專利名稱：具有檢測(cè)電流傳感器異常的功能的電源設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源設(shè)備，尤其是涉及具有檢測(cè)電流傳感器異常的功能的電源設(shè)備，其中所述電流傳感器能夠檢測(cè)出流過包含在電源設(shè)備中的驅(qū)動(dòng)電路的電流。
背景技術(shù)：
近年來，混合動(dòng)力車輛和電動(dòng)車輛作為環(huán)境友好的車輛而受到關(guān)注。除了傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)以外，混合動(dòng)力車輛還包括作為動(dòng)力源的DC(直流)電源、逆變器、和由逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。具體而言，車輛通過驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，以及通過逆變器將來自DC電源的DC電壓轉(zhuǎn)換成AC(交流)電壓，使得轉(zhuǎn)換后的AC電壓用來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為車輛提供動(dòng)力。
電動(dòng)車輛由DC電源、逆變器和由逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)來提供動(dòng)力。
一般而言，在這種混合動(dòng)力車輛和電動(dòng)車輛中，使用電流傳感器檢測(cè)從逆變器實(shí)際地供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流，并且施加使得從電流傳感器輸出電流檢測(cè)值和根據(jù)所需扭矩值計(jì)算的電流指定值彼此一致的控制。換言之，施加了所謂的反饋控制。
在這里，如果電流傳感器異常，則從電流傳感器輸出的電流檢測(cè)值與實(shí)際電動(dòng)機(jī)電流不一致。例如，其可以比實(shí)際電動(dòng)機(jī)電流過度地小。如果在這樣的情況下施加前述反饋，則實(shí)際電動(dòng)機(jī)電流會(huì)比所需電流指定值過度地大。當(dāng)過量電流通過逆變器時(shí)，對(duì)應(yīng)于電流大小和電流流過時(shí)間的負(fù)荷施加在逆變器上，由此逆變器會(huì)被損壞。因而，為了防止逆變器被損壞，必需快速和確定地檢測(cè)到電流傳感器的異常。
例如，日本專利公開No.08-172721公開了用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)輸出系統(tǒng)的異常的設(shè)備，其能夠檢測(cè)用于向電動(dòng)機(jī)輸出電流的系統(tǒng)(以下還稱為電動(dòng)機(jī)電流輸出系統(tǒng))的異常，使得防止由于過量電流對(duì)周圍裝備的損害。具體而言，用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)輸出系統(tǒng)的異常的設(shè)備包括檢測(cè)流過電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電流并且輸出實(shí)際電流的大小作為電流檢測(cè)值的電流傳感器；用于隨時(shí)比較電流指定值和電流檢測(cè)值并且輸出電流檢測(cè)值相對(duì)于電流指定值的偏差的電流比較裝置；用于當(dāng)偏差大于規(guī)定的閾值的狀態(tài)持續(xù)至少規(guī)定的時(shí)間時(shí)，判斷電動(dòng)機(jī)電流輸出系統(tǒng)異常的異常判斷裝置；和用于當(dāng)異常判斷裝置判斷有異常時(shí)，停止向電動(dòng)機(jī)供電的異常處理裝置。
利用這樣的構(gòu)造，由于當(dāng)偏差大于規(guī)定閾值的狀態(tài)持續(xù)至少規(guī)定的時(shí)間時(shí)判斷電動(dòng)機(jī)輸出系統(tǒng)有異常，防止了在由于在過渡狀態(tài)下實(shí)際電流升高相對(duì)于電流指令值延遲或者由于噪聲混入而偏差暫時(shí)增大的情況下錯(cuò)誤的異常判斷。因而，能夠精確地檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)輸出系統(tǒng)的異常，并且能夠防止由于供應(yīng)過量電流對(duì)外圍設(shè)備的損害等。
然而，利用這種傳統(tǒng)的異常檢測(cè)設(shè)備，考慮到防止錯(cuò)誤的檢測(cè)，總是需要經(jīng)過一段時(shí)間來判斷異常。當(dāng)電動(dòng)機(jī)輸出系統(tǒng)異常時(shí)電動(dòng)機(jī)電流變成過量電流時(shí)，施加到逆變器上的負(fù)荷會(huì)與一定的時(shí)間成比例地變得極大，由此逆變器會(huì)受損。
進(jìn)一步，根據(jù)傳統(tǒng)異常檢測(cè)設(shè)備，當(dāng)電流比較裝置輸出電流檢測(cè)值相對(duì)于電流指定值的偏差時(shí)，它們之間的偏差的輸出波形由圖12中的半波表示，這是因?yàn)楸緛韺?shí)際電流和電流指定值都是如在附圖中所示的正弦波。因而，不能在大小上精確地與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較。因而，電流比較裝置構(gòu)造成包括濾波電路，使得偏差能夠被濾波以轉(zhuǎn)換成由附圖中的點(diǎn)劃線表示的輸出波形。將轉(zhuǎn)換后的波形與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較以判斷異常。
另一方面，利用具有這種構(gòu)造的電流比較裝置，輸出的偏差由濾波電路的時(shí)間常數(shù)延遲。這增大了判斷異常和施加到逆變器上的負(fù)荷所需的時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠在較短期間內(nèi)以高精度檢測(cè)出電流傳感器異常的電源設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，電源設(shè)備包括電源；驅(qū)動(dòng)電路，其供應(yīng)有來自電源的電力來驅(qū)動(dòng)負(fù)荷電路；第一電流傳感器，其檢測(cè)流過驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)電流以輸出第一電流檢測(cè)值；第二電流傳感器，其檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電流以輸出第二電流檢測(cè)值；控制電路，其控制驅(qū)動(dòng)電路，使得第一電流檢測(cè)值與驅(qū)動(dòng)電流的電流指定值一致；和電流傳感器異常檢測(cè)電路，其檢測(cè)出第一電流檢測(cè)值在預(yù)定規(guī)定范圍內(nèi)和第一電流檢測(cè)值和第二電流檢測(cè)值之間的電流差持續(xù)超過規(guī)定的閾值達(dá)規(guī)定的期間，由此檢測(cè)出第一電流傳感器的異常。
優(yōu)選地，電源設(shè)備進(jìn)一步包括開關(guān)，其通過開關(guān)動(dòng)作將電源和驅(qū)動(dòng)電路電氣連接或者分離。當(dāng)電流傳感器異常檢測(cè)電路檢測(cè)到第一電流傳感器的異常時(shí)，電流傳感器異常檢測(cè)電路控制開關(guān)操作以將電源和驅(qū)動(dòng)電路電氣分離。
優(yōu)選地，當(dāng)?shù)谝浑娏鱾鞲衅鞅欢搪分两拥仉娖綍r(shí)，規(guī)定的范圍確定在對(duì)應(yīng)于第一電流檢測(cè)值的可能的范圍中。
優(yōu)選地，在電源設(shè)備正常工作中，規(guī)定的閾值設(shè)定成比第一電流檢測(cè)值和第二電流檢測(cè)值之間的電流差要大。
優(yōu)選地，規(guī)定的期間設(shè)定成比一期間短，在期間中，驅(qū)動(dòng)電流連續(xù)流過驅(qū)動(dòng)電路直到驅(qū)動(dòng)電路受損，驅(qū)動(dòng)電流與第一電流檢測(cè)值之間的電流差對(duì)應(yīng)于規(guī)定的閾值。
優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)電路包括電力轉(zhuǎn)換器，其通過切換裝置的切換操作在電源和負(fù)荷電路之間轉(zhuǎn)換電力。電流傳感器異常檢測(cè)電路檢測(cè)出第一電流檢測(cè)值在預(yù)定規(guī)定范圍和第一電流檢測(cè)值和第二電流檢測(cè)值之間電流差持續(xù)超過規(guī)定閾值達(dá)比規(guī)定期間短的期間，并且降低切換裝置的切換頻率。
優(yōu)選地，電流傳感器異常檢測(cè)電路包括電流檢測(cè)部，其在每個(gè)規(guī)定的操作周期中，檢測(cè)第一和第二電流檢測(cè)值的相應(yīng)最大值，和異常判斷部，其在每個(gè)規(guī)定操作周期中判斷第一電流檢測(cè)值的最大值是否在規(guī)定的范圍內(nèi)和第一電流檢測(cè)值的最大值和第二電流檢測(cè)值的最大值之間的電流差是否超過規(guī)定的閾值，并且在n個(gè)連續(xù)操作周期中的每個(gè)中，檢測(cè)出第一電流檢測(cè)值的最大值在預(yù)定規(guī)定范圍內(nèi)，和第一電流檢測(cè)值的最大值和第二電流檢測(cè)值的最大值之間的電流差超過規(guī)定的閾值，由此確定第一電流傳感器有異常，其中n是至少是2的自然數(shù)。
優(yōu)選地，負(fù)荷電路包括AC電動(dòng)機(jī)。異常判斷部在m個(gè)連續(xù)操作周期中的每個(gè)中，檢測(cè)出第一電流檢測(cè)值的最大值在預(yù)定規(guī)定范圍內(nèi)，和第一電流檢測(cè)值的最大值和第二電流檢測(cè)值的最大值之間的電流差超過規(guī)定的閾值，并且降低用于控制AC電動(dòng)機(jī)的載波頻率，其中m是最多是2的自然數(shù)。
優(yōu)選地，異常判斷部包括計(jì)數(shù)器。在每個(gè)操作周期中，如果判斷第一電流檢測(cè)值的最大值在規(guī)定范圍中，并且第一電流檢測(cè)值的最大值和第二電流檢測(cè)值的最大值之間的電流差超過規(guī)定的閾值，則計(jì)數(shù)器增大計(jì)數(shù)值，并且如果判斷第一電流檢測(cè)值的最大值不在規(guī)定范圍中，或者第一電流檢測(cè)值的最大值和第二電流檢測(cè)值的最大值之間的電流差沒有超過規(guī)定的閾值，則初始化計(jì)數(shù)器。異常判斷部檢測(cè)出計(jì)數(shù)值達(dá)到等于n的計(jì)數(shù)值則判斷驅(qū)動(dòng)電流有異常。
優(yōu)選地，異常判斷部根據(jù)規(guī)定的閾值調(diào)整n。
優(yōu)選地，異常判斷部將n調(diào)整為隨著規(guī)定閾值相對(duì)變高而相對(duì)變小。
優(yōu)選地，電流傳感器異常檢測(cè)電路進(jìn)一步包括溫度檢測(cè)器，其檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電路的電路元件的溫度。異常判斷部根據(jù)電路元件的所檢測(cè)的溫度調(diào)整n。
優(yōu)選地，異常判斷部將n調(diào)整為隨著電路元件的所檢測(cè)的溫度相對(duì)變高而相對(duì)變小。
優(yōu)選地，操作周期比最快周期長(zhǎng)，電流傳感器異常檢測(cè)電路能夠在最快周期中工作。
優(yōu)選地，電流檢測(cè)部在最快操作周期中采樣第一和第二電流檢測(cè)值，并且在每個(gè)操作周期中抽取和保持第一和第二電流檢測(cè)值的相應(yīng)最大值。
根據(jù)本發(fā)明，由于基于用于控制驅(qū)動(dòng)電路的第一電流檢測(cè)值和第一電流檢測(cè)值和第二電流檢測(cè)值之間的差檢測(cè)第一電流傳感器的異常，相對(duì)于基于電流指定值和實(shí)際值之間的偏差檢測(cè)電動(dòng)機(jī)輸出系統(tǒng)的異常的傳統(tǒng)的異常檢測(cè)設(shè)備，異常能夠在較短的期間內(nèi)檢測(cè)到。由于第一電流傳感器的異常造成由過量電流對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的損害，其必須比第二電流傳感器的異常更快地檢測(cè)到。然而，僅僅基于電流檢測(cè)值之間的差的異常檢測(cè)不能夠滿足這個(gè)要求。根據(jù)本發(fā)明，第一電流傳感器的異常能夠快速地檢測(cè)到。
進(jìn)一步，利用檢測(cè)第一電流傳感器的異常以將電源和驅(qū)動(dòng)電路電氣分開的構(gòu)造，當(dāng)異常發(fā)生時(shí)施加到驅(qū)動(dòng)電路上的負(fù)荷能夠降低，并且能夠保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路。
特別是，由于當(dāng)?shù)谝浑娏鱾鞲衅鞫搪分两拥仉娖綍r(shí)過量電流流過驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)第一電流傳感器的快速檢測(cè)防止可對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的損害。
進(jìn)一步，采用作為異常判斷基準(zhǔn)的第一和第二電流指定值之間的電流差超過比在正常工作中的電流差大的規(guī)定閾值，能夠以高精度檢測(cè)對(duì)于驅(qū)動(dòng)電路是不好的異常。
進(jìn)一步，通過設(shè)定對(duì)應(yīng)于異常判斷期間的規(guī)定期間為驅(qū)動(dòng)電路能夠承受異常驅(qū)動(dòng)電流的范圍，在維持高檢測(cè)精度的同時(shí)，能夠保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路。
進(jìn)一步，通過降低規(guī)定期間過程中的切換頻率，在施加到驅(qū)動(dòng)電路上的負(fù)荷進(jìn)一步降低以確定的保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路的同時(shí)，能夠維持高檢測(cè)精度。
通過使用于判斷第一電流傳感器的異常的規(guī)定的閾值和規(guī)定的期間相關(guān)聯(lián)，在能夠維持高檢測(cè)精度的同時(shí)，能夠降低當(dāng)異常發(fā)生時(shí)施加到驅(qū)動(dòng)電路上負(fù)荷。
進(jìn)一步，通過在CPU的最快操作周期中檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電流，和通過在比最快操作周期長(zhǎng)的操作周期中判斷異常，能夠有效地使用CPU的處理時(shí)間，并且能夠以不貴的CPU構(gòu)造具有高精度的異常判斷系統(tǒng)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電源設(shè)備的示意框圖。
圖2是圖1中的控制設(shè)備的框圖。
圖3是圖2所示的逆變器控制電路的控制框圖。
圖4是在圖2中所示的電流傳感器異常檢測(cè)電路的框圖。
圖5是用于描述在圖4中所示的電流傳感器異常檢測(cè)電路中的異常檢測(cè)操作的示意圖。
圖6是用于描述電流傳感器的輸出特性的一個(gè)示例的圖。
圖7是用于描述檢測(cè)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電源設(shè)備的異常電流的操作的流程圖。
圖8是用于描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的異常檢測(cè)操作的示意圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電流傳感器異常檢測(cè)電路的卡框圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的逆變器控制電路的控制框圖。
圖11是用于描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電源設(shè)備的異常電流檢測(cè)操作的流程圖。
圖12是用于描述在用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)輸出系統(tǒng)異常的傳統(tǒng)設(shè)備中的電流比較裝置的圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖，將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中，相同或者相應(yīng)的部件由相同的參考標(biāo)號(hào)表示。
第一實(shí)施例圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電源設(shè)備的示意框圖。
參照?qǐng)D1，電源設(shè)備110包括DC(直流)電源B、系統(tǒng)繼電器SR1和SR2、電壓傳感器10、逆變器12、電流傳感器20A和20B、旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver)30和控制設(shè)備40。
AC電動(dòng)機(jī)M1是用于產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力車輛或者電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)車輪的扭矩的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。AC電動(dòng)機(jī)M1具有由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)的功能，并且還作為電動(dòng)機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行操作(例如，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī))。
逆變器12由U相臂14、V相臂16和W相臂18構(gòu)成。U相臂14、V相臂16、和W相臂18并聯(lián)設(shè)置在電源線和地線之間。
U相臂14由串聯(lián)連接的NPN晶體管Q1和Q2構(gòu)成。V相臂16由串聯(lián)連接的NPN晶體管Q3和Q4構(gòu)成。W相臂18由串聯(lián)連接的NPN晶體管Q5和Q6構(gòu)成。NPN晶體管Q1-Q6在相應(yīng)的集電極和發(fā)射極之間分別設(shè)置有二極管D1-D6，以使電流從發(fā)射極側(cè)流到集電極側(cè)。
每個(gè)相臂的中間點(diǎn)連接到AC電動(dòng)機(jī)M1的每個(gè)相線圈的每個(gè)相端。具體而言，AC電動(dòng)機(jī)M1是三相永磁電動(dòng)機(jī)，其中U、V和W相的三個(gè)線圈具有共同連接到中性點(diǎn)的一端。U相線圈具有連接到NPN晶體管Q1和Q2之間的中間點(diǎn)的另一端，V相線圈具有連接到NPN晶體管Q3和Q4之間的中間點(diǎn)的另一端，并且W相線圈具有連接到NPN晶體管Q5和Q6之間的中間點(diǎn)的另一端。
DC電池B由諸如鎳金屬混合動(dòng)力電池或者鋰離子電池的二次電池構(gòu)成。可選地，DC電池B可以是燃料電池。電池傳感器10檢測(cè)從DC電源B輸出的電壓Vm，并且向控制設(shè)備40輸出所檢測(cè)的電壓Vm。
系統(tǒng)繼電器SR1和SR2由來自控制設(shè)備40的信號(hào)接通/斷開。
當(dāng)供應(yīng)有來自DC電源B的DC電壓時(shí)，逆變器12基于來自控制設(shè)備40的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV將DC電壓轉(zhuǎn)換成AC(交流)以驅(qū)動(dòng)AC電動(dòng)機(jī)M1。因而，AC電動(dòng)機(jī)M1被驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生由扭矩指令值TR指定的扭矩。
在包含電源設(shè)備100的混合動(dòng)力車輛或者電動(dòng)車輛的再生制動(dòng)中，逆變器12基于來自控制設(shè)備40的信號(hào)DRV將由AC電動(dòng)機(jī)M1產(chǎn)生的AC電壓轉(zhuǎn)換成DC電壓，以將轉(zhuǎn)換后的DC電壓供應(yīng)到DC電源B。
在本說明書中，再生制動(dòng)包括伴隨由混合動(dòng)力車輛或者電動(dòng)車輛的駕駛員下壓腳制動(dòng)器所引起的再生發(fā)電的制動(dòng)操作，以及在行駛過程中在不操作腳制動(dòng)器的情況下關(guān)閉加速器踏板由此產(chǎn)生再生發(fā)電和減速車速(或者停止加速)。
電流傳感器20A檢測(cè)流過AC電動(dòng)機(jī)M1的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A，并且向控制設(shè)備40輸出因此所檢測(cè)的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A。即，電流傳感器20A和20B并聯(lián)設(shè)置在電動(dòng)機(jī)電流的電路中，并且檢測(cè)電動(dòng)機(jī)電流以分別將檢測(cè)結(jié)果MCRT_A和MCRT_B提供給控制設(shè)備40。
如后所述，控制設(shè)備40基于來自電流傳感器20A的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV，并且通過因此所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV控制逆變器12。即，電流傳感器20A構(gòu)成檢測(cè)將用在控制逆變器12中的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A的控制電流傳感器。此處，如果作為控制電流傳感器的電流傳感器20A是異常，則電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A的精確度受到損失，由此控制設(shè)備40施加的逆變器12的控制失敗。尤其是，如果電動(dòng)機(jī)電流振蕩到高電流側(cè)，則逆變器12接收過量負(fù)荷而受損。因而，在根據(jù)本發(fā)明的電源設(shè)備100中，控制設(shè)備40進(jìn)一步將電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和來自電流傳感器20B的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_B進(jìn)行比較，以基于該電流之間的差檢測(cè)電流傳感器20A的異常。即，電流傳感器20B構(gòu)成將用在檢測(cè)用于維持電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A精確度的電流傳感器20A的異常中的監(jiān)視電流傳感器。由于電源設(shè)備100包括作為用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)電流的電流傳感器的控制電流傳感器和監(jiān)視電流傳感器，能夠以高精確度控制逆變器12，并且穩(wěn)定地從AC電動(dòng)機(jī)M1輸出所需的扭矩。
旋轉(zhuǎn)變壓器30連接到AC電動(dòng)機(jī)M1的旋轉(zhuǎn)軸，并且檢測(cè)AC電動(dòng)機(jī)M1的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度θn以將其輸出到控制設(shè)備40。
控制設(shè)備40從設(shè)置在外部的ECU(電子控制單元)接收扭矩指令值TR和電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度MRN、從電壓傳感器10接收電壓Vm、從電流傳感器20A接收MCRT_A、從電流傳感器20B接收電動(dòng)機(jī)電流MCRT_B、和從旋轉(zhuǎn)變壓器30接收旋轉(zhuǎn)角度θn。
使用來自旋轉(zhuǎn)變壓器30的旋轉(zhuǎn)角度θn、扭矩指令值TR和電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A，控制設(shè)備40產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)逆變器12的NPN晶體管Q1-Q6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV，并且向逆變器12輸出因此所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV。
進(jìn)一步，在包含電源設(shè)備100的混合動(dòng)力車輛或者電動(dòng)車輛的再生制動(dòng)中，控制設(shè)備40基于旋轉(zhuǎn)角度θn、扭矩指令值TR和電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A產(chǎn)生用于將由AC電動(dòng)機(jī)M1產(chǎn)生的AC電壓轉(zhuǎn)換成DC電壓的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV，并且向逆變器12輸出因此所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV。在這情況下，逆變器12的NPN晶體管Q1-Q6由驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV切換控制。因而，逆變器12將由AC電動(dòng)機(jī)M1產(chǎn)生的AC電壓轉(zhuǎn)換成DC電壓，并且將其供應(yīng)到DC電源B。
控制設(shè)備40根據(jù)后述的方法并且基于電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和電動(dòng)機(jī)電流MCRT_B檢測(cè)電流傳感器20A的異常。在檢測(cè)出電流傳感器20A的異常時(shí)，控制設(shè)備40斷開系統(tǒng)繼電器SR1和SR2，并且將DC電源B從電源設(shè)備100斷開，并且從未示出的裝置輸出警報(bào)通知使用者發(fā)生了異常。
圖2是圖1中的控制設(shè)備的框圖。
參照?qǐng)D2，控制設(shè)備40包括控制電路401a和電流傳感器異常檢測(cè)電路402a的逆變器。
當(dāng)AC電動(dòng)機(jī)M1驅(qū)動(dòng)時(shí)，逆變器控制電路401a基于旋轉(zhuǎn)角度θn、扭矩指令值TR和電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A產(chǎn)生用于接通/關(guān)閉逆變器12的NPN晶體管Q1-Q6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV，并且向逆變器12輸出因此產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV。
在包含電源設(shè)備100的混合動(dòng)力車輛或者電動(dòng)車輛的再生制動(dòng)中，逆變器控制電路401a基于旋轉(zhuǎn)角度θn、扭矩指令值TR和電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A產(chǎn)生用于將由AC電動(dòng)機(jī)M1產(chǎn)生的AC電壓轉(zhuǎn)換成DC電壓的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV，并且向逆變器12輸出因此產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV。
電流傳感器異常檢測(cè)電路402a采樣由電流傳感器20A檢測(cè)的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A。在與MCRT_A同一時(shí)間，電流傳感器異常檢測(cè)電路402a采樣由電流傳感器20B檢測(cè)的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_B。接著，電流傳感器異常檢測(cè)電路402a基于因此采樣的電流電平檢測(cè)電流傳感器20A的異常。在檢測(cè)出電流傳感器20A的異常時(shí)，電流傳感器異常檢測(cè)電路402a產(chǎn)生用于斷開系統(tǒng)繼電器SR1和SR2的信號(hào)SE，并且向系統(tǒng)繼電器SR1和SR2輸出因此產(chǎn)生的信號(hào)SE。進(jìn)一步，電流傳感器異常檢測(cè)電路402a產(chǎn)生用于通知使用者發(fā)生異常的信號(hào)AL，并且向電源設(shè)備100的外部輸出因此產(chǎn)生的信號(hào)AL。
圖3是在圖2中所示的逆變器控制電路401a的控制框圖。
參照?qǐng)D3，逆變器控制電路401a包括電流逆變器51、減法器52、PI控制器53、旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算器54、速度電動(dòng)勢(shì)估計(jì)計(jì)算器55、加法器56、轉(zhuǎn)換器57和驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器58a。
電流轉(zhuǎn)換器51使用從旋轉(zhuǎn)變壓器30輸出的旋轉(zhuǎn)角度θn以將由電流傳感器20A檢測(cè)的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A從三相轉(zhuǎn)換成兩相。即，電流轉(zhuǎn)換器51使用旋轉(zhuǎn)速度θn將流過AC電動(dòng)機(jī)M1的每相的三相電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A轉(zhuǎn)換成流過d軸和q軸的電流值Id、Iq，然后將其向減法器輸出。
減法器51從用于AC電動(dòng)機(jī)M1輸出由扭矩指令值TR指定的扭矩的電流指定值Id*和Iq*減去來自電流轉(zhuǎn)換器51電流值Id和Iq來計(jì)算偏差ΔId和ΔIq。
PI控制器53針對(duì)偏差ΔId和ΔIq使用PI增益計(jì)算用于調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)電流的控制輸入。
旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算器54基于從旋轉(zhuǎn)變壓器30接收的旋轉(zhuǎn)角度θn計(jì)算AC電動(dòng)機(jī)M1的旋轉(zhuǎn)速度，并且向電動(dòng)勢(shì)估計(jì)計(jì)算器55輸出因此計(jì)算的旋轉(zhuǎn)速度。電動(dòng)勢(shì)估計(jì)計(jì)算器55基于來自旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算器54的旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算電動(dòng)勢(shì)的估計(jì)值。
加法器56將來自PI控制器53的用于調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)電流的控制輸入和來自電動(dòng)勢(shì)估計(jì)計(jì)算器55的電動(dòng)勢(shì)估計(jì)值相加，以計(jì)算待施加到的d軸和q軸的電壓的控制輸入Vd和Vq。
轉(zhuǎn)換器57使用旋轉(zhuǎn)速度θn以將施加到的d軸和q軸的電壓的控制輸入Vd和Vq轉(zhuǎn)換成施加到AC電動(dòng)機(jī)M1的三相線圈的電壓的控制輸入。驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器58a基于來自轉(zhuǎn)換器57的輸出產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)DVR。
圖4是在圖2中所示的電流傳感器異常檢測(cè)電路402a的框圖。
參照?qǐng)D4，電流傳感器異常檢測(cè)電路402a包括電流檢測(cè)部60、異常判斷部62a、繼電器驅(qū)動(dòng)部64和警報(bào)部66。
電流檢測(cè)部60從電流傳感器20A接收電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A，并且從電流傳感器20B接收電動(dòng)機(jī)電流MCRT_B。電流檢測(cè)部60在規(guī)定的操作周期(以下還稱為第一操作周期)中采樣電動(dòng)機(jī)電流MCRT。此處，第一操作周期能夠由使用者任意設(shè)定。然而，考慮到檢測(cè)異常的精確度，優(yōu)選地，設(shè)定該循環(huán)為構(gòu)成控制設(shè)備40的CPU(中央處理單元)所具有的最快操作周期。
進(jìn)一步，對(duì)于所采樣的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和MCRT_B，電流檢測(cè)部60在比第一操作周期長(zhǎng)的每個(gè)規(guī)定的操作周期(以下還稱為第二操作周期)中，捕捉和保持在該操作周期內(nèi)的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和MCRT_B的最大值(以下還稱為電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax、MCRT_Bmax)。
此處，第二操作周期對(duì)應(yīng)于后述的異常判斷處理的操作周期，并且類似于第一操作周期可以由使用者設(shè)定為任意周期。然而，為了使由CPU判斷異常所需的負(fù)荷最小化，期望地設(shè)定比CPU的最快操作周期長(zhǎng)的周期。在本實(shí)施例中，設(shè)定為例如x[ms](x＞0)。
在每個(gè)第二操作周期中保持的電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax、MCRT_Bmax輸出到異常判斷部62a。如后所述，異常判斷部62a接收電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax、MCRT_Bmax，并且基于電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax的大小和其之間的差(＝|MCRT_Amax-MCRT_Bmax|)判斷電流傳感器20A是否發(fā)生異常。
圖5是用于描述圖4所示的電流傳感器異常檢測(cè)電路402a的異常檢測(cè)操作的示意框圖。
參照?qǐng)D5，當(dāng)電源設(shè)備100的相應(yīng)的電流傳感器20A和20B都在正常的狀態(tài)下時(shí)，電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和MCRT_B示出為由虛線表示的正弦波的電流波形。另一方面，如果在電源設(shè)備100中的電流傳感器20A中發(fā)生具有接地電平的短路異常，則電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A形成如由實(shí)線所表示的固定在圍繞電流值0的預(yù)定電流范圍(對(duì)應(yīng)附圖中的GND短路范圍)的電流波形注意，規(guī)定的電流范圍預(yù)先設(shè)定為當(dāng)發(fā)生電流傳感器20A的GND短路異常時(shí)，由于ECU中電子部件的變化覆蓋對(duì)應(yīng)于接地電平的傳感器輸出的變化。進(jìn)一步，在電流傳感器20A中，例如當(dāng)由于受損的涂層而使得電流傳感器20A的電氣配線與GND線的電氣配線接觸時(shí)，或者當(dāng)由于漏水而使得電流傳感器20A的端子和GND的端子導(dǎo)電時(shí)，會(huì)發(fā)生GND短路異常。
如果電流傳感器20A發(fā)生了GND短路異常，則會(huì)出現(xiàn)以下描述的問題。
具體而言，在控制設(shè)備40中，逆變器控制電路401a接收固定在GND短路范圍內(nèi)的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A，并且將其轉(zhuǎn)換成電流值Id和Iq。接著，逆變器控制電路401a產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV，使得轉(zhuǎn)換后的電流值Id和Iq和電流指定值Id*和Iq*之間的偏差ΔId和ΔIq設(shè)置為0。此處，由于從電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A轉(zhuǎn)換的電流值Id和Iq大致設(shè)置為0，逆變器控制電路401a產(chǎn)生用于將電流值Id和Iq增大到所需電流指定值Id*和Iq*的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV，并且將其輸出到逆變器12。然而，具有GND短路異常的電流傳感器20A檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A還在GND短路范圍內(nèi)，并且不再增大。因而，逆變器控制電路401a進(jìn)一步施加控制以將電流值Id和Iq增大到電流指定值Id*和Iq*。結(jié)果，在電流傳感器20B(是監(jiān)視電流傳感器)處檢測(cè)到的實(shí)際電動(dòng)機(jī)電流MCRT_B繼續(xù)增大，并且形成根據(jù)由附圖中的實(shí)線表示的正弦波振蕩的電流波形。通過電動(dòng)機(jī)電流MCRT_B繼續(xù)在高于正常狀態(tài)中的正弦波的電流電平下振蕩，過量電流繼續(xù)地流過逆變器12。這施加了過大的負(fù)荷在逆變器12上，使得逆變器12受損。因此，必須盡快檢測(cè)出電流傳感器20A的GND短路異常，并且必須在檢測(cè)之后立即停止逆變器12的工作。
對(duì)于電流傳感器20B的GND短路異常，不管固定在GND短路范圍的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_B如何，逆變器控制電路401a基于正常狀態(tài)中的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV，因而不會(huì)立刻產(chǎn)生對(duì)逆變器12的損害。因而，為了保護(hù)逆變器12，以較高優(yōu)先級(jí)檢測(cè)電流傳感器20A的異常是有效的。
然而，取決于電流傳感器20A的構(gòu)造，GND短路異常不總是易于從電流傳感器20A的輸出中檢測(cè)到。例如，如果電流傳感器20A具有如在圖6中所示的輸出特性時(shí)，那么利用正常的電流傳感器20A，當(dāng)實(shí)際電流是0(A)時(shí)，電流傳感器20A的傳感器輸出示出為0(V)。另一方面，當(dāng)電流傳感器20A發(fā)生GND短路異常時(shí)，傳感器的輸出大致固定為0(V)。即，在電流傳感器20A是正常并且電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A示出為0(A)和電流傳感器10A發(fā)生GND短路異常時(shí)的兩者的情況下，傳感器輸出示出為0(V)。因而，不能夠基于傳感器的輸出判斷電流傳感器20A是否發(fā)生異常。
此處，假定異常判斷部62a具有傳統(tǒng)的異常判斷設(shè)備的構(gòu)造，其中，確定電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和MCRT_B之間的電流差，并且基于電流差和規(guī)定的閾值之間的大小關(guān)系檢測(cè)電流傳感器20A和20B的異常。利用這種構(gòu)造，能夠檢測(cè)電流傳感器20A和20B中一個(gè)的異常。然而，不能夠以較高優(yōu)先級(jí)進(jìn)行必要的電流傳感器20A的異常檢測(cè)。此外，難以在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行異常檢測(cè)，這是因?yàn)殡娏鞑畹挠?jì)算涉及濾波程序。
因而，在本發(fā)明中，為了解決上述問題并且在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)出電流傳感器20A的GND短路異常，電流傳感器異常檢測(cè)電路402a構(gòu)造成通過作為異常檢測(cè)判斷基準(zhǔn)的檢測(cè)電動(dòng)機(jī)電流MCRT_在GND短路范圍內(nèi)和電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和電動(dòng)機(jī)電流MCRT_B之間的電流差持續(xù)超過規(guī)定閾值dI_th，判斷電流傳感器20A的異常。
更具體而言，參照?qǐng)D5，在前述電流檢測(cè)部60中，在每個(gè)第二操作周期(＝x[ms])中保持的電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax和MCRT_Bmax發(fā)送到異常判斷部62a以首先判斷電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax是否在GND短路范圍內(nèi)。在這里，如果電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax在GND短路范圍中，則隨后確定電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax和MCRT_Bmax的電流差和規(guī)定的閾值dI_th之間的大小關(guān)系。注意，規(guī)定的閾值dI_th確定為當(dāng)電流傳感器20A和20B都是正常時(shí)，由于傳感器輸出的特性的變化，規(guī)定的閾值dI_th比電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和MCRT_B之間引起的電流差大的多。
在異常判斷部62a中具有計(jì)數(shù)器電路。當(dāng)判斷電流差(＝|MCRT_Amax-MCRT_Bmax|)大于規(guī)定的閾值dI_th時(shí)，計(jì)數(shù)值CNT增大(CNT＝CNT+1)。當(dāng)判斷電流差小于規(guī)定的閾值dI_th時(shí)，使計(jì)數(shù)值CNT歸零(CNT＝0)。
因而，異常判斷部62a在每個(gè)第二操作周期中對(duì)在第二操作周期中持續(xù)輸出的電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax和MCRT_Bmax進(jìn)行判斷，判斷電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax是否在GND短路范圍內(nèi)，以及電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax和MCRT_Bmax之間的電流差和規(guī)定的閾值dI_th的大小關(guān)系。接著，依判斷結(jié)果，異常判斷部62a使計(jì)數(shù)值CNT增大或歸零。
進(jìn)一步，在計(jì)數(shù)值CNT超過預(yù)先設(shè)定為異常判斷基準(zhǔn)的基準(zhǔn)計(jì)數(shù)值α(此處，α是至少為2的自然數(shù))時(shí)，異常判斷部62a檢測(cè)出電流傳感器20A有異常。即，異常判斷部62a在對(duì)應(yīng)于連續(xù)的α個(gè)第二操作周期(＝x[ms]×α)的期間y[ms]中，檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax在GND短路范圍內(nèi)和電流差超過規(guī)定的閾值dI_th，從而判斷電流傳感器20A是異常的。
注意，在本實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于設(shè)定基準(zhǔn)計(jì)數(shù)值α和第二操作周期x[ms]的乘積的異常判斷期間y[ms]必須在逆變器12能夠承受連續(xù)流過的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_B(其與MCRT_A的差是規(guī)定的閾值dI_th)的期間范圍內(nèi)。
利用以上構(gòu)造，采用第二操作周期作為異常判斷的一個(gè)單位，基于在兩個(gè)或者多個(gè)連續(xù)第二操作周期中發(fā)生的異常，檢測(cè)電流傳感器20A有異常。因而，在逆變器12上的負(fù)荷是小的情況(諸如當(dāng)MCRT_B瞬時(shí)示出高的電流值)沒有檢測(cè)出異常。此外，由于濾波電路不用于獲得電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和MCRT_B之間的電流差，與傳統(tǒng)的異常檢測(cè)設(shè)備相比，能夠更快地檢測(cè)出電流傳感器的異常。結(jié)果，防止高電流連續(xù)流過逆變器12，由此能夠保護(hù)逆變器12避免受損。
進(jìn)一步，在逆變器12中，NPN晶體管Q1-Q6通常設(shè)計(jì)有冗余性能，以在異常發(fā)生時(shí)允許過量的負(fù)荷。另一方面，根據(jù)本發(fā)明，由于負(fù)荷減小，本設(shè)備能夠構(gòu)成在正常操作中部件的尺寸足夠地覆蓋負(fù)荷。結(jié)果，能夠降低電源設(shè)備100的尺寸和成本。
在本發(fā)明中，基準(zhǔn)計(jì)數(shù)值α能夠設(shè)定成具有與規(guī)定的閾值dI_th之間的相關(guān)性。具體而言，當(dāng)規(guī)定的閾值dI_th是低的電流電平時(shí)，基準(zhǔn)計(jì)數(shù)值α設(shè)定成相對(duì)較大的值。另一方面，當(dāng)規(guī)定的閾值dI_th是高電流電平時(shí)，基準(zhǔn)計(jì)數(shù)值α設(shè)定成相對(duì)較小的值。
因而，當(dāng)規(guī)定的閾值dI_th是低時(shí)，通過檢測(cè)出電流差(＝|MCRT_Amax-MCRT_Bmax|)更多次數(shù)超過規(guī)定的閾值dI_th異常來判斷異常，因而確定地防止了錯(cuò)誤的檢測(cè)。另一方面，當(dāng)規(guī)定的閾值dI_th是高時(shí)，通過檢測(cè)出電流差更少次數(shù)超過規(guī)定的閾值dI_th異常來判斷異常，因而能夠降低由于過量電流而引起的逆變器12的負(fù)荷。
除了規(guī)定的閾值dI_th以外，基準(zhǔn)計(jì)數(shù)值α還能夠設(shè)定成具有與驅(qū)動(dòng)電路的電路元件的之間的相關(guān)性。為此，電路元件設(shè)置有溫度傳感器以檢測(cè)其溫度。當(dāng)所檢測(cè)的溫度相對(duì)高時(shí)，基準(zhǔn)計(jì)數(shù)值α設(shè)定成相對(duì)大的值。因而，能夠保護(hù)電路元件避免由于過量電流發(fā)熱而受損。
再參照?qǐng)D4，當(dāng)判斷電流傳感器20A是異常時(shí)，異常判定器62a產(chǎn)生指示異常檢測(cè)的檢測(cè)信號(hào)DET，并且向繼電器驅(qū)動(dòng)部64和警報(bào)部66輸出因此產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)DET。
響應(yīng)于檢測(cè)信號(hào)DET，繼電器驅(qū)動(dòng)部64產(chǎn)生用于斷開系統(tǒng)繼電器SR1和SR2的信號(hào)SE，并且向系統(tǒng)繼電器SR1和SR2輸出。響應(yīng)于信號(hào)SE斷開的系統(tǒng)繼電器SR1和SR2將DC電源B從電源設(shè)備100分開，并且防止異常電流流入逆變器12。
警報(bào)部66產(chǎn)生作為通知使用者異常的警報(bào)輸出的信號(hào)AL，并且向電源設(shè)備100的外部輸出信號(hào)AL。輸出信號(hào)AL轉(zhuǎn)送到未示出的機(jī)載顯示裝置，在顯示裝置中，信號(hào)AL被轉(zhuǎn)換成待輸出的語音信號(hào)或者圖像信號(hào)。
圖7是用于描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電源設(shè)備100的異常電流檢測(cè)操作的流程圖。
參考圖7，首先，電流檢測(cè)部60首先在規(guī)定的周期中采樣電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和MCRT_B。此處，采樣周期設(shè)定成作為第一操作周期的CPU的最快的操作周期。進(jìn)一步，電流檢測(cè)部60從在每個(gè)第二操作周期(＝x[ms])中采樣的電流值中抽出電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax和MCRT_Bmax，并且將其保持(步驟S01)。所保持的MCRT_max輸出到異常判斷部62a。
接著，在第二操作周期中異常判斷部62a判斷電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax是否在GND短路范圍(步驟S02)。
在步驟S02中，如果判斷電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax在GND短路范圍內(nèi)，則異常判斷部62a隨后判斷電流差(＝|MCRT_Amax-MCRT_Bmax|)是否大于規(guī)定的閾值dI_th(步驟S03)。
在步驟S03中，如果判斷電流差大于規(guī)定的閾值dI_th，則異常判斷部62a增大計(jì)數(shù)值CNT至(CNT+1)(步驟S04)。即，異常判斷部62a判斷電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax在GND短路范圍內(nèi)，并且電流差大于規(guī)定的閾值dI_th時(shí)，增大計(jì)數(shù)值CNT。
如果在步驟S02中判斷電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax不在GND短路范圍內(nèi)，則異常判斷部62a使計(jì)數(shù)值CNT歸零(步驟S09)。當(dāng)在步驟S03中判斷電流差最多是規(guī)定的閾值dI_th時(shí)異常判斷部62a也使計(jì)數(shù)值CNT歸零。
異常判斷部62a對(duì)在每個(gè)第二操作周期中提供的電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax和MCRT_Bmax執(zhí)行步驟S02-S04和S09的判斷和計(jì)數(shù)操作。進(jìn)一步，每次在步驟S04中計(jì)算值CNT增大時(shí)，異常判斷部62a判斷計(jì)數(shù)值CNT是否達(dá)到基準(zhǔn)計(jì)數(shù)值α(步驟S05)。
此處，如果判斷計(jì)數(shù)值CNT達(dá)到基準(zhǔn)計(jì)數(shù)值α，則異常判斷部62a產(chǎn)生指示檢測(cè)到電流傳感器20A的異常的檢測(cè)信號(hào)DET，并且向繼電器驅(qū)動(dòng)部64和警報(bào)部66輸出因此產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)DET(步驟S06)。
繼電器驅(qū)動(dòng)部64接收檢測(cè)信號(hào)DET，并且產(chǎn)生用于斷開系統(tǒng)繼電器SR1和SR2的信號(hào)SE，并且將其向系統(tǒng)繼電器SR1和SR2輸出。因而，系統(tǒng)繼電器SR1和SR2斷開(步驟S07)。
警報(bào)部66接收檢測(cè)信號(hào)DET，并且產(chǎn)生信號(hào)AL，并且將其輸出到布置在電源設(shè)備100的外部的顯示裝置(未示出)。因而，通知使用者發(fā)生了異常電流(步驟S08)。
如果在步驟S05中判斷計(jì)數(shù)值CNT沒有達(dá)到基準(zhǔn)計(jì)數(shù)值α(即，當(dāng)電流差沒有持續(xù)超過規(guī)定的閾值dI_th達(dá)α個(gè)連續(xù)第二操作周期)，則如步驟S10所示，電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax和MCRT_Bmax都?xì)w零(MCRT_Amax＝0，MCRT_Bmax＝0)，并且程序返回步驟S01以再次檢測(cè)電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和MCRT_B。
在本發(fā)明中，作為控制電流傳感器的電流傳感器20A構(gòu)成“第一電流傳感器”，而作為監(jiān)視電流傳感器的電流傳感器20B構(gòu)成“第二電流傳感器”。
電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A構(gòu)成“第一電流檢測(cè)值”，而電動(dòng)機(jī)電流MCRT_B構(gòu)成“第二電流檢測(cè)值”。
如以上，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，在短期間中能夠檢測(cè)出控制傳感器的異常，并且能夠保護(hù)逆變器沒有異常產(chǎn)生時(shí)產(chǎn)生的過量電流。
通過將成為判斷控制傳感器異常的基準(zhǔn)的規(guī)定的閾值與基準(zhǔn)計(jì)數(shù)值相關(guān)，檢測(cè)精度能夠得到維持，并且當(dāng)異常發(fā)生時(shí)逆變器上的負(fù)荷能夠得到減小。
進(jìn)一步，由于在CPU的最快操作周期中電動(dòng)機(jī)電流，并且在最多是最快操作周期的操作周期中執(zhí)行異常判斷，能夠有效地使用CPU的處理時(shí)間，并且能夠用不貴的CPU構(gòu)造具有高精度的異常判斷系統(tǒng)。
第二實(shí)施例圖8是由于描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的異常檢測(cè)操作的示意框圖。
參照?qǐng)D8，當(dāng)在電源設(shè)備100中電流傳感器20A發(fā)生GND短路異常時(shí)，電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A形成如實(shí)線所示的固定在GND短路范圍的電流波形。受到電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A的影響，電動(dòng)機(jī)電流MCRT_B形成比在正常狀態(tài)下的正弦波高的電流電平處振蕩的電流波形。電流波形的細(xì)節(jié)已經(jīng)參照?qǐng)D5描述。
此處，如上所述，電流傳感器20A的GND短路異常必須在短期間中檢測(cè)到，這是因?yàn)檫B續(xù)流過逆變器12的高電動(dòng)機(jī)電流MCRT_B施加連續(xù)的負(fù)荷在逆變器12上。另一方面，如果異常判斷期間進(jìn)一步變短，則具有暫時(shí)高電流電平的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_B會(huì)錯(cuò)誤地判斷為電流傳感器20A的異常。因而，異常判斷期間優(yōu)選地在不損害檢測(cè)精度的范圍中變短。
因而，在本實(shí)施例中，為了維持高的檢測(cè)精度同時(shí)進(jìn)一步降低逆變器12上的負(fù)荷，采用了其中用于接通/斷開逆變器12的NPN晶體管Q1-Q6的頻率(切換頻率)在異常判斷期間被降低的構(gòu)造。
具體而言，當(dāng)逆變器12中的AC電動(dòng)機(jī)M1的控制模式是PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制模式時(shí)，對(duì)于不同的載波頻率fc，電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和MCRT_B具有不同的電流波形。因而，在電流傳感器20A是異常的情況下，施加到逆變器12上的負(fù)荷的大小依載波頻率fc而不同。具體而言，逆變器12上的負(fù)荷隨著載波頻率fc變高而變大。
因而，通過響應(yīng)于比預(yù)設(shè)異常判斷期間短的期間的經(jīng)過降低載波頻率fc’，逆變器12上的負(fù)荷在那個(gè)時(shí)間之后的期間中降低。因而，在提供對(duì)逆變器12進(jìn)一步檢測(cè)的同時(shí)，能夠以高精度檢測(cè)電流傳感器20A的異常。
具體而言，降低載波頻率fc的時(shí)間設(shè)定如下。例如，如在圖8中所示，在第一第二操作周期中，如果判斷電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_A在GND短路范圍內(nèi)并且電流差(＝|MCRT_Amax-MCRT_Bmax|)大于規(guī)定的閾值dI_th，那么在隨后的第二操作周期中，載波頻率fc從fc_H降低到fc_L。接著，當(dāng)連續(xù)獲得以上判斷結(jié)果達(dá)(β-1)個(gè)第二操作周期(其中，β是至少為2的自然數(shù))時(shí)判斷電流傳感器20A的異常。
注意，異常判斷期間z[ms](x＝([ms]×β)能夠基于降低的載波頻率fc_L的水平設(shè)定成任意期間。具體而言，如果載波頻率fc_L相對(duì)低，則異常判斷期間z[ms]設(shè)定成相對(duì)長(zhǎng)的期間。另一方面，如果載波頻率fc_L相對(duì)高，則異常判斷期間z[ms]設(shè)定成相對(duì)短的期間。
圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電源設(shè)備中的電流傳感器異常檢測(cè)電路的框圖。根據(jù)本實(shí)施例的電源設(shè)備等同于圖1所示的電源設(shè)備100，其中，電流傳感器異常檢測(cè)電路402a由電流傳感器異常檢測(cè)電路402b代替。因而，不再重復(fù)關(guān)于共同部件的詳細(xì)的描述。
參照?qǐng)D9，電流傳感器異常檢測(cè)電路402b包括電流檢測(cè)部60、異常判斷部62b、繼電器驅(qū)動(dòng)部64和警報(bào)部66。
類似于第一實(shí)施例，電流檢測(cè)部60在對(duì)應(yīng)于CPU最快操作周期的第一操作周期中采樣電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和MCRT_B。對(duì)于采樣的電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和MCRT_B，在每個(gè)比第一操作周期長(zhǎng)的第二操作周期中，電流檢測(cè)部60進(jìn)一步捕捉和保持該操作周期內(nèi)的電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax和MCRT_Bmax。
在每個(gè)第二操作周期中保持的電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax和MCRT_Bmax輸出到異常判斷部62b。異常判斷部62b接收電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax和MCRT_Bmax，并且基于電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax的大小和它們之間的差(＝|MCRT_Amax-MCRT_Bmax|)判斷電流傳感器20A是否異常。
此處，類似于以上異常判斷部62a，在每個(gè)第二操作周期中異常判斷部62b判斷電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax是否在GND短路范圍內(nèi)和電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax和MCRT_Bmax的電流差和規(guī)定的閾值dI_th之間的大小關(guān)系。接著，異常判斷部62b依判斷結(jié)果使計(jì)數(shù)值CNT增大或者歸零。
當(dāng)計(jì)數(shù)值CNT在第一操作周期中增大時(shí)，在之后的第二操作周期中異常判斷部62b將載波頻率fc從載波頻率fc_H降低到載波頻率fc_L。此處，異常判斷部62b向在圖10中所示的逆變器控制電路401b輸出降低的載波頻率fc_L。
圖10是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的逆變器控制電路401b的控制框圖。
參照?qǐng)D10，逆變器401b對(duì)應(yīng)于在圖3中所示的逆變器控制電路401，其中驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器58a用驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器58b代替。
驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器58b從異常判斷部62b接收降低的載波頻率fc_L，并且使用其產(chǎn)生用于切換控制逆變器12的NPN晶體管Q1-Q6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV。接著，驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器58b向逆變器12輸出因此產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV。因而，逆變器12以降低的載波頻率fc_L驅(qū)動(dòng)AC電動(dòng)機(jī)M1。
再次參照?qǐng)D9，在載波頻率fc降低之后，在計(jì)數(shù)值CNT超過預(yù)設(shè)作為異常判斷基準(zhǔn)的基準(zhǔn)計(jì)數(shù)值β時(shí)，異常判斷部62b檢測(cè)出電流傳感器20A的異常。具體而言，異常判斷部62b在對(duì)應(yīng)于連續(xù)的β個(gè)第二操作周期(＝x[ms]×β)的期間z[ms]中，檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax在GND短路范圍內(nèi)和電流差超過規(guī)定的閾值dI_th，從而判斷電流傳感器20B是異常的。
圖11是用于描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電源設(shè)備100的異常電流檢測(cè)操作的流程圖。
參照?qǐng)D11，首先，電流檢測(cè)部60在規(guī)定的周期中采樣電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和MCRT_B。此處，采樣周期設(shè)定成作為第一操作周期的CPU的最快的操作周期。進(jìn)一步，電流檢測(cè)部60從在每個(gè)第二操作周期(＝x[ms])中采樣的電流值中抽出電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax和MCRT_Bmax，并且將其保持(步驟S20)。所保持的MCRT_max輸出到異常判斷部62b。
接著，在第二操作周期中異常判斷部62b判斷電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax是否在GND短路范圍(步驟S21)。
在步驟S21中，如果判斷電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax在GND短路范圍內(nèi)，則異常判斷部62a隨后判斷電流差(＝|MCRT_Amax-MCRT_Bmax|)是否大于規(guī)定的閾值dI_th(步驟S22)。
接著，如果在步驟S22中判斷電流差大于規(guī)定的閾值dI_th，則異常判斷部62b增大計(jì)數(shù)值CNT至(CNT+1)(步驟S23)。即，異常判斷部62b判斷電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax在GND短路范圍內(nèi)，并且電流差大于規(guī)定的閾值dI_th，則增大計(jì)數(shù)值CNT。
另一方面，如果在步驟S21中判斷電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax不在GND短路范圍內(nèi)，則異常判斷部62b使計(jì)數(shù)值CNT歸零(步驟S30)。當(dāng)在步驟S22中判斷電流差最多是規(guī)定的閾值dI_th時(shí)異常判斷部62b也使計(jì)數(shù)值CNT歸零。
異常判斷部62b對(duì)在每個(gè)第二操作周期中提供的電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax和MCRT_Bmax執(zhí)行步驟S20-S23和S30的判斷和計(jì)數(shù)操作。此處，如果在步驟S23中計(jì)算值CNT增大，異常判斷部62b判斷計(jì)數(shù)值CNT是否達(dá)到對(duì)應(yīng)于比預(yù)設(shè)異常判斷期間短的期間的規(guī)定的計(jì)數(shù)值(例如，CNT＝1)(步驟S24)。
如果判斷計(jì)數(shù)值CNT達(dá)到規(guī)定的計(jì)數(shù)值(CNT＝1)，則異常判斷部62b降低載波頻率fc以降低載波頻率fc_L(步驟S25)。另一方面，如果判斷計(jì)數(shù)值CNT沒有達(dá)到規(guī)定的計(jì)數(shù)值，則異常判斷部62b再次返回步驟S20以檢測(cè)電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和MCRT_B。
進(jìn)一步，在載波頻率fc被降低之后，每次計(jì)數(shù)值CNT增大時(shí)，異常判斷部62b判斷計(jì)數(shù)值CNT是否達(dá)到基準(zhǔn)計(jì)數(shù)值β(步驟S26)。
如果判斷計(jì)數(shù)值CNT達(dá)到基準(zhǔn)計(jì)數(shù)值β，則異常判斷部62b產(chǎn)生指示檢測(cè)到電流傳感器20A的異常的檢測(cè)信號(hào)DET，并且向繼電器驅(qū)動(dòng)部64和警報(bào)部66輸出因此產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)DET(步驟S27)。
繼電器驅(qū)動(dòng)部64接收檢測(cè)信號(hào)DET，并且產(chǎn)生用于斷開系統(tǒng)繼電器SR1和SR2的信號(hào)SE，并且將其向系統(tǒng)繼電器SR1和SR2輸出。因而，系統(tǒng)繼電器SR1和SR2斷開(步驟S28)。
警報(bào)部66接收檢測(cè)信號(hào)DET，并且產(chǎn)生信號(hào)AL，并且將其輸出到布置在電源設(shè)備100的外部的顯示裝置(未示出)。因而，通知使用者發(fā)生了異常電流(步驟S29)。
另一方面，如果在步驟S26中判斷計(jì)數(shù)值CNT沒有達(dá)到基準(zhǔn)計(jì)數(shù)值β(即，當(dāng)電流差沒有持續(xù)地超過規(guī)定的閾值dI_th達(dá)β個(gè)連續(xù)第二操作周期)，則如步驟S31所示，電動(dòng)機(jī)電流最大值MCRT_Amax和MCRT_Bmax都?xì)w零(MCRT_Amax＝0，MCRT_Bmax＝0)，并且程序返回步驟S01以再次檢測(cè)電動(dòng)機(jī)電流MCRT_A和MCRT_B。
以上，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，通過在異常判斷期間降低載波頻率，能夠降低逆變器上的負(fù)荷而保護(hù)逆變器，并且還能夠高精度檢測(cè)到控制電流傳感器的異常。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明可應(yīng)用到包括供應(yīng)有來自電源的電力以驅(qū)動(dòng)負(fù)荷電路的驅(qū)動(dòng)電路的電源設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種電源設(shè)備，包括電源(B)；驅(qū)動(dòng)電路(12)，其供應(yīng)有來自所述電源(B)的電力來驅(qū)動(dòng)負(fù)荷電路；第一電流傳感器(20A)，其檢測(cè)流過所述驅(qū)動(dòng)電路(12)的驅(qū)動(dòng)電流以輸出第一電流檢測(cè)值；第二電流傳感器(20B)，其檢測(cè)所述驅(qū)動(dòng)電流以輸出第二電流檢測(cè)值；控制電路(401a、401b)，其控制所述驅(qū)動(dòng)電路，使得所述第一電流檢測(cè)值與所述驅(qū)動(dòng)電流的電流指定值一致；和電流傳感器異常檢測(cè)電路(402a、402b)，其檢測(cè)出所述第一電流檢測(cè)值在預(yù)定規(guī)定范圍內(nèi)和所述第一電流檢測(cè)值和所述第二電流檢測(cè)值之間的電流差持續(xù)超過規(guī)定的閾值達(dá)規(guī)定的期間，由此檢測(cè)出所述第一電流傳感器(20A)的異常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源設(shè)備，進(jìn)一步包括開關(guān)(SR1、SR2)，其通過開關(guān)動(dòng)作將所述電源和所述驅(qū)動(dòng)電路電氣連接或者分離，其中，當(dāng)所述電流傳感器異常檢測(cè)電路(402a、402b)檢測(cè)到所述第一電流傳感器(20A)的所述異常時(shí)，所述電流傳感器異常檢測(cè)電路(402a、402b)控制所述開關(guān)操作以將所述電源(B)和所述驅(qū)動(dòng)電路(12)電氣分離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源設(shè)備，其中，當(dāng)所述第一電流傳感器(20A)被短路至接地電平時(shí)，所述規(guī)定的范圍確定在對(duì)應(yīng)于所述第一電流檢測(cè)值的可能的范圍中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源設(shè)備，其中，在所述電源設(shè)備正常工作中，所述規(guī)定的閾值設(shè)定成比所述第一電流檢測(cè)值和所述第二電流檢測(cè)值之間的電流差要大。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源設(shè)備，其中，所述規(guī)定的期間設(shè)定成比以下期間短，在所述期間中，所述驅(qū)動(dòng)電流連續(xù)流過所述驅(qū)動(dòng)電路直到所述驅(qū)動(dòng)電路(12)受損，所述驅(qū)動(dòng)電流與所述第一電流檢測(cè)值之間的電流差對(duì)應(yīng)于所述規(guī)定的閾值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源設(shè)備，其中，所述驅(qū)動(dòng)電路(12)包括電力轉(zhuǎn)換器，其通過切換裝置的切換操作在所述電源(B)和所述負(fù)荷電路之間轉(zhuǎn)換電力，所述電流傳感器異常檢測(cè)電路(402b)檢測(cè)出所述第一電流檢測(cè)值在所述預(yù)定規(guī)定范圍和所述第一電流檢測(cè)值和所述第二電流檢測(cè)值之間所述電流差持續(xù)超過所述規(guī)定閾值達(dá)比所述規(guī)定期間短的期間，并且降低所述切換裝置的切換頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源設(shè)備，其中，所述電流傳感器異常檢測(cè)電路(402a、402b)包括，電流檢測(cè)部(60)，其在每個(gè)規(guī)定的操作周期中，檢測(cè)所述第一和第二電流檢測(cè)值的相應(yīng)最大值，和異常判斷部(62a、62b)，其在每個(gè)所述規(guī)定操作周期中判斷所述第一電流檢測(cè)值的所述最大值是否在所述規(guī)定的范圍內(nèi)和所述第一電流檢測(cè)值的所述最大值和所述第二電流檢測(cè)值的所述最大值之間的電流差是否超過所述規(guī)定的閾值，并且在n個(gè)連續(xù)所述操作周期中的每個(gè)中，檢測(cè)出所述第一電流檢測(cè)值的所述最大值在所述預(yù)定規(guī)定范圍內(nèi)，和所述第一電流檢測(cè)值的所述最大值和所述第二電流檢測(cè)值的所述最大值之間的電流差超過所述規(guī)定的閾值，由此確定所述第一電流傳感器(20A)有異常，其中n是至少是2的自然數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源設(shè)備，其中，所述負(fù)荷電路包括AC電動(dòng)機(jī)(M1)，所述異常判斷部(62b)在m個(gè)連續(xù)所述操作周期中的每個(gè)中，檢測(cè)出所述第一電流檢測(cè)值的所述最大值在所述預(yù)定規(guī)定范圍內(nèi)，和所述第一電流檢測(cè)值的所述最大值和所述第二電流檢測(cè)值的所述最大值之間的電流差超過所述規(guī)定的閾值，并且降低用于控制所述AC電動(dòng)機(jī)(M1)的載波頻率，其中m是最多是2的自然數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源設(shè)備，其中，所述異常判斷部(62a、62b)包括計(jì)數(shù)器，在每個(gè)操作周期中，如果判斷所述第一電流檢測(cè)值的所述最大值在所述規(guī)定范圍中，并且所述第一電流檢測(cè)值的所述最大值和所述第二電流檢測(cè)值的所述最大值之間的所述電流差超過所述規(guī)定的閾值，則所述計(jì)數(shù)器增大計(jì)數(shù)值，并且如果判斷所述第一電流檢測(cè)值的所述最大值不在所述規(guī)定范圍中，或者所述第一電流檢測(cè)值的所述最大值和所述第二電流檢測(cè)值的所述最大值之間的所述電流差沒有超過所述規(guī)定的閾值，則初始化所述計(jì)數(shù)器，和所述異常判斷部(62a、62b)檢測(cè)所述計(jì)數(shù)值達(dá)到等于所述n的計(jì)數(shù)值以判斷所述驅(qū)動(dòng)電流的異常。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源設(shè)備，其中，所述異常判斷部(62a、62b)根據(jù)所述規(guī)定閾值調(diào)整所述n。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源設(shè)備，其中，所述異常判斷部(62a、62b)將所述n調(diào)整為隨著所述規(guī)定閾值相對(duì)變高而相對(duì)變小。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源設(shè)備，其中，所述電流傳感器異常檢測(cè)電路(402a、402b)進(jìn)一步包括溫度檢測(cè)器，其檢測(cè)所述驅(qū)動(dòng)電路(12)的電路元件的溫度，和所述異常判斷部(62a、62b)根據(jù)所述電路元件的所檢測(cè)的溫度調(diào)整所述n。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電源設(shè)備，其中，所述異常判斷部(62a、62b)將所述n調(diào)整為隨著所述電路元件的所檢測(cè)的溫度相對(duì)變高而相對(duì)變小。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源設(shè)備，其中，所述操作周期比最快周期長(zhǎng)，在所述最快周期中，所述電流傳感器異常檢測(cè)電路(402a、402b)能夠工作。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電源設(shè)備，其中，所述電流檢測(cè)部(60)在所述最快操作周期中采樣所述第一和第二電流檢測(cè)值，并且在每個(gè)操作周期中抽取和保持所述第一和第二電流檢測(cè)值的相應(yīng)最大值。
全文摘要
電流檢測(cè)部(60)從控制傳感器采樣電動(dòng)機(jī)電流(MCRT_A)，和從監(jiān)視傳感器采樣電動(dòng)機(jī)電流(MCRT_B)，并且在每個(gè)規(guī)定的操作周期中保持相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)電流最大值(MCRT_Amax、MCRT_Bmax)。在連續(xù)操作周期的每個(gè)中，異常判斷部(62a)檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)電流最大值(MCRT_Amax)在GND短路范圍和所述最大值之間的所述電流差超過規(guī)定閾值，由此判斷控制傳感器有異常。接著，異常判斷部(62a)產(chǎn)生指示電流傳感器異常的檢測(cè)信號(hào)(DET)，并且將其輸出到繼電器驅(qū)動(dòng)部(64)和警報(bào)部(66)。繼電器驅(qū)動(dòng)部(64)接收檢測(cè)信號(hào)(DET)，并且產(chǎn)生斷開系統(tǒng)繼電器的信號(hào)(SE)。警報(bào)部(66)產(chǎn)生信號(hào)(AL)，并且將其輸出到布置在電源設(shè)備外部的顯示裝置。
文檔編號(hào)G01R31/00GK101061630SQ200680001190
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月18日
發(fā)明者落合清惠 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社