WO2017216973A1 - センサ診断装置及びセンサ診断方法 - Google Patents

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WO2017216973A1
WO2017216973A1 PCT/JP2016/068179 JP2016068179W WO2017216973A1 WO 2017216973 A1 WO2017216973 A1 WO 2017216973A1 JP 2016068179 W JP2016068179 W JP 2016068179W WO 2017216973 A1 WO2017216973 A1 WO 2017216973A1
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sensor
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優▲頼▼ 阿蘓
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日産自動車株式会社
ルノー エス． ア． エス．
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage

Definitions

  • the present invention relates to a sensor diagnostic apparatus and a sensor diagnostic method.
  • the following methods are known as sensor abnormality detection methods.
  • the detection values Ca and Cb of the two current sensors that detect the motor drive current are sampled, and if the difference ⁇ C between the detection values Ca and Cb of these current sensors exceeds the threshold value Cth, the counter value CNT of the abnormality counter 14 is incremented. .
  • the difference ⁇ C is less than or equal to the threshold value Cth, it is determined whether or not the sampling timing of the detection values Ca and Cb is near the zero cross of the motor drive current. If it is not near zero crossing, the counter value CNT of the abnormality counter 14 is reset.
  • the counter value CNT of the abnormality counter 14 reaches a predetermined reference value, it is determined that one of the two current sensors is in an abnormal state and a relay drive signal RS is output (Patent Document 1).
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a sensor diagnostic device and a sensor diagnostic method capable of detecting an abnormality in which the detected values Ca and Cb are shifted in the same direction.
  • the present invention detects a current using a sensor, outputs a non-inverted output by a non-inverting circuit without inverting the detected value of the sensor, and inverts and outputs the same value as the detected value by an inverting circuit. And the above problem is solved by detecting an abnormality of the sensor based on the non-inverted output and the inverted output.
  • FIG. 1 is a block diagram of a drive system.
  • FIG. 2 is a block diagram of the sensor diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the functions of the pull-up circuit and the pull-down circuit shown in FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart of a control flow in the sensor diagnostic apparatus shown in FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart of the control flow of the initial diagnosis shown in FIG.
  • the sensor diagnostic device is a device for diagnosing sensor abnormality.
  • the sensor diagnostic device diagnoses abnormality of a sensor in the drive system, for example.
  • Fig. 1 is a block diagram of the drive system.
  • the drive system includes a three-phase AC load 103, a DC power supply 101, and an inverter 100.
  • DC power supply 101 is constituted by a secondary battery such as a solar cell, a fuel cell, a PFC converter, or a lithium ion battery.
  • a secondary battery such as a solar cell, a fuel cell, a PFC converter, or a lithium ion battery.
  • the inverter 100 includes an upper arm circuit, a lower arm circuit, a smoothing capacitor 102, and a controller 106.
  • the inverter 100 converts the DC power of the DC power supply 101 into AC power and supplies it to the AC load 103.
  • the upper arm circuit 1 is a circuit in which switching elements Q1, Q3, Q5 as power devices and diodes D1, D3, D5 are connected in parallel.
  • the lower arm circuit is a circuit in which switching elements Q2, Q4, Q6 as power devices and diodes D2, D4, D6 are connected in parallel.
  • the power devices Q1 to Q6 and the diodes D1 to D6 are connected in parallel with the current conduction directions of the power devices Q1 to Q6 and the current conduction directions of the diodes D1 to D6 being opposite to each other.
  • a series circuit of the upper arm circuit and the lower arm circuit is connected between the power supply line P and the power supply line N.
  • a three-phase input portion of the AC load 103 is connected to a connection point between the upper arm circuit and the lower arm circuit.
  • current sensors 104 and 105 are connected to the U-phase wiring and the V-phase wiring in the three-phase input unit.
  • the switching elements Q1 to Q6 are wide gap semiconductor devices (SiC devices, GaN devices, diamond devices) or Si devices, for example, junction field effect transistors (JFETs), MOSFETs, or insulated gate bipolar transistors ( IGBT) is used.
  • JFETs junction field effect transistors
  • IGBT insulated gate bipolar transistors
  • FRD Frest Recovery Diode
  • SBD Schottky Barrier Diode
  • the gate electrodes of the switching elements Q1 to Q6 are connected to the controller 106 via a gate driving circuit (not shown).
  • the current sensor 104 detects a U-phase current.
  • Current sensor 105 detects a V-phase current.
  • the current sensors 104 and 105 output detection values to the controller 106 and the sensor diagnostic device.
  • the current sensors 104 and 105 share a power source and a ground (GND).
  • the controller 106 detects the W-phase current by calculation using the detection values of the current sensors 104 and 105. Then, the controller 106 performs switching control of the switching elements Q1 to Q6 based on the detection values of the current sensors 104 and 105 so that the AC load 103 outputs the torque indicated by the torque command.
  • the sensor diagnosis apparatus will be described with the current detected by the current sensors 104 and 105 being a sine wave current.
  • the current detected by the current sensor is not limited to a sine wave current, and may be, for example, a rectangular wave current or a current including distortion.
  • FIG. 2 is a block diagram of the sensor diagnostic apparatus.
  • the sensor diagnostic device diagnoses an abnormality of the current sensor 104.
  • the sensor diagnostic apparatus diagnoses an abnormality of the current sensor 104.
  • the sensor diagnostic apparatus may diagnose an abnormality of the current sensor 105.
  • the sensor diagnostic apparatus includes the current sensor 104 and the current sensor 105. Each of these abnormalities may be diagnosed.
  • FIG. 2 shows a configuration for diagnosing sensor abnormality for one phase. When diagnosing sensor abnormalities in a plurality of phases, the circuit configuration shown in FIG. 2 may be connected to each phase sensor.
  • the sensor diagnostic apparatus includes a current sensor 104, a switching circuit 21, an inverting circuit 23, an inverting circuit 22, a pull-up circuit 24, a pull-down circuit 25, a first determination circuit 31, a second determination circuit 32, a second 3 determination circuit 33, fourth determination circuit 34, comparator 35, switch control unit 36, and offset setting unit 37.
  • the current sensor 104 corresponds to the input unit 10.
  • the switching circuit 21, the non-inverting circuit 22, the inverting circuit 23, the pull-up circuit 24, and the pull-down circuit 25 correspond to the interface unit 20.
  • the first determination circuit 31, the second determination circuit 32, the third determination circuit 33, the fourth determination circuit 34, the comparator 35, the switch control unit 36, and the offset setting unit 37 correspond to the determination control unit 30.
  • the input unit 10 is a unit that detects a current sensor.
  • the interface unit 20 is an interface for generating a signal suitable for abnormality diagnosis based on the signal detected by the input unit 10.
  • the determination control unit 30 is a control circuit for detecting an abnormality in the current sensor 104 and an abnormality in the sensor diagnostic apparatus.
  • the current sensor 104 outputs a detection signal to the switch 21.
  • the switching circuit 21 is a switch.
  • the switching circuit 21 switches input signals to the non-inverting circuit 22 and the inverting circuit 23.
  • the switching circuit 21 is connected between the current sensor 104 and the inverting circuit 23 and between the current sensor 104 and the inverting circuit 22.
  • the switching circuit 21 has a path for outputting the detection signal of the current sensor 104 to the inverting circuit 23 and the non-inverting circuit (hereinafter also referred to as a first path), and a path for outputting the pseudo input signal to the inverting circuit 23 and the non-inverting circuit ( Hereinafter, the second route is also switched.
  • the determination control unit 30 detects an abnormality of the current sensor 104 using the detection signal of the current sensor 104.
  • the determination control unit 30 detects an abnormality of the interface unit 20 using the pseudo input signal.
  • a branch circuit is formed between the switching circuit 21 and the non-inverting circuit 22 and the inverting circuit 23 so that the output of the switching circuit 21 branches to the input of the non-inverting circuit 22 and the input of the inverting circuit 23. . That is, the input value of the non-inverting circuit 22 and the input value of the inverting circuit 23 are the same value.
  • the non-inverting circuit 22 outputs a non-inverting output to the pull-up circuit 24 without inverting the input signal from the switching circuit 21.
  • the non-inverting circuit 22 is connected between the switching circuit 21 and the pull-up circuit 24.
  • the inverting circuit 23 inverts the input signal from the switching circuit 21 and outputs an inverted output.
  • the inverting circuit 23 has a NOT circuit.
  • the inverting circuit 23 is connected between the switching circuit 21 and the pull-down circuit 25.
  • the non-inverting circuit 22 changes the output value with a predetermined offset value with respect to the input value, and then outputs a non-inverting output.
  • the inverting circuit 23 changes the output value with a predetermined offset value (offset voltage: Vf) with respect to the input value, and then outputs a non-inverted output.
  • the non-inverting circuit 22 and the inverting circuit 23 each have a constant voltage circuit for offset.
  • the constant voltage circuit is a circuit that generates a constant voltage for offset from the power supply voltage (Vc1).
  • the constant voltage circuit includes a transistor, a resistor, and the like.
  • the non-inverting circuit 22 sets a voltage obtained by adding a predetermined offset value (Vf) to the input value as a non-inverting output.
  • the inverting circuit 23 outputs a voltage obtained by adding a predetermined offset value (Vf) to the inverted output. That is, the output of the inverting circuit 23 is in reverse phase with respect to the output of the non-inverting circuit 22 and is offset in the same direction (with a bias voltage (Vf) added).
  • the pull-up circuit 24 and the pull-down circuit 25 are circuits that stabilize the output voltages (Vo1, Vo2) to the determination control unit 30.
  • the output voltage (Vo1) is an output on the non-inverting side and corresponds to the output voltage from the pull-up circuit 24.
  • the output voltage (Vo1) is an output on the inverting side and corresponds to the output voltage from the pull-down circuit 25.
  • the pull-up circuit 24 has a pull-up resistor
  • the pull-down circuit 25 has a pull-down resistor.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the functions of the pull-up circuit and the pull-down circuit.
  • the two inputs to the determination control unit 30 are in a reverse phase relationship. Therefore, for example, the circuit configuration of the input portion from the non-inverting circuit 22 to the determination control unit 30 is the same as the circuit configuration of the input portion from the inverting circuit 23 to the determination control unit 30, and each circuit parameter is the same. In this case, the value of the non-inverted output and the value of the inverted output are shifted due to noise, and the correspondence between the non-inverted output and the inverted output is lost. As a result, the diagnostic accuracy is reduced.
  • the pull-up circuit 24 and the pull-down circuit 25 are incorporated in the output portion of the interface unit 20, even if the two inputs to the determination control unit 30 are in a reverse phase relationship, the noise It is possible to prevent the deviation of the output value due to and improve the diagnostic accuracy.
  • the first determination circuit 31 detects the voltage sticking on the non-inversion side.
  • the high-potential-side sticking is a state in which the output voltage to the determination control unit 30 is changing at an upper limit voltage (Vc2) or a voltage close to the upper limit voltage (Vc2).
  • the low-potential-side sticking is a state in which the output voltage to the determination control unit 30 changes at a lower limit voltage (GND) or a voltage close to the lower limit voltage (GND).
  • the first determination circuit 31 has a comparator and the like.
  • the first determination circuit 31 compares the output voltage (Vo1) with the voltage threshold value (V th_H ).
  • the voltage threshold (V th — H ) is a threshold for detecting sticking on the high potential side, and is set in advance. When the output voltage (Vo1) is higher than the voltage threshold value (V th_H ), the first determination circuit 31 determines that sticking on the high potential side has occurred.
  • the first determination circuit 31 compares the output voltage (Vo1) with the voltage threshold value (V th_L ).
  • the voltage threshold (V th_L ) is a threshold for detecting sticking on the low potential side, and is set in advance. When the output voltage (Vo1) is lower than the voltage threshold value (V th_L ), the first determination circuit 31 determines that sticking on the low potential side has occurred.
  • the first determination circuit 31 When voltage sticking occurs on the high potential side or the low potential side, the first determination circuit 31 outputs a high level signal as a signal indicating an abnormality. When normal, the first determination circuit 31 outputs a low level signal.
  • the second determination circuit 32 detects the voltage sticking on the inverting side.
  • the second determination circuit 32 has a comparator and the like.
  • the second determination circuit 32 compares the output voltage (Vo2) and the voltage threshold value (V th_H ). When the output voltage (Vo2) is higher than the voltage threshold value ( Vth_H ), the second determination circuit 32 determines that sticking on the high potential side has occurred.
  • the second determination circuit 32 compares the output voltage (Vo2) with the voltage threshold value (V th_L ). When the output voltage (Vo2) is lower than the voltage threshold value ( Vth_L ), the second determination circuit 32 determines that sticking on the low potential side has occurred.
  • the second determination circuit 32 When voltage sticking occurs on the high potential side or the low potential side, the second determination circuit 32 outputs a high level signal as a signal indicating an abnormality. When normal, the second determination circuit 32 outputs a low level signal.
  • the third determination circuit 33 detects an abnormality of the current sensor 104.
  • the third determination circuit 33 includes a difference circuit (differential amplifier circuit), a comparator, and the like.
  • the third determination circuit takes a difference between the non-inverting output (Vo1) and the inverting output (Vo2), and detects an abnormality of the current sensor 104 based on the difference.
  • the third determination circuit 33 takes the difference (Vo1-Vf) between the output voltage (Vo1) and the offset voltage (Vf) by the difference circuit.
  • the difference (Vo1-Vf) is a value obtained by subtracting the offset voltage (Vf) from the output voltage (Vo1), and corresponds to a detected value on the non-inversion side.
  • the third determination circuit 33 obtains a difference (Vf ⁇ Vo2) between the output voltage (Vo2) and the offset voltage (Vf) by the difference circuit.
  • the difference (Vf ⁇ Vo2) is a value obtained by subtracting the output voltage (Vo2) from the offset value (Vf), and corresponds to the detected value on the inversion side.
  • the offset voltage (Vf) corresponds to the offset voltage (Vf) in the non-inverting circuit 22 and the inverting circuit 23.
  • the third determination circuit 33 obtains the difference (
  • the third determination circuit 33 compares the difference (
  • the voltage threshold value (Vp) is a threshold value for detecting an abnormality of the voltage sensor, and is set to a voltage value (for example, 0.1 V) slightly higher than zero.
  • the third determination circuit 33 determines that the state of the current sensor 104 is normal. When the difference (
  • the third determination circuit 33 determines whether or not the difference between the detection value on the non-inversion side and the detection value on the inversion side is within a predetermined range. When the difference is within the predetermined range, the third determination circuit 33 determines that the current sensor is in a normal state. When the difference is outside the predetermined range, the third determination circuit 33 determines that the current sensor is in an abnormal state.
  • the fourth determination circuit 34 determines an abnormality in the interface unit 20.
  • the fourth determination circuit 34 performs abnormality determination in a state where the switching circuit 21 switches the path to the second path.
  • the fourth determination circuit 34 includes a difference circuit, a comparator, and the like.
  • the same pseudo input signal is input to the non-inverting circuit 22 and the inverting circuit 23, respectively.
  • the non-inverting circuit 22 outputs a voltage obtained by adding an offset voltage (Vf) to the input value of the pseudo input signal.
  • the inverting circuit 23 outputs a voltage obtained by adding an offset voltage (Vf) to a value obtained by inverting the input value of the pseudo input signal. Therefore, the output voltage (Vo1) corresponds to the non-inverted output voltage when the input is a pseudo input signal.
  • the output voltage (Vo2) corresponds to the output voltage on the inverting side when the input is a pseudo input signal.
  • the fourth determination circuit 34 takes the difference (Vo1-Vf) between the output voltage (Vo1) and the offset voltage (Vf). The fourth determination circuit 34 compares the difference (Vo1 ⁇ Vf) with the voltage threshold value (Vs).
  • the voltage threshold value (Vs) is a threshold value for detecting an abnormality of the interface unit 20 and is set to a voltage value (for example, 0.1 V) slightly higher than zero.
  • the fourth determination circuit 34 determines that the inside of the interface unit 20 is in an abnormal state.
  • the fourth determination circuit 34 determines that the inside of the interface unit 20 is in a normal state.
  • the fourth determination circuit 34 calculates a difference (Vf ⁇ Vo2) between the output voltage (Vo2) and the offset voltage (Vf).
  • the fourth determination circuit 34 compares the difference (Vf ⁇ Vo2) with the voltage threshold value (Vs). When the difference (Vf ⁇ Vo2) is higher than the voltage threshold value (Vs), the fourth determination circuit 34 determines that the inside of the interface unit 20 is in an abnormal state. When the difference (Vf ⁇ Vo2) is equal to or smaller than the voltage threshold (Vs), the fourth determination circuit 34 determines that the inside of the interface unit 20 is in a normal state. When it is determined that the inside of the interface unit 20 is in an abnormal state, the fourth determination circuit 34 outputs a high level signal indicating abnormality. When it is determined that the inside of the interface unit 20 is in a normal state, the fourth determination circuit 34 outputs a low level signal indicating normality.
  • the comparator 35 outputs an abnormal signal when any one of the output of the first determination circuit 31, the output of the second determination circuit 32, and the output of the third determination circuit is at a high level.
  • the abnormality signal is a signal indicating that an abnormality has occurred in one of the current sensor 104 and the sensor abnormality device.
  • the switch control unit 36 controls the switching circuit 21. That is, the switch control unit 36 selects whether the output voltage (Vo1, Vo2) to the determination control unit 30 is set to the detection value of the detection signal of the current sensor 104 or the pseudo input signal by the switching control of the switching circuit 21. is doing.
  • the offset setting unit 37 sets the value of the output voltage (Vo1) or the output voltage (Vo2) to the offset voltage (Vf) with respect to the input of the pseudo input signal. If the output value of the pseudo input signal is a predetermined value and the interface unit 20 is in a normal state, the output voltage (Vo1) is generated by the constant voltage circuit in the non-inverting circuit 22 as the output value of the pseudo input signal. The offset voltage is added. Therefore, even if the offset value of the constant voltage circuit is shifted for some reason, the offset setting unit 37 can acquire the offset voltage.
  • the offset setting unit 37 may set an average value of the output voltage (Vo2) and the output voltage (Vo1) as the offset voltage (Vf) with respect to the input of the pseudo input signal.
  • FIG. 4 is a flowchart of a control flow in the sensor diagnostic apparatus.
  • FIG. 5 is a flowchart of an initial diagnosis control flow.
  • step S1 the sensor diagnostic device determines whether or not the vehicle speed is zero. If the vehicle speed is not 0, the control flow proceeds to step S3. Note that the vehicle speed is zero before the vehicle starts running. Therefore, the initial diagnosis control is control that is executed before the vehicle travels.
  • the sensor diagnostic device performs an initial diagnosis in step S2. In the control of the initial diagnosis, the control flow shown in FIG. 5 is executed.
  • step S21 the switch control unit 36 controls the switching circuit 21 to switch the current path to the second path.
  • step S ⁇ b> 22 the third determination circuit 33 and the fourth determination circuit 34 obtain an offset value (offset voltage: Vf) from the offset setting unit 37.
  • step S23 a pseudo input signal is input to the switching circuit 21.
  • the pseudo input signal is output to the determination control unit 30 via the non-inverting circuit 22 and the pull-up circuit 24.
  • the same pseudo input signal is output to the determination control unit 30 via the inverting circuit 23 and the pull-down circuit 25.
  • step S24 the fourth determination circuit 34 acquires the output voltages (Vo1, Vo2).
  • the acquisition of the output voltages (Vo1, Vo2) corresponds to the output voltages (Vo1, Vo2) being input to the fourth determination circuit 34.
  • step S25 the fourth determination circuit 34 takes the difference (Vo1-Vf) between the output voltage (Vo1) and the offset voltage (Vf), and compares the difference (Vo1-Vf) with the voltage threshold value (Vs).
  • step S26 the fourth determination circuit 34 determines the difference (Vf ⁇ Vo2) between the output voltage (Vo2) and the offset voltage (Vf). Then, the difference (Vf ⁇ Vo2) is compared with the voltage threshold (Vs).
  • step S27 If the difference (Vf ⁇ Vo2) is less than or equal to the voltage threshold value (Vs), the fourth determination circuit 34 determines in step S27 that the interface unit 20 is in a normal state as a result of the initial diagnosis. A level signal is output. The control flow proceeds to step S3.
  • the fourth determination circuit 34 determines in step S28 that the interface unit 20 is in an abnormal state, and is high. A level signal is output. The comparator 35 outputs an abnormal signal. A controller (not shown) of the sensor diagnostic device counts up when an abnormal signal is received. Note that the initial value of the abnormal signal count is zero.
  • step S29 the controller (not shown) of the sensor diagnostic apparatus determines whether or not the count value (C3) of the abnormal signal is equal to or greater than the threshold value (C3th).
  • the threshold value (C3th) is a value set in advance in order to improve diagnosis accuracy. If the count value (C3) of the abnormal signal is less than the threshold value (C3th), the control flow returns to the flow of step S24.
  • step S30 the controller of the sensor diagnostic device determines that an abnormality has occurred in the non-inversion path.
  • the non-inversion path is a path from the output of the switching circuit 21 to the input of the determination control unit 30 via the non-inversion circuit 22 and the pull-up circuit 24. If it is determined that an abnormality has occurred in the non-inversion path, the controller of the sensor diagnostic device notifies the abnormality and ends the initial diagnosis control. If an abnormality has occurred, the control flow ends without proceeding to step S3.
  • the fourth determination circuit 34 determines that the interface unit 20 is in an abnormal state in step S31. , Output a high level signal.
  • the comparator 35 outputs an abnormal signal.
  • a controller (not shown) of the sensor diagnostic device counts up when an abnormal signal is received.
  • step S32 the controller (not shown) of the sensor diagnostic apparatus determines whether or not the count value (C4) of the abnormal signal is equal to or greater than the threshold value (C4th).
  • the threshold value (C4th) is a value set in advance in order to improve diagnosis accuracy. If the count value (C4) of the abnormal signal is less than the threshold value (C4th), the control flow returns to the flow of step S24.
  • step S30 the controller of the sensor diagnostic device determines that an abnormality has occurred in the reverse path.
  • the inversion path is a path from the output of the switching circuit 21 to the input of the determination control unit 30 via the inversion circuit 23 and the pull-down circuit 25. If it is determined that an abnormality has occurred in the reverse path, the controller of the sensor diagnostic apparatus notifies the abnormality and ends the initial diagnosis control. If an abnormality has occurred, the control flow ends without proceeding to step S3.
  • step S3 the switch control unit 36 controls the switching circuit 21 to switch the current path to the first path.
  • a detection signal during operation of the inverter 100 is input from the input unit 10 to the interface unit 20.
  • the detection signal is a signal of a current detected by the current sensor 104.
  • step S4 the first determination circuit 31, the second determination circuit 32, and the third determination circuit 33 obtain output voltages (Vo1, Vo2). Acquisition of the output voltages (Vo1, Vo2) corresponds to the input of the output voltages (Vo1, Vo2) to the first determination circuit 31, the second determination circuit 32, and the third determination circuit 33, respectively.
  • step S5 the first determination circuit 31 compares the output voltage (Vo1) with the voltage threshold value (V th_L ).
  • the second determination circuit 32 compares the output voltage (Vo2) with the voltage threshold value (V th_L ).
  • the first determination circuit 31 When the output voltage (Vo1) is higher than the voltage threshold value (V th_L ), or when the output voltage (Vo2) is higher than the voltage threshold value (V th_L ), the first determination circuit 31 outputs the output voltage ( Vo1) is compared with the voltage threshold ( Vth_H ). The second determination circuit 32 compares the output voltage (Vo2) with the voltage threshold value (V th_H ).
  • the third determination circuit 33 calculates the difference (
  • the first determination circuit 31, the second determination circuit 32, and the third determination circuit 33 in step S8 Determines that the current sensor 104 is in a normal state and outputs a low level signal.
  • the normal state of the current sensor 104 is a state in which no voltage sticking occurs and no offset value deviation is generated such that the detected values are shifted by the same value in the same direction. Then, the sensor control device ends the control flow.
  • step S9 when the output voltage (Vo1) is less than or equal to the voltage threshold (V th_L ) and the output voltage (Vo1) is less than or equal to the voltage threshold (V th_L ), in step S9, the first determination circuit 31 and the second determination circuit 32 determine that the state is abnormal, and output a low level signal.
  • the comparator 35 outputs an abnormal signal.
  • the controller of the sensor diagnostic device counts up when it receives an abnormal signal.
  • step S11 the controller of the sensor diagnostic apparatus determines whether or not the count value (C1) of the abnormal signal is equal to or greater than a threshold value (C1th).
  • the threshold value (C1th) is a value set in advance in order to improve diagnosis accuracy.
  • the control flow returns to the flow of step S4.
  • step S11 the controller of the sensor diagnostic device determines that voltage sticking has occurred. If it is determined that voltage sticking has occurred, the controller of the sensor diagnostic apparatus notifies the abnormality and ends the control flow.
  • step S12 If the difference (
  • step S13 the controller of the sensor diagnostic apparatus determines whether or not the count value (C2) of the abnormal signal is equal to or greater than a threshold value (C2th).
  • the threshold value (C2th) is a value set in advance in order to improve diagnosis accuracy. If the count value (C2) of the abnormal signal is less than the threshold value (C2th), the control flow returns to the control flow in step S4.
  • the controller of the sensor diagnostic device determines that the current sensor 104 is in an abnormal state in step S14. If it is determined that the current sensor 104 is in an abnormal state, the controller of the sensor diagnostic apparatus notifies the abnormality and ends the control flow.
  • the current sensor 104 is used to detect a current and output a detected value, and the non-inverting circuit 22 outputs a non-inverted output without inverting the detected value of the current sensor 104,
  • the inverting circuit 23 inverts the same value as the detected value and outputs an inverted output.
  • the first to third determination circuits 31 to 33 diagnose an abnormality of the current sensor 104 based on the non-inverted output and the inverted output. Thereby, it is possible to detect an abnormality of the current sensor 104 in which the plurality of detection values are shifted by the same value in the same direction. Further, an abnormality of the current sensor 104 is diagnosed when an offset value deviation occurs such that the detected value is shifted by the same value in the same direction outside the voltage sticking diagnosis range.
  • the difference circuit included in the third determination circuit is used to determine the difference between the non-inverted output and the inverted output, and the abnormality of the current sensor 104 is diagnosed based on the difference. Thereby, it is possible to detect an abnormality of the current sensor 104 in which the plurality of detection values are shifted by the same value in the same direction. Further, an abnormality of the current sensor 104 is diagnosed when an offset value deviation occurs such that the detected value is shifted by the same value in the same direction outside the voltage sticking diagnosis range.
  • a pull-up circuit 24 that pulls up the non-inverted output and a pull-down circuit 25 that pulls down the inverted output are provided. Based on the output of the pull-up circuit 24 and the output of the pull-down circuit 25, a current sensor is provided. 104 abnormality is diagnosed. Thereby, the difference of the noise influence which generate
  • the switching circuit 21 that switches between the first path and the second path is provided, and the fourth determination circuit 34 performs the non-inverted output and the inverted output while the switch circuit 21 is switched to the second path. Based on this, an abnormality of the sensor diagnostic device is diagnosed. Thereby, it is possible to make a diagnosis after distinguishing between the abnormality of the current sensor 104 and the abnormality in the sensor diagnostic apparatus (in the interface unit 20). In addition, an abnormality of the sensor diagnostic device can be diagnosed before a current is passed through the current sensor 104.
  • the non-inverting circuit 22 and the inverting circuit 23 are provided with circuits that change the output value with a predetermined offset value with respect to the detection signal of the current sensor 104.
  • the offset setting unit 37 sets a value output from the non-inverting circuit 22 or the inverting circuit 23 to a predetermined offset value with respect to the input of the pseudo input signal in a state where the switching circuit 21 is switched to the second path. .
  • the third determination circuit 33 diagnoses an abnormality of the current sensor 104 based on the predetermined offset value, the non-inverted output, and the inverted output. Even if the offset value of the constant voltage circuit deviates for some reason, the detected value can be stored as a diagnostic offset value after confirming that the offset value is normal.
  • diagnostic control using a pseudo input signal may be added at the stage of the control flow in step S22. Specifically, it is determined whether or not the output voltage (Vo1, Vo2) becomes a value corresponding to the input value for a certain period of time in a state where a pseudo input signal (signal of about 1 A) is input. When the output voltage (Vo1, Vo2) becomes a value corresponding to the input value for a certain time, it is determined that the determination circuit in the sensor diagnostic apparatus is normal. When the output voltage (Vo1, Vo2) does not become a value corresponding to the input value for a certain time, the determination circuit in the sensor diagnostic device determines that the inside of the interface unit 20 is in an abnormal state.
  • the pull-up circuit 24 may be connected to the inverting circuit 23, and the pull-down circuit 25 may be connected to the non-inverting circuit 22.
  • the detection direction of the current sensor 104b is inverted, whereby the output voltage (Vo2) to the control determination unit 30 is changed with respect to the output voltage (Vo1). May be reversed.
  • the connection wiring between the plus terminal and minus terminal of the current sensor 104 and the interface unit 20 may be reversed between the non-inversion side and the inversion side.
  • the non-inversion side corresponds to the non-inversion circuit and the inversion side inversion circuit.
  • the detection signal is not limited to being inverted by hardware such as a NOT circuit, but may be inverted by software.
  • the current detected by the current sensors 104 and 105 is not limited to a sine wave, and the waveform of the detected current and the waveform of the detected value may be arbitrary as long as a difference between non-inversion and inversion can be obtained.
  • the first to fourth determination circuits 31 to 34 correspond to the “abnormality diagnosis circuit” of the present invention.

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Abstract

センサを用いて電流を検出し、非反転回路により、センサの検出値を反転することなく非反転出力を出力し、反転回路により、検出値と同一の値を反転して反転出力を出力し、非反転出力と反転出力に基づきセンサの異常を検出する。

Description

センサ診断装置及びセンサ診断方法
　本発明は、センサ診断装置及びセンサ診断方法に関するものである。
　従来よりセンサの異常検出方法として以下のような方法が知られている。モータ駆動電流を検出する２つの電流センサの検出値Ｃａ，Ｃｂをサンプリングし、これら電流センサの検出値Ｃａ，Ｃｂの差分ΔＣが閾値Ｃｔｈを越える場合には異常カウンタ１４のカウンタ値ＣＮＴをインクリメントする。一方、差分ΔＣが閾値Ｃｔｈ以下であれば、検出値Ｃａ，Ｃｂのサンプリングのタイミングがモータ駆動電流のゼロクロス付近であるか否かを判定し、ゼロクロス付近であれば異常カウンタ１４のカウンタ値ＣＮＴを維持し、ゼロクロス付近以外であれば異常カウンタ１４のカウンタ値ＣＮＴをリセットする。そして、異常カウンタ１４のカウンタ値ＣＮＴが所定の基準値に達したときに、２つの電流センサの何れかが異常状態であると判定してリレー駆動信号ＲＳを出力する（特許文献１）。
特開２０１０－１３９２４４号公報
　しかしながら、検出値Ｃａ，Ｃｂが同一方向にずれるような異常が生じた場合には、同じ値である検出値Ｃａと検出値Ｃｂとの差分ΔＣを演算しても、当該電流センサの異常を検出できないという問題があった。
　本発明が解決しようとする課題は、検出値Ｃａ，Ｃｂが同一方向にずれるような異常を検出できるセンサ診断装置及びセンサ診断方法を提供することである。
　本発明は、センサを用いて電流を検出し、非反転回路により、センサの検出値を反転することなく非反転出力を出力し、反転回路により、検出値と同一の値を反転して反転出力を出力し、非反転出力と反転出力に基づきセンサの異常を検出することによって上記課題を解決する。
　本発明によれば、複数の検出値がそれぞれ同一方向にずれるような異常を検出できる。
図１は、駆動システムのブロック図である。 図２は、本発明の実施形態に係るセンサ診断装置のブロック図である。 図３は、図２に示すプルアップ回路及びプルダウン回路の機能を説明するための図である。 図４は、図２に示すセンサ診断装置における制御フローのフローチャートである。 図５は、図４に示す初期診断の制御フローのフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　本実施形態に係るセンサ診断装置は、センサの異常を診断するための装置である。センサ診断装置は、例えば駆動システム内のセンサの異常を診断する。
　図１は駆動システムのブロック図である。駆動システムは、三相の交流負荷１０３と、直流電源１０１と、インバータ１００とを備える。
　直流電源１０１は、例えば太陽電池、燃料電池、ＰＦＣコンバータ、またはリチウムイオン電池などの二次電池で構成されている。なお、交流負荷１０３が回生作用する場合、交流負荷１０３の交流電力が、インバータ１００により直流に変換され、直流電源１０１に入力される。
　インバータ１００は、上アーム回路と、下アーム回路と、平滑用のコンデンサ１０２と、コントローラ１０６とを有している。インバータ１００は、直流電源１０１の直流電力を交流電力に変換して、交流負荷１０３に供給する。上アーム回路１は、パワーデバイスとしてのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５とダイオードＤ１、Ｄ３、Ｄ５とをそれぞれ並列に接続した回路である。下アーム回路は、パワーデバイスとしてのスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６とダイオードＤ２、Ｄ４、Ｄ６とをそれぞれ並列に接続した回路である。パワーデバイスＱ１～Ｑ６とダイオードＤ１～Ｄ６は、パワーデバイスＱ１～Ｑ６の電流の導通方向と、ダイオードＤ１～Ｄ６の電流の導通方向を互いに逆向きにしつつ、並列に接続されている。上アーム回路と下アーム回路との直列回路が、電源線Ｐ及び電源線Ｎとの間に接続されている。上アーム回路と下アーム回路との接続点には、交流負荷１０３の三相入力部がそれぞれ接続されている。また、三相入力部のうち、Ｕ相配線及びＶ相配線には、電流センサ１０４、１０５が接続されている。
　スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６には、ワイドギャップ半導体デバイス（ＳｉＣデバイス、ＧａＮデバイス、ダイヤモンドデバイス）またはＳｉデバイスであって、例えば、接合型電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）、ＭＯＳＦＥＴ、又は、絶縁ゲートパイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられる。各ダイオードＤ１～Ｄ６には、例えばＦＲＤ（Ｆａｓｔ　Ｒｅｃｏｖｅｒｙ　Ｄｉｏｄｅ）、ＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ　Ｂａｒｒｉｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）などが用いられる。また、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のゲート電極は図示しないゲート駆動回路を介してコントローラ１０６に接続されている。
　電流センサ１０４はＵ相電流を検出する。電流センサ１０５はＶ相電流を検出する。電流センサ１０４、１０５は、コントローラ１０６及びセンサ診断装置に検出値を出力する。電流センサ１０４、１０５は、電源及びグランド（ＧＮＤ）を共通にしている。コントローラ１０６は、電流センサ１０４、１０５の検出値を用いて、演算によりＷ相の電流を検出する。そして、交流負荷１０３がトルク指令で示されるトルクを出力するように、コントローラ１０６は、電流センサ１０４、１０５の検出値に基づき、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチング制御を行う。なお、以下の説明では、電流センサ１０４、１０５により検出される電流を正弦波電流とした上で、センサ診断装置を説明する。電流センサにより検出される電流は、正弦波電流に限らず、例えば矩形波電流又はひずみを含んだ電流等でもよい。
　次に、図２を用いて、本実施形態に係るセンサ診断装置を説明する。図２はセンサ診断装置のブロック図である。センサ診断装置は、電流センサ１０４の異常を診断する。なお、以下の説明において、センサ診断装置は電流センサ１０４の異常を診断しているが、センサ診断装置は電流センサ１０５の異常を診断してもよく、センサ診断装置は電流センサ１０４及び電流センサ１０５の異常をそれぞれ診断してもよい。なお、図２は、一相分のセンサ異常を診断するための構成を示している。複数相のセンサ異常を診断する際には、図２に示す回路構成を、各相のセンサにそれぞれ接続すればよい。
　図２に示すように、センサ診断装置は、電流センサ１０４、切換回路２１、反転回路２３、反転回路２２、プルアップ回路２４、プルダウン回路２５、第１判定回路３１、第２判定回路３２、第３判定回路３３、第４判定回路３４、比較器３５、スイッチ制御部３６、及びオフセット設定部３７を有している。
　センサ診断装置において、電流センサ１０４が入力部１０に相当する。また、切換回路２１、非反転回路２２、反転回路２３、プルアップ回路２４、及びプルダウン回路２５がインターフェイス部２０に相当する。第１判定回路３１、第２判定回路３２、第３判定回路３３、第４判定回路３４、比較器３５、スイッチ制御部３６、及びオフセット設定部３７が判定制御部３０に相当する。入力部１０は、電流センサを検出するユニットである。インターフェイス部２０は、入力部１０により検出された信号に基づき、異常診断に適した信号を生成するためのインターフェイスである。判定制御部３０は、電流センサ１０４の異常及びセンサ診断装置内の異常を検出するための制御回路である。
　電流センサ１０４は検出信号をスイッチ２１に出力する。切換回路２１はスイッチである。切換回路２１は、非反転回路２２及び反転回路２３への入力信号を切り換える。切換回路２１は、電流センサ１０４と反転回路２３との間であって、電流センサ１０４と反転回路２２との間に接続されている。切換回路２１は、電流センサ１０４の検出信号を反転回路２３及び非反転回路に出力する経路（以下、第１経路とも称す）と、疑似入力信号を反転回路２３及び非反転回路に出力する経路（以下、第２経路とも称す）とを切り換える。切換回路２１が電流経路を第１経路に切り換えている場合には、判定制御部３０は、電流センサ１０４の検出信号を用いて、電流センサ１０４の異常を検出する。切換回路２１が電流経路を第２経路に切り換えている場合には、判定制御部３０は、疑似入力信号を用いて、インターフェイス部２０の異常を検出する。
　切換回路２１と、非反転回路２２及び反転回路２３との間には、切換回路２１の出力が非反転回路２２の入力及び反転回路２３の入力に分岐するように、分岐回路が形成されている。すなわち、非反転回路２２の入力値と反転回路２３の入力値は同一の値である。
　非反転回路２２は、切換回路２１からの入力信号を反転せずに非反転出力を、プルアップ回路２４に出力する。非反転回路２２は、切換回路２１とプルアップ回路２４との間に接続されている。反転回路２３は、切換回路２１からの入力信号を反転し、反転出力を出力する。反転回路２３は、ＮＯＴ回路を有している。反転回路２３は、切換回路２１とプルダウン回路２５との間に接続されている。
　また、非反転回路２２は、入力値に対して所定のオフセット値で出力値を変更して上で、非反転出力を出力する。同様に、反転回路２３は、入力値に対して所定のオフセット値（オフセット電圧：Ｖｆ）で出力値を変更して上で、非反転出力を出力する。非反転回路２２及び反転回路２３は、オフセット用の定電圧回路をそれぞれ有している。定電圧回路は、電源電圧（Ｖｃ１）から、オフセット用の定電圧を生成する回路である。定電圧回路は、トランジスタ、抵抗等を有している。非反転回路２２は、入力値に所定のオフセット値（Ｖｆ）を加えた電圧を、非反転出力とする。また反転回路２３は、に所定のオフセット値（Ｖｆ）を加えた電圧を反転出力とする。すなわち、反転回路２３の出力は、非反転回路２２の出力に対して逆相になっており、それぞれ同一の方向にオフセットされている（バイアス電圧（Ｖｆ）を加えている）。
　プルアップ回路２４及びプルダウン回路２５は、判定制御部３０への出力電圧（Ｖｏ１、Ｖｏ２）を安定させる回路である。出力電圧（Ｖｏ１）は、非反転側の出力であって、プルアップ回路２４からの出力電圧に相当する。出力電圧（Ｖｏ１）は、反転側の出力であって、プルダウン回路２５からの出力電圧に相当する。プルアップ回路２４はプルアップ抵抗を有し、プルダウン回路２５はプルダウン抵抗を有している。
　ここで、図３を用いて、プルアップ回路２４とプルダウン回路２５の回路動作について説明する。図３はプルアップ回路及びプルダウン回路の機能を説明するための概念図である。
　電源（電源電圧：Ｖｃ２）からプルアップ回路２４に流れる電流Ｉ１とプルダウン回路２５から入力しグランド（ＧＮＤ）に流れる電流Ｉ２とが同じ電流になるように、プルアップ回路２４とプルダウン回路２５に含まれる各抵抗の抵抗定数（Ｒ１、Ｒ２）が設定されている。これにより、例えば電流センサ１０４の検出信号がノイズを含む場合に、判定制御部３０への出力電圧が安定になるため、ノイズによる影響を抑制しつつ、診断精度を高めることができる。
　本実施形態では、判定制御部３０への２つの入力が逆相の関係になっている。そのため、例えば、非反転回路２２から判定制御部３０への入力部分の回路構成と、反転回路２３から判定制御部３０への入力部分の回路構成を同一にし、かつ、各回路パラメータを同一にした場合には、ノイズにより、非反転出力の値と反転出力の値がずれてしまい、非反転出力と反転出力との間の対応関係がなくなってしまう。その結果として、診断精度が低下してしまう。一方、本実施形態では、インターフェイス部２０の出力部分に、プルアップ回路２４とプルダウン回路２５が組み込まれているため、判定制御部３０への２つの入力が逆相の関係になっても、ノイズによる出力値のずれを防ぎ、診断精度を高めることができる。
　第１判定回路３１は、非反転側の電圧の張り付きを検出する。高電位側の張り付きとは、判定制御部３０への出力電圧が上限電圧（Ｖｃ２）又は上限電圧（Ｖｃ２）に近い電圧で推移している状態である。また、低電位側の張り付きとは、判定制御部３０への出力電圧が下限電圧（ＧＮＤ）又は下限電圧（ＧＮＤ）に近い電圧で推移している状態である。第１判定回路３１は、比較器等を有している。
　第１判定回路３１は、出力電圧（Ｖｏ１）と電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｈ）とを比較する。電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｈ）は、高電位側の張り付きを検出するための閾値であり、予め設定されている。出力電圧（Ｖｏ１）が電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｈ）より高い場合には、第１判定回路３１は、高電位側の張り付きが発生している、と判定する。
　第１判定回路３１は、出力電圧（Ｖｏ１）と電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｌ）とを比較する。電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｌ）は、低電位側の張り付きを検出するための閾値であり、予め設定されている。出力電圧（Ｖｏ１）が電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｌ）より低い場合には、第１判定回路３１は、低電位側の張り付きが発生している、と判定する。
　高電位側又は低電位側で電圧の張り付きが発生している場合には、第１判定回路３１は、異常を示す信号としてハイレベルの信号を出力する。正常な場合には、第１判定回路３１は、ローレベルの信号を出力する。
　第２判定回路３２は、反転側の電圧の張り付きを検出する。第２判定回路３２は、比較器等を有している。
　第２判定回路３２は、出力電圧（Ｖｏ２）と電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｈ）とを比較する。出力電圧（Ｖｏ２）が電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｈ）より高い場合には、第２判定回路３２は、高電位側の張り付きが発生している、と判定する。
　第２判定回路３２は、出力電圧（Ｖｏ２）と電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｌ）とを比較する。出力電圧（Ｖｏ２）が電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｌ）より低い場合には、第２判定回路３２は、低電位側の張り付きが発生している、と判定する。
　高電位側又は低電位側で電圧の張り付きが発生している場合には、第２判定回路３２は、異常を示す信号としてハイレベルの信号を出力する。正常な場合には、第２判定回路３２は、ローレベルの信号を出力する。
　第３判定回路３３は、電流センサ１０４の異常を検出する。第３判定回路３３は、差分回路（差動増幅回路）、比較器等を有している。第３判定回路は、非反転出力側の出力（Ｖｏ１）と反転側の出力（Ｖｏ２）との差分をとり、差分に基づき、電流センサ１０４の異常を検出する。
　第３判定回路３３は、差分回路によって、出力電圧（Ｖｏ１）とオフセット電圧（Ｖｆ）との差分（Ｖｏ１－Ｖｆ）をとる。差分（Ｖｏ１－Ｖｆ）は、出力電圧（Ｖｏ１）からオフセット電圧（Ｖｆ）を引いた値であって、非反転側の検出値に相当する。また、第３判定回路３３は、差分回路によって、出力電圧（Ｖｏ２）とオフセット電圧（Ｖｆ）との差分（Ｖｆ－Ｖｏ２）をとる。差分（Ｖｆ－Ｖｏ２）は、オフセット値（Ｖｆ）から出力電圧（Ｖｏ２）を引いた値であって、反転側の検出値に相当する。オフセット電圧（Ｖｆ）は、非反転回路２２及び反転回路２３におけるオフセット電圧（Ｖｆ）に対応する。
　第３判定回路３３は、差分回路によって、差分（Ｖｏ１－Ｖｆ）の絶対値と差分（Ｖｆ－Ｖｏ２）の絶対値との差分（｜Ｖｏ１－Ｖｆ｜－｜Ｖｆ－Ｖｏ２｜）をとる。第３判定回路３３は、差分（｜Ｖｏ１－Ｖｆ｜－｜Ｖｆ－Ｖｏ２｜）と電圧閾値（Ｖｐ）とを比較する。電圧閾値（Ｖｐ）は、電圧センサの異常を検出するための閾値であって、ゼロより少し高い電圧値（例えば０．１Ｖ）に設定されている。差分（｜Ｖｏ１－Ｖｆ｜－｜Ｖｆ－Ｖｏ２｜）が電圧閾値（Ｖｐ）以下である場合には、第３判定回路３３は、電流センサ１０４の状態が正常であると判定する。差分（｜Ｖｏ１－Ｖｆ｜－｜Ｖｆ－Ｖｏ２｜）が電圧閾値（Ｖｐ）より高い場合には、第３判定回路３３は、電流センサ１０４が異常であると判定する。電流センサ１０４が異常状態であると判定した場合には、第３判定回路３３は異常を示すハイレベルの信号を出力する。電流センサ１０４が正常状態であると判定した場合には、第３判定回路３３は正常を示すローレベルの信号を出力する。
　すなわち、第３判定回路３３は、非反転側の検出値と反転側の検出値との差が既定の範囲内にあるか否かを判定する。当該差が既定の範囲内にある場合には、第３判定回路３３は、電流センサが正常な状態であると判定する。当該差が既定の範囲外にある場合には、第３判定回路３３は、電流センサが異常な状態であると判定する。
　第４判定回路３４は、インターフェイス部２０内の異常を判定する。第４判定回路３４は、切換回路２１が経路を第２経路に切り換えている状態で、異常判定を行う。第４判定回路３４は、差分回路及び比較器等を有している。
　切換回路２１が経路を第２経路に切り換えている状態で、疑似入力信号が切換回路２１に入力すると、同一の疑似入力信号が非反転回路２２と反転回路２３にそれぞれ入力する。非反転回路２２は、疑似入力信号の入力値にオフセット電圧（Ｖｆ）を加えた電圧を出力する。反転回路２３は、疑似入力信号の入力値を反転した値にオフセット電圧（Ｖｆ）を加えた電圧を出力する。そのため、出力電圧（Ｖｏ１）は、入力を疑似入力信号とした場合の、非反転側の出力電圧に相当する。また、出力電圧（Ｖｏ２）は、入力を疑似入力信号とした場合の、反転側の出力電圧に相当する。
　第４判定回路３４は、出力電圧（Ｖｏ１）とオフセット電圧（Ｖｆ）との差分（Ｖｏ１－Ｖｆ）をとる。第４判定回路３４は、差分（Ｖｏ１－Ｖｆ）と電圧閾値（Ｖｓ）とを比較する。電圧閾値（Ｖｓ）は、インターフェイス部２０の異常を検出するための閾値であって、ゼロより少し高い電圧値（例えば０．１Ｖ）に設定されている。差分（Ｖｏ１－Ｖｆ）が電圧閾値（Ｖｓ）より高い場合には、第４判定回路３４は、インターフェイス部２０内が異常状態である、と判定する。一方、差分（Ｖｏ１－Ｖｆ）が電圧閾値（Ｖｓ）以下である場合には、第４判定回路３４は、インターフェイス部２０内が正常状態である、と判定する。
　第４判定回路３４は、出力電圧（Ｖｏ２）とオフセット電圧（Ｖｆ）との差分（Ｖｆ－Ｖｏ２）をとる。第４判定回路３４は、差分（Ｖｆ－Ｖｏ２）と電圧閾値（Ｖｓ）とを比較する。差分（Ｖｆ－Ｖｏ２）が電圧閾値（Ｖｓ）より高い場合には、第４判定回路３４は、インターフェイス部２０内が異常状態である、と判定する。差分（Ｖｆ－Ｖｏ２）が電圧閾値（Ｖｓ）以下である場合には、第４判定回路３４は、インターフェイス部２０内が正常状態である、と判定する。インターフェイス部２０内が異常状態であると判定した場合には、第４判定回路３４は異常を示すハイレベルの信号を出力する。インターフェイス部２０内が正常状態であると判定した場合には、第４判定回路３４は正常を示すローレベルの信号を出力する。
　比較器３５は、第１判定回路３１の出力、第２判定回路３２の出力、及び第３判定回路の出力のうち、いずれか一つの出力がハイレベルの時に、異常信号を出力する。異常信号は、電流センサ１０４及びセンサ異常装置内のいずれか一方で異常が発生している旨を示す信号である。
　スイッチ制御部３６は、切換回路２１を制御する。すなわち、スイッチ制御部３６は、切換回路２１のスイッチング制御により、判定制御部３０への出力電圧（Ｖｏ１、Ｖｏ２）を、電流センサ１０４の検出信号と疑似入力信号のどちらの検出値にするか選択している。
　オフセット設定部３７は、疑似入力信号の入力に対して出力電圧（Ｖｏ１）又は出力電圧（Ｖｏ２）の値をオフセット電圧（Ｖｆ）に設定する。疑似入力信号の出力値が所定値のときに、インターフェイス部２０が正常な状態であれば、出力電圧（Ｖｏ１）は、疑似入力信号の出力値に、非反転回路２２内の定電圧回路で生成されるオフセット電圧を加えた値となる。そのため、定電圧回路のオフセット値が何らかの原因でずれたとしても、オフセット設定部３７は、オフセット電圧を取得できる。なお、オフセット設定部３７は、疑似入力信号の入力に対して、出力電圧（Ｖｏ１）との出力電圧（Ｖｏ２）の平均値をオフセット電圧（Ｖｆ）に設定してもよい。
　次に、図４及び図５を用いて、センサ診断装置の制御フローを説明する。図４は、センサ診断装置における制御フローのフローチャートである。図５は、初期診断の制御フローのフローチャートである。
　ステップＳ１にて、センサ診断装置は、車速が０であるか否かを判定する。車速が０でない場合には、ステップＳ３の制御フローに進む。なお、車両が走行を開始する前、車速はゼロの状態である。そのため、初期診断制御は、車両走行前に実行される制御である。
　車速が０である場合には、ステップＳ２にて、センサ診断装置は初期診断を行う。初期診断の制御では、図５に示す制御フローが実行される。
　図５に示すように、ステップＳ２１にて、スイッチ制御部３６は、切換回路２１を制御することで、電流経路を第２経路に切り換える。ステップＳ２２にて、第３判定回路３３及び第４判定回路３４は、オフセット設定部３７からオフセット値（オフセット電圧：Ｖｆ）を取得する。
　ステップＳ２３にて、疑似入力信号が切換回路２１に入力する。疑似入力信号は、非反転回路２２及びプルアップ回路２４を介して、判定制御部３０に出力される。また、同じ疑似入力信号が、反転回路２３及びプルダウン回路２５を介して、判定制御部３０に出力される。
　ステップＳ２４にて、第４判定回路３４は、出力電圧（Ｖｏ１、Ｖｏ２）を取得する。出力電圧（Ｖｏ１、Ｖｏ２）の取得は、出力電圧（Ｖｏ１、Ｖｏ２）が第４判定回路３４へ入力することに相当する。
　ステップＳ２５にて、第４判定回路３４は、出力電圧（Ｖｏ１）とオフセット電圧（Ｖｆ）との差分（Ｖｏ１－Ｖｆ）とり、差分（Ｖｏ１－Ｖｆ）と電圧閾値（Ｖｓ）とを比較する。
　差分（Ｖｏ１－Ｖｆ）が電圧閾値（Ｖｓ）以下である場合には、ステップＳ２６にて、第４判定回路３４は、出力電圧（Ｖｏ２）とオフセット電圧（Ｖｆ）との差分（Ｖｆ－Ｖｏ２）とり、差分（Ｖｆ－Ｖｏ２）と電圧閾値（Ｖｓ）とを比較する。
　差分（Ｖｆ－Ｖｏ２）が電圧閾値（Ｖｓ）以下である場合には、ステップＳ２７にて、第４判定回路３４は、初期診断の結果として、インターフェイス部２０は正常状態であると判定し、ローレベルの信号を出力する。制御フローはステップＳ３に進む。
　ステップＳ２５の制御フローにおいて、差分（Ｖｏ１－Ｖｆ）が電圧閾値（Ｖｓ）より高い場合には、ステップＳ２８にて、第４判定回路３４は、インターフェイス部２０は異常状態であると判定し、ハイレベルの信号を出力する。また比較器３５は異常信号を出力する。センサ診断装置のコントローラ（図示しない）は、異常信号を受信したときには、カウントアップを行う。なお、異常信号のカウントの初期値はゼロである。
　ステップＳ２９にて、センサ診断装置のコントローラ（図示しない）は、異常信号のカウント値（Ｃ３）が閾値（Ｃ３ｔｈ）以上であるか否かを判定する。閾値（Ｃ３ｔｈ）は、診断精度を高めるために予め設定される値である。異常信号のカウント値（Ｃ３）が閾値（Ｃ３ｔｈ）未満である場合には、制御フローは、ステップＳ２４のフローに戻る。
　一方、異常信号のカウント値（Ｃ３）が閾値（Ｃ３ｔｈ）以上である場合には、ステップＳ３０にて、センサ診断装置のコントローラは、非反転経路に異常が生じていると判定する。非反転経路は、切換回路２１の出力から非反転回路２２及びプルアップ回路２４を介して判定制御部３０の入力までの経路である。非反転経路に異常が生じていると判定とした場合には、センサ診断装置のコントローラは、異常を通知し、初期診断制御を終了する。異常が生じた場合には、制御フローはステップＳ３に進むことなく、終了する。
　ステップＳ２６の制御フローにおいて、差分（Ｖｆ－Ｖｏ２）が電圧閾値（Ｖｓ）より高いである場合には、ステップＳ３１にて、第４判定回路３４は、インターフェイス部２０は異常状態であると判定し、ハイレベルの信号を出力する。また比較器３５は異常信号を出力する。センサ診断装置のコントローラ（図示しない）は、異常信号を受信したときには、カウントアップを行う。
　ステップＳ３２にて、センサ診断装置のコントローラ（図示しない）は、異常信号のカウント値（Ｃ４）が閾値（Ｃ４ｔｈ）以上であるか否かを判定する。閾値（Ｃ４ｔｈ）は、診断精度を高めるために予め設定される値である。異常信号のカウント値（Ｃ４）が閾値（Ｃ４ｔｈ）未満である場合には、制御フローは、ステップＳ２４のフローに戻る。
　一方、異常信号のカウント値（Ｃ４）が閾値（Ｃ４ｔｈ）以上である場合には、ステップＳ３０にて、センサ診断装置のコントローラは、反転経路に異常が生じていると判定する。反転経路は、切換回路２１の出力から反転回路２３及びプルダウン回路２５介して判定制御部３０の入力までの経路である。反転経路に異常が生じていると判定とした場合には、センサ診断装置のコントローラは、異常を通知し、初期診断制御を終了する。異常が生じた場合には、制御フローはステップＳ３に進むことなく、終了する。
　初期診断制御の結果、センサ異常装置が正常状態である場合には、図４に示すステップＳ３以下の制御フローが実行される。
　図４に示すように、ステップＳ３にて、スイッチ制御部３６は、切換回路２１を制御することで、電流経路を第１経路に切り換える。このとき、インバータ１００の動作中の検出信号が、入力部１０からインターフェイス部２０に入力する。検出信号は、電流センサ１０４で検出される電流の信号である。
　ステップＳ４にて、第１判定回路３１、第２判定回路３２、及び第３判定回路３３は、出力電圧（Ｖｏ１、Ｖｏ２）を取得する。出力電圧（Ｖｏ１、Ｖｏ２）の取得は、出力電圧（Ｖｏ１、Ｖｏ２）が第１判定回路３１、第２判定回路３２、及び第３判定回路３３へそれぞれ入力することに相当する。
　ステップＳ５にて、第１判定回路３１は出力電圧（Ｖｏ１）と電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｌ）とを比較する。また第２判定回路３２は出力電圧（Ｖｏ２）と電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｌ）とを比較する。
　出力電圧（Ｖｏ１）が電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｌ）より高い場合、又は、出力電圧（Ｖｏ２）が電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｌ）より高い場合には、ステップＳ６にて、第１判定回路３１は出力電圧（Ｖｏ１）と電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｈ）とを比較する。また第２判定回路３２は出力電圧（Ｖｏ２）と電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｈ）とを比較する。
　出力電圧（Ｖｏ１）が電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｈ）より低い場合、又は、出力電圧（Ｖｏ２）が電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｈ）より低い場合には、ステップＳ７にて、第３判定回路３３は、差分（｜Ｖｏ１－Ｖｆ｜－｜Ｖｆ－Ｖｏ２｜）と電圧閾値（Ｖｐ）とを比較する。
　差分（｜Ｖｏ１－Ｖｆ｜－｜Ｖｆ－Ｖｏ２｜）が電圧閾値（Ｖｐ）以下である場合には、ステップＳ８にて、第１判定回路３１、第２判定回路３２、及び第３判定回路３３は、電流センサ１０４は正常状態であると判定し、ローレベルの信号をそれぞれ出力する。電流センサ１０４の正常状態は、電圧の張り付きが発生しておらず、かつ、検出値が同一方向に同じ値だけずれるようなオフセット値ずれが生じていない状態である。そして、センサ制御装置は制御フローを終了する。
　ステップＳ５の制御フローにおいて、出力電圧（Ｖｏ１）が電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｌ）以下であり、かつ、出力電圧（Ｖｏ１）が電圧閾値（Ｖｔｈ＿Ｌ）以下である場合には、ステップＳ９にて、第１判定回路３１及び第２判定回路３２は異常状態であると判定し、ローレベルの信号を出力する。また比較器３５は異常信号を出力する。センサ診断装置のコントローラは、異常信号を受信したときには、カウントアップを行う。
　ステップＳ１１にて、センサ診断装置のコントローラは、異常信号のカウント値（Ｃ１）が閾値（Ｃ１ｔｈ）以上であるか否かを判定する。閾値（Ｃ１ｔｈ）は、診断精度を高めるために予め設定される値である。異常信号のカウント値（Ｃ１）が閾値（Ｃ１ｔｈ）未満である場合には、制御フローは、ステップＳ４のフローに戻る。
　一方、異常信号のカウント値（Ｃ１）が閾値（Ｃ１ｔｈ）以上である場合には、ステップＳ１１にて、センサ診断装置のコントローラは、電圧の張り付きが発生していると判定する。電圧の張り付きが生じていると判定とした場合には、センサ診断装置のコントローラは、異常を通知し、制御フローを終了する。
　ステップＳ７の制御フローにおいて、差分（｜Ｖｏ１－Ｖｆ｜－｜Ｖｆ－Ｖｏ２｜）が電圧閾値（Ｖｐ）より高い場合には、ステップＳ１２にて、第３判定回路３３は異常状態であると判定し、ハイレベルの信号を出力する。また比較器３５は異常信号を出力する。センサ診断装置のコントローラは、異常信号を受信したときには、カウントアップを行う。
　ステップＳ１３にて、センサ診断装置のコントローラは、異常信号のカウント値（Ｃ２）が閾値（Ｃ２ｔｈ）以上であるか否かを判定する。閾値（Ｃ２ｔｈ）は、診断精度を高めるために予め設定される値である。異常信号のカウント値（Ｃ２）が閾値（Ｃ２ｔｈ）未満である場合には、制御フローは、ステップＳ４の制御フローに戻る。
　一方、異常信号のカウント値（Ｃ２）が閾値（Ｃ２ｔｈ）以上である場合には、ステップＳ１４にて、センサ診断装置のコントローラは、電流センサ１０４が異常状態であると判定する。電流センサ１０４が異常状態であると判定とした場合には、センサ診断装置のコントローラは、異常を通知し、制御フローを終了する。
　上記のように、本実施形態では、電流センサ１０４を用いて電流を検出し検出値を出力し、非反転回路２２により、電流センサ１０４の検出値を反転することなく非反転出力を出力し、反転回路２３により、検出値と同一の値を反転して反転出力を出力する。第１～第３判定回路３１～３３により、非反転出力と反転出力に基づき電流センサ１０４の異常を診断する。これにより、複数の検出値がそれぞれ同一方向に同じ値だけずれるような電流センサ１０４の異常を検出できる。また、電圧の張り付きの診断範囲外で、検出値が同一方向に同じ値だけずれるようなオフセット値ずれが生じた場合の、電流センサ１０４の異常を診断する。
　また本実施形態では、第３判定回路に含まれる差分回路をより、非反転出力と反転出力との差分とりつつ、当該差分に基づいて電流センサ１０４の異常を診断する。これにより、複数の検出値がそれぞれ同一方向に同じ値だけずれるような電流センサ１０４の異常を検出できる。また、電圧の張り付きの診断範囲外で、検出値が同一方向に同じ値だけずれるようなオフセット値ずれが生じた場合の、電流センサ１０４の異常を診断する。
　また本実施形態に係るでは、非反転出力をプルアップするプルアップ回路２４と、反転出力をプルダウンするプルダウン回路２５とを備え、プルアップ回路２４の出力及びプルダウン回路２５の出力に基づき、電流センサ１０４の異常を診断する。これにより、非反転出力信号と反転出信号との間では発生するノイズ影響の違いを抑制できる。
　また本実施形態では、第１経路と第２経路とを切り換える切換回路２１を備え、第４判定回路３４は、切換回路２１が第２経路に切り換えている状態で、非反転出力及び反転出力に基づき、センサ診断装置の異常を診断する。これにより、電流センサ１０４の異常とセンサ診断装置内（インターフェイス部２０内）の異常とを区別した上で、診断することができる。また、電流センサ１０４に電流を流す前に、センサ診断装置の異常を診断できる。
　また本実施形態では、電流センサ１０４の検出信号に対して所定のオフセット値で出力値を変更する回路を、非反転回路２２と反転回路２３に設ける。オフセット設定部３７は、切換回路２１が第２経路に切り換えている状態で、疑似入力信号の入力に対して非反転回路２２又は反転回路２３から出力される値を、所定のオフセット値に設定する。そして、第３判定回路３３は、所定のオフセット値、非反転出力、及び反転出力に基づき電流センサ１０４の異常を診断する。定電圧回路のオフセット値が何らかの原因でずれたとしても、オフセット値が正常であることを確認した上で、検出値を診断用のオフセット値として記憶できる。
　なお、本実施形態において、ステップＳ２２の制御フローの段階で、疑似入力信号を用いた診断制御を加えてもよい。具体的には、疑似入力信号（１Ａ程度の信号）を入力した状態で、出力電圧（Ｖｏ１、Ｖｏ２）が、一定時間、入力値に応じた値になるか否かを判定する。そして、出力電圧（Ｖｏ１、Ｖｏ２）が、一定時間、入力値に応じた値になる場合には、センサ診断装置内の判定回路は正常であると判定する。出力電圧（Ｖｏ１、Ｖｏ２）が、一定時間、入力値に応じた値にならない場合には、センサ診断装置内の判定回路は、インターフェイス部２０内が異常状態であると判定する。
　なお、本実施形態において、プルアップ回路２４は反転回路２３に接続してもよく、プルダウン回路２５は非反転回路２２に接続してもよい。また、本実施形態において、非反転回路２３のＮＯＴ回路の代わりに、電流センサ１０４ｂの検出方向を反転させることで、制御判定部３０への出力電圧（Ｖｏ２）を、出力電圧（Ｖｏ１）に対して逆相にしてもよい。例えば、電流センサ１０４のプラス端子及びマイナス端子と、インターフェイス部２０との間の接続配線を、非反転側と反転側で逆にすればよい。この際に、電流センサ１０４とインターフェイス部２０との間の接続配線のうち、非反転側が非反転回路に相当し、反転側反転回路に相当する。また、検出信号は、ＮＯＴ回路等のハードウェアによる反転に限らず、ソフトウェアにより反転させてもよい。
　なお、電流センサ１０４、１０５により検出される電流は正弦波に限らず、非反転と反転との差分がとれれば、検出電流の波形及び検出値の波形は任意の形でよい。
　第１～第４判定回路３１～３４が、本発明の「異常診断回路」に相当する。
１０…入力部
１４…異常カウンタ
２０…インターフェイス部
２１…切換回路
２２…非反転回路
２３…反転回路
２４、２５…プルアップ回路
３０…判定制御部
３１…第１判定回路
３２…第２判定回路
３３…第３判定回路
３４…第４判定回路
３５…比較器
３６…スイッチ制御部
３７…オフセット設定部

Claims (6)

  1. 　電流を検出し、検出値を出力するセンサと、
    　前記検出値を反転せずに、非反転出力を出力する非反転回路と、
    　前記検出値と同一の値を反転し、反転出力を出力する反転回路と、
    　前記非反転出力及び前記反転出力に基づき、前記センサの異常を診断する異常診断回路とを備えた
    センサ診断装置。
  2. 　前記異常診断回路は、前記非反転出力と前記反転出力との差分をとる差分回路を含み、前記差分に基づいて前記センサの異常を診断する
    請求項１記載のセンサ診断装置。
  3. 　前記非反転出力及び前記反転出力のいずれか一方の出力をプルアップするプルアップ回路と、
    　前記非反転出力及び前記反転出力のいずれか他方の出力をプルダウンするプルダウン回路とを備え、
    前記異常診断回路は、
    　前記プルアップ回路の出力及び前記プルダウン回路の出力に基づき、前記センサの異常を診断する
    請求項１又は２記載のセンサ診断装置。
  4. 　前記センサから出力される検出信号を前記非反転回路と前記反転回路に出力する第１経路と、疑似入力信号を前記非反転回路と前記反転回路に出力する第２経路とを切り換える切換回路を備え、
    前記非反転回路は、
    　前記切換回路が前記第２経路に切り換えている状態で、前記疑似入力信号の値を反転せずに前記非反転出力を出力し、
    前記反転回路は、
    　前記切換回路が前記第２経路に切り換えている状態で、前記疑似入力信号の値を反転して前記反転出力を出力し、
    前記異常診断回路は、
    　前記切換回路が前記第２経路に切り換えている状態で、前記非反転出力及び前記反転出力に基づき、前記センサ診断装置の異常を診断する
    請求項１～３のいずれか一項に記載のセンサ診断装置。
  5. 　前記センサから出力される検出信号を前記非反転回路と前記反転回路に出力する第１経路と、疑似入力信号を前記非反転回路と前記反転回路に出力する第２経路とを切り換える切換回路を備え、
    前記非反転回路は、前記検出値に対して所定のオフセット値で出力値を変更し、前記非反転出力を出力する回路を含み、
    前記反転回路は、前記検出値と同一の値に対して前記所定のオフセット値で出力値を変更し、前記反転出力を出力する回路を含み、
    前記異常診断回路は、
    　前記切換回路が前記第２経路に切り換えている状態で、前記疑似入力信号の入力に対して前記非反転回路又は前記反転回路から出力される値を、前記所定のオフセット値に設定し、
    　設定された前記所定のオフセット値、前記非反転出力及び前記反転回路の反転出力に基づき、前記センサの異常を診断する
    請求項１～４のいずれか一項に記載のセンサ診断装置。
  6. 　センサを用いて電流を検出し検出値を出力し、
    　非反転回路により、前記検出値を反転することなく非反転出力を出力し、
    　反転回路により、前記検出値と同一の値を反転して反転出力を出力し、
    　前記非反転出力と前記反転出力とを比較し、その比較結果に基づき前記センサの異常を診断する
    センサ診断方法。
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