JP2007057422A - 電流センサの誤差補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジン運転中において電流センサの検出誤差を補正可能とし、電流センサの検出精度向上によりオルタネータの発電効率を向上し燃費を向上することを目的とする。
【解決手段】 誤差補正許可条件がＯＫか否かを判定し（Ｓ１）、誤差補正許可条件がＯＫの時に、エンジンの減速燃料カット時に回生発電を行った後、オルタネータの目標発電電圧を下げてオルタネータを無発電状態し、この無発電期間中に、電流センサの検出電流値と車載電気負荷状態から推定したバッテリ放電電流推定値とを比較して電流センサの検出誤差補正量を算出し（Ｓ５，Ｓ６）、算出した補正量を電流センサの検出値に加算して電流センサの検出電流値を補正する（Ｓ７）。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電流センサの検出誤差を補正する装置に関し、特に、車両に搭載されるバッテリの充放電電流を検出する電流センサの出力値を補正する技術に関する。

近年、車両の燃費向上を目的として種々の制御が行われており、その１つとして、オルタネータの発電効率を向上させて燃費向上を図ることが行われている。例えば、バッテリの充放電電流を検出する電流センサの検出値に基づいてバッテリの充電状態を検出し、バッテリ充電状態に応じてオルタネータ発電量を制御することにより、オルタネータの無駄な発電を抑制して発電効率を向上させ燃費向上を図っている。この場合、バッテリの充電状態を正確に把握することが重要であり、そのためには、電流センサのバッテリ充放電電流の検出精度を向上させる必要がある。

ところで、電流センサの出力は、センサの経時的な特性変化等により時間の経過につれて変化することがあるため、電流センサの出力補正を適宜行う必要がある。そして、従来では、電流センサの出力補正方法として、イグニッションスイッチがオンからオフに移行し、車載電気負荷が全てオフの状態が所定時間継続した時にバッテリの充放電電流は流れていないと判断し、その時の電流センサの出力値をオフセット値と認識し、この認識したオフセット値に基づいて電流センサの検出電流値を補正するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３２５２３５号公報

しかしながら、特許文献１の従来技術では、エンジン始動前に取得したオフセット値に基づいて電流センサの出力値を補正するので、電流センサへ供給する電源電圧の車載電気負荷の使用による変動の影響を排除できない。また、エンジン始動時に流れる大電流に起因する電流センサのヒス（出力特性のずれ）の補正ができない。更に、エンジン運転中の温度ドリフトによる電流センサの誤差の補正ができない等、種々の問題があった。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、エンジン運転中において電流センサの検出誤差を補正可能とする電流センサの誤差補正装置を提供することを目的とする。

このため、本発明は、車載バッテリの充放電電流を検出する電流センサの検出誤差を補正する誤差補正装置であって、エンジンの減速燃料カット時にオルタネータの目標発電電圧を高めて回生発電を行った後、前記オルタネータの目標発電電圧を下げて前記オルタネータを無発電状態とし、当該無発電期間中に、前記電流センサの検出電流値と、車載電気負荷状態から推定した前記バッテリの放電電流推定値とを比較し、該比較結果に基づいて前記電流センサの検出誤差を補正する構成としたことを特徴とする。

本発明によれば、エンジン運転中に電流センサの検出誤差を補正することができるので、
電流センサへ供給する電源電圧の車載電気負荷の使用による変動による誤差や、エンジン始動時に流れる大電流に起因する電流センサのヒスによる誤差、更には、エンジン運転中の温度ドリフトによる誤差を補正することが可能となる。従って、電流センサの充放電電流検出精度が向上し、バッテリ充電状態の検出精度向上によってオルタネータの無駄な発電が抑制され、オルタネータの発電効率向上により燃費をより一層向上できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る電流センサの誤差補正装置の第１実施形態を示すシステム構成図である。
図１において、エンジン１によりファンベルトを介して駆動されて発電するオルタネータ２は、後述するマイクロコンピュータを内蔵するＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）８からの目標発電電圧値指令を受けてレギュレータ３により発電電圧が制御される。オルタネータ２と該オルタネータ２の発電電圧が充電されるバッテリ４からの電力は、マイクロコンピュータを内蔵する車載電気負荷制御ユニット５を介して各車載電気負荷６に供給される。電流センサ７は、バッテリ４の充放電電流を検出し、その検出出力をＥＣＭ８に入力する。

前記車載電気負荷制御ユニット５は、バッテリ４からの電力供給により駆動して接続される車載電気負荷５への電力供給を制御して車載電気負荷５を駆動制御すると共に、スイッチがオンされ使用状態にある車載電気負荷をＥＣＭ８に通知する。
ＥＣＭ８は、例えばコンピュータを内蔵してバッテリ３からの電力供給により駆動し、図示しない各種センサからの信号によりエンジン運転状態を制御すると共に、電流センサ７の検出誤差の補正を行う。ＥＣＭ８は、スロットルセンサとエンジン回転数センサからの信号により、スロットル弁が略全閉のアイドル状態でエンジン回転数が所定以上の減速時に、燃料噴射を停止する燃料カット制御を行い、この燃料カット中に、オルタネータ２のレギュレータ３に対して高い目標発電電圧値指令（例えば１４．５Ｖ）を出力して回生発電させ、この回生発電後、目標発電電圧値指令を前記高い値（１４．５Ｖ）から低い値（例えば１２．５Ｖ）に変化させてオルタネータ２を無発電状態に制御し、この無発電期間において、電流センサ７の実際の検出電流値と車載電気負荷状態から推定されるバッテリ放電電流値とを比較することにより、電流センサ７の検出誤差を検出し電流センサ７の誤差補正処理を行う。

次に、本実施形態のＥＣＭ８による電流センサ７の誤差補正処理を図２のフローチャート及び図３のタイミングチャートを参照して詳述する。
ステップ１（図中、Ｓ１で示し、以下同様とする）では、誤差補正許可条件がＯＫか否かを判定する。具体的には、使用時の消費電流値が一意に定まらない車載電気負荷群、言い換えれば、スイッチをオンした使用状態で２値以上の消費電流値を取り得る車載電気負荷（例えば、ブロアファン等）群を予めＥＣＭ８に記憶させ、車載電気負荷制御ユニット５からＥＣＭ８に入力する使用状態にある車載電気負荷情報に基づいて、前記車載電気負荷群が使用状態になければ誤差補正許可条件はＯＫと判断し判定がＹＥＳとなりステップ２に進み、前記車載電気負荷群の中の１つでも使用状態にあれば判定はＮＯとなり電流センサ７の誤差補正を禁止してフローを終了する。

ステップ２では、回生発電中か否かを判定する。ＥＣＭ８は、図３に示すように、減速燃料カット時にレギュレータ３に対して高い目標発電電圧値指令（例えば１４．５Ｖ）を発してオルタネータ２を回生発電制御してバッテリ４を充電する。従って、高い目標発電電圧値指令が発生すると判定がＹＥＳとなりステップ３に進む。
ステップ３では、電流センサ７の検出電流値を積算し、バッテリ充電電流量を算出する。

ステップ４では、回生発電が終了したか否かを判定する。ＥＣＭ８は、減速燃料カットの停止（燃料噴射を再開するリカバリー制御の開始）により目標発電電圧値指令を高い値（１４．５Ｖ）から低い値（１２．５Ｖ）に下げてオルタネータ２を無発電状態に制御する。従って、目標発電電圧値指令が高い値（１４．５Ｖ）から低い値（１２．４Ｖ）に変化したことにより、回生発電期間終了と判断して判定がＹＥＳとなりステップ５に進む。ステップ４の判定がＹＥＳとなるまでステップ３で電流センサ７の検出電流値の積算を実行しバッテリ充電電流量を算出する。ここで、オルタネータ２の目標発電電圧指令値を下げてオルタネータ２の目標発電電圧を低下させると、図３に示すように点線で示すオルタネータ２の発電電圧に対して実線で示すようにバッテリ電圧は徐々に低下するため、バッテリ電圧がオルタネータ２の発電電圧より高い状態となり、この期間がオルタネータ２の無発電期間となる。

ステップ５では、オルタネータ２の前記無発電期間か否かを判定する。ここで、図３に示すように、ステップ３で算出された回生発電中の充電電流量が完全に放電する前にオルタネータ２は徐々に発電を開始し、また、オルタネータ２の発電開始までの時間は回生発電中の充電電流量に比例し充電電流量が多いほど発電開始が遅くなる。このような現象を考慮して、本実施形態では、ステップ３で積算した回生発電中のバッテリ充電電流量に予め設定した係数β（０＜β＜１、例えばβ＝０．５とする）を乗算した電流量（＝回生発電時バッテリ充電電流積算値×β）を基準値として、回生発電終了後に電流センサ７で検出されるバッテリ放電電流の積算値と前記基準値と比較して無発電期間か否かを判定するようにしている。そして、放電電流積算値が基準値未満の期間、即ち、放電電流積算値＜基準値（＝回生発電時バッテリ充電電流積算値×β）である期間は、無発電期間と判断しＹＥＳと判定してステップ６に進む。

ステップ６では、電流センサ７の誤差補正量を算出する。ここでは、使用時の消費電流値が一意に定まる車載電気負荷群の中で使用状態にある車載電気負荷の消費電流値の加算値とエンジン運転中の車載電気負荷未使用時における消費電流値との合計値を、車載負荷状態から推定されるバッテリ放電電流推定値（図３のオルタネータ無発電期間における実線で示すバッテリの実放電電流値に相当する）とし、このバッテリ放電電流推定値と電流センサ７の実際の検出電流値（図３のオルタネータ無発電期間における点線で示す電流センサ出力電流値に相当する）との差分値（＝バッテリ放電電流推定値−電流センサの検出電流値）を電流センサ７の検出誤差と見なし、この差分値に基づいて補正量を算出する。

具体的には、本実施形態では、使用時の消費電流値が一意に定まる各車載電気負荷の消費電流値及びエンジン運転中の車載電気負荷未使用時における消費電流値を予めＥＣＭに記憶させ、車載電気負荷制御ユニット５からの使用状態にある車載電気負荷情報に基づいて、現在使用状態にある各車載電気負荷の消費電流値を加算し、この加算値に車載電気負荷未使用時の消費電流値を更に加算して現在の車載電気負荷状態における消費電流合計値を算出する。オルタネータ２の無発電期間における消費電流は全てバッテリ４からの放電により賄われるので、前記算出した消費電流合計値は前記バッテリ放電電流推定値と見なせるため、この消費電流合計値と電流センサ７の実際の検出電流値との差を演算する。そして、演算した差分値に予め設定した係数α（０＜α＜１、例えばα＝０．５とする）を乗算して補正量とする。前記差分値そのものを補正量としてもよいが、電流センサ７の検出出力等の電気信号にノイズが含まれている可能性があり、差分値そのものを補正量とした場合、補正量が大き過ぎてしてしまう虞れがある。係数αを乗算して誤差補正を徐々に行うようにすることにより、電流センサ７の検出値のハンチングを防止できる。

尚、車載電気負荷の消費電流は、そのときのバッテリ電圧に応じて変化することもあるため、バッテリ電圧値に応じて消費電流値を補正することが望ましい。従って、ＥＣＭ８に消費電流値を記憶させる場合に印加電圧値も記憶させておく。そして、誤差補正量を算出する際には、前記消費電流合計値を算出時のバッテリ電圧に応じて補正（補正消費電流合計値＝消費電流合計値×（算出時バッテリ電圧／記憶印加電圧））し、補正した消費電流合計値をバッテリ放電電流推定値として誤差補正量を算出するとよい。

ステップ７では、電流センサ７の検出電流値にステップ６で算出した補正量を加算して、電流センサ７の検出電流値を補正する。
かかる構成によれば、エンジン運転中に電流センサ７の誤差補正ができるので、電流センサへ供給する電源電圧の車載電気負荷の使用による変動による誤差、エンジン始動時に流れる大電流に起因する電流センサのヒス（電流センサの出力特性のずれ）による誤差、及び、エンジン運転中の温度ドリフトによる誤差を補正することが可能となり、電流センサの充放電電流検出精度が向上する。これにより、バッテリ充電状態の検出精度が向上してオルタネータの無駄な発電が抑制でき、オルタネータの発電効率向上により燃費をより一層向上できる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態のシステム構成は、図１に示す第１実施形態と同様であり、電流センサ７の誤差補正量の算出方法が異なるだけである。
第２実施形態のＥＣＭ８による電流センサ７の誤差補正処理を図４のフローチャートを参照して詳述する。

ステップ１１〜ステップ１５までの動作は、第１実施形態の図２に示すステップ１〜５と同様であるので、ここでは説明を省略する。
ステップ１６では、予め定めた所定のタイミング間隔で、電流センサ７の検出値の誤差を所定回数算出する。即ち、各算出タイミングにおいて、図２のステップ６で説明した車載負荷状態から推定されるバッテリ放電電流推定値を算出し、算出したバッテリ放電電流推定値とそのときの電流センサ７の実際の検出電流値との差分値（＝バッテリ放電電流推定値−電流センサの検出電流値）を各算出タイミング毎に求めて、電流センサ７の検出誤差を所定回数算出する。

尚、本実施形態においても、バッテリ放電電流推定値を算出する際には、そのときのバッテリ電圧値に応じて消費電流値を補正することが望ましいことは言うまでもない。
ステップ１７では、ステップ１６で取得した所定個の誤差値の平均値を算出する平均化処理を行い、算出された平均値を誤差補正量とする。
ステップ１８では、電流センサ７の検出電流値にステップ１７で算出した補正量を加算して、電流センサ７の検出電流値を補正する。

尚、上記第２実施形態では、平均化処理として、所定回数誤差を算出して平均値を算出するものとしたが、算出回数は決めずに、所定の算出タイミング間隔で無発電期間が終了するまで誤差算出して平均値を算出するようにしてもよい。
また、減速燃料カットが行われる毎に誤差を算出し、複数回の減速燃料カット運転が行われた後、各燃料カット時に算出した誤差の平均値を算出するようにしてもよい。

本発明に係る電流センサの誤差補正装置の第１実施形態のシステム構成図 同上第１実施形態の誤差補正動作を説明するフローチャート 同上第１実施形態の誤差補正動作を説明するタイミングチャート 本発明の第２実施形態の誤差補正動作を説明するフローチャート

符号の説明

１ エンジン
２ オルタネータ
３ レギュレータ
４ バッテリ
５ 電流センサ
６ 車載電気負荷
７ 車載電気負荷制御ユニット
８ ＥＣＭ

Claims (6)

1. 車載バッテリの充放電電流を検出する電流センサの検出誤差を補正する誤差補正装置であって、
   エンジンの減速燃料カット時にオルタネータの目標発電電圧を高めて回生発電を行った後、前記オルタネータの目標発電電圧を下げて前記オルタネータを無発電状態とし、当該無発電期間中に、前記電流センサの検出電流値と、車載電気負荷状態から推定した前記バッテリの放電電流推定値とを比較し、該比較結果に基づいて前記電流センサの検出誤差を補正する構成としたことを特徴とする電流センサの誤差補正装置。
2. 前記電流センサの検出誤差の補正量は、前記放電電流推定値と前記電流センサの検出電流値の差分値に予め設定した係数α（０＜α＜１）を乗算して算出することを特徴とする請求項１に記載の電流センサの誤差補正装置。
3. 前記電流センサの検出誤差の補正量は、前記放電電流推定値と前記電流センサの出力電流値の差分値を複数のタイミングで取得し、当該取得した複数の差分値を平均化処理して算出することを特徴とする請求項１に記載の電流センサの誤差補正装置。
4. 前記放電電流推定値は、使用時の消費電流値が一意に定まる車載電気負荷の消費電流値を予め記憶させ、使用状態にある車載電気負荷の前記記憶された消費電流値の合計値として算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電流センサの誤差補正装置。
5. 使用時の消費電流値が一意に定まらない車載電気負荷の少なくとも１つが使用状態にあるときは、前記電流センサの検出誤差の補正を禁止することを特徴とする請求項４に記載の電流センサの誤差補正装置。
6. 前記無発電期間は、前記回生発電中のバッテリ充電電流量に予め設定した係数β（０＜β＜１）を乗算して算出した電流量が放電されるまでの期間としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の電流センサの誤差補正装置。

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