JP2018157662A - センサの異常診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、システムのユーザの利便性が低下しないようにセンサの異常を適正に診断できるセンサの異常診断装置を提供する。【解決手段】診断装置は、電源から入力される電圧を昇圧して出力する昇圧コンバータを備えるシステムに適用される。昇圧コンバータは、リアクトルと、平滑コンデンサとを備えている。システムは、リアクトルに流れる電流値を検出する電流センサと、平滑コンデンサの電圧値を検出する電圧センサとを備えている。診断装置は、システムの起動時において、電源から平滑コンデンサに充電する処理を行う。診断装置は、平滑コンデンサの充電期間における電流センサの検出値の変化に基づいて、平滑コンデンサの電圧推定値Ｖｅｓｔを算出する。診断装置は、電圧推定値Ｖｅｓｔと、電圧センサの検出値Ｖｓｙｓとの比較に基づいて、電流センサ又は電圧センサのいずれかに異常が生じていると診断する。【選択図】 図５

Description

本発明は、センサの異常診断装置に関する。

従来、特許文献１に見られるように、車両の走行動力源となる回転電機と、回転電機に流れる同一箇所の相電流を検出する２つの電流センサとを備える車載システムが知られている。このシステムは、２つの電流センサそれぞれの検出値を比較することにより、２つの電流センサのいずれかに異常が生じていることを診断する制御装置を備えている。

特開２００７−１８５０４３号公報

上記制御装置は、回転電機が駆動されて車両が走行している場合に電流センサの異常の有無を診断する。ここで、車両の走行中に電流センサに異常が生じていると診断された場合、例えば、回転電機の駆動制御が停止させられて車両を適正に走行させることができなくなる。この場合、車両のユーザの利便性が低下し得る。

なお、電流センサに異常が生じていると診断された場合にユーザの利便性が低下し得るシステムとしては、車両に搭載されるものに限らない。また、異常診断対象となるセンサは、電流センサに限らない。

本発明は、システムのユーザの利便性が低下しないようにセンサの異常を適正に診断できるセンサの異常診断装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、電源から入力される電圧を昇圧して出力する昇圧コンバータを備えるシステムに適用され、前記昇圧コンバータは、前記電源に接続可能なリアクトルと、前記昇圧コンバータの出力側に接続された平滑コンデンサと、を備え、前記システムは、前記リアクトルに流れる電流値を検出する電流センサと、前記平滑コンデンサの電圧値を検出する電圧センサと、を備え、前記平滑コンデンサの電圧値の推定値である電圧推定値、前記電流センサにより検出された電流値である電流検出値及び前記電圧センサにより検出された電圧値である電圧検出値、又は前記リアクトルに流れる電流値の推定値である電流推定値、前記電圧検出値及び前記電流検出値がそれぞれ、センサ推定値、推定用検出値及び診断用検出値として定義されている。

本発明は、前記システムの起動時において、前記電源から前記リアクトルを介して前記平滑コンデンサに充電する処理を行うプリチャージ部と、前記プリチャージ部による前記平滑コンデンサの充電期間における前記推定用検出値の変化に基づいて、前記センサ推定値を算出する推定値算出部と、算出された前記センサ推定値と、前記診断用検出値との比較に基づいて、前記電流センサ又は前記電圧センサのいずれかに異常が生じていると診断する診断部と、を備える。

本発明が適用されるシステムは、昇圧コンバータを備えている。昇圧コンバータは、リアクトル及び平滑コンデンサを備えている。ここで、システムのユーザの利便性が低下することを抑制する上では、ユーザによりシステムが使用され始める前にセンサの異常診断が行われるのが望ましい。

そこで本発明は、システムの起動時にプリチャージ部により行われる平滑コンデンサの充電処理が、センサの異常診断に用いられる。詳しくは、センサ推定値、推定用検出値及び診断用検出値が上記のように定義されている。推定値算出部は、平滑コンデンサの充電期間における推定用検出値の変化に基づいて、センサ推定値を算出する。電流センサ又は電圧センサのいずれかに異常が生じている場合と、電流センサ及び電圧センサのいずれにも異常が生じていない場合とで、センサ推定値と診断用検出値との乖離度合いが異なる。このため、システムの起動時において、診断部は、算出されたセンサ推定値と、診断用検出値との比較に基づいて、電流センサ又は電圧センサのいずれかに異常が生じていると診断することができる。以上説明した本発明によれば、システムのユーザの利便性が低下しないようにセンサの異常を適正に診断することができる。

第１実施形態に係るモータ制御システムの全体構成図。 昇圧コンバータの出力電圧制御処理を示すブロック図。 時比率を説明するための図。 プリチャージ時の母線電圧検出値等の推移を示すタイムチャート。 センサ異常診断処理の手順を示すフローチャート。 第３実施形態に係るセンサ異常診断処理の手順を示すフローチャート。 上，下限電圧推定値の推移を示すタイムチャート。 第４実施形態に係るプリチャージ時の母線電圧検出値等の推移を示すタイムチャート。 第５実施形態に係るセンサ異常診断処理の手順を示すフローチャート。 プリチャージ時のリアクトル電流推定値等の推移を示すタイムチャート。 第６実施形態に係るセンサ異常診断処理の手順を示すフローチャート。 第７実施形態に係るモータ制御システムの全体構成図。 第８実施形態に係るモータ制御システムの全体構成図。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る異常診断装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、異常診断装置は、車載主機としての回転電機を備える電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載される。

図１に示すように、車載制御システムは、直流電源としてのバッテリ１０、昇圧コンバータ２０、インバータ３０、モータジェネレータ４０及び制御装置５０を備えている。バッテリ１０は、充電可能な蓄電装置である。本実施形態において、モータジェネレータ４０は、車載主機であり、そのロータが図示しない駆動輪と動力伝達可能とされている。モータジェネレータ４０としては、例えばロータに永久磁石を備える同期機を用いることができる。なお、バッテリ１０及び昇圧コンバータ２０は、電源システムを構成している。

昇圧コンバータ２０は、リアクトル２１、平滑コンデンサ２２、上アーム変圧スイッチＳｃｐ及び下アーム変圧スイッチＳｃｎを備えている。昇圧コンバータ２０は、バッテリ１０の出力電圧を所定の電圧を上限として昇圧する機能を有している。本実施形態において、各変圧スイッチＳｃｐ，Ｓｃｎは、電圧制御形の半導体スイッチング素子であり、具体的にはＩＧＢＴである。なお、各変圧スイッチＳｃｐ，Ｓｃｎには、フリーホイールダイオードＤｃｐ，Ｄｃｎが逆並列に接続されている。

上アーム変圧スイッチＳｃｐの高電位側端子であるコレクタには、正極母線Ｌｐが接続されている。上アーム変圧スイッチＳｃｐの低電位側端子であるエミッタには、下アーム変圧スイッチＳｃｎのコレクタが接続されている。下アーム変圧スイッチＳｃｎのエミッタには、負極母線Ｌｎが接続されている。各母線Ｌｐ，Ｌｎは、例えばバスバーにて構成されている。

上アーム変圧スイッチＳｃｐ及び下アーム変圧スイッチＳｃｎの直列接続体には、平滑コンデンサ２２が並列接続されている。上アーム変圧スイッチＳｃｐと下アーム変圧スイッチＳｃｎとの接続点には、リアクトル２１の第１端が接続されている。リアクトル２１の第２端には、バッテリ１０の正極端子が接続されている。バッテリ１０の負極端子には、下アーム変圧スイッチＳｃｎのエミッタが接続されている。

正極母線Ｌｐ及び負極母線Ｌｎには、インバータ３０の入力側が接続されている。インバータ３０は、上アームスイッチＳｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐと下アームスイッチＳｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎとの直列接続体を３相分備えている。本実施形態において、各スイッチＳｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎは、電圧制御形の半導体スイッチング素子であり、より具体的にはＩＧＢＴである。各スイッチＳｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎには、各フリーホイールダイオードＤｕｐ，Ｄｕｎ，Ｄｖｐ，Ｄｖｎ，Ｄｗｐ，Ｄｗｎが逆並列に接続されている。

各上アームスイッチＳｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐの高電位側端子であるコレクタには、正極母線Ｌｐが接続されている。各下アームスイッチＳｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎの低電位側端子であるエミッタには、負極母線Ｌｎが接続されている。

Ｕ相上，下アームスイッチＳｕｐ，Ｓｕｎの接続点には、モータジェネレータ４０のＵ相巻線４０Ｕの第１端が接続されている。Ｖ相上，下アームスイッチＳｖｐ，Ｓｖｎの接続点には、モータジェネレータ４０のＶ相巻線４０Ｖの第１端が接続されている。Ｗ相上，下アームスイッチＳｗｐ，Ｓｗｎの接続点には、モータジェネレータ４０のＷ相巻線４０Ｗの第１端が接続されている。各相巻線４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗの第２端は、中性点にて接続されている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、電気角で互いに１２０°ずれている。

制御システムは、スイッチ部としてのリレー４１を備えている。本実施形態において、リレー４１は、バッテリ１０の正極端子とリアクトル２１の第２端とを接続する電気経路のうち、昇圧コンバータ２０の外部に設けられている。リレー４１が開状態とされることにより、バッテリ１０と昇圧コンバータ２０との間は電気的な遮断状態とされる。一方、リレー４１が閉状態とされることにより、バッテリ１０と昇圧コンバータ２０との間は電気的な導通状態とされる。なお、リレー４１は、制御装置５０により開閉操作されてもよいし、制御装置５０とは異なる制御装置である別制御装置により開閉操作されてもよい。リレー４１が別制御装置により開閉操作される構成が採用される場合、制御装置５０は、例えば、リレー４１の開閉操作指令を別制御装置に指示する処理を行えばよい。

制御システムは、リアクトル電流センサ６０、入力電圧センサ６１、出力電圧センサ６２、相電流センサ６３及び回転位置センサ６４を備えている。リアクトル電流センサ６０は、リアクトル２１に流れる電流値をリアクトル電流検出値ＩＬｒとして検出する。入力電圧センサ６１は、昇圧コンバータ２０の入力電圧を入力電圧検出値Ｖｉｎとして検出する。出力電圧センサ６２は、平滑コンデンサ２２の端子間電圧を母線電圧検出値Ｖｓｙｓとして検出する。相電流センサ６３は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち少なくとも２相分の相電流を検出する。回転位置センサ６４は、例えばレゾルバであり、モータジェネレータ４０のロータの回転位置を検出する。

各センサの検出値は、制御装置５０に入力される。制御装置５０は、マイコンを主体として構成され、モータジェネレータ４０の制御量をその指令値に制御すべく、昇圧コンバータ２０及びインバータ３０を操作する。本実施形態において、制御量はトルクであり、指令値は指令トルクである。

制御装置５０は、出力電圧センサ６２により検出された母線電圧検出値Ｖｓｙｓを目標電圧値Ｖｔｇｔにフィードバック制御すべく、昇圧コンバータ２０を構成する各変圧スイッチＳｃｐ，Ｓｃｎをオンオフ操作する。本実施形態において、上アーム変圧スイッチＳｃｐと下アーム変圧スイッチＳｃｎとは、デッドタイムを挟みつつ交互にオン操作される。

制御装置５０は、相電流センサ６３及び回転位置センサ６４の検出値等に基づいて、インバータ３０の各スイッチＳｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎをオンオフ操作する。上アームスイッチＳｕｐ、Ｓｖｐ，Ｓｗｐと、対応する下アームスイッチＳｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎとは、デッドタイムを挟みつつ交互にオン操作される。

続いて図２を用いて、制御装置５０の行う処理のうち昇圧コンバータ２０に関する処理について説明する。なお本実施形態では、リアクトル２１の両端のうち、バッテリ１０の正極端子側から各変圧スイッチＳｃｐ，Ｓｃｎの接続点側へと向かう方向に流れる電流値が正と定義されている。また本実施形態において、図２に示す処理は、後述するプリチャージ処理の完了後に行われる。

電圧偏差算出部５１は、目標電圧値Ｖｔｇｔから母線電圧検出値Ｖｓｙｓを減算した値として、電圧偏差ΔＶを算出する。

電圧ＦＢ制御部５２は、電圧偏差ΔＶに基づいて、母線電圧検出値Ｖｓｙｓを目標電圧値Ｖｔｇｔにフィードバック制御するための操作量として、リアクトル２１に流れる電流値の目標値である目標電流値ＩＬｔｇｔを算出する。本実施形態において、電圧ＦＢ制御部５２で用いられるフィードバック制御は、比例積分制御である。

電流偏差算出部５３は、目標電流値ＩＬｔｇｔからリアクトル電流検出値ＩＬｒを減算した値として、電流偏差ΔＩを算出する。

電流ＦＢ制御部５４は、電流偏差ΔＩに基づいて、リアクトル電流検出値ＩＬｒを目標電流値ＩＬｔｇｔにフィードバック制御するための操作量として、時比率Ｄｕｔｙを算出する。本実施形態において、電流ＦＢ制御部５４で用いられるフィードバック制御は、比例積分制御である。時比率Ｄｕｔｙは、図３に示すように、下アーム変圧スイッチＳｃｎの１スイッチング周期Ｔｓｗに対するオン操作時間Ｔｏｎの比率である。なお図３では、デッドタイムを０としている。

制御装置５０は、算出した時比率Ｄｕｔｙに基づいて、上アーム変圧スイッチＳｃｐ及び下アーム変圧スイッチＳｃｎを交互にオン操作する。具体的には例えば、制御装置５０は、時比率Ｄｕｔｙ及びキャリア信号の大小比較に基づくＰＷＭ処理により、上，下アーム変圧スイッチＳｃｐ，Ｓｃｎの操作信号を生成し、生成した操作信号に基づいて上アーム変圧スイッチＳｃｐ及び下アーム変圧スイッチＳｃｎを交互にオン操作する。

制御装置５０は、制御システムの起動時において、リレー４１を開状態から閉状態に切り替えるプリチャージ処理を行う。リレー４１が閉状態に切り替えられることにより、バッテリ１０から、リアクトル２１及びフリーホイールダイオードＤｃｐを介して平滑コンデンサ２２に充電電流が供給される。これにより、平滑コンデンサ２２に電荷が蓄積される。ちなみに、制御システムの起動時とは、例えば、車両を走行可能な状態にするための操作部材がユーザによって操作された時である。具体的には例えば、操作部材は、イグニッションスイッチ又はスタートスイッチである。ユーザは、イグニッションスイッチ又はスタートスイッチをオン操作することにより、車両が走行可能な状態とされる。

図４に、プリチャージ処理時におけるリレー４１の操作状態、リアクトル２１に実際に流れる電流値及び母線電圧検出値Ｖｓｙｓの推移を示す。本実施形態において、制御装置５０は、リレー４１が閉状態に切り替えられるタイミングから閾値時間Ｔｔｈ経過するタイミングまでの期間に渡ってプリチャージ処理を行う。図４に、プリチャージ処理の開始タイミングを時刻ｔ１にて示し、プリチャージ処理の完了タイミングを時刻ｔ２にて示し、プリチャージ処理の完了タイミングにおける母線電圧検出値Ｖｓｙｓを完了時検出値Ｖｓｙｓ０にて示す。

制御装置５０は、プリチャージ処理が行われる期間において、リアクトル電流センサ６０又は出力電圧センサ６２のいずれかに異常が生じているか否かを診断する異常診断処理を行う。

図５に、本実施形態に係る異常診断処理の手順を示す。この処理は、制御装置５０により実行される。

まずステップＳ１０では、プリチャージ処理の開始に先立ち、リアクトル電流検出値ＩＬｒに含まれるオフセット誤差Ｉｏｆｆの学習処理を行う。オフセット誤差Ｉｏｆｆは、リアクトル電流検出値ＩＬｒが、リアクトル２１に実際に流れる電流値から規定値だけ常時ずれる誤差である。詳しくは、ステップＳ１０では、リレー４１が開状態とされている場合のリアクトル電流検出値ＩＬｒをオフセット誤差Ｉｏｆｆとして学習する。なお本実施形態において、ステップＳ１０の処理が学習部に相当する。

続くステップＳ１１では、学習したオフセット誤差Ｉｏｆｆの絶対値が所定値Ｉα未満であるか否かを判定する。この処理は、平滑コンデンサ２２の端子間電圧の推定値である母線電圧推定値Ｖｅｓｔの推定精度を維持できる状況であるか否かを判定するための処理である。ステップＳ１１においてオフセット誤差Ｉｏｆｆの絶対値が所定値Ｉα未満であると判定した場合には、ステップＳ１２に進む。一方、ステップＳ１１においてオフセット誤差Ｉｏｆｆの絶対値が所定値Ｉα以上であると判定した場合には、ステップＳ１９に進み、異常診断処理を禁止する。

ちなみに本実施形態では、ステップＳ１１において否定判定した場合、モータジェネレータ４０の停止状態を維持させるように昇圧コンバータ２０及びインバータ３０を操作する。これにより、モータジェネレータ４０を車両の走行動力源として用いることができなくなる。

ステップＳ１２では、プリチャージ処理の開始に先立ち、母線電圧検出値Ｖｓｙｓが所定電圧値Ｖα未満であるか否かを判定する。この処理は、母線電圧推定値Ｖｅｓｔの推定精度を維持できる状況であるか否かを判定するための処理である。ステップＳ１２において母線電圧検出値Ｖｓｙｓが所定電圧値Ｖα未満であると判定した場合には、平滑コンデンサ２２から電荷が完全に放電されていると判定し、ステップＳ１３に進む。一方、ステップＳ１２において母線電圧検出値Ｖｓｙｓが所定電圧値Ｖα以上であると判定した場合には、平滑コンデンサ２２に電荷が蓄積されていると判定し、ステップＳ１９に進んで異常診断処理を禁止する。なお所定電圧値Ｖαは、例えば、母線電圧検出値Ｖｓｙｓに含まれる検出誤差に基づいて、平滑コンデンサ２２から電荷が完全に放電されていることを判定できる値に設定されればよい。

ステップＳ１３では、リレー４１を開状態から閉状態に切り替えてプリチャージ処理を開始する。なお本実施形態において、ステップＳ１３の処理がプリチャージ部に相当する。

続くステップＳ１４，Ｓ１５では、学習したオフセット誤差Ｉｏｆｆで補正したリアクトル電流検出値「ＩＬｒ−Ｉｏｆｆ」と、下式（ｅｑ１）とに基づいて、母線電圧推定値Ｖｅｓｔを算出する。

上式（ｅｑ１）において、Ｃは平滑コンデンサ２２の静電容量を示し、Ｔαは積分時間を示す。本実施形態において、積分時間Ｔαは上記閾値時間Ｔｔｈに設定されている。ステップＳ１４，Ｓ１５の処理によれば、プリチャージ処理の開始タイミングから、この開始タイミングから閾値時間Ｔｔｈ経過するタイミングまでにおける「ＩＬｒ−Ｉｏｆｆ」の積算値に基づいて、プリチャージ処理の完了タイミングにおける母線電圧推定値Ｖｅｓｔが算出される。なお本実施形態において、ステップＳ１４，Ｓ１５の処理が推定値算出部に相当する。また本実施形態において、母線電圧推定値Ｖｅｓｔがセンサ推定値に相当し、リアクトル電流検出値ＩＬｒが推定用検出値に相当する。

続くステップＳ１６では、プリチャージ処理の完了タイミングにおける母線電圧推定値Ｖｅｓｔと、プリチャージ処理の完了タイミングにおける母線電圧検出値Ｖｓｙｓとの差の絶対値が所定電位差ΔＶｔｈよりも大きいか否かを判定する。この処理は、リアクトル電流センサ６０又は出力電圧センサ６２のいずれかに異常が生じているか否かを判定するための処理である。つまり、リアクトル電流センサ６０又は出力電圧センサ６２のいずれかに異常が生じている場合と、いずれにも異常が生じていない場合とで、母線電圧推定値Ｖｅｓｔと母線電圧検出値Ｖｓｙｓとの乖離度合いが異なる。なお所定電位差ΔＶｔｈは、例えば、リアクトル電流検出値ＩＬｒに含まれる検出誤差、母線電圧検出値Ｖｓｙｓに含まれる検出誤差、及び平滑コンデンサ２２の静電容量Ｃのばらつきに基づいて設定されている。なお本実施形態において、母線電圧検出値Ｖｓｙｓが診断用検出値に相当する。

ステップＳ１６において否定判定した場合には、ステップＳ１７に進み、リアクトル電流センサ６０及び出力電圧センサ６２のいずれにも異常が生じていないと診断する。一方、ステップＳ１６において肯定判定した場合には、母線電圧推定値Ｖｅｓｔと母線電圧検出値Ｖｓｙｓとの乖離度合いが大きいと判定し、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、リアクトル電流センサ６０又は出力電圧センサ６２のいずれかに異常が生じていると診断する。なお本実施形態では、異常が生じていると診断した場合、モータジェネレータ４０の駆動を停止させるべく昇圧コンバータ２０及びインバータ３０の動作を停止させる処理を行う。これにより、モータジェネレータ４０から車両の駆動輪へとトルクが出力されなくなる。また本実施形態において、ステップＳ１６，Ｓ１８の処理が診断部に相当する。

ちなみに、ステップＳ１５の処理が、母線電圧検出値Ｖｓｙｓが入力電圧検出値Ｖｉｎに到達したか否かを判定する処理に置き換えられてもよい。この場合、母線電圧検出値Ｖｓｙｓが入力電圧検出値Ｖｉｎに一致した場合にプリチャージ処理が完了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

制御システムの起動時に実施されるプリチャージ処理時において、異常診断処理が行われる。これにより、異常診断処理によりリアクトル電流センサ６０又は出力電圧センサ６２のいずれかに異常が生じていると診断された場合であっても、車両のユーザはその診断結果を車両走行前に把握できる。このためユーザは、車両を走行させる前に、車両の修理を依頼する等、異常に対する対応措置をとることができる。これにより、ユーザの利便性が低下することを抑制できる。

リアクトル電流検出値ＩＬｒの積算値に基づいて、母線電圧推定値Ｖｅｓｔが算出される。この構成では、センサ検出値の微分値が用いられないため、ノイズに対する耐性が大きい。このため、平滑コンデンサ２２の端子間電圧の推定精度を高めることができ、ひいては異常診断精度を高めることができる。

プリチャージ処理の開始前の母線電圧検出値Ｖｓｙｓが所定電圧値Ｖα未満であると判定された場合に異常診断処理が行われる。このため、ステップＳ１６の所定電位差ΔＶｔｈの設定に、プリチャージ処理の開始タイミングの母線電圧検出値Ｖｓｙｓに含まれ得る検出誤差が及ぼす影響を抑制できる。

オフセット誤差Ｉｏｆｆの絶対値が所定値Ｉα以上であると判定された場合、異常診断処理が禁止される。オフセット誤差Ｉｏｆｆが大きい状態は、リアクトル電流センサ６０に異常が生じている状態であるため、モータジェネレータ４０の停止状態が維持される。このような状態において、制御装置５０は異常診断処理を行う必要がない。このため本実施形態によれば、制御装置５０に無駄な処理を行わせることを防止できる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、上記第１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。本実施形態では、先の図５のステップＳ１４において、積分時間Ｔαが閾値時間Ｔｔｈよりも短い時間に設定されている。このため、ステップＳ１４，Ｓ１５の処理により、プリチャージ処理が完了する前における母線電圧推定値Ｖｅｓｔが算出される。

続くステップＳ１６では、プリチャージ処理の完了前における母線電圧推定値Ｖｅｓｔと、プリチャージ処理の完了前における母線電圧検出値Ｖｓｙｓとの差の絶対値が所定電位差ΔＶｔｈよりも大きいか否かを判定する。

以上説明した本実施形態によれば、上記第１実施形態よりも異常診断処理を早期に開始させることができる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、上記第１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。本実施形態では、異常診断方法を変更する。

図６に、本実施形態に係る異常診断処理の手順を示す。この処理は、制御装置５０により実行される。なお図６において、先の図５に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。

ステップＳ１３の処理の完了後、ステップＳ２０，Ｓ１５では、リアクトル電流検出値ＩＬｒの取り得る上限値である上限電流検出値ＩＬｒＵと、下式（ｅｑ２）とに基づいて、母線電圧推定値Ｖｅｓｔの取り得る上限値である上限電圧推定値ＶｅｓｔＵを算出する。ここで、上限電流検出値ＩＬｒＵは、学習したオフセット誤差Ｉｏｆｆで補正したリアクトル電流検出値に、リアクトル電流検出値ＩＬｒに含まれ得る検出誤差の最大値ΔＩＬ（＞０）を加えた値「ＩＬｒ−Ｉｏｆｆ＋ΔＩＬ」として算出されればよい。下式（ｅｑ２）において、Ｃｍｉｎは、平滑コンデンサ２２の取り得る静電容量の下限値を示す。量産された平滑コンデンサ２２の静電容量は、静電容量の下限値Ｃｍｉｎから、平滑コンデンサ２２の取り得る静電容量の上限値Ｃｍａｘまでの間でばらつく。

また、ステップＳ２０，Ｓ１５では、リアクトル電流検出値ＩＬｒの取り得る下限値である下限電流検出値ＩＬｒＬと、下式（ｅｑ３）とに基づいて、母線電圧推定値Ｖｅｓｔの取り得る下限値である下限電圧推定値ＶｅｓｔＬ（＜ＶｅｓｔＵ）を算出する。ここで、下限電流検出値ＩＬｒＬは、学習したオフセット誤差Ｉｏｆｆで補正したリアクトル電流検出値から、リアクトル電流検出値ＩＬｒに含まれ得る検出誤差の最大値ΔＩＬを減算した値「ＩＬｒ−Ｉｏｆｆ−ΔＩＬ」として算出されればよい。

ステップＳ２０，Ｓ１５の処理によれば、図７に示すように上限電圧推定値ＶｅｓｔＵ及び下限電圧推定値ＶｅｓｔＬが算出される。これにより、完了時検出値Ｖｓｙｓ０の推定範囲に幅を持たせることができる。なお本実施形態において、上限電圧推定値ＶｅｓｔＵ及び下限電圧推定値ＶｅｓｔＬがセンサ推定値に相当し、リアクトル電流検出値ＩＬｒが推定用検出値に相当する。

続くステップＳ２１では、第１条件及び第２条件の論理和が真であるか否かを判定する。第１条件は、プリチャージ処理の完了タイミングにおける上限電圧推定値ＶｅｓｔＵがプリチャージ処理の完了タイミングにおける上限電圧検出値ＶｓｙｓＵよりも大きいとの条件である。第２条件は、プリチャージ処理の完了タイミングにおける下限電圧推定値ＶｅｓｔＬがプリチャージ処理の完了タイミングにおける下限電圧検出値ＶｓｙｓＬよりも小さいとの条件である。ここで、上限電圧検出値ＶｓｙｓＵは、プリチャージ処理の完了タイミングに母線電圧検出値Ｖｓｙｓの取り得る上限値である。上限電圧検出値ＶｓｙｓＵは、例えば、プリチャージ処理の完了タイミングの母線電圧検出値Ｖｓｙｓに、母線電圧検出値Ｖｓｙｓに含まれ得る検出誤差の最大値ΔＡ（＞０）を加算した値「Ｖｓｙｓ＋ΔＡ」として算出されればよい。また、下限電圧検出値ＶｓｙｓＬ（＜ＶｓｙｓＵ）は、プリチャージ処理の完了タイミングに母線電圧検出値Ｖｓｙｓの取り得る下限値である。下限電圧検出値ＶｓｙｓＬは、例えば、プリチャージ処理の完了タイミングの母線電圧検出値Ｖｓｙｓから、母線電圧検出値Ｖｓｙｓに含まれ得る検出誤差の最大値ΔＡを減算した値「Ｖｓｙｓ−ΔＡ」として算出されればよい。なお本実施形態において、母線電圧検出値Ｖｓｙｓが診断用検出値に相当する。

ステップＳ２１において第１条件及び第２条件のいずれもが成立しないと判定した場合には、ステップＳ１７に進む。一方、ステップＳ２１において第１条件又は第２条件のいずれかが成立すると判定した場合には、ステップＳ１８に進む。

以上説明した本実施形態によれば、各センサ６０，６２の検出値に含まれる検出誤差のばらつき及び平滑コンデンサ２２の静電容量のばらつきを加味した異常診断処理を行うことができる。

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について、上記第１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。本実施形態では、プリチャージ処理の開始前において何らかの要因によって平滑コンデンサ２２の電荷が完全放電されていない場合であっても、制御装置５０は異常診断処理を行う。つまり、図８に示すように、プリチャージ処理の開始時において、母線電圧検出値Ｖｓｙｓが０よりも大きい値である開始時検出値Ｖｏｆｆとされていることがある。なお図８は、先の図４に対応している。

本実施形態では、図５のステップＳ１４，Ｓ１５において、下式（ｅｑ４）に基づいて母線電圧推定値Ｖｅｓｔを算出する。

ちなみに本実施形態では、図５に示す処理からステップＳ１２の処理が除去される。このため、ステップＳ１１において肯定判定した場合、ステップＳ１３に進む。

以上説明した本実施形態によれば、異常診断処理を実行する機会を増やすことができる。

（第５実施形態）
以下、第５実施形態について、上記第１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。本実施形態では、母線電圧推定値Ｖｅｓｔに代えて、リアクトル２１に流れる電流値の推定値であるリアクトル電流推定値ＩＬｅｓｔが異常診断処理で用いられる。

図９に、本実施形態に係る異常診断処理の手順を示す。この処理は、制御装置５０により実行される。なお図９において、先の図５に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。

ステップＳ１３の処理の完了後、プリチャージ処理が行われる期間において、リアクトル電流推定値ＩＬｅｓｔとリアクトル電流検出値ＩＬｒとの比較に基づく異常診断を行う。詳しくは、ステップＳ３０では、母線電圧検出値Ｖｓｙｓの時間微分値と、学習したオフセット誤差Ｉｏｆｆと、下式（ｅｑ５）とに基づいて、現在のリアクトル電流推定値ＩＬｅｓｔを算出する。

図１０に、プリチャージ処理時におけるリレー４１の操作状態、リアクトル２１に実際に流れる電流値、母線電圧検出値Ｖｓｙｓ及びリアクトル電流推定値ＩＬｅｓｔの推移を示す。なお図１０には、プリチャージ処理の開始タイミングを時刻ｔ１にて示し、プリチャージ処理の完了タイミングを時刻ｔ２にて示す。なお本実施形態において、リアクトル電流推定値ＩＬｅｓｔがセンサ推定値に相当し、母線電圧検出値Ｖｓｙｓが推定用検出値に相当する。

先の図９の説明に戻り、続くステップＳ３１では、ステップＳ３０で算出したリアクトル電流推定値ＩＬｅｓｔと、現在のリアクトル電流検出値ＩＬｒとの差の絶対値が所定電流差ΔＩｔｈよりも大きいか否かを判定する。この処理は、リアクトル電流センサ６０又は出力電圧センサ６２のいずれかに異常が生じているか否かを判定するための処理である。つまり、リアクトル電流センサ６０又は出力電圧センサ６２のいずれかに異常が生じている場合と、いずれにも異常が生じていない場合とで、リアクトル電流推定値ＩＬｅｓｔとリアクトル電流検出値ＩＬｒとの乖離度合いが異なる。なお所定電流差ΔＩｔｈは、例えば、リアクトル電流検出値ＩＬｒに含まれる検出誤差、母線電圧検出値Ｖｓｙｓに含まれる検出誤差、及び平滑コンデンサ２２の静電容量Ｃのばらつきに基づいて設定されている。なお本実施形態において、リアクトル電流検出値ＩＬｒが診断用検出値に相当する。

ステップＳ３１において否定判定した場合には、ステップＳ３２に進み、プリチャージ処理の開始タイミングから閾値時間Ｔｔｈ経過したか否かを判定する。この処理は、プリチャージ処理の完了タイミングであるか否かを判定するための処理である。ステップＳ３２において否定判定した場合には、ステップＳ３０に移行する。一方、ステップＳ３２において肯定判定した場合には、プリチャージ処理が完了したと判定し、ステップＳ１７に進む。ステップＳ３１において肯定判定した場合には、ステップＳ１８に進む。

ちなみに、プリチャージ処理が行われる期間において、制御装置５０は、ステップＳ３１で肯定判定した回数が２以上の所定回数になったと判定した場合に異常が生じていると診断してもよい。

以上説明した本実施形態によれば、上記第１実施形態の効果に準じた効果を得ることができる。

なお本実施形態において、上記第４実施形態のように、プリチャージ処理の開始前において平滑コンデンサ２２の電荷が完全放電されていない場合に異常診断処理が行われてもよい。この場合、図９に示す処理からステップＳ１２の処理が除去されればよい。

（第６実施形態）
以下、第６実施形態について、上記第５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。本実施形態では、プリチャージ処理の途中において異常診断を行う。

図１１に、本実施形態に係る異常診断処理の手順を示す。この処理は、制御装置５０により実行される。なお図１１において、先の図９に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。

ステップＳ１３の処理の完了後、ステップＳ３３では、プリチャージ処理の開始タイミングから規定時間Ｔβ（＜Ｔｔｈ）経過するまで待機する。

ステップＳ３３において肯定判定した場合には、ステップＳ３０に進む。そしてステップＳ３１では、ステップＳ３０で算出したリアクトル電流推定値ＩＬｅｓｔと、プリチャージ処理の開始タイミングから規定時間Ｔβ経過したタイミングにおけるリアクトル電流検出値ＩＬｒとの差の絶対値が所定電流差ΔＩｔｈよりも大きいか否かを判定する。

以上説明した本実施形態によれば、上記第２実施形態のように、プリチャージ処理が完了する前に異常診断処理を行うことができる。

なお本実施形態において、上記第４実施形態のように、プリチャージ処理の開始前において平滑コンデンサ２２の電荷が完全放電されていない場合に異常診断処理が行われてもよい。この場合、図１１に示す処理からステップＳ１２の処理が除去されればよい。

（第７実施形態）
以下、第７実施形態について、上記第１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。本実施形態では、図１２に示すように、制御システムは、電気負荷４２と、バッテリ電流センサ６５とを備えており、リアクトル電流センサ６０を備えていない。なお図１２において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

電気負荷４２の正極端子は、バッテリ１０の正極端子とリアクトル２１の第２端とを接続する電気経路のうち、リレー４１よりもリアクトル２１側に接続されている。電気負荷４２の負極端子は、バッテリ１０の負極端子と下アーム変圧スイッチＳｃｎのエミッタとを接続する電気経路に接続されている。すなわち、電気負荷４２は、リレー４１が閉状態とされている場合においてバッテリ１０に並列接続されている。なお電気負荷４２には、例えば、ＤＣＤＣコンバータ及び電動コンプレッサのうち少なくとも一方が含まれる。ＤＣＤＣコンバータは、バッテリ１０の出力電圧を降圧し、降圧した電圧をバッテリ１０よりも出力電圧が低い別のバッテリに供給する。電動コンプレッサは、車載空調装置を構成する冷凍サイクルの冷媒を循環させる。

バッテリ電流センサ６５は、バッテリ１０に流れる電流値をバッテリ電流検出値ＩＢとして検出する。プリチャージ処理時において、リレー４１が閉状態とされてかつ電気負荷４２に流れる電流値が０の場合、バッテリ電流センサ６５は、リアクトル２１に流れる電流値を検出できる。

本実施形態において、リアクトル電流検出値ＩＬｒに代えて、バッテリ電流検出値ＩＢが先の図２及び図５に示した処理で用いられる。このため、制御装置５０は、バッテリ電流センサ６５又は出力電圧センサ６２のいずれかに異常が生じているか否かを診断することができる。

（第８実施形態）
以下、第８実施形態について、上記第１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。本実施形態では、図１３に示すように、昇圧コンバータ２０の構成を変更する。なお、図１３において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

昇圧コンバータ２０は、第１リアクトル２１ａ、第２リアクトル２１ｂ、平滑コンデンサ２２、第１上アーム変圧スイッチＳｃａｐ、第１下アーム変圧スイッチＳｃａｎ、第２上アーム変圧スイッチＳｃｂｐ及び第２下アーム変圧スイッチＳｃｂｎを備えている。
本実施形態において、各変圧スイッチＳｃａｐ，Ｓｃａｎ，Ｓｃｂｐ，ＳｃｂｎはＩＧＢＴである。なお、各変圧スイッチＳｃａｐ，Ｓｃａｎ，Ｓｃｂｐ，Ｓｃｂｎには、フリーホイールダイオードＤｃａｐ，Ｄｃａｎ，Ｄｃｂｐ，Ｄｃｂｎが逆並列に接続されている。

第１，第２上アーム変圧スイッチＳｃａｐ，Ｓｃｂｎのコレクタには、正極母線Ｌｐが接続されている。第１上アーム変圧スイッチＳｃａｐのエミッタには、第１下アーム変圧スイッチＳｃａｎのコレクタが接続され、第２上アーム変圧スイッチＳｃｂｐのエミッタには、第２下アーム変圧スイッチＳｃｂｎのコレクタが接続されている。第１，第２下アーム変圧スイッチＳｃａｎ，Ｓｃｂｎのエミッタには、負極母線Ｌｎが接続されている。

第１上アーム変圧スイッチＳｃａｐと第１下アーム変圧スイッチＳｃａｎとの接続点には、第１リアクトル２１ａの第１端が接続され、第２上アーム変圧スイッチＳｃｂｐと第２下アーム変圧スイッチＳｃｂｎとの接続点には、第２リアクトル２１ｂの第１端が接続されている。第１リアクトル２１ａ及び第２リアクトル２１ｂの第２端には、バッテリ１０の正極端子が接続されている。バッテリ１０の負極端子には、第１，第２下アーム変圧スイッチＳｃａｎ，Ｓｃｂｎのエミッタが接続されている。

制御システムは、第１リアクトル電流センサ６６ａ及び第２リアクトル電流センサ６６ｂを備えている。第１リアクトル電流センサ６６ａは、第１リアクトル２１ａに流れる電流値を第１リアクトル電流検出値ＩＬｒ１として検出する。第２リアクトル電流センサ６６ｂは、第２リアクトル２１ｂに流れる電流値を第２リアクトル電流検出値ＩＬｒ２として検出する。第１リアクトル電流センサ６６ａ及び第２リアクトル電流センサ６６ｂの検出値は、制御装置５０に入力される。

本実施形態において、リアクトル電流検出値ＩＬｒに代えて、第１リアクトル電流検出値ＩＬｒ１及び第２リアクトル電流検出値ＩＬｒ２の加算値が、先の図２及び図５に示した処理で用いられる。このため、制御装置５０は、第１リアクトル電流センサ６６ａ、第２リアクトル電流センサ６６ｂ又は出力電圧センサ６２のいずれかに異常が生じているか否かを診断することができる。

（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。

・図５、図６、図９及び図１１に示したステップＳ１０の処理は必須ではない。

・上式（ｅｑ１）〜（ｅｑ５）において、Ｉｏｆｆ＝０とされていてもよい。

・バッテリ１０と昇圧コンバータ２０との間を電気的に導通状態又は遮断状態に切り替えるスイッチ部としては、リレーに限らない。

・バッテリ１０から昇圧コンバータ２０を介して電力が供給される負荷装置としては、インバータ及びモータジェネレータに限らない。

・昇圧コンバータの入力側に接続される電源としては、バッテリに限らず、例えばコンデンサ等、他の蓄電装置であってもよい。

・異常診断装置が適用されるシステムとしては、車両に搭載されるものに限らない。

１０…バッテリ、２０…昇圧コンバータ、２１…リアクトル、２２…平滑コンデンサ、５０…制御装置、６０…リアクトル電流センサ、６２…出力電圧センサ。

Claims (9)

1. 電源（１０）から入力される電圧を昇圧して出力する昇圧コンバータ（２０）を備えるシステムに適用され、
   前記昇圧コンバータは、
   前記電源に接続可能なリアクトル（２１，２１ａ，２１ｂ）と、
   前記昇圧コンバータの出力側に接続された平滑コンデンサ（２２）と、を備え、
   前記システムは、
   前記リアクトルに流れる電流値を検出する電流センサ（６０，６５，６６ａ，６６ｂ）と、
   前記平滑コンデンサの電圧値を検出する電圧センサ（６２）と、を備え、
   前記平滑コンデンサの電圧値の推定値である電圧推定値（Ｖｅｓｔ，ＶｅｓｔＵ，ＶｅｓｔＬ）、前記電流センサにより検出された電流値である電流検出値（ＩＬｒ，ＩＢ，ＩＬｒ１，ＩＬｒ２）及び前記電圧センサにより検出された電圧値である電圧検出値（Ｖｓｙｓ）、又は前記リアクトルに流れる電流値の推定値である電流推定値（ＩＬｅｓｔ）、前記電圧検出値及び前記電流検出値がそれぞれ、センサ推定値、推定用検出値及び診断用検出値として定義されており、
   前記システムの起動時において、前記電源から前記リアクトルを介して前記平滑コンデンサに充電する処理を行うプリチャージ部（Ｓ１３）と、
   前記プリチャージ部による前記平滑コンデンサの充電期間における前記推定用検出値の変化に基づいて、前記センサ推定値を算出する推定値算出部（Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ２０，Ｓ３１）と、
   算出された前記センサ推定値と、前記診断用検出値との比較に基づいて、前記電流センサ又は前記電圧センサのいずれかに異常が生じていると診断する診断部（Ｓ１６，Ｓ１８，Ｓ２１，Ｓ３２）と、を備えるセンサの異常診断装置。
2. 前記推定値算出部（Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ２０）は、前記充電期間における前記推定用検出値としての前記電流検出値（ＩＬｒ）の積算値に基づいて、前記センサ推定値としての前記電圧推定値（Ｖｅｓｔ，ＶｅｓｔＵ，ＶｅｓｔＬ）を算出し、
   前記診断部（Ｓ１６，Ｓ１８，Ｓ２１）は、算出された前記電圧推定値と、前記電圧検出値との比較に基づいて、前記電流センサ又は前記電圧センサのいずれかに異常が生じていると診断する請求項１に記載のセンサの異常診断装置。
3. 前記推定値算出部（Ｓ２０）は、前記電圧推定値として、上限電圧推定値（ＶｅｓｔＵ）と、前記上限電圧推定値よりも小さい下限電圧推定値（ＶｅｓｔＬ）とを算出し、
   前記電圧検出値の取り得る上限値が上限電圧検出値（ＶｓｙｓＵ）として定義され、前記電圧検出値の取り得る下限値が下限電圧検出値（ＶｓｙｓＬ）として定義されており、
   前記診断部（Ｓ１６，Ｓ２１）は、前記上限電圧推定値が前記上限電圧検出値よりも大きい場合、又は前記下限電圧推定値が前記下限電圧検出値よりも小さい場合に、前記電流センサ又は前記電圧センサのいずれかに異常が生じていると診断する請求項２に記載のセンサの異常診断装置。
4. 前記システムは、前記電源と前記昇圧コンバータとの間を電気的に導通状態又は遮断状態に切り替えるスイッチ部（４１）を備え、
   前記プリチャージ部は、前記システムの起動時において、前記スイッチ部により前記遮断状態から前記導通状態に切り替えることにより前記平滑コンデンサに充電する処理を行う請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサの異常診断装置。
5. 前記スイッチ部により前記遮断状態から前記導通状態に切り替えられる前に、前記電流検出値に含まれるオフセット誤差（Ｉｏｆｆ）を学習する学習部（Ｓ１０）を備え、
   前記推定値算出部は、前記電圧推定値の算出に用いられる前記電流検出値を、学習された前記オフセット誤差に基づいて補正する請求項４に記載のセンサの異常診断装置。
6. 前記診断部は、学習された前記オフセット誤差の絶対値が所定値（Ｉα）以上の場合、前記異常を診断することを禁止する請求項５に記載のセンサの異常診断装置。
7. 前記推定値算出部（Ｓ３１）は、前記充電期間における前記推定用検出値としての前記電圧検出値（Ｖｓｙｓ）の微分値に基づいて、前記センサ推定値としての前記電流推定値（ＩＬｅｓｔ）を算出し、
   前記診断部（Ｓ１６，Ｓ３２）は、前記充電期間において、算出された前記電流推定値と、前記電流検出値との比較に基づいて、前記電流センサ又は前記電圧センサのいずれかに異常が生じていると診断する請求項１に記載のセンサの異常診断装置。
8. 前記システムは、前記電源と前記昇圧コンバータとの間を電気的に導通状態又は遮断状態に切り替えるスイッチ部（４１）を備え、
   前記プリチャージ部は、前記システムの起動時において、前記スイッチ部により前記遮断状態から前記導通状態に切り替えることにより前記平滑コンデンサに充電する処理を行う請求項７に記載のセンサの異常診断装置。
9. 前記診断部は、前記スイッチ部により前記遮断状態から前記導通状態に切り替えられる前において前記電圧検出値が所定電圧値（Ｖα）以上である場合、前記異常を診断することを禁止する請求項４〜６，８のいずれか１項に記載のセンサの異常診断装置。

Images