JP5920400B2 - センサ出力判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のセンサの出力が正常であるか否か判定する装置に関する。

従来、３相モータの各相に流れる電流を制御するインバータにおいて、各相に流れる電流を電流センサによりそれぞれ検出するものがある（特許文献１参照）。

特開２０１３−１１８７４６

ところで、インバータのスイッチング回路を制御する制御部は、インバータの筐体内に収納されていることが多い。この場合、電流センサの出力電圧が制御部に入力され、制御部により、電流センサの出力電圧すなわち電流値が正常であるか否か判定される。そして、各相の電流値に異常がなければ、各相の電流値に基づいて制御部によりスイッチング回路が制御される。

本願発明者は、インバータの筐体の外部に設けられた制御部により、インバータのスイッチング回路を制御することを考案した。この場合、制御部がインバータの筐体内に収納されている構成と比較して、電流センサと制御部との距離が長くなる。このため、電流センサの出力電圧にノイズが乗り易くなることを考慮して、電流センサの出力電圧（アナログ信号）をデジタル信号に変換して制御部へ送信する必要がある。しかしながら、各相の電流（電流センサの出力電圧）を表すデジタル信号はビット数が多く、送信するデータ量の増大が避けられない。

なお、３相モータの各相の電流が正常であるか否か判定する構成に限らず、複数のセンサの出力が正常であるか否か判定する構成においては、こうした実情は概ね共通したものとなる。

本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、複数のセンサの出力が正常か否か判定する装置において、外部へ送信するデータ量の増大を抑制することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

本発明は、３相回転機の第１相の電流を検出する２つの電流センサのアナログ出力、及び第２相の電流を検出する２つの電流センサのアナログ出力が、正常であるか否か判定するセンサ出力判定装置であって、前記第１相の２つの電流センサのアナログ出力及び前記第２相の２つの電流センサのアナログ出力を、前記第１相の電流を表す２つのデジタル信号及び前記第２相の電流を表す２つのデジタル信号にそれぞれ変換する変換部と、前記第１相の電流を表す２つのデジタル信号に基づいて、前記第１相の２つの電流センサのアナログ出力が正常であるか否か判定するとともに、前記第２相の電流を表す２つのデジタル信号に基づいて、前記第２相の２つの電流センサのアナログ出力が正常であるか否か判定する判定部と、前記第１相の電流を表す２つのデジタル信号のうちいずれか１つのデジタル信号、前記第２相の電流を表す２つのデジタル信号のうちいずれか１つのデジタル信号、及び前記判定部による判定結果を表すデジタル信号を外部へ送信する送信部と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、３相回転機の第１相の電流が２つの電流センサにより検出され、３相回転機の第２相の電流が２つの電流センサにより検出される。変換部により、第１相の２つの電流センサのアナログ出力が、第１相の電流を表す２つのデジタル信号に変換される。また、変換部により、第２相の２つの電流センサのアナログ出力が、第２相の電流を表す２つのデジタル信号に変換される。判定部により、第１相の電流を表す２つのデジタル信号に基づいて、第１相の２つの電流センサのアナログ出力が正常であるか否か判定されるとともに、第２相の電流を表す２つのデジタル信号に基づいて、第２相の２つの電流センサのアナログ出力が正常であるか否か判定される。そして、送信部により、第１相の電流を表す２つのデジタル信号のうちいずれか１つのデジタル信号、第２相の電流を表す２つのデジタル信号のうちいずれか１つのデジタル信号、及び判定部による判定結果を表すデジタル信号が外部へ送信される。

ここで、判定部による判定結果を表すデジタル信号は、例えば１ビットのデータで表すことができ、電流を表すデジタル信号よりもデータ量を少なくすることができる。このため、例えば第１相の電流を表すデジタル信号を２つ全て送信する場合と比較して、外部へ送信するデータ量を少なくすることができる。したがって、複数の電流センサの出力が正常か否か判定する装置において、外部へ送信するデータ量の増大を抑制することができる。さらに、第１相に流れる電流を、２つの電流センサにより検出している。このため、２つの電流センサのアナログ出力が正常である場合は、残りの１つのデジタル信号により表される電流は、送信された１つのデジタル信号により表される電流と同様とみなすことができる。また、第３相に流れる電流は、第１相のデジタル信号により表される電流、及び第２相のデジタル信号により表される電流から算出することができる。

また、本発明は、３相回転機の各相の電流をそれぞれ検出する電流センサのアナログ出力が正常であるか否か判定するセンサ出力判定装置であって、前記各相の電流センサのアナログ出力を、前記各相の電流を表すデジタル信号に変換する変換部と、前記各相の電流を表すデジタル信号に基づいて、前記各相の電流センサのアナログ出力が正常であるか否か判定する判定部と、前記各相の電流を表すデジタル信号のうちいずれか２つのデジタル信号、及び前記判定部による判定結果を表すデジタル信号を外部へ送信する送信部と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、３相回転機の各相の電流が、それぞれ電流センサにより検出される。変換部により、各相の電流センサのアナログ出力が、各相の電流を表すデジタル信号に変換される。判定部により、各相の電流を表すデジタル信号に基づいて、各相の電流センサのアナログ出力が正常であるか否か判定される。そして、送信部により、各相の電流を表すデジタル信号のうちいずれか２つのデジタル信号、及び判定部による判定結果を表すデジタル信号が外部へ送信される。

ここで、判定部による判定結果を表すデジタル信号は、例えば１ビットのデータで表すことができ、電流を表すデジタル信号よりもデータ量を少なくすることができる。このため、各相の電流を表すデジタル信号を３つ全て送信する場合と比較して、外部へ送信するデータ量を少なくすることができる。したがって、複数のセンサの出力が正常か否か判定する装置において、外部へ送信するデータ量の増大を抑制することができる。さらに、残りの１つの相に流れる電流は、２つのデジタル信号により表される２つの相に流れる電流から算出することができる。

また、本発明は、所定対象の共通の物理量を検出する２つのセンサのアナログ出力が正常であるか否か判定するセンサ出力判定装置であって、前記２つのセンサのアナログ出力を、前記物理量を表す２つのデジタル信号に変換する変換部と、前記２つのデジタル信号に基づいて、前記２つのセンサのアナログ出力が正常であるか否か判定する判定部と、前記２つのデジタル信号のうちいずれか１つのデジタル信号、及び前記判定部による判定結果を表すデジタル信号を外部へ送信する送信部と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、所定対象の共通の物理量が、２つのセンサにより検出される。変換部により、２つのセンサのアナログ出力が、物理量を表す２つのデジタル信号に変換される。判定部により、２つのデジタル信号に基づいて、２つのセンサのアナログ出力が正常であるか否か判定される。そして、送信部により、２つのデジタル信号のうちいずれか１つのデジタル信号、及び判定部による判定結果を表すデジタル信号が外部へ送信される。

ここで、判定部による判定結果を表すデジタル信号は、例えば１ビットのデータで表すことができ、物理量を表すデジタル信号よりもデータ量を少なくすることができる。このため、物理量を表すデジタル信号を２つ全て送信する場合と比較して、外部へ送信するデータ量を少なくすることができる。したがって、複数のセンサの出力が正常か否か判定する装置において、外部へ送信するデータ量の増大を抑制することができる。さらに、２つのセンサは、所定対象の共通の物理量を検出している。このため、２つのセンサのアナログ出力が正常である場合は、残りの１つのデジタル信号により表される物理量は、送信された１つのデジタル信号により表される物理量と同様とみなすことができる。

第１実施形態のモータの制御システムを示す模式図 相電流検出ＩＣを示すブロック図 電流センサの入力電流と出力電圧との関係を示すグラフ 入力電流に対する電流値の正常範囲を示すグラフ 電流値に対する電流偏差の正常範囲を示すマップ 電流センサＡの電流値に対する電流センサＢの電流値の正常範囲を示すマップ 電流センサの出力判定の手順を示すフローチャート 第２実施形態のモータの制御システムを示す模式図 相電流検出ＩＣを示すブロック図 電流値に対する３相和の正常範囲を示すマップ 電流センサの出力判定の手順を示すフローチャート

＜第１実施形態＞
以下、第１実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、電気自動車等に搭載される主機としてのモータを制御する制御システムとして具体化している。

まず、図１に基づいて、モータ１１の制御システム１０の概略構成を説明する。制御システム１０は、モータ１１、インバータ１２、制御部１３（ＭＧ ＥＣＵ）等を備えている。

モータ１１（３相回転機）は、車載主機であり、その回転子が自動車の駆動輪に機械的に連結されている。モータ１１は、３相の永久磁石同期モータである。モータ１１は、インバータ１２を介して、図示しない高電圧バッテリに接続されている。

インバータ１２は、スイッチング回路２１、電流センサ４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ、相電流検出ＩＣ３０等を備えている。スイッチング回路２１、電流センサ４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ、及びＩＣ３０は、インバータ１２の筐体１２ａ内に収納されている。

スイッチング回路２１は、スイッチング素子の直列接続体を３組備える周知のブリッジ回路である。各直列接続体の接続点は、モータ１１のＵ相ケーブルＣｕ，Ｖ相ケーブルＣｖ，Ｗ相ケーブルＣｗにそれぞれ接続されている。スイッチング素子として、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられている。スイッチング素子には、それぞれダイオードが逆並列に接続されている。Ｕ相ケーブルＣｕ，Ｖ相ケーブルＣｖ，Ｗ相ケーブルＣｗに流れる電流の総和は、理論上「０」となる。

モータ１１のＶ相ケーブルＣｖ（第１相）には、Ｖ相ケーブルＣｖに流れる電流を検出するＶ相電流センサ４１Ａ，４１Ｂが取り付けられている。Ｖ相電流センサ４１Ａ，４１Ｂは、Ｖ相ケーブルＣｖ（所定対象）に流れる共通の電流を検出する二重系のセンサである。モータ１１のＷ相ケーブルＣｗ（第２相）には、Ｗ相ケーブルＣｗに流れる電流を検出するＷ相電流センサ４２Ａ，４２Ｂが取り付けられている。Ｗ相電流センサ４２Ａ，４２Ｂは、Ｗ相ケーブルＣｗ（所定対象）に流れる共通の電流を検出する二重系のセンサである。電流センサ４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ（センサ）は、電流（物理量）の大きさに応じた電圧（アナログ信号）を出力する。

相電流検出ＩＣ３０（センサ出力判定装置）は、入出力ポート、処理回路、通信回路等を備える集積回路である。ＩＣ３０は、電流センサ４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂの出力電圧ＩｖＡａ，ＩｖＢａ，ＩｗＡａ，ＩｗＢａ（アナログ出力）をそれぞれ入力する。そして、ＩＣ３０は、電流センサの出力電圧が正常であるか否か判定して、電流を表すデジタル信号ＩｖＡｄ，ＩｗＡｄ（電流値）、及び判定結果を表すデジタル信号Ｄｒ，Ｄｄを制御部１３へ送信する。

モータ１１には、レゾルバ４５が取り付けられている。レゾルバ４５は、モータ１１の回転子と共に回転する励磁コイル、及び固定された２つの検出コイル等を備える周知の構成である。２つの検出コイルは、励磁コイルに印加される正弦波状の励磁信号及びモータ１１の回転子の回転角度に基づいて、正弦波状に振幅が変化する互いに位相が９０°ずれた検出信号を出力する。

制御部１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータである。制御部１３は、インバータ１２の筐体１２ａの外部に設けられている。制御部１３は、レゾルバ４５の出力する上記検出信号及び上記励磁信号を入力し、これらの信号に基づいてモータ１１の回転子の回転角度θを検出する。また、制御部１３は、相電流検出ＩＣ３０と所定の通信規格により通信を行い、ＩＣ３０が送信するデジタル信号ＩｖＡｄ，ＩｗＡｄ，Ｄｒ，Ｄｄを受信する。そして、制御部１３は、これらの回転角度θ、及び電流を表すデジタル信号ＩｖＡｄ，ＩｗＡｄに基づいて、スイッチング回路２１の駆動を制御する。詳しくは、スイッチング信号を送信することにより、スイッチング回路２１の各スイッチング素子の駆動を制御する。

図２は、相電流検出ＩＣ３０を示すブロック図である。なお、同図では、ＩＣ３０のうち、Ｖ相ケーブルＣｖに流れる電流（Ｖ相電流）を検出する部分のみを示している。ＩＣ３０は、ＡＤ変換器３１、レンジはずれ異常判定部３２、偏差異常判定部３３、及び通信部３４を備えている。これらは、ＩＣ３０が備える上記入出力ポート、上記処理回路、上記通信回路等により実現されている。

Ｖ相電流センサ４１Ａ，４１Ｂは、Ｖ相ケーブルＣｖに流れるＶ相電流の大きさに応じた出力電圧ＩｖＡａ，ＩｖＢａをそれぞれ出力する。詳しくは、図３に示すように、Ｖ相電流センサ４１Ａ，４１Ｂの出力電圧は、入力電流に比例して増加する。Ｖ相電流センサ４１Ａ，４１Ｂの出力電圧は、０〜５Ｖの範囲であり、入力電流が０の場合に２．５Ｖとなる。

ＡＤ変換器３１（変換部）は、Ｖ相電流センサ４１Ａ，４１Ｂのそれぞれの出力電圧ＩｖＡａ，ＩｖＢａを入力し、それぞれＶ相電流を表すデジタル信号ＩｖＡｄ，ＩｖＢｄ（以下、「電流値ＩｖＡｄ，ＩｖＢｄ」と称する）に変換して出力する。例えば、デジタル信号ＩｖＡｄ，ＩｖＢｄは、それぞれ１２ｂｉｔのデータにより構成されている。

レンジはずれ異常判定部３２（判定部）は、電流値ＩｖＡｄ，ＩｖＢｄを入力し、電流値ＩｖＡｄ，ＩｖＢｄがそれぞれ正常範囲（第１範囲）内であるか否か判定する（第１判定）。詳しくは、図４に示すように、想定される入力電流の最小値に対応する下限値ｔｈ１Ｌから、想定される入力電流の最大値に対応する上限値ｔｈ１Ｈまでの範囲を正常範囲とする。

偏差異常判定部３３（判定部）は、Ｖ相電流センサ４１Ａの出力電圧に基づき算出される電流値ＩｖＡ（実際値）と、Ｖ相電流センサ４１Ｂの出力電圧に基づき算出される電流値ＩｖＢ（実際値）との偏差が、正常範囲内であるか否か判定する（偏差異常判定）。詳しくは、図５に示すように、電流値ＩｖＡと電流値ＩｖＢとの偏差が、電流値の大きさに応じて設定された正常範囲内であるか否か判定する。正常範囲は、同図にハッチングで示すように、電流値の絶対値が大きいほど広く設定されている。これは、電流値が大きいほど、出力電圧ＩｖＡａを電流値ＩｖＡｄに変換する際のゲイン誤差が大きくなるためである。なお、電流値に基づいて、正常範囲の中央値を学習してもよい。すなわち、電流センサ４１Ａ，４１Ｂの出力特性に応じて、正常範囲を設定してもよい。

上記の偏差異常判定は、具体的には図６のマップを用いて行う。すなわち、電流値ＩｖＡｄ（ＩｖＢｄ）に対して、電流値ＩｖＢｄ（ＩｖＡｄ）が図のハッチングで示す範囲内の値であれば、電流値ＩｖＡｄ，ＩｖＢｄの偏差が正常範囲（第２範囲）内であると判定する（第２判定）。換言すれば、電流値ＩｖＡｄと電流値ＩｖＢｄとの差の絶対値が、正常範囲の幅の半分よりも小さいか否か判定する。正常範囲は、電流値ＩｖＡｄ（ＩｖＢｄ）が大きいほど広く設定されている。このため、図６のマップにおいて、正常範囲を設定する際の横軸には、電流値ＩｖＡｄ，ＩｖＢｄのうち小さい方の値を用いる。すなわち、電流値ＩｖＡｄ，ＩｖＢｄによりそれぞれ設定される正常範囲のうち、狭い方の正常範囲を設定する。これは、電流値ＩｖＡｄ，ＩｖＢｄのうち大きい方の値を用いた場合には、誤って広い正常範囲が設定されるおそれがあるためである。

通信部３４（送信部）は、電流値ＩｖＡｄ，ＩｖＢｄのうちいずれか１つの電流値、レンジはずれ異常判定部３２による判定結果を表すデジタル信号Ｄｒ、及び偏差異常判定部３３による判定結果を表すデジタル信号Ｄｄを制御部１３（ＩＣ３０の外部）へ送信する。ここでは、通信部３４は、電流値ＩｖＡｄ、デジタル信号Ｄｒ（以下、「レンジはずれ異常フラグＤｒ」と称す）、及びデジタル信号Ｄｄ（以下、「偏差異常フラグＤｄ」と称す）を制御部１３へ送信する。

また、ＩＣ３０は、同様にＷ相ケーブルＣｗに流れる電流（Ｗ相電流）を検出する部分を備えている。Ｗ相電流を検出する部分は、Ｖ相電流を検出する部分と共通であってもよいし、同様の構成を更に備えていてもよい。そして、Ｗ相電流を検出する部分は、Ｗ相電流センサ４２Ａ，４２Ｂのそれぞれの出力電圧ＩｗＡａ，ＩｗＢａを入力して、上記と同様の処理を実行する。

次に、図７のフローチャートを参照して、電流センサ４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂのアナログ出力が正常であるか否か判定する手順を説明する。この一連の処理は、相電流検出ＩＣ３０により、所定の周期で繰り返し実行される。

まず、電流センサ４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂのそれぞれの出力電圧ＩｖＡａ，ＩｖＢａ、ＩｗＡａ、ＩｗＢａを取得する（Ｓ１１）。そして、取得した出力電圧ＩｖＡａ，ＩｖＢａ、ＩｗＡａ、ＩｗＢａを、それぞれデジタル信号ＩｖＡｄ、ＩｖＢｄ、ＩｗＡｄ、ＩｗＢｄに変換する（Ｓ１２）。

続いて、デジタル信号ＩｖＡｄ、ＩｖＢｄ、ＩｗＡｄ、ＩｗＢｄ（電流値）に、レンジはずれ異常がないか否か判定する（Ｓ１３）。具体的には、電流値ＩｖＡｄ，ＩｖＢｄ，ＩｗＡｄ、ＩｗＢｄが、それぞれ下限値ｔｈ１Ｌから上限値ｔｈ１Ｈまでの範囲内であるか否か判定する。Ｓ１３の判定において、電流値ＩｖＡｄ、ＩｖＢｄ、ＩｗＡｄ、ＩｗＢｄのいずれかに、レンジはずれ異常があると判定した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、レンジはずれ異常フラグＤｒをＯＮにする（Ｓ１４）。具体的には、レンジはずれ異常の判定結果を表すデジタル信号Ｄｒは、１ｂｉｔのデータで構成されており、異常ありの場合に「１」にし、異常なしの場合に「０」にする。

一方、Ｓ１３の判定において、電流値ＩｖＡｄ、ＩｖＢｄ、ＩｗＡｄ、ＩｗＢｄのいずれにも、レンジはずれ異常がないと判定した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、偏差異常判定に用いる閾値を設定する（Ｓ１５）。具体的には、図６のマップを参照して、Ｖ相の電流値ＩｖＡｄ，ＩｖＢｄによりそれぞれ設定される正常範囲のうち、狭い方の正常範囲を設定する。そして、正常範囲の幅の半分を、Ｖ相の偏差異常判定に用いる閾値ｔｈ２ｖとして設定する。同様にして、Ｗ相の偏差異常判定に用いる閾値ｔｈ２ｗを設定する。

続いて、設定した閾値ｔｈ２ｖ，ｔｈ２ｗを用いて、Ｖ相の電流値ＩｖＡｄ、ＩｖＢｄ、及びＷ相の電流値ＩｗＡｄ、ＩｗＢｄに、それぞれ偏差異常がないか否か判定する（Ｓ１６）。具体的には、Ｖ相の電流値ＩｖＡｄと電流値ＩｖＢｄとの差の絶対値が、判定値ｔｈ２ｖよりも小さいか否か判定する。また、Ｗ相の電流値ＩｗＡｄと電流値ＩｗＢｄとの差の絶対値が、判定値ｔｈ２ｗよりも小さいか否か判定する。すなわち、電流値ＩｗＡｄ（ＩｗＢｄ）に対して、電流値ＩｗＢｄ（ＩｗＡｄ）が図６のハッチングで示す範囲内の値であれば、電流値ＩｗＡｄ，ＩｗＢｄの偏差が正常範囲（第３範囲）内であると判定する（第２判定）。

Ｓ１６の判定において、Ｖ相の電流値ＩｖＡｄ、ＩｖＢｄ、及びＷ相の電流値ＩｗＡｄ、ＩｗＢｄのいずれかに、偏差異常があると判定した場合（Ｓ１６：ＮＯ）、偏差異常フラグＤｄをＯＮにする（Ｓ１７）。具体的には、偏差異常の判定結果を表すデジタル信号Ｄｄは、１ｂｉｔのデータで構成されており、異常ありの場合に「１」にし、異常なしの場合に「０」にする。

Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１７のいずれかの処理を実行した後、電流値ＩｖＡｄ，ＩｗＡｄ、レンジはずれ異常フラグＤｒ、及び偏差異常フラグＤｄを、制御部１３へ送信する（Ｓ１８）。その後、この一連の処理を一旦終了する（ＥＮＤ）。なお、Ｓ１２の処理が変換部としての処理に相当し、Ｓ１３〜Ｓ１７の処理が判定部としての処理に相当し、Ｓ１８の処理が送信部としての処理に相当する。

そして、制御部１３は、相電流検出ＩＣ３０と所定の通信規格により通信を行い、ＩＣ３０が送信する電流値ＩｖＡｄ，ＩｗＡｄ、レンジはずれ異常フラグＤｒ、及び偏差異常フラグＤｄを受信する。制御部１３は、レンジはずれ異常フラグＤｒ及び偏差異常フラグＤｄのいずれかがＯＮの場合には、所定の異常対応処理を実行する。また、制御部１３は、レンジはずれ異常フラグＤｒ及び偏差異常フラグＤｄのいずれもＯＦＦの場合には、上記回転角度θ、及び電流値ＩｖＡｄ，ＩｗＡｄに基づいて、スイッチング回路２１の駆動を制御する。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・電流値ＩｖＡｄ，ＩｗＡｄ、レンジはずれ異常フラグＤｒ、及び偏差異常フラグＤｄが、インバータ１２の筐体１２ａの外部に設けられた制御部１３へ送信される。ここで、レンジはずれ異常フラグＤｒ及び偏差異常フラグＤｄは、それぞれ１ビットのデータで構成されているため、電流値ＩｖＢｄ，ＩｗＢｄよりもデータ量を少なくすることができる。このため、例えばＶ相の電流値ＩｖＡｄ，ＩｖＢｄを共に送信する場合と比較して、制御部１３へ送信するデータ量を少なくすることができる。したがって、複数の電流センサ４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂの出力が正常か否か判定するＩＣ３０において、外部へ送信するデータ量の増大を抑制することができる。

・Ｖ相ケーブルＣｖに流れる電流を、２つの電流センサ４１Ａ，４１Ｂにより検出している。このため、２つの電流センサ４１Ａ，４１Ｂのアナログ出力が正常である場合は、デジタル信号ＩｖＢｄにより表される電流は、送信されたデジタル信号ＩｖＡｄにより表される電流と同様とみなすことができる。また、Ｕ相ケーブルＣｕに流れる電流Ｉｕは、電流値ＩｖＡｄ，ＩｗＡｄから算出することができる。

・第１判定により、Ｖ相の電流を表す２つのデジタル信号ＩｖＡｄ，ＩｖＢｄ、及びＷ相の電流を表す２つのデジタル信号ＩｗＡｄ，ＩｗＢｄが、それぞれ正常範囲内であるか否か判定される。また、第２判定により、Ｖ相の電流を表す２つのデジタル信号ＩｖＡｄ，ＩｖＢｄの偏差が正常範囲内であるか否か判定され、且つＷ相の電流を表す２つのデジタル信号ＩｗＡｄ，ＩｗＢｄの偏差が正常範囲内であるか否か判定される。そして、判定結果を表すデジタル信号は、第１判定の結果を表すレンジはずれ異常フラグＤｒ及び第２判定の結果を表す偏差異常フラグＤｄを含む。このため、外部へ送信するデータ量の増大を抑制しつつ、第１判定及び第２判定の結果により異常の種類を区別することができる。

・相電流検出ＩＣ３０は、モータ１１の各相に流れる電流を制御するインバータ１２の筐体１２ａ内に収納されている。これに対して、制御部１３は筐体１２ａの外部に設けられている。このため、制御部１３がインバータ１２の筐体１２ａ内に収納されている構成と比較して、ＩＣ３０（送信部３４）と制御部１３との距離が長くなる。この点、ＩＣ３０は、電流を表すデジタル信号ＩｖＡｄ，ＩｗＡｄ、及び判定結果を表すデジタル信号Ｄｒ，Ｄｄを外部へ通信により送信するため、これらの信号にノイズが乗ることを抑制することができる。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、モータ１１のケーブルＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗに流れる電流をそれぞれ検出する電流センサ６１，６２，６３を備えている点が、第１実施形態と異なっている。それに対応して、電流センサ６１，６２，６３のアナログ出力が正常であるか否か判定する相電流検出ＩＣ５０が、第１実施形態の相電流検出ＩＣ３０と異なっている。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には、同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。

図８に示すように、モータ１１のＵ相ケーブルＣｕ，Ｖ相ケーブルＣｖ，Ｗ相ケーブルＣｗには、それぞれケーブルＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗに流れる電流を検出する電流センサ６１，６２，６３が取り付けられている。電流センサ６１，６２，６３（センサ）は、電流（物理量）の大きさに応じた電圧（アナログ信号）を出力する。

相電流検出ＩＣ５０（センサ出力判定装置）は、入出力ポート、処理回路、通信回路等を備える集積回路である。ＩＣ５０は、電流センサ６１，６２，６３の出力電圧Ｉｕａ，Ｉｖａ，Ｉｗａ（アナログ出力）をそれぞれ入力する。そして、ＩＣ５０は、電流センサ６１，６２，６３の出力電圧が正常であるか否か判定して、電流を表すデジタル信号Ｉｕｄ，Ｉｖｄ（電流値）、及び判定結果を表すデジタル信号Ｄｒ，Ｄｔを制御部１３へ送信する。

制御部１３は、インバータ１２の筐体１２ａの外部に設けられている。制御部１３は、相電流検出ＩＣ５０と所定の通信規格により通信を行い、ＩＣ５０が送信するデジタル信号Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｄｒ，Ｄｔを受信する。そして、制御部１３は、上述した回転角度θ、及び電流を表すデジタル信号Ｉｕｄ，Ｉｖｄに基づいて、スイッチング回路２１の駆動を制御する。

図９は、相電流検出ＩＣ５０を示すブロック図である。なお、同図では、Ｖ相ケーブルＣｖのみを示している。ＩＣ５０は、ＡＤ変換器５１、レンジはずれ異常判定部５２、３相和異常判定部５３、及び通信部５４を備えている。これらは、ＩＣ５０が備える上記入出力ポート、上記処理回路、上記通信回路等により実現されている。

電流センサ６１，６２，６３（電流センサ６３のみ図示）は、第１実施形態の電流センサ４１Ａ等と同様の構成であり、出力電圧Ｉｕａ，Ｉｖａ，Ｉｗａをそれぞれ出力する。

ＡＤ変換器５１（変換部）は、第１実施形態のＡＤ変換器３１と同様の構成であり、電流センサ６１，６２，６３のそれぞれの出力電圧Ｉｕａ，Ｉｖａ，Ｉｗａを入力し、それぞれ電流を表すデジタル信号Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄ（以下、「電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄ」と称する）に変換して出力する。例えば、デジタル信号Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄは、それぞれ１２ｂｉｔのデータにより構成されている。

レンジはずれ異常判定部５２（判定部）は、第１実施形態のレンジはずれ異常判定部３２と同様の構成であり、電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄを入力し、電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄがそれぞれ正常範囲（第１範囲）内であるか否か判定する（第１判定）。

３相和異常判定部５３（判定部）は、電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄの総和が正常範囲（第２範囲）内であるか否か判定する（第２判定）。詳しくは、図１０に示すように、電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄの総和が、電流値の大きさに応じて設定された正常範囲内であるか否か判定する。正常範囲は、同図にハッチングで示すように、電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄが大きいほど広く設定されている。これは、電流値が大きいほど、出力電圧Ｉｕａ等を電流値Ｉｕｄ等に変換する際のゲイン誤差が大きくなるためである。

さらに、図１０のマップにおいて、正常範囲を設定する際の横軸には、電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄのうち最も大きい値を用いる。これは、電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄは、互いにずれた位相で周期的に変動しており、最も大きい電流値が最も大きい誤差を含むためである。なお、電流値に基づいて、正常範囲の中央値を学習してもよい。すなわち、電流センサ６１，６２，６３の出力特性に応じて、正常範囲を設定してもよい。

通信部５４（送信部）は、第１実施形態の通信部３４と同様の構成である。通信部５４は、電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄのうちいずれか２つの電流値、レンジはずれ異常判定部５２による判定結果を表すデジタル信号Ｄｒ、及び３相和異常判定部５３による判定結果を表すデジタル信号Ｄｔを制御部１３（ＩＣ５０の外部）へ送信する。ここでは、通信部５４は、電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ、デジタル信号Ｄｒ（以下、「レンジはずれ異常フラグＤｒ」と称す）、及びデジタル信号Ｄｔ（以下、「３相和異常フラグＤｔ」と称す）を制御部１３へ送信する。

次に、図１１のフローチャートを参照して、電流センサ６１，６２，６３のアナログ出力が正常であるか否か判定する手順を説明する。この一連の処理は、相電流検出ＩＣ５０により、所定の周期で繰り返し実行される。

まず、電流センサ６１，６２，６３のそれぞれの出力電圧Ｉｕａ，Ｉｖａ、Ｉｗａを取得する（Ｓ２１）。そして、取得した出力電圧Ｉｕａ，Ｉｖａ、Ｉｗａを、それぞれデジタル信号Ｉｕｄ、Ｉｖｄ、Ｉｗｄに変換する（Ｓ２２）。

続いて、デジタル信号Ｉｕｄ、Ｉｖｄ、Ｉｗｄ（電流値）に、レンジはずれ異常がないか否か判定する（Ｓ２３）。Ｓ２３の判定において、電流値Ｉｕｄ、Ｉｖｄ、Ｉｗｄのいずれかに、レンジはずれ異常があると判定した場合（Ｓ２３：ＮＯ）、レンジはずれ異常フラグＤｒをＯＮにする（Ｓ２４）。具体的には、レンジはずれ異常の判定結果を表すデジタル信号Ｄｒは、１ｂｉｔのデータで構成されており、異常ありの場合に「１」にし、異常なしの場合に「０」にする。

一方、Ｓ２３の判定において、電流値Ｉｕｄ、Ｉｖｄ、Ｉｗｄのいずれにも、レンジはずれ異常がないと判定した場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、３相和異常判定に用いる閾値を設定する（Ｓ２５）。具体的には、図１０のマップを参照して、電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄのうち最も大きい値に基づいて、正常範囲を設定する。そして、正常範囲の下限値を、３相和異常判定に用いる閾値ｔｈ２Ｌとして設定し、正常範囲の上限値を、３相和異常判定に用いる閾値ｔｈ２Ｈとして設定する。

続いて、設定した閾値ｔｈ２Ｌ，ｔｈ２Ｈを用いて、電流値Ｉｕｄ、Ｉｖｄ、Ｉｗｄに３相和異常がないか否か判定する（Ｓ２６）。具体的には、電流値Ｉｕｄ、Ｉｖｄ、Ｉｗｄの総和が、閾値ｔｈ２Ｌよりも大きく且つ閾値ｔｈ２Ｈよりも小さいか否か判定する。

Ｓ２６の判定において、電流値Ｉｕｄ、Ｉｖｄ、Ｉｗｄに３相和異常があると判定した場合（Ｓ２６：ＮＯ）、３相和異常フラグＤｔをＯＮにする（Ｓ２７）。具体的には、３相和異常の判定結果を表すデジタル信号Ｄｔは、１ｂｉｔのデータで構成されており、異常ありの場合に「１」にし、異常なしの場合に「０」にする。

Ｓ２４，Ｓ２６，Ｓ２７のいずれかの処理を実行した後、電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ、レンジはずれ異常フラグＤｒ、及び３相和異常フラグＤｔを、制御部１３へ送信する（Ｓ２８）。その後、この一連の処理を一旦終了する（ＥＮＤ）。なお、Ｓ２２の処理が変換部としての処理に相当し、Ｓ２３〜Ｓ２７の処理が判定部としての処理に相当し、Ｓ２８の処理が送信部としての処理に相当する。

そして、制御部１３は、相電流検出ＩＣ５０と所定の通信規格により通信を行い、ＩＣ５０が送信する電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄ、レンジはずれ異常フラグＤｒ、及び３相和異常フラグＤｔを受信する。制御部１３は、レンジはずれ異常フラグＤｒ及び３相和異常フラグＤｔのいずれかがＯＮの場合には、所定の異常対応処理を実行する。また、制御部１３は、レンジはずれ異常フラグＤｒ及び３相和異常フラグＤｔのいずれもＯＦＦの場合には、上記回転角度θ、及び電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄに基づいて、スイッチング回路２１の駆動を制御する。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。なお、ここでは、第１実施形態と異なる利点のみを述べる。

・電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ、レンジはずれ異常フラグＤｒ、及び３相和異常フラグＤｔが、インバータ１２の筐体１２ａの外部に設けられた制御部１３へ送信される。ここで、レンジはずれ異常フラグＤｒ及び３相和異常フラグＤｔは、それぞれ１ビットのデータで構成されているため、電流値Ｉｗｄよりもデータ量を少なくすることができる。このため、電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄを全て送信する場合と比較して、制御部１３へ送信するデータ量を少なくすることができる。したがって、複数の電流センサ６１，６２，６３の出力が正常か否か判定するＩＣ５０において、外部へ送信するデータ量の増大を抑制することができる。さらに、Ｗ相ケーブルＣｗに流れる電流Ｉｗは、電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄから算出することができる。

・第１判定により、各相の電流を表す３つのデジタル信号Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄが、それぞれ正常範囲内であるか否か判定される。また、第２判定により、各相の電流を表す３つのデジタル信号Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄの総和が正常範囲内であるか否か判定される。そして、判定結果を表すデジタル信号は、第１判定の結果を表すレンジはずれ異常フラグＤｒ及び第２判定の結果を表す３相和異常フラグＤｔを含む。このため、外部へ送信するデータ量の増大を抑制しつつ、第１判定及び第２判定の結果により異常の種類を区別することができる。

なお、上記の各実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。

・相電流検出ＩＣ３０，５０は、第１判定及び第２判定のいずれか一方のみを行い、その判定結果のみを電流センサの出力の判定結果として制御部１３へ送信してもよい。

・図６に示すように、電流値ＩｖＡｄ，ＩｖＢｄの偏差の正常範囲を、電流値ＩｖＡｄ（ＩｖＢｄ）が大きいほど広く設定したが、電流値ＩｖＡｄ（ＩｖＢｄ）の大きさにかかわらず一定幅にすることもできる。

・図１０に示すように、電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄの総和の正常範囲を、電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄが大きいほど広く設定したが、電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄ，Ｉｗｄの大きさにかかわらず一定幅にすることもできる。

・３相回転機として、モータ１１に限らず、オルタネータ（発電機）や、モータジェネレータを採用することもできる。

・ＩＣ３０，５０は、インバータ１２の筐体１２ａの外部に設けられた制御部１３へ通信によりデジタル信号を送信したが、ＩＣ３０，５０の外部へ通信によりデジタル信号を送信するものであればよい。また、通信は、有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。

・所定対象の共通の物理量を検出する２つのセンサを備えるものとして、エンジンのスロットルバルブの開度を検出する二重系のポジションセンサや、ディーゼルエンジンのコモンレール（蓄圧容器）内の圧力を検出する二重系の圧力センサ等を採用することもできる。

１１…モータ、３０…ＩＣ、３１…ＡＤ変換器、３２…レンジはずれ異常判定部、３３…偏差異常判定部、３４…通信部、４１Ａ…Ｖ相電流センサ、４１Ｂ…Ｖ相電流センサ、４２Ａ…Ｗ相電流センサ、４２Ｂ…Ｗ相電流センサ、５０…ＩＣ、５１…ＡＤ変換器、５２…レンジはずれ異常判定部、５３…３相和異常判定部、６１…電流センサ、６２…電流センサ、６３…電流センサ。

Claims (7)

1. ３相回転機（１１）の第１相の電流を検出する２つの電流センサ（４１Ａ，４１Ｂ）のアナログ出力、及び第２相の電流を検出する２つの電流センサ（４２Ａ，４２Ｂ）のアナログ出力が、正常であるか否か判定するセンサ出力判定装置（３０）であって、
   前記第１相の２つの電流センサのアナログ出力及び前記第２相の２つの電流センサのアナログ出力を、前記第１相の電流を表す２つのデジタル信号及び前記第２相の電流を表す２つのデジタル信号にそれぞれ変換する変換部（３１）と、
   前記第１相の電流を表す２つのデジタル信号に基づいて、前記第１相の２つの電流センサのアナログ出力が正常であるか否か判定するとともに、前記第２相の電流を表す２つのデジタル信号に基づいて、前記第２相の２つの電流センサのアナログ出力が正常であるか否か判定する判定部（３２，３３）と、
   前記第１相の電流を表す２つのデジタル信号のうちいずれか１つのデジタル信号、前記第２相の電流を表す２つのデジタル信号のうちいずれか１つのデジタル信号、及び前記判定部による判定結果を表すデジタル信号を外部へ送信する送信部（３４）と、
   を備えることを特徴とするセンサ出力判定装置。
2. 前記判定部は、前記第１相の電流を表す２つのデジタル信号及び前記第２相の電流を表す２つのデジタル信号がそれぞれ第１範囲内であるか否か判定する第１判定、及び前記第１相の電流を表す２つのデジタル信号の偏差が第２範囲内であるか否か判定し且つ前記第２相の電流を表す２つのデジタル信号の偏差が第３範囲内であるか否か判定する第２判定を行い、
   前記判定部による判定結果を表すデジタル信号は、前記第１判定の結果を表すデジタル信号及び前記第２判定の結果を表すデジタル信号を含む請求項１に記載のセンサ出力判定装置。
3. ３相回転機（１１）の各相の電流をそれぞれ検出する電流センサ（６１，６２，６３）のアナログ出力が正常であるか否か判定するセンサ出力判定装置（５０）であって、
   前記各相の電流センサのアナログ出力を、前記各相の電流を表すデジタル信号に変換する変換部（５１）と、
   前記各相の電流を表すデジタル信号に基づいて、前記各相の電流センサのアナログ出力が正常であるか否か判定する判定部（５２，５３）と、
   前記各相の電流を表すデジタル信号のうちいずれか２つのデジタル信号、及び前記判定部による判定結果を表すデジタル信号を外部へ送信する送信部（５４）と、
   を備えることを特徴とするセンサ出力判定装置。
4. 前記判定部は、前記各相の電流を表すデジタル信号がそれぞれ第１範囲内であるか否か判定する第１判定、及び前記各相の電流を表すデジタル信号の総和が第２範囲内であるか否か判定する第２判定を行い、
   前記判定部による判定結果を表すデジタル信号は、前記第１判定の結果を表すデジタル信号及び前記第２判定の結果を表すデジタル信号を含む請求項３に記載のセンサ出力判定装置。
5. 前記センサ出力判定装置は、前記３相回転機の各相に流れる電流を制御するインバータ（１２）の筐体（１２ａ）内に収納されており、
   前記送信部は、前記筐体の外部に設けられる制御部（１３）へ、前記デジタル信号を送信する請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサ出力判定装置。
6. 所定対象（１１）の共通の物理量を検出する２つのセンサ（４１Ａ及び４１Ｂ、４２Ａ及び４２Ｂ）のアナログ出力が正常であるか否か判定するセンサ出力判定装置（３０）であって、
   前記２つのセンサのアナログ出力を、前記物理量を表す２つのデジタル信号に変換する変換部（３１）と、
   前記２つのデジタル信号に基づいて、前記２つのセンサのアナログ出力が正常であるか否か判定する判定部（３２，３３）と、
   前記２つのデジタル信号のうちいずれか１つのデジタル信号、及び前記判定部による判定結果を表すデジタル信号を外部へ送信する送信部（３４）と、
   を備えることを特徴とするセンサ出力判定装置。
7. 前記判定部は、前記物理量を表す２つのデジタル信号がそれぞれ第１範囲内であるか否か判定する第１判定、及び前記物理量を表す２つのデジタル信号の偏差が第２範囲内であるか否か判定する第２判定を行い、
   前記判定部による判定結果を表すデジタル信号は、前記第１判定の結果を表すデジタル信号及び前記第２判定の結果を表すデジタル信号を含む請求項６に記載のセンサ出力判定装置。

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