JP2005094912A

JP2005094912A - 電流センサの故障検出装置

Info

Publication number: JP2005094912A
Application number: JP2003324458A
Authority: JP
Inventors: Kunitoshi Tazume; 國利田爪; Kazuhiko Matsunami; 和彦松並
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】電流センサの故障検出装置において、故障した電流センサを特定し、電流の検出を継続し、メンテナンス性に優れたシステムを構築可能とすることにある。
【解決手段】電流センサの電流検出値の総和を演算する加算器とこの加算器の出力値が零であるか否かを判定する判定部とを備えた制御手段を設け、判定部は、判定した加算器の出力値が零でない場合において、一つの相の電流検出値が零で且つ残りの二つの相の電流検出値の和が零である場合には、電流検出値が零である一つの相の電流センサが故障であると判定している。
【選択図】図１

Description

この発明は、電流センサの故障検出装置に係り、特にモータ用インバータ等の三相交流電流を検出する電流センサの故障を検出する電流センサの故障検出装置に関するものである。

電気自動車の駆動源として使用される三相式のモータは、パルス振幅変調（ＰＭＷ）方式の三相インバータによる三相交流電流によって駆動されるようになっている。このような三相式のモータにおいて、三相交流電流が正常か否かを検出するために、各相のモータ巻線の電流を検出する電流センサの故障を検出する故障検出装置を設けている。

従来、電流センサの故障検出装置には、各相の電流センサの故障を検出するもので、各相の電流センサの電流検出値（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）の和が、零（０）にならなくなることで（ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ≠０）、電流センサの故障を検出するものがある。
また、電流センサの故障検出装置には、三相交流電流における任意の一対の交流電流を座標変換してその差を検出することによって、三相交流電流の平衡状態を判定するものがある。
特開平６−２５３５８５号公報特開２００１−１１２２９５号公報

ところが、従来、電流センサの故障検出装置にあっては、故障した電流センサを特定することは不可能であり、三相の各電流センサ中、二相の電流センサが正常であれば、異常な相の電流検出値を正常な二相の電流検出値から計算可能であるにもかかわらず、異常の電流センサを特定することができないために、電流の検出を継続することができなくなるという不都合があった。

この発明は、各相に設けられたモータ巻線の電流を検出する電流センサを設け、この電流センサの故障を検出する電流センサの故障検出装置において、前記電流センサの電流検出値の総和を演算する加算器とこの加算器の出力値が零であるか否かを判定する判定部とを備えた制御手段を設け、前記判定部は、判定した加算器の出力値が零でない場合において、一つの相の電流検出値が零で且つ残りの二つの相の電流検出値の和が零である場合には、電流検出値が零である一つの相の電流センサが故障であると判定することを特徴とする。

この発明の電流センサの故障検出装置は、判定した加算器の出力値が零でない場合において、一つの相の電流検出値が零で且つ残りの二つの相の電流検出値の和が零である場合には、電流検出値が零である一つの相の電流センサが故障であると判定することから、故障した電流センサを特定し、電流の検出を継続することができ、メンテナンス性に優れたシステムを構築可能とする。

この発明は、メンテナンス性に優れたシステムを構築可能とする目的を、故障した電流センサを特定することで実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。

図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。

図３において、２は電気自動車の駆動源として使用される三相式のモータである。このモータ２は、パルス振幅変調（ＰＭＷ）方式の三相のインバータ４による三相交流電流によって駆動されるものである。モータ２とインバータ４とは、Ｕ相線である第１電線６−１とＶ相線である第２電線６−２とＷ相線である第３電線６−３とで連絡されている。

第１電線６−１には、Ｕ相に設けられたモータ巻線の電流を検出する第１電流センサ８−１が設けられている。第２電線６−２には、Ｖ相に設けられたモータ巻線の電流を検出する第２電流センサ８−２が設けられている。第３電線６−３には、Ｗ相に設けられたモータ巻線の電流を検出する第３電流センサ８−３が設けられている。

これら第１〜第３電流センサ８−１〜８−３は、故障検出装置１０に連絡している。この故障検出装置１０においては、第１〜第３電流センサ８−１〜８−３に第１〜第３入力線１２−１〜１２−３で連絡するとともに第１〜第３出力線１４−１〜１４−３でインバータ４に連絡した制御手段１６と、この制御手段１６に連絡した故障通知手段１８とが備えられている。制御手段１６には、加算器１６Ａと判定部１６Ｂと演算部１６Ｃとが設けられている。

制御手段１６の加算器１６Ａは、第１〜第３電流センサ８−１〜８−３の各電流検出値（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）の総和を演算するものである。

制御手段１６の判定部１６Ｂは、加算器１６Ａのインバータ４への出力値（ｉｕ’、ｉｖ’、ｉｗ’）が零（０）か否かを判定し、ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０の場合に、各電流センサ８が正常と判定するものである。

また、この判定部１６Ｂは、判定した加算器１６Ａの出力値（ｉｕ’、ｉｖ’、ｉｗ’）が零（０）でない場合において、一つの相の電流検出値が零（０）で且つ残りの二つの相の電流検出値の和が零（０）である場合には、電流検出値が零（０）である一つの相の電流センサ８が故障であると判定するものである。

制御手段１６の演算部１６Ｃは、前記残りの二つの相の電流センサの電流検出値から、前記故障と判定された一つの相の電流値を演算するものである。

故障通知手段１８は、第１〜第３電流センサ８−１〜８−３中のいずれかの電流センサ８の故障を通知するものである。

次に、この実施例の作用を、図１のフローチャートに基づいて説明する。

図１において、制御手段１６のプログラムがスタートすると（ステップ１０２）、先ず、ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０か否かを判断し（ステップ１０４）、このステップ１０４がＹＥＳの場合には、ｉｕ’＝ｉｕ、ｉｖ’＝ｉｖ、ｉｗ’＝ｉｗとし（ステップ１０６）、前記ステップ１０４に戻す。

前記ステップ１０４がＮＯの場合には、ｉｕ＝０のとき、ｉｖ＋ｉｗ＝０か否かを判断し（ステップ１０８）、このステップ１０８がＹＥＳの場合には、Ｕ相の第１電流センサ８−１が故障したことを通知し（ステップ１１０）、そして、ｉｖ’＝ｉｖ、ｉｗ’＝ｉｗ、ｉｕ’＝−ｉｖ−ｉｗとし（ステップ１１２）、前記ステップ１０８に戻す。

前記ステップ１０８がＮＯの場合には、ｉｖ＝０のとき、ｉｕ＋ｉｗ＝０か否かを判断し（ステップ１１４）、このステップ１１４がＹＥＳの場合には、Ｖ相の第２電流センサ８−２が故障したことを通知し（ステップ１１６）、ｉｕ’＝ｉｕ、ｉｗ’＝ｉｗ、
ｉｖ’＝−ｉｕ−ｉｗとし（ステップ１１８）、前記ステップ１１４に戻す。

前記ステップ１１４がＮＯの場合には、ｉｗ＝０のとき、ｉｕ＋ｉｖ＝０か否かを判断し（ステップ１２０）、このステップ１２０がＹＥＳの場合には、Ｗ相の第３電流センサ８−３が故障したことを通知し（ステップ１２２）、ｉｕ’＝ｉｕ、ｉｖ’＝ｉｖ、
ｉｗ’＝−ｉｕ−ｉｖとし（ステップ１２４）、前記ステップ１２０に戻す。

前記ステップ１２０がＮＯの場合には、第１〜第３電流センサ８−１〜８−３中の複数が故障したことを通知をする（ステップ１２６）。

即ち、この実施例においては、各相の第１〜第３電流センサ８−１〜８−３の電流検出値（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）の和が０、つまり、ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０であれば、電流センサ８はすべて正常であり、電流検出値（ｉｕ）をそのままｉｕ’とし、電流検出値（ｉｖ）をそのままｉｖ’とし、電流検出値（ｉｗ）もそのままｉｗ’とする。

一方、ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ≠０であれば、第１〜第３電流センサ８−１〜８−３中のどれかが故障したことを意味している。

つまり、ｉｕ＝０のときに、ｉｖ＋ｉｗ＝０であれば、Ｖ相の電流センサ８−２とＷ相の電流センサ８−３とは正常であることを意味しており、ｉｖ’＝ｉｖ、ｉｗ’＝ｉｗ、ｉｕ’＝−ｉｖ−ｉｗとし、Ｕ相の電流センサ８−１が故障であることを通知する。

また、ｉｕ＝０のときに、ｉｖ＋ｉｗ≠０の場合、ｉｖ＝０のときに、ｉｕ＋ｉｗ＝０であれば、Ｕ相の電流センサ８−１とＷ相の電流センサ８−３とは正常であることを意味しており、ｉｕ’＝ｉｕ、ｉｗ’＝ｉｗ、ｉｖ’＝−ｉｕ−ｉｗとし、Ｖ相の電流センサ８−２が故障であることを通知する。

更に、ｉｕ＝０のときに、ｉｖ＋ｉｗ≠０、且つ、ｉｖ＝０のときに、ｉｕ＋ｉｗ≠０の場合に、ｉｗ＝０のときに、ｉｕ＋ｉｖ＝０であれば、Ｕ相の電流センサ８−１とＶ相の電流センサ８−２とは正常であることを意味しており、ｉｕ’＝ｉｕ、ｉｖ’＝ｉｖ、ｉｗ’＝−ｉｕ−ｉｖとし、Ｗ相の電流センサ８−３が故障であることを通知する。

そして、ｉｕ＝０のときに、ｉｖ＋ｉｗ≠０、且つ、ｉｖ＝０のときに、ｉｕ＋ｉｗ≠０且つｉｗ＝０のときに、ｉｕ＋ｉｖ≠０であれば、第１〜第３電流センサ８−１〜８−３中の複数が故障したことを通知する。

この実施例における電流センサの故障検出の原理について説明すると、図２に示す如く、実際に流れている電流では、ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０が、常に成り立つ。ところが、電流センサの検出感度異常が発生すると（この例では、Ｖ相）、異常な電流センサのみ実際に流れている電流よりも振幅の異なる電流波形を出力する。但し、検出感度が異常でも電流が零（０）のときは、電流検出値も零（０）となる。従って、検出感度異常の電流センサの電流検出値が零（０）のときは、残り二相の正常な電流センサの電流検出値の和は、零（０）となる。しかしながら、正常な電流センサの電流検出値が零（０）のとき、残り二相の電流センサの電流検出値は、異常な電流センサの電流検出値と正常な電流センサの電流検出値の和となるため、その和は、零（０）とならない。よって、異常な電流センサの特定をすることが可能となる。

この結果、電流センサ８の電流検出値の総和を演算する加算器１６Ａとこの加算器１６Ａの出力値が零であるか否かを判定する判定部１６Ｂとを備えた制御手段１６を設け、判定部１６Ｂは、判定した加算器１６Ａの出力値が零（０）でない場合において、一つの相の電流検出値が零（０）で且つ残りの二つの相の電流検出値の和が零（０）である場合には、電流検出値が零（０）である一つの相の電流センサが故障であると判定することから、故障した電流センサを特定することができ、メンテナンス性に優れたシステムを構築可能とする。

また、制御手段１６は、残りの二つの相の電流センサの電流検出値から、故障と判定された一つの相の電流値を演算する演算部１６Ｃを備えていることから、一つの相の電流センサが故障していても、残りの二つの相の電流センサから故障している相の電流値を演算することが可能となる。

つまり、三相の各相の電流センサの電流検出値の和が零（０）でないときに、ある相の電流センサの電流検出値が零（０）のときの他の二相の電流センサの電流検出値の和が零（０）となるとき、この電流センサの電流検出値が零（０）である相の電流センサを故障と判定し、他の二相の電流センサの電流検出値から前記故障した相の電流値を計算により求めることで、故障した電流センサを特定することができ、電流の検出を継続することができる。

なお、この発明においては、電流センサの電流検出値やその和が零（０）Ａ（アンペア）であると判定するときに、実際は、例えば、−０．１Ａ（アンペア）以上０．１Ａ（アンペア）以下、というように、検出誤差を見込んで幅を持たせることは、言うまでもない。

故障した電流センサを特定してメンテナンス性に優れたシステムを構築可能とすることを、他の電気回路においても適用することができる。

電流センサの故障検出のフローチャートである。電流センサの故障検出の原理を説明する図である。電流センサの故障検出装置のシステム構成図である。

符号の説明

２モータ
４インバータ
８電流センサ
１６制御手段
１６Ａ加算器
１６Ｂ判定部
１６Ｃ演算部

Claims

各相に設けられたモータ巻線の電流を検出する電流センサを設け、この電流センサの故障を検出する電流センサの故障検出装置において、前記電流センサの電流検出値の総和を演算する加算器とこの加算器の出力値が零であるか否かを判定する判定部とを備えた制御手段を設け、前記判定部は、判定した加算器の出力値が零でない場合において、一つの相の電流検出値が零で且つ残りの二つの相の電流検出値の和が零である場合には、電流検出値が零である一つの相の電流センサが故障であると判定することを特徴とする電流センサの故障検出装置。
前記制御手段は、前記残りの二つの相の電流センサの電流検出値から、前記故障と判定された一つの相の電流値を演算することを特徴とする請求項１に記載の電流センサの故障検出装置。