕの半分とＶ相電流値ｉｖとを合計してその絶対値を求める。こうして求められた判定値｜１／２×ｉｕ＋ｉｖ｜が所定の閾値Ｆ以下であれば、上記の判定条件を満たすと判断してステップＳ２２２に進む。一方、判定値｜１／２×ｉｕ＋ｉｖ｜が閾値Ｆよりも大きければ、上記の判定条件を満たしておらず、Ｖ相電流センサ６およびＵ相電流センサ５の少なくとも一方が故障しているものと判断する。この場合、ステップＳ２２３で故障を示す識別子Ｋに１を設定した後、ステップＳ２３０に進む。なお、上記の閾値Ｆは、Ｖ相電流センサ６およびＵ相電流センサ５の誤差を考慮して設定することが好ましく、ステップＳ２１１やステップＳ２１２の判定で用いられる閾値Ｆと同じ値でもよく、異なる値でもよい。
【００９０】
ステップＳ２２２において、制御回路９は、ステップＳ２２０で電流値が略一致すると判断したＶ相およびＷ相とは異なるＵ相の電流値ｉｕと、Ｗ相の電流値ｉｗとに基づいて、Ｗ相電流センサ７およびＵ相電流センサ５の少なくとも一方が故障しているか否かを判断する。ここでは、Ｖ相電流値ｉｖとＷ相電流値ｉｗが略一致するサンプリングタイミングにおいて、Ｕ相電流値ｉｕが、Ｗ相電流値ｉｗと極性が逆であり、かつＷ相電流値ｉｗの略２倍の大きさであるという判定条件を満たすか否かを判断する。具体的には、上記の判定条件に対応する判定値として、Ｕ相電流値ｉｕの半分とＷ相電流値ｉｗとを合計してその絶対値を求める。こうして求められた判定値｜１／２×ｉｕ＋ｉｗ｜が所定の閾値Ｆ以下であれば、上記の判定条件を満たすと判断してステップＳ２３０に進む。一方、判定値｜１／２×ｉｕ＋ｉｗ｜が閾値Ｆよりも大きければ、上記の判定条件を満たしておらず、Ｗ相電流センサ７およびＵ相電流センサ５の少なくとも一方が故障しているものと判断する。この場合、ステップＳ２２４で故障を示す識別子Ｋに１を設定した後、ステップＳ２３０に進む。なお、このときの閾値Ｆは、ステップＳ２１１と同様に、Ｗ相電流センサ７およびＵ相電流センサ５の誤差を考慮して設定することが好ましい。
【００９１】
以上説明したステップＳ２２０〜Ｓ２２２の処理により、制御回路９は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７によりそれぞれ検出された３相の電流値のうち、Ｖ相の電流値ｉｖとＷ相の電流値ｉｗが略一致するサンプリングタイミングを検出する。そして、前述の判定条件を用いて、検出したサンプリングタイミングにおいて、Ｖ相およびＷ相とは異なるＵ相の電流値ｉｕが、Ｖ相の電流値ｉｖやＷ相の電流値ｉｗに対して、これらと逆極性であり、かつこれらの略２倍の大きさであるという関係を満たすか否かを判定する。これにより、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の少なくとも一つが故障しているか否かを判断する。
【００９２】
ステップＳ２３０〜Ｓ２３４では、以下のように、ステップＳ２１０〜Ｓ２１４やステップＳ２２０〜Ｓ２２４と同様の処理をＷ相およびＵ相について行う。
【００９３】
ステップＳ２３０において、制御回路９は、ステップＳ２００でＷ相電流センサ７から取得したＷ相電流値ｉｗとＵ相電流センサ５から取得したＵ相電流値ｉｕが略一致しているか否かを判断する。具体的には、Ｗ相電流値ｉｗとＵ相電流値ｉｕの差の絶対値｜ｉｗ−ｉｕ｜を算出し、これが所定の閾値Ｅ以下であれば、ステップＳ２００で各電流値を取得したサンプリングタイミングにおいて、Ｗ相電流値ｉｗとＵ相電流値ｉｕが略一致していると判断してステップＳ２３１に進む。一方、｜ｉｗ−ｉｕ｜が閾値Ｅよりも大きければ、Ｗ相電流値ｉｗとＵ相電流値ｉｕは略一致していないと判断してステップＳ２４０に進む。なお、上記の閾値Ｅは、Ｗ相電流センサ７およびＵ相電流センサ５の誤差を考慮して設定することが好ましく、ステップＳ２１０やステップＳ２２０の判定で用いられる閾値Ｅと同じ値でもよく、異なる値でもよい。
【００９４】
ステップＳ２３１において、制御回路９は、ステップＳ２３０で電流値が略一致すると判断したＷ相およびＵ相とは異なるＶ相の電流値ｉｖと、Ｗ相の電流値ｉｗとに基づいて、Ｗ相電流センサ７およびＶ相電流センサ６の少なくとも一方が故障しているか否かを判断する。ここでは、Ｗ相電流値ｉｗとＵ相電流値ｉｕが略一致するサンプリングタイミングにおいて、Ｖ相電流値ｉｖが、Ｗ相電流値ｉｗと極性が逆であり、かつＷ相電流値ｉｗの略２倍の大きさであるという判定条件を満たすか否かを判断する。具体的には、上記の判定条件に対応する判定値として、Ｖ相電流値ｉｖの半分とＷ相電流値ｉｗとを合計してその絶対値を求める。こうして求められた判定値｜１／２×ｉｖ＋ｉｗ｜が所定の閾値Ｆ以下であれば、上記の判定条件を満たすと判断してステップＳ２３２に進む。一方、判定値｜１／２×ｉｖ＋ｉｗ｜が閾値Ｆよりも大きければ、上記の判定条件を満たしておらず、Ｗ相電流センサ７およびＶ相電流センサ６の少なくとも一方が故障しているものと判断する。この場合、ステップＳ２３３で故障を示す識別子Ｋに１を設定した後、ステップＳ２４０に進む。なお、上記の閾値Ｆは、ステップＳ２１２と同様に、Ｗ相電流センサ７およびＶ相電流センサ６の誤差を考慮して設定することが好ましい。
【００９５】
ステップＳ２３２において、制御回路９は、ステップＳ２３０で電流値が略一致すると判断したＷ相およびＵ相とは異なるＶ相の電流値ｉｖと、Ｕ相の電流値ｉｕとに基づいて、Ｕ相電流センサ５およびＶ相電流センサ６の少なくとも一方が故障しているか否かを判断する。ここでは、Ｗ相電流値ｉｗとＵ相電流値ｉｕが略一致するサンプリングタイミングにおいて、Ｖ相電流値ｉｖが、Ｕ相電流値ｉｕと極性が逆であり、かつＵ相電流値ｉｕの略２倍の大きさであるという判定条件を満たすか否かを判断する。具体的には、上記の判定条件に対応する判定値として、Ｖ相電流ｉｖの半分とＵ相電流値ｉｕとを合計してその絶対値を求める。こうして求められた判定値｜１／２×ｉｖ＋ｉｕ｜が所定の閾値Ｆ以下であれば、上記の判定条件を満たすと判断してステップＳ２４０に進む。一方、判定値｜１／２×ｉｖ＋ｉｕ｜が閾値Ｆよりも大きければ、上記の判定条件を満たしておらず、Ｕ相電流センサ５およびＶ相電流センサ６の少なくとも一方が故障しているものと判断する。この場合、ステップＳ２３４で故障を示す識別子Ｋに１を設定した後、ステップＳ２４０に進む。なお、このときの閾値Ｆは、ステップＳ２２１と同様に、Ｕ相電流センサ５およびＶ相電流センサ６の誤差を考慮して設定することが好ましい。
【００９６】
以上説明したステップＳ２３０〜Ｓ２３２の処理により、制御回路９は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７によりそれぞれ検出された３相の電流値のうち、Ｗ相の電流値ｉｗとＵ相の電流値ｉｕが略一致するサンプリングタイミングを検出する。そして、前述の判定条件を用いて、検出したサンプリングタイミングにおいて、Ｗ相およびＵ相とは異なるＶ相の電流値ｉｖが、Ｗ相の電流値ｉｗやＵ相の電流値ｉｕに対して、これらと逆極性であり、かつこれらの略２倍の大きさであるという関係を満たすか否かを判定する。これにより、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の少なくとも一つが故障しているか否かを判断する。
【００９７】
ステップＳ２４０以降では、図２のステップＳ１４０以降と同様の処理を行う。すなわち、ステップＳ２４０において、制御回路９は、識別子Ｋが０であるか否かを判定する。その結果、識別子Ｋが０であれば故障なしと判断してステップＳ２６０に進み、識別子Ｋが１であれば、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７のいずれか少なくとも一つが故障しているものと判断して、ステップＳ２５０において電流センサ故障確定フラグを設定した後、ステップＳ２６０に進む。その後は、ステップＳ２６０において、電流センサ故障確定フラグの有無に応じて、ゲート駆動指令をゲート駆動回路１０に出力するための電流制御処理を行い、続くステップＳ２７０において、図８に示した電流センサの故障診断処理を終了し、スタートに戻る。
【００９８】
以上説明した本発明の第２の実施形態による電流センサの故障診断処理について、図３に示した３相電流波形の例を用いて説明する。本実施形態では、３相電流のうちの２相の電流値が同じになるとき、残りの１相の電流値が、極性が逆で大きさが２倍であるという点に注目する。
【００９９】
たとえば図３において、符号３０８に示す位相角θが９０°のタイミングでは、波形３０２に示すＶ相電流Ｉｖと、波形３０３に示すＷ相電流Ｉｗとが、同じ−５０％となり一致する。このとき、残りの波形３０１に示すＵ相電流Ｉｕは、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗと比べて、極性が逆であり、かつ２倍の大きさの１００％となっている。同様に、符号３０９に示す位相角θが２７０°のタイミングにおいても、Ｖ相電流ＩｖとＷ相電流Ｉｗとが同じ５０％で一致し、このときＵ相電流Ｉｕは、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗと比べて、極性が逆であり、かつ２倍の大きさの−１００％となっている。
【０１００】
上記のタイミングにおいて、Ｕ相電流センサ５から出力される電流値Ｉｕ’は、Ｖ相電流センサ６から出力される電流値Ｉｖ’と極性が逆であり、かつ２倍であることから、以下の式が成り立つ。
Iu'＝-2×Iv'
【０１０１】
上記の式に前述の式（４）、（５）を代入すると、以下の式が得られる。
Iu×a＋d＝-2×(Iv×b＋e)
【０１０２】
上記の式に前述の式（１）、（２）を代入して展開すると共に、Iumax=Ivmaxの関係を用いることで、以下の式が得られる。
sin（π×θ/180）×Iumax×a＋d＝｛sin（π×θ/180）＋√3×cos（π×θ/180）｝×Iumax×b−2e
【０１０３】
Iu＝Iumaxとなるのは、θ＝90°のときである。したがって、上記の式は、以下の式のように表すことができる。
Iumax×a＋d＝Iumax×b−2e
【０１０４】
上記の式において右辺が０になるように項を移動すると、以下の式（２１）が得られる。
(a−b)×Iumax＋2e＋d＝0      （２１）
【０１０５】
Ｕ相およびＷ相についても同様に、以下の式（２２）が得られる。
(a−c)×Iumax＋2f＋d＝0      （２２）
【０１０６】
上記の式（２１）、（２２）を満足する条件は、ａ＝ｂ＝ｃ、かつｅ＝−1/2×ｄ、かつｆ=−1/2×ｄである。
【０１０７】
同様に、Ｗ相の電流値Ｉｗ’とＵ相の電流値Ｉｕ’とが一致するときには、以下の式（２３）、（２４）の関係が成り立つ。
(b−c)×Ivmax＋2f＋e＝0      （２３）
(b−a)×Ivmax＋2d＋e＝0      （２４）
【０１０８】
また、Ｕ相の電流値Ｉｕ’とＶ相の電流値Ｉｖ’とが一致するときには、以下の式（２５）、（２６）の関係が成り立つ。
(c−a)×Iwmax＋2d＋f＝0      （２５）
(c−b)×Iwmax＋2e＋f＝0      （２６）
【０１０９】
上記の式（２１）〜（２６）を全て満足する条件は、ａ＝ｂ＝ｃかつｄ＝ｅ＝ｆ＝０である。したがって、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、従来の方法では検出できなかった各相のオフセット変動量ｄ、ｅ、ｆの合計が０である故障を検出できることが分かる。これにより、従来に比べて故障検出率を向上させることができる。
【０１１０】
また、第１の実施形態で説明した電流センサの故障診断処理では、各相の電流がピークになるタイミングを検出している。そのため、たとえば所定のサンプリング周期ごとに取得した電流の各サンプリング値を比較し、ピークから下がったときの１つ前のサンプリング値がピーク値であるという判断を行う必要がある。したがって、処理が複雑になると共に、ピークになるタイミングを即時に検出できない。これに対して、本実施形態で説明した電流センサの故障診断処理では、２つの相の電流が略一致するタイミングを検出している。そのため、ピーク検出と比べて処理が簡素化され、即時の検出を実現することができるという利点がある。
【０１１１】
以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１１２】
（１）Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７は、３相交流モータであるモータ３と接続されたインバータ２からモータ３に流れる３相の電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗをそれぞれ検出する。これら３個の電流センサの故障を診断するときに、制御回路９は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７によりそれぞれ検出された３相の電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗのうちいずれか２相の電流値が略一致するタイミングを検出する（ステップＳ２１０、Ｓ２２０、Ｓ２３０）。そして、検出したタイミングにおける３相の電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの少なくとも一つに基づいて、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の少なくとも一つが故障しているか否かを判断する（ステップＳ２１１、Ｓ２１２、Ｓ２２１、Ｓ２２２、Ｓ２３１、Ｓ２３２）。このようにしたので、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７について、これらの電流センサの故障診断を高精度で確実に行うことができる。
【０１１３】
（２）ステップＳ２１１、Ｓ２１２において、制御回路９は、ステップＳ２１０で検出したタイミングにおいて電流値ｉｕと電流値ｉｖが略一致するＵ相およびＶ相とは異なるＷ相の電流値ｉｗが、略一致するＵ相およびＷ相の電流値ｉｕ、ｉｖに対して所定の関係を満たすか否かを判定する。具体的には、ステップＳ２１０で検出したタイミングにおいて、Ｗ相の電流値ｉｗが、電流値ｉｕ、ｉｖと極性が逆であり、かつ電流値ｉｕ、ｉｖの略２倍の大きさであるか否かを判定する。同様に、ステップＳ２２１、Ｓ２２２において、制御回路９は、ステップＳ２２０で検出したタイミングにおいて電流値ｉｖと電流値ｉｗが略一致するＶ相およびＷ相とは異なるＵ相の電流値ｉｕが、略一致するＶ相およびＷ相の電流値ｉｖ、ｉｗに対して所定の関係を満たすか否かを判定する。具体的には、ステップＳ２２０で検出したタイミングにおいて、Ｕ相の電流値ｉｕが、電流値ｉｖ、ｉｗと極性が逆であり、かつ電流値ｉｖ、ｉｗの略２倍の大きさであるか否かを判定する。また、ステップＳ２３１、Ｓ２３２において、制御回路９は、ステップＳ２３０で検出したタイミングにおいて電流値ｉｗと電流値ｉｕが略一致するＷ相およびＵ相とは異なるＶ相の電流値ｉｖが、略一致するＷ相およびＵ相の電流値ｉｗ、ｉｕに対して所定の関係を満たすか否かを判定する。具体的には、ステップＳ２３０で検出したタイミングにおいて、Ｖ相の電流値ｉｖが、電流値ｉｗ、ｉｕと極性が逆であり、かつ電流値ｉｗ、ｉｕの略２倍の大きさであるか否かを判定する。これにより、制御回路９は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７の少なくとも一つが故障しているか否かを判断する。このようにしたので、従来に比べて、これらの電流センサの故障診断を高精度に行うことができる。
【０１１４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、第１、第２の実施形態でそれぞれ説明した電流センサの故障診断処理を、制御回路９とは別の装置で行う例を説明する。
【０１１５】
図９は、本発明の第３の実施形態に係る電流センサの故障診断方法を適用した交流モータの可変速駆動系の構成を示す図である。これは、図１に示した第１および第２の実施形態によるものと比較して、故障診断装置２０をさらに備える点が異なっている。それ以外の部分については、図１と同様である。故障診断装置２０は、電流値取得部２１、タイミング検出部２２および故障診断部２３を備える。
【０１１６】
故障診断装置２０は、電流値取得部２１、タイミング検出部２２および故障診断部２３を備えており、第１の実施形態で説明した電流センサの故障診断処理、または第２の実施形態で説明した電流センサの故障診断処理のいずれかを実行する。そして、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７のいずれか少なくとも一つが故障と判断したら、その判断結果を制御回路９に出力する。
【０１１７】
電流値取得部２１は、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７からフィルタ回路４を介してそれぞれ出力されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを取得し、これらをタイミング検出部２２および故障診断部２３に出力する。この電流値取得部２１は、図２のステップＳ１００または図８のステップＳ２００に相当する処理を行う。
【０１１８】
タイミング検出部２２は、電流値取得部２１により取得された３相の電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに基づいて、いずれかの電流センサが故障しているか否かを判断するためのタイミングを検出する。具体的には、故障診断装置２０が第１の実施形態で説明した電流センサの故障診断処理を行う場合は、３相の電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗのうちいずれか１相の電流値がピーク値を示すタイミングを検出する。一方、故障診断装置２０が第２の実施形態で説明した電流センサの故障診断処理を行う場合は、３相の電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗのうちいずれか２相の電流値が略一致するタイミングを検出する。こうしていずれかのタイミングを検出したら、タイミング検出部２２は、その検出結果を故障診断部２３に出力する。この電流値取得部２１は、図２のステップＳ１１０、Ｓ１２０およびＳ１３０、または図８のステップＳ２１０、Ｓ２２０およびＳ２３０に相当する処理を行う。
【０１１９】
故障診断部２３は、タイミング検出部２２により検出されたタイミングにおける３相の電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの少なくとも一つに基づいて、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７のいずれか少なくとも一つが故障しているか否かを判断する。具体的には、故障診断装置２０が第１の実施形態で説明した電流センサの故障診断処理を行う場合は、タイミング検出部２２により検出されたいずれか１相の電流値がピーク値を示すタイミングにおいて、残りの２相の電流値の各々が、ピーク値である電流値と逆極性でかつ略半分の大きさであるか否かを判定する。一方、故障診断装置２０が第２の実施形態で説明した電流センサの故障診断処理を行う場合は、タイミング検出部２２により検出されたいずれか２相の電流値が略一致するタイミングにおいて、残りの１相の電流値が、略一致する２相の電流値と逆極性でかつ略２倍の大きさであるか否かを判定する。これらの判定結果から、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６およびＷ相電流センサ７のいずれか少なくとも一つが故障しているか否かを判断する。その結果、いずれかの電流センサが故障していると判断したら、故障診断部２３は、故障を検知したことを制御回路９に通知する。この故障診断部２３は、図２のステップＳ１１１〜Ｓ１１４、Ｓ１２１〜Ｓ１２４、Ｓ１３１〜Ｓ１３４、Ｓ１４０およびＳ１５０、または図８のステップＳ２１１〜Ｓ２１４、Ｓ２２１〜Ｓ２２４、Ｓ２３１〜Ｓ２３４、Ｓ２４０およびＳ２５０に相当する処理を行う。
【０１２０】
故障診断部２３によりいずれかの電流センサが故障していることを通知されると、制御回路９は、図２のステップＳ１６０または図８のステップＳ２６０で説明したように、通常時とは電流制御処理の内容を変更する。たとえば、Ｕ相電流センサ５、Ｖ相電流センサ６またはＷ相電流センサ７の中でどの電流センサが故障しているかを判断し、その電流センサの検出値を用いずに、正常な残り２相の電流値から求めた電流値を用いて、電流制御処理を行うようにする。
【０１２１】
以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、第１、第２の実施形態でそれぞれ説明したのと同様の作用効果を奏する。
【０１２２】
なお、以上説明した第３の実施形態では、制御回路９とは別の構成として故障診断装置２０を設け、この故障診断装置２０により電流センサの故障診断処理を行う例を説明したが、故障診断装置２０の一部または全部の機能を制御回路９により実現してもよい。すなわち、故障診断装置２０が有する電流値取得部２１、タイミング検出部２２および故障診断部２３のいずれか少なくとも一つは、制御回路９の機能として実現してもよい。
【０１２３】
また、以上説明した各実施形態や各種の変化例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されない。本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１：高圧バッテリー、２：インバータ、３：３相交流モータ、４：フィルタ回路、５：Ｕ相電流センサ、６：Ｖ相電流センサ、７：Ｗ相電流センサ、８：回転位置検出器、９：制御回路、１０：ゲート駆動回路、１１：電源回路、２０：故障診断装置、２１：電流値取得部、２２：タイミング検出部、２３：故障診断部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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