JP2015220852A - 電流センサの異常特定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＧ１０を流れる電流を検出する電流センサ３４，３６の異常状態を特定すること。
【解決手段】電流センサ３４，３６に異常が検出されると、ＭＧ１０は一旦停止される。その後、無効電流を流したときのスイッチング素子Ｓｕｐの温度Ｔｕｐと、インバータ１６を冷却する冷却水の温度とに基づき、スイッチング素子Ｓｕｐを流れる電流の推定値を算出する。この推定値の算出は、無効電流の大きさを変えることで、２度行われる。そして、無効電流を流した際の電流センサ３４によって検出される電流ｉｕと、推定値とに基づき、電流センサ３４のゲインずれ量およびオフセットずれ量を特定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転機を流れる電流を検出する電流センサの異常特定装置に関する。

たとえば特許文献１には、３相交流モータに過電流が流れることを回避すべく、ｑ軸電流の２乗の値が所定値以上となることで、３相交流モータに流れる電流を制限する技術が開示されている。

特開２００３−１６４１８５号公報

ところで、上記ｑ軸電流は、電流センサによって検出される電流に基づき算出されるものである。このため、電流センサに異常が生じる場合には、上記技術によってはそのねらいとする効果を得ることができなくなる。このため、電流センサの異常自体を検出することが望まれる。

さらに、３相交流モータ等の回転機がたとえば車両駆動用の回転機である場合、電流センサの異常時においても回転機を直ちに使用停止とする代わりに、修理工場まで走行可能とすることが望ましい。このため、電流センサに異常が生じた場合であっても、電流センサの異常状態を把握した上で電流センサの検出値を利用する技術が望まれる。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転機を流れる電流を検出する電流センサの異常状態を特定することができる異常特定装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
技術的思想１：回転機と、前記回転機の複数の端子のそれぞれに交流電圧を印加する電圧印加回路と、前記複数の端子のそれぞれを前記電圧印加回路の端子に接続する電気経路のうち所定の経路に流れる電流を検出する電流センサと、前記電圧印加回路を構成して電流の流れを規制する素子のうち少なくとも前記所定の経路に接続される素子の温度を検出する素子温度検出部と、前記素子を冷却する冷却流体の温度を検出する流体温度検出部と、を備えたシステムに適用され、前記電圧印加回路を操作することで、前記所定の経路に電流を流す制御を行う通電制御部と、前記通電制御部による制御時に前記素子温度検出部によって検出される温度、および前記流体温度検出部によって検出される温度に基づき、前記所定の経路を流れる電流の推定値を算出する推定部と、前記通電制御部による制御時に前記電流センサによって検出される電流と、前記推定値との乖離に基づき、前記電流センサの異常状態を特定する特定部とを備える電流センサの異常特定装置。

冷却流体によって素子が冷却されている場合、冷却流体の温度に対する素子の温度の差は、素子を流れる電流と正の相関を有する傾向にある。推定部では、この相関関係を利用することで、素子の温度と冷却流体の温度とに基づき、素子を流れる電流を推定する。そして、特定部では、電流の推定値を電流の基準値として利用することで、電流センサによって検出される電流と電流の推定値とが乖離することに基づき、電流センサの異常状態を特定することができる。

技術的思想２：前記通電制御部は、前記電圧印加回路を操作することで、前記所定の経路に第１の電流を流す制御を行う第１通電制御部と、前記電圧印加回路を操作することで、前記所定の経路に前記第１の電流とは相違する第２の電流を流す制御を行う第２通電制御部と、を備え、前記推定部は、前記第１通電制御部による制御時に前記素子温度検出部によって検出される温度、および前記流体温度検出部によって検出される温度に基づき、前記所定の経路を流れる電流の第１推定値を算出する第１推定部と、前記第２通電制御部による制御時に前記素子温度検出部によって検出される温度、および前記流体温度検出部によって検出される温度に基づき、前記所定の経路を流れる電流の第２推定値を算出する第２推定部と、を備え、前記特定部は、前記第１通電制御部による制御時に前記電流センサによって検出される電流、前記第２通電制御部による制御時に前記電流センサによって検出される電流、前記第１推定値、および前記第２推定値に基づき、前記電流センサのゲインおよびオフセットを算出する技術的思想１記載の電流センサの異常特定装置。

電流センサの異常には、正弦波電流を検出する際にその値が一律所定量（オフセット）だけ真の値からずれる異常と、正弦波電流を検出する際にその振幅が真の値からずれる（ゲインずれ）異常とが代表的である。そして、これら２つの値を特定する上では、電流センサによって検出される電流の値と推定値とが少なくとも２組必要である。

そこで上記構成では、第１通電制御部および第２通電制御部を備えることで、所定の経路に第１の電流および第２の電流を流す。これにより、電流センサによって検出される電流として２つの相違するサンプリング値を取得することができる。また、第１推定部および第２推定部を備えることで、第１推定値および第２推定値を算出することができる。そして、これらを用いることで、ゲインおよびオフセットを算出することができる。

技術的思想３：前記特定部によって特定された前記ゲインおよび前記オフセットに基づき、前記電流センサによって検出される電流を補正する補正部と、前記補正部によって補正された電流に基づき、前記回転機の制御量を制御するために前記電圧印加回路を操作する操作部と、を備える技術的思想２記載の電流センサの異常特定装置。

上記構成では、補正部において、ゲインおよびオフセットに基づき、電流センサによって検出される電流を補正する。これにより、補正された電流は、ゲインのずれおよびオフセットが低減された値となる。そして操作部では、この補正された電流に基づき回転機の制御量を制御することで、電流センサによって検出される電流を直接用いる場合と比較して、回転機の制御性を向上させることができる。

技術的思想４：前記通電制御部は、無効電流を流すものである技術的思想１〜３のいずれか１項に記載の電流センサの異常特定装置。
上記構成では、通電制御部が無効電流を流すために、通電制御部による通電時に回転機にトルクが生じない。このため、特定部による電流センサの異常状態の特定のための処理において回転機に望まれないトルクが生じる事態を回避することができる。また、回転機が停止している場合には、回転を開始することがないため、所定の経路に流れる電流を一定値とすることが容易となる。

技術的思想５：前記推定部は、前記所定の経路に接続される素子の温度、冷却流体の温度、および前記所定の経路を流れる電流の関係を定めた関係式に基づき、前記推定値を算出する技術的思想１〜４のいずれか１項に記載の電流センサの異常特定装置。

上記構成では、上記関係式に基づき推定値が算出されるため、素子の温度や冷却流体の温度が様々な値をとったとしても、推定値を算出することが容易となる。
技術的思想６：前記電圧印加回路は、各レッグの各アーム毎に、スイッチング素子を備え、前記通電制御部は、前記所定の経路に接続されるレッグの上アームのスイッチング素子および下アームのスイッチング素子のそれぞれを交互にオン操作することで前記所定の経路に通電するものであり、前記推定部は、前記推定値の算出に際し、前記上アームまたは下アームのスイッチング素子の所定期間におけるオン操作期間の比率を加味する技術的思想１〜５のいずれか１項に記載の電流センサの異常特定装置。

上記構成では、上アームのスイッチング素子および下アームのスイッチング素子のそれぞれを交互にオン操作することで所定の経路に流れる電流が調整される。このため、素子温度検出部による温度検出対象に間欠的に電流が流れ、電流が流れる期間の密度は、上記比率に応じて定まる。そして、温度検出対象の温度は、流れる電流の大きさのみならず、電流が流れる期間の密度とも正の相関を有すると考えられる。ここで、上記構成では、上記比率を加味することで、温度検出対象に電流が流れる期間の密度に応じて温度検出対象の温度が変化することを考慮して、推定値をより高精度に算出することができる。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかるモータジェネレータの駆動回路を示す図。 同実施形態にかかる電流センサの異常検出の処理手順を示す流れ図。 （ａ）および（ｂ）は、異常検出の原理を示す図。 同実施形態にかかる電流センサの検出値の補正処理の手順を示す流れ図。 スイッチング素子のオン・オフの時比率を説明するタイムチャート。 第２の実施形態にかかる電流センサの検出値の補正処理の手順を示す流れ図。

＜第１の実施形態＞
以下、電流センサの異常特定装置の第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
図示されるように、本実施形態にかかる車両において、内燃機関２とモータジェネレータ（ＭＧ４）とがトランスミッション６を介して前輪８に機械的に連結されている。また、モータジェネレータ（ＭＧ１０）が、後輪１２に機械的に連結されている。ここで、本実施形態では、ＭＧ１０として、同期機を想定しており、詳しくは、表面磁石同期機（ＳＰＭ）を想定している。

ＭＧ４は、直流交流変換回路（インバータ１４）に接続され、ＭＧ１０は、インバータ１６に接続されている。インバータ１４，１６は、いずれもバッテリ１８の電圧を交流電圧に変換する電力変換回路である。ここで、インバータ１６は、冷却水２２によって冷却される。なお、インバータ１４についても適宜、冷却装置によって冷却されることが望ましいが、これについては記載を省略している。

制御装置２０は、ＭＧ４，１０を制御対象とし、インバータ１４，１６を操作する電子制御装置である。なお、制御装置２０は、温度センサ２４によって検出される冷却水の温度ＴＣを取り込む。

図２に、ＭＧ１０、インバータ１６および制御装置２０を図示する。
ＭＧ１０は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相のそれぞれのステータコイルＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗを備え、それらが中性点によって結線されている。

インバータ１６は、Ｕ相の上アームのスイッチング素子Ｓｕｐおよび下アームのスイッチング素子Ｓｕｎの直列接続体と、Ｖ相の上アームのスイッチング素子Ｓｖｐおよび下アームのスイッチング素子Ｓｖｎの直列接続体と、Ｗ相の上アームのスイッチング素子Ｓｗｐおよび下アームのスイッチング素子Ｓｗｎの直列接続体とを備えている。これら各直列接続体を構成する上アームのスイッチング素子ＳＨｐ（Ｈ＝ｕ，ｖ，ｗ）と、下アームのスイッチング素子ＳＨｎとの接続点がインバータ１６の出力端子であり、それら出力端子にＭＧ１０の各端子が接続されている。詳しくは、スイッチング素子Ｓｕｐおよびスイッチング素子Ｓｖｎの接続点と、スイッチング素子Ｓｖｐおよびスイッチング素子Ｓｖｎの接続点とのそれぞれは、リレー３０，３２のそれぞれを介してＭＧ１０に接続されている。一方、スイッチング素子Ｓｗｐおよびスイッチング素子Ｓｗｎの接続点は、ＭＧ１０の端子に直接接続されている。なお、図２では、スイッチング素子ＳＨ＃（＃＝ｐ，ｎ）として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を例示している。

また、スイッチング素子ＳＨ＃には、ダイオードＤＨ＃が逆並列に接続されている。さらに、スイッチング素子ＳＨ＃の近くには、スイッチング素子ＳＨ＃やダイオードＤＨ＃の温度を検出するためのセンスダイオードＳＤが配置されている。なお、スイッチング素子ＳＨ＃およびダイオードＤＨ＃と、それらの温度を検出するセンスダイオードＳＤとは、単一の筐体に収容される構成としてもよい。

制御装置２０は、スイッチング素子ＳＨ＃に、操作信号ｇＨ＃を出力する。これにより、対応するドライブユニットＵＨ＃は、スイッチング素子ＳＨ＃のゲートに印加する信号を生成し、これをゲートに印加する。これにより、スイッチング素子ＳＨ＃がオン・オフ操作される。一方、ドライブユニットＵＨ＃は、センスダイオードＳＤに一定の電流を流す機能を有する。そして、ドライブユニットＵＨ＃は、センスダイオードＳＤの順方向電圧降下の値を、検出される温度ＴＨ＃として、制御装置２０に出力する。

また、インバータ１６の出力端子のうちのＵ相とＭＧ１０の端子との間の配線付近には、この配線を流れる電流ｉｕを検出する電流センサ３４が配置されている。また、インバータ１６の出力端子のうちのＶ相とＭＧ１０の端子との間の配線付近には、この配線を流れる電流ｉｖを検出する電流センサ３６が配置されている。電流センサ３４，３６は、たとえばカレントトランス等とすればよい。なお、本実施形態では、インバータ１６からＭＧ１０に流れる電流を正と定義する。

図３に、制御装置２０によって実行される電流センサ３４，３６の異常検出処理の手順を示す。この処理は、たとえば所定の制御周期で繰り返し実行される。
この一連の処理において、制御装置２０は、まず、異常検出処理の実行条件が成立したか否かを判断する（Ｓ１０）。ここで、実行条件には、たとえば、インバータ１６を操作してＭＧ１０を稼働しているときである旨の条件が含まれる。なお、実行条件には、ＭＧ１０を流れる電流の振幅が所定値以上である旨の条件を加えることが望ましい。これは、異常検出処理のＳ／Ｎ比を向上させるためのものである。

制御装置２０は、実行条件が成立したと判断する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ｄ軸電流ｉｄがゼロであるか否かを判断する（Ｓ１２）。そして制御装置２０は、ｄ軸電流ｉｄがゼロであると判断する場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、電気角θが、図４（ａ）に示す位相φｕｖまたは「φｕｖ＋１８０」であるか否かを判断する（Ｓ１４）。これは、Ｕ相の電流ｉｕとＶ相の電流ｉｖとが一致するタイミングであるか否かを判断するためのものである。一方、制御装置２０は、ｄ軸電流ｉｄがゼロではないと判断する場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ｄ軸電流がゼロであるときに対するＵ相の電流ｉｕとＶ相の電流ｉｖとが一致する位相のずれ量である位相φ０を算出する（Ｓ１６）。これは、「φ０＝ａｒｃｔａｎ（ｉｄ／ｉｑ）」によって算出することができる。そして、制御装置２０は、電気角θが、図４（ｂ）に示す「φｕｖ＋φ０」または「φｕｖ＋φ０＋１８０」であるか否かを判断する（Ｓ１８）。この処理も、Ｕ相の電流ｉｕとＶ相の電流ｉｖとが一致するタイミングであるか否かを判断するためのものである。

制御装置２０は、ステップＳ１４またはステップＳ１８において肯定判断する場合、電流センサ３４によって検出される電流ｉｕと電流センサ３６によって検出される電流ｉｖとの差の絶対値が、規定値Δｔｈ以上であるか否かを判断する（Ｓ２０）。この処理は、電流センサ３４，３６に異常が生じているか否かを判断するためのものである。ここで、規定値Δｔｈは、電流センサ３４，３６の検出値に許容される公差等による差を超えて異常として検出すべき差が生じている場合の値に設定される。そして、制御装置２０は、規定値以上であると判断する場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、電流センサ３４または電流センサ３６に異常があると判定する（Ｓ２４）。そして、制御装置２０は、異常がある旨を、図示しないインターフェースを介してユーザ等に通知する（Ｓ２６）。そして、制御装置２０は、図２に示したリレー３０，３２を開放する（Ｓ３０）。これにより、インバータ１６からＭＧ１０に電流が流れず、ＭＧ１０は、無負荷状態となって後輪１２に連れ回される。

なお、制御装置２０は、ステップＳ３０の処理が完了する場合や、ステップＳ１０，Ｓ１４，Ｓ１８，Ｓ２０において否定判断する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
上記処理によって、電流センサ３４または電流センサ３６に異常が検出された場合、本実施形態では、電流センサ３４，３６によって検出される電流ｉｕ，ｉｖを補正し、補正後の電流に基づきＭＧ１０を駆動するフェールセーフ処理を実行可能とする。

図５に、電流センサ３４によって検出される電流ｉｕの補正処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、たとえば所定周期で繰り返し実行される。なお、異常が生じた場合、電流センサ３４によって検出される電流ｉｕのみならず、電流センサ３６によって検出される電流ｉｖについても、図５と同様の処理が実行されるが、これについてはその記載を省略する。

この一連の処理において、制御装置２０は、まず電流センサ３４，３６の異常検出後、図示しないＩＧがオフ操作された時であるか否かを判断する（Ｓ４０）。ここで、ＩＧとは、車両の走行許可スイッチのことである。ただし、このスイッチは、ユーザによって操作される部材が車両内に備えられることを必ずしも意味せず、ユーザが携帯する携帯機が、車載機と通信することでオンとなるものであってもよい。ステップＳ４０の処理は、電流センサ３４によって検出される電流ｉｕの補正値を算出する処理の実行条件が成立するか否かを判断するためのものである。

制御装置２０は、ステップＳ４０において肯定判断する場合、ｄ軸電流の指令値ｉｄ＊を第１所定値ｉｄ１として且つ、ｑ軸電流の指令値ｉｑ＊を「０」に設定し、ＭＧ１０を流れる電流を指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊に開ループ制御する（Ｓ４２）。ここで、第１所定値ｉｄ１を、本実施形態では、Ｕ相の電流ｉｕが正となる値に設定する。これは、Ｕ相の上アームに電流が流れる期間において、ダイオードＤｕｐではなく、スイッチング素子Ｓｕｐに電流が流れるようにするための設定である。

上記開ループ制御は、たとえば、電圧方程式において微分演算子の項を無視した定常状態の近似式に基づき算出される下記のｄｑ軸の指令電圧ベクトル（ｖｄ＊、ｖｑ＊）を、ＭＧ１０の電気角に基づき、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の電圧に変換することで実行することができる。

ｖｄ＊＝Ｒ・ｉｄ＊−ω・Ｌ・ｉｑ＊
ｖｑ＊＝ω・Ｌ・ｉｄ＋Ｒ・ｉｑ＊＋Φ・ω
なお、上記においては、抵抗Ｒ、インダクタンスＬ、逆起電圧定数Φ、および電気角速度ωを用いた。

そして、制御装置２０は、温度センサ２４によって検出される冷却水２２の温度ＴＣ１と、スイッチング素子Ｓｕｐの温度Ｔｕｐ１と、電流センサ３４によって検出される電流ｉｕ１とを取得する（Ｓ４４）。次に、制御装置２０は、Ｕ相の電流の推定値ｉｕｅ１を算出する（Ｓ４６）。ここでは、スイッチング素子Ｓｕｐの温度Ｔｕｐが、その通電による発熱量に比例して、冷却水２２の温度ＴＣよりも高くなることを利用する。すなわち、スイッチング素子Ｓｕｐの熱抵抗と発熱量との積によって、スイッチング素子Ｓｕｐの温度Ｔｕｐの冷却水２２の温度ＴＣに対する上昇量が定まる。そして、熱抵抗と発熱量との積は、電流に比例するため、この比例係数Ｋを用いると、以下の式が成立する。

Ｔｕｐ＝ＴＣ＋Ｋ・ｉｕ
したがって、冷却水２２の温度ＴＣ１と、スイッチング素子Ｓｕｐの温度Ｔｕｐ１とによって、Ｕ相を流れる電流の推定値ｉｕｅ１は、以下の式によって算出される。

ｉｕｅ１＝（Ｔｕｐ１−ＴＣ１）／Ｋ
次に、制御装置２０は、ｄ軸電流の指令値ｉｄ＊を第１所定値ｉｄ１とは相違する第２所定値ｉｄ２として且つ、ｑ軸電流の指令値ｉｑ＊を「０」に設定し、ＭＧ１０を流れる電流を指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊に開ループ制御する（Ｓ４８）。ここで、第２所定値ｉｄ２についても、本実施形態では、Ｕ相の電流ｉｕが正となる値に設定する。

そして、制御装置２０は、温度センサ２４によって検出される冷却水２２の温度ＴＣ２と、スイッチング素子Ｓｕｐの温度Ｔｕｐ２と、電流センサ３４によって検出される電流ｉｕ２とを取得する（Ｓ５０）。次に、制御装置２０は、Ｕ相の電流の推定値ｉｕｅ２を以下の式によって算出する（Ｓ５２）。

ｉｕｅ２＝（Ｔｕｐ２−ＴＣ２）／Ｋ
そして、制御装置２０は、上記推定値ｉｕｅ１，ｉｕｅ２を基準値として、基準値に対して電流センサ３４によって検出される電流ｉｕ１，ｉｕ２のずれをゲインＧｕおよびオフセットΔｕとして下記の連立方程式を解くことで算出する（Ｓ５４）。

ｉｕ１＝Ｇｕ・ｉｕｅ１＋Δｕ
ｉｕ２＝Ｇｕ・ｉｕｅ２＋Δｕ
ここで、ゲインＧｕは、正弦波形状の電流を検出する際に電流センサ３４によって検出される電流ｉｕの振幅の基準値に対するずれを示す係数である。また、オフセットΔｕは、電流センサ３４によって検出される電流ｉｕが基準値に対して定常的にずれている場合のそのずれ量を示す。なお、電流センサ３４が正常である場合（より正確には、基準値に一致する場合）には、ゲインＧｕは「１」となり、オフセットΔｕは「０」となる。

続いて制御装置２０は、ゲインＧｕおよびオフセットΔｕを用いて電流センサ３４によって検出される電流ｉｕを補正することを条件に、電流センサ３４によって検出される電流ｉｕを用いたフェールセーフ運転を許可する（Ｓ５６）。換言すれば、電流センサ３４によって検出される電流ｉｕを「（ｉｕ−Δｕ）／Ｇｕ」と補正することを条件に、これをＭＧ１０の制御に用いることを許可する。

なお、制御装置２０は、ステップＳ５６の処理が完了する場合や、ステップＳ４０において否定判断する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
次に、図５の処理の作用効果を説明する。

図３に示した処理によって、電流センサ３４または電流センサ３６の異常が検出されると、その旨が通知されることで、車両が停止され、ＩＧがオフされる。これにより、制御装置２０は、図５に示した通電制御によってＭＧ１０に電流を流す。そして、制御装置２０は、そのとき検出される電流ｉｕ，ｉｖと、冷却水２２の温度ＴＣと、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｖｐ等の温度Ｔｕｐ，Ｔｖｐ等に基づき、電流センサ３４，３６のそれぞれのゲインＧｕ，ＧｖおよびオフセットΔｕ，Δｖを算出する。そして、その後、ユーザが車両を走行させる期間において、制御装置２０は、ＭＧ１０の駆動要求が生じると、ＭＧ１０を制御する。すなわち、電流センサ３４によって検出される電流ｉｕを「（ｉｕ−Δｕ）／Ｇｕ」に補正し、電流センサ３６によって検出される電流ｉｖを「（ｉｖ−Δｖ）／Ｇｖ」に補正したものを入力として、ＭＧ１０を制御する。たとえば、ベクトル制御による電流フィードバック制御を行う場合、電流ｉｕが補正された「（ｉｕ−Δｕ）／Ｇｕ」と電流ｉｖが補正された「（ｉｖ−Δｖ）／Ｇｖ」とをｄｑ変換することで、ｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑとを算出し、これらを指令値ｉｄ＊およびｉｑ＊にフィードバック制御する。これにより、ＭＧ１０を走行に利用することができることから、たとえば内燃機関２やＭＧ４のみを用いる場合と比較して、リンプホーム運転をより適切に行うことが可能となる。

以上説明した本実施形態によれば、上述したもの以外にも以下に記載する作用効果が得られるようになる。
（１）ゲインＧｕ，ＧｖおよびオフセットΔｕ，Δｖを算出するための通電処理において、無効電流を流した（Ｓ４２，Ｓ４８）。この場合、ＭＧ１０にトルクが生じないため、ＭＧ１０を停止状態に維持することができる。したがって、この通電処理によって、後輪１２が回転する事態が生じることがない。また、電気角が変化しないことから、各相に流れる電流を一定値とすることができる。このため、冷却水２２の温度ＴＣに対するスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｖｐ等の温度の上昇量を、電流センサ３４，３６によって検出される電流ｉｕ，ｉｖと比例係数Ｋとに基づき容易に算出することができる。

（２）ゲインＧｕ，ＧｖおよびオフセットΔｕ，Δｖを算出するための通電処理を、開ループ制御によって行った。電流センサ３４または電流センサ３６に異常が生じている場合、これらによって検出される電流ｉｕ，ｉｖをｄｑ変換して得られるｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑは、真の値からずれる。このため、電流フィードバック制御を行う場合、意図せずしてｑ軸に電流が流れるおそれがある。これに対し、上記実施形態では、開ループ制御をすることで、電流センサ３４，３６の異常に起因してｑ軸電流が流れる事態を回避することができる。

（３）ＩＧオフ時に、ゲインＧｕ，ＧｖおよびオフセットΔｕ，Δｖを算出した。これにより、次にＩＧがオンとされるときまでにゲインＧｕ，ＧｖおよびオフセットΔｕ，Δｖを予め算出しておくことが可能となるため、次にＩＧがオンとされたときに車両を迅速に発進させることが可能となる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

第１の実施形態において、無効電流を流す場合、Ｕ相のスイッチング素子Ｓｕｐおよびスイッチング素子Ｓｕｎは、交互にオン・オフ操作され、Ｖ相のスイッチング素子Ｓｖｐおよびスイッチング素子Ｓｖｎも、交互にオン・オフ操作される。ここで、これについて、周知の三角波ＰＷＭ処理がなされる場合を例にとって更に説明する。

図６は、Ｕ相の指令電圧Ｖｕ＊と、三角波形状のキャリアＳｓとの大小比較に基づき、操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎを定める例を示している。ここでは、まずＵ相の指令電圧Ｖｕ＊と、三角波形状のキャリアＳｓとの大小比較に基づき、ＰＷＭ信号ｇｕが算出される。そして、ＰＷＭ信号から、デッドタイムを生成することで、スイッチング素子Ｓｕｐの操作信号ｇｕｐとスイッチング素子Ｓｕｎの操作信号ｇｕｎとが生成される。ここで、スイッチング素子Ｓｕ＃のオン・オフ操作の周期Ｔｐｗｍは、キャリアＳｓの周期によって定まる。そして、この周期Ｔｐｗｍに対するスイッチング素子Ｓｕｐのオン期間の比である時比率Ｄｕは、ｄｑ軸の指令電圧ベクトル（ｖｄ＊、ｖｑ＊）が同一であったとしても、ＭＧ１０の電気角や、インバータ１６の入力電圧（バッテリ１８の端子電圧）に応じて変動する。すなわち、電気角に応じて、指令電圧ベクトル（ｖｄ＊、ｖｑ＊）を３相変換する際のＵ相の指令電圧Ｖｕ＊が変動する。また、インバータ１６の入力電圧が変動すると、Ｕ相の指令電圧Ｖｕ＊の大きさが同一であったとしても、キャリアＳｓの大きさに対する指令電圧Ｖｕ＊の相対的な大きさが変動する。

そして時比率Ｄｕが変動すると、周期Ｔｐｗｍにおいてスイッチング素子Ｓｕｐに電流が流れる期間が変動し、ひいてはスイッチング素子Ｓｕｐの発熱量が変動する。こうした事情を踏まえて図５の処理によって精度のよいゲインＧｕおよびオフセットΔｕを算出するためには、ＭＧ１０の電気角や、インバータ１６の入力電圧（バッテリ１８の端子電圧等）に応じて、第１所定値ｉｄ１や第２所定値ｉｄ２の絶対値を変更する必要がある。すなわち、たとえば、スイッチング素子Ｓｕｐに定常的に電流を流したときの各種検出値に基づき比例係数Ｋを求めるのであれば、時比率Ｄｕが「１」に近い値となるように第１所定値ｉｄ１および第２所定値ｉｄ２を設定することが必要となる。しかし、これは、インバータ１６を構成する特定のスイッチング素子ＳＨ＃を流れる電流が過度に大きくなる場合には実行できない。

そこで、本実施形態では、ゲインＧｕ，ＧｖおよびオフセットΔｕ，Δｖを算出する処理に、時比率Ｄｕを加味することで、こうした問題に対処する。
図７に、本実施形態にかかる電流センサ３４によって検出される電流ｉｕの補正処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、たとえば所定周期で繰り返し実行される。なお、図７において、図５に示した処理に対応するものについては、便宜上、同一のステップ番号を付している。

図７に示す処理において、制御装置２０は、ステップＳ４４の処理が完了すると、以下の式によって、推定値ｉｕｅ１を算出する（Ｓ４６ａ）。
ｉｕｅ１＝（Ｔｕｐ１−ＴＣ１）／Ｋ（Ｄｕ１）
ここで、比例係数Ｋは、時比率Ｄｕの関数であり、特に、上記の式においては、ステップＳ４４の処理におけるスイッチング素子Ｓｕｐの時比率Ｄｕ１によって可変設定される。詳しくは、時比率Ｄｕが大きいほど、比例係数Ｋは大きい値に設定される。比例係数Ｋ（Ｄｕ）は、時比率Ｄｕが「１」に近づくことで、スイッチング素子Ｓｕｐに定常的に電流を流したときの温度ＴＣ，Ｔｕｐから定めた比例係数Ｋに収束するように設定される。

また、制御装置２０は、ステップＳ５０の処理が完了すると、以下の式によって、推定値ｉｕｅ２を算出する（Ｓ５２ａ）。
ｉｕｅ２＝（Ｔｕｐ２−ＴＣ２）／Ｋ（Ｄｕ２）
ここで、比例係数Ｋは、時比率Ｄｕの関数であり、特に、上記の式においては、ステップＳ５０の処理におけるスイッチング素子Ｓｕｐの時比率Ｄｕ２によって可変設定される。詳しくは、時比率Ｄｕが大きいほど、比例係数Ｋは大きい値に設定される。

次に、図７の処理の作用および効果について、図５の処理との相違点を説明する。
制御装置２０は、ゲインＧｕおよびオフセットΔｕを算出するための通電処理を行い、そのときの冷却水２２の温度ＴＣ１、スイッチング素子Ｓｕｐの温度Ｔｕｐ１を取得する。ここで、たとえば、時比率Ｄｕ１が「１」よりも小さい場合、スイッチング素子Ｓｕｐに定常的に電流が流れているわけではない。このため、Ｕ相を流れる電流が同一であっても、時比率Ｄｕ１が小さいほど、スイッチング素子Ｓｕｐの温度Ｔｕｐ１は低くなる傾向がある。しかし、Ｕ相を流れる電流の推定値ｉｕｅ１を算出する処理においては、通電処理時の時比率Ｄｕ１によって定まる比例係数Ｋ（Ｄｕ１）を用いる。ここで、比例係数Ｋ（Ｄｕ１）は、時比率Ｄｕ１が大きいほど大きい値に設定される。このため、Ｕ相を流れる電流が同一であっても、時比率Ｄｕ１が小さいほど、スイッチング素子Ｓｕｐの温度Ｔｕｐ１が低くなる傾向に鑑みて、推定値ｉｕｅ１を高精度に算出することができる。

＜技術的思想と実施形態との対応＞
以下、上記「課題を解決するための手段」に記載された技術的思想や同思想内の事項と、実施形態との代表的な対応関係を記載する。

回転機…１０、複数の端子…Ｃｕ，Ｃｖ，Ｃｗの端部のうち中性点ではない側、電圧印加回路…１６、電圧印加回路の端子…ＳＨｐおよびＳＨｎの接続点、素子温度検出部…ＳＤ、流体温度検出部…２４、所定の経路…スイッチング素子Ｓｕ＃およびＭＧ１０間の経路と、スイッチング素子Ｓｖ＃およびＭＧ１０間の経路
［技術的思想１：通電制御部…Ｓ４２，Ｓ４８、推定部…Ｓ４６，Ｓ５２；Ｓ４６ａ，Ｓ５２ａ、特定部…Ｓ５４］［技術的思想２：第１通電制御部…Ｓ４２、第２通電制御部…Ｓ４８、第１の電流…ｉｄ１、第２の電流…ｉｄ２、第１推定部…Ｓ４６；Ｓ４６ａ、第２推定部…Ｓ５２；Ｓ５２ａ、ゲイン…Ｇｕ、オフセット…Δｕ］［技術的思想３：補正部…Ｓ５６、操作部…２０］［技術的思想４：Ｓ４２，Ｓ４８］［技術的思想５：Ｓ４６，Ｓ５２；Ｓ４６ａ，Ｓ５２ａ］［技術的思想６：図７］
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・「電流の推定に用いられる素子の温度について」
上記実施形態では、上アームのスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｖｐに電流を流した際のそれらの温度を用いたがこれに限らない。たとえば、下アームのスイッチング素子Ｓｕｎ，Ｓｖｎに電流を流した際のそれらの温度を検出してもよい。また、たとえば、ステップＳ４２，Ｓ４８におけるｄ軸電流の符号を予め定めておき、ステップＳ４４，Ｓ５０においては、上アームのスイッチング素子ＳＨｐおよび下アームのスイッチング素子ＳＨｎのうち実際に電流が流れる方の温度を用いてもよい。

スイッチング素子ＳＨ＃の温度を利用するものに限らない。たとえば、スイッチング素子Ｓｕｎのオン・オフ操作によって、スイッチング素子ＳｕｎおよびダイオードＤｕｐに交互にＭＧ１０に電流が流れる場合、ダイオードＤｕｐの温度を検出することによっても、上記実施形態と同様にＵ相を流れる電流を推定することができる。なお、この場合、ダイオードＤＨ＃とスイッチング素子ＳＨ＃との導通損失の相違に鑑み、比例係数Ｋは、ダイオードＤＨ＃に電流を定常的に流すことで検出されるダイオードＤＨ＃の温度に基づき算出することが望ましい。

スイッチング素子ＳＨ＃およびダイオードＤＨ＃のいずれか一方の温度に基づき電流を推定する代わりに、双方に基づき推定してもよい。すなわち、たとえばスイッチング素子Ｓｕｐのオン・オフ操作によって、スイッチング素子ＳｕｐおよびダイオードＤｕｎに交互に電流が流れる場合、スイッチング素子Ｓｕｐの温度とダイオードＤｕｎの温度のそれぞれから推定される電流の移動平均値を最終的な推定値としてもよい。

・「電流推定手法について」
上記第１の実施形態において、比例係数Ｋを、「１」より小さい所定の時比率ＤＨ（Ｈ＝ｕ，ｖ）によってスイッチング素子ＳＨ＃をオン・オフ操作した場合の値としてもよい。この場合、ＭＧ１０の電気角や、インバータ１６の入力電圧（バッテリ１８の端子電圧等）に応じて、ｄ軸電流の指令値ｉｄ＊を変更することで、上記所定の時比率ＤＨにてスイッチング素子ＳＨ＃がオン・オフ操作される状態を生成するなら、推定精度を高めることができる。

上記第２の実施形態では、比例係数Ｋを時比率ＤＨに応じて可変設定したが、これに限らない。たとえば、図５のステップＳ４６，Ｓ５２において算出される推定値ｉｕｅ１，ｉｕｅ２を、時比率Ｄｕに応じて補正したものを最終的な推定値としてもよい。ここで、推定値ｉＨｅ１の補正は、時比率Ｄｕが大きいほど、最終的な推定値の値を大きくするものとなる。

上記第２の実施形態では、比例係数Ｋを時比率ＤＨのみに応じて可変設定したが、これに限らない。たとえば比例係数Ｋを、時比率ＤＨに加えて、インバータ１６の入力電圧や温度検出対象となるスイッチング素子ＳＨ＃に流れる電流に応じて可変設定してもよい。ここで、入力電圧や電流は、スイッチング損失を定めるパラメータであることから、これらパラメータを用いることで、スイッチング損失を加味して比例係数Ｋを定めることができる。

比例係数Ｋに基づき電流を推定するものに限らない。たとえば、素子の温度ＴＨ＃および冷却水の温度ＴＣと、電流との関係を定めた２次元マップを用いて電流を推定してもよく、またたとえば、素子の温度ＴＨ＃、冷却水の温度ＴＣおよび時比率ＤＨと、電流値との関係を定めた３次元マップを用いて電流を推定してもよい。

２通りの電流を流すことで、ゲインＧＨおよびオフセットΔＨを算出するものに限らない。たとえば、３通り以上の電流を流した場合のそれぞれの検出値の組に基づき、最小二乗法等に基づき、ゲインＧＨおよびオフセットΔＨを算出してもよい。

・「所定期間におけるオン操作期間の比率を加味した推定について」
上記時比率ＤＨを加味するものに限らない。たとえば、空間ベクトル変調をするものや、瞬時電流値制御を行うもの等にあっては、周期Ｔｐｗｍに対する上アームのオン操作期間の時比率Ｄｕを定義できない。しかし、この場合であっても、時比率ＤＨに代えて、所定期間において温度検出対象に電流が流れる期間の比率を用いることで、上記実施形態の要領で、温度検出対象に間欠的に電流が流れることを考慮しつつ電流の推定値を算出することができる。なお、上記温度検出対象に電流が流れる期間に代えて、該温度検出対象とは逆のアームに電流が流れる期間としてもよい。

・「通電部について」
開ループ制御によって通電制御するものに限らない。たとえば、電流センサ３４，３６によって検出される電流ｉｕ，ｉｖから算出されるｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを指令値にフィードバック制御してもよい。この場合、電流センサ３４，３６に異常があるなら、検出値が正確ではないことから、実際に流れる電流は無効電流とはならず、ｑ軸電流についてもその絶対値がゼロよりも大きな値となりうる。このため、後輪１２が回転を開始する場合には、指令値を変更することが望ましい。

無効電流を流すものに限らない。たとえばＭＧ１０のロータと後輪１２とを締結および遮断するクラッチ等の締結制御部材を備える場合、ＭＧ１０と後輪１２との機械的な連結を遮断した状態で、トルクを生成可能な電流を流してもよい。ここで、たとえばＵ相の電流を一定値に制御する場合には、上記実施形態の要領でＵ相の推定電流を算出することができる。また、ＭＧ１０に基本波電流を流す場合、その振幅値を一定とする制御をするなら、たとえば図７のＳ１６ａ，Ｓ２２ａにおいて電流の実効値を推定することができる。

後輪１２がＭＧ１０に機械的に連結される場合において、無効電流を流す前に一度、わずかに電気角を変化させるためにＭＧ１０がトルクを生成する電流をＭＧ１０に流してもよい。これにより、無効電流を流した際の温度検出対象（たとえばスイッチング素子Ｓｕｐ）に流れる電流の大きさが大きくなるように電気角を制御することができる。

無効電流または外部に仕事をする電流（力行制御の電流）を流すものに限らない。たとえば、シリーズハイブリッド車の発電機において、内燃機関が稼働しているときに振幅が一定の基本波電流が流れるように回生制御を行って、図７のＳ１６ａ，Ｓ２２ａにおいて電流の実効値を推定してもよい。

・「特定部について」
たとえば、車両の走行に先立って、図５におけるステップＳ４２〜Ｓ４６の処理を行った後、電流センサ３４によって検出される電流ｉｕ１と、推定値ｉｕｅ１との差分の絶対値が規定値以上である場合に、電流センサ３４に異常があると判定してもよい。ここで、規定値は、無視できない異常が生じている状態であることを特定するための値に設定される。そしてこの場合には、異常と判定されることで、図５のステップＳ４８以降の処理を実行することにより、ゲインＧｕおよびオフセットΔｕを迅速に算出することが可能となる。

・「所定の経路に流れる電流を検出する電流センサについて」
インバータ１６の出力端子のうちのＷ相とＭＧ１０の端子との間の配線（電気経路）に流れる電流を検出する電流センサを備えてもよい。この場合、電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗのそれぞれを検出対象とするセンサについて、図５や図７に示した処理を実行すればよい。

たとえばインバータ１６の高電位側の入力端子（スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐの接続点）とバッテリ１８の正極端子との間の電流を検出するものであってもよい。この場合であっても、たとえばスイッチング素子Ｓｕｐおよびスイッチング素子Ｓｖｎ，Ｓｗｎに電流が流れる期間においては、図２のリレー３０を備える経路に流れる電流を検出することができる。このため、図５や図７に例示したように無効電流を流す場合には、スイッチングモードが変化しないことから、電流センサの検出値が、スイッチング素子Ｓｕｐを流れる電流となるため、図５や図７に例示した態様で、電流センサのゲインＧｕやオフセットΔｕを算出することも可能となる。

・「電流センサについて」
カレントトランスに限らない。たとえば、上記実施形態におけるスイッチング素子ＳＨ＃に代えて、コレクタおよびエミッタを備えるメインセルと、コレクタおよびエミッタ間を流れる電流に比例する微小電流を流すサブセルとを備える半導体チップを搭載する場合、サブセルを電流センサとしてもよい。すなわち、この場合、サブセルの出力する微小電流をコレクタおよびエミッタ間を流れる電流の検出値として利用することができる。そして、たとえばＵ相の上アームのサブセルの出力する微小電流は、Ｕ相上アームを介してインバータ１６からＭＧ１０に電流が流れる際の電流を表現する。したがって、インバータのＵ相から上記ＭＧ１０に流れる電流を一定値とする場合には、メインセルがオンとされる期間におけるサブセルの出力する微小電流によって、ＭＧ１０に流れる一定値の電流を検出することができる。

・「素子温度検出部について」
センスダイオードＳＤを備えるものに限らない。たとえばサーミスタを備えるものであってもよい。

・「電圧印加回路について」
スイッチング素子ＳＨ＃としては、ＩＧＢＴに限らず、ＭＯＳ電界効果トランジスタ等であってもよい。この場合、ダイオードは、寄生ダイオードであってもよい。

単一の直流電圧源（バッテリ１８）の正極とＭＧ１０の端子との間の電気経路を開閉するスイッチング素子ＳＨｐと、負極とＭＧ１０の端子との間の電気経路を開閉するスイッチング素子ＳＨｎのみが電子操作対象となるもの（２レベルインバータ）に限らない。たとえば３レベルインバータ等、多レベルインバータであってもよい。この場合であっても、開閉操作されることで電流が流れるスイッチング素子の電流と温度とを検出することで、上記実施形態と同様にして電流センサの検出値の補正値を算出することができる。

・「回転機について」
ＳＰＭに限らず、埋め込み磁石同期機（ＩＰＭＳＭ）であってもよい。この場合、通常、ｄ軸電流もゼロとしない制御がなされるのが一般的であることから、図３におけるステップＳ１２〜Ｓ１４の処理を削除してもよい。もっとも、図３におけるステップＳ１２〜Ｓ１４の処理は、ＳＰＭにおいても削除可能である。また、ステータコイルＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗが中性点で接続されるものに限らず、たとえばΔ結線されるものであってもよい。また、３相回転機に限らず、たとえば５相回転機等、任意の多相回転機であってよい。

さらに、同期機に限らず、誘導機であってもよい。この場合であっても、誘導機の端子とインバータの出力端子との間の電気経路を流れる電流を検出する電流センサに異常が生じる場合、スイッチング素子ＳＨ＃やダイオードＤＨ＃の温度の検出値と冷却流体の温度ＴＣとに基づき電流を推定することや、推定値と電流センサの検出値とを用いて電流センサの補正量を算出することは有効である。

なお、回転機は、後輪１２に機械的に連結されるものに限らず、前輪８に機械的に連結されるものであってもよい。
・「そのほか」
車両としては、ハイブリッド車に限らない。また、冷却流体としては、液体に限らず、たとえば気体であってもよい。換言すれば、空冷方式にてインバータ１６を冷却してもよい。

図５や図７のステップＳ１０における実行条件としては、電流センサ異常判定後にＩＧがオフ操作される旨の条件に限らない。たとえば、電流センサ異常判定後、ＩＧオフされたのち、再度オンされる旨の条件を採用してもよい。

Δｕ，Δｖ…オフセット、φｕｖ，φ０…位相、Ｇｕ，Ｇｖ…ゲイン、Ｋ…比例係数、Ｃｕ，Ｃｖ，Ｃｗ…ステータコイル、Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎ…スイッチング素子、Ｄｕｐ，Ｄｖｐ，Ｄｗｐ，Ｄｕｎ，Ｄｖｎ，Ｄｗｎ…ダイオード、Ｕｕｐ，Ｕｖｐ，Ｕｗｐ，Ｕｕｎ，Ｕｖｎ，Ｕｗｎ…ドライブユニット、ＳＤ…センスダイオード、２…内燃機関、４…モータジェネレータ、６…トランスミッション、８…前輪、１０…モータジェネレータ、１２…後輪、１４，１６…インバータ、１８…バッテリ、２０…制御装置、２２…冷却水、２４…温度センサ、３０，３２…リレー、３４，３６…電流センサ。

Claims (6)

1. 回転機と、前記回転機の複数の端子のそれぞれに交流電圧を印加する電圧印加回路と、前記複数の端子のそれぞれを前記電圧印加回路の端子に接続する電気経路のうち所定の経路に流れる電流を検出する電流センサと、前記電圧印加回路を構成して電流の流れを規制する素子のうち少なくとも前記所定の経路に接続される素子の温度を検出する素子温度検出部と、前記素子を冷却する冷却流体の温度を検出する流体温度検出部と、を備えたシステムに適用され、
   前記電圧印加回路を操作することで、前記所定の経路に電流を流す制御を行う通電制御部と、
   前記通電制御部による制御時に前記素子温度検出部によって検出される温度、および前記流体温度検出部によって検出される温度に基づき、前記所定の経路を流れる電流の推定値を算出する推定部と、
   前記通電制御部による制御時に前記電流センサによって検出される電流と、前記推定値との乖離に基づき、前記電流センサの異常状態を特定する特定部とを備える電流センサの異常特定装置。
2. 前記通電制御部は、前記電圧印加回路を操作することで、前記所定の経路に第１の電流を流す制御を行う第１通電制御部と、前記電圧印加回路を操作することで、前記所定の経路に前記第１の電流とは相違する第２の電流を流す制御を行う第２通電制御部と、を備え、
   前記推定部は、前記第１通電制御部による制御時に前記素子温度検出部によって検出される温度、および前記流体温度検出部によって検出される温度に基づき、前記所定の経路を流れる電流の第１推定値を算出する第１推定部と、前記第２通電制御部による制御時に前記素子温度検出部によって検出される温度、および前記流体温度検出部によって検出される温度に基づき、前記所定の経路を流れる電流の第２推定値を算出する第２推定部と、を備え、
   前記特定部は、前記第１通電制御部による制御時に前記電流センサによって検出される電流、前記第２通電制御部による制御時に前記電流センサによって検出される電流、前記第１推定値、および前記第２推定値に基づき、前記電流センサのゲインおよびオフセットを算出する請求項１記載の電流センサの異常特定装置。
3. 前記特定部によって特定された前記ゲインおよび前記オフセットに基づき、前記電流センサによって検出される電流を補正する補正部と、
   前記補正部によって補正された電流に基づき、前記回転機の制御量を制御するために前記電圧印加回路を操作する操作部と、を備える請求項２記載の電流センサの異常特定装置。
4. 前記通電制御部は、無効電流を流すものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の電流センサの異常特定装置。
5. 前記推定部は、前記所定の経路に接続される素子の温度、冷却流体の温度、および前記所定の経路を流れる電流の関係を定めた関係式に基づき、前記推定値を算出する請求項１〜４のいずれか１項に記載の電流センサの異常特定装置。
6. 前記電圧印加回路は、各レッグの各アーム毎に、スイッチング素子を備え、
   前記通電制御部は、前記所定の経路に接続されるレッグの上アームのスイッチング素子および下アームのスイッチング素子のそれぞれを交互にオン操作することで前記所定の経路に通電するものであり、
   前記推定部は、前記推定値の算出に際し、前記上アームまたは下アームのスイッチング素子の所定期間におけるオン操作期間の比率を加味する請求項１〜５のいずれか１項に記載の電流センサの異常特定装置。