JP2010057342A - 電力制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】電流センサの異常をより適切に検知でき得る電力制御システムを提供する。
【解決手段】電力制御システムは、並列に接続された複数の電源ユニット１４と、当該電源ユニット１４の駆動を制御する制御部１６と、を備える。各電源ユニット１４は、バッテリ２０や、コンバータ２２、第一電流センサＳ_L、第二電流センサＳ_Bなどを備える。制御部１４は、通常、第一電流センサＳ_Lをフィードバックさせる電流フィードバック制御によりコンバータ２２の駆動を制御する。また、制御部１４は、必要に応じて、目標電流値を固定した状態で、第一電流センサＳ_Lの検出値を収集し、当該検出値に基づいて第一電流センサの良否を判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電源側から駆動系側に電力を供給したり、駆動系側において回生された電力を電源側に供給して電源を充電したりする電力制御システムに関する。

従来から、電源側から駆動系側に電力を供給したり、駆動系側において回生された電力を電源側に供給したりする制御を行う電力制御システムが知られている（例えば、下記特許文献１，２）。こうした電力制御システムは、例えば、ハイブリッド車両に搭載され、バッテリとモータとの間での電力の送受を制御する。かかる電力制御システムは、電圧値を昇降する電圧変換器や、当該電圧変換器等の駆動を制御する制御手段などを有している。また、電圧変換器には、当該電圧変換器に流れる電流を検出する電流センサが設けられており、制御部は、当該電流センサでの検出電流値と目標電流値との比較などに基づいて電圧変換器に設けられたスイッチング素子のスイッチング制御を行う。

特開２００４−８８８６６号公報 特開２００３−２０９９６９号公報

ここで、この電流センサに故障が発生した場合には、当然ながら、正確な電流制御を行うことが出来なくなる。そこで、従来から、この電流センサの異常を検出する技術がいくつか提案されている。しかし、従来の電流センサの異常検出技術の多くは、電流センサの故障の有無を検知するものであったり、電流センサの故障に起因して生じるフィードバック制御の制御破綻を検知するものであったりした。かかるセンサ故障や制御破綻を検出するのでは、各種部品の保護が十分にできないという問題があった。また、この従来の技術では、電流センサが明確に故障したり制御破綻が生じたりしない限り、制御破綻しないレベルの特性ズレが発生していてもセンサ異常としては検知されず、そのまま制御が続行される。しかし、この場合、特性ズレが生じているため、エネルギーマネジメントに狂いが生じ、部品劣化を促進するという問題がある。かかる問題を解決するために、一つの電圧変換器に特性が同じ電流センサを複数設けることも提案されている。かかる構成によれば、一つの電流センサで異常が生じても他のセンサで電流検知できるため、よりロバスト性の高いシステムを得ることができる。また、二つの電流センサの検出値を比較することで異常を早期発見できる。しかし、かかる方式では、複数のセンサを設ける必要があり、コストの増加という問題を招く。

そこで、本発明では、電流センサの異常をより適切に検知でき得る電力制御システムを提供することを目的とする。

本発明の電力制御システムは、それぞれが直流電源および当該直流電源に接続された電圧変換器を有し、互いに並列に接続された複数の電源ユニットと、前記複数の電源ユニットにおける前記電圧変換器の駆動を制御する制御手段であって、少なくとも１以上の電圧変換器に対して、目標電流値と実測電流値との差分に基づく制御である電流フィードバック制御を行う制御手段と、を備え、前記電源ユニットは、前記電圧変換器に流れる電流値を検出して第一検出電流値として出力する第一電流センサと、前記直流電源と電圧変換器との間に流れる電流値を検出して第二検出電流値として出力する第二電流センサと、を備え、前記制御手段は、一つの電源ユニットについて、前記電圧変換器における目標電流値を一定に保った状態で、前記第一検出電流値に基づいて前記第一電流センサの良否を判定する本判定を実行する、ことを特徴とする。

好適な態様では、前記制御手段は、前記一つの電源ユニットに対して本判定を実行した場合、前記目標電流値を一定にすることに伴い生じる当該一つの電源ユニットからの出力電力の過不足分を、他の電源ユニットで補填するべく当該他の電源ユニットの駆動を制御する。

他の好適な態様では、前記制御手段は、前記本判定に先立って、前記目標値を固定することなく、前記第一電流センサの良否を判定する仮判定を実行し、当該仮判定により第一電流センサが不良と判断された場合に前記本判定を実行する。この場合、前記制御手段は、前記本判定および仮判定のいずれにおいても、第一検出電流値および第二検出電流値の差分量が予め規定された閾値未満の場合に前記第一電流センサを不良と判断し、前記本判定で用いられる閾値は、前記仮判定で用いられる閾値より小さいことが望ましい。

他の好適な態様では、前記制御手段は、本判定において第一電流センサを不良と判定した場合、第一検出電流値に代えて第二検出電流値を、電圧変換器における実測電流値として前記電流フィードバック制御を実行する。この場合、前記制御手段は、前記第二検出電流値を実測電流値として前記電流フィードバック制御を実行する場合、第一電流センサと第二電流センサとの特性の違いに応じて、第一検出電流値を実測電流値として前記電流フィードバック制御を実行する場合とは異なる制御条件に変更することが望ましい。具体的には、前記制御手段は、前記第二検出電流値を実測電流値として前記電流フィードバック制御を実行する場合、第一検出電流値を実測電流値として前記電流フィードバック制御を実行する場合に比して、目標電流値の上下限値の絶対値、および、増加側フィードバックゲインの少なくとも一つを低減することが望ましい。

本発明によれば、第一検出電流値に基づいて第一電流センサの良否を判定する本判定を、目標電流値を一定に保った状態で実行する。そのため、電圧変換器に流れる電流値の変動を低減でき、良否判定の精度を向上させることができる。そして、結果として、電流センサの異常をより適切に検知できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である電力制御システム１２の概略構成図である。また、図２は、電力制御システム１２の一部拡大図である。この電力制御システム１２は、例えば、ハイブリッド自動車や電機自動車などに搭載されるシステムであり、二つの電動機ユニット５０に電力を供給したり、電動機ユニット５０で発電された電力により充電されたりするシステムである。電力制御システム１２は、並列に接続された二つの電源ユニット１４と、当該電源ユニット１４を制御する制御部１６（図１では図示省略）と、に大別される。制御部１６は、上位制御装置からの要求に従って、総要求パワーを算出し、当該パワーが得られるべく、電源ユニット１４の駆動を制御する。この電源ユニット１４の駆動制御に際しては、当該電源ユニット１４に設けられたコンバータ２２に流れる電流値を第一電流センサＳ_Lで検出し、この検出された電流値をフィードバックさせる電流フィードバック制御を行なっている。したがって、適正な制御を行うためには、電流値（フィードバック量）が正確に検出されることが必要となる。本実施形態では、この電流値の検出に関して、より詳細な判定を行い、電流値が適切に検出できない場合には、代替的な制御を行うようになっている。以下、この電力制御システム１２について詳説する。

はじめに、当該電力制御システム１２に接続されている電動機ユニット５０について簡単に説明する。電動機ユニット５０は、電動機５２およびインバータ５４からなる回路ユニットである。電動機５２は、交流電圧が供給されることにより、車両の駆動輪を駆動するためのトルクを発生させる駆動モータとして機能する。また、この電動機５２は、回生制動時には、車両の制動力により駆動して発電するジェネレータとしても機能する。この電動機５２で発電された電力（交流電圧）は、インバータ５４により直流電圧に変換されたうえで電源ユニット１４に出力される。電源ユニット１４に設けられたバッテリ２０は、この直流電圧が供給されることにより充電される。また、電動機５２を駆動モータとして機能させる場合、インバータ５４は、電源ユニット１４から供給される直流電圧を交流電圧に変換したうえで、当該交流電圧を電動機５２に供給する。この交流電圧の供給を受けて、電動機５２は、モータとして機能し、車両の駆動輪を駆動させるためのトルクを発生する。

次に、本発明の実施形態である電力制御システム１２について説明する。既述したとおり、電力制御システム１２は、並列に接続された二つの電源ユニット１４と、当該電源ユニット１４を制御する制御部１６と、に大別される。二つの電源ユニット１４は、並列に接続されている。制御部１６は、この二つの電源ユニット１４からの出力合計が、総要求パワーになるように駆動制御している。換言すれば、制御部１６は、一方の電源ユニット１４で不足する分の電力が、他方の電源ユニット１４から出力されるように、当該二つの電源ユニット１４の駆動を制御している。

この二つの電源ユニット１４は、いずれも、ほぼ同じ構成となっている。すなわち、各電源ユニット１４は、バッテリ２０を備えている。このバッテリ２０と電動機ユニット５０との間には、電圧を昇降させるコンバータ２２が接続されている。また、バッテリ２０とコンバータ２２の間およびコンバータ２２とインバータ５４の間には、供給された電圧を平滑化する第一コンデンサＣ１および第二コンデンサＣ２が設けられている。バッテリ２０は、充放電可能な二次電池であり、例えば、ニッケル水素またはリチウムイオンなどからなる。

コンバータ２２は、供給された電圧を、適宜、昇降する電圧変換器である。このコンバータ２２は、複数のダイオードＤ１，Ｄ２、複数のトランジスタＴ１，Ｔ２、および、リアクトルＬなどから構成される。リアクトルＬの一端はバッテリ２０の電源ラインに接続される。また、当該リアクトルＬの他端は、トランジスタＴ１とトランジスタＴ２との中間点、換言すれば、トランジスタＴ１のエミッタとトランジスタＴ２のコレクタとの間に接続される。トランジスタＴ１，Ｔ２は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。すなわち、トランジスタＴ１のコレクタは電源ラインに接続され、トランジスタＴ２のエミッタはアースラインに接続される。また、各トランジスタＴ１，Ｔ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ配されている。そして、スイッチング素子として機能するトランジスタＴ１，Ｔ２を、適宜、適当なデューティー比で駆動することで、直流電圧の昇降が行われる。

リアクトルＬと二つのトランジスタＴ１，Ｔ２の中間点との間には、第一電流センサＳ_Lが設けられている。この第一電流センサＳ_Lは、コンバータ２２に流れる電流値を検出し、第一検出電流値Ｉ_LとしてＭＧ−ＥＣＵ３４（モータ・ジェネレータ−エレクトロニック・コントロール・ユニット）に出力するセンサである。この第一電流センサＳ_Lには、断線短絡検出回路が設けられており、結線異常を自己検出できるようになっている。ＭＧ−ＥＣＵ３４は、当該第一電流センサＳ_Lの良否を判定するとともに、当該判定結果に応じて電源ユニット１４を駆動制御するが、これについては後に詳説する。

また、バッテリ２０とコンバータ２２との間には、第二電流センサＳ_Bが設けられている。この第二電流センサＳ_Bは、バッテリ２０近傍での電流値を検出し、第二検出電流値Ｉ_Bとして電池ＥＣＵ３２に出力するセンサである。この第二電流センサＳ_Bにも、断線短絡検出回路が設けられており、結線異常を自己検出できるようになっている。電池ＥＣＵ３２は、この第二電流センサＳ_Bで得られた第二検出電流値Ｉ_Bに基づいて、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）変動推定などを実行する。また、電池ＥＣＵ３２は、必要に応じて、この第二検出電流値Ｉ_BをＭＧ−ＥＣＵ３４に送信する。ＭＧ−ＥＣＵ３４は、この第二検出電流値Ｉ_Bを利用して第一電流センサＳ_Lの良否判定を行ったり、電源ユニット１４のフィードバック制御を実行したりするが、これについても後に詳説する。なお、この第二検出電流値Ｉ_Bおよび第一検出電流値Ｉ_Lは、原則として、ほぼ同じ値になる。ただし、第二検出電流値Ｉ_Bは、電池ＥＣＵ３２を介してＭＧ−ＥＣＵ３４に送信されている。そのため、図３（ａ）に図示するように、ＭＧ−ＥＣＵ３４で、収集される第二検出電流値Ｉ_Bは、第一検出電流値Ｉ_Lに対して、通信時間相当のディレイが存在している。また、第一検出電流値Ｉ_Lおよび第二検出電流値Ｉ_Bは、いずれも、図３（ｂ）に図示するように、ノイズ等に起因する高周波成分が混在しており、そのままでは取り扱いが困難な値となっている。そのため、通常、制御部１６は、移動平均などの公知の技術により、得られた検出電流値Ｉ_L，Ｉ_Bから高周波成分の除去を行っている。また、本実施形態では、第一電流センサＳ_Lの良否判定のために第一検出電流値Ｉ_Lと第二検出電流値Ｉ_Bとの差分量を演算するが、この演算の際には、予め、ディレイ分だけ第二検出電流値を補正しておく。

制御部１６は、二つの電源ユニット１４の駆動を制御する部位で、ＰＭ−ＥＣＵ３０（パワー・マネジメント−エレクトロニック・コントロール・ユニット）や、電池ＥＣＵ３２、ＭＧ−ＥＣＵ３４などから構成される。電池ＥＣＵ３２は、バッテリ２０の駆動を制御するＥＣＵで、既述したとおり、第二検出電流値Ｉ_Bに基づいてＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）変動推定を実行したり、第二検出電流値Ｉ_BをＭＧ−ＥＣＵ３４に送信したりする。

ＰＭ−ＥＣＵ３０は、上位制御装置からの要求に基づいて、総要求パワーなどを算出し、ＭＧ−ＥＣＵ３４に出力する。ＭＧ−ＥＣＵ３４は、ＰＭ−ＥＣＵ３０から入力された総要求パワーや、第一電流センサＳ_Lから入力される第一検出電流値Ｉ_Lなどに基づいて、コンバータ２２のスイッチング素子の駆動を制御、すなわち、コンバータ２２のアームデューティー比を制御する。より具体的には、ＭＧ−ＥＣＵ３４は、総要求パワーに基づいて、コンバータ２２に流れる電流の目標値（目標電流値Ｉ_P）を算出する。そして、コンバータ２２に流れる電流値が目標電流値Ｉ_Pになるように、第一検出電流値Ｉ_Lをフィードバックさせつつアームデューティー比を制御する電流フィードバック制御を実行する。本実施形態では、原則的には、ＰＩＤ制御としており、制御量（デューティ）＝Ｋ（ＩＬ（ｔ）−ＩＰ（ｔ））＋ｌ・Σ（ＩＬ（ｔ）−ＩＰ（ｔ））＋ｍ・ｄ（ＩＬ（ｔ）−ＩＰ（ｔ））で表わされる。ここで、Ｋは比例ゲイン、ｌは積分ゲイン、ｍは微分ゲインである。

また、ＭＧ−ＥＣＵ３４は、第一電流センサＳ_Lや第二電流センサＳ_Bの良否も判定する。そして、その判定結果に応じて、コンバータ２２の駆動制御の内容を、適宜、変更するが、これについても後に詳説する。

なお、フィードバック制御を実行するためには、フィードバックゲインの値や、目標電流値Ｉ_Pの上下限値、目標電流値Ｉ_Pと総要求パワー（総電流要求）との相関関係などを制御条件として予め規定しておく必要がある。本実施形態では、予め、標準制御条件、判定用制御条件、代替制御条件という三種類の制御条件をＭＧ−ＥＣＵ３４のメモリ（図示せず）に記憶している。標準制御条件は、第一電流センサＳ_Lが正常な場合に用いられる制御条件である。判定用制御条件は、第一電流センサＳ_Lの良否判定（本判定）を行う際に用いられる制御条件である。この判定用制御条件は、標準制御条件と比べると、目標電流値Ｉ_Pと総要求パワー（総電流要求）との相関関係を示す電流プロファイルが大きく異なっている。これについて、図４、図５を参照して説明する。

図４、図５は、それぞれ、標準制御条件および判定用制御条件における電流プロファイルの一例を示す図である。この図４、図５において横軸は、総電流要求を、縦軸は目標電流値Ｉ_Pを示している。図４から明らかなとおり、標準制御条件（すなわち第一電流センサＳ_L正常時）において、目標電流値Ｉ_Pは、総電流要求に応じて、連続的に変化するようになっている。一方、図５に図示するとおり、判定用制御条件（すなわち第一電流センサＳ_Lの本判定時）においては、目標電流値Ｉ_Pは、総電流要求に応じて、段階的に変化するようになっている。換言すれば、判定用制御条件においては、総電流要求が多少変動しても、目標電流値Ｉ_Pは変動しないようになっている。そして、かかる電流プロファイルを用いることにより、より高精度でのセンサ良否判定が行えるが、これについては後に詳説する。

代替制御条件は、第一電流センサＳ_Lに異常があり、第二電流センサＳ_Bを代替的に使用する場合に用いられる制御条件である。すなわち、後に詳説するように、本実施形態では、第一電流センサＳ_Lに異常が生じた場合には、第一検出電流値Ｉ_Lに代えて、第二電流センサＳ_Bで得られる第二検出電流値Ｉ_Bをフィードバックさせる制御を行う。代替制御条件は、この第二検出電流値Ｉ_Bをフィードバックさせる制御の際に用いられる制御条件である。この代替制御条件は、標準制御条件と比べると、目標電流値Ｉ_Pの上下限値（ガード上下限値）、および、フィードバックゲインの値が大きく異なっている。

すなわち、通常、目標電流値は、図４に図示したような電流プロファイルに基づいて算出されるが、過剰な電流の出力を防止するために、予め、その上下限値がガード上限値Ｇｍａｘおよびガード下限値Ｇｍｉｎとして規定されている。代替制御条件においては、このガード上限値Ｇｍａｘおよびガード下限値Ｇｍｉｎの絶対値が、標準制御条件に比して小さくなっている。図６は、この様子を示すイメージ図である。図６において、横軸は総電流要求を、縦軸は目標電流値Ｉ_Pを示している。また、実線は代替制御条件における電流プロファイルを、破線は標準制御条件における電流プロファイルをそれぞれ示している。この図６から明らかなとおり、標準制御条件に比べて、代替制御条件におけるガード上限値およびガード下限値の絶対値は、小さくなっている。換言すれば、標準制御条件に比べて代替制御条件では、目標電流値Ｉ_Pの許容範囲が狭くなっている。

また、代替制御条件では、標準制御条件に比して、増加側のフィードバックゲインの値を小さくしている。すなわち、通常、ＰＩＤ制御では、積分時間であるＫ／ｌが小さいほど、また、微分時間であるｍ／Ｋの値が大きいほど、応答性が高くなるが、その一方でオーバーシュートや発散が生じやすくなることが知られている。代替制御条件においては、標準制御条件に比して、このＫ／ｌを大きく、ｍ／Ｋを小さくしている。かかる値とすることで、応答性は低下するものの、発散などに起因する制御破綻を効果的に防止することができる。

次に、この電力制御システム１２での電力供給制御の流れについて図７、図８を参照して説明する。図７は、電力供給制御の流れを示すフローチャートであり、図８は、ステップＳ１４の詳細な流れを示すフローチャートである。

電力供給を実行する場合、まずは、標準制御条件に従って、電流フィードバック制御を実行する（Ｓ１０）。これにより、電源ユニット１４には、電力が供給され、電流が流れることになる。第一電流センサＳ_Lおよび第二電流センサＳ_Bは、この電流の値を検出し、第一検出電流値Ｉ_Lおよび第二検出電流値Ｉ_BとしてＭＧ−ＥＣＵ３４および電池ＥＣＵ３２に出力する。なお、既述したとおり、第一電流センサＳ_Lおよび第二電流センサＳ_Bには、断線短絡検出回路が設けられており、結線異常により、電流値が検出できなかった場合には、検出電流値に代えて、エラー信号がＭＧ−ＥＣＵ３４および電池ＥＣＵ３２に出力される。

フィードバック制御が開始されれば、続いて、ＭＧ−ＥＣＵ３４は、電池ＥＣＵ３２を介して入力された第二電流センサＳ_Bでの検出電流値に基づいて当該第二電流センサＳ_Bの良否判定を行う（Ｓ１２）。この良否判定は、次の基準で行われる。まず、第二電流センサＳ_Bからエラー信号が出力されている場合には、第二電流センサＳ_Bに異常が生じていると判断する。また、第二電流センサＳ_Bは、その出力レンジの上下限値が予め規定されているが、第二検出電流値Ｉ_Bとして、この出力レンジ上限値または出力レンジ下限値が一定時間継続して出力されている場合にも、何らかの異常が発生していると判断する。第二電流センサＳ_Bに異常が生じていると判断した場合、バッテリ２０のＳＯＣ変動推定や、後述する第一電流センサＳ_Lの良否判定などを適正に行うことはできない。よって、この場合には、バッテリ２０の電力を用いることなく車両走行を行うバッテリレス走行に移行する（Ｓ３２）。

一方、第二電流センサＳ_Bが正常であると判断されれば、ＭＧ−ＥＣＵ３４は、続いて、第一電流センサＳ_Lの仮判定を実行する（Ｓ１４）。仮判定は、第一電流センサＳ_Lの良否を一時的、補助的に判定するもので、図８に示すような手順で行われる。図８は、第一電流センサＳ_Lの仮判定の流れを示すフローチャートである。第一電流センサＳ_Lを仮判定する場合は、まず、第一電流センサＳ_Lからエラー信号が出力されているか否かを判定する（Ｓ４０）。すなわち、第二電流センサＳ_Bと同様に、第一電流センサＳ_Lにも断線短絡検出回路が設けられており、結線異常が生じている場合にはエラー信号が出力される。ＭＧ−ＥＣＵ３４は、第一電流センサＳ_Lからエラー信号が出力されている場合は、第一電流センサＳ_Lを仮異常と判断する（Ｓ５０）。また、エラー信号が出力されていなくても、第一検出電流値Ｉ_Lとして、予め規定された出力レンジの上限値または下限値が一定時間継続して出力された場合も第一電流センサＳ_Lを仮異常と判断する（Ｓ４２、Ｓ５０）。

エラー信号が出力されず、また、上下限値が継続して出力されない場合には、続いて、ＭＧ−ＥＣＵ３４は、第一検出電流値Ｉ_Lおよび第二検出電流値Ｉ_Bを一定期間継続して収集する。そして、収集した第一検出電流値Ｉ_Lおよび第二検出電流値Ｉ_Bの差分量を算出し、当該差分量が予め規定された第一閾値αを超えるか否かを判断する（Ｓ４４）。差分量が第一閾値α以下の場合は、第一電流センサＳ_Lを正常と判断する。一方、差分量が第一閾値αを超える場合には、第一電流センサＳ_Lを仮異状と判断する（Ｓ５０）。

なお、既述したとおり、第二検出電流値Ｉ_Bは、電池ＥＣＵ３２を経由してＭＧ−ＥＣＵ３４に入力される関係上、通信時間相当のディレイが存在する。したがって、ＭＧ−ＥＣＵ３４は、このディレイ分だけ第二検出電流値Ｉ_Bを補正してから、上述の差分量を算出する。また、通常、第一検出電流値Ｉ_Lおよび第二検出電流値Ｉ_Bは、いずれも、高周波成分が混入しているため、上記差分量を算出する際には、予め、両検出電流値Ｉ_L，Ｉ_Bの移動平均値をとったり、ローパスフィルタを通過させたりして、高周波成分を除去しておく。

また、第一閾値αの値は、経験に基づいて予め規定しておく。ここで、この仮判定の段階においては、図４に図示した電流プロファイル、すなわち、総電流要求に連動して目標電流値Ｉ_Pが連続的に変動するプロファイルを用いてフィードバック制御が行われている。かかる標準電流プロファイルを用いた場合、電源ユニット１４の回路中に流れる電流値は、総電流要求、ひいては、モータの要求トルクに連動して頻繁に変動することになり、上述の差分量算出において誤差が生じやすくなる。第一閾値αは、こうした誤差の発生も考慮して、比較的、大きめの値に設定しておくことが望ましい。

仮判定の結果、第一電流センサＳ_Lが仮異常であった場合は（Ｓ１６でＹｅｓ）、次に、本判定を行う。本判定は、第一電流センサＳ_Lの良否を、より正確に判定するステップである。ここで、より正確に判定するとは、結線異常のような明らかな異常だけでなく、制御破綻は招かないまでも、エネルギーマネジメントに狂いを及ぼす程度のセンサの特性変化の有無も判定することを意味している。

この本判定では、目標電流値Ｉ_Pを固定した状態で、第一検出電流値Ｉ_Lおよび第二検出電流値Ｉ_Bを比較する。すなわち、本判定を開始する場合、ＭＧ−ＥＣＵ３４は、標準制御条件に代えて判定用制御条件を用いてフィードバック制御を実行する（Ｓ２２）。判定用制御条件は、既述したとおり、図５に図示するような電流プロファイルに基づいて目標電流値Ｉ_Pを算出する。

この電流プロファイルは、総電流要求に対して目標電流値Ｉ_Pが段階的に変化するようになっている。換言すれば、総電流要求が大幅に変化しない限り、目標電流値Ｉ_Pは変動しないことになる。ＭＧ−ＥＣＵ３４は、この電流プロファイルが規定された判定用制御条件に従ってフィードバック制御を実行しつつ、両検出電流値Ｉ_L，Ｉ_Bを収集する。

ここで、このとき、予め規定された一定時間の間に、総電流要求が大幅してしまい、目標電流値Ｉ_Pが一定値で固定されなかった場合には、後述する本判定を行うことはできない。したがって、この場合には、本判定の実行を断念し、ステップＳ３４に進み、フィードフォワード制御に切り替える（Ｓ２４，Ｓ３４）。すなわち、第一電流センサＳ_Lが仮異状と判定された後、本判定が実行できなかった場合には、第一電流センサＳ_Lが正常である可能性は非常に低く、第一検出電流値Ｉ_Lの信頼性は低いといえる。かかる場合には、第一検出電流値Ｉ_Lをフィードバックさせるフィードバック制御は断念し、フィードフォワード制御に移行する。

一方、一定時間の間、目標電流値Ｉ_Pを一定値に保ちつつ、両検出電流値Ｉ_L，Ｉ_Bを収集することができた場合には、ステップＳ２６に進み、本判定を実行する。本判定は、目標電流値Ｉ_Pを一定にした状態で得られる第一検出電流値Ｉ_Lおよび第二検出電流値Ｉ_Bの差分量を算出し、当該差分量と第二閾値βとを比較する。比較の結果、差分量が第二閾値β以下の場合には、第一電流センサＳ_Lは正常と判断する。一方、差分量が第二閾値β超過の場合には、第一電流センサＳ_Lは、何らかの異状が発生している本異常であると判断する。

ここで、この本判定では、仮判定の場合と同様に、高周波成分が除去され、かつ、通信ディレイ分の補正が施された検出電流値Ｉ_L，Ｉ_Bを用いる。また、第二閾値βの値は、経験に基づいて予め規定されるが、この第二閾値βは、第一閾値α以下であることが望ましい。これは、次の理由による。本判定では、第一電流センサＳ_Lの良否をより正確、換言すれば、多少のセンサ特性変化も検出することを目的としている。そのため、この本判定では、仮判定よりもシビアな条件で行うことが望ましく、許容でき得る差分量（すなわち第二閾値β）は、仮判定における許容差分量（第一閾値α）よりも小さいことが望ましい。また、本判定では、目標電流値Ｉ_Pを固定している。そのため、得られる検出電流値は、値変動が小さく、差分量算出に当たって誤差が出にくくなっている。かかる誤差の影響が小さい本判定で用いる閾値（第二閾値β）は、誤差の影響が大きい仮判定で用いる閾値（第一閾値α）よりも小さいことが望ましい。

とろこで、この本判定を行う場合には、既述したとおり、判定用制御条件に基づいて制御を実行する。判定用制御条件は、目標電流値Ｉ_Pを一定に保つには適しているが、総電流要求に適した電力を供給するには適していない。すなわち、判定用制御条件に基づけば、目標電流値Ｉ_Pは、段階的にしか変化しない。そのため、目標電流値Ｉ_Pが連続的に変化する標準制御条件を用いた場合に比して、電源ユニット１４から出力される電力が過不足しやすい。そこで、本実施形態では、本判定は、二つある電源ユニット１４のうち一方の電源ユニット１４についてのみ行い、当該一方の電源ユニット１４で過不足する電力を残りの他方の電源ユニット１４から出力するようにしている。これにより、二つの電源ユニット１４から出力される電力の合計が過不足しにくくなり、電動機５２をより適切に駆動することができる。なお、二つの電源ユニット１４のいずれについても電流フィードバック制御を行う必要はなく、少なくとも一方の電源ユニットが電流フィードバック制御であれば、他方の電源ユニットは、他の制御方式、例えば、電圧値などに基づく制御方式などで駆動制御されてもよい。

第一電流センサＳ_Lの本判定の結果が正常の場合には、ステップＳ２０へと進む。すなわち、この場合、第一電流センサＳ_Lで検出された第一検出電流値Ｉ_Lは信頼性が高いと言えるため、当該第一検出電流値Ｉ_Lを用いてフィードバック制御を実行する。この制御には、標準制御条件を用いる。

一方、第一電流センサＳ_Lが本異常と判定された場合にはステップＳ３０へと進む。この場合、第一電流センサＳ_Lには何かの異常があり、第一検出電流値Ｉ_Lは信頼性に乏しいと言える。したがって、この場合は、第一検出電流値Ｉ_Lを第二検出電流値Ｉ_Bに置き換えたうえで、代替制御条件に従ってフィードバック制御を実行する（Ｓ３０）。ここで、これまで何度も言及したとおり、第二検出電流値Ｉ_Bは、電池ＥＣＵ３２を経由してＭＧ−ＥＣＵ３４に送信される関係上、第二検出電流値Ｉ_Bは第一検出電流値Ｉ_Lに比してディレイ量が大きい。そのため、第二検出電流値Ｉ_Bを用いてフィードバック制御を行った場合、このディレイ（応答遅れ）の影響により、制御の過剰補正や出力値の発散、ひいては、制御破綻を招く恐れがある。そのため、ディレイに起因する制御破綻を防止するために、第二検出電流値Ｉ_Bを第一検出電流値Ｉ_Lとして代用する場合には、正常時とは異なる制御条件、すなわち、代替制御条件を用いる。

代替制御条件では、既述したとおり、標準制御条件に比して、目標電流値Ｉ_Pの上下限値の絶対値を小さくしている。また、フィードバックゲインの値を、標準制御条件に比して、応答性が低くなる値にしている。そのため、かかる代替制御条件を用いることで、発散の可能性を低下させることができ、ディレイを含んだ第二検出電流値Ｉ_Bを用いても、安全な制御が可能となる。

以上の説明から明らかなとおり、本実施形態によれば、目標電流値Ｉ_Pを固定した状態、換言すれば、負荷変動の少ない状態で、二つの電流センサＳ_L，Ｓ_Bの検出電流値Ｉ_L，Ｉ_Bを収集し、比較している。その結果、より詳細に第一電流センサＳ_Lの異常を判定することができる。また、第一電流センサＳ_Lに異常が生じた場合には、第一検出電流値Ｉ_Lに代えて第二検出電流値Ｉ_Bを用いてフィードバック制御するが、このとき、センサ正常時に比して、目標電流値Ｉ_Pの上下限値の絶対値を小さくし、また、フィードバックゲインを応答性の低くなる値に変更している。これにより、制御破綻を効果的に防止することができ、より安全な制御が可能となる。

なお、上述した制御フローは一例であり、少なくとも、目標電流値Ｉ_P固定状態で両検出電流値Ｉ_L，Ｉ_Bを比較する工程が含まれるであれば、適宜、変更されてもよい。また、上述の説明で例示した制御条件も一例であり、適宜、変更されてもよい。例えば、上述の説明では、本判定の際に用いる電流プロファイルを図５に図示した一種類だけとしているが、予め本判定用の電流プロファイルを複数種類用意しておき、本判定実行時の状況に応じて使用する電流プロファイルを切り替えてもよい。例えば、図９において実線で図示するような第一判定用電流プロファイルＰ１および破線で図示するような第二判定用電流プロファイルＰ２を予め用意しておく。そして、第一検出電流値Ｉ_Lが第二検出電流値Ｉ_Bより大きい（Ｉ_L−Ｉ_B＞α）場合には第一電流プロファイルＰ１を、第一検出電流値Ｉ_Lが第二検出電流値Ｉ_Bより小さい（Ｉ_B−Ｉ_L＞α）場合には第二電流プロファイルＰ２を、用いるようにしてもよい。また、上述の説明では、第一電流センサが本異常であった場合には、目標電流値Ｉ_Pの上下限値の絶対値およびフィードバックゲインのみを標準制御条件から変更しているが、当然、他のパラメータ、例えば、電流プロファイルなども標準制御条件から変更させてもよい。

本発明の実施形態である電力制御システムの概略構成図である。 電力制御システムの一部拡大図である。 （ａ）は第二検出電流値に含まれるディレイのイメージ図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部拡大図である。 標準制御条件における電流プロファイルの一例を示す図である。 判定用制御条件における電流プロファイルの一例を示す図である。 標準制御条件および代替制御条件それぞれの電流プロファイルの比較を示す図である。 電力制御の流れを示すフローチャートである。 仮判定の詳細な流れを示すフローチャートである。 判定用制御条件における電流プロファイルの他の例を示す図である。

符号の説明

１２ 電力制御システム、１４ 電源ユニット、１６ 制御部、２０ バッテリ、２２ コンバータ、５０ 電動機ユニット、５２ 電動機、５４ インバータ、３０ ＰＭ−ＥＣＵ、３２ 電池ＥＣＵ、３４ ＭＧ−ＥＣＵ、Ｓ_L，Ｓ_B 電流センサ。

Claims (7)

1. それぞれが直流電源および当該直流電源に接続された電圧変換器を有し、互いに並列に接続された複数の電源ユニットと、
   前記複数の電源ユニットにおける前記電圧変換器の駆動を制御する制御手段であって、少なくとも１以上の電圧変換器に対して、目標電流値と実測電流値との差分に基づく制御である電流フィードバック制御を行う制御手段と、
   を備え、
   前記電源ユニットは、
   前記電圧変換器に流れる電流値を検出して第一検出電流値として出力する第一電流センサと、
   前記直流電源と電圧変換器との間に流れる電流値を検出して第二検出電流値として出力する第二電流センサと、を備え、
   前記制御手段は、一つの電源ユニットについて、前記電圧変換器における目標電流値を一定に保った状態で、前記第一検出電流値に基づいて前記第一電流センサの良否を判定する本判定を実行する、
   ことを特徴とする電力制御システム。
2. 請求項１に記載の電力制御システムであって、
   前記制御手段は、前記一つの電源ユニットに対して本判定を実行した場合、前記目標電流値を一定にすることに伴い生じる当該一つの電源ユニットからの出力電力の過不足分を、他の電源ユニットで補填するべく当該他の電源ユニットの駆動を制御する、
   ことを特徴とする電力制御システム。
3. 請求項１または２に記載の電力制御システムであって、
   前記制御手段は、前記本判定に先立って、前記目標値を固定することなく、前記第一電流センサの良否を判定する仮判定を実行し、当該仮判定により第一電流センサが不良と判断された場合に前記本判定を実行することを特徴とする電力制御システム。
4. 請求項３に記載の電力制御システムであって、
   前記制御手段は、前記本判定および仮判定のいずれにおいても、第一検出電流値および第二検出電流値の差分量が予め規定された閾値未満の場合に前記第一電流センサを不良と判断し、
   前記本判定で用いられる閾値は、前記仮判定で用いられる閾値より小さい、
   ことを特徴とする電力制御システム。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の電力制御システムであって、
   前記制御手段は、本判定において第一電流センサを不良と判定した場合、第一検出電流値に代えて第二検出電流値を、電圧変換器における実測電流値として前記電流フィードバック制御を実行することを特徴とする電力制御システム。
6. 請求項５に記載の電力制御システムであって、
   前記制御手段は、前記第二検出電流値を実測電流値として前記電流フィードバック制御を実行する場合、第一電流センサと第二電流センサとの特性の違いに応じて、第一検出電流値を実測電流値として前記電流フィードバック制御を実行する場合とは異なる制御条件に変更することを特徴とする電力制御システム。
7. 請求項６に記載の電力制御システムであって、
   前記制御手段は、前記第二検出電流値を実測電流値として前記電流フィードバック制御を実行する場合、第一検出電流値を実測電流値として前記電流フィードバック制御を実行する場合に比して、目標電流値の上下限値の絶対値、および、増加側フィードバックゲインの少なくとも一つを低減することを特徴とする電力制御システム。

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