WO2018030276A1 - 異常診断装置 - Google Patents

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信介 川津
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株式会社デンソー
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    • B60L2240/423—Torque

Definitions

  • the present disclosure relates to an abnormality diagnosis device, and more particularly, to an abnormality diagnosis device that performs abnormality diagnosis of a system including a rotating electrical machine.
  • the rotating electrical machine is controlled on the safe side by detecting an abnormal state such as a voltage abnormality and activating a fail-safe function (see, for example, Patent Document 1). .
  • an abnormal state such as a voltage abnormality
  • the power converter is controlled to bring the rotating electrical machine into a phase short-circuit state so that a short-circuit current flows through the rotating electrical machine. It is disclosed.
  • the overvoltage is suppressed and the voltage is quickly reduced, resulting in damage to circuit elements and devices. And so on.
  • One object is to provide an abnormality diagnosis apparatus.
  • an abnormality diagnosis device that performs abnormality diagnosis of a system on which a rotating electrical machine is mounted, the abnormality detection unit detecting an abnormality of the system, and the abnormality detection unit detects an abnormality
  • a fail-safe processing unit that performs fail-safe processing for controlling the rotating electrical machine on the safe side, and a false abnormality that the abnormality that should be performed when the system is normal has occurred.
  • An abnormality signal generation unit that generates a signal
  • an operation confirmation unit that performs operation confirmation as to whether or not the fail-safe process normally operates based on a false abnormality signal generated by the abnormality signal generation unit, Is provided.
  • the operation confirmation unit performs the operation confirmation based on the false abnormality signal during an operation stop period of the rotating electrical machine.
  • the said fail safe process part implements the said fail safe process based on the comparison result of the voltage of the electrical storage part connected to the said rotary electric machine, and a threshold voltage, and compares with the said threshold voltage.
  • a switching circuit for switching a voltage to be switched from a voltage of the power storage unit to a voltage lower than or higher than the threshold voltage, and the abnormal signal generation unit is a voltage to be compared with the threshold voltage by the switching circuit. Is switched from a voltage of the power storage unit to a voltage lower than or higher than the threshold voltage to generate the false abnormal signal.
  • the abnormal signal generation unit generates an abnormal signal including abnormal information different from an actual detection result by the abnormality detection unit as the false abnormal signal. According to this configuration, it is possible to confirm whether or not the fail-safe function for controlling the rotating electrical machine on the safe side normally operates based on an abnormality signal including abnormality information actually generated when the system is abnormal. it can.
  • the operation confirmation unit performs the operation confirmation by current control that does not generate torque in the rotating electric machine.
  • the operation of the fail-safe function for controlling the rotating electrical machine on the safe side can be confirmed while preventing the rotating electrical machine from generating torque. As a result, inconvenience due to unintended system behavior can be avoided.
  • the rotating electrical machine when the operation confirmation unit determines that the fail-safe process does not operate normally, the rotating electrical machine is powered off. In this case, it is possible to avoid a situation in which the fail-safe function of the rotating electrical machine does not operate normally despite the occurrence of an abnormality and the rotating electrical machine cannot be properly protected.
  • the first power storage unit and the second power storage unit that are connected in parallel to the rotating electrical machine, and provided in an electrical path between the first power storage unit and the rotating electrical machine, A first switch that electrically connects or disconnects the first power storage unit and the rotating electrical machine; and an electrical path between the second power storage unit and the rotating electrical machine, the second power storage unit and the rotating electrical machine.
  • a second switch that electrically connects or disconnects the first power storage unit during an operation check of the fail-safe process by the operation check unit with respect to an electric load that is driven during the operation check
  • the operation confirmation unit electrically disconnects the first power storage unit and the rotating electrical machine by opening the first switch, and closes the second switch to open the second power storage. Electrical connection between the motor and the rotating electrical machine Carrying out the operation check state.
  • the second power storage unit and the rotating electrical machine are disconnected from the first power storage unit, and power is supplied from the second power storage unit to the rotating electrical machine.
  • the operation confirmation of the fail safe function can be performed in a stable power state, and the operation confirmation process can be appropriately performed.
  • the abnormality diagnosis device is applied to a system in which an electromechanical integrated rotating electrical machine unit including the rotating electrical machine and a control device that controls the operation of the rotating electrical machine is mounted.
  • the fail-safe function for controlling the rotating electrical machine constituting the rotating electrical machine on the safe side operates normally when an abnormality occurs in a situation where the electromechanical integrated rotating electrical machine unit is functioning normally.
  • the operation confirmation of the fail-safe function can be performed as quickly as possible. It becomes possible.
  • FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a vehicle system.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing an electrical configuration of the rotating electrical machine unit.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a part of the electrical configuration of the voltage monitoring unit,
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing operation confirmation processing of the abnormality diagnosis function of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the operation confirmation processing for the voltage abnormality
  • FIG. 6 is a time chart showing the operation confirmation process of the second embodiment.
  • FIG. 7 is a functional block diagram showing operation confirmation processing of the abnormality diagnosis function of the second embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of operation confirmation processing for an abnormal signal
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a processing procedure of the power supply state switching process.
  • the vehicle system is a dual power supply system having a lead storage battery 11 and a lithium ion storage battery 12 as power storage units.
  • Each storage battery 11, 12 can supply power to the starter 13, various electric loads 14, 15, and the rotating electrical machine unit 16. Further, each of the storage batteries 11 and 12 can be charged by the rotating electrical machine unit 16.
  • a lead storage battery 11 and a lithium ion storage battery 12 are connected in parallel to the rotating electrical machine unit 16 and the electrical loads 14 and 15, respectively.
  • the lead storage battery 11 is a well-known general-purpose storage battery.
  • the lithium ion storage battery 12 is a high-density storage battery that has less power loss during charging / discharging and higher output density and energy density than the lead storage battery 11.
  • the lithium ion storage battery 12 is desirably a storage battery having higher energy efficiency during charging / discharging than the lead storage battery 11.
  • the lithium ion storage battery 12 is configured as an assembled battery having a plurality of single cells. These storage batteries 11 and 12 have the same rated voltage, for example, 12V.
  • the lithium ion storage battery 12 is housed in a housing case and configured as a battery unit U integrated with a substrate.
  • the battery unit U has two output terminals P1 and P2, among which the lead storage battery 11, the starter 13 and the electric load 14 are connected to the output terminal P1, and the electric load 15 and the rotating electrical machine unit are connected to the output terminal P2. 16 is connected.
  • the electric loads 14 and 15 have different requirements for the voltage of power supplied from the storage batteries 11 and 12.
  • the electric load 14 includes a constant voltage required load that is required to be stable so that the voltage of the supplied power is constant or at least varies within a predetermined range.
  • the electric load 15 is a general electric load other than the constant voltage required load.
  • the electric load 14 that is a constant voltage required load include various ECUs such as a navigation device, an audio device, a meter device, and an engine ECU. In this case, by suppressing the voltage fluctuation of the supplied power, it is possible to suppress the occurrence of unnecessary reset and the like in each of the above devices, and ensure stable operation.
  • the electric load 14 may include a travel system actuator such as an electric steering device or a brake device.
  • Specific examples of the electric load 15 include a seat heater, a heater for a defroster for a rear window, a headlight, a wiper for a front window, and a blower fan for an air conditioner.
  • the rotating electrical machine unit 16 includes a rotating electrical machine 21, an inverter 22, a field circuit 23, and a rotating electrical machine ECU 24 that controls the operation of the rotating electrical machine 21.
  • the rotating electrical machine unit 16 is a generator with a motor function, and is configured as an electromechanically integrated ISG (Integrated / Starter / Generator). Details of the rotating electrical machine unit 16 will be described later.
  • the battery unit U is provided with an electrical path L1 that connects the output terminals P1 and P2 and an electrical path L2 that connects the point N1 on the electrical path L1 and the lithium ion storage battery 12 as an in-unit electrical path.
  • the switch 31 is provided in the electrical path L1
  • the switch 32 is provided in the electrical path L2.
  • the battery unit U is provided with a bypass path L3 that bypasses the switch 31.
  • the bypass path L3 is provided so as to connect the output terminal P3 and the point N1 on the electrical path L1.
  • the output terminal P3 is connected to the lead storage battery 11 via the fuse 35.
  • a bypass switch 36 composed of a normally closed mechanical relay is provided in the bypass path L3, for example. By turning on (closing) the bypass switch 36, the lead storage battery 11, the electrical load 15, and the rotating electrical machine unit 16 are electrically connected even when the switch 31 is turned off (opened).
  • the battery unit U includes a battery ECU 37 that controls on / off (opening / closing) of the switches 31, 32, and 36.
  • the battery ECU 37 is constituted by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an input / output interface, and the like.
  • the battery ECU 37 controls on / off of the switches 31, 32, and 36 based on the running state of the vehicle and the storage states of the storage batteries 11 and 12. Thereby, charging / discharging is implemented using the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12 selectively.
  • the battery ECU 37 calculates the SOC (State Of Charge) of the lithium ion storage battery 12 and controls the charge amount and discharge amount of the lithium ion storage battery 12 so that the SOC is maintained within a predetermined use range.
  • SOC State Of Charge
  • the rotating electrical machine ECU 24 of the rotating electrical machine unit 16 and the battery ECU 37 of the battery unit U are connected to an engine ECU 40 as a host controller that manages the ECUs 23 and 37 in an integrated manner.
  • the engine ECU 40 is composed of a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, input / output interface, and the like, and controls the operation of the engine 42 based on the engine operating state and the vehicle traveling state each time.
  • the ECUs 23, 37, and 40 are connected by a communication line 41 that constructs a communication network such as CAN and can communicate with each other, and bidirectional communication is performed at a predetermined cycle. Thereby, the various data memorize
  • the rotating electrical machine 21 is a three-phase AC motor, and includes three-phase armature windings 25, U-phase, V-phase, and W-phase windings 25 U, 25 V, and 25 W, and a field winding 26.
  • the rotating electrical machine unit 16 includes a power generation function that generates power (regenerative power generation) by rotating the engine output shaft and the axle, and a power running function that applies rotational force to the engine output shaft.
  • the rotating shaft of the rotating electrical machine 21 is drivingly connected by a belt to an engine output shaft (not shown). Electricity is generated by rotating the rotating shaft of the rotating electrical machine 21 with the rotation of the engine output shaft via the belt, and the engine output shaft rotates with the rotation of the rotating shaft of the rotating electrical machine 21, thereby generating the engine output shaft. Apply rotational force.
  • the inverter 22 converts the AC voltage output from each phase winding 25U, 25V, 25W into a DC voltage and outputs it to the battery unit U.
  • the inverter 22 converts the DC voltage input from the battery unit U into an AC voltage and outputs the AC voltage to the phase windings 24U, 24V, and 24W.
  • the inverter 22 is a bridge circuit having the same number of upper and lower arms as the number of phases of the phase winding, and constitutes a three-phase full-wave rectifier circuit.
  • the inverter 22 constitutes a drive circuit that drives the rotating electrical machine 21 by adjusting the electric power supplied to the rotating electrical machine 21.
  • the inverter 22 includes an upper arm switch Sp and a lower arm switch Sn for each phase.
  • voltage controlled semiconductor switching elements are used as the switches Sp and Sn, and specifically, N-channel MOSFETs are used.
  • An upper arm diode Dp is connected in antiparallel to the upper arm switch Sp, and a lower arm diode Dn is connected in antiparallel to the lower arm switch Sn.
  • the body diodes of the switches Sp and Sn are used as the diodes Dp and Dn.
  • the diodes Dp and Dn are not limited to body diodes, and may be diodes that are separate parts from the switches Sp and Sn, for example.
  • An intermediate connection point of the series connection body of the switches Sp and Sn in each phase is connected to one end of each phase winding 25U, 25V, and 25W.
  • the field circuit 23 is a bidirectional switch, and a DC voltage can be applied to the field winding 26.
  • the field circuit 23 constitutes an H-bridge rectifier circuit in which four switches Sp and Sn are combined. Since the basic configuration of each of the switches Sp and Sn is the same as that of each switch of the inverter 22, the description thereof is omitted here.
  • the direction and amount of the field current flowing in the field winding 26 are controlled by adjusting the DC voltage applied to the field winding 26 by switching control of the switches Sp and Sn.
  • a current detection unit 29A for detecting each phase current iu, iv, iw and a current detection unit 29B for detecting the field current if are provided.
  • the current detection units 29A and 29B for example, those including a current transformer and a resistor are used.
  • the rotating electrical machine ECU 24 is configured by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an input / output interface, and the like.
  • the rotating electrical machine ECU 24 controls the generated voltage (output voltage to the battery unit U) of the rotating electrical machine unit 16 by adjusting the field current flowing through the field winding 26.
  • the rotating electrical machine ECU 24 assists the driving force of the engine by controlling the inverter 22 to drive the rotating electrical machine 21 after the vehicle starts to travel.
  • the rotating electrical machine 21 can apply initial rotation to the crankshaft when starting the engine, and also has a function as an engine starting device.
  • this system has an abnormality detection function for detecting that an abnormality has occurred in the system, and a fail-safe function for controlling the rotating electrical machine 21 on the safe side in accordance with the abnormality detection by the abnormality detection process.
  • an abnormality diagnosis function As an abnormality diagnosis function, this system has an abnormality detection function for detecting that an abnormality has occurred in the system, and a fail-safe function for controlling the rotating electrical machine 21 on the safe side in accordance with the abnormality detection by the abnormality detection process.
  • the rotating electrical machine unit 16 performs operation restriction on the rotating electrical machine 21.
  • the operation restriction of the rotating electrical machine 21 a process of turning off the rotating electrical machine 21 by turning off the switches Sp and Sn of the inverter 22 and the field circuit 23 is performed.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an electrical configuration of a voltage monitoring unit that monitors a decrease in power supply voltage.
  • the ASIC 28 includes a comparator 46 as a voltage monitoring unit for monitoring that the power supply voltage is equal to or higher than the threshold voltage Vth.
  • the voltage of the power source (the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12) is applied to one input terminal (here, the inverting input terminal) of the comparator 46 via the resistor 41 and the buffer 45, and the other input terminal (here, the non-input terminal)
  • a voltage obtained by dividing the voltage of the power supply 47 is applied to the inverting input terminal.
  • the power supply 47 is constituted by a constant voltage circuit, for example, and the constant voltage is 5 V, for example.
  • Two resistors 43 and 44 are connected in series to the power supply 47, and a voltage dividing circuit is formed by the resistors 43 and 44.
  • the midpoint voltage of these resistors 43 and 44 is input to the non-inverting input terminal of the comparator 46 as the threshold voltage Vth.
  • a signal (H or L) corresponding to the comparison result between the power supply voltage and the threshold voltage Vth is output from the output terminal of the comparator 46. Since the power supply voltage is stepped down by the resistor 41 to generate a reference voltage, a voltage obtained by stepping down the power supply voltage is actually applied to the inverting input terminal of the comparator 46.
  • the output signal of the comparator 46 is input to the driver 27, and the switches Sp and Sn of the inverter 22 and the field circuit 23 are turned on and off according to the input signal. Specifically, if the output signal of the comparator 46 is L, it is determined that the power supply voltage is normal. In this case, normal switching control based on a torque command from the host controller is performed. On the other hand, if the output signal of the comparator 46 is H, it is considered that a voltage drop abnormality that causes the power supply voltage to drop occurs. In this case, the switches Sp and Sn of the inverter 22 and the field circuit 23 are driven off.
  • L it is determined that the power supply voltage is normal. In this case, normal switching control based on a torque command from the host controller is performed.
  • the output signal of the comparator 46 is H, it is considered that a voltage drop abnormality that causes the power supply voltage to drop occurs. In this case, the switches Sp and Sn of the inverter 22 and the field circuit 23 are driven off.
  • an abnormality in the battery unit U such as a switch failure or abnormally high temperature is detected by the battery ECU 37.
  • the battery ECU 37 outputs an abnormality signal indicating the occurrence of abnormality to the other ECUs, that is, the rotating electrical machine ECU 24 and the engine ECU 40 via the communication line 41.
  • the rotating electrical machine ECU 24 causes the rotating electrical machine 21 to perform a fail-safe operation based on the detection result of the voltage abnormality by the ASIC 28 and the abnormality signal received from the battery ECU 37.
  • the fail-safe function even if the fail-safe function is not normally operated in the vehicle system, the main function may not be affected as long as the system is operating normally. Therefore, the user may not be able to notice that the fail-safe function is not operating normally. However, if the use of the vehicle is continued in a state where the fail-safe function is broken, there is a concern that no action can be taken when a system abnormality occurs, and as a result, the rotating electrical machine 21 cannot be protected.
  • the vehicle system when the vehicle system is normal, it is configured that a false abnormality signal is output from the ASIC 28 as an abnormality that should be subjected to the failsafe process, and the failsafe is based on the false abnormality signal. It is supposed to check whether the function works normally or not. In other words, when the vehicle system is normal, an abnormality that should be subjected to fail-safe processing is virtually created, and an operation check is performed to determine whether or not the fail-safe function normally operates in the situation of the virtual abnormality.
  • a voltage value lower than the threshold voltage Vth is input to the inverting input terminal of the comparator 46 to indicate that a voltage drop abnormality has occurred.
  • a false abnormality signal is generated by the ASIC 28.
  • the false abnormality signal is output from the ASIC 28 to the stator side or the field side.
  • the fail-safe processing unit 24C and the ASIC 28 constitute a “fail-safe processing unit” of the present disclosure
  • the rotating electrical machine ECU 24 and the ASIC 28 constitute an “abnormal signal generation unit”.
  • the rotating electrical machine unit 16 includes a voltage switching circuit 51 on the upstream side of the ASIC 28 as shown in FIG.
  • the voltage switching circuit 51 switches whether the input voltage at the inverting input terminal of the comparator 46 is a voltage value corresponding to the actual power supply voltage or a voltage value lower than the threshold voltage Vth.
  • the voltage switching circuit 51 includes a switch 52 that is on / off controlled by the rotating electrical machine ECU 24. One end of the switch 52 is grounded, and the other end is connected to the battery unit U via two resistors 53 and 41 arranged in series. These two resistors 41 and 53 form a voltage dividing circuit.
  • the switch 52 is switched from OFF to ON, the midpoint voltage Tm of the two resistors 41 and 53 is input to the inverting input terminal of the comparator 46.
  • the resistance values of the two resistors 41 and 53 are determined so that the intermediate point voltage Tm input at this time is lower than the threshold voltage Vth.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing an operation confirmation process for confirming that the abnormality diagnosis function for voltage abnormality operates normally.
  • the rotating electrical machine ECU 24 includes a torque control unit 24A, an abnormality detection unit 24B, a fail-safe processing unit 24C, and an operation confirmation unit 24D.
  • the torque control unit 24 ⁇ / b> A performs switching control of each switch of the inverter 22 and the field circuit 23 based on the torque command received from the engine ECU 40. Thereby, power generation or power running by the rotating electrical machine 21 is performed.
  • the abnormality detection unit 24B detects an abnormality that occurs in the rotating electrical machine unit 16, or receives an abnormality signal from another ECU (battery ECU 37 in the present embodiment).
  • the fail-safe processing unit 24C performs current control for fail-safe processing based on the reception of an abnormal signal including information (abnormal information) relating to an abnormality that has occurred in the vehicle system from the abnormality detection unit 24B. In the present embodiment, current interruption on the stator side and the field side is performed as fail-safe processing.
  • the torque control unit 24A confirms that the electric current is interrupted to the rotating electrical machine 21 when the confirmation start flag is input as a trigger for executing the operation check process of the abnormality diagnosis function.
  • Current control is performed so that an operation confirmation current flows as a minute current for the operation.
  • the operation check on the stator side and the field side is performed separately. Therefore, one of the stator side and the field side is selected as an operation confirmation target, and an operation confirmation current is supplied to the selected operation confirmation target. Thereby, torque is not generated from the rotating electrical machine 21.
  • the confirmation start flag is a flag received from the engine ECU 40 when the system ends.
  • the operation confirmation unit 24D sends a current to the operation confirmation target in response to the input of the confirmation start flag, and then outputs a switching command to the switch 52 of the voltage switching circuit 51 to drive the switch 52 on.
  • a voltage lower than the threshold voltage Vth is input to the voltage monitoring unit 28A of the ASIC 28 as a voltage to be compared with the threshold voltage Vth.
  • the ASIC 28 outputs an abnormal signal to the inverter 22 and the field circuit 23 via the driver 27, that is, a false abnormal signal for causing a virtual abnormality.
  • each switch to be checked for operation is turned off to cut off the current of the rotating electrical machine 21.
  • the operation confirmation unit 24D determines whether or not each switch to be confirmed for operation has actually been turned off, that is, whether or not current interruption has been performed. Check.
  • the operation confirmation on the field side is sequentially performed for each phase, but the order of implementation is not particularly limited.
  • the operation confirmation current current control is performed so that a current flows in the electric path to be confirmed, and when the operation confirmation is performed, the switch on the electric path through which the operation confirmation current is passed is turned off.
  • the operation confirmation is sequentially performed for the U phase, the V phase, and the W phase, but the order of implementation at that time is not particularly limited.
  • the operation confirmation current current control is performed so that a current flows through the phase winding that is the object of operation confirmation. When confirming the operation, the switch connected to the phase winding that has passed the operation confirmation current is turned off. To do.
  • step S101 a command for performing operation check current control is output.
  • the field side is selected as an operation check target, and an operation check current is supplied to the field winding 26.
  • step S102 it is confirmed whether or not an operation confirmation current is flowing based on the current detection value by the current detection unit. If the detected current value is equal to or greater than the predetermined value, it is determined that the operation confirmation current is flowing, and the process proceeds to step S103.
  • step S103 a switching command is output to the voltage switching circuit 51.
  • the switch 52 is turned on to generate a false abnormality signal, and the false abnormality signal is output from the ASIC 28 to the driver 27.
  • step S104 it is confirmed whether or not current interruption is performed based on the current detection value by the current detection unit. For example, when the operation confirmation target is the field side, the current detection value of the field current if by the current detection unit is compared with the threshold value. When the detected current value is equal to or smaller than the threshold value, it is determined that the current is normally interrupted on the field side, and the abnormality diagnosis function is normally operated.
  • step S105 it is determined whether or not all the diagnosis patterns for confirming the operation of the abnormality diagnosis function for the voltage drop abnormality are completed. If the operation check on the stator side of the field side and the stator side has not been performed, a negative determination is made in step S105, and the processing of steps S101 to S105 is executed again on the stator side. When the operation check of the abnormality diagnosis function is finished for each of the field side and the stator side, an affirmative determination is made in step S105, and this process is finished as it is.
  • step S102 If a current value greater than or equal to the predetermined value is not confirmed even though the operation confirmation current is supplied, a negative determination is made in step S102, the process proceeds to step S106, and an abnormality is output to the engine ECU 40 and the battery ECU 37. To do.
  • step S104 If the current interruption is not confirmed even though the switching command is output to the voltage switching circuit 51, a negative determination is made in step S104, the process proceeds to step S106, and it is determined that there is an abnormality in the abnormality diagnosis function.
  • the rotating electrical machine unit 16 interrupts the current of the rotating electrical machine 21.
  • the driver may be notified that there is an abnormality, or both may be implemented.
  • a signal indicating that an abnormality has occurred in the abnormality diagnosis function is output to the engine ECU 40 and the battery ECU 37.
  • the operation check of the abnormality diagnosis function may be performed a plurality of times, and the current interruption of the rotating electrical machine 21 and the notification to the driver may be performed on the condition that it is determined that there is an abnormality for a predetermined number of times.
  • a false abnormality signal is generated on the assumption that an abnormality to perform fail-safe processing for controlling the rotating electrical machine 21 on the safe side has occurred, and the fail-safe function is based on the false abnormality signal. It was set as the structure which implements the operation confirmation of whether it operate
  • the operation check of the fail-safe function is performed based on the false abnormality signal during the operation stop period of the rotating electrical machine 21, the normal function of the power generation and power running of the rotating electrical machine 21 is not disturbed, and an abnormality is detected.
  • the operation of the fail-safe function can be confirmed.
  • the operation confirmation process is performed when the system is terminated, a sufficient time for confirming the operation of the fail-safe function can be secured, and the operation confirmation process can be completed with certainty.
  • a voltage switching circuit 51 is provided as a switching circuit that switches the voltage to be compared with the threshold voltage Vth from the power supply voltage to a voltage lower than the threshold voltage Vth.
  • a false abnormality signal is output by turning on the switch 52 of the voltage switching circuit 51.
  • the rotating electrical machine 21 When the fail-safe process of the rotating electrical machine 21 is determined not to operate normally by the operation confirmation process, the rotating electrical machine 21 is turned off. By doing so, it is possible to avoid a situation in which the fail-safe function of the rotating electrical machine 21 does not operate normally despite the occurrence of an abnormality in the system and the rotating electrical machine 21 cannot be properly protected.
  • the second embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment.
  • the first embodiment whether or not the fail-safe function is activated for the voltage drop abnormality is confirmed based on the false abnormality signal generated by virtually causing the voltage drop abnormality by the voltage switching circuit 51. Went.
  • the rotating electrical machine ECU 24 in addition to the above-described configuration, the rotating electrical machine ECU 24 generates an abnormality signal including abnormality information different from the actual detection result by the abnormality detection unit 24B as a false abnormality signal. Based on the abnormality signal, the rotating electrical machine ECU 24 confirms whether or not the fail-safe function can be normally operated directly or via the ASIC 28.
  • FIG. 6 is a time chart showing the operation check process of the abnormality diagnosis function. This process is executed by the rotating electrical machine ECU 24 when the system ends.
  • first processing for confirming whether or not the field current if can be interrupted based on a command from the ASIC 28, and rotation A second process for confirming whether or not the field current if can be interrupted based on a command from the electric machine ECU 24 is performed.
  • a field current if is supplied as an operation confirmation current, and then the switch 52 of the voltage switching circuit 51 is turned on to virtually cause a voltage drop abnormality in the system.
  • the operation of the fail-safe function is confirmed by monitoring the field current if under abnormal conditions (time t12 to t14). Specifically, the field current if is supplied for a predetermined time from the time t12, and then the fail-safe process is activated due to a virtual voltage drop abnormality, and all the switches of the field circuit 23 are turned off at the time t13. Check that the current is cut off.
  • an OFF command for each switch of the field circuit 23 is output based on a false abnormality signal generated by the rotating electrical machine ECU 24.
  • the field current if can be interrupted (time t14 to t15).
  • all the switches on the stator side are kept off.
  • an operation confirmation is performed separately about each phase, the order of the implementation is not specifically limited.
  • the operation confirmation current current control is performed so that a current flows through the electric path to be confirmed, and when the operation confirmation is performed, the switch on the electric path through which the operation confirmation current is passed is turned off.
  • stator side confirmation process is subsequently performed.
  • a phase current is supplied as an operation confirmation current, and then the switch 52 of the voltage switching circuit 51 is turned on to virtually cause a voltage drop abnormality in the system. Then, the operation of the fail-safe function is confirmed by monitoring the phase current under the virtual abnormal situation (time t15 to t16). Further, in the fourth process, after passing the phase current as the operation confirmation current, the turn-off command of each switch of the inverter 22 is output based on the false abnormality signal generated by the rotating electrical machine ECU 24, thereby causing the phase current. Is checked (time t16 to t17).
  • the rotating electrical machine ECU 24 passes a phase current as an operation confirmation current. Further, a false abnormality signal generated by the rotating electrical machine ECU 24 is output to the ASIC 28, and based on the false abnormality signal, the ASIC 28 determines a system abnormality and outputs an off command for each switch of the inverter 22. Thereby, it is confirmed whether or not the phase current can be interrupted (time t17 to t18). While the stator side confirmation process is being performed, each switch on the field side remains off. The operation confirmation on the stator side is sequentially performed for the U phase, the V phase, and the W phase, but the order of implementation at that time is not particularly limited. With respect to the operation confirmation current, current control is performed so that a current flows through the phase winding to be confirmed, and the switch connected to the phase winding through which the current flows is turned off when the operation is confirmed.
  • FIG. 7 is a functional block diagram showing an operation confirmation process for confirming whether or not the abnormality diagnosis function operates normally.
  • the operation check of the abnormality diagnosis function for the voltage drop abnormality is the same as that in FIG.
  • the numbers in parentheses in FIG. 7 represent the output locations of false abnormal signals in the first process to the fifth process, and correspond to the process numbers of the first process to the fifth process.
  • the rotating electrical machine ECU 24 includes an abnormality signal generation unit 24E in addition to the torque control unit 24A, the abnormality detection unit 24B, the fail safe processing unit 24C, and the operation confirmation unit 24D.
  • the abnormality signal generation unit 24E generates a false abnormality signal based on the input of the operation start flag and outputs the false abnormality signal to the fail safe processing unit 24C and the ASIC 28.
  • the false abnormality signal is generated by rewriting the detection result as abnormal when no abnormality is detected by the abnormality detection unit 24B.
  • This false abnormality signal includes system abnormality information, as is the case with an abnormality signal that is generated when an abnormality actually occurs.
  • As the abnormality information for example, there is information related to abnormality contents such as abnormality of the power supply voltage, abnormality in the battery unit U, and the like.
  • the abnormality detection unit 24B may have the function of the abnormality signal generation unit 24E. In this case, the abnormality detection unit 24B outputs false abnormality information from the abnormality detection unit 24B to the fail-safe processing unit 24C by rewriting the output of the detection result of the abnormality detection unit 24B from “abnormal” to “abnormal” information.
  • the ASIC 28 further includes a control unit 28B in addition to the voltage monitoring unit 28A.
  • the control unit 28B of the ASIC 28 receives a false abnormality signal from the abnormality signal generation unit 24E of the rotating electrical machine ECU 24, the control unit 28B performs current control for fail-safe processing based on the reception of the false abnormality signal.
  • the current is cut off on the stator side and the field side.
  • FIG. 8 corresponds to the fifth process. This process is executed by the rotating electrical machine ECU 24 at the timing when the first to fourth processes are completed after the rotating electrical machine ECU 24 inputs the confirmation start flag.
  • step S201 a command for performing current control for confirming the operation of the abnormality diagnosis function is output.
  • an operation confirmation current is supplied to the stator side.
  • step S202 it is confirmed whether or not an operation confirmation current is flowing based on the current detection value by the current detection unit. If the detected current value is equal to or greater than the predetermined value, it is determined that the operation confirmation current is flowing, and the process proceeds to step S203.
  • step S203 a false abnormality signal is generated by rewriting the detection result by the abnormality detection unit 24B, and the generated false abnormality signal is output to the ASIC 28.
  • step S204 it is confirmed whether or not current interruption is performed based on the current detection value by the current detection unit.
  • the current detection value of each phase current is compared with the threshold value. When the detected current value is equal to or smaller than the threshold value, it is determined that the current interruption is normally performed by the ASIC 28 based on the command from the rotating electrical machine ECU 24 and the abnormality diagnosis function operates normally.
  • step S202 If a current value greater than or equal to the predetermined value is not confirmed even though the operation confirmation current is supplied, a negative determination is made in step S202, and the process proceeds to step S205.
  • step S205 a signal indicating that an abnormality has occurred in the system is output to the engine ECU 40 and the battery ECU 37.
  • step S204 If the voltage interruption is not confirmed after the output of the false abnormality signal, a negative determination is made in step S204, the process proceeds to step S205, and it is determined that there is an abnormality in the abnormality diagnosis function.
  • the rotating electrical machine unit 16 cuts off the current of the rotating electrical machine 21, notifies the driver that there is an abnormality, or both.
  • a signal indicating that an abnormality has occurred in the abnormality diagnosis function is output to the engine ECU 40 and the battery ECU 37.
  • the abnormality signal generation unit 24E of the rotating electrical machine ECU 24 generates an abnormality signal including abnormality information different from the actual detection result by the abnormality detection unit 24B as a false abnormality signal, Fail-safe function for controlling the rotating electrical machine on the safe side based on the abnormal signal including abnormality information actually generated at the time of system abnormality in order to confirm the operation of the fail-safe function based on the false abnormal signal It can be confirmed whether or not the device operates normally.
  • the power supply voltage drop has been described as a configuration in which the power supply voltage abnormality is virtually generated in the ASIC 28.
  • the power supply voltage increase is virtually generated in the ASIC 28, and the virtual abnormality has occurred.
  • the configuration in which the ASIC 28 virtually increases the power supply voltage is not particularly limited.
  • the ASIC 28 is provided with a comparator as a voltage monitoring unit for monitoring that the power supply voltage is equal to or lower than the upper limit voltage, and a signal (H or L) corresponding to the comparison result between the power supply voltage and the upper limit voltage from the output terminal of the comparator. Is output.
  • the content of the fail-safe process is not limited to the one that performs the process for controlling the rotating electrical machine 21 on the safe side and that interrupts the current of the rotating electrical machine 21.
  • it is good also as a structure which restrict
  • a short-circuit current flows through the rotating electrical machine by setting the rotating electrical machine 21 in a phase short circuit state (three-phase short circuit in the present embodiment) as fail-safe processing. It is good also as a structure to control.
  • a process unrelated to the current control may be performed.
  • the fail-safe process may be applied to a configuration in which the driver is notified so that the rotating electrical machine 21 is on the safe side.
  • an operation check process of the abnormality diagnosis function for example, whether a false abnormality signal is output due to a virtual power supply voltage abnormality is output from the meter ECU to the dashboard display unit. It is done by confirming.
  • the operation check process for the abnormality diagnosis function is performed separately on the field side and the stator side so that no torque is generated in the rotating electrical machine 21.
  • the q-axis current is used as the current control for operation check.
  • the current may be zero so that no torque is generated in the rotating electrical machine 21.
  • the operation confirmation process for the abnormality diagnosis function is performed at the end of the system. However, it may be performed when the system is started, or a higher order command of the generated torque for the rotating electrical machine 21 (for example, from the engine ECU 40) It is good also as a structure implemented when a torque command is zero. If the upper command of the torque of the rotating electrical machine 21 is zero at the time of starting the system, the operation check of the abnormality diagnosis function can be performed without interfering with the power generation function and the power running function of the rotating electrical machine 21 as when the system is terminated. Is preferable.
  • the determination result is stored in the nonvolatile memory, and after the next system start-up, the determination result is maintained and current interruption of the rotating electrical machine 21 is performed. The notification to the user may be continued.
  • the rotating electrical machine ECU 24 generates a false abnormality signal, and determines whether or not the fail-safe process normally operates by instructing from the rotating electrical machine ECU 24 directly or via the ASIC 28. It was. Instead, the engine ECU 40 generates a false abnormality signal and outputs it to the rotating electrical machine ECU 24 or the ASIC 28 to determine whether or not the fail safe process for controlling the rotating electrical machine 21 to operate normally is performed. You may judge. Alternatively, the battery ECU 37 generates a false abnormality signal and outputs it to the rotating electrical machine ECU 24 or the ASIC 28, thereby determining whether or not the fail-safe process for controlling the rotating electrical machine 21 to the safe side operates normally. Also good.
  • the operation check process of the abnormality diagnosis function is performed by the power supplied from the battery unit U.
  • the ASIC 28 is provided separately from the rotating electrical machine ECU 24, but the rotating electrical machine ECU 24 may have the function of the ASIC 28.
  • a switch 31 (first switch) provided in an electrical path between the rotating electrical machine 21 and electrically connecting or disconnecting the first power storage unit and the rotating electrical machine 21, and between the second power storage unit and the rotating electrical machine 21.
  • a switch 32 (second switch) that is provided in the electrical path and electrically connects or disconnects the second power storage unit and the rotating electrical machine 21 is provided.
  • the operation confirmation unit 24D electrically disconnects the first power storage unit and the rotating electrical machine 21 by opening the switch 31, and electrically connects the second power storage unit and the rotating electrical machine 21 by closing the switch 32. It is good also as a structure which implements the power supply state switching process which implements operation confirmation in the state connected in general. That is, during the confirmation of the operation of the fail safe function, the second power storage unit and the rotating electrical machine 21 are disconnected from the first power storage unit, and power is supplied from the second power storage unit to the rotating electrical machine 21. At this time, during the operation confirmation of the fail-safe function, since the first power storage unit supplies power to the electric load driven during the operation confirmation, the electric load can be driven stably. In addition, the operation confirmation of the fail safe function can be performed in a stable power state, and the operation confirmation process can be appropriately performed.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure of power supply state switching processing.
  • step S ⁇ b> 301 the system power supply state is switched to the fail safe function operation confirmation process.
  • switch 31 and switch 36 are opened and switch 32 is closed.
  • step S302 it is determined whether or not the fail safe function operation confirmation process is finished. At this time, if the operation confirmation process is not completed, the power supply state is maintained. If the operation confirmation process is completed, the process proceeds to step S303, and the power supply state is restored.
  • the operation confirmation process is performed at the end of the system, all the switches 31, 32, and 36 are opened.
  • an electric load 14 which is a constant voltage required load is connected to the output terminal P1 side of the battery unit U, that is, the lead storage battery 11 side, and generally connected to the output terminal P2 side, that is, the rotating electrical machine unit 16 side.
  • the configuration is such that the electrical load 15 as a load is connected, this may be changed.
  • the electric load 15 (general load) may be connected to the output terminal P1 side of the battery unit U, and the electric load 14 (constant voltage required load) may be connected to the output terminal P2 side.
  • the operation check of the abnormality diagnosis function is performed on both the field side and the stator side, but the operation check of the abnormality diagnosis function may be performed on only one of them. In the second embodiment, only a part of the first process to the fifth process may be performed.
  • the rotating electrical machine ECU 24 Based on the false abnormality signal generated by the abnormality signal generation unit 24E, the rotating electrical machine ECU 24 performs a process for confirming whether or not the fail-safe function is operated directly or via the ASIC 28. Only the latter process is performed.
  • the structure to implement may be sufficient.
  • the operation check of the fail-safe function based on the false abnormality signal is performed during the operation stop period of the rotating electrical machine 21, but it may be performed during the operation period of the rotating electrical machine 21. In this case, it is desirable to perform the operation check in a state where the power transmission of the vehicle is interrupted or in a state where the shift range is the P range and the parking brake is operated.
  • the lead storage battery 11 is provided as the first power storage unit and the lithium ion storage battery 12 is provided as the second power storage unit, but this may be changed.
  • a high-density storage battery other than the lithium ion storage battery 12 for example, a nickel-hydrogen battery may be used.
  • a capacitor can be used as at least one of the power storage units.
  • the present invention is applied to a motor including a winding field type rotor.
  • the present invention may be applied to a motor including a permanent magnet type rotor.
  • the rotating electrical machine that performs the power generation operation and the power running operation has been described, but the present invention can also be applied to a rotating electrical machine that performs only the power generation operation or the power running operation.
  • the power supply system to which the present disclosure is applied can also be used for uses other than vehicles, for example, for ships, aircraft, robots, and the like.
  • each said component is conceptual and is not limited to the said embodiment.
  • the functions of one component may be realized by being distributed to a plurality of components, or the functions of a plurality of components may be realized by one component.

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Abstract

異常診断装置は、回転電機（２１）が搭載されたシステムの異常診断を実施する。前記異常診断装置は、前記システムの異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部で異常を検出したことに伴い、前記回転電機を安全側で制御するためのフェールセーフ処理を実施するフェールセーフ処理部と、前記システムの正常時に、前記フェールセーフ処理を実施するべき異常が生じたものとして偽の異常信号を生成する異常信号生成部と、前記異常信号生成部により生成された偽の異常信号に基づいて、前記フェールセーフ処理が正常に作動するか否かの作動確認を実施する作動確認部と、を備える。

Description

異常診断装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１６年８月１０日に出願された日本出願番号２０１６－１５７５５４号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、異常診断装置に関し、詳しくは、回転電機を備えるシステムの異常診断を実施する異常診断装置に関する。
　従来、回転電機を備えるシステムにおいて、電圧異常等の異常状態を検出し、フェールセーフ機能を作動させることで、回転電機を安全側で制御することが行われている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、回転電機の出力回路が過電圧であると判定された場合に、電力変換装置を制御して回転電機を相短絡状態とすることにより、回転電機に短絡電流が流れるようにすることが開示されている。これにより、回転電機が発電機として作動中に制御回路の充電経路に急激な電圧上昇が発生した場合にも、過電圧を抑制するとともに、速やかに電圧低下させることにより、回路素子や各装置の破損等を抑制するようにしている。
特許第４６７５２９９号公報
　回転電機のフェールセーフ機能が正常に作動しなくなった場合でも、システムが正常に作動している限りは主機能に影響が出ないことがある。そのため、ユーザは、回転電機のフェールセーフ機能が正常に作動しなくなっていることに気付くことができないおそれがある。しかしながら、回転電機のフェールセーフ機能が故障している状態で車両の使用を継続すると、システムに異常が発生した場合に何ら対処できず、その結果、回転電機を保護できないことが懸念される。
　例えば、特許文献１に記載されているシステムにおいて、過電圧判定部に異常が発生するとフェールセーフ機能が正常に作動しない状態となるが、主機能である発電機能や力行機能が正常に作動している場合には、ユーザはフェールセーフ機能の異常に気付くことができない。そして、フェールセーフ機能の異常が解消されずに車両の使用が継続され、例えば車両の振動等により制御装置と直流電源とを接続するコネクタが外れるなどして、実際に過電圧が発生した場合、回転電機を相短絡状態にする制御は作動せず、過電圧による回路素子や各装置の損傷等を回避できないことが懸念される。
　本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、異常発生時に回転電機を安全側で制御するためのフェールセーフ処理が正常に作動することを、異常が発生する前に把握することができる異常診断装置を提供することを一つの目的とする。
　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説明する。
　本開示の第１の態様において、回転電機が搭載されたシステムの異常診断を実施する異常診断装置であって、前記システムの異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部で異常を検出したことに伴い、前記回転電機を安全側で制御するためのフェールセーフ処理を実施するフェールセーフ処理部と、前記システムの正常時に、前記フェールセーフ処理を実施するべき異常が生じたものとして偽の異常信号を生成する異常信号生成部と、前記異常信号生成部により生成された偽の異常信号に基づいて、前記フェールセーフ処理が正常に作動するか否かの作動確認を実施する作動確認部と、を備える。
　上記構成では、システムの正常時に、フェールセーフ処理を実施するべき異常が生じたものとして偽の異常信号を生成し、その偽の異常信号に基づいて、回転電機を安全側で制御するためのフェールセーフ機能が正常に作動するか否かの作動確認を実施する。つまり、システムの正常時において、異常状態に陥っているものと仮想的に認識させ、その仮想的な異常状態に伴い、フェールセーフ機能が正常に作動するか否かの作動確認を実施する。こうした構成によれば、異常が発生する前に、回転電機を安全側で制御するためのフェールセーフ機能が作動するかしないかを把握することができる。また、フェールセーフ機能の作動の可否を異常発生前に把握しておくことにより、異常発生前の段階でフェールセーフ機能が作動するかしないかに応じた制御を実施することが可能である。これにより、回転電機を適切に保護することができる。
　本開示の第２の態様において、前記作動確認部は、前記回転電機の作動停止期間に、前記偽の異常信号に基づいて前記作動確認を実施する。こうした構成とすることで、回転電機の発電及び力行の通常機能を阻害しないようにしつつ、異常検出に伴うフェールセーフ機能の作動を確認することができる。
　本開示の第３の態様において、前記フェールセーフ処理部は、前記回転電機に接続される蓄電部の電圧と閾値電圧との比較結果に基づいて前記フェールセーフ処理を実施し、前記閾値電圧と比較する電圧を、前記蓄電部の電圧から、前記閾値電圧よりも低電圧又は高電圧に切り替える切替回路が設けられており、前記異常信号生成部は、前記切替回路により、前記閾値電圧と比較する電圧を、前記蓄電部の電圧から、前記閾値電圧よりも低電圧又は高電圧に切り替えることにより前記偽の異常信号を生成する。
　この構成によれば、回転電機の電源電圧を仮想的に異常な電圧値とするため、閾値電圧との比較処理が正常に作動するか否かを併せて確認することができる。つまり、システムの異常を検出する異常検出機能と、当該異常検出機能による異常検出に伴い回転電機を安全側で制御するためのフェールセーフ機能とが正常に作動するか否かを一連の流れで確認することができる。
　本開示の第４の態様において、前記異常信号生成部は、前記偽の異常信号として、前記異常検出部による実際の検出結果とは異なる異常情報を含む異常信号を生成する。この構成によれば、システム異常時に実際に生成される異常情報を含む異常信号に基づいて、回転電機を安全側で制御するためのフェールセーフ機能が正常に作動するか否かを確認することができる。
　本開示の第５の態様において、前記作動確認部は、前記回転電機でトルク発生させない電流制御により前記作動確認を実施する。この場合、回転電機でトルクを発生させないようにしつつ、回転電機を安全側で制御するためのフェールセーフ機能の作動を確認することができる。これにより、意図しないシステム挙動が生じることによる不都合を回避することができる。
　本開示の第６の態様において、前記作動確認部により前記フェールセーフ処理が正常に作動しないと判断された場合には前記回転電機を電源遮断する。この場合、異常が生じたにも関わらず、回転電機のフェールセーフ機能が正常に作動せず、回転電機を適切に保護できないといった状況に陥ることを回避することができる。
　本開示の第７の態様において、前記回転電機に対して並列接続される第１蓄電部及び第２蓄電部と、前記第１蓄電部と前記回転電機との間の電気経路に設けられ、前記第１蓄電部と前記回転電機とを電気的に接続又は遮断する第１スイッチと、前記第２蓄電部と前記回転電機との間の電気経路に設けられ、前記第２蓄電部と前記回転電機とを電気的に接続又は遮断する第２スイッチと、を備え、前記作動確認部による前記フェールセーフ処理の作動確認中は、該作動確認中に駆動される電気負荷に対して前記第１蓄電部から給電し、前記作動確認部は、前記第１スイッチを開放することにより前記第１蓄電部と前記回転電機とを電気的に遮断し、かつ前記第２スイッチを閉鎖することにより前記第２蓄電部と前記回転電機とを電気的に接続した状態で前記作動確認を実施する。
　この構成では、フェールセーフ機能の作動確認の実施中は、第２蓄電部及び回転電機を第１蓄電部から切り離し、第２蓄電部から回転電機に給電することによって行う。このとき、フェールセーフ機能の作動確認中は、該作動確認中に駆動される電気負荷に対して第１蓄電部から給電するため、負荷を安定して駆動させることができる。また、フェールセーフ機能の作動確認についても安定した電力状態で実施することができ、作動確認処理を適正に実施することができる。
　本開示の第８の態様において、前記異常診断装置は、前記回転電機と、前記回転電機の作動を制御する制御装置とを備える機電一体型の回転電機ユニットが搭載されたシステムに適用される。この場合、機電一体型の回転電機ユニットが正常に機能している状況下で、回転電機ユニットを構成する回転電機を安全側で制御するためのフェールセーフ機能が異常発生時に正常に作動するか否かを、フェールセーフ機能を作動させる状況になる前に事前に確認しておくことができる。また、回転電機ユニットが備える制御装置から出力される偽の異常信号に基づいて、フェールセーフ機能が作動するか否かを確認する構成では、上記フェールセーフ機能の作動確認をできるだけ速やかに行うことが可能となる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、車両システムを示す電気回路図であり、 図２は、回転電機ユニットの電気的構成を示す回路図であり、 図３は、電圧監視部の電気的構成の一部を示す回路図であり、 図４は、第１実施形態の異常診断機能の作動確認処理を表す機能ブロック図であり、 図５は、電圧異常に対する作動確認処理の処理手順を示すフローチャートであり、 図６は、第２実施形態の作動確認処理を示すタイムチャートであり、 図７は、第２実施形態の異常診断機能の作動確認処理を表す機能ブロック図であり、 図８は、異常信号に対する作動確認処理の処理手順を示すフローチャートであり、 図９は、電源状態切替処理の処理手順を示すフローチャートである。
　（第１実施形態）
　以下、第１実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、エンジン（内燃機関）を駆動源として走行する車両の各種機器に電力を供給する車両システムにおいて、当該システムの異常診断を実施する異常診断装置を具体化するものとしている。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
　図１に示すように、車両システムは、蓄電部として鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを有する２電源システムである。各蓄電池１１，１２からは、スタータ１３や、各種の電気負荷１４，１５、回転電機ユニット１６への給電が可能となっている。また、各蓄電池１１，１２に対しては、回転電機ユニット１６による充電が可能となっている。本システムでは、回転電機ユニット１６及び電気負荷１４，１５のそれぞれに対して、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が並列に接続されている。
　鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であることが望ましい。このリチウムイオン蓄電池１２は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池１１，１２の定格電圧はいずれも同じであり、例えば１２Ｖである。
　リチウムイオン蓄電池１２は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットＵとして構成されている。電池ユニットＵは、２つの出力端子Ｐ１，Ｐ２を有しており、このうち出力端子Ｐ１に鉛蓄電池１１とスタータ１３と電気負荷１４とが接続され、出力端子Ｐ２に電気負荷１５と回転電機ユニット１６とが接続されている。
　各電気負荷１４，１５は、各蓄電池１１，１２からの供給電力の電圧に対する要求が相違するものである。具体的には、電気負荷１４には、供給電力の電圧が一定又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。これに対し、電気負荷１５は、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷である。
　定電圧要求負荷である電気負荷１４の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンＥＣＵ等の各種ＥＣＵが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が確保される。電気負荷１４として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。電気負荷１５の具体例としては、シートヒータやリヤウインドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウインドウのワイパ、空調装置の送風ファン等が挙げられる。
　回転電機ユニット１６は、回転電機２１と、インバータ２２と、界磁回路２３と、回転電機２１の作動を制御する回転電機ＥＣＵ２４とを備えている。回転電機ユニット１６は、モータ機能付き発電機であり、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されている。回転電機ユニット１６の詳細については後述する。
　電池ユニットＵには、ユニット内電気経路として、各出力端子Ｐ１，Ｐ２を繋ぐ電気経路Ｌ１と、電気経路Ｌ１上の点Ｎ１とリチウムイオン蓄電池１２とを繋ぐ電気経路Ｌ２とが設けられている。このうち電気経路Ｌ１にスイッチ３１が設けられ、電気経路Ｌ２にスイッチ３２が設けられている。
　また、電池ユニットＵには、スイッチ３１を迂回するバイパス経路Ｌ３が設けられている。バイパス経路Ｌ３は、出力端子Ｐ３と電気経路Ｌ１上の点Ｎ１とを接続するようにして設けられている。出力端子Ｐ３は、ヒューズ３５を介して鉛蓄電池１１に接続されている。このバイパス経路Ｌ３によって、スイッチ３１を介さずに、鉛蓄電池１１と電気負荷１５及び回転電機ユニット１６との接続が可能となっている。バイパス経路Ｌ３には、例えば常閉式の機械式リレーからなるバイパススイッチ３６が設けられている。バイパススイッチ３６をオン（閉鎖）することで、スイッチ３１がオフ（開放）されていても鉛蓄電池１１と電気負荷１５及び回転電機ユニット１６とが電気的に接続される。
　電池ユニットＵは、各スイッチ３１，３２，３６のオンオフ（開閉）を制御する電池ＥＣＵ３７を備えている。電池ＥＣＵ３７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。電池ＥＣＵ３７は、車両の走行状態や各蓄電池１１，１２の蓄電状態に基づいて、各スイッチ３１，３２，３６のオンオフを制御する。これにより、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを選択的に用いて充放電が実施される。例えば、電池ＥＣＵ３７は、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣ（State Of Charge）を算出し、ＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるようにリチウムイオン蓄電池１２への充電量及び放電量を制御する。
　回転電機ユニット１６の回転電機ＥＣＵ２４や、電池ユニットＵの電池ＥＣＵ３７には、各ＥＣＵ２３，３７を統括的に管理する上位制御装置としてのエンジンＥＣＵ４０が接続されている。エンジンＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されており、都度のエンジン運転状態や車両走行状態に基づいてエンジン４２の運転を制御する。各ＥＣＵ２３，３７，４０は、ＣＡＮ等の通信ネットワークを構築する通信線４１により接続されて相互に通信可能となっており、所定周期で双方向の通信が実施される。これにより、各ＥＣＵ２３，３７，４０に記憶される各種データを互いに共有している。
　次に、回転電機ユニット１６の電気的構成について図２を用いて説明する。回転電機２１は３相交流モータであり、３相電機子巻線２５としてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗと、界磁巻線２６とを備えている。回転電機ユニット１６は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えるものとなっている。具体的には、回転電機２１の回転軸は、図示しないエンジン出力軸に対してベルトにより駆動連結されている。このベルトを介して、エンジン出力軸の回転に伴い回転電機２１の回転軸が回転することによって発電し、回転電機２１の回転軸の回転に伴いエンジン出力軸が回転することによって、エンジン出力軸に回転力を付与する。
　インバータ２２は、各相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗから出力される交流電圧を直流電圧に変換して電池ユニットＵに対して出力する。また、インバータ２２は、電池ユニットＵから入力される直流電圧を交流電圧に変換して各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗへ出力する。インバータ２２は、相巻線の相数と同数の上下アームを有するブリッジ回路であり、３相全波整流回路を構成している。インバータ２２は、回転電機２１に供給される電力を調節することで回転電機２１を駆動する駆動回路を構成している。
　インバータ２２は、相ごとに上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎを備えている。本実施形態では、各スイッチＳｐ，Ｓｎとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。上アームスイッチＳｐには、上アームダイオードＤｐが逆並列に接続され、下アームスイッチＳｎには、下アームダイオードＤｎが逆並列に接続されている。本実施形態では、各ダイオードＤｐ，Ｄｎとして、各スイッチＳｐ，Ｓｎのボディダイオードを用いている。なお、各ダイオードＤｐ，Ｄｎとしては、ボディダイオードに限らず、例えば各スイッチＳｐ，Ｓｎとは別部品のダイオードであってもよい。各相におけるスイッチＳｐ，Ｓｎの直列接続体の中間接続点は、各相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗの一端にそれぞれ接続されている。
　界磁回路２３は双方向スイッチであり、界磁巻線２６に直流電圧を印加可能とされている。本実施形態において界磁回路２３は、４個のスイッチＳｐ，Ｓｎを組み合わせたＨブリッジ整流回路を構成している。各スイッチＳｐ，Ｓｎの基本構成はインバータ２２の各スイッチと同じであるため、ここでは説明を省略する。本実施形態では、各スイッチＳｐ，Ｓｎのスイッチング制御によって界磁巻線２６に印加する直流電圧を調整することにより、界磁巻線２６に流れる界磁電流の向き及び電流量を制御する。
　インバータ２２及び界磁回路２３を構成する各スイッチＳｐ，Ｓｎは、ドライバ２７を介してそれぞれ独立にオン／オフ駆動が切り替えられる。本システムには、各相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出する電流検出部２９Ａ、及び界磁電流ｉｆを検出する電流検出部２９Ｂがそれぞれ設けられている。電流検出部２９Ａ，２９Ｂは、例えばカレントトランスや抵抗器を備えるものが用いられる。
　回転電機ＥＣＵ２４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。回転電機ＥＣＵ２４は、界磁巻線２６に流す界磁電流を調整することにより、回転電機ユニット１６の発電電圧（電池ユニットＵに対する出力電圧）を制御する。また、回転電機ＥＣＵ２４は、車両の走行開始後にインバータ２２を制御して回転電機２１を駆動させて、エンジンの駆動力をアシストする。回転電機２１は、エンジン始動時にクランク軸に初期回転を付与することが可能であり、エンジン始動装置としての機能も有している。
　次に、本システムで実施される異常診断処理について説明する。本システムは、異常診断機能として、当該システムに異常が生じていることを検出する異常検出機能、及び当該異常検出処理による異常検出に伴い回転電機２１を安全側で制御するためのフェールセーフ機能を有している。
　システム異常としては、回転電機２１に接続される蓄電部（鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２）の端子電圧である電源電圧の低下又は上昇といった電圧異常、電池ユニットＵでの各スイッチのオンオフ故障、リチウムイオン蓄電池１２の異常高温等が挙げられる。電源電圧異常や電池ユニットＵでの異常発生に対するフェールセーフ処理として、回転電機ユニット１６は、回転電機２１の作動制限を実施する。本実施形態では、回転電機２１の作動制限として、インバータ２２及び界磁回路２３の各スイッチＳｐ，Ｓｎをオフにして回転電機２１を電流遮断する処理を実施する。
　電源電圧の異常検出は、回転電機ユニット１６に搭載されたＡＳＩＣ２８によって実施される。図３は、電源電圧の低下を監視する電圧監視部の電気的構成を示す図である。ＡＳＩＣ２８は、電源電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上であることを監視するための電圧監視部としてコンパレータ４６を備えている。コンパレータ４６の一方の入力端子（ここでは反転入力端子）には、電源（鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２）の電圧が抵抗４１及びバッファ４５を介して印加され、他方の入力端子（ここでは非反転入力端子）には、電源４７の電圧を分圧した電圧が印加されている。
　電源４７は、例えば定電圧回路により構成されており、定電圧が例えば５Ｖである。電源４７には、２つの抵抗４３，４４が直列に接続されており、抵抗４３，４４により分圧回路が形成されている。これら抵抗４３，４４の中間点電圧が、閾値電圧Ｖｔｈとしてコンパレータ４６の非反転入力端子に入力される。コンパレータ４６の出力端子からは、電源電圧と閾値電圧Ｖｔｈとの比較結果に応じた信号（Ｈ又はＬ）が出力される。なお、電源電圧は、抵抗４１で降圧されて基準電圧を生成するものであるため、コンパレータ４６の反転入力端子には、実際には、電源電圧を降圧した電圧が印加されている。
　コンパレータ４６の出力信号はドライバ２７に入力され、その入力された信号に応じてインバータ２２及び界磁回路２３の各スイッチＳｐ，Ｓｎがオン、オフ駆動される。具体的には、コンパレータ４６の出力信号がＬであれば電源電圧は正常と判断され、この場合には、上位制御装置からのトルク指令に基づく通常のスイッチング制御が実施される。一方、コンパレータ４６の出力信号がＨであれば、電源電圧が低下する電圧低下異常が生じているものとされ、この場合にはインバータ２２及び界磁回路２３の各スイッチＳｐ，Ｓｎがオフ駆動される。
　なお、スイッチ故障や異常高温等といった電池ユニットＵでの異常については、電池ＥＣＵ３７で検出される。電池ＥＣＵ３７は、異常発生を示す異常信号を、通信線４１を介して他のＥＣＵ、すなわち回転電機ＥＣＵ２４やエンジンＥＣＵ４０に対して出力する。回転電機ＥＣＵ２４は、ＡＳＩＣ２８による電圧異常の検出結果や、電池ＥＣＵ３７から受信した異常信号に基づいて、回転電機２１をフェールセーフ作動させる。
　ここで、車両システムにおいてフェールセーフ機能が正常に作動しない状態になっている場合でも、システムが正常に作動している限り、主機能に影響が出ないことがある。そのため、ユーザはフェールセーフ機能が正常に作動しなくなっていることに気付くことができないおそれがある。しかしながら、フェールセーフ機能が故障している状態で車両の使用を継続すると、システム異常が発生した場合に何ら対処できず、その結果、回転電機２１を保護できないことが懸念される。
　そこで本実施形態では、車両システムの正常時に、フェールセーフ処理を実施すべき異常が生じたものとして偽の異常信号をＡＳＩＣ２８から出力されるように構成し、その偽の異常信号に基づいてフェールセーフ機能が正常に作動するか否かの作動確認を実施することとしている。つまり、車両システムの正常時に、フェールセーフ処理を実施すべき異常を仮想的に作り出し、その仮想的な異常の状況下で、フェールセーフ機能が正常に作動するか否かの作動確認を実施する。
　具体的には、本実施形態では、回転電機２１の作動停止期間において、コンパレータ４６の反転入力端子に、閾値電圧Ｖｔｈよりも低い電圧値を入力することによって、電圧低下異常が生じていることを示す偽の異常信号をＡＳＩＣ２８で生成させる。そして、その偽の異常信号をＡＳＩＣ２８からステータ側又は界磁側に出力する。このときの各相電流及び界磁電流をモニタすることにより、電源電圧の低下時に回転電機２１の電流遮断を確実に実施できることを確認する。なお、本実施形態では、フェールセーフ処理部２４Ｃ及びＡＳＩＣ２８によって、本開示の「フェールセーフ処理部」を構成しており、回転電機ＥＣＵ２４及びＡＳＩＣ２８が「異常信号生成部」を構成している。
　偽の異常信号を生成するための構成について、回転電機ユニット１６は、図３に示すように、ＡＳＩＣ２８の上流側に電圧切替回路５１を備えている。電圧切替回路５１は、コンパレータ４６の反転入力端子の入力電圧を、実際の電源電圧に対応する電圧値とするか、それとも閾値電圧Ｖｔｈよりも低い電圧値とするかを切り替える。
　具体的には、電圧切替回路５１は、図３に示すように、回転電機ＥＣＵ２４によってオンオフ制御されるスイッチ５２を備えている。スイッチ５２の一端は接地されており、他端には、直列に配置された２つの抵抗５３，４１を介して電池ユニットＵに接続されている。これら２つの抵抗４１，５３により分圧回路が形成されている。スイッチ５２がオフからオンへ切り替えられると、２つの抵抗４１，５３の中間点電圧Ｔｍがコンパレータ４６の反転入力端子に入力される。このとき入力される中間点電圧Ｔｍが閾値電圧Ｖｔｈよりも低くなるように、２つの抵抗４１，５３の抵抗値がそれぞれ定められている。
　図４は、電圧異常に対する異常診断機能が正常に作動することを確認する作動確認処理を表す機能ブロック図である。回転電機ＥＣＵ２４は、トルク制御部２４Ａと、異常検出部２４Ｂと、フェールセーフ処理部２４Ｃと、作動確認部２４Ｄとを備えている。トルク制御部２４Ａは、エンジンＥＣＵ４０から受信したトルク指令に基づいて、インバータ２２及び界磁回路２３の各スイッチをスイッチング制御する。これにより、回転電機２１による発電又は力行が行われる。
　異常検出部２４Ｂは、回転電機ユニット１６で発生する異常を検出したり、他のＥＣＵ（本実施形態では電池ＥＣＵ３７）から異常信号を受信したりする。フェールセーフ処理部２４Ｃは、異常検出部２４Ｂから、車両システムで発生した異常に関する情報（異常情報）を含む異常信号を受信したことに基づいて、フェールセーフ処理のための電流制御を実施する。フェールセーフ処理として本実施形態では、ステータ側及び界磁側の電流遮断を実施する。
　異常診断機能の作動確認処理に関し、トルク制御部２４Ａは、異常診断機能の作動確認処理を実行するためのトリガとして確認開始フラグを入力すると、回転電機２１に対し、電流遮断が行われることを確認するための微小電流として作動確認用電流を流すべく電流制御を実施する。本実施形態では、ステータ側及び界磁側の作動確認を別個に実施する。したがって、ステータ側及び界磁側のうち一方を作動確認対象として選択し、その選択した作動確認対象に作動確認用電流を流す。これにより、回転電機２１からトルク発生しないようにする。確認開始フラグは、本実施形態では、システム終了に伴いエンジンＥＣＵ４０から受信するフラグである。
　作動確認部２４Ｄは、確認開始フラグの入力に伴い作動確認対象に電流を流した後、電圧切替回路５１のスイッチ５２に切替指令を出力し、スイッチ５２をオン駆動する。これにより、ＡＳＩＣ２８の電圧監視部２８Ａには、閾値電圧Ｖｔｈと比較する電圧として、閾値電圧Ｖｔｈよりも低い電圧が入力される。この低電圧の入力により、ＡＳＩＣ２８からドライバ２７を介してインバータ２２及び界磁回路２３に異常信号、つまり仮想的な異常を生じさせるための偽の異常信号が出力される。この異常信号の出力により、回転電機２１の電流遮断を行うべく、作動確認対象の各スイッチがオフ駆動される。作動確認部２４Ｄは、このとき入力される界磁側及びステータ側の電流検出値に基づき、作動確認対象の各スイッチが実際にオフになったか否か、つまり電流遮断が行われたか否かを確認する。
　なお、界磁側の作動確認は各相について順次行うが、その実施の順序は特に限定されない。作動確認用電流については、作動確認対象の電気経路において電流が流れるように電流制御し、作動確認の際には、作動確認用電流を流した電気経路上のスイッチをオフにする。また、ステータ側についても同じく、作動確認はＵ相、Ｖ相、Ｗ相について順次行うが、その際の実施の順序は特に限定されない。作動確認用電流については、作動確認対象とする相巻線に電流が流れるように電流制御し、作動確認の際には、作動確認用電流を流した相巻線に接続されるスイッチをオフにする。
　次に、電圧低下異常に対する異常診断機能の作動確認処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。この処理は、回転電機ＥＣＵ２４が確認開始フラグを入力したことに伴い回転電機ＥＣＵ２４により実行される。
　図５において、ステップＳ１０１では、作動確認用電流制御を行うための指令を出力する。ここでは、ステータ側及び界磁側のうち、まずは界磁側を作動確認対象として選択し、界磁巻線２６に作動確認用電流を流す。続くステップＳ１０２では、電流検出部による電流検出値に基づいて、作動確認用電流が流れているか否かを確認する。電流検出値が所定値以上であれば作動確認用電流が流れているものと判断し、ステップＳ１０３へ進む。
　ステップＳ１０３では、電圧切替回路５１に切替指令を出力する。これにより、スイッチ５２がオンされて偽の異常信号が生成され、その偽の異常信号がＡＳＩＣ２８からドライバ２７に出力される。続くステップＳ１０４では、電流検出部による電流検出値に基づいて、電流遮断が行われているか否かを確認する。例えば、作動確認対象が界磁側である場合には、電流検出部による界磁電流ｉｆの電流検出値と閾値とを比較する。電流検出値が閾値以下である場合には、界磁側については電流遮断が正常に行われ、異常診断機能は正常に作動するものと判断する。
　そしてステップＳ１０５へ進み、電圧低下異常に対する異常診断機能の作動確認の診断パターンが全て完了したか否かを判定する。界磁側及びステータ側のうちステータ側についての作動確認が未実施である場合には、ステップＳ１０５で否定判定され、ステータ側について、ステップＳ１０１～Ｓ１０５の処理を再度実行する。界磁側及びステータ側のそれぞれについて、異常診断機能の作動確認が終了すると、ステップＳ１０５で肯定判定され、そのまま本処理を終了する。
　作動確認用電流を流したにもかかわらず所定値以上の電流値が確認されなかった場合には、ステップＳ１０２で否定判定され、ステップＳ１０６に進み、異常有りの旨をエンジンＥＣＵ４０及び電池ＥＣＵ３７に出力する。
　電圧切替回路５１に切替指令を出力したにもかかわらず電流遮断が確認されなかった場合には、ステップＳ１０４で否定判定されてステップＳ１０６に進み、異常診断機能に異常有りと判定する。この場合、回転電機ユニット１６は、回転電機２１を電流遮断する。なお、回転電機２１を電流遮断する構成に替えて、ドライバに異常有りの旨を通知してもよいし、又はその両方を実施してもよい。また併せて、異常診断機能に異常が生じていることを示す信号をエンジンＥＣＵ４０及び電池ＥＣＵ３７に出力する。なお、異常診断機能の作動確認を複数回行い、所定回以上異常有りと判定されたことを条件に、回転電機２１の電流遮断、ドライバへの通知を実施してもよい。
　以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
　システムの正常時に、回転電機２１を安全側で制御するためのフェールセーフ処理を実施するべき異常が生じたものとして偽の異常信号を生成し、その偽の異常信号に基づいて当該フェールセーフ機能が正常に作動するか否かの作動確認を実施する構成とした。こうした構成によれば、異常が発生する前に、回転電機２１を安全側で制御するためのフェールセーフ機能が作動するかしないかを事前に把握することができる。これにより、フェールセーフ機能が作動するかしないかに応じた制御を実施することができ、ひいては回転電機２１を適切に保護することができる。
　回転電機２１の作動停止期間に、偽の異常信号に基づいてフェールセーフ機能の作動確認を実施する構成としたため、回転電機２１の発電及び力行の通常機能を阻害しないようにしつつ、異常検出に伴うフェールセーフ機能の作動を確認することができる。特に本実施形態では、システム終了時に作動確認処理を実施することから、フェールセーフ機能の作動確認のための時間を十分に確保することができ、作動確認処理を確実に完了させることができる。
　電源電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下の場合にフェールセーフ処理を実施する構成において、閾値電圧Ｖｔｈと比較する電圧を、電源電圧から、閾値電圧Ｖｔｈよりも低電圧に切り替える切替回路として電圧切替回路５１を設け、フェールセーフ機能の作動確認時には、電圧切替回路５１のスイッチ５２をオン駆動することにより偽の異常信号を出力する構成とした。この構成によれば、回転電機２１の電源電圧を仮想的に異常な電圧値とすることができるため、閾値電圧Ｖｔｈとの比較処理が正常に作動するか否かを併せて確認することができる。つまり、システムの異常を検出する異常検出機能と、当該異常検出機能による異常検出に伴い回転電機を安全側で制御するためのフェールセーフ機能とが正常に作動するか否かを一連の流れで確認することができる。
　回転電機２１のフェールセーフ機能の作動確認を、回転電機２１でトルク発生させない電流制御によって実施する構成としたため、意図しないシステム挙動が生じることによる不都合、具体的には、意図しない車両挙動やドライバビリティの低下等が生じることを回避することができる。
　作動確認処理によって回転電機２１のフェールセーフ処理が正常に作動しないと判断された場合には回転電機２１を電源遮断する構成とした。こうすることにより、システムに異常が生じたにも関わらず回転電機２１のフェールセーフ機能が正常に作動せず、回転電機２１を適切に保護できないといった状況に陥ることを回避することができる。
　（第２実施形態）
　次に、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。上記第１実施形態では、電圧切替回路５１によって電圧低下異常を仮想的に生じさせることで生じた偽の異常信号に基づいて、電圧低下異常に対してフェールセーフ機能が作動するか否かの確認を行った。これに対し、本実施形態では、上記構成に加え、更に、異常検出部２４Ｂによる実際の検出結果とは異なる異常情報を含む異常信号を偽の異常信号として回転電機ＥＣＵ２４で生成し、その偽の異常信号に基づいて、回転電機ＥＣＵ２４が直接、又はＡＳＩＣ２８を介して、フェールセーフ機能を正常に作動させることができるか否かを確認する。
　図６は、異常診断機能の作動確認処理を表すタイムチャートである。この処理は、システム終了時に回転電機ＥＣＵ２４により実行される。
　図６において、コネクタ電源がオンからオフに切り替えられると、まず、インバータ２２及び界磁回路２３の各スイッチを全て一旦オフにする（時刻ｔ１１）。その後、界磁側の電流遮断機能を確認する処理である界磁側確認処理と、ステータ側の電流遮断を確認する処理であるステータ側確認処理とをこの順で実施する。
　具体的には、時刻ｔ１１から所定時間が経過した時刻ｔ１２以降では、界磁側確認処理として、ＡＳＩＣ２８からの指令に基づき界磁電流ｉｆを遮断できるか否かを確認する第１処理と、回転電機ＥＣＵ２４からの指令に基づき界磁電流ｉｆを遮断できるか否かを確認する第２処理とを実施する。
　第１処理では、まず、作動確認用電流として界磁電流ｉｆを流した後、電圧切替回路５１のスイッチ５２をオンすることによって、システムに電圧低下異常を仮想的に生じさせ、その仮想的な異常の状況下での界磁電流ｉｆをモニタすることによりフェールセーフ機能の作動を確認する（時刻ｔ１２～ｔ１４）。具体的には、時刻ｔ１２から所定時間、界磁電流ｉｆを流し、その後、仮想的な電圧低下異常によってフェールセーフ処理が作動し、時刻ｔ１３で界磁回路２３の全スイッチがオフされることによって電流遮断されたことを確認する。
　また、第２処理では、作動確認用電流として界磁電流ｉｆを流した後、回転電機ＥＣＵ２４で生成された偽の異常信号に基づいて界磁回路２３の各スイッチのオフ指令が出力されることにより、界磁電流ｉｆを遮断できるか否かを確認する（時刻ｔ１４～ｔ１５）。界磁側確認処理の実施中は、ステータ側の全スイッチをオフにしたままとする。なお、作動確認は各相について別個に行われるが、その実施の順序は特に限定されない。作動確認用電流については、作動確認対象の電気経路で電流が流れるように電流制御し、作動確認の際には、作動確認用電流を流した電気経路上のスイッチをオフにする。
　界磁側確認処理が終了すると、続いてステータ側確認処理を実施する。ステータ側確認処理としては、ＡＳＩＣ２８からの指令に基づき各相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを遮断できるか否かを確認する第３処理と、回転電機ＥＣＵ２４からの指令に基づき各相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを遮断できるか否かを確認する第４処理と、回転電機ＥＣＵ２４からＡＳＩＣ２８を介して出力された指令に基づき各相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを遮断できるか否かを確認する第５処理と、を実施する。
　第３処理では、まず、作動確認用電流として相電流を流した後、電圧切替回路５１のスイッチ５２をオンすることによって、システムに電圧低下異常を仮想的に生じさせる。そして、その仮想的な異常の状況下での相電流をモニタすることにより、フェールセーフ機能の作動を確認する（時刻ｔ１５～ｔ１６）。また、第４処理では、作動確認用電流として相電流を流した後、回転電機ＥＣＵ２４で生成された偽の異常信号に基づいてインバータ２２の各スイッチのオフ指令が出力されることにより、相電流を遮断できるか否かを確認する（時刻ｔ１６～ｔ１７）。
　第５処理では、回転電機ＥＣＵ２４は、作動確認用電流として相電流を流す。また、回転電機ＥＣＵ２４で生成された偽の異常信号をＡＳＩＣ２８に出力し、その偽の異常信号に基づいて、ＡＳＩＣ２８がシステム異常を判断してインバータ２２の各スイッチのオフ指令を出力する。これにより、相電流を遮断できるか否かを確認する（時刻ｔ１７～ｔ１８）。ステータ側確認処理の実施中は、界磁側の各スイッチはオフにしたままとする。ステータ側の作動確認はＵ相、Ｖ相、Ｗ相について順次行うが、その際の実施の順序は特に限定されない。作動確認用電流については、作動確認対象とする相巻線に電流が流れるように電流制御し、作動確認の際には、電流を流した相巻線に接続されるスイッチをオフにする。
　図７は、異常診断機能が正常に作動するか否かを確認する作動確認処理を表す機能ブロック図である。なお、電圧低下異常に対する異常診断機能の作動確認については図４と同じであるため、ここでは説明を省略する。図７中の括弧内の数字は、第１処理～第５処理での偽の異常信号の出力箇所を表し、第１処理～第５処理の処理番号に対応している。
　回転電機ＥＣＵ２４は、トルク制御部２４Ａ、異常検出部２４Ｂ、フェールセーフ処理部２４Ｃ及び作動確認部２４Ｄに加え、更に異常信号生成部２４Ｅを備えている。異常信号生成部２４Ｅは、作動開始フラグを入力したことに基づいて偽の異常信号を生成し、フェールセーフ処理部２４Ｃ及びＡＳＩＣ２８に出力する。
　偽の異常信号は、異常検出部２４Ｂで異常が検出されていない場合にその検出結果を異常有りと書き替えることにより生成される。この偽の異常信号には、実際に異常が生じた場合に生成される異常信号と同じく、システムの異常情報が含まれている。異常情報としては、例えば電源電圧の異常、電池ユニットＵでの異常等の異常内容に関する情報等がある。フェールセーフ処理部２４Ｃは、異常信号生成部２４Ｅから偽の異常信号を受信すると、その偽の異常信号を受信したことに基づいて、フェールセーフ処理のための電流制御を実施する。
　なお、異常信号生成部２４Ｅの機能を異常検出部２４Ｂが有するものとしてもよい。この場合、異常検出部２４Ｂの検出結果の出力を「異常無し」から「異常有り」の情報に書き替えることにより、異常検出部２４Ｂからフェールセーフ処理部２４Ｃに偽の異常情報を出力する。
　ＡＳＩＣ２８は、電圧監視部２８Ａに加え、更に制御部２８Ｂを備えている。ＡＳＩＣ２８の制御部２８Ｂは、回転電機ＥＣＵ２４の異常信号生成部２４Ｅから偽の異常信号を受信すると、その偽の異常信号を受信したことに基づいて、フェールセーフ処理のための電流制御を実施する。ここでは、ステータ側及び界磁側を電流遮断する。
　次に、異常信号に対する異常診断機能の作動確認処理について、図８のフローチャートを用いて説明する。図８の処理は第５処理に相当する。この処理は、回転電機ＥＣＵ２４が確認開始フラグを入力した後、第１処理～第４処理が終了したタイミングで回転電機ＥＣＵ２４により実行される。
　図８において、ステップＳ２０１では、異常診断機能の作動確認用電流制御を行うための指令を出力する。ここでは、ステータ側に作動確認用電流を流す。続くステップＳ２０２では、電流検出部による電流検出値に基づいて、作動確認用電流が流れているか否かを確認する。電流検出値が所定値以上であれば作動確認用電流が流れているものと判断し、ステップＳ２０３へ進む。
　ステップＳ２０３では、異常検出部２４Ｂによる検出結果を書き替えることによって偽の異常信号を生成し、その生成した偽の異常信号をＡＳＩＣ２８に出力する。続くステップＳ２０４では、電流検出部による電流検出値に基づいて、電流遮断が行われているか否かを確認する。ここでは、各相電流の電流検出値と閾値とを比較する。電流検出値が閾値以下である場合には、回転電機ＥＣＵ２４からの指令に基づきＡＳＩＣ２８によって電流遮断が正常に行われ、異常診断機能は正常に作動するものと判断する。
　作動確認用電流を流したにもかかわらず所定値以上の電流値が確認されなかった場合には、ステップＳ２０２で否定判定され、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、システムに異常が発生していることを示す信号をエンジンＥＣＵ４０及び電池ＥＣＵ３７に出力する。
　偽の異常信号の出力後において電圧遮断が確認されなかった場合には、ステップＳ２０４で否定判定されてステップＳ２０５に進み、異常診断機能に異常有りと判定する。この場合、回転電機ユニット１６は、回転電機２１を電流遮断するか、ドライバに異常有りの旨を通知するか、又はその両方を実施する。併せて、異常診断機能に異常が生じていることを示す信号をエンジンＥＣＵ４０及び電池ＥＣＵ３７に出力する。
　以上詳述した本実施形態によれば、回転電機ＥＣＵ２４の異常信号生成部２４Ｅが、偽の異常信号として、異常検出部２４Ｂによる実際の検出結果とは異なる異常情報を含む異常信号を生成し、その偽の異常信号に基づいて、フェールセーフ機能の作動確認を行うため、システム異常時に実際に生成される異常情報を含む異常信号に基づいて、回転電機を安全側で制御するためのフェールセーフ機能が正常に作動するか否かを確認することができる。
　（他の実施形態）
　本開示は上記実施形態に限定されず、例えば次のように変更してもよい。
　・上記実施形態では、ＡＳＩＣ２８で電源電圧異常を仮想的に生じさせる構成として電源電圧の低下について説明したが、ＡＳＩＣ２８において電源電圧の上昇を仮想的に生じさせ、その仮想的な異常が生じた状況下で、電流検出部２９により検出される電流値に基づいて、フェールセーフ機能が正常に作動するか否かを確認する構成としてもよい。ＡＳＩＣ２８で電源電圧の上昇を仮想的に生じさせる構成については、特に限定されない。例えば、ＡＳＩＣ２８に、電源電圧が上限電圧以下であることを監視するための電圧監視部としてコンパレータを設け、コンパレータの出力端子から電源電圧と上限電圧との比較結果に応じた信号（Ｈ又はＬ）が出力されるようにする。
　・フェールセーフ処理の内容については、回転電機２１を安全側で制御するための処理を実施するものであればよく、回転電機２１を電流遮断するものに限定されない。例えば、フェールセーフ処理により特定の電流パターンで回転電機２１の電流制御を実施することにより、回転電機２１の出力を制限する構成としてもよい。また、電源電圧異常として電源電圧の上昇を検出した場合に、フェールセーフ処理として、回転電機２１を相短絡状態（本実施形態では三相短絡）とすることにより回転電機に短絡電流が流れるように制御する構成としてもよい。
　・フェールセーフ処理として、電流制御とは無関係の処理を実施するものとしてもよい。例えば、フェールセーフ処理が、回転電機２１を安全側にするべくドライバへの通知を行う構成のものに適用してもよい。この場合、異常診断機能の作動確認処理としては、例えば、仮想的な電源電圧異常によって偽の異常信号が出力されたことに伴い、メータＥＣＵからダッシュボードの表示部への出力がなされているか否かを確認することにより行う。
　・上記実施形態では、異常診断機能に対する作動確認処理を界磁側、ステータ側で別々に実施することにより、回転電機２１でトルクが発生しないようにしたが、作動確認用電流制御としてｑ軸電流がゼロになる電流制御を実施することにより、回転電機２１でトルクが発生しないようにしてもよい。また、車両が動かない状態にあるときに異常診断機能に対する作動確認を実施する構成としてもよい。具体的には、車両においてクラッチが開放されて動力伝達が遮断された状態や、シフトレンジがＰレンジであってかつパーキングブレーキが作動された状態で、異常診断機能に対する作動確認を実施してもよい。
　・上記実施形態では、異常診断機能に対する作動確認処理をシステム終了時に実施する構成としたが、システム起動時に実施してもよいし、あるいは回転電機２１に対する発生トルクの上位指令（例えばエンジンＥＣＵ４０からのトルク指令）がゼロである場合に実施する構成としてもよい。システム起動時及び回転電機２１のトルクの上位指令がゼロである場合であれば、システム終了時と同じく、回転電機２１の発電機能及び力行機能を妨げずに異常診断機能の作動確認を実施できる点で好ましい。
　・異常診断機能の作動確認によって異常有りと判定された場合、その判定結果を不揮発メモリに記憶しておき、次回以降のシステム起動後において、その判定結果を維持して回転電機２１の電流遮断や、ユーザへの通知を継続してもよい。
　・上記第２実施形態では、回転電機ＥＣＵ２４で偽の異常信号を生成し、回転電機ＥＣＵ２４から直接又はＡＳＩＣ２８を介して指令することにより、フェールセーフ処理が正常に作動するか否かを判定する構成とした。これに代えて、エンジンＥＣＵ４０が偽の異常信号を生成し、回転電機ＥＣＵ２４又はＡＳＩＣ２８に出力することによって、回転電機２１を安全側に制御するためのフェールセーフ処理が正常に作動するか否かを判定してもよい。あるいは、電池ＥＣＵ３７が偽の異常信号を生成し、回転電機ＥＣＵ２４又はＡＳＩＣ２８に出力することによって、回転電機２１を安全側に制御するためのフェールセーフ処理が正常に作動するか否かを判定してもよい。
　・異常診断機能の作動確認処理については、電池ユニットＵからの供給電力によって実施することが好ましい。この場合、作動確認処理の開始前に、電池ユニットＵの電源状態が、異常診断機能の作動確認に必要な電力を供給可能な状態であるか否かを判定し、給電可能な状態であることを条件に、異常診断機能の作動確認処理を実施する構成としてもよい。
　・上記実施形態では、ＡＳＩＣ２８を回転電機ＥＣＵ２４とは別に設けたが、ＡＳＩＣ２８の機能を回転電機ＥＣＵ２４が有していてもよい。
　・回転電機２１に対して並列接続される蓄電池として鉛蓄電池１１（第１蓄電部）及びリチウムイオン蓄電池１２（第２蓄電部）を備えるシステムにおいて、図１に示すように、第１蓄電部と回転電機２１との間の電気経路に設けられ、第１蓄電部と回転電機２１とを電気的に接続又は遮断するスイッチ３１（第１スイッチ）と、第２蓄電部と回転電機２１との間の電気経路に設けられ、第２蓄電部と回転電機２１とを電気的に接続又は遮断するスイッチ３２（第２スイッチ）とを設けておく。そして、作動確認部２４Ｄによるフェールセーフ機能の作動確認中は、該作動確認中に駆動される電気負荷に対して第１蓄電部から給電する。また、作動確認部２４Ｄは、スイッチ３１を開放することによって第１蓄電部と回転電機２１とを電気的に遮断し、かつスイッチ３２を閉鎖することによって第２蓄電部と回転電機２１とを電気的に接続した状態で作動確認を実施する電源状態切替処理を実施する構成としてもよい。つまり、フェールセーフ機能の作動確認の実施中は、第２蓄電部及び回転電機２１を第１蓄電部から切り離し、第２蓄電部から回転電機２１に給電することによって行う。このとき、フェールセーフ機能の作動確認中は、該作動確認中に駆動される電気負荷に対して第１蓄電部から給電するため、電気負荷を安定して駆動させることができる。また、フェールセーフ機能の作動確認についても安定した電力状態で実施することができ、作動確認処理を適正に実施することができる。
　図９は、電源状態切替処理の処理手順を示すフローチャートである。図９において、ステップＳ３０１では、システムの電源状態をフェールセーフ機能の作動確認処理用に切り替える。図１のシステムでは、スイッチ３１及びスイッチ３６を開放し、スイッチ３２を閉鎖する。続くステップＳ３０２では、フェールセーフ機能の作動確認処理が終了したか否かを判定する。このとき、作動確認処理が終了していなければ、その電源状態を保持し、終了していれば、ステップＳ３０３へ進み、電源状態を元に戻す。作動確認処理をシステム終了時に行う場合には、スイッチ３１，３２，３６を全て開放状態にする。
　・図１の構成では、電池ユニットＵの出力端子Ｐ１の側、すなわち鉛蓄電池１１の側に定電圧要求負荷である電気負荷１４を接続し、出力端子Ｐ２側、すなわち回転電機ユニット１６側に一般負荷である電気負荷１５を接続する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、電池ユニットＵの出力端子Ｐ１側に電気負荷１５（一般負荷）を接続し、出力端子Ｐ２側に電気負荷１４（定電圧要求負荷）を接続する構成としてもよい。
　・上記実施形態では、界磁側及びステータ側の両方について、異常診断機能の作動確認を実施したが、いずれか一方についてのみ異常診断機能の作動確認を実施する構成としてもよい。また、上記第２実施形態において、第１処理～第５処理のうちの一部のみを実施する構成としてもよい。
　・上記第２実施形態では、電圧切替回路５１を用いて生成した偽の異常信号に基づいて、電圧低下異常に対してフェールセーフ機能が作動するか否かを確認する処理と、回転電機ＥＣＵ２４の異常信号生成部２４Ｅで生成した偽の異常信号に基づいて、回転電機ＥＣＵ２４が直接又はＡＳＩＣ２８を介してフェールセーフ機能が作動するか否かを確認する処理とを行ったが、後者の処理のみを実施する構成であってもよい。
　・上記実施形態では、回転電機２１の作動停止期間に、偽の異常信号に基づくフェールセーフ機能の作動確認を行ったが、回転電機２１の作動期間に行ってもよい。この場合、車両の動力伝達が遮断された状態や、シフトレンジがＰレンジであってかつパーキングブレーキが作動された状態で作動確認を実施することが望ましい。
　・上記実施形態では、第１蓄電部として鉛蓄電池１１を設けるとともに、第２蓄電部としてリチウムイオン蓄電池１２を設ける構成としたが、これを変更してもよい。第２蓄電部として、リチウムイオン蓄電池１２以外の高密度蓄電池、例えばニッケル－水素電池を用いてもよい。その他、少なくともいずれかの蓄電部としてキャパシタを用いることも可能である。
　・上記実施形態では、巻線界磁型の回転子を備えるモータに適用する場合について説明したが、永久磁石型の回転子を備えるモータに適用してもよい。
　・上記実施形態では、回転電機２１として３相交流モータを用いる場合について説明したが、例えば６相交流モータ等のような３相交流モータ以外のものに適用してもよい。
　・上記実施形態では、発電動作と力行動作とを行う回転電機について説明したが、発電動作及び力行動作のいずれかのみを行う回転電機にも適用することができる。
　・本開示が適用される電源システムを、車両以外の用途、例えば船舶、航空機、ロボット等の用途に用いることも可能である。
　・上記の各構成要素は概念的なものであり、上記実施形態に限定されない。例えば、一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散して実現したり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素で実現したりしてもよい。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (8)

  1. 　回転電機（２１）が搭載されたシステムの異常診断を実施する異常診断装置であって、
    　前記システムの異常を検出する異常検出部と、
    　前記異常検出部で異常を検出したことに伴い、前記回転電機を安全側で制御するためのフェールセーフ処理を実施するフェールセーフ処理部と、
    　前記システムの正常時に、前記フェールセーフ処理を実施するべき異常が生じたものとして偽の異常信号を生成する異常信号生成部と、
    　前記異常信号生成部により生成された偽の異常信号に基づいて、前記フェールセーフ処理が正常に作動するか否かの作動確認を実施する作動確認部と、
    を備える異常診断装置。
  2. 　前記作動確認部は、前記回転電機の作動停止期間に、前記偽の異常信号に基づいて前記作動確認を実施する、請求項１に記載の異常診断装置。
  3. 　前記フェールセーフ処理部は、前記回転電機に接続される蓄電部（１１，１２）の電圧と閾値電圧との比較結果に基づいて前記フェールセーフ処理を実施し、
    　前記閾値電圧と比較する電圧を、前記蓄電部の電圧から、前記閾値電圧よりも低電圧又は高電圧に切り替える切替回路（５１）が設けられており、
    　前記異常信号生成部は、前記切替回路により、前記閾値電圧と比較する電圧を、前記蓄電部の電圧から、前記閾値電圧よりも低電圧又は高電圧に切り替えることにより前記偽の異常信号を生成する、請求項１又は２に記載の異常診断装置。
  4. 　前記異常信号生成部は、前記偽の異常信号として、前記異常検出部による実際の検出結果とは異なる異常情報を含む異常信号を生成する、請求項１～３のいずれか一項に記載の異常診断装置。
  5. 　前記作動確認部は、前記回転電機でトルク発生させない電流制御により前記作動確認を実施する、請求項１～４のいずれか一項に記載の異常診断装置。
  6. 　前記作動確認部により前記フェールセーフ処理が正常に作動しないと判断された場合には前記回転電機を電源遮断する、請求項１～５のいずれか一項に記載の異常診断装置。
  7. 　前記回転電機に対して並列接続される第１蓄電部（１１）及び第２蓄電部（１２）と、
    　前記第１蓄電部と前記回転電機との間の電気経路に設けられ、前記第１蓄電部と前記回転電機とを電気的に接続又は遮断する第１スイッチ（３１）と、
    　前記第２蓄電部と前記回転電機との間の電気経路に設けられ、前記第２蓄電部と前記回転電機とを電気的に接続又は遮断する第２スイッチ（３２）と、を備え、
    　前記作動確認部による前記フェールセーフ処理の作動確認中は、該作動確認中に駆動される電気負荷に対して前記第１蓄電部から給電し、
    　前記作動確認部は、前記第１スイッチを開放することにより前記第１蓄電部と前記回転電機とを電気的に遮断し、かつ前記第２スイッチを閉鎖することにより前記第２蓄電部と前記回転電機とを電気的に接続した状態で前記作動確認を実施する、請求項１～６のいずれか一項に記載の異常診断装置。
  8. 　前記回転電機と、前記回転電機の作動を制御する制御装置（２４）とを備える機電一体型の回転電機ユニット（１６）が搭載されたシステムに適用される、請求項１～７のいずれか一項に記載の異常診断装置。
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