(57)【要約】【課題】電流センサの異常判定を行うときのコストを低減する。【解決手段】リレーＡ，Ｄをオンにしてバッテリー１２とコンデンサＣとの間を導通状態に切り換える。そのときのバッテリー１２からコンデンサＣへ流れる突入電流の電流センサ２４による検出最大値、及び突入電流最大値の検出時におけるバッテリー電圧の電圧センサ２６による検出値に基づいて、電流センサ２４の異常を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーと負荷との間を流れる電流を検出する電流センサの異常を判定する装置であって、
バッテリーの電圧を検出する電圧センサと、
バッテリーと負荷との間の導通／非導通の切り換えが可能な接続手段と、
バッテリーと負荷との間を非導通から導通に切り換えたときにおけるバッテリーから負荷へ流れる突入電流の電流センサによる検出最大値、及び該最大値の検出時におけるバッテリー電圧値に基づいて、電流センサの異常を判定する異常判定手段と、
を有することを特徴とする電流センサの異常判定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電流センサの異常判定装置であって、
前記突入電流の最大値と前記突入電流最大時のバッテリー電圧値との間の特性に関する正常領域を記憶する記憶手段を有し、
前記異常判定手段は、前記突入電流の電流センサによる検出最大値及び該最大値の検出時におけるバッテリー電圧値の前記特性上の位置が前記正常領域から外れた場合に、電流センサが異常であると判定することを特徴とする電流センサの異常判定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電流センサの異常判定装置であって、
電流センサの異常判定時より過去に検出された前記突入電流の電流センサによる検出最大値及び該最大値の検出時におけるバッテリー電圧値に基づいて、前記正常領域を設定する学習手段を有することを特徴とする電流センサの異常判定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電流センサの異常判定装置であって、
前記異常判定手段は、前記突入電流の電流センサによる検出最大値と該最大値の検出時におけるバッテリー電圧値との比が所定範囲から外れた場合に、電流センサが異常であると判定することを特徴とする電流センサの異常判定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電流センサの異常判定装置であって、
電流センサの異常判定時より過去に算出された前記突入電流の電流センサによる検出最大値と該最大値の検出時におけるバッテリー電圧値との比に基づいて、前記所定範囲を設定する学習手段を有することを特徴とする電流センサの異常判定装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の電流センサの異常判定装置であって、
前記負荷はコンデンサであることを特徴とする電流センサの異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサの異常を判定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来における電流センサの異常判定装置の一例が特開２００１−１１２２９５号公報（特許文献１）に開示されている。この従来の装置は３相インバータからモータに流れる電流を検出する電流センサの異常を判定するものであり、３相中の２相（例えばＶ相及びＷ相）のそれぞれに２個の電流センサが設けられている。そして、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流をそれぞれベクトル表示した場合を考え、各電流センサの検出値に関して、Ｖ相及びＷ相の検出電流ベクトルをＵ相のベクトルに直交する軸に投影したときの長さを演算する。Ｖ相の投影長さとＷ相の投影長さとの差が振動状態を示す演算結果となる電流センサの組み合わせが存在する場合は、その組み合わせの各々の検出値と同じ相に設けられた電流センサの検出値とを比較する。そして、それらの検出値が一致しない場合は、振動状態を示す演算結果の演算に用いられた方の電流センサが故障したものと判定している。
【０００３】
また、その他の背景技術として、電流センサを用いた電流検出の一例が特許文献２〜４に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１２２９５号公報
【特許文献２】特開平１０−２５３６８２号公報
【特許文献３】特開平３−１１５８６９号公報
【特許文献４】特開昭６３−２５２２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示す電流センサの異常判定装置においては、電流センサの異常を検出するために、１ライン中に複数の電流センサを設ける必要があるので、コストが増大してしまうという問題点がある。
【０００６】
本発明は、１ライン中に複数の電流センサを設けることなく電流センサの異常判定を可能とすることにより、コストを低減することができる電流センサの異常判定装置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】
【０００７】
本発明に係る電流センサの異常判定装置は、バッテリーと負荷との間を流れる電流を検出する電流センサの異常を判定する装置であって、バッテリーの電圧を検出する電圧センサと、バッテリーと負荷との間の導通／非導通の切り換えが可能な接続手段と、バッテリーと負荷との間を非導通から導通に切り換えたときにおけるバッテリーから負荷へ流れる突入電流の電流センサによる検出最大値、及び該最大値の検出時におけるバッテリー電圧値に基づいて、電流センサの異常を判定する異常判定手段と、を有することを要旨とする。
【０００８】
本発明に係る電流センサの異常判定装置において、前記突入電流の最大値と前記突入電流最大時のバッテリー電圧値との間の特性に関する正常領域を記憶する記憶手段を有し、前記異常判定手段は、前記突入電流の電流センサによる検出最大値及び該最大値の検出時におけるバッテリー電圧値の前記特性上の位置が前記正常領域から外れた場合に、電流センサが異常であると判定するものとすることもできる。この態様の本発明に係る電流センサの異常判定装置において、電流センサの異常判定時より過去に検出された前記突入電流の電流センサによる検出最大値及び該最大値の検出時におけるバッテリー電圧値に基づいて、前記正常領域を設定する学習手段を有するものとすることもできる。
【０００９】
本発明に係る電流センサの異常判定装置において、前記異常判定手段は、前記突入電流の電流センサによる検出最大値と該最大値の検出時におけるバッテリー電圧値との比が所定範囲から外れた場合に、電流センサが異常であると判定するものとすることもできる。この態様の本発明に係る電流センサの異常判定装置において、電流センサの異常判定時より過去に算出された前記突入電流の電流センサによる検出最大値と該最大値の検出時におけるバッテリー電圧値との比に基づいて、前記所定範囲を設定する学習手段を有するものとすることもできる。
【００１０】
本発明に係る電流センサの異常判定装置において、前記負荷はコンデンサであることが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、バッテリーと負荷との間を非導通から導通に切り換えたときにおけるバッテリーから負荷へ流れる突入電流の電流センサによる検出最大値、及び該最大値の検出時におけるバッテリー電圧値に基づいて、電流センサの異常を判定することにより、１ライン中に複数の電流センサを設けることなく電流センサの異常判定を行うことができるので、コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る電流センサの異常判定装置を含む電動機駆動制御システムの構成の概略を示す図である。本実施形態に係る電動機駆動制御システムは、モータ１０、バッテリー１２、インバータ１４、コントローラ２０、接続装置２２、電流センサ２４、及び電圧センサ２６，２８を備えている。そして、本実施形態においては、電流センサ２４の異常をコントローラ２０によって判定する。なお、本実施形態に係る電動機駆動制御システムの適用例としては、ハイブリッド車両や電気自動車が挙げられる。
【００１４】
バッテリー１２は、モータ１０の駆動用電源として設けられ、直流電圧を出力可能である。モータ１０は、３相コイルに流れる交流電流により車輪等の負荷を駆動することができる。さらに、車輪等の負荷の回転エネルギーを利用してモータ１０を発電運転させることもできる。
【００１５】
インバータ１４は、直列接続された１対のスイッチング素子からなるアームを３本備えており、バッテリー１２からの直流電圧をスイッチング動作により１２０度ずつ位相が異なる３相交流に変換してモータ１０の３相コイルの各相に交流電流を供給することが可能である。さらに、インバータ１４は、モータ１０の３相コイルの電流を直流に変換してバッテリー１２に回生する方向の変換も可能である。また、インバータ１４のバッテリー１２側端子間には、コンデンサＣ及び放電用抵抗Ｒｄが設けられている。
【００１６】
接続装置２２は、バッテリー１２とインバータ１４との間の導通／非導通の切り換えが可能である。そして、接続装置２２は、リレーＡ，Ｂ，Ｄ及び電流制限用抵抗Ｒを有している。
【００１７】
リレーＡ，Ｄがオンしているときは、バッテリー１２とインバータ１４とが電流制限用抵抗Ｒを介して導通される。一方、リレーＢ，Ｄがオンしているときは、バッテリー１２とインバータ１４とが電流制限用抵抗Ｒを介さずに導通される。また、リレーＡ，Ｂ，Ｄがオフ、すなわちバッテリー１２とインバータ１４との間が非導通のときは、コンデンサＣに蓄えられていた電荷が放電用抵抗Ｒｄによって放電される。
【００１８】
バッテリー１２とインバータ１４との間を非導通から導通に切り換えるときは、まずリレーＡ，Ｄをオンにする（リレーＢはオフのままである）。このとき、バッテリー１２から電流制限用抵抗Ｒを介してコンデンサＣに電流が流れるため、バッテリー１２からコンデンサＣに流れ込む突入電流が制限される。そして、リレーＡ，Ｄをオンにしてから所定時間ｔ１経過後にリレーＢをオンにする。ここでの所定時間ｔ１については、コンデンサＣが充電されるのに十分な時間として設定され、電流制限用抵抗Ｒの抵抗値及びコンデンサＣの容量値を考慮して設定される。このようなリレーＡ，Ｂ，Ｄの導通タイミングの制御がコントローラ２０によって行われることで、バッテリー１２からの大電流放電を抑制することができる。
【００１９】
なお、本実施形態の接続装置２２によるバッテリー１２とインバータ１４との間の導通状態の切り換えについては、非導通状態、電流制限用抵抗Ｒを介した導通状態、電流制限用抵抗Ｒを介さない導通状態の切り換えが可能であればよく、接続装置２２内のリレー及び電流制限用抵抗の回路構成は図１に示す構成に限るものではない。
【００２０】
電流センサ２４は、バッテリー１２から放電される電流及びバッテリー１２に充電される電流を検出する。電流センサ２４の検出値はコントローラ２０に入力される。
【００２１】
電圧センサ２６は、バッテリー１２の端子間電圧を検出する。電圧センサ２６の検出値はコントローラ２０に入力される。
【００２２】
電圧センサ２８は、コンデンサＣの充電電圧を検出する。電圧センサ２８の検出値はコントローラ２０に入力される。
【００２３】
コントローラ２０は、インバータ１４の駆動を制御することにより、モータ１０の運転状態を制御する。そして、コントローラ２０は、バッテリー１２とインバータ１４との間を導通させるときに、前述したリレーＡ，Ｂ，Ｄの導通タイミングの制御も行う。
【００２４】
さらに、コントローラ２０は、後述する処理を実行することにより、電流センサ２４の異常を判定する。コントローラ２０は、電流センサ２４が異常であると判定した場合、電流センサ２４の異常を示す信号を出力することにより、操作者に電流センサ２４の異常を知らせる。
【００２５】
次に、コントローラ２０により実行される電流センサの異常判定処理を図２に示すフローチャートを用いて説明する。この異常判定処理については、バッテリー１２とインバータ１４との間を非導通から導通に切り換えるごとに実行される。
【００２６】
ステップ（以下Ｓとする）１においては、リレーＡ，Ｄがオフからオンに切り換えられる。このとき、バッテリー１２とインバータ１４との間が電流制限用抵抗Ｒを介した導通状態となり、バッテリー１２から電流制限用抵抗Ｒを介してコンデンサＣへ突入電流が流れ込む。そして、Ｓ２に進む。
【００２７】
Ｓ２においては、バッテリー１２からコンデンサＣへ流れる突入電流の電流センサ２４による検出最大値Ｉｍが求められる。リレーＡ，Ｄをオンにしてからの突入電流の時系列波形は、例えば図３に示すような波形となる。ここでは、例えば、リレーＡ，Ｄをオンにしてからの電流センサ２４による検出値の最大値を更新して記憶することにより、最大値Ｉｍを得ることができる。そして、Ｓ３に進む。
【００２８】
Ｓ３においては、最大値Ｉｍの検出時におけるバッテリー１２の端子間電圧値Ｖｍが求められる。このバッテリー電圧値Ｖｍについては、最大値Ｉｍの検出時における電圧センサ２６の検出値から得ることができる。そして、Ｓ４に進む。
【００２９】
Ｓ４においては、電流センサ２４の異常判定が行われる。ここで、突入電流の最大値と突入電流最大時のバッテリー電圧値との間の特性は、予め決められた関係にある。この関係は、電流制限用抵抗Ｒの抵抗値及びコンデンサＣの容量値等によって決まるものである。ただし、実際の特性は、電流制限用抵抗Ｒの抵抗値及びコンデンサＣの容量値のばらつき、電流センサ２４及び電圧センサ２６の検出誤差等により、ある程度のばらつきを持つ。したがって、図４に示すように、突入電流の最大値と突入電流最大時のバッテリー電圧値との間の特性に関して、設計中央値のときの特性（線形関係）を中央として上述の要因によるばらつきを考慮した正常領域を設定することができ、この正常領域をコントローラ２０内に記憶させておく。そして、Ｉｍ及びＶｍの組に関して、図４の特性上の位置（図４では○で示す）がこの正常領域内にあるか否かを判定することにより、電流センサ２４の異常判定を行うことができる。図４に示すように、Ｉｍ及びＶｍの位置が正常領域内にある場合は電流センサ２４が正常と判定し、正常領域から外れた場合は電流センサ２４が異常と判定する。
【００３０】
また、図４に示す正常領域については、図４に示す特性における傾きの範囲としても表すことができるので、傾きを示すＶｍ／Ｉｍ（またはＩｍ／Ｖｍ）の値を算出し、Ｖｍ／Ｉｍ（またはＩｍ／Ｖｍ）の値が所定の正常範囲内にあるか否かを判定することによっても、電流センサ２４の異常判定を行うことができる。すなわち、Ｖｍ／Ｉｍ（またはＩｍ／Ｖｍ）の値が所定の正常範囲内にある場合は電流センサ２４が正常と判定し、Ｖｍ／Ｉｍ（またはＩｍ／Ｖｍ）の値が所定の正常範囲から外れた場合は電流センサ２４が異常と判定する。ここでの正常範囲については、設計中央値のときの傾きを中央値として上述の要因によるばらつきを考慮した範囲として設定することができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、バッテリー１２とコンデンサＣとの間を非導通から導通に切り換えたときにおけるバッテリー１２からコンデンサＣへ流れる突入電流の電流センサ２４による検出最大値Ｉｍ、及び最大値Ｉｍの検出時におけるバッテリー１２の電圧値Ｖｍに基づいて、電流センサ２４の異常を判定している。これによって、１ライン中に複数の電流センサを設けることなく、電流センサ２４の異常判定を行うことができるので、コストを低減することができる。
【００３２】
さらに、本実施形態においては、Ｓ４で電流センサ２４が異常であると判定された場合は、リレーＡ，Ｄをオンにしてから所定時間ｔ１経過後のコンデンサＣの充電電圧Ｖｃを電圧センサ２８によって調べてもよい。ここで、バッテリー１２とコンデンサＣとの間の断線等の異常が発生していなければ、コンデンサＣの充電は十分行われている。一方、バッテリー１２とコンデンサＣとの間の断線等の異常が発生した場合は、コンデンサＣの充電は途中で遮断されることになる。したがって、リレーＡ，Ｄをオンにしてから所定時間ｔ１経過後の電圧センサ２８の検出値Ｖｃが所定値以上であるか否かを判定することにより、バッテリー１２とコンデンサＣとの間の断線等の異常が発生したか否かを判定することができる。ここでの所定値については、バッテリー１２の電圧を考慮して設定することができる。Ｖｃの値が所定値以上の場合は、バッテリー１２とコンデンサＣとの間の断線等の異常は発生しておらず、電流センサ２４が異常であると判定する。一方、Ｖｃの値が所定値以上の場合は、バッテリー１２とコンデンサＣとの間の断線等の異常が発生したと判定する。このように、リレーＡ，Ｄをオンにしてから所定時間ｔ１経過後の電圧センサ２８の検出値Ｖｃを調べることにより、バッテリー１２とコンデンサＣとの間の断線等の異常と、電流センサ２４の異常と、を区別することができるので、電流センサ２４の異常判定の精度を向上させることができる。
【００３３】
なお、バッテリー１２の端子間電圧を検出する電圧センサ２６、及びコンデンサＣの充電電圧を検出する電圧センサ２８については、通常の電動機駆動制御システム内に設けられているものである。ただし、通常の電動機駆動制御システムにおいては、電流センサ２４の異常判定を行う目的で電圧センサ２６，２８を設けているわけではない。
【００３４】
また、本実施形態においては、コントローラ２０は、図４に示す正常領域を電流センサ２４の異常判定時より過去に検出したＩｍ及びＶｍの値に基づいて設定してもよい。ここで、Ｉｍ及びＶｍの値については、バッテリー１２とインバータ１４との間を非導通から導通に切り換えるごとに求めることができる。したがって、図５に示すように、複数組のＩｍ及びＶｍの位置（図５では○で示す）に基づいて、正常領域を学習して設定することができる。ここで、正常領域については、例えば図５に示すように、原点を通る直線を境界線とし、複数組のＩｍ及びＶｍの位置を含む領域として設定することができる。ただし、正常領域の学習途中でＩｍ及びＶｍの位置が設計中央値から大きく外れた場合は、電流センサ２４が異常であると判定する。
【００３５】
そして、Ｖｍ／Ｉｍ（またはＩｍ／Ｖｍ）の値に基づく異常判定に用いられる所定の正常範囲についても、電流センサ２４の異常判定時より過去に算出した複数のＶｍ／Ｉｍ（またはＩｍ／Ｖｍ）の値に基づいて、学習して設定してもよい。例えば、複数回算出された値の中で、Ｖｍ／Ｉｍ（またはＩｍ／Ｖｍ）の最小値が正常範囲の下限値として設定され、Ｖｍ／Ｉｍ（またはＩｍ／Ｖｍ）の最大値が正常範囲の上限値として設定される。ただし、正常範囲の学習途中でＶｍ／Ｉｍ（またはＩｍ／Ｖｍ）の値が設計中央値のときの値から大きく外れた場合は、電流センサ２４が異常であると判定する。
【００３６】
上記の正常領域または正常範囲を学習して設定する例によれば、システム固有の正常領域または正常範囲を設定して電流センサ２４の異常判定を行うことができるので、電流センサ２４の異常判定の精度を向上させることができる。
【００３７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る電流センサの異常判定装置を含む電動機駆動制御システムの構成の概略を示す図である。
【図２】電流センサの異常判定処理を説明するフローチャートである。
【図３】突入電流の時系列波形の一例を示す図である。
【図４】突入電流最大値と突入電流最大時のバッテリー電圧値との間の特性の一例を示す図である。
【図５】異常判定に用いる正常領域を学習して設定する例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  モータ、１２  バッテリー、１４  インバータ、２０  コントローラ、２２  接続装置、２４  電流センサ、２６，２８  電圧センサ、Ａ，Ｂ，Ｄ  リレー、Ｃ  コンデンサ、Ｒ  電流制限用抵抗。
【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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