WO2021039278A1 - 故障診断装置 - Google Patents

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motor
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temperature sensor
failure
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逸郎 野村
吉田　毅
茂浩 西田
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G01K7/24—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a temperature sensor failure diagnosis device that diagnoses a failure of a temperature sensor that detects the temperature of a motor.
  • Patent Document 1 describes a technique for diagnosing a failure of a temperature sensor.
  • Patent Document 1 states, "In step S30, it is determined whether or not an abnormality has occurred in the thermistor Th. Specifically, when the threshold value arrival period Ty is equal to or longer than the set duration Tx (T1, T2, T3 or T4). It is determined whether or not the continuation is continued. If the threshold value arrival period Ty continues for the set duration Tx or more (Ty ⁇ Tx; YES), an abnormality of the thermistor Th is notified [step S32], and a return (end). Including. The same shall apply hereinafter.) ”.
  • Patent Document 1 it is possible to diagnose a so-called high sticking failure and low sticking failure of a temperature sensor in which the sensor output is fixed to the maximum value or the minimum value of the output range due to a failure of the temperature sensor. It is not possible to diagnose a so-called intermediate sticking failure (stack failure) in which the sensor output is fixed at an intermediate value within the output range due to a failure of the temperature sensor.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a failure diagnosis device for diagnosing an intermediate sticking failure of a temperature sensor.
  • the failure diagnosis device of the present invention that solves the above problems is a failure diagnosis device for a temperature sensor that diagnoses a failure of a temperature sensor that detects the temperature of a motor, and starts a failure diagnosis based on a change in power consumption of the motor.
  • diagnosis start determination unit that determines whether or not to perform the failure diagnosis and the diagnosis start determination unit determine that the failure diagnosis is to be started
  • the sensor output change amount of the output value of the temperature sensor is measured at a predetermined time, and the sensor is used. It is characterized by including a failure diagnosis unit for determining that the temperature sensor has failed when the absolute value of the output change amount is less than a preset failure determination threshold value (T).
  • T preset failure determination threshold value
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a power train of a vehicle provided with a failure diagnosis device for a temperature sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing an overall configuration of a motor and an inverter provided with a diagnostic device for a temperature sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of the relationship between motor power consumption and temperature sensor detection temperature as an example of an abnormality diagnosis method executed by the temperature sensor diagnostic device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of precondition determination of motor power consumption and failure diagnosis as an example of an abnormality diagnosis method executed by the diagnostic device of the temperature sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a motor temperature and a failure diagnosis determination as an example of an abnormality diagnosis method executed by the diagnostic device of the temperature sensor according to the first embodiment.
  • the flowchart which shows an example of the abnormality diagnosis method executed by the diagnostic apparatus of the temperature sensor which concerns on 1st Embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of precondition determination of motor power consumption and failure diagnosis as an example of an abnormality diagnosis method executed by the diagnostic device of the temperature sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a vehicle provided with a failure diagnosis device for a temperature sensor according to the first embodiment.
  • the failure diagnosis device for the temperature sensor of the present embodiment is a failure diagnosis device for diagnosing an intermediate sticking failure of the temperature sensor of a drive motor used in an automobile.
  • the vehicle includes a battery 101, a battery controller 102, an inverter 103, a motor 104, a gearbox 105, and a drive shaft 106.
  • a DC current is input from the battery 101 to the inverter 103 via the battery controller 102.
  • the inverter 103 converts the DC current into an AC current and outputs the AC current to the motor 104.
  • the motor 104 is driven by an alternating current and converts electric power into mechanical energy and heat due to loss.
  • the mechanical energy converted by the motor 104 is propagated to the drive shaft 106 via the gearbox 105 to rotate the tire. The rotation of the tire causes the vehicle to move.
  • FIG. 2 is a diagram focusing on the power train among the vehicles equipped with the temperature sensor abnormality diagnosis device according to the first embodiment.
  • the inverter 202 converts the DC current input from the battery 203 into an AC current and outputs the DC current to the motor 201.
  • the DC current sensor 204 measures the DC current input from the battery.
  • the DC voltage sensor 205 measures the DC voltage.
  • a temperature sensor 206 is attached to the motor 201.
  • the temperature sensor 206 is a motor temperature sensor that measures the temperature of the motor 201.
  • the output values of the DC current sensor 204, the DC voltage sensor 205, and the temperature sensor 206 are input to the failure diagnosis device 207 of the inverter 202.
  • the motor 201 when the motor 201 is powered by the inverter 202, the electric power is converted into mechanical energy and heat due to loss. Therefore, as shown in FIG. 3 as motor power consumption, when power is consumed, the temperature of the motor 201 rises due to heat due to loss. At this time, the timing at which the temperature of the motor 201 rises from the diffusion speed of the temperature and the response speed of the temperature sensor 206 changes with a primary delay with respect to the change in the electric power, and is after the electric power is consumed. Further, when the power consumption is constant, the heat flowing into the motor 201 due to the loss and the heat flowing out from the motor 201 are balanced, and the temperature of the motor 201 becomes constant.
  • the amount of change in electric power is equal to or greater than a predetermined value as a condition in which the temperature of the motor 201 can be expected to rise thereafter.
  • the detection temperature of the temperature sensor 206 does not change after the amount of change in the power consumption of the motor 201 calculated by the product of the DC current and the DC voltage is equal to or more than a predetermined value. In this case, it can be considered that the detection temperature of the temperature sensor 206 does not change even if the temperature of the motor 201 rises. Therefore, it is possible to detect an intermediate sticking failure of the temperature sensor 206 by detecting a change in the detected temperature of the temperature sensor 206 with respect to a change in electric power.
  • the failure diagnosis device 207 of the temperature sensor 206 may be configured by software or hardware.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between power and time calculated by the failure diagnosis device 207.
  • the failure diagnosis device 207 makes a diagnosis start determination for determining whether or not the preconditions for the failure diagnosis are satisfied based on the change in the power consumption of the motor 201, that is, whether or not the failure diagnosis of the temperature sensor 206 is started.
  • the diagnosis start judgment first, the motor power consumption is calculated from the product of the DC current and the DC voltage.
  • the motor power consumption is calculated for each control cycle of the failure diagnosis device 207. Further, the power consumption difference ⁇ W between the motor power consumption of the current t 1 and the motor power consumption of the time t 0 before the predetermined time (first predetermined time) Td is calculated for each control cycle.
  • the power consumption difference ⁇ W is the amount of change in the power consumption of the motor 201, and when the absolute value of the power consumption difference ⁇ W is larger than the power threshold W1 (
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the detected temperature and time of the temperature sensor monitored by the failure diagnosis device 207.
  • the failure diagnosis device 207 when the preconditions for failure diagnosis are satisfied and it is determined that the failure diagnosis is to be started, the sensor output change amount of the output value of the temperature sensor 206 at a predetermined time (third predetermined time) Tt. Is measured, and when the absolute value of the sensor output change amount is less than the preset failure determination threshold value T, it is determined that the temperature sensor 206 has failed.
  • the average change amount of the detection temperature of the temperature sensor 206 is calculated from the plurality of detection temperatures of the temperature sensor 206, and the temperature is based on the average change amount of the detection temperature of the temperature sensor 206 and the failure determination threshold value T. It is determined whether or not the sensor 206 is out of order.
  • the amount of change in the detected temperature of the temperature sensor 206 during the predetermined time Tt is calculated in two sections (To2 - To1 and To1 - Tc). Then, as shown in the following equation (1), when the average of the absolute values of the changes in the two sections is less than the failure determination threshold value T, it is determined that the temperature sensor 206 has an intermediate sticking failure. (
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of a failure diagnosis method executed by the temperature sensor diagnostic device according to the first embodiment.
  • the failure diagnosis flow shown in FIG. 6 is repeatedly executed in a predetermined program cycle.
  • the operation based on the flowchart of FIG. 6 is as follows.
  • Step S601 It is determined that the ignition of the vehicle is ON, the initialization of the microcomputer is completed, the initialization of the failure diagnosis device 207 is completed, and the initial diagnosis of the temperature sensor is completed. If all the conditions are satisfied, the process proceeds to step S602. Otherwise, the process ends.
  • Step S602 The power consumption of the motor 201 is calculated from the product of the output value of the DC current sensor 204 and the output value of the DC voltage sensor 205 for each operation cycle of the failure diagnosis device 207.
  • the calculated power consumption is stored for a time corresponding to Td for a predetermined time. For example, from the difference between the power consumption of the motor power consumption and 1 second before t 0 of the current t 1 of the motor 201, to calculate the power variation ⁇ W of the motor 201.
  • Step S603 The absolute value of the power change amount ⁇ W of the motor 201 is compared with the power threshold value W1.
  • the absolute value of the power change amount ⁇ W of the motor 201 is larger than the power threshold value W1 (
  • the absolute value of the power change amount ⁇ W of the motor 201 is equal to or less than the power threshold value W1 (
  • the process in step S603 corresponds to the diagnosis start determination unit in the claims.
  • Step S604 The temperature detected by the temperature sensor 206 is stored a number of times corresponding to twice the predetermined time Tt. Then, the process proceeds to step S605.
  • Step S605 The amount of change in the detected temperature of the temperature sensor 206 during the predetermined time Tt is calculated in two sections, and then the average amount of change in the two sections is calculated. That is, the sensor output change amount of the output value of the temperature sensor 206 at a predetermined time Tt is measured in a plurality of sections, and the value obtained by averaging the absolute values of the respective change amounts is calculated. Then, the process proceeds to step S606.
  • Step S606 The absolute value of the average of the amount of change in the detected temperature of the temperature sensor 206 is compared with the failure determination threshold value T. If the average of the absolute values of the changes in the detected temperature of the temperature sensor 206 is less than the failure determination threshold value T, the process proceeds to step S607. When the absolute value of the average of the amount of change in the detected temperature of the temperature sensor 206 is equal to or greater than the failure determination threshold value T, the process ends.
  • Step S607 It is determined that the temperature sensor 206 has an intermediate sticking failure. After that, the process ends.
  • the processing of steps S604 to S607 corresponds to the failure diagnosis unit in the claims.
  • the failure diagnosis device 207 it is determined that the failure diagnosis is started when the change amount ⁇ W of the power consumption of the motor 201 is larger than the power threshold value W1. Then, a process of determining the failure of the temperature sensor 206 is performed based on the amount of change in the detected temperature of the temperature sensor 206 (the amount of change in the sensor output) and the failure determination threshold value T.
  • the motor power consumption is calculated from the product of the DC current and the DC voltage for each control cycle of the failure diagnosis device 207. Further, the power consumption difference ⁇ W between the motor power consumption of the current t 1 and the motor power consumption of the time t 0 before the predetermined time Td is calculated for each control cycle.
  • the power consumption of the motor 201 It is determined that the heat due to the loss corresponding to the above can be expected to raise the motor temperature, and the preconditions for the intermediate sticking failure diagnosis of the temperature sensor 206 are satisfied (the failure diagnosis is started).
  • the preconditions for diagnosis are satisfied.
  • the temperature rise of the motor is not large, and the normal temperature sensor 206 may be erroneously determined as abnormal.
  • the temperature sensor it is determined that the failure diagnosis of 206 is started. Therefore, it can be determined that the preconditions for failure diagnosis are satisfied only when the motor power consumption is such that the motor temperature rises, and it is possible to prevent the normal temperature sensor 206 from being erroneously determined as abnormal. Can be done.
  • the normal temperature sensor 206 may be erroneously determined to be abnormal. ..
  • the failure diagnosis device 207 has a temperature estimation unit that estimates the temperature of the motor 201.
  • a method for estimating the temperature of the motor 201 a known method can be used. For example, the calculation by the thermal network method is performed using information other than the motor temperature sensor such as the outside air temperature, the cooling water temperature, and the oil temperature of the gearbox. By doing so, the temperature of the motor 201 can be estimated. Then, the failure diagnosis device 207 changes the failure determination threshold value T according to the motor temperature estimated by the temperature estimation unit.
  • the failure determination threshold value T is changed to a value lower than that at the reference temperature.
  • the failure determination threshold value may be constant and the comparison value may be changed according to the estimated temperature.
  • the failure diagnosis device 207 has a temperature estimation unit that estimates the temperature of the motor 201. Then, the failure diagnosis device 207 changes the power threshold value W1 according to the temperature estimated by the temperature estimation unit.
  • the power threshold value W1 is changed to a value larger than that at the reference temperature.
  • the diagnosis start determination process when the temperature of the motor 201 is a temperature at which it is predicted that the normal temperature sensor is erroneously determined to be abnormal, it is erroneously determined that the precondition for performing the diagnosis is satisfied. It is possible to prevent the above and improve the judgment accuracy of the failure diagnosis.
  • the power threshold value W1 may be constant and the comparison value may be changed according to the estimated temperature.
  • the failure diagnosis device 207 has a temperature estimation unit that estimates the temperature of the motor 201. Then, the failure diagnosis device 207 changes the Tw for a predetermined time according to the temperature estimated by the temperature estimation unit.
  • the predetermined time Tw is made longer than the reference temperature.
  • the precondition for performing the failure diagnosis is satisfied only when it can be estimated that the temperature of the motor 201 has been raised. Therefore, in the diagnosis start determination process, when the temperature of the motor 201 is a temperature at which it is predicted that the normal temperature sensor 206 is erroneously determined to be abnormal, it is erroneously determined that the precondition for performing the diagnosis is satisfied. It is possible to prevent the above and improve the judgment accuracy of the failure diagnosis.
  • the failure diagnosis device 207 changes the power threshold value W1 according to the demagnetized state of the magnet of the motor.
  • the torque of a synchronous motor of an internal permanent magnet can be decomposed into magnetic force torque and reluctance torque.
  • the magnetic torque is proportional to the magnetic flux and current of the magnet of the motor.
  • the current required to generate the same torque is larger than that before the decrease. From the above, when the magnetic flux of the magnet of the motor is reduced, the heat generated by the same torque motor is larger than that before the decrease.
  • the state of the magnetic flux of the magnet of the motor is determined from the ratio of the command torque to the actual torque, and when it is determined that the magnetic flux of the magnet of the motor has decreased, the power threshold value W1 is lowered. As a result, the number of times it is determined that the preconditions for performing the diagnosis are satisfied increases, and the chance of detecting the intermediate sticking failure of the temperature sensor 206 increases.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs are designed without departing from the spirit of the present invention described in the claims. You can make changes.
  • the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations.
  • it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.

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Abstract

本発明の課題は、温度センサの中間張り付き故障を診断する故障診断装置を得ることである。　本発明の温度センサの故障診断装置は、モータの温度を検出する温度センサの故障を診断する温度センサの故障診断装置であって、該モータの消費電力の変化に基づいて故障診断を開始するか否かを判定する診断開始判定部と、該診断開始判定部で故障診断を開始すると判定された場合に、所定時間における前記温度センサの出力値のセンサ出力変化量を測定し、該センサ出力変化量の絶対値が予め設定された故障判定閾値（Ｔ）未満のときに、前記温度センサが故障していると判定する故障診断部とを備えたことを特徴とする。

Description

故障診断装置
　本発明は、モータの温度を検出する温度センサの故障を診断する温度センサの故障診断装置に関する。
　温度センサの故障を診断するための技術が特許文献１に記載されている。特許文献１には「ステップＳ３０では、サーミスタＴｈに異常が発生しているか否かを判別する。具体的には、閾値到達期間Ｔｙが設定継続時間Ｔｘ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３又はＴ４）以上で継続しているか否かで判別する。もし閾値到達期間Ｔｙが設定継続時間Ｔｘ以上で継続する場合には（Ｔｙ≧Ｔｘ；ＹＥＳ）、サーミスタＴｈの異常を報知し〔ステップＳ３２〕、リターン（終了を含む。以下同様である。）する。」という記載がある。
特開２０１３－２４２２２５号公報
　特許文献１では、温度センサの故障によりセンサ出力が出力範囲の最大値あるいは最小値に固定されてしまったという、いわゆる温度センサのHigh張り付き故障とLow張り付き故障を診断することは可能であるが、温度センサの故障によりセンサ出力が出力範囲内の中間の値に固定されてしまう、いわゆる中間張り付き故障(スタック故障)を診断することはできない。
　本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、温度センサの中間張り付き故障を診断する故障診断装置を提供することである。
　上記課題を解決する本発明の故障診断装置は、モータの温度を検出する温度センサの故障を診断する温度センサの故障診断装置であって、該モータの消費電力の変化に基づいて故障診断を開始するか否かを判定する診断開始判定部と、該診断開始判定部で故障診断を開始すると判定された場合に、所定時間における前記温度センサの出力値のセンサ出力変化量を測定し、該センサ出力変化量の絶対値が予め設定された故障判定閾値（Ｔ）未満のときに、前記温度センサが故障していると判定する故障診断部と、を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、温度センサの中間張り付き故障を診断することが可能である。本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
第１の実施の形態にかかる温度センサの故障診断装置が備えられる車両のパワートレインの構成を概略的に示す図。 第１の実施の形態にかかる温度センサの診断装置が備えられるモータとインバータの全体的構成を概略的に示す図。 第１の実施の形態にかかる温度センサの診断装置によって実行される異常診断方法の一例でモータ消費電力と温度センサ検出温度の関係の模式図。 第１の実施の形態にかかる温度センサの診断装置によって実行される異常診断方法の一例でモータ消費電力と故障診断の前提条件判定の模式図。 第１の実施の形態にかかる温度センサの診断装置によって実行される異常診断方法の一例でモータ温度と故障診断判定の模式図。 第１の実施の形態にかかる温度センサの診断装置によって実行される異常診断方法の一例を示すフローチャート図。 第２の実施の形態にかかる温度センサの診断装置によって実行される異常診断方法の一例でモータ消費電力と故障診断の前提条件判定の模式図。
　以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
［第１実施形態］　図１は、第１の実施の形態にかかる温度センサの故障診断装置が備えられる車両の構成を概略的に示す図である。
　本実施形態の温度センサの故障診断装置は、自動車で使用される駆動用モータの温度センサの中間張り付き故障を診断する故障診断装置である。
　車両は、バッテリ１０１、バッテリコントローラ１０２、インバータ１０３、モータ１０４、ギアボックス１０５、ドライブシャフト１０６を有している。車両では、バッテリ１０１からバッテリコントローラ１０２を経由してインバータ１０３にDC電流が入力される。インバータ１０３は、DC電流をAC電流に変換し、モータ１０４にAC電流を出力する。
モータ１０４は、AC電流によって駆動され、電力を機械的エネルギーと損失による熱に変換する。モータ１０４で変換された機械的エネルギーは、ギアボックス１０５を経由してドライブシャフト１０６に伝播され、タイヤが回転される。このタイヤの回転により、車両が移動する。
　図２は、第１の実施の形態にかかる温度センサの異常診断装置が備えられる車両のうち、パワートレインに注目した図である。インバータ２０２は、バッテリ２０３から入力されるDC電流をAC電流に変換し、モータ２０１に出力する。DC電流センサ２０４は、バッテリから入力されるDC電流を測定する。DC電圧センサ２０５はDC電圧を測定する。モータ２０１には、温度センサ２０６が取り付けられている。温度センサ２０６は、モータ２０１の温度を測定するモータ温度センサである。DC電流センサ２０４と、DC電圧センサ２０５と、温度センサ２０６の各出力値は、インバータ２０２の故障診断装置２０７に入力される。
　本実施形態では、モータ２０１がインバータ２０２によって力行している場合、電力を機械的エネルギーと損失による熱に変換する。したがって、図３にモータ消費電力として示すように、電力が消費されると、損失による熱によってモータ２０１の温度が上昇する。このとき、温度の拡散速度と温度センサ２０６の応答速度から、モータ２０１の温度が上昇するタイミングは、電力の変化に対して一次遅れ的に変化し、電力が消費された後になる。また、消費電力が一定である場合、損失によりモータ２０１へ流入される熱とモータ２０１から流出する熱とが釣り合い、モータ２０１の温度が一定となる。
　以上より、電力の変化量が所定値以上であることを、その後にモータ２０１の温度が上昇することが期待できる条件として考えることができる。この考えを利用して、故障診断装置２０７では、DC電流とDC電圧の積で計算されるモータ２０１の消費電力の変化量が所定値以上である後に、温度センサ２０６の検出温度が変化しなかった場合には、モータ２０１の温度が上昇しても温度センサ２０６の検出温度が変化しなかったとみなすことができる。したがって、電力の変化に対する温度センサ２０６の検出温度の変化を検出することによって、温度センサ２０６の中間張り付き故障を検出することが可能である。温度センサ２０６の故障診断装置２０７は、ソフトウェアで構成してもよく、ハードウェアで構成してもよい。
　図４は、故障診断装置２０７で計算される電力と時間の関係を表した図である。故障診断装置２０７では、モータ２０１の消費電力の変化に基づいて故障診断の前提条件を満たすか、つまり、温度センサ２０６の故障診断を開始するか否かを判定する診断開始判定が行われる。診断開始判定では、まず最初に、DC電流とDC電圧の積からモータ消費電力を計算する。モータ消費電力は、故障診断装置２０７の制御周期ごとに計算される。さらに、現在ｔ１のモータ消費電力と所定時間（第１所定時間）Ｔｄだけ前の時点ｔ０のモータ消費電力との消費電力差ΔＷを制御周期ごとに計算する。消費電力差ΔＷは、モータ２０１の消費電力の変化量であり、消費電力差ΔＷの絶対値が電力閾値Ｗ１よりも大きい場合（｜ΔＷ｜＞Ｗ１）、モータ２０１の消費電力量に付随する損失による熱がモータ温度を上昇させることが期待できる状態であり、温度センサ２０６の中間張り付き故障診断の前提条件が満たされた（故障診断を開始する）と判定される。
　図５は、故障診断装置２０７で監視される温度センサの検出温度と時間の関係を表した図である。
　故障診断装置２０７では、故障診断の前提条件が満たされており、故障診断を開始すると判定されている場合に、所定時間（第３所定時間）Ｔｔにおける温度センサ２０６の出力値のセンサ出力変化量を測定し、センサ出力変化量の絶対値が予め設定された故障判定閾値Ｔ未満のときに、温度センサ２０６が故障していると判定する。
　故障診断では、温度センサ２０６の複数の検出温度から温度センサ２０６の検出温度の平均の変化量を算出し、温度センサ２０６の検出温度の平均の変化量と故障判定閾値Ｔとに基づいて、温度センサ２０６が故障しているか否かを判定する。本実施形態では、所定時間Ｔｔの間の温度センサ２０６の検出温度の変化量を２区間（Ｔｏ２－Ｔｏ１、Ｔｏ１－Ｔｃ）で計算する。そして、下記の式（１）に示すように、この２区間の変化量の絶対値の平均が故障判定閾値Ｔ未満であった場合、温度センサ２０６が中間張り付き故障をしていると確定する。
　（｜Ｔｃ－Ｔｏ１｜＋｜Ｔｏ１－Ｔｏ２｜）／２＜故障判定閾値Ｔ・・・（１）
　このように温度センサ２０６の複数の検出温度から温度センサ２０６の検出温度の平均の変化量を算出することによって、ノイズの影響を抑制することができる。
　図６は、第１の実施の形態にかかる温度センサの診断装置によって実行される故障診断方法の一例を示すフローチャートである。図６に示す故障診断フローは、所定のプログラムサイクルで繰り返し実行される。図６のフローチャートに基づく動作は以下の通りである。
　ステップＳ６０１:車両のイグニッションON、かつマイコン初期化完了、かつ故障診断装置２０７の初期化が完了しており、かつ温度センサの初期診断が完了していることを判定する。すべての条件を満たしている場合、ステップＳ６０２に移る。それ以外の場合、処理を終了する。
　ステップＳ６０２:故障診断装置２０７の動作周期ごとにDC電流センサ２０４の出力値とDC電圧センサ２０５の出力値の積からモータ２０１の消費電力を計算する。計算された消費電力を所定時間Ｔｄに相当する時間分保存する。例えば、現在ｔ１のモータ２０１の消費電力と１秒前ｔ０のモータの消費電力の差から、モータ２０１の電力変化量ΔＷを計算する。
　ステップＳ６０３:モータ２０１の電力変化量ΔＷの絶対値と電力閾値Ｗ１とを比較する。モータ２０１の電力変化量ΔＷの絶対値が電力閾値Ｗ１よりも大きい場合（｜ΔＷ｜＞Ｗ１）に、モータ２０１の温度が上昇中であると判断して、ステップＳ６０４へ移る。モータ２０１の電力変化量ΔＷの絶対値が電力閾値Ｗ１以下の場合（｜ΔＷ｜≦Ｗ１）、処理を終了する。ステップＳ６０３における処理は、特許請求の範囲の診断開始判定部に相当する。
　ステップＳ６０４:温度センサ２０６の検出温度を所定時間Ｔｔの２倍の時間に相当する回数保存する。その後、ステップＳ６０５に移る。
　ステップＳ６０５:所定時間Ｔｔの間の温度センサ２０６の検出温度の変化量を２区間で計算し、その後、２区間の変化量の平均を計算する。つまり、温度センサ２０６の所定時間Ｔｔにおける出力値のセンサ出力変化量を複数区間で測定し、それぞれの変化量の絶対値を平均した値を算出する。そして、ステップＳ６０６に移る。
　ステップＳ６０６:温度センサ２０６の検出温度の変化量の平均の絶対値を故障判定閾値Ｔと比較する。温度センサ２０６の検出温度の変化量の絶対値の平均が故障判定閾値Ｔ未満の場合、ステップＳ６０７へ移る。温度センサ２０６の検出温度の変化量の平均の絶対値が故障判定閾値Ｔ以上の場合、処理を終了する。
　ステップＳ６０７:温度センサ２０６に中間張り付き故障が発生していると判定する。その後、処理を終了する。ステップＳ６０４からＳ６０７の処理は、特許請求の範囲の故障診断部に相当する。
　上述の故障診断装置２０７によれば、モータ２０１の消費電力の変化量ΔＷが電力閾値Ｗ１よりも大きい場合に故障診断を開始すると判定される。そして、温度センサ２０６の検出温度の変化量（センサ出力変化量）と故障判定閾値Ｔとに基づいて、温度センサ２０６の故障を判定する処理が行われる。
　モータ２０１が電力を機械的エネルギーに変換した場合、必ず損失による熱が発生する。このことを利用して、モータ２０１の消費電力の変化量ΔＷが電力閾値Ｗ１よりも大きい場合には、モータ２０１の温度が所定値以上まで上昇することを期待することができる。したがって、診断開始条件を満たして診断開始と判定された場合に、温度センサ２０６の検出温度の平均の変化量の絶対値が故障判定閾値Ｔ未満であるときは、温度センサ２０６に中間張り付き故障が発生していると診断することができる。
［第２実施形態］　本実施形態では、図７に示すように、DC電流とDC電圧の積からモータ消費電力を故障診断装置２０７の制御周期ごとに計算する。さらに現在ｔ１のモータ消費電力と所定時間Ｔｄだけ前の時点ｔ０のモータ消費電力との消費電力差ΔＷを制御周期ごとに計算する。消費電力差ΔＷの絶対値が電力閾値Ｗ１よりも大きい状態（｜ΔＷ｜＞Ｗ１）が所定時間（第２所定時間）Ｔｗに相当する時間以上連続して継続した場合、モータ２０１の消費電力量に対応する損失による熱がモータ温度を上昇させることが期待できる状態であり、温度センサ２０６の中間張り付き故障診断の前提条件が満たされた（故障診断を開始する）と判定する。
　例えば、第１実施形態では、パルス状にモータ消費電力が大きくなった場合、診断の前提条件が満たされたと判定される。しかしながら、このような場合、モータ消費電力量が大きくないため、モータ温度の昇温は大きくなく、正常な温度センサ２０６を誤って異常と判定する可能性がある。本実施形態によれば、消費電力差ΔＷの絶対値が電力閾値Ｗ１よりも大きい状態（｜ΔＷ｜＞Ｗ１）が所定時間（第２所定時間）Ｔｗ以上連続して継続した場合に、温度センサ２０６の故障診断を開始すると判断する。したがって、モータ温度が昇温するようなモータ消費電力量の場合にのみ、故障診断の前提条件が満たされたと判定することができ、正常な温度センサ２０６を誤って異常と判定することを防ぐことができる。
［第３実施形態］　例えば、モータ２０１で使用される銅線の温度が低い場合には、銅線の抵抗率も低くなるため、モータ２０１の消費電力に対してモータ２０１の発熱が小さくなる。そのため、モータ２０１で使用される銅線の温度が低い場合に、第１実施形態の故障診断装置を用いて故障診断を実施すると、正常な温度センサ２０６を誤って異常と判定する可能性がある。
　本実施形態では、故障診断装置２０７は、モータ２０１の温度を推定する温度推定部を有している。モータ２０１の温度を推定する方法は、公知の方法を用いることができ、例えば、外気温、冷却水温、ギアボックスのオイル温度等のモータ温度センサ以外の情報を用いて熱回路網法による計算をすることでモータ２０１の温度を推定することができる。そして、故障診断装置２０７は、温度推定部により推定したモータ温度に応じて故障判定閾値Ｔを変更する。
　例えば、推定したモータ温度が予め設定された基準温度よりも低い場合には、故障判定閾値Ｔを基準温度のときよりも低い値に変更する。これにより、正常な温度センサ２０６を誤って異常と判定しないようにすることができ、温度センサ２０６の中間張り付き故障診断における誤診断を防ぎ、精度を向上することが可能である。なお、本実施形態では、推定温度に応じて故障判定閾値を変更する場合を例について説明したが、故障判定閾値を一定とし、推定温度に応じて比較値を変更してもよい。
［第４実施形態］　本実施形態では、故障診断装置２０７は、モータ２０１の温度を推定する温度推定部を有している。そして、故障診断装置２０７は、温度推定部により推定した温度に応じて電力閾値Ｗ１を変更する。
　例えば、推定したモータ温度が予め設定された基準温度よりも低い場合には、電力閾値Ｗ１を基準温度のときよりも大きな値に変更する。これにより、診断開始判定処理において、モータ２０１の温度が、正常な温度センサを誤って異常と判定することが予測される温度の場合に、診断実施の前提条件が満たされていると誤判定するのを防ぐことができ、故障診断の判定精度を向上することが可能である。なお、本実施形態では、推定温度に応じて電力閾値Ｗ１を変更する場合を例について説明したが、電力閾値Ｗ１を一定とし、推定温度に応じて比較値を変更してもよい。
［第５実施形態］　本実施形態では、故障診断装置２０７は、モータ２０１の温度を推定する温度推定部を有している。そして、故障診断装置２０７は、温度推定部により推定した温度に応じて所定時間Ｔｗを変更する。
　例えば、推定したモータ温度が予め設定された基準温度よりも低くかつモータ２０１が所定時間Ｔｓ以上動作していない場合には、所定時間Ｔｗを基準温度のときよりも長くする。これにより、モータ２０１が昇温されていると推定できる場合にのみ、故障診断を実施するための前提条件が満たされていると判定する。したがって、診断開始判定処理において、モータ２０１の温度が、正常な温度センサ２０６を誤って異常と判定することが予測される温度の場合に、診断実施の前提条件が満たされていると誤判定するのを防ぐことができ、故障診断の判定精度を向上することが可能である。
［第６実施形態］　本実施形態では、故障診断装置２０７は、モータの磁石の減磁状態に応じて電力閾値Ｗ１を変更する。
　例えば、内部永久磁石の同期モータのトルクは、磁力トルクとリラクタンストルクに分解することが可能である。このうち、磁力トルクは、モータの磁石の磁束と電流に比例する。モータの磁石の磁束が減少した状態では、減少する前と比較して同一のトルクを発生させるために必要な電流が大きくなる。以上より、モータの磁石の磁束が減少した状態では、減少する前と比較して同一のトルクモータの発熱が大きくなる。
　指令トルクと実トルクの比からモータの磁石の磁束の状態を判定し、モータの磁石の磁束が減少したと判定された場合には電力閾値Ｗ１を低くする。これにより、診断実施の前提条件が満たされていると判定する回数が増加し、温度センサ２０６の中間張り付き故障を検出できる機会が増える。
　以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１０１・・・バッテリ、１０２・・・バッテリコントローラ、１０３・・・インバータ、１０４・・・モータ、１０５・・・ギアボックス、１０６・・・ドライブシャフト、２０１・・・モータ、２０２・・・インバータ、２０３・・・バッテリ、２０４・・・ＤＣ電流センサ、２０５・・・ＤＣ電圧センサ、２０６・・・温度センサ、２０７・・・故障診断装置
 

Claims (9)

  1. 　モータの温度を検出する温度センサの故障を診断する温度センサの故障診断装置であって、
    　該モータの消費電力の変化に基づいて故障診断を開始するか否かを判定する診断開始判定部と、
    　該診断開始判定部で故障診断を開始すると判定された場合に、所定時間における前記温度センサの出力値のセンサ出力変化量を測定し、該センサ出力変化量の絶対値が予め設定された故障判定閾値未満のときに、前記温度センサが故障していると判定する故障診断部と、
    　を備えたことを特徴とする温度センサの故障診断装置。
  2. 　前記診断開始判定部は、前記モータの電力変化量に基づいて前記モータの温度が上昇中であるか否かを判断し、前記モータの温度が上昇中であると判断した場合に、故障診断を開始すると判定することを特徴とする請求項１に記載の温度センサの故障診断装置。
  3. 　前記診断開始判定部は、前記モータの第１所定時間における電力変化量の絶対値が電力閾値よりも大きい場合に、前記モータの温度が上昇中であると判断することを特徴とすることを特徴とする請求項２に記載の温度センサの故障診断装置。
  4. 　前記診断開始判定部は、前記モータの第１所定時間における電力変化量の絶対値が電力閾値よりも大きい状態が第２所定時間以上継続した場合に、前記モータの温度が上昇中であると判断することを特徴とすることを特徴とする請求項２に記載の温度センサの故障診断装置。
  5. 　前記故障診断部は、前記温度センサの第３所定時間における出力値のセンサ出力変化量を複数区間で測定し、それぞれの前記センサ出力変化量の絶対値を平均した値が前記故障判定閾値未満のときに、前記温度センサが故障していると判定することを特徴とする請求項１に記載の温度センサの故障診断装置。
  6. 　前記モータの温度を推定する温度推定部を備え、
    　前記故障診断部は、前記温度推定部により推定した温度に応じて前記故障判定閾値を変更することを特徴とする請求項１に記載の温度センサの故障診断装置。
  7. 　前記モータの温度を推定する温度推定部を備え、
    　前記診断開始判定部は、前記温度推定部により推定した温度に応じて前記電力閾値を変更することを特徴とする請求項３に記載の温度センサの故障診断装置。
  8. 　前記モータの温度を推定する温度推定部を備え、
    　前記故障診断部は、前記温度推定部により推定した温度に応じて前記第２所定時間を変更することを特徴とする請求項４に記載の温度センサの故障診断装置。
  9. 　前記故障診断部は、前記モータの磁石の減磁状態に応じて前記電力閾値を変更することを特徴とする請求項３に記載の温度センサの故障診断装置。
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