JP2006050886A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源装置の駆動回路に流れる電流の異常を精度良く検出する。
【解決手段】 電流検出部６０ａは、モータ電流ＭＣＲＴがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えたタイミングでサンプリングを開始し、所定の演算周期ごとにモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘをホールドする。異常判定部６２ａは、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄよりも大きいか否かを判定し、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを連続して越える回数をカウントする。異常判定部６２ａは、カウント値が少なくとも３以上に達すると、モータ電流異常を指示する検出信号ＤＥＴを生成してリレー駆動部６４および報知部６６へ出力する。リレー駆動部６４は、検出信号ＤＥＴを受けると信号ＳＥを生成してシステムリレーをオフする。報知部６６は信号ＡＬを生成して電源装置外部の表示手段へ出力する。
【選択図】 図４

Description

この発明は、電源装置に関し、特に、電源装置に搭載された駆動回路に流れる電流の異常を検出する機能を備えた電源装置に関する。

最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。

また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。

ここで、ハイブリッド自動車および電気自動車に搭載される直流電源としては、高出力を得るために高電圧のものが一般に用いられる。高電圧の直流電源を用いた場合、過負荷時において、過熱による電動機の焼き付きや焼損などが生じる危険がある。また、漏電時には感電の危険がある。このため、これらの危険を回避できるような安全装置が求められる（たとえば特許文献１参照）。

図１３は、特許文献１に記載される電気自動車用安全装置の構成を示すブロック図である。

図１３を参照して、電気自動車用安全装置２００は、直流電源１１０から負荷回路１３０への給電路Ｌに開閉器１５０を設け、保護回路１４０からドライブ回路１５１に入力される外部信号に応じて開閉器１５０を開閉動作するように構成される。

より具体的には、保護回路１４０において、給電路Ｌを通過する電流が電流検出器１４１により検出される。電流検出器１４１の出力は、電流検出回路１４２で増幅されて制御回路１４３に入力される。制御回路１４３は、検出された電流値が負荷回路１３０の定格電流を越えた時点から所定の動作時間が経過した後に検出電流値が定格電流以下になっていなければ、出力リレー回路１４４を駆動し、ドライブ回路１５１を介して開閉器１５０の接点ｒをオフにする。

なお、このときの動作時間は、電流検出器１４１での検出電流値が定格電流を越えた時点から時限され、この時間が経過した後にも定格電流以下になっていないときに開閉器１５０を遮断するように設定される時間である。また、動作時間は、たとえば電流値が大きくなるほど反比例的に短くなるように、通過電流の大きさに応じて設定される。さらに、動作時間の時限中に検出電流が定格電流以下になれば開閉器１５０の遮断は行なわず、次に定格電流を越えた時点から改めて時限動作が行なわれる。
特開平７−１２３５０４号公報 特開２００４−２１５３１６号公報

図１３に示す電気自動車用安全装置においては、通過電流が定格電流以上になったことが検出されると、検出時点から所定の動作時間が経過するまでに上記定格電流よりも小さくなっていなければ負荷回路１３０への給電が遮断されるので、過電流に対する保護が可能となる。

また、動作時間が経過するまでは負荷回路１３０への給電が継続することから、負荷回路１３０が一時的に過負荷になったとしても負荷回路１３０への給電が直ちに遮断されることがないので、異常がないときに保護回路１４０が作動して給電が遮断されるという不都合が回避される。

しかしながら、図１３における異常判定方法においては、定格電流と通過電流の大きさにより一義的に決まる動作時間とに基づいて通過電流の異常の有無を判定することから、以下に述べる点において、その異常検出精度に問題が生じる。

詳細には、図１３の負荷回路１３０として、たとえばインバータおよび交流モータが設けられているときには、通過電流は、正常動作時において正弦波の電流波形を示す一方、インバータの制御に異常が生じたときなどは、本来の正弦波とは程遠い電流波形となる。

異常時の通過電流としては、たとえば、一時的に定格電流を大きく越えて流れる電流波形や正弦波の上限レベル付近を前後して継続的に流れる電流波形のパターンが挙げられる。定格電流を上回る大電流がインバータに流れた場合には、その通過電流の大きさと流れる時間とに応じてインバータに一時的に大きな負荷がかかることから、インバータが破壊されるおそれがある。一方、正弦波の上限レベル付近を前後して継続的に通過電流が流れた場合については、インバータに正常時の最大レベルの負荷が連続してかかることから、やはりインバータを破壊してしまうこととなる。したがって、インバータの破壊を防ぐためには、正常動作時では有り得ない電流波形については、確実に異常と判定することが求められる。

そこで、上記の異常検出方法によれば、一時的に定格電流を大きく越えて流れる異常電流に対しては、その流れる期間が所定の動作時間を上回れば異常と判定する。

一方、正弦波の上限レベル付近を前後して継続して流れる異常電流に対しては、異常判定の基準となるしきい値を定格電流から正弦波の上限レベルに下げて設定する必要がある。しかしながら、上記しきい値を正弦波の上限レベルとしたとすれば、動作時間の時限中に通過電流がしきい値以下となれば時限動作を初期化して、次にしきい値を越えた時点から改めて時限動作をすることから、正弦波の上限レベル付近を前後して流れる異常電流を正確に捉えることが困難である。すなわち、動作時間の設定によって、動作時間が相対的に短ければ、本来インバータへの負荷が小さい正弦波の上限レベルを一時的に越える通過電流であっても異常と判定される場合が起こり得る。一方、動作時間が相対的に長ければ、インバータへの負荷が大きい、正弦波の上限レベルを前後しながら継続的に流れる通過電流が、時限動作が初期化されることによって異常と判定されない場合が起こり得る。このように、上記の異常判定方法によれば、インバータにとって好ましくない異常電流のパターンと異常判定結果とが必ずしも整合しないという問題がある。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、負荷を駆動する駆動回路を流れる電流の異常を高精度に検出可能な電源装置を提供することである。

この発明のある局面によれば、電源装置は、電源と、電源から電力の供給を受けて負荷回路を駆動する駆動回路と、駆動回路に流れる駆動電流の異常を検出する異常電流検出回路とを備える。異常電流検出回路は、所定の演算周期ごとに駆動電流の最大値を検出する電流検出手段と、所定の演算周期ごとに駆動電流の最大値が所定のしきい値を越えたか否かを判定し、連続するｎ（ｎは３以上の自然数）個の所定の演算周期の各々において、駆動電流の最大値が所定のしきい値を越えたことを検出して駆動電流の異常を判定する異常判定手段とを含む。
この発明の別の局面によれば、電源装置は、電源と、電源から電力の供給を受けて負荷回路を駆動する駆動回路と、駆動回路に流れる駆動電流の異常を検出する異常電流検出回路とを備える。異常電流検出回路は、所定のしきい値をトリガーとして駆動電流のサンプリングを開始し、所定の演算周期ごとに駆動電流の最大値を検出する電流検出手段と、所定の演算周期ごとに駆動電流の最大値が所定のしきい値を越えたか否かを判定し、連続するｎ（ｎは３以上の自然数）個の所定の演算周期の各々において、駆動電流の最大値が所定のしきい値を越えたことを検出して駆動電流の異常を判定する異常判定手段とを含む。

好ましくは、負荷回路は、交流モータを含む。異常電流検出回路は、交流モータの制御モードを判定するモード判定手段をさらに含む。異常判定手段は、所定のしきい値を判定された制御モードに好適なしきい値に調整し、所定の演算周期ごとに検出された駆動電流の最大値が好適なしきい値を越えたか否かを判定し、連続するｎ個の所定の演算周期の各々において、駆動電流の最大値が好適なしきい値を越えたことを検出して駆動電流の異常を判定する。

好ましくは、モード判定手段は、キャリア周波数が異なる制御モードを判定する。 好ましくは、異常判定手段は、判定された制御モードのキャリア周波数に応じてしきい値を調整する。

好ましくは、電源装置は、交流モータの回転角度に基づいて、交流モータのモータ回転数を検出する回転数検出手段をさらに備える。異常判定手段は、所定の演算周期ごとに、駆動電流の最大値が所定のしきい値を越えたか否か、およびモータ回転数が所定の回転数以下であるか否かを判定し、連続するｎ（ｎは３以上の自然数）個の所定の演算周期の各々において、駆動電流の最大値が所定のしきい値を越えたこと、かつモータ回転数が所定の回転数以下となることを検出して駆動電流の異常を判定する。

好ましくは、所定の回転数は、電源装置の正常動作時において、回転数検出手段にて検出されるモータ回転数よりも低く設定される。

好ましくは、電源装置は、開閉動作により電源と駆動回路とを電気的に結合／分離する開閉器をさらに備える。異常電流検出回路は、駆動電流の異常を検出したときに電源と駆動回路とを電気的に分離するように開閉動作を制御する。

好ましくは、所定のしきい値は、電源装置の正常動作時において、駆動回路に流れる駆動電流よりも高い電流レベルに設定される。

好ましくは、連続するｎ個の所定の演算周期の総和に相当する期間は、駆動回路に所定のしきい値に相当する電流レベルの駆動電流が継続して流れたときに、駆動回路が破壊されるまでの期間よりも短く設定される。

好ましくは、ｎは、３とする。

好ましくは、異常判定手段は、計数手段を含む。計数手段は、所定の演算周期ごとに、駆動電流の最大値が所定のしきい値を越えたと判定されると計数値をインクリメントし、駆動電流の最大値が所定のしきい値を越えないと判定されると計数値を初期化する。異常判定手段は、計数値がｎに等しい計数値に達したことを検出して駆動電流の異常を判定する。

好ましくは、異常判定手段は、所定のしきい値に応じてｎを調整する。

好ましくは、異常判定手段は、所定のしきい値が相対的に高くなるに従ってｎを相対的に小さい数値に調整する。

好ましくは、異常電流検出回路は、駆動回路の回路素子の温度を検出する温度検出手段をさらに含む。異常判定手段は、検出された回路素子の温度に応じてｎを調整する。

好ましくは、異常判定手段は、検出された回路素子の温度が相対的に高くなるに従ってｎを相対的に小さい数値に調整する。

好ましくは、所定の演算周期は、異常電流検出回路が演算処理可能な最速演算周期よりも長いとする。

好ましくは、電流検出手段は、最速演算周期で駆動電流をサンプリングし、サンプリングした駆動電流から所定の演算周期ごとに駆動電流の最大値を抽出して保持する。

この発明によれば、駆動電流が、連続する少なくとも３個の所定の演算周期において所定のしきい値を超えたことを検出して異常を判定することから、単一の動作時間における通過電流の様相によって異常を判定する従来の異常判定方法に対して、駆動電流の異常をより高精度に検出することができる。

さらに、交流モータの制御モードに応じて駆動電流のしきい値を調整することにより、異常電流の波形によらず精緻に異常を判定することができ、駆動回路を確実に保護することができる。

この発明によれば、連続する少なくとも３個の所定の演算周期において、駆動電流が所定のしきい値を超えたこと、かつモータ回転数が所定のしきい値以下となったことを検出して異常を判定することから、異常判定の精度を一層向上し、駆動電流の異常の誤検出を回避することができる。

さらに、駆動電流の異常を判定する所定のしきい値と所定の期間との間に相関を持たせることにより、検出精度を保持するとともに、異常発生時に駆動回路にかかる負荷を軽減することができる。

また、この発明によれば、ＣＰＵの最速演算周期で駆動電流を検出し、異常判定については、最速演算周期よりも長い演算周期で行なうことから、ＣＰＵの処理時間を有効利用でき、安価なＣＰＵで高精度な異常判定システムを構築することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による電源装置の概略ブロック図である。

図１を参照して、電源装置１００は、直流電源Ｂと、電圧センサ１０と、インバータ１２と、電流センサ２０と、レゾルバ３０と、制御装置４０とを備える。

交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。また、交流モータＭ１は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえばエンジンを始動し得るようなモータである。

インバータ１２は、Ｕ相アーム１４と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１８とからなる。Ｕ相アーム１４、Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１８は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。

Ｕ相アーム１４は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２からなる。Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４からなる。Ｗ相アーム１８は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６からなる。また、各ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ接続されている。

各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通に接続されて構成される。Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点にそれぞれ接続されている。

直流電源Ｂは、ニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池からなる。他にも、直流電源Ｂとしては、燃料電池であってもよい。電圧センサ１０は、直流電源Ｂから出力される電圧Ｖｍを検出し、検出した電圧Ｖｍを制御装置４０へ出力する。

システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置４０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。

インバータ１２は、直流電源Ｂから直流電圧が供給されると、制御装置４０からの駆動信号ＤＲＶに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生するように駆動される。

また、インバータ１２は、モータ駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置４０からの信号ＤＲＶに基づいて直流電圧に変換し、変換した直流電圧を直流電源Ｂへ供給する。

なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合との回生発電を伴なう制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車速を減速（または加速を中止）させることを含む。

電流センサ２０は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置４０へ出力する。

レゾルバ３０は、交流モータＭ１の回転軸に取り付けられており、交流モータＭ１の回転子の回転角度θｎを検出して制御装置４０へ出力する。

制御装置４０は、外部に設けられたＥＣＵ（Electrical Control Unit）からトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受け、電圧センサ１０から電圧Ｖｍを受け、電流センサ２０からモータ電流ＭＣＲＴを受け、レゾルバ３０から回転角度θｎを受ける。

制御装置４０は、レゾルバ３０からの回転角度θｎと、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴとを用いてインバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６を駆動するための駆動信号ＤＲＶを生成し、その生成した駆動信号ＤＲＶをインバータ１２へ出力する。

さらに、制御装置４０は、電源装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、回転角度θｎとトルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴとに基づいて、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための駆動信号ＤＲＶを生成し、その生成した駆動信号ＤＲＶをインバータ１２へ出力する。この場合、インバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６は、駆動信号ＤＲＶによってスイッチング制御される。これにより、インバータ１２は、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換して直流電源Ｂへ供給する。

図２は、図１における制御装置４０のブロック図である。

図２を参照して、制御装置４０は、インバータ制御回路４０１と、異常電流検出回路４０２ａとを含む。

インバータ制御回路４０１は、回転角度θｎ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、交流モータＭ１の駆動時、インバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６をオン／オフするための駆動信号ＤＲＶを生成し、その生成した駆動信号ＤＲＶをインバータ１２へ出力する。

また、インバータ制御回路４０１は、電源装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、回転角度θｎ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための駆動信号ＤＲＶを生成してインバータ１２へ出力する。

異常電流検出回路４０２ａは、電流センサ２０で検出されたモータ電流ＭＣＲＴをサンプリングし、そのサンプリングした電流レベルに基づいてモータ電流ＭＣＲＴに生じた異常を検知する。異常電流検出回路４０２ａは、モータ電流ＭＣＲＴの異常を検知すると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフするための信号ＳＥを生成し、その生成した信号ＳＥをシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。さらに、異常電流検出回路４０２ａは、ユーザに対して異常発生を報知するための信号ＡＬを生成し、その生成した信号ＡＬを電源装置１００外部に出力する。

図３は、図２に示すインバータ制御回路４０１の制御ブロック図である。

図３を参照して、インバータ制御回路４０１は、電流変換部５１と、減算器５２と、ＰＩ制御部５３と、回転速度演算部５４と、速度起電力予測演算部５５と、加算器５６と、変換部５７と、駆動信号生成部５８とを含む。

電流変換部５１は、電流センサ２０が検出したモータ電流ＭＣＲＴをレゾルバ３０から出力された回転角度θｎを用いて三相二相変換する。つまり、電流変換部５１は、交流モータＭ１の各相を流れる３相のモータ電流ＭＣＲＴを回転角度θｎを用いてｄ軸およびｑ軸に流れる電流値Ｉｄ，Ｉｑに変換して減算器５２へ出力する。

減算器５２は、交流モータＭ１がトルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを出力するための電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊から、電流変換部５１からの電流値Ｉｄ，Ｉｑを減算して偏差ΔＩｄ，ΔＩｑを演算する。

ＰＩ制御部５３は、偏差ΔＩｄ，ΔＩｑに対してＰＩゲインを用いてモータ電流調整用の操作量を演算する。

回転速度演算部５４は、レゾルバ３０から受けた回転角度θｎに基づいて交流モータＭ１の回転速度を演算し、その演算した回転速度を速度起電力予測演算部５５へ出力する。速度起電力予測演算部５５は、回転速度演算部５４からの回転速度に基づいて速度起電力の予測値を演算する。

加算器５６は、ＰＩ制御部５３からのモータ電流調整用の操作量と、速度起電力予測演算部５５からの速度起電力の予測値とを加算してｄ軸およびｑ軸に印加する電圧の操作量Ｖｄ，Ｖｑを演算する。

変換部５７は、ｄ軸およびｑ軸に印加する電圧の操作量Ｖｄ，Ｖｑを回転角度θｎを用いて交流モータＭ１の３相コイルに印加する電圧の操作量に変換する。駆動信号生成部５８は、変換部５７からの出力に基づいて駆動信号ＤＲＶを生成する。

図４は、図２に示す異常電流検出回路４０２ａのブロック図である。

図４を参照して、異常電流検出回路４０２ａは、電流検出部６０ａと、異常判定部６２ａと、リレー駆動部６４と、報知部６６とを含む。

電流検出部６０ａは、電流センサ２０で検出されたモータ電流ＭＣＲＴを受ける。電流検出部６０ａは、予め、異常判定の基準電流値として所定のしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを有しており、モータ電流ＭＣＲＴがこのしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えると、所定の演算周期（以下、第１の演算周期とも称する）でモータ電流ＭＣＲＴのサンプリングを開始する。ここで、第１の演算周期は、ユーザによって任意の周期に設定することができる。ただし、異常検出精度を考慮すれば、制御装置４０を構成するＣＰＵ（Central Processing Unit）の持つ最速演算周期に設定することが好ましい。

さらに、電流検出部６０ａは、サンプリングしたモータ電流ＭＣＲＴについて、第１の演算周期よりも長い所定の演算周期（以下、第２の演算周期とも称する）ごとに、その演算周期内でのモータ電流ＭＣＲＴの最大値（以下、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘとも称する）を捉えて保持（ホールド）する。

ここで、第２の演算周期は、後述する異常判定処理の演算周期に相当し、第１の演算周期と同じく、ユーザにより任意の周期に設定することができる。しかしながら、ＣＰＵが異常判定に要する負荷を極力抑えるためには、ＣＰＵの最速演算周期よりも長い周期に設定することが望ましい。本実施の形態では、たとえば１０ｍｓに設定される。

第２の演算周期ごとにホールドされたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘは、異常判定部６２ａへ出力される。異常判定部６２ａは、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘを受けると、以下に示すように、異常検出の判断基準となるしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄとの大小関係に基づいて、モータ電流ＭＣＲＴの異常の有無を判定する。

図５は、図４に示す異常電流検出回路４０２ａにおける異常検出動作を説明するための概略図である。

図５を参照して、モータ電流ＭＣＲＴは、電源装置１００が正常状態にあるときには、点線で示すように、正弦波の電流波形となる。一方、電源装置１００において、たとえばレゾルバ３０の断線などの異常が生じたときには、実線で示すように、正弦波から発振した電流波形となる。このとき、図５に示すように、正常電流よりも高い電流レベルで発振し続けたとすれば、インバータ１２に過電流が継続して流れることとなり、インバータ１２を破壊してしまうおそれがある。

そこで、本実施の形態では、異常電流検出回路４０２ａに、異常検出の判断基準としてモータ電流ＭＣＲＴのしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを設け、このしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えてモータ電流ＭＣＲＴが継続して流れたことを検出して電源装置１００の異常を判断する構成とする。

詳細には、先述の電流検出部６０ａにおいて、第２の演算周期（＝１０ｍｓ）ごとにホールドされたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘは、異常判定部６２ａに送られると、しきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄとの大小関係が判定される。異常判定部６２ａは、内部にカウンタ回路を有しており、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄよりも大きいと判定されると、カウント値ＣＮＴをインクリメントする（ＣＮＴ＝ＣＮＴ＋１）。一方、入力されたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄよりも小さいと判定されると、カウント値ＣＮＴをリセット（ＣＮＴ＝０）する。

このようにして、異常判定部６２ａは、第２の演算周期で連続して入力されるモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘを、第２の演算周期ごとにしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄと比較し、比較結果に応じてカウント値ＣＮＴをインクリメントまたはリセットする。

さらに、異常判定部６２ａは、カウント値ＣＮＴが異常判定の基準として予め設定された基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄ（たとえばＣＮＴ＿ｓｔｄ＝３とする）を越えたタイミングで、モータ電流ＭＣＲＴの異常を検出する。すなわち、異常判定部６２ａは、モータ電流ＭＣＲＴが連続する３つの第２の演算周期（＝３×１０ｍｓ）にわたってしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えたことを検出して、モータ電流ＭＣＲＴが異常であると判断する。

このような構成とすることにより、モータ電流ＭＣＲＴの異常は、第２の演算周期を異常判定の１単位として、連続する少なくとも３つの第２の演算周期において異常が現われたことに基づいて検出されることから、瞬時的にモータ電流ＭＣＲＴが高い電流値を示したときなどのインバータ１２への負荷が小さいケースをも異常として検出されることがない。また、従来の異常検出方法において検出が困難であった正弦波の上限レベルを前後する異常電流についても確実に検出することができ、異常検出精度を高めることができる。

なお、本実施の形態では、異常判定部６２ａにおいて、基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄをＣＮＴ＿ｓｔｄ＝３としたが、基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄは、「少なくとも３以上の自然数」であることが必要とされる。さらに、設定した基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄと第２の演算周期との積に相当する異常判定期間が、インバータ１２が破壊されない程度の期間の範囲内であることが必要とされる。

ここで、基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄを「少なくとも３以上の自然数」に限定したのは、誤った異常検出を回避するためであり、詳細には、単一のモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘが連続する２つの第２の演算周期の境界線上に位置し、かつ、このモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄ以上である場合を想定したものである。このような場合では、前後する演算周期においてカウント値ＣＮＴがそれぞれ＋１ずつインクリメントされることから、結果として、カウント値ＣＮＴは合計＋２にインクリメントされる。このとき、基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄが「２」に設定されていたとすれば、異常判定部６２ａは、誤って異常と判断することとなる。したがって、このような誤検出を回避するためには、基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄは、「少なくとも３以上」であることが必要とされる。

また、基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄは、モータ電流ＭＣＲＴのしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄとの間で相関を持たせるように設定することができる。具体的には、しきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄが低い電流レベルであるときには、基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄは比較的大きい値に設定される。一方、しきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄが高い電流レベルであるときには、基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄは比較的小さい値に設定される。

これによれば、しきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄが低いときには、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがより多くの回数しきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えたことを検出して異常と判定することから、誤検出を回避することができる。一方、しきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄが高いときには、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄがより少ない回数しきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えたことを検出して異常と判定することから、過電流が流れることによるインバータ１２への負担を低減することができる。

さらに、基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄは、しきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄ以外にも、駆動回路の回路素子の温度との間で相関を持たせるように設定することもできる。これには、回路素子に温度センサを設けて回路素子の温度を検出し、検出した温度が相対的に高いときには、基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄを比較的小さい値に設定する。一方、検出した温度が相対的に低いときには、基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄを比較的大きい値に設定すればよい。

再び図４を参照して、異常判定部６２ａは、モータ電流ＭＣＲＴが異常であると判断すると、異常検出を指示する検出信号ＤＥＴを生成し、その生成した検出信号ＤＥＴをリレー駆動部６４および報知部６６へそれぞれ出力する。

リレー駆動部６４は、検出信号ＤＥＴに応答して、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２が信号ＳＥに応じてオフされることにより、直流電源Ｂが電源装置１００から切り離され、インバータ１２に異常電流が流れ込むのが抑えられる。

報知部６６は、検出信号ＤＥＴに応答して、ユーザに異常発生を知らせる警報出力である信号ＡＬを生成し、生成した信号ＡＬを電源装置１００の外部へ出力する。出力された信号ＡＬは、車両に搭載された図示しない表示手段に転送されると、音声信号もしくは映像信号に変換されて出力される。

図６は、この発明の実施の形態１による電源装置の異常電流検出動作を説明するためのフローチャートである。

図６を参照して、最初に、電流検出部６０ａは、モータ電流ＭＣＲＴがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えたタイミングで、モータ電流ＭＣＲＴのサンプリングを開始する。サンプリング周期は、第１の演算周期としてＣＰＵの最速演算周期に設定される。さらに、電流検出部６０ａは、第２の演算周期（＝１０ｍｓ）ごとにサンプリングした電流値の中からモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘを抽出してホールドする（ステップＳ０１）。ホールドされたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘは、異常判定部６２ａへ出力される。

次に、異常判定部６２ａは、第２の演算周期で、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ０２）。

ステップＳ０２において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄよりも大きいと判定されると、異常判定部６２ａは、カウント値ＣＮＴを（ＣＮＴ＋１）にインクリメントする（ステップＳ０３）。

一方、ステップＳ０２において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄよりも小さいと判定されると、異常判定部６２ａは、カウント値ＣＮＴをリセットする（ステップＳ０８）。

異常判定部６２ａは、ステップＳ０２，Ｓ０３およびＳ０８の判定およびカウント動作を第２の演算周期ごとに与えられるモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘに対して実行する。さらに、異常判定部６２ａは、ステップＳ０３においてカウント値ＣＮＴをインクリメントするごとに、カウント値ＣＮＴが基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄ（少なくとも３以上とする）に達したか否かを判定する（ステップＳ０４）。

このとき、カウント値ＣＮＴが基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄに達したと判定されると、異常判定部６２ａは、モータ電流ＭＣＲＴの異常を検出したことを指示する検出信号ＤＥＴを生成し、その生成した検出信号ＤＥＴをリレー駆動部６４および報知部６６へ出力する（ステップＳ０５）。

リレー駆動部６４は、検出信号ＤＥＴを受けると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。これにより、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２はオフされる（ステップＳ０６）。

報知部６６は、検出信号ＤＥＴを受けると、信号ＡＬを生成して電源装置１００外部に配された表示手段（図示せず）へ出力する。これにより、ユーザに対して異常電流の発生が報知される（ステップＳ０７）。

一方、ステップＳ０４において、カウント値ＣＮＴが基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄに満たないと判定されると、すなわち、連続する３つの第２の演算周期において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘが連続してしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えなかったときには、ステップＳ０９に示すように、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘをリセット（ＭＣＲＴ＿ｍａｘ＝０）してステップＳ０１に戻り、再びモータ電流ＭＣＲＴの検出を行なう。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、第２の演算周期ごとにモータ電流を検出し、かつ連続する３個以上の第２の演算周期のモータ電流の検出結果に基づいてモータ電流の異常を判定することから、高い精度で異常を検出することができ、インバータの保護の高信頼化を図ることができる。

また、モータ電流の異常を判定するしきい値とカウント値との間に相関を持たせることにより、異常検出精度を保持するとともに、異常発生時にインバータにかかる負荷を軽減することができる。

さらに、ＣＰＵの最速演算周期でモータ電流を検出し、異常判定については、最速演算周期以下の演算周期で行なうことから、ＣＰＵの処理時間を有効利用でき、安価なＣＰＵで高精度の異常判定システムを構築することができる。

［実施の形態２］
図７は、実施の形態２に従う電源装置における異常電流検出回路のブロック図である。なお、本実施の形態に従う電源装置は、図１に示す電源装置１００における異常検出回路４０２ａを異常検出回路４０２ｂに置き換えたものに等しいことから、重複する部位についての詳細な説明は省略する。

図７を参照して、異常電流検出回路４０２ｂは、電流検出部６０ｂと、異常判定部６２ｂと、リレー駆動部６４と、報知部６６と、制御モード判定部６８とを含む。

電流検出部６０ｂは、実施の形態１と同様に、モータ電流ＭＣＲＴがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えると、ＣＰＵの最速演算周期に相当する第１の演算周期でサンプリングを開始する。電流検出部６０ｂは、さらに、サンプリングしたモータ電流ＭＣＲＴについて、第１の演算周期よりも低い第２の演算周期ごとにその演算周期内でのモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘを捉えてホールドする。

これに並行して、電流検出部６０ｂは、モータ電流ＭＣＲＴがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えたタイミングで制御モード判定部６８を駆動させるための信号ＯＰを生成し、その生成した信号ＯＰを制御モード判定部６８へ出力する。

制御モード判定部６８は、電流検出部６０ｂから信号ＯＰを受けると、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、交流モータＭ１の制御モードを判定する。

ここで、インバータ１２における交流モータＭ１の制御モードには、ＰＷＭ制御モード、過変調制御モード、および矩形波制御モードがある。そして、これらの制御モードは、インバータ１２に含まれるＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６をオン／オフする周波数（「キャリア周波数」と言う。以下、同じ。）が相互に異なる。より具体的には、ＰＷＭ制御モードは、キャリア周波数が最も高く、過変調制御モードはキャリア周波数が次に高く、矩形波制御モードはキャリア周波数が最も低い。

したがって、インバータ１２における交流モータＭ１の制御モードが異なれば、モータ電流ＭＣＲＴにおいても、その電流波形が相互に異なることとなる。このため、モータ電流ＭＣＲＴに異常が生じた場合においても、制御モードによってインバータ１２にかかる負荷の度合いが異なってくることとなる。たとえば、キャリア周波数が最も高いＰＷＭ制御モードでは、インバータ１２への負荷が最も大きく、キャリア周波数が最も低い矩形波制御モードでは負荷が最も小さい。

そこで、本実施の形態では、このようなインバータ１２への負荷の度合いを考慮して、制御モード間で相互に異なる異常電流の判定基準を設ける構成とする。これによれば、異常電流の電流波形によらず精緻に異常検出を行なうことができ、インバータ１２の保護をより厚くすることができる。

図８を参照して、制御モード判定部６８における交流モータＭ１の制御モードの判定方法について説明する。図８は、交流モータＭ１のトルクＴとモータ回転数ＭＲＮとの関係を示す図である。

交流モータＭ１のトルクＴは、所定の回転数までは一定であり、所定の回転数を越えると、モータ回転数ＭＲＮの増加に伴ない徐々に低下する。領域ＲＧＮ１は、交流モータＭ１の制御モードがＰＷＭ制御モードであることを示し、領域ＲＧＮ２は、交流モータＭ１の制御モードが過変調制御モードであることを示し、領域ＲＧＮ３は、交流モータＭ１の制御モードが矩形波制御モードであることを示す。

制御モード判定部６８は、電流検出部６０ｂから制御モード判定部６８を駆動させるための信号ＯＰを受け、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受けると、その受けたトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮが領域ＲＧＮ１〜ＲＧＮ３のいずれの領域に含まれるかを判定する。制御モード判定部６８は、制御モードを判定すると、判定された制御モードを指示する信号ＭＤを生成し、その生成した信号ＭＤを異常判定部６２ｂへ出力する。

なお、制御モード判定部６８は、図８に示すモータのトルクＴとモータ回転数ＭＲＮとの関係をマップとして保存しており、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受けると、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮが図８に示す領域ＲＧＮ１〜ＲＧＮ３のいずれに含まれるかを検索して、交流モータＭ１の制御モードがＰＷＭ制御モード、過変調制御モードおよび矩形波制御モードのいずれであるかを判定する。

異常判定部６２ｂは、電流検出部６０ｂからモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘを受け、制御モード判定部６８から信号ＭＤと受けると、信号ＭＤによって指示される制御モードに基づいてしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを調整する。

より具体的には、異常判定部６２ｂは、制御モードとしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄとの相関図をマップとして保存しており、制御モード判定部６８から信号ＭＤを受けると、信号ＭＤによって指示される制御モードに対応するしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを選択し、当該制御モードにおけるしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄとして新たに決定する。

しきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄは、インバータ１２の保護レベルと制御モードのキャリア周波数とに基づいて、相互に異なる電流値に設定される。具体的には、キャリア周波数が最も高いＰＷＭ制御モードにおいて、しきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄは最も低く、キャリア周波数が次に高い過変調制御モードにおいて、しきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄは次に低く、キャリア周波数が最も低い矩形波制御モードにおいて、しきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄは最も高く設定される。

次に、異常判定部６２ｂは、モータ電流ＭＣＲＴのしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを調整すると、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがこの調整後のしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えるか否かを判定し、その判定した結果に基づいてモータ電流ＭＣＲＴの異常の有無を判断する。

詳細には、実施の形態１と同様に、第２の演算周期ごとに、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄよりも大きいか否かを判定する。モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄよりも大きいと判定されると、異常判定部６２ｂは、カウント値ＣＮＴをインクリメントする。一方、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄよりも小さいと判定されると、異常判定部６２ｂは、カウント値ＣＮＴをリセットする。以上の判定の結果、カウント値ＣＮＴが基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄに達すると、異常判定部６２ｂは、モータ電流ＭＣＲＴが異常であると判断して検出信号ＤＥＴを出力する。

リレー駆動部６４および報知部６６については、実施の形態１において説明したとおりである。

図９は、この発明の実施の形態２による電源装置の異常電流検出動作を説明するためのフローチャートである。

図９を参照して、最初に、電流検出部６０ｂは、モータ電流ＭＣＲＴがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えたタイミングで、モータ電流ＭＣＲＴのサンプリングを開始する。サンプリング周期は、第１の演算周期としてＣＰＵの最速演算周期に設定される。さらに、電流検出部６０ｂは、第２の演算周期（１０ｍｓ）ごとにサンプリングした電流値の中からモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘを抽出してホールドする（ステップＳ１０）。ホールドされたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘは、異常判定部６２ｂへ出力される。

電流検出部６０ｂは、さらに、ステップＳ１０においてモータ電流ＭＣＲＴがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えたことを指示する信号ＯＰを生成し、その生成した信号ＯＰを制御モード判定部６８へ出力する。制御モード判定部６８は、信号ＯＰを受けると、外部ＥＣＵから受けたトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、制御モードがＰＷＭ制御モード、過変調制御モードおよび矩形波制御モードのいずれであるかを判定する。制御モード判定部６８は、判定した制御モードを指示する信号ＭＤを生成し、その生成した信号ＭＤを異常判定部６２ｂへ出力する（ステップＳ１１）。

異常判定部６２ｂは、電流検出部６０ｂからモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘを受け、制御モード判定部６８から信号ＭＤを受けると、信号ＭＤによって指示される制御モードに対応するしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄとなるように、しきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを調整する（ステップＳ１２）。

次に、異常判定部６２ｂは、第２の演算周期でモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがこの調整したしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄよりも大きいと判定されると、異常判定部６２ｂは、カウント値ＣＮＴを（ＣＮＴ＋１）にインクリメントする（ステップＳ１４）。

一方、ステップＳ１３において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄよりも小さいと判定されると、異常判定部６２ｂは、カウント値ＣＮＴをリセットする（ステップＳ１９）。

異常判定部６２ｂは、ステップＳ１３，Ｓ１４およびＳ１９の判定およびカウント動作を第２の演算周期ごとに与えられるモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘに対して実行する。さらに、異常判定部６２ｂは、ステップＳ１４においてカウント値ＣＮＴをインクリメントするごとに、カウント値ＣＮＴが基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄ（少なくとも３以上とする）に達したか否かを判定する（ステップＳ１５）。

このとき、カウント値ＣＮＴが基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄ（少なくとも３以上とする）に達したと判定されると、異常判定部６２ｂは、モータ電流ＭＣＲＴの異常を検出したことを指示する検出信号ＤＥＴを生成し、その生成した検出信号ＤＥＴをリレー駆動部６４および報知部６６へ出力する（ステップＳ１６）。

リレー駆動部６４は、検出信号ＤＥＴを受けると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。これにより、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２はオフされる（ステップＳ１７）。

報知部６８は、検出信号ＤＥＴを受けると、信号ＡＬを生成して電源装置１００の外部に配された表示手段へ出力する。これにより、ユーザに対して異常電流の発生が報知される（ステップＳ１８）。

一方、ステップＳ１５において、カウント値ＣＮＴが基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄに満たないと判定されると、すなわち、連続する３つの第２の演算周期において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘが連続してしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えなかったときには、電流検出部６０ｂは、ステップＳ２０に示すように、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘをリセット（ＭＣＲＴ＿ｍａｘ＝０）し、再びステップＳ１０に戻ってモータ電流ＭＣＲＴの検出を行なう。その後は、実施の形態１と同様である。

以上のように、この発明の実施の形態２によれば、交流モータの制御モードに基づいてモータ電流のしきい値を調整することにより、異常電流の波形によらず精緻に異常を判定することができ、インバータを確実に保護することができる。

［実施の形態３］
図１０は、この発明の実施の形態３に従う電源装置における異常電流検出回路のブロック図である。なお、本実施の形態に従う電源装置は、図１に示す電源装置１００における異常検出回路４０２ａを異常検出回路４０２ｃに置き換えたものに等しいことから、重複する部位についての詳細な説明は省略する。

図１０を参照して、異常電流検出回路４０２ｃは、電流検出部６０ｃと、異常判定部６２ｃと、リレー駆動部６４と、報知部６６とを含む。

電流検出部６０ｃは、先の実施の形態１における電流検出部６０ａと同様に、モータ電流ＭＣＲＴがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えると、ＣＰＵの最速演算周期に相当する第１の演算周期でサンプリングを開始する。電流検出部６０ｃは、さらに、サンプリングしたモータ電流ＭＣＲＴについて、第１の演算周期よりも低い第２の演算周期ごとにその演算周期内でのモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘを捉えてホールドする。第２の演算周期ごとにホールドされたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘは、異常判定部６２ｃへ出力される。

異常判定部６２ｃは、電流検出部６０ｃからモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘを受けるとともに、図３のインバータ制御手段４０１の回転速度演算部５４からモータ回転数ＭＲＮを受ける。そして、異常判定部６２ｃは、以下に示すように、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘとしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄとの大小関係およびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、モータ電流ＭＣＲＴの異常の有無を判定する。すなわち、本実施の形態による異常電流検出回路４０２ｃは、異常判定部６２ｃの異常判定項目にモータ回転数ＭＲＮを含む点において、先述の異常電流検出回路４０２ａとは相違する。

図１１は、図１０に示す異常電流検出回路４０２ｃにおける異常検出動作を説明するための概略図である。

図１１を参照して、電源装置１００が正常状態にあるときには、モータ電流ＭＣＲＴは、点線で示すように、正弦波の電流波形となる。また、レゾルバ３０において検出される回転角度θｎは、０［ｄｅｇ］から３６０［ｄｅｇ］までの間を単調増加する出力波形を示す。そして、この回転角度θｎを時間微分して得られるモータ回転数ＭＲＮは、略一定値を保つ波形となる。

ここで、電源装置１００において、レゾルバ３０の断線などの異常が生じたときには、レゾルバ３０は、正確な回転位置を検出できず、実線で示すような所定の角度θｎ＿ｃｓｔに固定された回転角度θｎを出力し続ける。インバータ制御回路４０１は、この回転角度θｎ＿ｃｓｔを受けると、回転角度θｎ＿ｃｓｔ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、先述した方法に従ってインバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６をオン／オフするための駆動信号ＤＲＶを生成する。このとき、交流モータＭ１の各相を流れるモータ電流ＭＣＲＴは、固定された回転角度θｎ＿ｃｓｔに応答して、所定の電流値を保つように制御されるところ、インバータ制御回路４０１におけるフィードバック制御のゲインが発散することによって、最終的に、所定の電流値を中心に発振する電流波形となる。このとき、実線で示すように、モータ電流ＭＣＲＴが、正常電流よりも高い電流レベルで発振し続けたとすれば、インバータ１２に過電流が継続して流れることとなり、インバータ１２を破壊するおそれがある。

そこで、本実施の形態では、この過電流を短期間に、かつ高精度に検出するために、異常電流検出回路４０２ｃを、モータ電流ＭＣＲＴがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えて継続して流れたこと、およびモータ回転数ＭＲＮが継続して所定の回転数以下となったことを検出して電源装置１００の異常を判断する構成とする。

本構成は、図１１から明らかなように、レゾルバ３０に異常が生じたときには、固定された回転角度θｎ＿ｓｔｄに応答して、モータ電流ＭＣＲＴが発振するとともに、回転角度θｎ＿ｓｔｄを時間微分して得られるモータ回転数ＭＲＮが略０に固定されることに基づくものである。

そして、異常検出回路４０２ｃをこのような構成とすることにより、先の実施の形態１による異常検出回路４０２ａに対して、より高い検出精度で電源装置１００の異常を検出することが可能となる。

詳細には、異常検出回路４０２ａは、実施の形態１で説明したように、モータ電流最大値ＭＣＲＴとしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄとの大小関係に基づいてモータ電流ＭＣＲＴの異常の有無を判定する。このとき、異常判定部６２ａは、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘが連続する少なくとも３つの第２の演算周期にわたってしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えたことを検出して、モータ電流ＭＣＲＴが異常であると判定する。

しかしながら、この異常判定方法によれば、連続する少なくとも３つの第２の演算周期の各々において、モータ電流ＭＣＲＴに瞬時的にしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えるノイズが重畳した場合であっても、モータ電流ＭＣＲＴが異常であると判定されてしまうことになる。これは、異常判定に要する負荷を抑える観点から、第２の演算周期ごとのモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘと、しきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄとの大小を比較する構成としたことによって、モータ電流ＭＣＲＴがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを継続的に越えているのか、あるいは瞬時的に越えているのかを区別できないことによる。

これに対して、異常検出回路４０２ｃは、モータ回転数ＭＲＮを新たに異常判定項目に追加し、連続する少なくとも３つの第２の演算周期において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えたこと、かつモータ回転数ＭＲＮが略０レベルに固定されたことを検出してモータ電流ＭＣＲＴの異常を判断する。これによれば、モータ電流ＭＣＲＴがノイズの重畳によって瞬時的にしきい値ＭＣＲＴ＿ｃｓｔを越える場合には、回転角度θｎが固定されず、モータ回転数ＭＲＮが略０にならないことから、モータ電流ＭＣＲＴが継続的にしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えている場合と明確に区別することができる。したがって、異常検出回路４０２ｃによれば、継続的にしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えるモータ電流ＭＣＲＴのみが異常電流と判定される。これによれば、異常判定精度のさらなる向上が実現され、誤検出を回避することができる。

再び図１０を参照して、異常判定部６２ｃは、モータ電流ＭＣＲＴが異常であると判断すると、異常検出を指示する検出信号ＤＥＴを生成し、その生成した検出信号ＤＥＴをリレー駆動部６４および報知部６６へそれぞれ出力する。

リレー駆動部６４は、検出信号ＤＥＴに応答して、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２が信号ＳＥに応じてオフされることにより、直流電源Ｂが電源装置１００から切り離され、インバータ１２に異常電流が流れ込むのが抑えられる。

報知部６６は、検出信号ＤＥＴに応答して、ユーザに異常発生を知らせる警報出力である信号ＡＬを生成し、生成した信号ＡＬを電源装置１００の外部へ出力する。出力された信号ＡＬは、車両に搭載された図示しない表示手段に転送されると、音声信号もしくは映像信号に変換されて出力される。

図１２は、この発明の実施の形態３による電源装置の異常電流検出動作を説明するためのフローチャートである。

図１２を参照して、最初に、電流検出部６０ａは、モータ電流ＭＣＲＴがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えたタイミングで、モータ電流ＭＣＲＴのサンプリングを開始する。サンプリング周期は、第１の演算周期としてＣＰＵの最速演算周期に設定される。さらに、電流検出部６０ａは、第２の演算周期（＝１０ｍｓ）ごとにサンプリングした電流値の中からモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘを抽出してホールドする（ステップＳ２１）。ホールドされたモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘは、異常判定部６２ｃへ出力される。

次に、異常判定部６２ｃは、第２の演算周期で、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２２）。

ステップＳ２２において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄよりも大きいと判定されると、異常判定部６２ｃは、さらに、モータ回転数ＭＲＮが所定の回転数ＭＲＮ＿ｓｔｄ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。なお、所定の回転数ＭＲＮ＿ｓｔｄは、ばらつきを考慮して、０近傍であって、レゾルバ３０が正常時に検出される回転数よりも著しく低い回転数に設定される。

そして、ステップＳ２３において、モータ回転数ＭＲＮが所定の回転数ＭＲＮ＿ｓｔｄ以下であると判定されると、異常判定部６２ｃは、カウント値ＣＮＴを（ＣＮＴ＋１）にインクリメントする（ステップＳ２４）。

一方、ステップＳ２２において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘがしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄよりも小さいと判定されると、異常判定部６２ｃは、カウント値ＣＮＴをリセットする（ステップＳ２９）。また、ステップＳ２３において、モータ回転数ＭＲＮが所定の回転数ＭＲＮ＿ｓｔｄよりも大きいと判定されると、異常判定部６２ｃは、カウント値ＣＮＴをリセットする。

異常判定部６２ｃは、ステップＳ２２〜Ｓ２４およびＳ２９の判定およびカウント動作を第２の演算周期ごとに与えられるモータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘに対して実行する。さらに、異常判定部６２ｃは、ステップＳ２４においてカウント値ＣＮＴをインクリメントするごとに、カウント値ＣＮＴが基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄ（少なくとも３以上とする）に達したか否かを判定する（ステップＳ２５）。

このとき、カウント値ＣＮＴが基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄに達したと判定されると、異常判定部６２ｃは、モータ電流ＭＣＲＴの異常を検出したことを指示する検出信号ＤＥＴを生成し、その生成した検出信号ＤＥＴをリレー駆動部６４および報知部６６へ出力する（ステップＳ２６）。

リレー駆動部６４は、検出信号ＤＥＴを受けると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。これにより、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２はオフされる（ステップＳ２７）。

報知部６６は、検出信号ＤＥＴを受けると、信号ＡＬを生成して電源装置１００外部に配された表示手段（図示せず）へ出力する。これにより、ユーザに対して異常電流の発生が報知される（ステップＳ２８）。

一方、ステップＳ２５において、カウント値ＣＮＴが基準カウント値ＣＮＴ＿ｓｔｄに満たないと判定されると、すなわち、連続する３つの第２の演算周期において、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘが連続してしきい値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを越えなかったときには、ステップＳ３０に示すように、モータ電流最大値ＭＣＲＴ＿ｍａｘをリセット（ＭＣＲＴ＿ｍａｘ＝０）してステップＳ２１に戻り、再びモータ電流ＭＣＲＴの検出を行なう。

以上のように、この発明の実施の形態３によれば、第２の演算周期ごとにモータ電流およびモータ回転数を検出し、かつ連続する３個以上の第２の演算周期のモータ電流およびモータ回転数の検出結果に基づいてモータ電流の異常を判定することから、より高い精度で異常を検出することができ、インバータの保護をより一層厚くすることができる。

なお、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、モータ電流の異常を判定するしきい値と基準カウント値との間に相関を持たせることによって、異常検出精度を保持するとともに、異常発生時にインバータにかかる負荷を軽減することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、電源から電力の供給を受けて負荷回路を駆動する駆動回路を含む電源装置に利用することができる。

この発明の実施の形態１による電源装置の概略ブロック図である。 図１における制御装置のブロック図である。 図２に示すインバータ制御回路の制御ブロック図である。 図２に示す異常電流検出回路のブロック図である。 図４に示す異常電流検出回路における異常検出動作を説明するための概略図である。 この発明の実施の形態１による電源装置の異常電流検出動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態２に従う電源装置における異常電流検出回路のブロック図である。 交流モータＭ１のトルクＴとモータ回転数ＭＲＮとの関係を示す図である。 この発明の実施の形態２による電源装置の異常電流検出動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態３に従う電源装置における異常電流検出回路のブロック図である。 図１０に示す異常電流検出回路における異常検出動作を説明するための概略図である。 この発明の実施の形態３による電源装置の異常電流検出動作を説明するためのフローチャートである。 特許文献１に記載される電気自動車用安全装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 電圧センサ、１２ インバータ、１４ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１８ Ｗ相アーム、２０ 電流センサ、３０ レゾルバ、４０ 制御装置、５０ 角度補正部、５１ 電流変換部、５２ 減算器、５３ ＰＩ制御部、５４ 回転速度演算部、５５ 速度起電力予測演算部、５６ 加算器、５７ 変換部、５８ 駆動信号生成部、６０ａ〜６０ｃ 電流検出部、６２ａ〜６２ｃ 異常判定部、６４ リレー駆動部、６６，１４９ 報知部、６８ 制御モード判定部、１００ 電源装置、１１０，Ｂ 直流電源、１２０ 漏電検出回路、１３０ 負荷回路、１４９ 保護回路、１４１ 電流検出器、１４２ 電流検出回路、１４３ 制御回路、１４４ 出力リレー回路、１４５ 遮断回路、１４６ ウォッチドッグタイマ、１４７ 温度検出回路、１４８ エアバッグ検出回路、１５０ 開閉器、１５１ ドライブ回路、２００ 安全装置、４０１ インバータ制御回路、４０２ａ〜４０２ｃ 異常電流検出回路、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー、Ｑ１〜Ｑ６ ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ６ ダイオード、Ｌ 給電路、Ｍ１ 交流モータ。

Claims (18)

1. 電源と、
   前記電源から電力の供給を受けて負荷回路を駆動する駆動回路と、
   前記駆動回路に流れる駆動電流の異常を検出する異常電流検出回路とを備え、
   前記異常電流検出回路は、
   所定の演算周期ごとに前記駆動電流の最大値を検出する電流検出手段と、
   前記所定の演算周期ごとに前記駆動電流の最大値が所定のしきい値を越えたか否かを判定し、連続するｎ（ｎは３以上の自然数）個の前記所定の演算周期の各々において、前記駆動電流の最大値が前記所定のしきい値を越えたことを検出して前記駆動電流の異常を判定する異常判定手段とを含む、電源装置。
2. 電源と、
   前記電源から電力の供給を受けて負荷回路を駆動する駆動回路と、
   前記駆動回路に流れる駆動電流の異常を検出する異常電流検出回路とを備え、
   前記異常電流検出回路は、
   所定のしきい値をトリガーとして前記駆動電流のサンプリングを開始し、所定の演算周期ごとに前記駆動電流の最大値を検出する電流検出手段と、
   前記所定の演算周期ごとに前記駆動電流の最大値が前記所定のしきい値を越えたか否かを判定し、連続するｎ（ｎは３以上の自然数）個の前記所定の演算周期の各々において、前記駆動電流の最大値が前記所定のしきい値を越えたことを検出して前記駆動電流の異常を判定する異常判定手段とを含む、電源装置。
3. 前記負荷回路は、交流モータを含み、
   前記異常電流検出回路は、前記交流モータの制御モードを判定するモード判定手段をさらに含み、
   前記異常判定手段は、前記所定のしきい値を判定された制御モードに好適なしきい値に調整し、前記所定の演算周期ごとに検出された前記駆動電流の最大値が前記好適なしきい値を越えたか否かを判定し、前記連続するｎ個の所定の演算周期の各々において、前記駆動電流の最大値が前記好適なしきい値を越えたことを検出して前記駆動電流の異常を判定する、請求項１または請求項２に記載の電源装置。
4. 前記モード判定手段は、キャリア周波数が異なる制御モードを判定する、請求項３に記載の電源装置。
5. 前記異常判定手段は、前記判定された制御モードのキャリア周波数に応じて前記しきい値を調整する、請求項４に記載の電源装置。
6. 前記交流モータの回転角度に基づいて、前記交流モータのモータ回転数を検出する回転数検出手段をさらに備え、
   前記異常判定手段は、前記所定の演算周期ごとに、前記駆動電流の最大値が所定のしきい値を越えたか否か、および前記モータ回転数が所定の回転数以下であるか否かを判定し、連続するｎ（ｎは３以上の自然数）個の前記所定の演算周期の各々において、前記駆動電流の最大値が前記所定のしきい値を越えたこと、かつ前記モータ回転数が前記所定の回転数以下となることを検出して前記駆動電流の異常を判定する、請求項１または請求項２に記載の電源装置。
7. 前記所定の回転数は、前記電源装置の正常動作時において、前記回転数検出手段にて検出されるモータ回転数よりも低く設定される、請求項６に記載の電源装置。
8. 開閉動作により前記電源と前記駆動回路とを電気的に結合／分離する開閉器をさらに備え、
   前記異常電流検出回路は、前記駆動電流の異常を検出したときに前記電源と前記駆動回路とを電気的に分離するように開閉動作を制御する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電源装置。
9. 前記所定のしきい値は、前記電源装置の正常動作時において、前記駆動回路に流れる前記駆動電流よりも高い電流レベルに設定される、請求項８に記載の電源装置。
10. 前記連続するｎ個の所定の演算周期の総和に相当する期間は、前記駆動回路に前記所定のしきい値に相当する電流レベルの駆動電流が継続して流れたときに、前記駆動回路が破壊されるまでの期間よりも短く設定される、請求項９に記載の電源装置。
11. 前記ｎは、３とする、請求項１０に記載の電源装置。
12. 前記異常判定手段は、計数手段を含み、
    前記計数手段は、前記所定の演算周期ごとに、前記駆動電流の最大値が前記所定のしきい値を越えたと判定されると計数値をインクリメントし、前記駆動電流の最大値が前記所定のしきい値を越えないと判定されると前記計数値を初期化し、
    前記異常判定手段は、前記計数値が前記ｎに等しい計数値に達したことを検出して前記駆動電流の異常を判定する、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電源装置。
13. 前記異常判定手段は、前記所定のしきい値に応じて前記ｎを調整する、請求項１２に記載の電源装置。
14. 前記異常判定手段は、前記所定のしきい値が相対的に高くなるに従って前記ｎを相対的に小さい数値に調整する、請求項１３に記載の電源装置。
15. 前記異常電流検出回路は、前記駆動回路の回路素子の温度を検出する温度検出手段をさらに含み、
    前記異常判定手段は、前記検出された回路素子の温度に応じて前記ｎを調整する、請求項１２に記載の電源装置。
16. 前記異常判定手段は、前記検出された回路素子の温度が相対的に高くなるに従って前記ｎを相対的に小さい数値に調整する、請求項１５に記載の電源装置。
17. 前記所定の演算周期は、前記異常電流検出回路が演算処理可能な最速演算周期よりも長いとする、請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の電源装置。
18. 前記電流検出手段は、前記最速演算周期で駆動電流をサンプリングし、サンプリングした前記駆動電流から前記所定の演算周期ごとに前記駆動電流の最大値を抽出して保持する、請求項１７に記載の電源装置。

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