JP2007327823A - 車載バッテリの電流測定方法および電流測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車載バッテリの充放電に伴う電流を測定するにあたり、各種異なる要求に応じたより柔軟な電流測定を可能とする車載バッテリの電流測定方法および電流測定装置を提供する。
【解決手段】自動車の電気負荷への給電を行う車載バッテリの給電路に設けられた電流センサによる電流測定範囲を、車載バッテリの充放電に伴って電流方向が切り替わる「０Ａ（アンペア）」を中心とするその近傍の領域である「電流積算レンジ」と、その他の領域である「大電流レンジ」とに二分割する。そして、「電流積算レンジ」の出力感度が「大電流レンジ」の出力感度よりも高くなるように、それらレンジに応じて電流センサの出力感度を切り替える。
【選択図】図２

Description

この発明は、自動車に搭載されて各種車載機器への給電を行う車載バッテリの充放電に伴う電流を測定する車載バッテリの電流測定方法および電流測定装置に関する。

このような車載バッテリの充放電に伴う電流の測定に用いられる電流センサとしては、例えば特許文献１や特許文献２に見られるようにホール素子などの磁電変換素子を用いたもの、あるいは特許文献３に見られるように、同じく磁電変換素子として磁気抵抗素子を用いたもの、等々の各種のセンサが知られている。

一方、従来は、例えば特許文献４や特許文献５に記載の装置のように、このような電流センサにより検出される電流の測定に基づいて自動車の運転状態やバッテリの充電状態を推定するとともに、この推定した状態に応じてオルタネータの発電電力を制御することにより無駄な発電やエンジン負荷の軽減を図るようにした装置も提案されている。特にこのような装置では、バッテリから流れ出る電流（放電量）とバッテリに流れ込む電流（充電量）とを電流センサにより検出される電流を通じて正確に測定する必要があることから、通常は、こうしたセンサの出力（電圧）が測定対象となる電流に正確に比例するように、例えばオフセット補正等の適宜の補正が行われている。
特開２００３−２６２６５０号公報 特開平０５−０３４３７５号公報 特開２００６０４７００５号公報 特開平０８−２１４４６９号公報 特開２０００−２３８１８１号公報

特に、上記バッテリの充放電に伴う電流の測定に基づき自動車の運転状態やバッテリの充電状態を推定してオルタネータの発電電力等を制御する装置にあっては、電流センサによる出力電圧をこのように補正することで、上記運転状態やバッテリ充電状態等についての推定精度は確かに向上する。ただし、例えば電流センサからの出力電圧がアナログ信号からなり、これをマイクロコンピュータに取り込むためにデジタル信号に変換するような場合、同電流センサによる測定範囲を拡大しようとすると、ＡＤ（アナログ・デジタル）コンバータの回路誤差（公差）や量子化分解能の制限等により、精度の必要な電流範囲での出力感度の低下が避けられない。この点について、以下に具体的に考察する。

例えば、図６に「測定範囲１」として示すように、「０．５〜４．５Ｖ（ボルト）」の出力電圧に基づき「±１００Ａ（アンペア）」すなわち「２００Ａ」の範囲で電流測定を行う場合、その出力感度は

４．０Ｖ／２００Ａ＝２０ｍＶ（ミリボルト）／Ａ

となり、このときの回路誤差（公差）が「５ｍＶ」であったとすると、その測定誤差は

（５ｍＶ）／（２０ｍＶ／Ａ）＝０．２５Ａ

となる。これに対し、同図６に「測定範囲２」として示すように、同一の出力電圧に基づき「−３００〜１００Ａ」すなわち「４００Ａ」の範囲で電流測定を行う場合、その出力感度は

４．０Ｖ／４００Ａ＝１０ｍＶ／Ａ

となり、同一の回路誤差（公差）「５ｍＶ」のもとでの測定誤差は

（５ｍＶ）／（１０ｍＶ／Ａ）＝０．５０Ａ

となる。同様に、同図６に「測定範囲３」として示すケースでは、同一の出力電圧に基づき「−６００〜２００Ａ」すなわち「８００Ａ」の範囲で電流測定を行う場合について示しており、そのときの出力感度は

４．０Ｖ／８００Ａ＝５ｍＶ／Ａ

となり、同一の回路誤差（公差）「５ｍＶ」のもとでの測定誤差は

（５ｍＶ）／（５ｍＶ／Ａ）＝１．００Ａ

となる。そして、このような出力感度と測定誤差の関係は、上記制御を行う上で最も高い精度が要求される「０Ａ」近傍でも同様であるため、結果として、測定範囲の拡大は測定誤差の増大、ひいては上記制御精度の悪化を伴うことになる。

またこのことは、上記ＡＤ変換されたセンサ出力が取り込まれるマイクロコンピュータ側においても同様であり、ＡＤ変換に際しての量子化ビット数（分解能）が例えば「１０ビット（１０２４）」であるとすると、上記出力電圧と測定電流とは完全な比例関係とはならない。すなわち、図６に例示したグラフの領域Ｚ部分を拡大した図として図７に示すように、上記「０．５〜４．５Ｖ」といった出力電圧とその分解能「１０２４」との関係から、ＡＤ変換されたセンサ出力は、

４．０Ｖ／１０２４≒３．９ｍＶ

を単位とした階段状の特性となるが、電流測定にかかる測定範囲が異なれば、やはり上述同様の誤差が生じるようになる。すなわち、図６に「測定範囲１〜３」として示した例によれば、その都度の出力感度と例えば「５ｍＶ」といった回路誤差（公差）により、
・「測定範囲１」では「０．２５Ａ」相当の誤差が生じる。
・「測定範囲２」では「０．５０Ａ」相当の誤差が生じる。
・「測定範囲３」では「１．００Ａ」相当の誤差が生じる。
といった態様で、測定範囲すなわちレンジの拡大に伴う誤差の増大が生じる。

こうした考察から明らかなように、バッテリの充放電に伴う「０Ａ」付近の電流をより正確に検出しようとすれば、その電流測定範囲を狭く設定することが望ましい。実際このようなシステムでは、バッテリの充電容量を推定するにあたり、充放電にかかる電流推移を逐次積算するようにしていることから、この「０Ａ」付近での誤差が無視できない程度に大きくなると、こうしたバッテリ充電容量の推定精度が悪化し、ひいてはオルタネータの発電電力制御等にかかる制御精度も低下する。

一方、近年は、自動車の多機能化や高性能化に伴って、電気負荷として消費される電力は増加する傾向にある。すなわち、バッテリの負担も益々増える傾向にある。したがってこうした状況下では、より広い範囲（レンジ）にわたってのバッテリ電流の測定が可能となることが望ましい。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、車載バッテリの充放電に伴う電流を測定するにあたり、各種異なる要求に応じたより柔軟な電流測定を可能とする車載バッテリの電流測定方法および電流測定装置を提供することをその課題とする。

こうした課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、自動車に搭載されて各種車載機器への給電を行う車載バッテリの給電路に電流センサを設け、この電流センサの出力電圧に基づいて車載バッテリの充放電に伴う電流を測定する車載バッテリの電流測定方法として、前記電流センサによる電流測定範囲を測定対象とする電流領域の別に複数の測定範囲に分割し、電流センサの出力電圧の範囲と電流測定範囲との比として定まる出力感度をそれら分割した測定範囲に対して各別に設定することとする。

また、請求項６に記載の発明では、自動車に搭載されて各種車載機器への給電を行う車載バッテリの給電路に電流センサを設け、この電流センサの出力電圧に基づいて車載バッテリの充放電に伴う電流を測定する車載バッテリの電流測定装置として、前記電流センサによる電流測定範囲を測定対象とする電流領域の別に複数の測定範囲に分割し、電流センサの出力電圧の範囲と電流測定範囲との比として定まる出力感度をそれら分割した測定範囲に各々対応して切り替える出力感度切替手段を備えることとした。

上述のように、電流センサとしての出力感度は、その出力電圧の範囲とそれに対応する電流測定範囲との比、すなわち「出力電圧の範囲／電流測定範囲」として定まる。そしてこの関係は、電流センサがいかなるタイプのものであっても基本的に同様である。一方、課題の欄において考察したように、この出力感度が高いほど電流の測定誤差は小さく、逆に、出力感度が低いほど電流の測定誤差は増大する。また一方、これも課題の欄において例示したように、上記出力電圧の範囲は一定であっても、それに基づき測定しようとする電流の範囲すなわち電流測定範囲は変更可能である。すなわち、上記出力感度も変更可能な値である。よって、これらの関係をもとに、電流センサによる電流測定範囲を測定対象とする電流領域の別に複数の測定範囲に分割するとともに、それら分割した測定範囲に対して各別の出力感度を設定するようにした上記電流測定方法、もしくは出力感度切替手段を通じてそれら分割した測定範囲に対する出力感度を切り替えるようにした上記電流測定装置によれば、同分割した測定範囲の別に要求される測定内容が異なる場合であれ、例えばある測定範囲については精度を重視した電流測定を可能とし、また他の測定範囲については、精度よりもむしろ測定範囲そのものの拡大を重視した電流測定を可能とするなど、それら要求に応じた柔軟な電流測定が可能となる。

一方、請求項２に記載の発明では、自動車に搭載されて各種車載機器への給電を行う車載バッテリの給電路に電流センサを設け、この電流センサからパルス幅変調されて出力されるデューティ比に基づいて車載バッテリの充放電に伴う電流を測定する車載バッテリの電流測定方法として、前記電流センサによる電流測定範囲を測定対象とする電流領域の別に複数の測定範囲に分割し、前記デューティ比の範囲と電流測定範囲との比として定まる出力感度をそれら分割した測定範囲に対して各別に設定することとする。

また、請求項７に記載の発明では、自動車に搭載されて各種車載機器への給電を行う車載バッテリの給電路に電流センサを設け、この電流センサからパルス幅変調されて出力されるデューティ比に基づいて車載バッテリの充放電に伴う電流を測定する車載バッテリの電流測定装置として、前記電流センサによる電流測定範囲を測定対象とする電流領域の別に複数の測定範囲に分割し、前記デューティ比の範囲と電流測定範囲との比として定まる出力感度をそれら分割した測定範囲に各々対応して切り替える出力感度切替手段を備えることとした。

これらの場合であれ、電流センサとしての出力感度が、上記デューティ比の範囲とそれに対応する電流測定範囲との比、すなわち「デューティ比の範囲／電流測定範囲」として定まること以外は、上記請求項１あるいは請求項６に関して上述した関係が同様に適用される。このため、同関係をもとに、電流センサによる電流測定範囲を測定対象とする電流領域の別に複数の測定範囲に分割するとともに、それら分割した測定範囲に対して各別の出力感度を設定するようにした上記電流測定方法、もしくは出力感度切替手段を通じてそれら分割した測定範囲に対する出力感度を切り替えるようにした上記電流測定装置によっても、同分割した測定範囲の別に要求される測定内容が異なる場合であれ、例えばある測定範囲については精度を重視した電流測定を可能とし、また他の測定範囲については精度よりもむしろ測定範囲そのものの拡大を重視した電流測定を可能とするなど、それら要求に応じた柔軟な電流測定が可能となる。

また、これらの電流測定方法あるいは電流測定装置において、請求項３あるいは請求項８に記載の発明では、前記分割する測定範囲が、前記車載バッテリの充放電に伴って電流方向が切り替わる「０Ａ（アンペア）」を中心とするその近傍の領域である第１の電流領域とその他の領域である第２の電流領域とを含むとするときに、前記第１の電流領域に対応する測定範囲の出力感度を前記第２の電流領域に対応する測定範囲の出力感度よりも高く設定する、あるいは出力感度切替手段を通じて、前記第１の電流領域に対応する測定範囲の出力感度が前記第２の電流領域に対応する測定範囲の出力感度よりも高くなるようにそれら出力感度を切り替えることとしている。

ここで、上記第１の電流領域に対応する測定範囲とは、課題の欄にて述べた「高い測定精度が要求される」測定範囲であり、また上記第２の電流領域に対応する測定範囲とは、これも例えば課題の欄にて述べた「より広い範囲（レンジ）にわたってのバッテリ電流の測定が要求される」測定範囲に相当する。したがって、このような電流測定方法あるいは電流測定装置によれば、それら異なる要求に対する好適な両立が図られるようになる。

そしてこれらの電流測定方法あるいは電流測定装置において、請求項４あるいは請求項９に記載の発明によるように、前記電流センサによる電流測定範囲を予め拡大し、該拡大した電流測定範囲に対して前記測定範囲の分割を行う、あるいは前記出力感度切替手段を通じて、前記電流センサによる電流測定範囲を拡大し、この拡大した電流測定範囲に対して前記測定範囲の分割、および該分割した測定範囲に対する前記出力感度の切替を行うこととすれば、電流測定にかかる上述した柔軟性も増し、上記作用効果、特に請求項３あるいは請求項８に記載の発明による作用効果もより顕著となる。

他方、これらの電流測定方法あるいは電流測定装置において、請求項５あるいは請求項１０に記載の発明によるように、前記電流センサによる電流測定範囲を予め縮小し、該縮小した電流測定範囲に対して前記測定範囲の分割を行う、あるいは前記出力感度切替手段を通じて、前記電流センサによる電流測定範囲を縮小し、この縮小した電流測定範囲に対して前記測定範囲の分割、および該分割した測定範囲に対する前記出力感度の切替を行うこととしても、電流測定にかかる上述した柔軟性は増し、特にこれらの場合には感度の向上も併せて図られるようになる。

図１〜図３に、この発明にかかる車載バッテリの電流測定方法および電流測定装置についてその一実施の形態を示す。
この実施の形態では、以下に詳述するように、まず、電流センサの電流測定範囲を、車載バッテリの充放電に伴って電流方向が切り替わる「０Ａ（アンペア）」を中心とするその近傍の領域である「電流積算レンジ（第１の電流領域）」と、その他の領域である「大電流レンジ（第２の電流領域）」との二つのレンジ（電流領域）に分割する。そして、電流積算レンジに対応する測定範囲の出力感度が大電流レンジに対応する測定範囲の出力感度よりも高くなるようにそれら出力感度を切り替えることで、車載バッテリの充放電に伴う電流を測定するにあたり、各種異なる要求に応じたより柔軟な電流測定ができるようにしている。

図１は、こうした車載バッテリの電流測定装置の構成を、自動車の電気負荷ＬｄやオルタネータＡＬ、エンジンＥＧ、そしてエンジン制御装置２０とともに模式的に示したブロック図である。また図２は、測定対象とする、すなわち車載バッテリの充放電に伴う電流と電流測定装置としての出力電圧との関係の一例を示すグラフである。また、図３は、測定対象とする電流と電流測定装置に許容される測定誤差との関係の一例を示すグラフである。

はじめに、これら図１〜図３を参照して、同車載バッテリの電流測定装置の構成ならびに機能、および同電流測定装置を用いた電流測定方法について説明する。
この実施の形態にかかる車載バッテリの電流測定装置、およびこれを備える自動車は、同図１に示されるように、基本的には、
・自動車のクルーズ制御やエアコン制御などの各種制御を行う制御装置、ヘッドランプやファン、オーディオ装置（いずれも図示略）などの各種電気機器からなる電気負荷Ｌｄ。

・電気負荷Ｌｄへの給電を行う車載バッテリＢＴの給電路に設けられる電流センサ１１と、該電流センサ１１の出力電圧に基づいて車載バッテリＢＴの充放電に伴う電流を測定しこれをエンジン制御装置２０に出力する出力感度切替回路（出力感度切替手段）１２とを有して構成される電流測定装置１０。

・機関回転速度センサ（図示略）から取り込まれる機関回転速度（車速）に関する情報、水温センサ（図示略）から取り込まれる機関冷却水の温度に関する情報、電流測定装置１０の出力値などに基づいて、エンジンＥＧの運転を制御するエンジン制御装置２０。

・エンジン制御装置２０によってその運転が制御されるエンジンＥＧのクランクシャフト（図示略）の回転を通じて発電するオルタネータＡＬ。
等々を備えて構成されている。

ちなみに、上記オルタネータＡＬは基本的に、当該自動車がアイドル運転状態にあるときや減速状態にあるときに、発電した電力を上記車載バッテリＢＴに供給してこれを充電する部分である。このようにして、上記オルタネータＡＬにて生じる電力が有効に活用されることとなる。

また、上記電流測定装置１０を構成する電流センサ１１としては、背景技術の欄でも記載したように、例えばホール素子などの磁電変換素子を用いたものや、磁電変換素子として磁気抵抗素子を用いたものなど、各種のセンサが知られており、どのようなタイプの電流センサを採用してもよい。ただし前述のように、車載バッテリＢＴから流れ出る電流（放電量）と車載バッテリＢＴに流れ込む電流（充電量）とについてはこの電流センサ１１を通じて正確に測定する必要がある。そこで通常は、例えばオフセット補正等の適宜の補正を行うことで、図２に直線Ｂとして破線にて示すように、測定対象とする電流に対して正確に比例する電圧が同電流センサ１１から出力されるようにしている。なお、いかなるタイプの電流センサを採用する場合であれ、電流センサ１１としての出力感度は、その出力電圧の範囲とそれに対応する電流測定範囲との比、すなわち「出力電圧の範囲／電流測定範囲」として定められる。

また、この実施の形態において同じく電流測定装置１０を構成する出力感度切替回路１２は、上記電流センサ１１の出力電圧に対しその感度を切り替えるための所要の処理を施した上で、エンジン制御装置２０に対しその情報を出力する部分である。すなわちこの出力感度切替回路１２では、図２に直線Ｂとして示した電流センサ１１の電圧特性を、同図２に折れ線Ａとして実線にて示す電圧特性に変換する処理を行う。

以下、この出力感度切替回路１２を通じて行われる処理について、具体的に説明する。この実施の形態において、出力感度切替回路１２は、上記折れ線Ａ（図２）として示されるように、測定対象とする電流すなわち被測定電流のレンジ（測定範囲）を、車載バッテリＢＴの充放電に伴って電流方向が切り替わる「０Ａ（アンペア）」を中心とするその近傍の領域である「電流積算レンジ」と、その他の領域である「大電流レンジ」との二つのレンジに分割して管理する。そして、大電流レンジすなわち「−３００〜−１００（アンペア）」に相当するレンジでは、電流センサ１１の出力電圧として「０．５〜２．５Ｖ（ボルト）」の範囲の電圧が入力されるとこれを「０．５〜１．５Ｖ」の範囲の電圧に変換する。一方、電流積算レンジすなわち「−１００〜＋１００Ａ」に相当するレンジでは、電流センサ１１の出力電圧として「２．５〜４．５Ｖ」の範囲の電圧が入力されるとこれを「１．５Ｖ〜４．５Ｖ（ボルト）」の範囲の電圧に変換する。すなわちこのことは、本来は図２の直線Ｂとして破線にて示すように、「０．５〜４．５Ｖ」すなわち「４．０Ｖ」の範囲の出力電圧に基づき「−３００〜＋１００Ａ」すなわち「４００Ａ」の範囲で電流測定を行うため、

４．０Ｖ／４００Ａ＝１０ｍＶ／Ａ

といった出力感度にて電流センサ１１の出力電圧をエンジン制御装置２０に付与すべきところ、この出力感度切替回路１２の採用により、上記電流積算レンジにおいては「１．５〜４．５Ｖ」すなわち「３．０Ｖ」の範囲の出力電圧に基づき「−１００〜＋１００Ａ」すなわち「２００Ａ」の範囲で、具体的には

３．０Ｖ／２００Ａ＝１５ｍＶ（ミリボルト）／Ａ

といった出力感度にて電流測定が行われ、他方、上記大電流レンジにおいては「０．５〜１．５Ｖ」すなわち「１．０Ｖ」の範囲の出力電圧に基づき「−３００〜−１００Ａ」すなわち「２００Ａ」の範囲で、具体的には

１．０Ｖ／２００Ａ＝５ｍＶ／Ａ

といった出力感度にて電流測定が行われるようになることを意味する。このため、同出力感度切替回路１２の出力が取り込まれるエンジン制御装置２０に対し、図２に示した折れ線Ａの折れ点Ｐに対応する情報（「電流＝−１００Ａ」、「電圧＝１．５Ｖ」）、並びに上記電流積算レンジでの感度情報（傾き）「１５ｍＶ／Ａ」と上記大電流レンジでの感度情報（傾き）「５ｍＶ／Ａ」とさえ予め与えておけば、このエンジン制御装置２０を通じて
（イ）高い測定精度が要求される上記電流積算レンジでは、より高い出力感度に基づく電流測定が可能となる。
（ロ）精度は要求されないものの、より広い範囲（レンジ）にわたってのバッテリ電流の測定が要求される上記大電流レンジでも、同要求に応じた電流測定が可能となる。
といったように、これら異なる要求に対する好適な両立が図られるようになる。なお、エンジン制御装置２０がマイクロコンピュータを中心に構成されるものである場合、この出力感度切替回路１２の出力電圧も、実際にはＡ／Ｄコンバータによってデジタル信号に変換された信号としてエンジン制御装置２０に付与されることとなる。

ところで一般に、電流センサ１１としての出力感度が高いほど電流の測定誤差は小さくなり、逆に、出力感度が低いほど電流の測定誤差は増大する。したがって、特に上記電流積算レンジでは、その出力感度を高めたために、測定誤差が許容される範囲を超えることが懸念される。

具体的には、先の図２に折れ線Ａとして示したように、上記電流積算レンジでの出力感度は「１５ｍＶ／Ａ」であったため、例えば上記Ａ／Ｄコンバータ等も含めた回路誤差（公差）が「０．５ｍＶ」であるとするときの測定誤差は

（０．５ｍＶ）／（１５ｍＶ／Ａ）＝３３ｍＡ

となる。他方、上記大電流レンジでの出力感度は、「５ｍＶ／Ａ」であったため、同一の回路誤差（公差）「０．５ｍＶ」のもとでの測定誤差は

（０．５ｍＶ）／（５ｍＶ／Ａ）＝１００ｍＡ

となる。ちなみに、図２に直線Ｂとして示した電流センサ１１本来の出力感度は「１０ｍＶ／Ａ」であったため、このときの回路誤差（公差）が同様に「０．５ｍＶ」であったとすると、その測定誤差は

（０．５ｍＶ）／（１０ｍＶ／Ａ）＝５０ｍＡ

である。

そこで、測定対象とする電流（被測定電流）と電流測定装置１０に許容される測定誤差との関係を例えば図３に示す斜線領域の範囲として定めると、上記電流積算レンジに相当する「−１００〜＋１００Ａ」の範囲内では、被測定電流に対して許容される測定誤差が最小でも「３４ｍＶ」であるため、上述のような態様での出力感度の切替は有効である。なお、同図３から明らかなように、被測定電流と許容される測定誤差との関係は、被測定電流の絶対値が小さいほど電流測定装置１０に許容される測定誤差が小さくなり、被測定電流の絶対値が大きいほど電流測定装置１０に許容される測定誤差が大きくなる傾向をもって定められる。なお、こうしたシステムでは前述のように、車載バッテリＢＴの充放電にかかる電流推移を逐次積算するようにしていることから、上記「０Ａ」付近での誤差が無視できないものとなっているが、耐久試験等も含めて多少の余裕を持たせているとはいえ、この図３に例示する態様をもって測定誤差に対する許容領域を設定することで、実用上は十分な精度をもって同「０Ａ」付近で電流測定が可能であることが発明者らによって確認されている。

次に、以上のように構成されたこの実施の形態の電流測定装置を用いた電流測定例について説明する。
いま、電流センサ１１が設けられている車載バッテリＢＴの給電路に、例えば「−２００Ａ」の電流が流れたとする。このとき、電流センサ１１から出力感度切替回路１２には、先の図２に示されるように「１．５Ｖ（ボルト）」の電圧が出力される。この電圧が入力された出力感度切替回路１２では、同じく図２に示すように、同出力感度切替回路１２内においてこれを「１．０Ｖ」の電圧に変換して上記エンジン制御装置２０に出力する。ここで、このエンジン制御装置２０に上述のように、Ｐ点（図２）に対応する情報と当該レンジ（大電流レンジ）での感度情報（傾き）「５ｍＶ／Ａ」とが予め与えられていることから、同エンジン制御装置２０では、これらの情報と上記入力電圧「１．０Ｖ」との関係に基づいて、現在「−２００Ａ」の電流が流れていることを求めることができる。

また、電流センサ１１が設けられている車載バッテリＢＴの給電路に、例えば「０Ａ」の電流が流れたとすると（充放電の均衡状態）、このとき、電流センサ１１から出力感度切替回路１２には、同図２に示されるように「３．５Ｖ」の電圧が出力される。この電圧が入力された出力感度切替回路１２では、同じく図２に示す態様でこれを「３．０Ｖ」の電圧に変換してエンジン制御装置２０に出力する。このときも、このエンジン制御装置２０には上述のように、Ｐ点（図２）に対応する情報と当該レンジ（電流積算レンジ）での感度情報（傾き）「１５ｍＶ／Ａ」とが予め与えられているため、同エンジン制御装置２０では、これらの情報と上記入力電圧「３．０Ｖ」との関係に基づいて、現在の電流は「０Ａ」すなわち充放電の均衡状態にあることを求めることができる。なお実際には、この「０Ａ」近傍の電流値が逐次積算され、その積算値に基づいてオルタネータＡＬ（エンジンＥＧ）を駆動すべきか否かの判断がなされることは前述の通りである。

以上説明したように、この実施の形態の車載バッテリの電流測定方法および電流測定装置によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。
（１）電流センサ１１の電流測定範囲を、車載バッテリＢＴの充放電に伴って電流方向が切り替わる「０Ａ（アンペア）」を中心とするその近傍の領域である「電流積算レンジ（第１の電流領域）」と、その他の領域である「大電流レンジ（第２の電流領域）」とに二分割する。そして、上記電流積算レンジの出力感度が大電流レンジの出力感度よりも高くなるように、それら出力感度を切り替えることとした。ここで、上記電流積算レンジとは、「高い測定精度が要求される」測定範囲であり、また上記大電流レンジとは、「より広い範囲（レンジ）にわたってのバッテリ電流の測定が要求される」測定範囲に相当する。したがって、こうした出力感度の切替を通じて、電流測定にかかるこれら異なる要求に対する好適な両立が図られるようになる。

なお、上記出力感度切替回路１２（図１）は、先の図２に示す態様をもって電圧変換（出力感度切替）を行うことのできる回路であればその構成は任意である。例えば、
（イ）アナログ的に処理する場合には、図４に例示するように、抵抗Ｒ１およびＲ２とコンデンサＣ１およびＣ２とによって２段の積分回路１２１を構成し、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１による時定数、並びに抵抗Ｒ１、Ｒ２とコンデンサＣ２による時定数の設定を通じて先の図２に示した電圧変換（出力感度切替）を実現する。そしてその出力をＡ／Ｄコンバータ１２２によってデジタル信号に変換する。

（ロ）また、デジタル的に処理する場合には、図５に例示するように、まずはＡ／Ｄコンバータ１２３によって電流センサ１１の出力をデジタル信号に変換した後、先の図２と等価な電圧変換機能をルックアップテーブル１２４に持たせ、該ルックアップテーブル１２４を通じて同図２に示した電圧変換（出力感度切替）を実現する回路。
等々、を採用することができる。

また、上記実施の形態は、これを適宜に変形した以下のような形態として実施することもできる。
・上記実施の形態では出力感度切替回路１２をエンジン制御装置２０の外部回路として構成する場合について例示したが、同出力感度切替回路１２についてはこれをエンジン制御装置２０内に内蔵することとしてもよい。またあるいは、出力感度切替回路１２を電流センサ１１と一体に構成するようにしてもよい。

・上記実施の形態（変形例を含む）では、その出力電圧がアナログ信号であるタイプの電流センサ１１を採用して電流測定装置１０を構成することとしたが、このタイプの電流センサ１１に限られない。他にも、デジタル信号を出力するタイプの電流センサ、あるいはＰＷＭ（パルス幅変調：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）にて生成した信号を出力するタイプの電流センサなどを採用して電流測定装置１０を構成することとしてもよい。このうち特に、パルス幅変調されたデューティ比信号を出力する電流センサを採用する場合には、先の図２に例示したグラフにおいても、その縦軸が例えば出力電圧の「４．５Ｖ」に対応してデューティ比「９０％」、また出力電圧「０．５Ｖ」に対応してデューティ比「１０％」となるような「デューティ比」となる。そしてこの場合であれ、出力感度切替回路１２(図１)を通じて上記実施の形態に準じたデューティ比変換を行うようにすることで、同実施の形態に準じた効果を得ることができるようになる。

・上記実施の形態（変形例を含む）では、電流センサ１１としての電流測定範囲を「−３００〜＋１００Ａ（アンペア）」の範囲としたが、この電流測定範囲をさらに拡大し、この拡大した電流測定範囲に対して出力感度切替回路によるレンジ分割を行うこととしてもよい。また逆に、さらなる感度の向上を意図して、電流測定範囲をさらに縮小し、この縮小した電流測定範囲に対して出力感度切替回路によるレンジ分割を行うこととしてもよい。

・上記実施の形態（変形例を含む）では、電流センサ１１の電流測定範囲を、車載バッテリＢＴの充放電に伴って電流方向が切り替わる「０Ａ（アンペア）」を中心とするその近傍の領域である「電流積算レンジ（第１の電流領域）」と、その他の領域である「大電流レンジ（第２の電流領域）」とに二分割したが、分割態様はこれに限られない。すなわち、三分割以上にレンジ分割することとしてもよい。要は、電流センサ１１の電流測定範囲を測定対象とする電流領域の別に複数の測定範囲に分割し、電流センサ１１の出力感度をそれら分割した測定範囲に対して各別に設定することで、所期の目的を達成することはできる。

この発明にかかる車載バッテリの電流測定装置の一実施の形態について、周辺機器も含めてその構成を模式的に示すブロック図。 同実施の形態に採用される出力感度切替回路による感度切替態様の一例を示すグラフ。 特に図２の電流積算レンジにおける被測定電流とその許容される測定誤差の範囲との関係についてその一例を示すグラフ。 同実施の形態に採用される出力感度切替回路について、その具体構成例を示す回路図。 同実施の形態に採用される出力感度切替回路について、その具体構成例を示すブロック図。 従来の車載バッテリの電流測定方法による被測定電流の測定範囲と電流センサの出力電圧との関係についてその一例を示すグラフ。 図６の特性を１０ビットの分解能にて量子化したときの特性推移を拡大して示すグラフ。

符号の説明

１０…電流測定装置、１１…電流センサ、１２…出力感度切替回路（出力感度切替手段）、２０…エンジン制御装置、１２１…積分回路、１２２、１２３…ＡＤコンバータ、１２４…ルックアップテーブル、Ｌｄ…電気負荷（車載機器）、ＢＴ…車載バッテリ、ＥＧ…エンジン、ＡＬ…オルタネータ。

Claims (10)

1. 自動車に搭載されて各種車載機器への給電を行う車載バッテリの給電路に電流センサを設け、この電流センサの出力電圧に基づいて車載バッテリの充放電に伴う電流を測定する車載バッテリの電流測定方法において、
   前記電流センサによる電流測定範囲を測定対象とする電流領域の別に複数の測定範囲に分割し、電流センサの出力電圧の範囲と電流測定範囲との比として定まる出力感度をそれら分割した測定範囲に対して各別に設定する
   ことを特徴とする車載バッテリの電流測定方法。
2. 自動車に搭載されて各種車載機器への給電を行う車載バッテリの給電路に電流センサを設け、この電流センサからパルス幅変調されて出力されるデューティ比に基づいて車載バッテリの充放電に伴う電流を測定する車載バッテリの電流測定方法において、
   前記電流センサによる電流測定範囲を測定対象とする電流領域の別に複数の測定範囲に分割し、前記デューティ比の範囲と電流測定範囲との比として定まる出力感度をそれら分割した測定範囲に対して各別に設定する
   ことを特徴とする車載バッテリの電流測定方法。
3. 前記分割する測定範囲が、前記車載バッテリの充放電に伴って電流方向が切り替わる「０Ａ（アンペア）」を中心とするその近傍の領域である第１の電流領域とその他の領域である第２の電流領域とを含み、前記第１の電流領域に対応する測定範囲の出力感度を前記第２の電流領域に対応する測定範囲の出力感度よりも高く設定する
   請求項１または２に記載の車載バッテリの電流測定方法。
4. 前記電流センサによる電流測定範囲を予め拡大し、該拡大した電流測定範囲に対して前記測定範囲の分割を行う
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の車載バッテリの電流測定方法。
5. 前記電流センサによる電流測定範囲を予め縮小し、該縮小した電流測定範囲に対して前記測定範囲の分割を行う
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の車載バッテリの電流測定方法。
6. 自動車に搭載されて各種車載機器への給電を行う車載バッテリの給電路に電流センサを設け、この電流センサの出力電圧に基づいて車載バッテリの充放電に伴う電流を測定する車載バッテリの電流測定装置において、
   前記電流センサによる電流測定範囲を測定対象とする電流領域の別に複数の測定範囲に分割し、電流センサの出力電圧の範囲と電流測定範囲との比として定まる出力感度をそれら分割した測定範囲に各々対応して切り替える出力感度切替手段を備える
   ことを特徴とする車載バッテリの電流測定装置。
7. 自動車に搭載されて各種車載機器への給電を行う車載バッテリの給電路に電流センサを設け、この電流センサからパルス幅変調されて出力されるデューティ比に基づいて車載バッテリの充放電に伴う電流を測定する車載バッテリの電流測定装置において、
   前記電流センサによる電流測定範囲を測定対象とする電流領域の別に複数の測定範囲に分割し、前記デューティ比の範囲と電流測定範囲との比として定まる出力感度をそれら分割した測定範囲に各々対応して切り替える出力感度切替手段を備える
   ことを特徴とする車載バッテリの電流測定装置。
8. 前記分割する測定範囲が、前記車載バッテリの充放電に伴って電流方向が切り替わる「０Ａ（アンペア）」を中心とするその近傍の領域である第１の電流領域とその他の領域である第２の電流領域とを含み、前記出力感度切替手段は、前記第１の電流領域に対応する測定範囲の出力感度が前記第２の電流領域に対応する測定範囲の出力感度よりも高くなるようにそれら出力感度を切り替える
   請求項６または７に記載の車載バッテリの電流測定装置。
9. 前記出力感度切替手段は、前記電流センサによる電流測定範囲を拡大し、この拡大した電流測定範囲に対して前記測定範囲の分割、および該分割した測定範囲に対する前記出力感度の切替を行う
   請求項６〜８のいずれか一項に記載の車載バッテリの電流測定装置。
10. 前記出力感度切替手段は、前記電流センサによる電流測定範囲を縮小し、この縮小した電流測定範囲に対して前記測定範囲の分割、および該分割した測定範囲に対する前記出力感度の切替を行う
    請求項６〜８のいずれか一項に記載の車載バッテリの電流測定装置。

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