JP7478559B2

JP7478559B2 - 異常検出装置および異常検出方法

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Publication number: JP7478559B2
Application number: JP2020046936A
Authority: JP
Inventors: 真山下; 貴博木下
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2024-05-07
Anticipated expiration: 2040-03-17
Also published as: JP2021148511A

Description

開示の実施形態は、異常検出装置および異常検出方法に関する。

従来、半導体装置の小型化や省電力化を目的として、ＭＯＳ型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）を用いた半導体装置が利用されている。このような半導体装置を用いた高周波スイッチ回路において、高周波スイッチ回路の高周波特性の良否を簡便に判定するため、電流の導通状態の変化によって、ＭＯＳ型電界効果トランジスタの故障を検出する技術が提案されている。

特開２０１２－１１８０３３号公報

ところで、ＭＯＳ型電界効果トランジスタを用いた電流検出回路において抵抗値異常となった場合、回路のどの箇所の抵抗値異常であるかを判定したいという要望がある。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、電流検出回路において抵抗異常の発生箇所を特定できる異常検出装置および異常検出方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決し、目的を達成するために、実施形態の一態様に係る異常検出装置は、直列に接続された１対のトランジスタとシャント抵抗とを有するスイッチ部を複数並列に接続する回路システムを有する電流検出回路の異常検出装置である。異常検出装置は、シャント抵抗のそれぞれを流れる電流値を取得する取得部と、取得部により取得された各電流値間の比較結果に基づいて、シャント抵抗の抵抗値異常か、トランジスタの抵抗値異常かを判定する判定部とを備える。

実施形態の一態様によれば、電流検出回路において抵抗値異常の発生箇所を特定できる。

図１は、電源システムの構成例を示すブロック図である。図２は、異常検出装置の構成例を示すブロック図である。図３は、知見（１）に対応する図である。図４は、知見（２）に対応する図である。図５は、異常判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。図６は、変形例に係る通電する電流値と検出電流値との関係を示す図である。図７は、変形例に係る異常判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する異常検出装置および異常検出方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

＜１．はじめに＞
近年、温室効果ガスの排出量を低減させる環境に優しい自動車として、電気自動車、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）、ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）等のハイブリッド自動車の開発が進められている。

このような自動車には、制御回路を動作させる補機用電池に加えて、充電された電力により走行用の電動モータを駆動させる駆動用電池がバッテリとして搭載されている。このため、このような自動車では、パワーエレクトロニクス技術の進歩を背景に、補機用電池や駆動用電池を含む電源システムの信頼性を高めることが望まれている。

このような自動車に搭載される電源システムでは、バッテリ充電状態を正確に推定することを目的として、バッテリの放電量及び充電量を検出するための電流検出回路が利用されている。電流検出回路は、例えば、トランジスタ、シャント抵抗、並びにＩＣ（Integrated Circuit）などの回路部品で構成され、ＩＣが、導通しているシャント抵抗の両端に印加される電圧を検出し、検出した電圧値から電流値を算出することにより、シャント抵抗を流れる電流を測定する。

ところで、このような電流検出回路において抵抗値異常が検出された場合、回路部品のうち、トランジスタの抵抗値異常なのか、シャント抵抗の抵抗値異常なのかを判定できないという問題がある。

そこで、本願では、電流検出回路において抵抗値異常の発生箇所を特定できる異常検出装置及び異常検出方法を提案する。

＜２．電流検出回路の構成＞
実施形態に係る電流検出回路１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、電流検出回路１の構成例を示すブロック図である。なお、図１に示すブロック図では、本願が開示する実施形態の特徴を説明するために必要な構成要素のみを機能ブロックで表しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

換言すれば、図１に示される各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。例えば、各構成要素の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。

図１に示す電流検出回路１は、例えば、ハイブリッドカーや電気自動車等の車両に搭載される。なお、電流検出回路１は、電源を有するシステムに適用し得る。

電流検出回路１は、発電機１１と、電源１２と、電流検出モニタ部１３とを備える。電流検出回路１は、直列に接続される１対のトランジスタ（例えば、＃１－１と＃２－１、＃１－２とＷ２－２、＃１－３と＃２－３、＃１－４と＃２－４など）とシャント抵抗（例えば、＃３－１～＃３－４など）とを有するスイッチ部ＳＷ１～ＳＷ４を複数並列に接続する回路システム１０を有する。電流検出回路１は、かかる回路システム１０を介して、発電機１１と電源１２とを接続する。

発電機１１は、回路システム１０を介して、発電した電力を電源１２等に供給する。なお、発電機１１は、電流検出回路１が車両に搭載される場合、車両が走行する際に駆動力を発生させ、車両が減速する際の回生電力を発生させるモータジェネレータであってもよい。

電源１２は、例えば、リチウムイオン電池を用いた二次電池である。電源１２は、車両に搭載される主要な電源（例えば、鉛バッテリ）の補助電源として機能する。電源１２は、例えば、電流検出回路１とともに車両に搭載される補機（図示略）の補助的な電源となる。補機は、車載ナビゲーション装置や車載オーディオ機器、エアーコンディショナ等である。

電源１２は、他の二次電池、例えば、キャパシタであってもよい。また、電源１２として機能するリチウムイオンバッテリを主要な電源として使用し、補助電源として鉛バッテリが用いられてもよい。

回路システム１０は、スイッチ部ＳＷ１～ＳＷ４を複数並列に接続して構成される。スイッチ部ＳＷ１は、１対のトランジスタ＃１－１並びにトランジスタ＃２－１と、シャント抵抗＃３－１とを有して構成される。スイッチ部ＳＷ２は、１対のトランジスタ＃１－２並びにトランジスタ＃２－２と、シャント抵抗＃３－２と有して構成される。スイッチ部ＳＷ３は、１対のトランジスタ＃１－３並びにトランジスタ＃２－３と、シャント抵抗＃３－３とを有して構成される。スイッチ部ＳＷ４は、１対のトランジスタ＃１－４並びにトランジスタ＃２－４と、シャント抵抗＃３－４とを有して構成される。トランジスタ＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）などにより実現できる。

トランジスタ＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４は、ボディダイオード及びスイッチ素子を有する。直列に接続される１対のトランジスタのそれぞれが有するボディダイオードは、逆向きに設けられている。これにより、スイッチ素子の接続時以外、１対のトランジスタ間に電流が流れないように調整されている。

回路システム１０において、スイッチ部ＳＷ１は、直列に接続されるトランジスタ＃１－１とトランジスタ＃２－１との間に、シャント抵抗＃３－１を配置している。これにより、電流検出モニタ部１３により、トランジスタ＃１－１とトランジスタ＃２－１との間を流れる電流の測定が可能となる。

また、回路システム１０において、スイッチ部ＳＷ２は、直列に接続されるトランジスタ＃１－２とトランジスタ＃２－２との間に、シャント抵抗＃３－２を配置している。これにより、電流検出モニタ部１３により、トランジスタ＃１－２とトランジスタ＃２－２との間を流れる電流の測定が可能となる。

また、回路システム１０において、スイッチ部ＳＷ３は、直列に接続されるトランジスタ＃１－３とトランジスタ＃２－３との間に、シャント抵抗＃３－３を配置している。これにより、電流検出モニタ部１３により、トランジスタ＃１－３とトランジスタ＃２－３との間を流れる電流の測定が可能となる。

また、回路システム１０において、スイッチ部ＳＷ４は、直列に接続されるトランジスタ＃１－４とトランジスタ＃２－４との間に、シャント抵抗＃３－４を配置している。これにより、電流検出モニタ部１３により、トランジスタ＃１－４とトランジスタ＃２－４との間を流れる電流の測定が可能となる。

電流検出モニタ部１３は、ＩＣ（Integrated Circuit）などの回路部品を含んで構成され、回路システム１０を導通する電流を測定する。電流検出モニタ部１３は、シャント抵抗＃３－１～＃３－４のそれぞれの両端に印加される電圧を検出し、検出した電圧値から電流値を算出することにより、シャント抵抗＃３－１～＃３－４のそれぞれを流れる電流を測定する。

異常検出装置２０は、電流検出モニタ部１３に接続される。実施形態に係る異常検出方法は、以下に説明する異常検出装置２０により実行される。異常検出装置２０により行われる異常検出方法により、電流検出回路１において発生した抵抗異常の発生個所が特定される。

＜３．異常検出装置の構成＞
図２は、異常検出装置２０の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、異常検出装置２０は、入力部２１と、出力部２２と、記憶部２３と、制御部２４とを備える。

入力部２１は、電流検出モニタ部１３から電流値を取得し、制御部２４に入力する。入力部２１が電流検出モニタ部１３から取得する電流値は、各シャント抵抗＃３－１～＃３－４のそれぞれを流れる電流の測定結果である。

出力部２２は、各種情報を出力する。出力部２２は、例えば、制御部２４による処理結果を出力できる。

記憶部２３は、制御部２４が実行する各機能を実現するための各種プログラム等を記憶する。記憶部２３は、例えば、不揮発性メモリやデータフラッシュ、ハードディスクドライブといった記憶デバイスにより実現される。

記憶部２３は、電流比閾値格納部２３１を備える。電流比閾値格納部２３１は、シャント抵抗＃３－１～＃３－４が抵抗値異常であるか否かを判定するためのシャント抵抗異常閾値、並びにトランジスタ＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４がＯＮ抵抗値異常であるか否かを判定するためのトランジスタＯＮ抵抗異常閾値を記憶する。シャント抵抗異常閾値、並びにトランジスタＯＮ抵抗異常閾値は、それぞれ、後述する判定部２４２の処理に用いられる第１の閾値、並びに第２の閾値として機能する。

制御部２４は、異常検出装置２０の各種処理を実現するコントローラであり、取得部２４１と判定部２４２とを備える。制御部２４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサにより実現される。制御部２４は、異常検出装置２０の内部に記憶された各種プログラムを、プロセッサがＲＡＭ（Random Access Memory）等を作業領域として実行することにより、取得部２４１や判定部２４２として機能する。なお、制御部２４は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実現されてもよい。ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＡＳＩＣ、及びＦＰＧＡは何れもコントローラとみなすことができる。

なお、制御部２４を構成する各ブロック（取得部２４１、判定部２４２）はそれぞれ制御部２４の機能を示す機能ブロックである。これら機能ブロックはソフトウェアブロックであってもよいし、ハードウェアブロックであってもよい。例えば、上述の機能ブロックが、それぞれ、ソフトウェア（マイクロプログラムを含む。）で実現される１つのソフトウェアモジュールであってもよいし、半導体チップ（ダイ）上の１つの回路ブロックであってもよい。勿論、各機能ブロックがそれぞれ１つのプロセッサ又は１つの集積回路であってもよい。機能ブロックの構成方法は任意である。なお、制御部２４は上述の機能ブロックとは異なる機能単位で構成されていてもよい。

取得部２４１は、シャント抵抗＃３－１～＃３－４の各電流値を取得する。取得部２４１により取得されるシャント抵抗＃３－１～＃３－４のそれぞれに対応する各電流値は、電源１２の充放電状態の推定など、後述する判定部２４２の処理以外に用いられていてもよい。

判定部２４２は、取得部２４１により取得された各電流値間の比較結果に基づいて、シャント抵抗＃３－１～＃３－４の抵抗値異常か、トランジスタ＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４のＯＮ抵抗値異常かを判定する。

発明者らは、研究開発における試行錯誤の成果として、以下の２つの知見を得た。
知見（１）：並列に接続された複数のシャント抵抗のうち、１つのシャント抵抗の抵抗値が異常（抵抗大）となった場合、異常となったシャント抵抗にかかる電圧が増加するため、隣接する他の並列経路よりも大きな電流が検出される。
知見（２）：並列に接続された複数のトランジスタのうち、１つのトランジスタのＯＮ抵抗値が異常（抵抗大）となった場合、異常となったトランジスタの経路に流れる電流が減少し、シャント抵抗で検出する電圧が減少するため、隣接する他の並列経路よりも小さな電流が検出される。

上記知見（１）については、以下のような理論的な裏付けも得られた。図３は、知見（１）に対応する図である。車両が走行状態であるときのように、回路システム１０に定常電流が流れているという条件の元で電流測定を行う。以下の式（１）で示すように、全てのトランジスタ＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４のＯＮ抵抗が定常状態である場合において、以下の式（２）に示すように、シャント抵抗＃３－４の抵抗値が異常（抵抗大）となったと仮定する（図３参照）。

Ｒ_＃１－１＝Ｒ_＃１－２＝Ｒ_＃１－３＝Ｒ_＃１－４＝Ｒ_＃２－１＝Ｒ_＃２－２＝Ｒ_＃２－３＝Ｒ_＃２－４・・・（１）
Ｒ_＃３－１＝Ｒ_＃３－２＝Ｒ_＃３－３＜Ｒ_＃３－４・・・（２）

このとき、並列経路Ｌ４（図１参照）に配置されるトランジスタ＃１－４，並びに＃２－４とシャント抵抗＃３－４の分圧比が変化し、以下の式（３）に示すように、シャント抵抗＃３－４に印加される電圧が増加する。

Ｖ_＃３－１＝Ｖ_＃３－２＝Ｖ_＃３－３＜Ｖ_＃３－４・・・（３）

電流検出モニタ部１３において、検出した電圧を電流に変換する抵抗係数Ｒが一定であるとき、以下の式（４）に示すように、電流検出モニタ部１３により検出される並列経路Ｌ４の電流値（シャント抵抗＃３－４を流れる電流）が、隣接する他の並列経路Ｌ１～Ｌ３よりも増加する（図３参照）。

Ｉ_＃３－１（＝Ｖ_＃３－１／Ｒ）＝Ｉ_＃３－２（＝Ｖ_＃３－２／Ｒ）＝Ｉ_＃３－３（＝Ｖ_＃３－３／Ｒ）＜Ｉ_＃３－４（＝Ｖ_＃３－４／Ｒ）・・・（４）

また、知見（２）についても、以下のような理論的な裏付けも得られた。図４は、知見（２）に対応する図である。

以下の式（５）で示すように、全てのシャント抵抗＃３－１～＃３－４が定常状態である場合において、以下の式（６）に示すように、トランジスタ＃１－４のＯＮ抵抗値が異常（抵抗大）となったと仮定する（図４参照）。

Ｒ_＃３－１＝Ｒ_＃３－２＝Ｒ_＃３－３＝Ｒ_＃３－４・・・（５）
Ｒ_＃１－１＝Ｒ_＃１－２＝Ｒ_＃１－３＝＝Ｒ_＃２－１＝Ｒ_＃２－２＝Ｒ_＃２－３＝Ｒ_＃２－４＜Ｒ_＃１－４・・・（６）

このとき、並列経路Ｌ４（図１参照）に配置されるトランジスタ＃１－４，並びに＃２－４と、シャント抵抗＃３－４の分圧比が変化し、以下の式（７）に示すように、シャント抵抗＃３－４に印加される電圧が減少する。

Ｖ_＃３－１＝Ｖ_＃３－２＝Ｖ_＃３－３＞Ｖ_＃３－４・・・（７）

電流検出モニタ部１３において、検出した電圧を電流に変換する抵抗係数Ｒが一定であるとき、以下の式（８）に示すように、電流検出モニタ部１３により検出される並列経路Ｌ４の電流（シャント抵抗＃３－４の電流値）が、隣接する他の並列経路Ｌ１～Ｌ３を流れる電流（シャント抵抗＃３－１～３－３の各電流値）よりも減少する（図４参照）。

Ｉ_＃３－１（＝Ｖ_＃３－１／Ｒ）＝Ｉ_＃３－２（＝Ｖ_＃３－２／Ｒ）＝Ｉ_＃３－３（＝Ｖ_＃３－３／Ｒ）＞Ｉ_＃３－４（＝Ｖ_＃３－４／Ｒ）・・・（８）

上述した知見（１）及び知見（２）から明らかなように、シャント抵抗＃３－１～＃３－４において抵抗値異常（抵抗大）が発生した場合と、トランジスタ＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４においてＯＮ抵抗値異常（抵抗大）が発生した場合とで、電流検出モニタ部１３において検出される電流値の傾向が異なることが分かる。すなわち、シャント抵抗＃３－１～＃３－４において抵抗値異常（抵抗大）が発生した場合、電流検出モニタ部１３において検出される電流値は増加し、その一方で、トランジスタ＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４においてＯＮ抵抗値異常（抵抗大）が発生した場合には、電流検出モニタ部１３において検出される電流値は減少する。そこで、判定部２４２は、シャント抵抗＃３－１～＃３－４において抵抗値異常（抵抗大）が発生した場合と、トランジスタ＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４においてＯＮ抵抗値異常（抵抗大）が発生した場合とで、電流検出モニタ部１３において検出される電流値の検出傾向の違いに基づいて、電流検出回路１において発生した抵抗異常が、シャント抵抗＃３－１～＃３－４の抵抗値異常か、トランジスタ＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４のＯＮ抵抗値異常かを判定する。

具体的には、判定部２４２は、電流比閾値格納部２３１に格納されたシャント抵抗異常閾値、並びにトランジスタＯＮ抵抗異常閾値を取得し、異常判定の電流比閾値設定を行う。

続いて、判定部２４２は、電流検出回路１の通電開始後、電流検出モニタ部１３から取得したシャント抵抗＃３－１～＃３－４のそれぞれのシャント抵抗電流値Ｉ_ｎ（ｎ＝＃３－１～＃３－４、以下、「シャント抵抗電流値Ｉ_ｎ」と記載する）の平均電流値Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}を算出する。平均電流値Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}は、取得部２４１により取得された各電流値のうち、同一の時点、すなわち異常判定の実施タイミングで取得された各電流値を合算し、スイッチ部ＳＷ１～ＳＷ４の並列接続数（シャント抵抗数）で除算したシャント抵抗間の平均電流値である。

そして、判定部２４２は、シャント抵抗＃３－１～＃３－４のシャント抵抗電流値Ｉ_ｎ（ｎ＝＃３－１～＃３－４）のうち、以下の式（９）を満足するシャント抵抗電流値Ｉ_ｎ（ｎ＝＃３－１～＃３－４）が存在する場合には、該当する並列経路に配置されたシャント抵抗の抵抗値異常であると判定する。すなわち、同一の時点で取得された各電流値のうち、平均電流値Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}との比が第１の閾値であるシャント抵抗異常閾値（例えば、１．５）よりも大きい電流値が存在する場合、かかる電流値に対応するシャント抵抗の抵抗値異常であると判定する。

シャント抵抗異常閾値＞Ｉ_ｎ／Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}・・・（９）

また、判定部２４２は、シャント抵抗＃３－１～＃３－４のシャント抵抗電流値Ｉ_ｎ（ｎ＝＃３－１～＃３－４）のうち、以下の式（１０）を満足するシャント抵抗電流値Ｉ_ｎ（ｎ＝＃３－１～＃３－４）が存在する場合には、該当する並列経路に配置されたトランジスタのＯＮ抵抗値異常であると判定する。すなわち、同一の時点で取得された各電流値のうち、平均電流値Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}との比が第２の閾値であるトランジスタＯＮ抵抗異常閾値（例えば、０．５）よりも小さい電流値が存在する場合、かかる電流値に対応するシャント抵抗に接続されてトランジスタの抵抗値異常であると判定する。

Ｉ_ｎ／Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}＜トランジスタＯＮ抵抗異常閾値・・・（１０）

＜４．異常判定処理＞
図５は、異常判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。図５に示す処理手順は、異常検出装置２０の制御部２４により実行される。

図５に示すように、制御部２４の判定部２４２は、電流比閾値格納部２３１に格納されたシャント抵抗異常閾値、並びにトランジスタＯＮ抵抗異常閾値を取得し、異常判定の電流比閾値設定を行う（ステップＳ１０１）。

全てのトランジスタ＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４がＯＮされた状態で電流検出回路１の通電が開始されると、制御部２４の取得部２４１は、電流検出モニタ部１３からシャント抵抗＃３－１～＃３－４のシャント抵抗電流値Ｉ_ｎをそれぞれ取得する（ステップＳ１０２）。

判定部２４２は、取得部２４１により取得されたシャント抵抗電流値Ｉ_ｎの平均電流値Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}を算出する（ステップＳ１０３）。

そして、判定部２４２は、シャント抵抗＃３－１～＃３－４のそれぞれのシャント抵抗電流値について、上述した式（９）に示す条件、又は式（１０）に示す条件を満足するか否かの判定に関する処理手順を実行する。

例えば、判定部２４２は、シャント抵抗＃３－１のシャント抵抗電流値が、上述した式（９）に示す条件を満足するか否かを判定するシャント抵抗異常判定を行う（ステップＳ１０４）。

判定部２４２は、シャント抵抗＃３－１のシャント抵抗電流値が、上述した式（９）に示す条件を満足しないと判定した場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、シャント抵抗＃３－１のシャント抵抗電流値が、上述した式（１０）に示す条件を満足するか否かを判定するトランジスタＯＮ抵抗異常判定を行う（ステップＳ１０５）。

判定部２４２は、シャント抵抗＃３－１のシャント抵抗電流値が、上述した式（１０）に示す条件を満足しないと判定した場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、上述したステップＳ１０４に戻り、シャント抵抗＃３－２のシャント抵抗電流値が、上述した式（９）に示す条件を満足するか否かを判定する。判定部２４２は、シャント抵抗電流値が上述した式（９）に示す条件、又は上述した式（１０）に示す条件を満足するか、あるいは全てのシャント抵抗電流値について処理が完了するまで、ステップＳ１０４の処理手順に戻り、ステップＳ１０４又はステップＳ１０５の処理手順を実行する。

上記ステップＳ１０４において、判定部２４２は、シャント抵抗＃３－１のシャント抵抗電流値が、上述した式（９）に示す条件を満足すると判定した場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、シャント抵抗＃３－１の抵抗値異常であると判定し（ステップＳ１０６）、図５に示す処理を終了する。

上記ステップＳ１０５において、判定部２４２は、シャント抵抗＃３－１のシャント抵抗電流値が、上述した式（１０）に示す条件を満足すると判定した場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、シャント抵抗＃３－１の並列経路Ｌ１に配置されたトランジスタ＃１－１，＃２－１のいずれかのＯＮ抵抗値異常であると判定し（ステップＳ１０７）、図５に示す処理を終了する。

上述してきたように、異常検出装置２０は、取得部２４１と判定部２４２とを備える。判定部２４２は、取得部２４１により取得された各電流値間の比較結果に基づいて、シャント抵抗（例えば、＃３－１～＃３－４）の抵抗値異常か、トランジスタ（例えば、＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４）のＯＮ抵抗値異常かを判定する。すなわち、判定部２４２は、例えば、同一の時点で取得された各電流値のうち、平均電流値Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}との比がシャント抵抗異常閾値よりも大きい電流値が存在する場合、かかる電流値に対応するシャント抵抗の抵抗値異常であると判定する。また、判定部２４２は、例えば、同一の時点で取得された各電流値のうち、平均電流値Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}との比が第２の閾値であるトランジスタＯＮ抵抗異常閾値（例えば、０．５）よりも小さい電流値が存在する場合、かかる電流値に対応するシャント抵抗に接続されてトランジスタの抵抗値異常であると判定する。このように、異常検出装置２０は、電流検出回路１において回路部品が抵抗異常（抵抗大）となった場合、シャント抵抗の抵抗値異常であるか、トランジスタのＯＮ抵抗値異常であるかを判定できる。このようなことから、異常検出装置２０は、電流検出回路１において抵抗異常の発生個所を特定できる。また、シャント抵抗を流れる電流値と、各シャント抵抗を流れる電流値の平均電流値との比を求めて、この比と閾値との比較を実施するので、各シャント抵抗を流れる各電流値を総当たりで相互に比較するよりも、各電流値の中から特異な電流値を簡便に検出できる。

変形例に係る異常検出装置２０は、取得部２４１が取得した電流値が閾値以上である場合に、上述した異常判定処理（図５等参照）を実行してもよい。図６は、変形例に係る通電する電流値と検出電流値との関係を示す図である。

電流検出回路１において、電流検出モニタ部１３は、一般に、増幅回路（アンプ）により、シャント抵抗（例えば、＃３－１～＃３－４）の両端に印加される電圧の検出値を増幅して、増幅した電圧値に基づいて電流検出を行う。このため、電流検出モニタ部１３により測定される電流値には、ゲイン誤差やオフセット誤差などの各種誤差が含まれ得る。

電流検出回路１に流れている電流が小さい場合、増幅回路（アンプ）による電圧の検出値の増幅に伴って各種誤差も増幅され、異常判定に用いる電流値に対する影響が大きくなる。例えば、図６に示すように、電流検出回路１に通電される電流が２Ａ（アンペア）の領域では、異常な経路で検出された電流値が、正常な経路よりも小さくなるという現象が起こる場合がある。これにより、例えば、実際には、異常経路を流れる電流が正常な経路よりも大きいが、例えば、微細な電流しか検出できないときには、異常経路を流れる電流が正常な経路よりも小さいと判定し、異常判定において誤判定をまねく恐れがある。

そこで、変形例に係る異常検出装置２０においては、判定部２４２が、取得部２４１により取得されたシャント抵抗＃３－１～＃３－４のそれぞれのシャント抵抗電流値Ｉ_ｎの平均電流値Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}が閾値以上である場合に、異常判定を行うようにする。閾値には、例えば、２Ａ（アンペア）を用いることができる。これにより、異常判定における誤判定を防止できる。

図７は、変形例に係る異常判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。図７に示す処理手順は、基本的には、図５に示す処理手順と同様であるが、ステップＳ２０５の処理手順が図５に示す処理手順とは異なる。

図７に示すように、制御部２４の判定部２４２は、電流比閾値格納部２３１に格納されたシャント抵抗異常閾値、並びにトランジスタＯＮ抵抗異常閾値を取得し、異常判定の電流比閾値設定を行う（ステップＳ２０１）。

全てのトランジスタ＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４がＯＮされた状態で電流検出回路１の通電が開始されると、制御部２４の取得部２４１は、電流検出モニタ部１３からシャント抵抗＃３－１～＃３－４のシャント抵抗電流値Ｉ_ｎをそれぞれ取得する（ステップＳ２０２）。

判定部２４２は、取得部２４１により取得されたシャント抵抗電流値Ｉ_ｎの平均電流値Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}を算出する（ステップＳ２０３）。

そして、判定部２４２は、シャント抵抗電流値Ｉ_ｎの平均電流値Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}が閾値である２Ａ（アンペア）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０４）。

判定部２４２は、シャント抵抗電流値Ｉ_ｎの平均電流値Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}が閾値である２Ａ（アンペア）よりも大きいと判定した場合（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、シャント抵抗＃３－１～＃３－４のそれぞれのシャント抵抗電流値について、上述した式（９）に示す条件、又は式（１０）に示す条件を満足するか否かの判定に関する処理手順（ステップＳ２０５～ステップＳ２０８）を実行する。ステップＳ２０５～ステップＳ２０８の処理手順は、上述した図５に示すステップＳ１０４～ステップＳ１０７にそれぞれ対応するので、説明は省略する。

一方、判定部２４２は、シャント抵抗電流値Ｉ_ｎの平均電流値Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}が閾値である２Ａ（アンペア）未満であると判定した場合（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、図７に示す処理手順を終了する。

上記ステップＳ２０４において、判定部２４２は、平均電流値Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}が閾値である２Ａよりも大きいか否かを判定する代わりに、シャント抵抗電流値Ｉ_ｎのそれぞれが、閾値よりも大きいか否かを判定してもよい。そして、判定部２４２は、シャント抵抗電流値Ｉ_ｎのそれぞれが、閾値よりも大きい場合、ステップＳ２０５～ステップＳ２０８の処理手順を実行する。

＜５．その他＞
上記実施形態及び変形例では、判定部２４２は、シャント抵抗電流値Ｉ_ｎの平均電流値Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}及びシャント抵抗電流値Ｉ_ｎに基づく値（Ｉ_ｎ／Ｉ_{ａｖｅｒａｇｅ}）と、各閾値（シャント抵抗異常閾値、並びにトランジスタＯＮ抵抗異常閾値）との比較を行って、異常判定処理を実施した。例えば、判定部２４２は、各シャント抵抗＃３－１～＃３－４のシャント抵抗電流値Ｉ_ｎ間の単純比較により、特異なシャント抵抗電流値を検出して、異常判定処理を実施してもよい。

上記実施形態及び変形例では、電流検出回路１において、トランジスタ（例えば、＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４）とシャント抵抗（例えば、＃３－１～＃３―４）と含むスイッチ部（例えば、ＳＷ１～ＳＷ４）の並列接続数が「４」である例を説明したが、この例には特に限定される必要はない。スイッチ部の並列接続数は、検出する電流の上限値や精度要件に応じて、任意に変更できる。

また、シャント抵抗（例えば、＃３－１～＃３―４）の抵抗値異常と、トランジスタ（例えば、＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４）の抵抗値異常を判定するための電流比閾値は、定常時におけるシャント抵抗（例えば、＃３－１～＃３―４）の抵抗値、並びにトランジスタ（例えば、＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４）の抵抗値にそれぞれ依存する。このため、電流比閾値は、所望の要件に応じて、任意に変更できる。

また、上記実施形態及び変形例において、例えば、シャント抵抗＃３－１を、直列に接続される１対のトランジスタ＃１－１と＃２－１との間に配置してスイッチ部ＳＷ１を構成し、シャント抵抗＃３－２を、直列に接続される１対のトランジスタ＃１－２と＃２－２との間に配置してスイッチ部ＳＷ２を構成し、シャント抵抗＃３－３を、直列に接続される１対のトランジスタ＃１－３と＃２－３との間に配置してスイッチ部ＳＷ３を構成し、シャント抵抗＃３－４を、直列に接続される１対のトランジスタ＃１－４と＃２－４との間に配置してスイッチ部ＳＷ４を構成する例について説明した。しかしながら、この例には特に限定される必要はなく、同一の並列経路上（例えば、Ｌ１～Ｌ４）であれば、シャント抵抗（例えば、＃３－１～＃３―４）の配置箇所はトランジスタ間である必要はない。一例をあげれば、シャント抵抗＃３－１を、同一の並列経路Ｌ１上に設置されたトランジスタ＃１－１の上段（発電機１１側）に設けてもよいし、同一の並列経路Ｌ１上に設置されたトランジスタ＃２－１の上段（電源１２側）に設けてもよい。他のシャント抵抗＃３－２～＃３－４についても同様である。また、それぞれの並列経路上におけるシャント抵抗（例えば、＃３－１～＃３－４）とトランジスタ（例えば、＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４）との位置関係が並列経路間で異なっていてもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１電流検出回路
１０回路システム
１１発電機
１２電源
１３電流検出モニタ部
２０異常検出装置
２１入力部
２２出力部
２３記憶部
２４制御部
２３１電流比閾値格納部
２４１取得部
２４２判定部
＃１－１～＃１－４，＃２－１～＃２－４トランジスタ
＃３－１～＃３－４シャント抵抗
ＳＷ１～ＳＷ４スイッチ部
Ｌ１～Ｌ４並列経路

Claims

直列に接続された１対のトランジスタとシャント抵抗とを有するスイッチ部を複数並列に接続する回路システムを有する電流検出回路の異常検出装置であって、
同一の時点、且つ、前記回路システムに定常電流が流れている時点において前記シャント抵抗のそれぞれを流れる電流値を取得する取得部と、
前記取得部により取得された各電流値間の比較結果に基づいて、前記シャント抵抗の抵抗値異常か、前記トランジスタの抵抗値異常かを判定する判定部とを備え、
前記各電流値のうち一の電流値が他の電流値よりも大きい場合、かかる一の電流値に対応するシャント抵抗の抵抗値異常であると判定し、
前記各電流値のうち一の電流値が他の電流値よりも小さい場合、かかる一の電流値に対応するトランジスタの抵抗値異常であると判定することを特徴とする異常検出装置。
前記判定部は、前記取得部により取得された各電流値を合算し、前記スイッチ部の並列接続数で除算することにより前記各電流値の平均電流値を求め、
前記各電流値のうち一の電流値が他の電流値よりも大きい場合とは前記各電流値のうち一の電流値と前記平均電流値との比が第１の閾値よりも大きい場合であり、
前記各電流値のうち一の電流値が他の電流値よりも小さい場合とは前記各電流値のうち一の電流値と前記平均電流値との比が第２の閾値よりも小さい場合であること
を特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。
前記判定部は、前記取得部により取得された各電流値を合算し、前記スイッチ部の並列接続数で除算することにより前記各電流値の平均電流値を求め、
前記平均電流値が閾値以上であることを条件として、前記シャント抵抗の抵抗値異常か、前記トランジスタの抵抗値異常かの判定を実行すること
を特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。
直列に接続された１対のトランジスタとシャント抵抗とを有するスイッチ部を複数並列に接続する回路システムを有する電流検出回路の異常検出方法であって、
同一の時点、且つ、前記回路システムに定常電流が流れている時点において前記シャント抵抗のそれぞれを流れる電流値を取得し、
各電流値のうち一の電流値が他の電流値よりも大きい場合、かかる一の電流値に対応するシャント抵抗の抵抗値異常であると判定し、
前記各電流値のうち一の電流値が他の電流値よりも小さい場合、かかる一の電流値に対応するトランジスタの抵抗値異常であると判定する、
ことを特徴とする異常検出方法。