JP6642404B2 - 異常検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、異常検出装置に関する。

従来、電圧センサの故障を診断する故障診断装置が知られている。例えば特許文献１では、電圧と電流との関係から演算される第１のモータ出力、および、トルク指令値とモータ回転速度との関係から算出される第２のモータ出力に基づいて電圧センサの故障を検出している。

特開２００７−２８２２９９号公報

しかしながら特許文献１では、故障診断のために必要な情報量が多く、また、モータ出力の演算に乗除演算を用いており、演算負荷が大きい。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、同様に特性が変化する値の異常を適切に特定可能である異常検出装置を提供することにある。

第１発明の異常検出装置は、第１取得部（５２１）と、第２取得部（５２２）と、異常特定部（５２３）と、を備える。
第１取得部は、車両（９０）に搭載される第１のセンサ（４０）の検出値である第１検出値を取得する。
第２取得部は、車両に搭載され、第１のセンサと出力が同様に変化する第２のセンサ（４５）の検出値である第２検出値を、第１検出値とは速度が異なる取得形態で取得する。
異常特定部は、第１検出値および第２検出値が変化するタイミングであって、同時に取得された第１検出値と第２検出値との比較により異常判定を行い、異常判定結果に基づいて第１検出値または第２検出値のどちらが異常であるかを特定する。
出力差が生じるタイミングでの２つの値の比較により、適切に異常を特定することができる。

第２発明の異常検出装置は、第１取得部（５１３）と、第２取得部（５１２）と、異常特定部（５１３）と、を備える。
第１取得部は、車両（９０）に搭載される第１のセンサ（１４０）の検出値である第１検出値に基づいて演算される第１演算値を取得する。
第２取得部は、車両に搭載される第２のセンサ（２３）の検出値である第２検出値に基づいて演算される値であって、第１演算値と同様に変化する第２演算値を、第１演算値とは速度が異なる取得形態で取得する。
異常特定部は、第１演算値および第２演算値が変化するタイミングであって、同時に取得される第１演算値と第２演算値との比較により異常判定を行い、異常判定結果に基づき、第１演算値と第２演算値のどちらが異常であるかを特定する。
値に差が生じるタイミングでの２つの値の比較により、適切に異常を特定することができる。

本発明の第１実施形態による車両を説明する模式図である。 本発明の第１実施形態によるモータ駆動システムを説明する概略構成図である。 本発明の第１実施形態による異常特定処理を説明するフローチャートである。 本発明の第１実施形態による異常特定処理を説明するタイムチャートである。 本発明の第１実施形態による異常特定処理を説明するタイムチャートである。 本発明の第２実施形態による制御装置を説明するブロック図である。

以下、本発明による異常検出装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図５に示す。
図１および図２に示すように、制御装置５０は、車両９０に適用される。本実施形態の車両９０は、回転電機としての主機モータ３の駆動力にて走行する電気自動車である。本実施形態の主機モータ３は、永久磁石式同期型の３相交流の回転電機であって、電動機としての機能と発電機としての機能を併せ持つ、いわゆる「モータジェネレータ」である。以下適宜、主機モータ３を「ＭＧ」とする。
主機モータ３には、回転角を検出する回転角センサ４が設けられる。

主機モータ３の駆動力は、駆動軸９１に伝達される。駆動軸９１に伝達された駆動力は、デファレンシャルギア９２および車軸９３を介して駆動輪である前輪９５を回転させる。図１には図示していないが、主機モータ３とデファレンシャルギア９２との間に変速機を設けてもよい。変速機は、無段変速機であってもよいし、多段変速機であってもよい。

モータ制御システム１は、バッテリ１０、リレー部１５、インバータ２０、第１のセンサとしてのインバータ入力電圧センサ４０、第２のセンサとしてのバッテリ電圧センサ４５、および、制御装置５０等を備える。
バッテリ１０は、例えばニッケル水素またはリチウムイオン等の充放電可能な二次電池により構成される直流電源である。また、バッテリとして、電気二重層キャパシタ等を用いてもよい。バッテリ１０は、ＳＯＣ（State Of Charge）が所定の範囲内となるように制御される。バッテリ１０の電力は、主に、インバータ２０を経由して主機モータ３に供給され、主機モータ３の駆動に用いられる。また、バッテリ１０は、主機モータ３の回生により生じた電力により充電される。

リレー部１５は、バッテリ１０とインバータ２０との間に設けられる。リレー部１５は、高電位側配線１１に設けられる高電位側リレー１６、および、低電位側配線１２に設けられる低電位側リレー１７を含む。高電位側リレー１６および低電位側リレー１７は、機械式リレーであってもよいし、半導体リレーであってもよい。
リレー部１５は、バッテリ１０とドライブ回路２１との間の断接を切り替え可能であって、リレー部１５をオンすることで、バッテリ１０とドライブ回路２１とを導通し、オフすることで、バッテリ１０とドライブ回路２１とを遮断する。

インバータ２０は、ドライブ回路２１、コンデンサ２５、および、ＭＧ制御部５２を有する。図中、「制御部」を「ＥＣＵ」と記載する。
ドライブ回路２１は、６つのスイッチング素子２１１〜２１６を有する３相インバータを含む。スイッチング素子２１１〜２１６は、いずれもＩＧＢＴであり、両面放熱可能に設けられる。ＩＧＢＴに替えて、ＭＯＳＦＥＴ等を用いてもよい。ドライブ回路２１は、冷却水が循環する図示しないインバータ冷却器により冷却される。

高電位側に接続されるスイッチング素子２１１〜２１３は、コレクタが高電位側配線１１に接続され、エミッタがそれぞれ対になる低電位側のスイッチング素子２１４〜２１６のコレクタに接続される。低電位側に接続されるスイッチング素子２１４〜２１６のエミッタは、低電位側配線１２に接続される。対になる高電位側のスイッチング素子２１１〜２１３と低電位側のスイッチング素子２１４〜２１６との接続点は、それぞれ、主機モータ３の各相巻線の一端に接続される。

対になる高電位側のスイッチング素子２１１〜２１３と低電位側のスイッチング素子２１４〜２１６とは、ＭＧ制御部５２からの駆動信号に基づき、交互に、かつ、相補的にオンオフ作動される。インバータ２０は、スイッチング素子２１１〜２１６のオンオフ作動を制御することで、直流電力を３相交流電力に変換し、主機モータ３に出力する。主機モータ３の各相に流れる電流は、電流センサ２３により検出される。電流センサ２３は、全相に設けられていなくてもよく、１相または２相の電流センサを省略し、電流センサが設けられていない相の電流を演算により求めるようにしてもよい。電流センサ２３の検出値であるモータ電流Ｉｍは、配線４３を経由して、ＭＧ制御部５２に出力される。
ドライブ回路２１とリレー部１５との間には、図示しない昇圧コンバータが設けられ、ドライブ回路２１には、昇圧コンバータにより昇圧された電圧が印加される。
コンデンサ２５は、ドライブ回路２１に並列に接続される。

インバータ入力電圧センサ４０は、バッテリ１０とドライブ回路２１との間に設けられる。詳細には、インバータ入力電圧センサ４０は、リレー部１５とドライブ回路２１との間に設けられる。インバータ入力電圧センサ４０は、ドライブ回路２１に印加される電圧を検出する。インバータ入力電圧センサ４０の検出値は、配線４１により、ＭＧ制御部５２に出力される。

バッテリ電圧センサ４５は、バッテリ１０の電圧を検出する。バッテリ電圧センサ４５の検出値は、配線４６によりバッテリ制御部５３に出力され、車両通信網６０を経由してＭＧ制御部５２に出力される。
以下、インバータ入力電圧センサ４０の検出値をインバータ入力電圧Ｖｉｎｖ、バッテリ電圧センサ４５の検出値をバッテリ電圧Ｖｂａｔとする。本実施形態では、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが「第１検出値」に対応し、バッテリ電圧Ｖｂａｔが「第２検出値」に対応する。

制御装置５０は、車両制御部５１、ＭＧ制御部５２、および、バッテリ制御部５３等を有する。車両制御部５１、ＭＧ制御部５２、および、バッテリ制御部５３は、いずれもマイコン等を主体として構成される。車両制御部５１、ＭＧ制御部５２、および、バッテリ制御部５３における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
車両制御部５１、ＭＧ制御部５２、および、バッテリ制御部５３は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車両通信網６０を介して接続されており、情報を授受可能である。

車両制御部５１は、図示しないアクセルセンサ、シフトスイッチ、ブレーキスイッチ、車速センサ等からの信号を取得し、取得されたこれらの信号に基づき、車両９０全体の制御を司る。車両制御部５１は、アクセル開度および車速等に基づいて主機モータ３の駆動に係るトルク指令値ｔｒｑ^*を演算する。トルク指令値ｔｒｑ^*は、ＭＧ制御部５２に出力される。

ＭＧ制御部５２は、第１取得部５２１、第２取得部５２２、異常特定部５２３、および、信号生成部５２５を備える。
第１取得部５２１は、配線４１を経由して、インバータ入力電圧センサ４０からインバータ入力電圧Ｖｉｎｖを取得する。
第２取得部５２２は、車両通信網６０を経由して、バッテリ電圧センサ４５からバッテリ電圧Ｖｂａｔを取得する。
以下、単にインバータ入力電圧Ｖｉｎｖまたはバッテリ電圧Ｖｂａｔという場合、ＭＧ制御部５２にて取得された値を意味するものとする。

異常特定部５２３は、第１取得部５２１にて取得されたインバータ入力電圧Ｖｉｎｖ、および、第２取得部５２２にて取得されたバッテリ電圧Ｖｂａｔに基づき、異常特定を行う。異常特定の詳細は、後述する。
信号生成部５２５は、モータ電流Ｉｍ、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖ、トルク指令値ｔｒｑ^*、および、回転角センサ４の検出値等に基づいて駆動信号を生成し、駆動信号をドライブ回路２１に出力する。ＭＧ制御部５２は、駆動信号に基づいてスイッチング素子２１１〜２１６のオンオフ作動を制御することで、主機モータ３の駆動を制御する。本実施形態では、電流フィードバック制御により主機モータ３の駆動を制御する。電流フィードバック制御に替えて、トルクフィードバック制御等であってもよい。

バッテリ制御部５３は、主機バッテリ情報として、バッテリ１０の電圧、電流、温度、ＳＯＣ等の情報を取得する。バッテリ制御部５３は、バッテリ１０のＳＯＣが所定の範囲内となるように、バッテリ１０の状態を監視する。

ところで、リレー部１５がオンされているとき、インバータ入力電圧センサ４０とバッテリ電圧センサ４５とは、主機モータ３の駆動状態の変化に伴い、概ね同様に出力が変化する。具体的には、例えば主機モータ３の回生時等、主機モータ３のトルクが減少するトルクダウン時、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔは、一時的に上昇し、その後、定常状態に戻る。また、例えば主機モータ３の力行時等、主機モータ３のトルクが増加するトルクアップ時、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔは、一時的に減少し、その後、定常状態に戻る。

また、ＭＧ制御部５２では、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖを、インバータ入力電圧センサ４０から配線４１を経由して直接的に取得する。一方、ＭＧ制御部５２は、バッテリ電圧Ｖｂａｔを、バッテリ制御部５３から通信にて取得する。そのため、ＭＧ制御部５２では、バッテリ電圧Ｖｂａｔが取得されるタイミングは、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが取得されるタイミングより、通信遅れの分、例えば数十ｍｓ程度、遅れる。

上述の通り、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖとバッテリ電圧Ｖｂａｔとは、主機モータ３のトルク変化に応じて同様に変化する。そのため、ＭＧ制御部５２にて取得されるインバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔは、インバータ入力電圧センサ４０およびバッテリ電圧センサ４５が共に正常であれば、主機モータ３のトルク変化に伴い、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが先行して変化し、通信遅れの分、遅れてバッテリ電圧Ｖｂａｔが変化する。
本実施形態では、同様に変化する検出値の取得速度差を利用し、どちらのセンサに異常が生じているかを特定している。

本実施形態の異常特定処理を図３のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、ＭＧ制御部５２にて、所定の周期で実施される。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップも同様である。

最初のＳ１０１では、ＭＧ制御部５２は、オフセット異常が生じているか否かを判断する。オフセット異常が生じているか否かは、主機モータ３のトルクが安定しているときの定常時電圧偏差ΔＶｓの絶対値が、オフセット異常判定閾値ＴＨｓより大きい状態が所定期間Ｒｓに亘って継続している場合、オフセット異常が生じていると判断する。オフセット異常が生じている場合、オフセット異常フラグをセットしておき、フラグの有無にて本ステップの判断を行ってもよい。

定常時電圧偏差ΔＶｓは、式（１）で表される。定常時電圧偏差ΔＶｓは、主機モータ３のトルクが安定しているときに演算され、メモリ等に記憶される。
ΔＶｓ＝Ｖｉｎｖ−Ｖｂａｔ ・・・（１）
オフセット異常が生じていないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１１７へ移行する。オフセット異常が生じていると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。

Ｓ１０２では、ＭＧ制御部５２は、トルクダウン要求時の所定タイミングか否かを判断する。ここでは、トルク減少量がトルク判定閾値ＴＤｔｈより大きい場合をトルクダウン要求時とする。また、所定タイミングとは、通信遅れにより、バッテリ電圧Ｖｂａｔがインバータ入力電圧Ｖｉｎｖに対して遅れて変化しているタイミングとする。望ましくは、所定タイミングは、トルク変化に応じたインバータ入力電圧Ｖｉｎｖの変化が一時的な安定状態となり、バッテリ電圧Ｖｂａｔが一時的な安定状態に至っていないタイミングである。本実施形態では、トルクダウン要求開始から所定期間Ｒｄが経過した後の最初の演算時を、「トルクダウン時の所定タイミング」とする。トルクダウン要求時の所定タイミングではないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０５へ移行する。トルクダウン要求時の所定タイミングであると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行する。

Ｓ１０３では、ＭＧ制御部５２は、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔを取得する。ここで取得されるインバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔは、トルクダウン要求時の所定タイミングであって、同じタイミングでデータストアされた値とする。なお、「同じ」とみなせる程度の誤差は許容される。

Ｓ１０４では、ＭＧ制御部５２は、補正後電圧偏差ΔＶｃがセンサ異常判定閾値ＴＨｃ１より小さいか否かを判断する。補正後電圧偏差ΔＶｃは、式（２）により算出される。式（２）中のＶｉｎｖ＿ａは、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖについてオフセット誤差の補正を行った補正後インバータ入力電圧である（式（３）参照）。なお、バッテリ電圧Ｖｂａｔをオフセット補正するようにしてもよい。
ΔＶｃ＝Ｖｉｎｖ＿ａ−Ｖｂａｔ ・・・（２）
Ｖｉｎｖ＿ａ＝Ｖｉｎｖ−ΔＶｓ ・・・（３）

本実施形態では、式（２）の演算により、補正後インバータ入力電圧Ｖｉｎｖ＿ａとバッテリ電圧Ｖｂａｔの大小比較を行う。したがって、センサ異常判定閾値ＴＨｃ１は、０または０に近い所定値に設定される。後述のセンサ異常閾値ＴＨｃ２も同様である。センサ異常判定閾値ＴＨｃ１、ＴＨｃ２は、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
補正後電圧偏差ΔＶｃがセンサ異常判定閾値ＴＨｃ１より小さいと判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０８へ移行する。補正後電圧偏差ΔＶｃがセンサ異常判定閾値ＴＨｃ１以上であると判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０９へ移行する。

トルクダウン要求時の所定タイミングではないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）に移行するＳ１０５では、ＭＧ制御部５２は、トルクアップ要求時の所定タイミングか否かを判断する。ここでは、トルク増加量がトルク判定閾値ＴＵｔｈより大きい場合をトルクアップ要求時とする。所定タイミングは、トルクダウン時と同様であり、トルクアップ要求開始から所定期間Ｒｄ経過後の最初の演算時とする。トルクダウン時とトルクアップ時とで、所定期間Ｒｄは同じでもよいし、異なっていてもよい。トルクアップ要求時の所定タイミングではないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１１７へ移行する。トルクアップ要求時の所定タイミングであると判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ移行する。

Ｓ１０６では、ＭＧ制御部５２は、Ｓ１０３と同様、トルクアップ要求時の所定タイミングにて、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔを取得する。
Ｓ１０７では、ＭＧ制御部５２は、補正後電圧偏差ΔＶｃがセンサ異常判定閾値ＴＨｃ２より大きいか否かを判断する。補正後電圧偏差ΔＶｃがセンサ異常判定閾値ＴＨｃ２より大きいと判断された場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、Ｓ１０８へ移行する。補正後電圧偏差ΔＶｃがセンサ異常判定閾値ＴＨｃ２以下であると判断された場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、Ｓ１０９へ移行する。

トルクダウン時の所定タイミングであって、補正後電圧偏差ΔＶｃがセンサ異常判定閾値ＴＨｃ１より小さい場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ、かつ、Ｓ１０４：ＹＥＳ）、または、トルクアップ時の所定タイミングであって、補正後電圧偏差ΔＶｃがセンサ異常判定閾値ＴＨｃ２より大きい場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ、かつ、Ｓ１０７：ＹＥＳ）に移行するＳ１０８では、ＭＧ制御部５２は、第１カウンタをカウントアップする。第１カウンタは、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが異常であると判定された判定回数をカウントするカウンタである。

トルクダウン時の所定タイミングであって、補正後電圧偏差ΔＶｃがセンサ異常判定閾値ＴＨｃ１以上である場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ、かつ、Ｓ１０４：ＮＯ）、または、トルクアップ時の所定タイミングであって、補正後電圧偏差ΔＶｃがセンサ異常判定閾値ＴＨｃ２以下である場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ、かつ、Ｓ１０７：ＮＯ）に移行するＳ１０９では、ＭＧ制御部５２は、第２カウンタをカウントアップする。第２カウンタは、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが異常ではない、すなわちバッテリ電圧Ｖｂａｔが異常であると判定された判定回数をカウントするカウンタである。
以下、第１カウンタのカウント値を第１カウント値、第２カウンタのカウント値を第２カウント値とする。

Ｓ１１０では、ＭＧ制御部５２は、判定回数が所定回数Ｎより大きいか否かを判断する。判定回数は、補正後電圧偏差ΔＶｃによる閾値判定を行った回数であって、第１カウント値と第２カウント値との和である。判定回数が所定回数Ｎ以下であると判断された場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、Ｓ１１７へ移行する。判定回数が所定回数Ｎより大きいと判断された場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、Ｓ１１１へ移行する。

Ｓ１１１では、ＭＧ制御部５２は、判定回数における第１カウント値の割合である異常判定確率Ｐｅｒｒを演算する。
Ｓ１１２では、ＭＧ制御部５２は、異常判定確率Ｐｅｒｒが確率判定閾値Ｐｔｈより大きいか否かを判断する。異常判定確率Ｐｅｒｒが確率判定閾値Ｐｔｈ以下であると判断された場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、Ｓ１１５へ移行する。ＭＧ制御部５２は、異常判定確率Ｐｅｒｒが確率判定閾値Ｐｔｈより大きいと判断された場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、Ｓ１１３へ移行する。

Ｓ１１３では、ＭＧ制御部５２は、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが異常であると特定し、インバータ入力電圧センサ４０に異常が生じている旨の情報を車両制御部５１に送信する。
Ｓ１１４では、ＭＧ制御部５２は、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖに替えて、バッテリ電圧Ｖｂａｔを用いた代用制御により、主機モータ３の駆動を制御する。

Ｓ１１５では、ＭＧ制御部５２は、バッテリ電圧Ｖｂａｔが異常であると特定し、バッテリ電圧センサ４５に異常が生じている旨の情報を車両制御部５１等に送信する。
Ｓ１１６では、ＭＧ制御部５２は、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖは正常であるので、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖを用いた主機モータ３の駆動制御を継続する。
Ｓ１１７では、ＭＧ制御部５２は、Ｓ１１６と同様、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖを用いた主機モータ３の駆動制御を継続する。

本実施形態の異常特定処理を図４および図５のタイムチャートに基づいて説明する。図４では、共通時間軸を横軸とし、（ａ）はＭＧトルク、（ｂ）はインバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔ、（ｃ）は第１カウント値、（ｄ）はインバータ入力電圧Ｖｉｎｖの異常特定、（ｅ）はバッテリ電圧Ｖｂａｔの異常特定、（ｆ）はＭＧ制御を示す。図４（ｄ）、（ｅ）では、正常または異常未確定を「０」、異常確定を「１」とする。また、図４（ｂ）では、バッテリ電圧Ｖｂａｔを実線、正常時のインバータ入力電圧Ｖｉｎｖを二点鎖線、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが中間値に張り付くような特性異常が生じている場合を一点鎖線で示す。説明のため、同じ値になる箇所については、若干ずらして記載している。

インバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔが正常である場合、時刻ｘ１にて、主機モータ３のトルクであるＭＧトルクが減少すると、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔが上昇する。実際には、インバータ入力電圧センサ４０の検出値とバッテリ電圧センサ４５の検出値とは、略同時に変化する。一方、ＭＧ制御部５２では、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖを配線４１により直接的に取得しているのに対し、バッテリ電圧Ｖｂａｔを通信にて取得しているため、ＭＧ制御部５２にてバッテリ電圧Ｖｂａｔが取得されるタイミングは、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖよりも遅れる。換言すると、主機モータ３にてトルク変化が生じた場合、ＭＧ制御部５２内では、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖがバッテリ電圧Ｖｂａｔに先行して変化するように認識される。そのため、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔが共に正常であれば、トルクダウン開始の時刻ｘ１から所定期間Ｒｄが経過したタイミングである時刻ｘ２では、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖがバッテリ電圧Ｖｂａｔよりも大きい。したがって、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔが共に正常の場合、補正後電圧偏差ΔＶｃは、正の値となる。

また、図４（ｂ）に一点鎖線で示すように、電圧偏差ΔＶ１がオフセット異常判定閾値ＴＨｓより大きい状態が所定期間Ｒｓ以上に亘って継続している。このとき、トルク変化がない状態では、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖまたはバッテリ電圧Ｖｂａｔのどちらに異常が生じているのかを判別することができない。
そこで本実施形態では、通信遅れの影響により、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖから遅れてバッテリ電圧Ｖｂａｔが変化することを利用し、オフセット異常時において、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖまたはバッテリ電圧Ｖｂａｔのどちらに異常が生じているかを特定する。

異常特定処理の詳細を図５に基づいて説明する。図５では、（ａ）はインバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔが共に正常である場合、（ｂ）はインバータ入力電圧Ｖｉｎｖが異常である場合、（ｃ）はバッテリ電圧Ｖｂａｔが異常である場合を示している。図５では、トルクダウン時の所定タイミングをｘｔとした。

図５（ａ）に示すように、上述の通り、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔが共に正常であれば、トルクダウンに伴い、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが先行して上昇し、追ってバッテリ電圧Ｖｂａｔが上昇する。そのため、トルクダウン時の所定タイミングｘｔにおいて、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖは、バッテリ電圧Ｖｂａｔより大きい値となる。したがて、補正後電圧偏差ΔＶｃは、正の値となる。

図５（ｂ）に示すように、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが異常であって、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが上昇しないと、トルクダウン時の所定タイミングｘｔにおいて、バッテリ電圧Ｖｂａｔが補正後インバータ入力電圧Ｖｉｎｖ＿ａより大きい値となる。この場合、補正後電圧偏差ΔＶｃは負の値となり、センサ異常判定閾値ＴＨｃ１より小さい値となる。したがって、第１カウンタをカウントアップする。

図５（ｃ）に示すように、バッテリ電圧Ｖｂａｔが異常であって、バッテリ電圧Ｖｂａｔが上昇しないと、トルクダウン時の所定タイミングｘｔにおいて、補正後インバータ入力電圧Ｖｉｎｖ＿ａは、バッテリ電圧Ｖｂａｔより大きい値となる。したがって、補正後電圧偏差ΔＶｃは正の値となる。したがって、第２カウンタをカウントアップする。

ここで、トルクアップ時について補足しておく。主機モータ３にてトルクアップが生じると、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔが共に正常であれば、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが先行して低下し、追ってバッテリ電圧Ｖｂａｔが低下する。すなわち、トルクアップ時は、トルクダウン時とは電圧変化方向が逆向きになる。したがって、トルクアップ時の所定タイミングにおいては、共に正常であれば、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖは、バッテリ電圧Ｖｂａｔより小さい値となる。そのため、正常時、補正後電圧偏差ΔＶｃは、負の値となる。
インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが異常であれば、トルクアップ時の所定タイミングにおける補正後電圧偏差ΔＶｃが正の値となるので、第１カウンタをカウントアップする。
バッテリ電圧Ｖｂａｔが異常であれば、トルクアップ時の所定タイミングにおける補正後電圧偏差ΔＶｃが負の値となるので、第２カウンタをカウントアップする。

図４に戻り、トルクダウン時の所定タイミングである時刻ｘ２では、バッテリ電圧Ｖｂａｔが補正後インバータ入力電圧Ｖｉｎｖ＿ａより大きいので、補正後電圧偏差ΔＶｃは負の値となる。したがって、図４（ｃ）に示すように、第１カウンタがカウントアップされる。

同様の異常が継続しているとき、時刻ｘ３にて再度トルクダウンが生じると、トルクダウン時の所定タイミングである時刻ｘ４にて、補正後電圧偏差ΔＶｃを演算し、第１カウンタをカウントアップする。
このように、トルク変化ごとに補正後電圧偏差ΔＶｃに応じた異常判定を行っていく。本実施形態では、トルク変化１回につき１回の判定を行う。図４では、トルクダウン時を例示しているが、例えば、前回がトルクダウン時であり、今回がトルクアップ時、といった具合に、異常判定時のトルク変化方向は問わない。

時刻ｘ１０にて、判定回数が所定回数Ｎより大きくなり、かつ、異常判定確率Ｐｅｒｒが確率判定閾値Ｐｔｈより大きくなると、ＭＧ制御部５２は、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖの異常であると特定する。また、ＭＧ制御部５２は、主機モータ３の制御において、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖに替えて、バッテリ電圧Ｖｂａｔを用いた代替制御に移行する。

ＭＧ制御部５２は、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖを配線４１にて取得するのに対し、バッテリ電圧Ｖｂａｔを通信にて取得する。インバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔは電気的には略同時に変化する値であるが、ＭＧ制御部５２では、値が変化する場合、取得経路の違いにより過渡的に異なる値となる。

本実施形態では、この過渡的な取得値の差を利用し、値に差が現れるタイミングでのインバータ入力電圧Ｖｉｎｖとバッテリ電圧Ｖｂａｔとの比較により、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖまたはバッテリ電圧Ｖｂａｔのどちらが異常かを特定している。すなわち、先行して変化すべき値であるインバータ入力電圧Ｖｉｎｖよりも、遅れて変化するはずのバッテリ電圧Ｖｂａｔが先に変化した場合、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが異常であると特定する。換言すると、「正常時に先行して変化する第１検出値よりも、第２検出値が先に変化した場合、第１検出値が異常であると特定する」ということである。これにより、例えば乗除演算等、ＣＰＵ負荷の高い演算を行うことなく異常特定が可能である。また、電流検出値等を利用する必要がなく、少ない情報での異常特定が可能である。
本実施形態では、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖとバッテリ電圧Ｖｂａｔとの比較により異常特定を行っているが、例えば微分値等、値の変化を検出できる演算値に基づいて異常特定を行うことも可能である。

また、通信タイミングのズレなどの影響により、トルク変化時の所定タイミングにて差を検出できないことも考えられる。そのため、本実施形態では、トルク変化ごとに１回の検出を行うとともに、判定回数が所定回数Ｎより大きい場合における異常判定確率Ｐｅｒｒに基づいて異常特定を行っている。確率を用いて異常特定を行うことで、誤判定を避け、適切に異常箇所を特定することができる。

異常特定処理により、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖまたはバッテリ電圧Ｖｂａｔのどちらが異常であるかが特定される。インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが異常であれば、バッテリ電圧Ｖｂａｔを用いた代替制御に移行する。これにより、インバータ入力電圧センサ４０に異常が生じた場合であっても、代替制御により主機モータ３の制御を継続可能であるので、車両９０を退避走行させることができる。また、バッテリ電圧Ｖｂａｔを主機モータ３の制御に用いていない場合、主機モータ３ではインバータ入力電圧Ｖｉｎｖを用いた通常制御を継続し、バッテリ電圧Ｖｂａｔが異常である旨の情報を、車両通信網６０を経由して、車両制御部５１等に送信する。

以上説明したように、ＭＧ制御部５２は、第１取得部５２１と、第２取得部５２２と、異常特定部５２３と、を備える。
第１取得部５２１は、車両９０に搭載されるインバータ入力電圧センサ４０の検出値であるインバータ入力電圧Ｖｉｎｖを取得する。
第２取得部５２２は、車両９０に搭載され、インバータ入力電圧センサ４０と出力が同様に変化するバッテリ電圧センサ４５の検出値であるバッテリ電圧Ｖｂａｔを、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖとは速度が異なる取得形態で取得する。具体的には、第１取得部５２１は、インバータ入力電圧センサ４０から配線４１を経由して直接的にインバータ入力電圧Ｖｉｎｖを取得するのに対し、第２取得部５２２は、他の制御部であるバッテリ制御部５３から車両通信網６０を経由してバッテリ電圧Ｖｂａｔを取得する。

異常特定部５２３は、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔが変化するタイミングであって、同時に取得されたインバータ入力電圧Ｖｉｎｖとバッテリ電圧Ｖｂａｔとの比較により異常判定を行い、異常判定結果に基づいてインバータ入力電圧Ｖｉｎｖまたはバッテリ電圧Ｖｂａｔのどちらが異常であるかを特定する。

本実施形態では、インバータ入力電圧センサ４０とバッテリ電圧センサ４５の出力が同様に変化し、かつ、通信速度の差によりバッテリ電圧Ｖｂａｔの変化の検出が遅れることを利用し、出力差が生じるタイミングでの２つの値の比較により、適切に異常を特定することができる。これにより、異常特定に要する情報量を抑えることができる。また、乗除演算等の複雑な演算が不要であるので、異常特定による演算負荷の増大を抑制することができる。

第１のセンサであるインバータ入力電圧センサ４０は、車両９０の駆動源である主機モータ３に電力を供給するバッテリ１０とドライブ回路２１との間に設けられる。
第２のセンサであるバッテリ電圧センサ４５は、バッテリ１０の電圧を検出する。
第１取得部５２１は、配線４１を経由してインバータ入力電圧Ｖｉｎｖを取得する。
第２取得部５２２は、車両通信網６０を経由してバッテリ電圧Ｖｂａｔを取得する。
これにより、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔの異常を適切に特定することができる。

異常特定部５２３は、主機モータ３のトルクが変化した所定タイミングにて取得されたインバータ入力電圧Ｖｉｎｖとバッテリ電圧Ｖｂａｔとを比較する。
主機モータ３のトルクが変化すると、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔが同様に変化するので、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖとバッテリ電圧Ｖｂａｔとを適切に比較することができる。

異常特定部５２３は、主機モータ３のトルクが減少するトルクダウン時の所定タイミングにおいて、オフセット補正後のインバータ入力電圧である補正後インバータ入力電圧Ｖｉｎｖ＿ａがバッテリ電圧Ｖｂａｔより小さい場合、または、主機モータ３のトルクが増加するトルクアップ時の所定タイミングにおいて、補正後インバータ入力電圧Ｖｉｎｖ＿ａがバッテリ電圧Ｖｂａｔより大きい場合、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが異常であると判定する。これにより、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖの異常を適切に特定することができる。
なお、「オフセット補正後の第１検出値」に係る「オフセット補正」とは、第１検出値を直接的にオフセット補正することに限らず、第２検出値をオフセット補正することも含む概念であるものとする。

異常特定部５２３は、１回の出力変化にて１回の異常判定を行うとともに、異常判定回数が所定回数Ｎより大きいときの異常判定確率Ｐｅｒｒに基づき、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖまたはバッテリ電圧Ｖｂａｔのどちらが異常であるかを特定する。具体的には、異常判定回数におけるインバータ入力電圧Ｖｉｎｖが異常であると判定された回数である第１カウント値の割合を異常判定確率Ｐｅｒｒとし、異常判定確率Ｐｅｒｒが確率判定閾値Ｐｔｈより大きい場合、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが異常であると特定する。
これにより、検出精度を高めることができる。

本実施形態では、ＭＧ制御部５２が「異常検出装置」、インバータ入力電圧センサ４０が「第１のセンサ」、バッテリ電圧センサ４５が「第２のセンサ」に対応する。また、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが「第１検出値」、バッテリ電圧Ｖｂａｔが「第２検出値」に対応する。また、本実施形態では、配線４１が「配線」に対応する。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６に示す。本実施形態のモータ制御システム１は、異常特定処理が異なる以外の点については、第１実施形態と同様であり、図６においては、本実施形態の異常特定処理に係る構成以外の記載を省略した。
図６に示すように、車両制御部５１は、第１トルク演算部５１１、演算値取得部５１２、および、異常特定部５１３等を備える。また、ＭＧ制御部５２は、第２トルク演算部５２７等を備える。

車両制御部５１の第１トルク演算部５１１は、車両挙動センサ１４０から、配線１４１を経由して取得される車両情報に基づき、主機モータ３（図６では不図示）のトルクである第１トルク値ｔｒｑ１を演算する。車両挙動センサ１４０は、車両９０の挙動に関する車両情報を取得するものであって、例えば、車両９０の加速度を検出する加速度センサである。

ＭＧ制御部５２の第２トルク演算部５２７は、電流センサ２３により検出されるモータ電流Ｉｍ等に基づき、主機モータ３のトルクである第２トルク値ｔｒｑ２を演算する。第２トルク値ｔｒｑ２は、車両通信網６０を経由して、車両制御部５１に送信される。

車両制御部５１の演算値取得部５１２は、車両通信網６０を経由してＭＧ制御部５２から送信される第２トルク値ｔｒｑ２を取得する。
異常特定部５１３は、トルクダウン時またはトルクアップ時の所定タイミングにて第１トルク値ｔｒｑ１と第２トルク値ｔｒｑ２とを比較することで、第１トルク値ｔｒｑ１または第２トルク値ｔｒｑ２のどちらが異常であるかを特定する。

第１トルク値ｔｒｑ１は、配線１４１を経由して取得された車両情報に基づいて演算される値である。一方、第２トルク値ｔｒｑ２は、車両通信網６０を経由して、ＭＧ制御部５２から取得される値である。そのため、主機モータ３のトルクが変化した場合、車両制御部５１では、第１トルク値ｔｒｑ１が先行して変化し、遅れて第２トルク値ｔｒｑ２が変化する。

したがって、異常特定部５１３では、トルクダウン時またはトルクアップ時の所定のタイミングにおける第１トルク値ｔｒｑ１と第２トルク値ｔｒｑ２とを比較することで、第１トルク値ｔｒｑ１または第２トルク値ｔｒｑ２のどちらが異常かを特定することができる。なお、第１トルク値ｔｒｑ１および第２トルク値ｔｒｑ２は、トルクダウン時に減少し、トルクアップ時に上昇する値であるため、第１実施形態の電圧値とは変化方向が逆向きとなるものの、異常特定処理の詳細は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
これにより、トルク監視を適切に行うことができる。なお、第１トルク値ｔｒｑ１は、実トルク値に替えて、指令としてもよい。

車両制御部５１は、演算値取得部５１２と、異常特定部５１３と、を備える。
異常特定部５１３は、車両９０に搭載される車両挙動センサ１４０の検出値である車両情報に基づいて演算される第１トルク値ｔｒｑ１を取得する。
演算値取得部５１２は、車両９０に搭載される電流センサ２３の検出値であるモータ電流Ｉｍに基づいて演算される値であって、第１トルク値ｔｒｑ１と同様に変化する第２トルク値ｔｒｑ２を、第１トルク値ｔｒｑ１とは速度が異なる取得形態で取得する。

異常特定部５１３は、第１トルク値ｔｒｑ１および第２トルク値ｔｒｑ２が変化するタイミングであって、同時に取得される第１トルク値ｔｒｑ１と第２トルク値ｔｒｑ２との比較により異常判定を行い、異常判定結果に基づき、第１トルク値ｔｒｑ１または第２トルク値ｔｒｑ２のどちらが異常であるかを特定する。
本実施形態では、第１検出値は、車両９０のトルクに関する車両情報であり、第２検出値は、車両９０の駆動源である主機モータ３の電流値である。また、第１トルク値ｔｒｑ１および第２トルク値ｔｒｑ２は、車両９０の駆動トルクに係る値である。

本実施形態では、第１トルク値ｔｒｑ１と第２トルク値ｔｒｑ２とが同様に変化し、かつ、通信速度の差により、ＭＧ制御部５２から取得される第２トルク値ｔｒｑ２の変化の検出が遅れることを利用し、トルク値ｔｒｑ１、ｔｒｑ２の差が生じるタイミングでの２つの値の比較により、適切に異常を特定することができる。これにより、異常特定に要する情報量を抑えることができる。また、乗除演算等の複雑な演算が不要であるので、異常特定による演算負荷の増大を抑制することができる。また、トルク監視を適切に行うことができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

本実施形態では、車両制御部５１が「異常検出装置」、演算値取得部５１２が「第２取得部」、異常特定部５１３が「第１取得部」および「異常特定部」に対応する。また、車両挙動センサ１４０が「第１のセンサ」、電流センサ２３が「第２のセンサ」に対応する。さらにまた、第１トルク値ｔｒｑ１が「第１演算値」、第２トルク値ｔｒｑ２が「第２演算値」に対応する。

（他の実施形態）
第１実施形態では、第１のセンサがインバータ入力電圧センサであり、第２のセンサがバッテリ電圧センサである。他の実施形態では、第１のセンサが高電位側配線または低電位側配線の電流を検出する電流センサであり、第２のセンサがバッテリ内の電流を検出する電流センサであってもよい。また、第１のセンサおよび第２のセンサは、出力が同様に変化する特性のものであれば、どのようなものであってもよい。なお、例えば所定のゲインを乗じたり、所定のオフセット補正を行ったりすることで出力が一致するようなものについても、「出力が同様に変化する」という概念に含まれるものとする。第１演算値および第２演算値についても同様である。

上記実施形態では、第１検出値を第１のセンサから配線を経由して直接的に取得し、第２検出値を他の制御部から通信により取得している。他の実施形態では、第１検出値および第２検出値は、速度が異なる取得形態であれば、どのような形態で取得されるように構成してもよい。例えば、第１検出値および第２検出値を共に通信にて取得するようにし、通信周期をずらして一方に通信遅れを発生させることで、速度を異ならせるようにしてもよい。

第１実施形態では、制御装置には、車両制御部、ＭＧ制御部、および、バッテリ制御部の３つのＥＣＵが含まれる。他の実施形態では、制御装置を構成するＥＣＵは、２つ以下、あるいは、４つ以上であってもよい。また、いずれの制御部を異常検出装置としてもよい。

上記実施形態では、回転電機である主機モータは、永久磁石式の３相交流の回転電機である。他の実施形態では、主機モータとしてどのような回転機を用いてもよい。
上記実施形態では、電源システム制御装置が適用される車両は、１つの主機モータの動力を用いて走行するＥＶ車両である。他の実施形態では、主機モータは、複数であってもよい。他の実施形態では、回転電機制御装置が適用される車両は、ＥＶ車両に限らず、車両の駆動源として主機モータに加えエンジンを備えるハイブリッド車や、燃料電池車や、電車等であってもよい。
上記実施形態では、車両は前輪駆動車である。他の実施形態では、車両は、後輪駆動車であってもよいし、四輪駆動車であってもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

３・・・主機モータ（回転電機）
４０・・・インバータ入力センサ（第１のセンサ）
４５・・・バッテリ電圧センサ（第２のセンサ）
５２・・・ＭＧ制御部（異常検出装置）
５２３・・・異常特定部
５２１・・・第１取得部
５２２・・・第２取得部
９０・・・車両

Claims (7)

1. 車両（９０）に搭載される第１のセンサ（４０）の検出値である第１検出値を取得する第１取得部（５２１）と、
   前記車両に搭載され前記第１のセンサと出力が同様に変化する第２のセンサ（４５）の検出値である第２検出値を、前記第１検出値とは速度が異なる取得形態で取得する第２取得部（５２２）と、
   前記第１検出値および前記第２検出値が変化するタイミングであって、同時に取得された前記第１検出値と前記第２検出値と比較により異常判定を行い、異常判定結果に基づいて前記第１検出値または前記第２検出値のどちらが異常であるかを特定する異常特定部（５２３）と、
   を備える異常検出装置。
2. 前記第１のセンサは、前記車両の駆動源である回転電機（３）に電力を供給するバッテリ（１０）とドライブ回路（２１）との間に設けられるインバータ入力電圧センサであり、
   前記第２のセンサは、前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧センサであり、
   前記第１取得部は、配線（４１）を経由して前記第１検出値を取得し、
   前記第２取得部は、車両通信網（６０）を経由して前記第２検出値を取得する請求項１に記載の異常検出装置。
3. 前記異常特定部は、前記回転電機（３）のトルクが変化したときの所定タイミングに取得された前記第１検出値と前記第２検出値とを比較する請求項２に記載の異常検出装置。
4. 前記異常特定部は、前記回転電機のトルクが減少するトルクダウン時の所定タイミングにおいて、オフセット補正後の前記第１検出値が前記第２検出値より小さい場合、または、前記回転電機のトルクが増加するトルクアップ時の所定タイミングにおいて、オフセット補正後の前記第１検出値が前記第２検出値より大きい場合、前記第１検出値の異常であると判定する請求項３に記載の異常検出装置。
5. 車両（９０）に搭載される第１のセンサ（１４０）の検出値である第１検出値に基づいて演算される第１演算値を取得する第１取得部（５１３）と、
   前記車両に搭載される第２のセンサ（２３）の検出値である第２検出値に基づいて演算される値であって、前記第１演算値と同様に変化する第２演算値を、前記第１演算値とは速度が異なる取得形態で取得する第２取得部（５１２）と、
   前記第１演算値および前記第２演算値が変化するタイミングであって、同時に取得される前記第１演算値と前記第２演算値との比較により異常判定を行い、異常判定結果に基づき、前記第１演算値または前記第２演算値のどちらが異常であるかを特定する異常特定部（５１３）と、
   を備える異常検出装置。
6. 前記第１検出値は、前記車両の挙動に関する車両情報であり、
   前記第２検出値は、前記車両の駆動源である回転電機の電流値であり、
   前記第１演算値および前記第２演算値は、前記車両の駆動トルクに係る値である請求項５に記載の異常検出装置。
7. 前記異常特定部は、１回の出力変化にて１回の異常判定を行うとともに、異常判定回数が所定回数より大きいときの異常判定確率に基づき、前記第１検出値または前記第２検出値のどちらが異常であるかを特定する請求項１〜６のいずれか一項に記載の異常検出装置。

Images