JP2007282299A - Fault diagnoser for voltage sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電圧センサの故障を診断する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for diagnosing a failure of a voltage sensor.
従来、モータに印加する電圧にさらに電圧を重畳させることによって、直流電圧センサの故障を診断する装置が知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, a device for diagnosing a failure of a DC voltage sensor by further superimposing a voltage on a voltage applied to a motor is known (see Patent Document 1).
しかしながら、従来の故障診断装置では、故障診断のために重畳電圧が必要となるため、故障診断が効率的ではないという問題があった。 However, the conventional failure diagnosis apparatus has a problem in that failure diagnosis is not efficient because a superimposed voltage is required for failure diagnosis.
(1)バッテリの直流電圧をインバータで交流電圧に変換して交流モータに供給するシステムに用いられる電圧センサの故障診断装置において、電圧センサによって検出されるバッテリの直流電圧を少なくとも用いて算出されるインバータの電圧指令値、および、インバータから交流モータに流れる電流に基づいて、交流モータの出力(以下、第1のモータ出力)を算出するとともに、交流モータのトルク指令値およびモータ回転速度に基づいて、交流モータの出力(以下、第2のモータ出力)を算出し、第1のモータ出力および第2のモータ出力に基づいて、電圧センサの故障を検出することを特徴とする。
(2)バッテリの直流電圧をインバータで交流電圧に変換して交流モータに供給するシステムに用いられる、バッテリの電圧を検出する第1の電圧センサ、および、バッテリからインバータに入力される電圧を検出する第2の電圧センサの故障を診断する電圧センサの故障診断装置は、第1の電圧センサによって検出される第1の電圧と、第2の電圧センサによって検出される第2の電圧とに基づいて、少なくとも一方の電圧センサに故障が発生したことを検出する。また、第2の電圧センサによって検出される電圧を少なくとも用いて、交流モータの出力(以下、第1のモータ出力)を算出するとともに、第2の電圧センサによって検出される電圧を用いずに、交流モータの出力(以下、第2のモータ出力)を算出する。少なくとも一方の電圧センサに故障が発生したことを検出すると、第1のモータ出力、および、第2のモータ出力に基づいて、故障が発生した電圧センサを特定することを特徴とする。
(1) In a fault diagnosis device for a voltage sensor used in a system for converting a DC voltage of a battery into an AC voltage by an inverter and supplying the AC voltage to an AC motor, calculation is performed using at least the DC voltage of the battery detected by the voltage sensor. Based on the voltage command value of the inverter and the current flowing from the inverter to the AC motor, the output of the AC motor (hereinafter referred to as the first motor output) is calculated, and based on the torque command value of the AC motor and the motor rotation speed. The output of the AC motor (hereinafter referred to as the second motor output) is calculated, and the failure of the voltage sensor is detected based on the first motor output and the second motor output.
(2) A first voltage sensor for detecting a battery voltage and a voltage input to the inverter from the battery, which are used in a system for converting a DC voltage of the battery into an AC voltage by an inverter and supplying the AC voltage to the AC motor. A failure diagnosis device for a voltage sensor that diagnoses a failure of a second voltage sensor is based on a first voltage detected by the first voltage sensor and a second voltage detected by the second voltage sensor. Thus, it is detected that a failure has occurred in at least one of the voltage sensors. In addition, at least using the voltage detected by the second voltage sensor, the output of the AC motor (hereinafter referred to as the first motor output) is calculated, and without using the voltage detected by the second voltage sensor, The output of the AC motor (hereinafter referred to as the second motor output) is calculated. When it is detected that a failure has occurred in at least one of the voltage sensors, the voltage sensor in which the failure has occurred is identified based on the first motor output and the second motor output.
本発明による電圧センサの故障診断装置によれば、故障診断用の電圧等を印加することなく、電圧センサの故障を診断することができる。 The voltage sensor failure diagnosis apparatus according to the present invention can diagnose a failure of a voltage sensor without applying a failure diagnosis voltage or the like.
図1は、一実施の形態における電圧センサの故障診断装置をハイブリッド自動車に適用した場合のブロック構成図である。複数のセルから構成されるバッテリ1の直流電圧は、モータコントローラ10からの指令に基づいて、インバータ4において3相交流電圧に変換されて、車両の走行駆動源である交流モータ6に印加される。3相交流モータ6は、車両の減速時等に、回生運転を行うことにより、発電を行うことができるモータジェネレータである。交流モータ6が回生運転を行うことにより発電する交流電圧は、インバータ4において直流電圧に変換されて、バッテリ1の充電に用いられる。
FIG. 1 is a block configuration diagram when a voltage sensor failure diagnosis apparatus according to an embodiment is applied to a hybrid vehicle. The DC voltage of the battery 1 composed of a plurality of cells is converted into a three-phase AC voltage in the
バッテリ電圧センサ2は、バッテリ1の総電圧VBfを検出する。バッテリ電圧センサ2によって検出されるバッテリ電圧Vbfは、車両コントローラ8に送信される。バッテリ1とインバータ4との間には、リレー3が設けられている。インバータ電圧センサ5は、リレー3の下流側の電圧、すなわち、バッテリ1からインバータ4に入力される電圧VIf(以下、インバータ電圧VIfと呼ぶ)を検出する。
The battery voltage sensor 2 detects the total voltage VBf of the battery 1. The battery voltage Vbf detected by the battery voltage sensor 2 is transmitted to the vehicle controller 8. A
回転角センサ7は、例えば、レゾルバであり、交流モータ6の回転角度に応じた信号を出力する。電流センサ9a,9b,9cは、それぞれ、インバータ4から交流モータ6に流れるU相電流iu、V相電流iv、W相電流iwを検出する。バッテリ温度センサ20は、バッテリ1の温度を検出する。車両コントローラ8は、車両全体の制御を行う。
The rotation angle sensor 7 is, for example, a resolver and outputs a signal corresponding to the rotation angle of the AC motor 6.
モータコントローラ10は、内部で行う処理機能上、3相/2相変換部11と、電流指令部12と、電流制御部13と、2相/3相変換部14と、電圧センサ診断部15と、磁極位置検出部16と、モータ回転数検出部17と、PWM変換部21とを備える。モータコントローラ10の内部で行われる制御演算では、3相交流モータに流れる電流のうち、励磁電流成分の方向をd軸に設定し、トルク電流成分の方向をd軸と直交するq軸に設定した回転直交座標系(dq座標系)を用いる。dq座標系は、モータ回転に同期して回転する座標系である。
The
磁極位置検出部16は、回転角センサ7から出力される信号に基づいて、交流モータ6の磁極位置θを検出する。モータ回転数検出部17は、回転角センサ7から出力される信号に基づいて、交流モータ6の回転速度ωを検出する。
The magnetic
3相/2相変換部11は、磁極位置検出部16によって検出される磁極位置θに基づいて、電流センサ9a〜9cによって検出される電流値iu,iv,iwを、励磁電流成分であるd軸電流idおよびトルク電流成分であるq軸電流iqに変換し、電流制御部13に出力する。電流指令部12は、車両コントローラ8から入力されるトルク指令値Tmg、モータ回転数検出部17によって検出されるモータ回転速度ω、および、後述する電圧センサ診断部15から出力されるインバータ電圧VIに基づいて、d軸電流指令値id*と、q軸電流指令値iq*とを演算する。演算した電流指令値id*,iq*は、電流制御部13に送られる。
Based on the magnetic pole position θ detected by the magnetic
電流制御部13は、d軸とq軸の実電流id,iqを電流指令値id*,iq*にそれぞれ一致させるために、例えば、PI(比例・積分)演算を行うことにより、d軸電圧指令値vd*およびq軸電圧指令値vq*を演算する。2相/3相変換部14は、磁極位置検出部16によって検出される磁極位置θに基づいて、d軸電圧指令値vd*およびq軸電圧指令値vq*を3相交流電圧指令値vu*,vv*,vw*に変換する。変換された3相交流電圧指令値vu*,vv*,vw*は、PWM変換部21に送られる。
The
PWM変換部21は、3相交流電圧指令値と、10kHz程度の搬送波(一般的に三角波)とを比較し、電力変換素子を駆動するためのON/OFF信号である3相交流スイッチング信号Pu,Pv,Pwを生成する。ここで、搬送波の頂点は、±(バッテリ電圧/2)相当であるため、3相交流電圧指令値vu*,vv*,vw*をインバータ電圧VIで次式(a)〜(c)のように正規化し、搬送波と比較して、Pu,Pv,Pwを得る。
vu*1=vu*/(VI/2) (a)
vv*1=vv*/(VI/2) (b)
vw*1=vw*/(VI/2) (c)
The PWM converter 21 compares a three-phase AC voltage command value with a carrier wave (generally a triangular wave) of about 10 kHz, and a three-phase AC switching signal Pu, which is an ON / OFF signal for driving the power conversion element. Pv and Pw are generated. Here, since the peak of the carrier wave is equivalent to ± (battery voltage / 2), the three-phase AC voltage command values vu * , vv * , and vw * are represented by the inverter voltage VI as shown in the following expressions (a) to (c). And Pu, Pv, and Pw are obtained by comparison with the carrier wave.
vu * 1 = vu * / (VI / 2) (a)
vv * 1 = vv * / (VI / 2) (b)
vw * 1 = vw * / (VI / 2) (c)
インバータ4は、3相交流スイッチング信号Pu,Pv,Pwに基づいて、IGBTなどの電力変換素子により、バッテリ1の直流電圧を3相交流電圧に変換する。
The
電圧センサ故障診断部15は、バッテリ電圧センサ2によって検出されるバッテリ電圧VBfと、インバータ電圧センサ5によって検出されるインバータ電圧VIfとに基づいて、電圧センサ2,5の故障の有無を診断するとともに、いずれか一方の電圧センサの故障を検出すると、故障している電圧センサを特定する処理を行う。バッテリ電圧センサ2の故障を検出した場合には、バッテリ電圧センサ異常信号を車両コントローラ8に出力する。電圧センサ2,5の故障診断方法については、後述する。
The voltage sensor
また、電圧センサ故障診断部15は、制御用バッテリ電圧VB、および、制御用インバータ電圧VIを算出する処理も行う。電圧センサ2,5に故障が発生していない場合には、制御用バッテリ電圧VBおよび制御用インバータ電圧VIは、それぞれ、バッテリ電圧センサ2で検出されるバッテリ電圧VBfおよびインバータ電圧センサ5で検出されるインバータ電圧VIfと等しい。算出した制御用バッテリ電圧VBは、車両コントローラ8に出力され、制御用インバータ電圧VIは、電流指令部12およびPWM変換部21に出力される。
The voltage sensor
図2は、電圧センサ診断部15において行われる故障診断処理の内容を示すフローチャートである。車両が起動して、モータコントローラ10の電源がオンすると、電圧センサ診断部15は、ステップS10の処理を開始する。
FIG. 2 is a flowchart showing the contents of the failure diagnosis process performed in the voltage
ステップS10では、バッテリ電圧センサ2によって検出されるバッテリ電圧VBf、および、インバータ電圧センサ5によって検出されるインバータ電圧VIfを取得して、ステップS20に進む。ステップS20では、次式(1)の関係が成り立つか否か、すなわち、バッテリ電圧VBfとインバータ電圧VIfとの差の絶対値が所定値αより大きいか否かを判定する。ただし、所定値αは、バッテリセンサ2,5の故障を診断するための所定のしきい値である。
|VIf−VBf|>α (1)
In step S10, the battery voltage VBf detected by the battery voltage sensor 2 and the inverter voltage VIf detected by the
| VIf−VBf |> α (1)
バッテリ電圧センサ2およびインバータ電圧センサ5が共に正常な場合には、バッテリ電圧VBfとインバータ電圧VIfとの間の差異は、所定値α以下となる。式(1)の関係が成り立たたないと判定すると、バッテリ電圧センサ2およびインバータ電圧センサ5が共に正常であると判定して、ステップS70に進む。ステップS70では、バッテリ電圧センサ異常信号をオフとして、ステップS10に戻る。この場合、制御用バッテリ電圧VBは、電圧センサ2によって検出される電圧VBfであり、制御用インバータ電圧VIは、インバータ電圧センサ5によって検出される電圧VIfである。
When both the battery voltage sensor 2 and the
一方、式(1)の関係が成り立つと判定すると、バッテリ電圧センサ2およびインバータ電圧センサ5のうち、少なくとも一方の電圧センサに故障が発生していると判断して、ステップS30に進む。
On the other hand, if it is determined that the relationship of Expression (1) holds, it is determined that at least one of the battery voltage sensor 2 and the
ステップS30では、どちらの電圧センサに故障が発生しているのかを判定するため、次式(2)より、3相交流モータ6の出力推定値Pac1を算出するとともに、次式(3)より、3相交流モータの出力推定値Pac2を算出する。出力推定値Pac1は、2相/3相変換部14によって算出される3相交流電圧指令値vu*,vv*,vw*、および、電流センサ9a〜9cの電流検出値iu,iv,iwに基づいて算出する。また、出力推定値Pac2は、車両コントローラ8から入力されるトルク指令値Tmg、モータ回転数検出部17によって検出されるモータ回転速度ω、および、モータ損失Wmgに基づいて算出する。
Pac1=vu*×iu+vv*×iv+vw*×iw (2)
Pac2=ω×Tmg+Wmg (3)
ただし、損失Wmgは、運転点(ω,Tmg)でモータを駆動させた時のモータ損失であり、各運転点に対するモータ損失を予め実験等によって求めてテーブル化しておき、このテーブルを参照することにより求める。
In step S30, in order to determine which voltage sensor has failed, the output estimated value Pac1 of the three-phase AC motor 6 is calculated from the following equation (2), and from the following equation (3): The estimated output value Pac2 of the three-phase AC motor is calculated. The estimated output value Pac1 is set to the three-phase AC voltage command values vu * , vv * , vw * calculated by the two-phase / three-phase converter 14 and the current detection values iu, iv, iw of the
Pac1 = vu ** iu + vv ** iv + vw ** iw (2)
Pac2 = ω × Tmg + Wmg (3)
However, the loss Wmg is a motor loss when the motor is driven at the operating point (ω, Tmg), and the motor loss for each operating point is obtained beforehand by experimentation or the like and referred to as a table. Ask for.
ここで、インバータ電圧センサ5が正常である時には、Pac1≒Pac2となる。しかし、PWM変換部21で3相交流スイッチング信号Pu,Pv,Pwを算出する際に、制御用インバータ電圧VI(インバータ電圧センサ5の故障が検出されていない場合には、VI=VIfの値が反映されている)で正規化しているため、例えば、インバータ電圧センサ5の電圧検出値が実電圧値よりも小さい場合、交流モータ6に印加される実際の電圧は、3相交流電圧指令値vu*,vv*,vw*よりも大きくなる。従って、実電流id,iqも、電流指令値id*,iq*と一致しなくなるため、電流制御部が実電流id,iqと電流指令値id*,iq*とを一致させるように動作し、最終的に3相交流電圧指令値vu*,vv*,vw*が小さくなる。このため、インバータ電圧センサ5に故障が発生している場合には、Pac1≠Pac2となる。
Here, when the
ステップS30において、交流モータ6の出力推定値Pac1およびPac2を算出すると、ステップS40に進む。ステップS40では、次式(4)の関係が成り立つか否か、すなわち、出力推定値Pac1とPac2との差の絶対値が所定値P0より大きいか否かを判定する。
|Pac1−Pac2|>P0 (4)
When the estimated output values Pac1 and Pac2 of AC motor 6 are calculated in step S30, the process proceeds to step S40. In step S40, it is determined whether or not the relationship of the following equation (4) holds, that is, whether or not the absolute value of the difference between the output estimated values Pac1 and Pac2 is greater than a predetermined value P0.
| Pac1-Pac2 |> P0 (4)
式(4)の関係が成り立つと判定すると、インバータ電圧センサ5に故障が発生していると判断して、ステップS50に進む。一方、式(4)の関係が成り立たないと判定すると、インバータ電圧センサ5に故障は発生していないので、バッテリ電圧センサ2に故障が発生していると判断して、ステップS60に進む。
If it is determined that the relationship of Expression (4) holds, it is determined that a failure has occurred in the
ステップS50では、制御用インバータ電圧VIを推定する。インバータ電圧は、バッテリ電圧VBfに対して、バッテリ1とインバータ5との間のハーネスの抵抗分の電位差ΔVB1と、通信遅れによる誤差ΔVB2との分だけ小さい。すなわち、時刻T(n)における制御用インバータ電圧VI(n)は、次式(5)により表される。
VI(n)=VBf(n)−(ΔVB1(n)+ΔVB2(n)) (5)
ただし、VBf(n)は、時刻T(n)においてバッテリ電圧センサ2によって検出される電圧値、ΔVB1(n)は、時刻T(n)におけるΔVB1の値、ΔVB2(n)は、時刻T(n)におけるΔVB2の値である。
In step S50, the control inverter voltage VI is estimated. The inverter voltage is smaller than the battery voltage VBf by the potential difference ΔVB1 of the resistance of the harness between the battery 1 and the
VI (n) = VBf (n) − (ΔVB1 (n) + ΔVB2 (n)) (5)
However, VBf (n) is a voltage value detected by the battery voltage sensor 2 at time T (n), ΔVB1 (n) is a value of ΔVB1 at time T (n), and ΔVB2 (n) is time T (n). This is the value of ΔVB2 in n).
バッテリ1とインバータ5との間のハーネスの抵抗分の電位差ΔVB1は、時刻T(n)におけるモータ回転速度をω(n)、トルク指令値をTmg(n)、バッテリ1とインバータ5との間のハーネスの抵抗値をRとすると、次式(6)にて表される。
ΔVB1(n)=R・(ω(n)・Tmg(n)/VBf(n)) (6)
The potential difference ΔVB1 of the resistance of the harness between the battery 1 and the
ΔVB1 (n) = R · (ω (n) · Tmg (n) / VBf (n)) (6)
通信遅れによる誤差ΔVB2は、バッテリ電圧センサ2によって検出されるバッテリ電圧VBfが通信ラインを介して、すなわち、車両コントローラ8を介して電圧センサ15に入力されることに起因するものであり、モータの回転速度ωおよびトルク指令値Tmgに基づいて算出されるモータ出力の変化ΔP2から求める。モータ出力の変化ΔP2は、次式(7)にて表される。
ΔP2=ω(n)・Tmg(n)−ω(n−1)・Tmg(n−1) (7)
ただし、ω(n−1)は、時刻T(n−1)におけるモータ回転速度であり、Tmg(n−1)は、時刻T(n−1)におけるトルク指令値である。
The error ΔVB2 due to the communication delay is caused by the battery voltage VBf detected by the battery voltage sensor 2 being input to the
ΔP2 = ω (n) · Tmg (n) −ω (n−1) · Tmg (n−1) (7)
However, ω (n−1) is the motor rotation speed at time T (n−1), and Tmg (n−1) is the torque command value at time T (n−1).
図3(a)および図3(b)は、モータの出力変化ΔP2と、バッテリの電圧変化(通信遅れによる誤差)ΔVB2との関係を示す図である。図3(a)は、バッテリ1のSOCが所定値SOC1の場合の関係を示す図、図3(b)は、バッテリ1のSOCが所定値SOC2(SOC2>SOC1)の場合の関係を示す図である。バッテリ1の温度が同じ場合、SOCが低い場合に比べてSOCが高い場合には、ΔP2に対するΔVB2の値は小さくなる。また、バッテリ1のSOCが同じ場合、バッテリ1の温度が高くなるほど、ΔP2に対するΔVB2の値は小さくなる。 FIGS. 3A and 3B are diagrams showing the relationship between the motor output change ΔP2 and the battery voltage change (error due to communication delay) ΔVB2. 3A is a diagram showing a relationship when the SOC of the battery 1 is a predetermined value SOC1, and FIG. 3B is a diagram showing a relationship when the SOC of the battery 1 is a predetermined value SOC2 (SOC2> SOC1). It is. When the temperature of the battery 1 is the same, the value of ΔVB2 with respect to ΔP2 becomes smaller when the SOC is higher than when the SOC is low. When the SOC of the battery 1 is the same, the value of ΔVB2 with respect to ΔP2 decreases as the temperature of the battery 1 increases.
ここでは、図3(a),図3(b)に示すように、バッテリ1のSOC、バッテリ温度、モータ出力の変化ΔP2に対する通信遅れによる誤差ΔVB2を実験などによって予め求めてテーブル化しておき、このテーブルを参照することにより、通信遅れによる誤差ΔVB2を求める。なお、バッテリ温度は、バッテリ温度センサ20によって検出される値を用い、バッテリ1のSOCは、既知の方法により算出することができる。 Here, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), an error ΔVB2 due to a communication delay with respect to the SOC of the battery 1, the battery temperature, and the motor output change ΔP2 is obtained in advance by experimentation and tabulated. By referring to this table, an error ΔVB2 due to communication delay is obtained. The battery temperature is a value detected by the battery temperature sensor 20, and the SOC of the battery 1 can be calculated by a known method.
ステップS50では、バッテリ電圧センサ2は正常であるので、バッテリ電圧センサ2によって検出される電圧値VBfの値を、制御用バッテリ電圧VBとするとともに、バッテリ電圧センサ異常信号をオフとする。ステップS50において、制御用インバータ電圧VIおよび制御用バッテリ電圧VBを求めると、ステップS10に戻る。 In step S50, since the battery voltage sensor 2 is normal, the voltage value VBf detected by the battery voltage sensor 2 is set to the control battery voltage VB and the battery voltage sensor abnormality signal is turned off. When the control inverter voltage VI and the control battery voltage VB are obtained in step S50, the process returns to step S10.
一方、ステップS60では、インバータ電圧センサ5は正常であるので、制御用インバータ電圧VIは、インバータ電圧センサ5によって検出される電圧値VIfを用い、制御用バッテリ電圧VBを推定する処理を行う。時刻T(n)における制御用バッテリ電圧VB(n)は、次式(8)により表される。ここでも、各パラメータの後ろに付随している(n)は、時刻T(n)に検出された値であることを意味している。
VB(n)=VIf(n)+R・(ω(n)・Tmg(n)/VIf(n)) (8)
On the other hand, in step S60, since the
VB (n) = VIf (n) + R · (ω (n) · Tmg (n) / VIf (n)) (8)
制御用バッテリ電圧VBを求めると、オンにしたバッテリ電圧センサ異常信号とともに、車両コントローラ8に送信して、ステップS10に戻る。バッテリ電圧センサ異常信号を受信した車両コントローラ8は、例えば、図示しないインジケータを点灯させることにより、バッテリ電圧センサ2に故障が発生したことをユーザに伝える。 When the control battery voltage VB is obtained, it is transmitted to the vehicle controller 8 together with the battery voltage sensor abnormality signal turned on, and the process returns to step S10. The vehicle controller 8 that has received the battery voltage sensor abnormality signal informs the user that a failure has occurred in the battery voltage sensor 2, for example, by turning on an indicator (not shown).
一実施の形態における電圧センサの故障診断装置によれば、以下の手順(I)〜(III)により、電圧センサ2,5の故障を診断するとともに、故障が検出された電圧センサによって検出される電圧値を推定する。
(I)バッテリ電圧センサ2によって検出されるバッテリ電圧VBfと、インバータ電圧センサ5によって検出されるインバータ電圧VIfとを比較し、両者の差の絶対値が所定値αより大きければ、少なくとも一方の電圧センサに故障が発生していると判断する。
(II)3相交流電圧指令値vu*,vv*,vw*、および、3相交流電流検出値iu,iv,iwに基づいて、交流モータ6の出力推定値Pac1を算出するとともに、少なくともトルク指令値Tmgおよびモータ回転速度ωに基づいて、交流モータ6の出力推定値Pac2を算出する。出力推定値Pac1とPac2との差の絶対値が所定値P0より大きければ、インバータ電圧センサ5に故障が生じていると判断し、Pac1とPac2との差の絶対値が所定値P0以下であれば、バッテリ電圧センサ2に故障が生じていると判断する。
(III)インバータ電圧センサ5に故障が生じていると判断した場合には、バッテリ電圧センサ2によって検出される電圧VBf、バッテリ1とインバータ5との間の電位差ΔVB1、および、通信遅れによる誤差ΔVB2に基づいて、インバータ電圧VIの値を推定する。バッテリ電圧センサ2に故障が生じていると判断した場合には、インバータ電圧センサ5によって検出されるインバータ電圧VIf、および、バッテリ1とインバータ5との間の電位差に基づいて、バッテリ電圧VBの値を推定する。
According to the failure diagnosis device for a voltage sensor in one embodiment, the failure of the
(I) The battery voltage VBf detected by the battery voltage sensor 2 and the inverter voltage VIf detected by the
(II) Based on the three-phase AC voltage command values vu * , vv * , vw * and the three-phase AC current detection values iu, iv, iw, the estimated output value Pac1 of the AC motor 6 is calculated, and at least the torque Based on the command value Tmg and the motor rotation speed ω, the estimated output value Pac2 of the AC motor 6 is calculated. If the absolute value of the difference between the output estimated values Pac1 and Pac2 is larger than the predetermined value P0, it is determined that a failure has occurred in the
(III) If it is determined that a failure has occurred in the
一実施の形態における電圧センサの故障診断装置によれば、上述した(I)の方法によって、バッテリ電圧センサ2およびインバータ電圧センサ5のうちの少なくとも一方の故障を検出した後に、(II)の方法によって、故障した電圧センサを特定するので、故障診断用の電圧等を用いることなく、既存の構成を利用した効率的な故障診断を行うことができる。これにより、いずれか一方の電圧センサが故障した事実をユーザに伝えるだけでなく、故障した電圧センサをユーザに伝えることができる。
According to the voltage sensor failure diagnosis apparatus in the embodiment, after detecting the failure of at least one of the battery voltage sensor 2 and the
一実施の形態における電圧センサの故障診断装置によれば、インバータ電圧センサ5の故障を検出すると、バッテリ電圧センサ2によって検出される電圧VBfに基づいて、インバータ電圧VIを推定するので、インバータ電圧VIに基づいた処理を継続して行うことができる。また、バッテリ電圧センサ2の故障を検出すると、インバータ電圧センサ5によって検出されるインバータ電圧VIfに基づいた処理を継続して行うことができる。特に、バッテリ1とインバータ5との間の電位差を考慮して、故障した電圧センサによって検出される電圧を推定するので、電圧推定の精度を向上させることができる。
According to the failure diagnosis device for a voltage sensor in one embodiment, when a failure in the
また、図1に示す回路では、バッテリ電圧センサ2によって検出される電圧VBfが車両コントローラ8を介して電圧センサ診断部15に入力されることから、通信遅れによる誤差も考慮して、インバータ電圧VIを推定するので、電圧推定の精度をさらに向上させることができる。
Further, in the circuit shown in FIG. 1, the voltage VBf detected by the battery voltage sensor 2 is input to the voltage
本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、バッテリ電圧センサ2の代わりに、バッテリ1を構成する各セルの電圧を検出するセル電圧センサを設けてもよい。この場合、バッテリ電圧VBfは、セル電圧センサによって検出されるセル電圧の総和となる。 The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, instead of the battery voltage sensor 2, a cell voltage sensor that detects the voltage of each cell constituting the battery 1 may be provided. In this case, the battery voltage VBf is the sum of the cell voltages detected by the cell voltage sensor.
上述した一実施の形態では、上記(I)および(II)の手順により、故障が発生している電圧センサを特定した。しかし、(I)の処理を行わずに、(II)の処理だけを行うようにしてもよい。すなわち、出力推定値Pac1およびPac2を算出し、算出したPac1およびPac2の差の絶対値が所定値P0より大きければ、インバータ電圧センサ5に故障が生じていると判断する。この方法によれば、インバータ電圧センサ5の故障を検出することができる。
In the above-described embodiment, the voltage sensor in which the failure has occurred is identified by the procedures (I) and (II). However, only the process (II) may be performed without performing the process (I). That is, the output estimated values Pac1 and Pac2 are calculated, and if the absolute value of the difference between the calculated Pac1 and Pac2 is larger than the predetermined value P0, it is determined that a failure has occurred in the
上述した一実施の形態では、3相交流電圧指令値vu*,vv*,vw*を算出するために、少なくともインバータ電圧VIの値が用いられたが、バッテリ電圧センサ2によって検出されるバッテリ電圧VBfの値を用いる場合には、同様の方法により、バッテリ電圧センサ2の故障を検出することができる。すなわち、出力推定値Pac1およびPac2を算出し、算出したPac1およびPac2の差の絶対値が所定値P0より大きければ、バッテリ電圧センサ2に故障が生じていると判断する。 In the above-described embodiment, at least the value of the inverter voltage VI is used to calculate the three-phase AC voltage command values vu * , vv * , vw * , but the battery voltage detected by the battery voltage sensor 2 is used. When the value of VBf is used, a failure of the battery voltage sensor 2 can be detected by the same method. That is, the output estimated values Pac1 and Pac2 are calculated, and if the absolute value of the difference between the calculated Pac1 and Pac2 is larger than the predetermined value P0, it is determined that the battery voltage sensor 2 has failed.
上述した一実施の形態では、電圧センサの故障診断装置をハイブリッド自動車に適用した例について説明したが、電気自動車に適用することもできるし、車両以外のシステムに適用することもできる。 In the above-described embodiment, an example in which the failure diagnosis device for a voltage sensor is applied to a hybrid vehicle has been described. However, it can be applied to an electric vehicle or a system other than a vehicle.
なお、本発明がバッテリ1の種類、インバータ4の種類、電圧センサ2,5の種類、モータ6の種類等によって限定されることはない。
The present invention is not limited by the type of battery 1, the type of
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、モータコントローラ10が電圧指令値算出手段、第1のモータ出力算出手段、第2のモータ出力算出手段、故障検出手段、故障電圧センサ特定手段、および、電圧推定手段を、電流センサ9a〜9cが電流検出手段を、回転角センサ7およびモータ回転数検出部17がモータ回転速度検出手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。
The correspondence between the constituent elements of the claims and the constituent elements of the embodiment is as follows. That is, the
1…バッテリ、2…バッテリ電圧センサ、3…リレー、4…インバータ、5…インバータ電圧センサ、6…3相交流モータ、7…回転角センサ、8…車両コントローラ、9a,9b,9c…電流センサ、10…モータコントローラ、11…3相/2相変換部、12…電流指令部、13…電流制御部、14…2相/3相変換部、15…電圧センサ診断部、16…磁極位置検出部、17…モータ回転数検出部、20…バッテリ温度センサ、21…PWM変換部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery, 2 ... Battery voltage sensor, 3 ... Relay, 4 ... Inverter, 5 ... Inverter voltage sensor, 6 ... Three-phase alternating current motor, 7 ... Rotation angle sensor, 8 ... Vehicle controller, 9a, 9b, 9c ... Current sensor DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記電圧センサによって検出されるバッテリの直流電圧を少なくとも用いて、前記インバータの電圧指令値を算出する電圧指令値算出手段と、
前記インバータから前記交流モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、
前記電圧指令値算出手段によって算出される電圧指令値と、前記電流検出手段によって検出される電流とに基づいて、前記交流モータの出力(以下、第1のモータ出力)を算出する第1のモータ出力算出手段と、
少なくとも、前記交流モータのトルク指令値および前記モータ回転速度検出手段によって検出されるモータ回転速度に基づいて、前記交流モータの出力(以下、第2のモータ出力)を算出する第2のモータ出力算出手段と、
前記第1のモータ出力算出手段によって算出される第1のモータ出力、および、前記第2のモータ出力算出手段によって算出される第2のモータ出力に基づいて、前記電圧センサの故障を検出する故障検出手段とを備えることを特徴とする電圧センサの故障診断装置。 In a fault diagnosis device for a voltage sensor used in a system that converts a DC voltage of a battery into an AC voltage by an inverter and supplies the AC voltage to an AC motor.
Voltage command value calculation means for calculating a voltage command value of the inverter using at least a DC voltage of the battery detected by the voltage sensor;
Current detection means for detecting a current flowing from the inverter to the AC motor;
Motor rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the motor;
A first motor that calculates an output of the AC motor (hereinafter referred to as a first motor output) based on a voltage command value calculated by the voltage command value calculation unit and a current detected by the current detection unit. Output calculation means;
Second motor output calculation that calculates an output of the AC motor (hereinafter referred to as a second motor output) based on at least the torque command value of the AC motor and the motor rotation speed detected by the motor rotation speed detection means. Means,
A failure that detects a failure of the voltage sensor based on the first motor output calculated by the first motor output calculation unit and the second motor output calculated by the second motor output calculation unit A fault diagnosis apparatus for a voltage sensor, comprising: a detecting unit.
前記第1の電圧センサによって検出される電圧(以下、第1の電圧)と、前記第2の電圧センサによって検出される電圧(以下、第2の電圧)とに基づいて、少なくとも一方の電圧センサに故障が発生したことを検出する故障検出手段と、
前記第2の電圧センサによって検出される電圧を少なくとも用いて、前記交流モータの出力(以下、第1のモータ出力)を算出する第1のモータ出力算出手段と、
前記第2の電圧センサによって検出される電圧を用いずに、前記交流モータの出力(以下、第2のモータ出力)を算出する第2のモータ出力算出手段と、
前記故障検出手段によって、少なくとも一方の電圧センサに故障が発生したことが検出されると、前記第1のモータ出力算出手段によって算出される第1のモータ出力、および、前記第2のモータ出力算出手段によって算出される第2のモータ出力に基づいて、故障が発生した電圧センサを特定する故障電圧センサ特定手段とを備えることを特徴とする電圧センサの故障診断装置。 A first voltage sensor that detects the voltage of the battery, and detects a voltage input from the battery to the inverter, which is used in a system that converts the DC voltage of the battery into an AC voltage by an inverter and supplies the AC voltage to the AC motor. In the voltage sensor failure diagnosis device for diagnosing the failure of the second voltage sensor,
At least one voltage sensor based on a voltage detected by the first voltage sensor (hereinafter referred to as a first voltage) and a voltage detected by the second voltage sensor (hereinafter referred to as a second voltage) A failure detection means for detecting that a failure has occurred;
First motor output calculation means for calculating an output of the AC motor (hereinafter referred to as a first motor output) using at least a voltage detected by the second voltage sensor;
Second motor output calculation means for calculating the output of the AC motor (hereinafter referred to as second motor output) without using the voltage detected by the second voltage sensor;
When the failure detection means detects that a failure has occurred in at least one of the voltage sensors, the first motor output calculated by the first motor output calculation means and the second motor output calculation A fault diagnosis device for a voltage sensor, comprising: fault voltage sensor specifying means for specifying a voltage sensor in which a fault has occurred based on a second motor output calculated by the means.
前記第2の電圧センサによって検出される電圧を少なくとも用いて、前記インバータの電圧指令値を算出する電圧指令値算出手段と、
前記インバータから前記交流モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記交流モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段とをさらに備え、
前記第1のモータ出力算出手段は、前記電圧指令値算出手段によって算出される電圧指令値と、前記電流検出手段によって検出される電流とに基づいて、前記第1のモータ出力を算出し、
前記第2のモータ出力算出手段は、少なくとも、前記交流モータのトルク指令値および前記モータ回転速度検出手段によって検出されるモータ回転速度に基づいて、前記第2のモータ出力を算出することを特徴とする電圧センサの故障診断装置。 The failure diagnosis device for a voltage sensor according to claim 2,
Voltage command value calculating means for calculating a voltage command value of the inverter using at least a voltage detected by the second voltage sensor;
Current detection means for detecting a current flowing from the inverter to the AC motor;
Motor rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the AC motor,
The first motor output calculation means calculates the first motor output based on the voltage command value calculated by the voltage command value calculation means and the current detected by the current detection means,
The second motor output calculation means calculates the second motor output based on at least a torque command value of the AC motor and a motor rotation speed detected by the motor rotation speed detection means. Fault diagnosis device for voltage sensor.
請求項3に記載の電圧センサの故障診断装置において、
前記第1のモータ出力算出手段は、前記電圧指令値算出手段によって算出される3相交流電圧指令値と、前記電流検出手段によって検出される3相交流電流とに基づいて、前記第1のモータ出力を算出し、
前記第2のモータ出力算出手段は、前記交流モータのトルク指令値、前記モータ回転速度検出手段によって検出されるモータ回転速度、および、モータ駆動時の損失に基づいて、前記第2のモータ出力を算出することを特徴とする電圧センサの故障診断装置。 The more detailed calculation method of Pac1 and Pac2 In the fault diagnosis apparatus of the voltage sensor of Claim 3,
The first motor output calculation means is configured to output the first motor based on a three-phase AC voltage command value calculated by the voltage command value calculation means and a three-phase AC current detected by the current detection means. Calculate the output,
The second motor output calculation means calculates the second motor output based on a torque command value of the AC motor, a motor rotation speed detected by the motor rotation speed detection means, and a loss during motor driving. A fault diagnosis device for a voltage sensor, characterized by:
前記故障電圧センサ特定手段は、前記第1のモータ出力と前記第2のモータ出力との差の絶対値が所定のしきい値以下であれば、前記第1の電圧センサに故障が発生したと判定し、前記第1のモータ出力と前記第2のモータ出力との差の絶対値が前記所定のしきい値より大きければ、前記第2の電圧センサに故障が発生したと判定することを特徴とする電圧センサの故障診断装置。 In the fault diagnosis apparatus of the voltage sensor as described in any one of Claims 2-4,
If the absolute value of the difference between the first motor output and the second motor output is less than or equal to a predetermined threshold value, the fault voltage sensor specifying means is that a fault has occurred in the first voltage sensor Determining that if the absolute value of the difference between the first motor output and the second motor output is greater than the predetermined threshold, it is determined that a failure has occurred in the second voltage sensor. A fault diagnosis device for a voltage sensor.
前記故障電圧センサ特定手段によって故障が特定された電圧センサによって検出される電圧を、故障が発生していない電圧センサによって検出される電圧に基づいて推定する電圧推定手段をさらに備えることを特徴とする電圧センサの故障診断装置。 In the voltage sensor failure diagnosis device according to any one of claims 2 to 5,
Voltage estimation means is further provided for estimating a voltage detected by the voltage sensor whose failure is specified by the failure voltage sensor specifying means based on a voltage detected by a voltage sensor in which no failure has occurred. Fault diagnosis device for voltage sensor.
前記電圧推定手段は、少なくとも、故障が発生していない電圧センサによって検出される電圧、および、前記バッテリと前記インバータとの間の電位差に基づいて、前記故障が特定された電圧センサによって検出される電圧を推定することを特徴とする電圧センサの故障診断装置。 The voltage sensor failure diagnosis device according to claim 6,
The voltage estimation means is detected by the voltage sensor in which the failure is specified based on at least a voltage detected by a voltage sensor in which no failure has occurred and a potential difference between the battery and the inverter. A voltage sensor failure diagnosis apparatus characterized by estimating a voltage.
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