JP2008072875A - Current detection method for electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気自動車に搭載される走行用バッテリの残容量を正確に検出するために電流センサーのオフセットを補正して正確に電流を検出する電流検出方法に関する。 The present invention relates to a current detection method for accurately detecting a current by correcting an offset of a current sensor in order to accurately detect a remaining capacity of a running battery mounted on an electric vehicle.
電気自動車であるハイブリッドカーは、車両を走行させるモーターに電力を供給する走行用バッテリを備える電源装置を搭載している。この電源装置は、走行用バッテリの過充電と過放電を防止しながら充放電する。また、走行用バッテリの劣化を少なくするために、残容量を特定の範囲に制限しながら充放電している。走行用バッテリは、満充電された状態と、過充電された状態で劣化しやすくなるので、残容量を約50%の近傍に制御して、寿命を長くできる。走行用バッテリの残容量は、充放電電流を積算して演算される。すなわち、残容量は、充電容量から放電容量を減算して演算される。充電容量は充電電流の積算値で演算され、放電容量は放電電流の積算値で演算される。したがって、走行用バッテリの残容量は、充電電流の積算値である充電容量を加算し、また放電電力の積算値である放電容量を減算して演算される。 A hybrid car that is an electric car is equipped with a power supply device that includes a running battery that supplies electric power to a motor that runs the vehicle. This power supply device charges and discharges while preventing overcharging and overdischarging of the traveling battery. Moreover, in order to reduce deterioration of the battery for traveling, charging / discharging is performed while the remaining capacity is limited to a specific range. Since the battery for traveling tends to deteriorate in a fully charged state and an overcharged state, the remaining capacity can be controlled in the vicinity of about 50% to extend the life. The remaining capacity of the traveling battery is calculated by integrating the charge / discharge current. That is, the remaining capacity is calculated by subtracting the discharge capacity from the charge capacity. The charge capacity is calculated by the integrated value of the charge current, and the discharge capacity is calculated by the integrated value of the discharge current. Therefore, the remaining capacity of the battery for traveling is calculated by adding the charge capacity that is the integrated value of the charging current and subtracting the discharge capacity that is the integrated value of the discharge power.
走行用バッテリの残容量を特定の範囲にコントロールして充放電するために、残容量を正確に検出すること、いいかえると充電電流と放電電流を正確に検出することが大切である。充放電の電流は電流センサで検出されるので、電流センサがいかに高い精度で電流を検出できるかは、走行用バッテリの寿命に影響を与える。また、残容量が正確な範囲に制御されないと、走行用バッテリからモーターに効率よく電力を供給できない。それは、積算された残容量よりも現実の残容量が小さいと、走行用バッテリからモーターに供給できる電力が小さくなるからである。 In order to control and charge / discharge the remaining capacity of the traveling battery within a specific range, it is important to accurately detect the remaining capacity, in other words, to accurately detect the charging current and the discharging current. Since the charging / discharging current is detected by the current sensor, how accurately the current sensor can detect the current affects the life of the traveling battery. Further, unless the remaining capacity is controlled within an accurate range, electric power cannot be efficiently supplied from the traveling battery to the motor. This is because if the actual remaining capacity is smaller than the accumulated remaining capacity, the electric power that can be supplied to the motor from the battery for traveling is reduced.
電流センサーは、オフセットに起因する誤差がある。電流センサーのオフセットに起因する誤差は、たとえば電流を検出するセンサーとセンサーの出力信号を増幅するアンプ特性等により発生する。オフセットのある電流センサーは、走行用バッテリの電流が0Aであるにもかかわらず、オフセット値の電流として検出される。 Current sensors have errors due to offsets. The error due to the offset of the current sensor is caused by, for example, a sensor that detects current and an amplifier characteristic that amplifies the output signal of the sensor. A current sensor with an offset is detected as a current with an offset value even though the current of the traveling battery is 0A.
この弊害を解消することを目的として、本出願人は、電気自動車のイグニッションスイッチをオンにして車両駆動用モーターに電流が供給されないスタート時に第1オフセット値を検出し、さらに、イグニッションスイッチをオフにして車両駆動用モーターに電流が供給されない停止時に第2オフセット値を検出し、第1オフセット値と第2オフセット値とで電流センサーのオフセット値を補正する方法を開発した(特許文献1参照)。 In order to eliminate this adverse effect, the present applicant turns on the ignition switch of the electric vehicle, detects the first offset value at the start when no current is supplied to the vehicle drive motor, and further turns off the ignition switch. Thus, a method has been developed in which a second offset value is detected during a stop when no current is supplied to the vehicle drive motor, and the offset value of the current sensor is corrected using the first offset value and the second offset value (see Patent Document 1).
この方法は、電気自動車が走行する状態で、リアルタイムに電流センサーの検出電流を補正できない。イグニッションスイッチをオンに切り換えたときと、オフに切り換えたときのオフセット値で、電流センサーのオフセット値を検出するからである。この方法は、イグニッションスイッチをオフに切り換えて電気自動車を停止した後、オフセット値を検出するので、検出したオフセット値でもって走行状態の電流を補正することになる。この方法は、電気自動車を走行しているとき、リアルタイムに正確なオフセット値で補正できない。電気自動車は走行しているときに、走行用バッテリの残容量を正確に演算することが大切である。走行用バッテリの過充電と過放電を防止するためである。イグニッションスイッチをオフにして電気自動車を停止した後に、正確なオフセット値を検出する方法では、走行状態において正確に残容量を演算するのが難しい欠点がある。 This method cannot correct the detection current of the current sensor in real time while the electric vehicle is running. This is because the offset value of the current sensor is detected based on the offset value when the ignition switch is turned on and when the ignition switch is turned off. In this method, since the offset value is detected after the ignition switch is turned off and the electric vehicle is stopped, the current in the running state is corrected with the detected offset value. This method cannot be corrected with an accurate offset value in real time while driving an electric vehicle. When an electric vehicle is running, it is important to accurately calculate the remaining capacity of the running battery. This is to prevent overcharging and overdischarging of the traveling battery. In the method of detecting an accurate offset value after turning off the ignition switch and stopping the electric vehicle, it is difficult to accurately calculate the remaining capacity in the running state.
本出願人は、さらにこの欠点を解決することを目的として、走行状態において電流センサーのオフセット値を演算する方法を開発した(特許文献2参照)。 The present applicant has developed a method for calculating the offset value of the current sensor in the running state for the purpose of solving this drawback (see Patent Document 2).
この方法は、イグニッションスイッチをオンとして、車両を走行できる状態において、走行用バッテリからモーターに電流が供給されないことを検出して、電流センサーのオフセット値を検出する。さらに、モーターに電流が供給されない状態で複数回にわたってオフセット値を検出し、複数回の検出したオフセット値を平均して電流センサーの平均オフセット値を演算する。検出された平均オフセット値でもって、その後に電流センサーが検出する検出電流を補正する。
以上の改良された方法は、車両のイグニッションスイッチをオンにする状態、すなわち車両が走行する状態においても、電流センサーのオフセットを補正することができる。したがって、車両が走行する状態で、温度等の外的条件で変化する電流センサーのオフセット値を検出して、電流センサーの検出電流の精度を向上できる。ただ、この方法は、走行用バッテリからモーターに電流が供給されないことを検出して、電流センサーのオフセットを補正するので、走行用バッテリからモーター以外に供給される消費電流がオフセット補正の誤差の原因となる。モーター以外の消費電流は、たとえば、走行用バッテリの直流をモーターに供給する三相電力に変換するインバータの無負荷電流や、走行用バッテリを電源として動作する電子回路の消費電流などである。これらの消費電流を一定電流と仮定して、電流センサーのオフセット補正をすることは原理的には可能である。しかしながら、現実にはこの種の消費電流を一定にすることは難しく、たとえば温度等で変化し、また車両による固体差によっても変化する。このため、モーターに電流を供給しない状態での消費電流を一定として電流センサーのオフセット補正をすると、消費電流の変化がオフセット補正の誤差の原因となる。 The improved method described above can correct the offset of the current sensor even when the ignition switch of the vehicle is turned on, that is, when the vehicle is traveling. Therefore, it is possible to improve the accuracy of the current detected by the current sensor by detecting the offset value of the current sensor that changes under external conditions such as temperature while the vehicle is traveling. However, this method detects that no current is supplied from the driving battery to the motor and corrects the offset of the current sensor, so the current consumption supplied from the driving battery to other than the motor causes the offset correction error. It becomes. The current consumption other than the motor is, for example, the no-load current of an inverter that converts the direct current of the traveling battery into three-phase power that supplies the motor, or the consumption current of an electronic circuit that operates using the traveling battery as a power source. In principle, it is possible to correct the offset of the current sensor on the assumption that these consumption currents are constant currents. However, in reality, it is difficult to make this type of current consumption constant, and it varies with, for example, temperature, and also varies with individual differences between vehicles. For this reason, if current sensor offset correction is performed with a constant current consumption when no current is supplied to the motor, a change in the current consumption causes an error in offset correction.
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、イグニッションスイッチをオンとする車両を走行できる状態においても、電流センサーのオフセットを正確に補正して、走行用バッテリの電流を常に高い精度で検出できる電気自動車の電流検出方法を提供することにある。 The present invention has been developed for the purpose of solving this drawback. An important object of the present invention is to detect the current of an electric vehicle that can accurately detect the current of the battery for traveling by accurately correcting the offset of the current sensor even in a state where the vehicle can be driven with the ignition switch turned on. It is to provide a method.
本発明の電気自動車の電流検出方法は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
電気自動車の電流検出方法は、電気自動車の走行用バッテリ1の電流を電流センサー4、24で検出する。電流検出方法は、車両のイグニッションスイッチをオンに切り換えて車両を走行できる状態において、走行用バッテリ1の電流検出を一時的に停止できる電流検出停止状態を検出し、車両が電流検出停止状態にあるときに、走行用バッテリ1からモーターに電力を供給できる状態に保持しながら、電流センサー4、24を走行用バッテリ1の高電圧ライン15の電流検出部16、26から切り離して、電流センサー4、24のオフセット値を検出する。さらに、このオフセット値でもって、その後に、電流センサー4、24が検出する検出電流を補正する。
The electric vehicle current detection method of the present invention has the following configuration in order to achieve the above-described object.
In the electric vehicle current detection method, the current sensors 4 and 24 detect the current of the electric
本発明の電気自動車の電流検出方法は、高電圧ライン15に切換スイッチ17を接続すると共に、この切換スイッチ17を、バイパス回路18と電流センサー4を切り換えるように高電圧ライン15に接続することができる。この電流検出方法は、電流検出停止状態において、切換スイッチ17をバイパス回路18側に切り換えて、電流センサー4の電流を0Aとして電流センサー4のオフセット補正をすることができる。
In the electric vehicle current detection method of the present invention, the
本発明の電気自動車の電流検出方法は、高電圧ライン15に電流検出抵抗29を接続して、電流センサー24で電流検出抵抗29の電圧降下を検出して走行用バッテリ1の電流を検出し、さらに、電流検出停止状態においては、電流センサー24を電流検出抵抗29から切り離して電流センサー24のオフセット補正をすることができる。
In the electric vehicle current detection method of the present invention, the current detection resistor 29 is connected to the
本発明の電気自動車の電流検出方法は、温度変化を検出して電流センサー4のオフセットを補正することができる。 The electric vehicle current detection method of the present invention can detect a temperature change and correct the offset of the current sensor 4.
本発明の電気自動車の電流検出方法は、所定のタイミングで温度を検出して、検出される温度で電流センサー4のオフセット補正をすることができる。 The electric vehicle current detection method of the present invention can detect the temperature at a predetermined timing and correct the offset of the current sensor 4 at the detected temperature.
本発明の電流検出方法は、電気自動車の走行できる状態において、電流センサーのオフセット値を正確に演算して、オフセット値に起因する誤差を少なくして、正確に電流を検出できる特長がある。とくに、本発明の電気自動車の電流検出方法は、車両を走行できる状態としながら、極めて高い精度でオフセット補正して正確に電流を検出できる特徴がある。それは、本発明の方法が、イグニッションスイッチをオンに切り換えて車両を走行できる状態において、走行用バッテリの電流検出を一時的に停止できる電流検出停止状態を検出し、車両が電流検出停止状態にあるときに、走行用バッテリからモーターに電力を供給できる状態に保持しながら、電流センサを走行用バッテリの高電圧ラインの電流検出部から切り離して、電流センサのオフセット値を検出し、このオフセット値でもって、検出電流を補正するからである。すなわち、本発明の方法は、車両を走行できる状態において、電流センサに流れる電流を理想的な状態で0Aとして、オフセット補正する。したがって、本発明の方法は、車両の走行中における電流センサーのオフセット値の経時的なずれを極めて高い精度で正確に補正しながら、常に正確に電流を検出する。このため、高い精度で検出される電流に基づいて、走行用バッテリの残容量を正確に演算して、走行用バッテリを理想的な環境で使用できる特長がある。 The current detection method of the present invention has an advantage that an electric current can be accurately detected by accurately calculating an offset value of the current sensor and reducing errors caused by the offset value in a state where the electric vehicle can run. In particular, the electric vehicle current detection method of the present invention is characterized in that the current can be accurately detected by performing offset correction with extremely high accuracy while the vehicle can be driven. That is, the method of the present invention detects a current detection stop state in which the current detection of the running battery can be temporarily stopped in a state where the ignition switch is turned on and the vehicle can travel, and the vehicle is in the current detection stop state. Sometimes the current sensor is disconnected from the current detection part of the high voltage line of the traveling battery, and the offset value of the current sensor is detected while maintaining the state where power can be supplied from the traveling battery to the motor. This is because the detected current is corrected. That is, the method of the present invention performs offset correction by setting the current flowing through the current sensor to 0 A in an ideal state when the vehicle can travel. Therefore, the method of the present invention always detects the current accurately while accurately correcting the time-dependent deviation of the offset value of the current sensor while the vehicle is running. For this reason, there is an advantage that the traveling battery can be used in an ideal environment by accurately calculating the remaining capacity of the traveling battery based on the current detected with high accuracy.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電気自動車の電流検出方法を例示するものであって、本発明は電流検出方法を以下のものに特定しない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a current detection method of an electric vehicle for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the current detection method as follows.
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。 Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, the numbers corresponding to the members shown in the embodiments are referred to as “claims” and “means for solving the problems”. It is added to the member shown by. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
図1は、走行用バッテリ1で、車両駆動用モーター11を含む車両系の負荷2に電力を供給してして走行する電気自動車の回路図を示す。図の電気自動車は、走行用バッテリ1と、この走行用バッテリ1にコンタクタ3を介して接続している負荷2と、走行用バッテリ1の電流を検出する電流センサー4と、電流センサー4の出力を演算するバッテリーECU5と、このバッテリーECU5に接続されて電気自動車の走行を制御する車両側の車両系ECU6を備える。
FIG. 1 is a circuit diagram of an electric vehicle that travels by supplying electric power to a
走行用バッテリ1は、複数の電池モジュールを直列に接続して出力電圧を高くしている。電池モジュールは、ニッケル−水素電池やリチウムイオン二次電池等の複数の二次電池を直列に接続している。電池モジュールの二次電池には、充電できる全ての電池、たとえば、ニッケル−カドミウム電池等も使用できる。
The traveling
コンタクタ3は、自動車を走行させるとき、すなわちイグニッションスイッチをオンとする状態でオン状態に切り換えられる。イグニッションスイッチをオフに切り換えて、車両を停止させるとき、コンタクタはオフに切り換えられる。ドライバーは、電気自動車に乗って走行させるときに、イグニッションスイッチをオンする。イグニッションスイッチがオンになると、コンタクタ3がオンに切り換えられて、走行用バッテリ1は負荷2の車両駆動用モーター11に接続される。ただし、イグニッションスイッチがオンになってからコンタクタ3がオンに切り換えられるまでの間に、コンタクタ3をオフに保持する無負荷工程が設けられる。無負荷工程は、モーターを回転させることなく、走行用バッテリ1から車両駆動用モーター11に電流を供給しない時間帯である。このタイミングで無負荷工程を設ける制御は、バッテリーECU5が行う。バッテリーECU5は、イグニッションスイッチがオンに切り換えられたことを検出して、その後に無負荷工程を設けるようにコンタクタ3を制御する。このタイミングに無負荷工程を設けることは、ドライバーに不自然な感覚を与えることはない。通常の自動車にしても、イグニッションスイッチをオンしたときに、セルモーターでエンジンをスタートさせる時間帯があるので、この時間帯に無負荷工程を設けることができるからである。無負荷工程に走行用バッテリ1の電流は0Aとなる。したがって、オフセット値が0である電流センサー4は出力を0とする。ただ、現実の電流センサー4は、オフセット値が原因で出力が現れる。このときの出力から、電流センサー4のオフセット値が検出される。
The
イグニッションスイッチは、ドライバーが自動車に乗って走行させるときにオン、自動車を下りるときにオフに切り換えられる。イグニッションスイッチがオフに切り換えられると、コンタクタ3がオフになって、車両駆動用モーター11を走行用バッテリ1から切り離す。したがって、この状態においても、走行用バッテリ1の電流は0Aとなる。すなわち、このときにも無負荷工程が設けられる。この無負荷工程においても、電流センサー4のオフセット値を検出できる。
The ignition switch is switched on when the driver drives in a car and is turned off when the driver leaves the car. When the ignition switch is turned off, the
電流センサー4のオフセット値は、バッテリーECU5で検出される。バッテリーECU5は、走行用バッテリ又は車載バッテリ(12V)から電力を供給する。
The offset value of the current sensor 4 is detected by the
車両系の負荷2は、インバータ14と車両駆動用モーター11と車両系ECU6とを備える。インバータ14は、走行用バッテリ1から車両駆動用モーター11に供給する電力を制御する。車両駆動用モーター11は、供給電力に比例した出力で電気自動車の車輪を駆動する。ハイブリッドカーは、負荷2に発電機(図示せず)を備える。発電機はモーターで併用され、あるいはモーターとは別に設けられる。車両系ECU6は、イグニッションスイッチのオンオフ信号をバッテリーECU5に出力する、イグニッションスイッチのオンオフ検出部12と、走行用バッテリ1の電流検出を一時的に停止できる電流検出停止状態を検出して、電流検出停止信号をバッテリーECU5に出力する停止状態検出回路13とを備える。
The
停止状態検出回路13は、走行用バッテリ1の電流検出を一時的に中断できる電流検出停止状態にあるかどうかを検出して、電流検出停止信号をバッテリーECU5に出力する。停止状態検出回路13は、車両の走行状態と、走行用バッテリ1の電流から、走行用バッテリ1の電流検出を中断できる電流検出停止状態にあるかどうかを判定する。たとえば、車両が停止状態にあり、かつ走行用バッテリ1から車両駆動用モーター11に電流を供給しない、非走行・無負荷状態が、あらかじめ設定された時間以上に継続するときに、電流検出停止状態と判定して、電流検出停止信号をバッテリーECU5に出力する。非走行・無負荷状態は、たとえば車両が一時的に駐車又は停車する状態、あるいは車両が信号待ちで一定時間以上停止する状態である。この状態で走行用バッテリ1の電流はほとんど0Aとなるので、この状態で、走行用バッテリ1の電流はほぼ0Aとなるので、この時間帯における走行用バッテリ1の残容量の変化はほとんどない。
The stop
バッテリーECU5は、停止状態検出回路13から入力される電流検出停止信号で、電流センサー4のオフセット補正を開始する。電流センサー4のオフセット補正には所定の時間を要する。たとえば、オフセット補正には数百ミリ秒を必要とする。電流センサー4のオフセット補正をしている途中に、非走行・無負荷状態が解除されることがある。たとえば、停車して非走行・無負荷状態にあった車両が、アクセルを踏んで走行を開始することがある。この状態になると、オフセット補正を中断して、走行用バッテリ1から車両駆動用モーター11に電力を供給する。この停止状態検出回路13は、非走行・無負荷状態が解除されたことを検出して、非走行・無負荷状態が解除されると、オフセット補正中止信号をバッテリーECU5に出力する。バッテリECU5は、オフセット補正中止信号が入力されると、オフセット補正を中止して、走行用バッテリ1の電流を検出できる状態とする。このように、非走行・無負荷状態が解除されると、オフセット補正を中止する方法は、オフセット補正をしているときに、アクセルが踏まれて車両が走行されるとき、走行用バッテリ1で車両駆動用モーター11を駆動して加速できる。このため、ドライバーに違和感を与えることなく、車両を走行できる。ただ、オフセット補正をしている途中で非走行・無負荷状態が解除されるとき、オフセット補正を中止することなく、走行用バッテリ1から車両駆動用モーター11に電力を供給することもできる。この方法は、オフセット補正中の電流を検出できないので、オフセット補正中における残容量の変化を演算できず、このことが残容量の誤差となる。ただ、オフセット補正に要する時間は1秒以下と短いので、この間における残容量の変化も小さい。したがって、この間における残容量の変化を無視しても、残容量の誤差は小さい。ただし、オフセット補正期間における走行用バッテリの電流を、たとえば車両の加速度や車両側の車両系ECUからの信号で検出して、残容量を補正することもできる。
The
また、オフセット補正の処理時間が短いことから、オフセット補正をしている状態で、非走行・無負荷状態が解除されても、オフセット補正が完了するまでは、走行用バッテリ1から車両駆動用モーター11に電流を供給する電流を一定値に制限し、あるいは電流供給を一時的に中断するように制御することもできる。
In addition, since the offset correction processing time is short, even if the non-running / no-load state is canceled in the offset correction state, the
電流センサー4は、走行用バッテリ1に流れる電流を検出して電圧に変換して出力する。電流センサー4は、たとえば、リード線に流れる電流によってできる磁束を検出するホール素子をセンサーとして内蔵している。電流センサー4は、センサーの信号を増幅するアンプ(図示せず)も内蔵する。ただし、電流センサー4のアンプは外付けとすることもできる。
The current sensor 4 detects a current flowing through the traveling
バッテリーECU5は、A/Dコンバータ7と、誤差補正部8と、温度センサー9と、残容量演算部10を備える。A/Dコンバータ7は、電流センサー4から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。誤差補正部8がデジタル値で電流を補正するからである。
The
誤差補正部8は、オフセット値を検出して、検出したオフセット値で電流センサー4の検出電流を補正する。電流センサー4の検出値に、オフセット値に起因する誤差が含まれるからである。オフセット値は、電流センサー4を走行用バッテリ1の高電圧ライン15の電流検出部16から切り離す状態で検出される。図1と図2は、電流センサー4、24を走行用バッテリ1の高電圧ライン15の電流検出部16、26から切り離す状態を示す。
The
図1は、高電圧ライン15に切換スイッチ17を接続している。切換スイッチ17は、バイパス回路18と電流センサー4を切り換えるように高電圧ライン15に接続している。この切換スイッチ17がバイパス回路18側に切り換えられると、走行用バッテリ1の電流は、バイパス回路18に流れて、電流センサー4には流れなくなる。この回路は、切換スイッチ17を切り換えて、電流センサー4を高電圧ライン15の電流検出部16から切り離す。
In FIG. 1, a
図2は、電流センサーの他の一例を示す回路図であって、高電圧ライン15に電流検出抵抗29を接続している。この電流センサー24は、電流検出抵抗29の電圧降下を検出して走行用バッテリの電流を検出する。この電流センサー24は、入力側を高電圧ライン15から切り離して、電流センサー24に流れる電流を0Aとして、オフセット補正する。この回路は、電流検出抵抗29の一端に切換スイッチ27を接続している。切換スイッチ27は、電流センサー24の入力側とバイパス回路28とを切り換えるように接続している。バイパス回路28は、電流検出抵抗29の他端に接続している。この回路は、切換スイッチ27がバイパス回路28側に切り換えられると、電流センサー24の入力側が高電圧ライン15から切り離されると共に、走行用バッテリの電流がバイパス回路28に流れて、電流検出抵抗29には流れなくなる。また、切換スイッチ27が電流センサー24の入力側に切り換えられると、電流検出抵抗29の両端が電流センサー24に接続されて、電流センサー24で電流を検出できる状態となる。この回路は、切換スイッチ27を切り換えて、電流センサー24を高電圧ライン15から切り離すと共に、電流を電流検出抵抗29に流れないようにバイパスさせる構造としているが、電流センサーの入力側を単に電流検出抵抗から切り離すオンオフスイッチを設けて、このスイッチをオフにして電流センサーを電流検出抵抗から切り離して電流センサーに流れる電流を0Aとすることもできる。
FIG. 2 is a circuit diagram showing another example of the current sensor, in which a current detection resistor 29 is connected to the
電流センサー4のオフセット値は、経時的に変動する。本発明の電流検出方法は、経時的に変動するオフセット値を正確に検出するために、電流センサー4を走行用バッテリ1の高電圧ライン15の電流検出部16から切り離す状態で、オフセット値を検出する。オフセット値は、複数回に検出されるオフセット値を平均してより正確に演算できる。検出されたオフセット値でもって、その後に電流センサー4が検出する検出電流を補正して、走行用バッテリ1の残容量を演算する。
The offset value of the current sensor 4 varies with time. The current detection method of the present invention detects an offset value in a state in which the current sensor 4 is disconnected from the
電流センサー4のオフセット値は、以下の(1)、(2)、(3)の状態で検出される。
(1) 電気自動車のイグニッションスイッチがオフからオンに切り換えられて、走行用バッテリ1と車両駆動用モーター11との間に接続しているコンタクタ3がオフからオンに切り換えられる状態。
この状態は、停止していた自動車に乗って走行を開始するときである。このとき、コンタクタ3がオフになっているので、走行用バッテリ1は車両駆動用モーター11に電流を供給しない。
The offset value of the current sensor 4 is detected in the following states (1), (2), and (3).
(1) A state where the ignition switch of the electric vehicle is switched from OFF to ON, and the
This state is when the vehicle starts running on the stopped automobile. At this time, since the
(2) 電気自動車のイグニッションスイッチがオンからオフに切り換えられ、イグニッションスイッチによってコンタクタ3がオフに切り換えられて、走行用バッテリ1が車両駆動用モーター11に電流を供給しない状態。
この状態は、自動車の走行を停止するときである。このときも、コンタクタ3がオフに切り換えられるので、走行用バッテリ1から車両駆動用モーター11に電流は供給されない。この状態においては、イグニッションスイッチをオフに切り換えた直後にオフセット値を検出し、あるいはイグニッションスイッチをオフに切り換えてから一定の時間経過する毎に、オフセット値を検出することができる。
(2) A state in which the ignition switch of the electric vehicle is switched from on to off, the
This state is when the traveling of the automobile is stopped. At this time as well, the
(3) イグニッションスイッチがオンの状態にあって、コンタクタ3がオンの状態にあり、自動車は走行できる状態ではあるが、停止状態検出回路13が非走行・無負荷状態を検出して、電流検出停止信号を出力する状態。
ハイブリッドカーは、イグニッションスイッチをオンとして、走行できる状態にあっても、常に走行用バッテリ1で車両駆動用モーター11を駆動し、あるいは発電機で充電しながら走行しているのではない。車両は、イグニッションスイッチをオンとして走行できる状態においても、一時的に停車する、非走行・無負荷状態がある。車両系ECU6の停止状態検出回路13は、非走行・無負荷状態を検出して電流検出停止信号をバッテリーECU5に出力する。バッテリーECU5に電流検出停止信号が入力されるとき、電流センサー4のオフセット値を検出して補正することができる。
(3) Although the ignition switch is on, the
Even if the hybrid car is in a state where it can run with the ignition switch turned on, it is not always running while driving the vehicle driving motor 11 with the running
以上の状態で、複数回にわたってオフセット値を検出して平均して平均オフセット値を演算する。平均オフセット値(ΔI)は以下の式で演算する。
ΔI=(ΔI1+ΔI2+ΔI3+・・・・・+ΔIk)/k
この式においてΔI1、ΔI2、ΔI3、・・・・・ΔIkは、複数回(k回)にわたって順番に検出したオフセット値である。
In the above state, the average offset value is calculated by detecting and averaging the offset value over a plurality of times. The average offset value (ΔI) is calculated by the following formula.
ΔI = (ΔI1 + ΔI2 + ΔI3 +... + ΔIk) / k
In this equation,
この式で演算した平均オフセット値(ΔI)に基づいて、電流センサー4の検出電流を以下の式で補正し、オフセット値の補正された正確な電流を積算して残容量を演算する。
電流値=検出電流値−平均オフセット値
Based on the average offset value (ΔI) calculated by this equation, the detected current of the current sensor 4 is corrected by the following equation, and the remaining current is calculated by integrating the accurate current with the corrected offset value.
Current value = detected current value-average offset value
ところで、電流センサー4のオフセット値は温度で変化する。オフセット値を温度で補正するために、バッテリーECU5は、周囲温度を検出する温度センサー9を備え、さらに検出した温度でオフセット値を補正する補正関数を記憶している。補正関数は、図3の実線で示すように、標準温度に対するオフセット値のずれを特定する関数である。この補正関数を使用して、検出した温度とオフセット値から、標準温度に対するオフセット値を演算する。オフセット値は、図の矢印で示すように、鎖線で示す範囲内で変化する。このため、複数回に検出されるオフセット値を平均して、オフセット値をより正確に演算できる。複数回にわたって検出される標準温度に対するオフセット値は、平均されて標準温度における平均オフセット値が演算される。電流センサー4が電流を検出するときの温度は、必ずしも標準温度ではない。このため、標準温度における平均オフセット値は、補正関数で検出温度の平均オフセット値に補正されて、電流センサー4の検出電流を補正する。
By the way, the offset value of the current sensor 4 changes with temperature. In order to correct the offset value with the temperature, the
補正関数によらず、各々の温度帯域において複数のオフセット値を検出して、各々の温度帯域における平均オフセット値を演算することもできる。この方法は、図4に示すように、複数の温度帯域において平均オフセット値を検出する。この図は、横軸を温度、縦軸を平均オフセット値としており、横軸である温度は、−20℃から50℃までの温度帯域を1〜6の領域に分割している。複数の温度帯域における平均オフセット値を検出するために、バッテリーECU5は、オフセット値と温度の両方を検出する。各々の温度帯域において検出されたオフセット値は、以下の式で示すように平均されて、各々の温度帯域における平均オフセット値が検出される。
ΔI1={(ΔI1)1+(ΔI1)2+(ΔI1)3+・・・+(ΔI1)k}/k
この式において(ΔI1)1、(ΔI1)2、(ΔI1)3、・・・(ΔI1)kは、温度帯域が−20〜0℃となる範囲において、複数回(k回)にわたって順番に検出したオフセット値である。
同じようにして、温度帯域をnとする範囲において、複数回にわたって順番に検出されたオフセット値である(ΔIn)1、(ΔIn)2、(ΔIn)3、・・・(ΔIn)kは、以下の式で、特定の温度帯域における平均オフセット値が検出される。
ΔIn={(ΔIn)1+(ΔIn)2+(ΔIn)3+・・・+(ΔIn)k}/k
Regardless of the correction function, it is also possible to detect a plurality of offset values in each temperature band and calculate an average offset value in each temperature band. In this method, as shown in FIG. 4, an average offset value is detected in a plurality of temperature bands. In this figure, the horizontal axis is the temperature, and the vertical axis is the average offset value. The temperature on the horizontal axis divides the temperature band from −20 ° C. to 50 ° C. into 1 to 6 regions. In order to detect the average offset value in the plurality of temperature bands, the
ΔI1 = {(ΔI1) 1+ (ΔI1) 2+ (ΔI1) 3+... + (ΔI1) k} / k
In this equation, (ΔI1) 1, (ΔI1) 2, (ΔI1) 3,... (ΔI1) k are sequentially detected multiple times (k times) within the temperature range of −20 to 0 ° C. Offset value.
Similarly, (ΔIn) 1, (ΔIn) 2, (ΔIn) 3, (ΔIn) k, which are offset values sequentially detected multiple times in a range where the temperature band is n, The average offset value in a specific temperature band is detected by the following formula.
ΔIn = {(ΔIn) 1+ (ΔIn) 2+ (ΔIn) 3+... + (ΔIn) k} / k
この方法は、各々の温度帯域における平均オフセット値が検出されるので、電流センサー4の検出電流を補正するとき、温度を検出して、検出した温度帯域における平均オフセット値で検出電流を補正する。 In this method, since the average offset value in each temperature band is detected, when correcting the detected current of the current sensor 4, the temperature is detected and the detected current is corrected with the detected average offset value in the temperature band.
残容量演算部10は、誤差補正部8の平均オフセット値で補正された電流値を積算して走行用バッテリ1の残容量を演算する。残容量は、充電容量から放電容量を減算して演算される。充電容量は、充電電流の積算値に充電効率をかけて計算される。放電容量は、放電電流の積算値に放電効率をかけて計算される。
The remaining
以上のバッテリーECU5は、図5に示す以下のフローチャートで走行用バッテリ1の残容量を演算する。
[N1のステップ]
イグニッションスイッチがオンになったかどうかを判定する。
[N2のステップ]
イグニッションスイッチがオンになると、温度センサー9が温度を検出する。
[N3のステップ]
オフセット値を検出する回数kに1をプラスする。
[N4のステップ]
検出温度におけるオフセット値(ΔIn)を検出する。
[N5のステップ]
コンタクタ3をオンに切り換えて、走行用バッテリ1が車両駆動用モーター11に電流を供給できる状態とする。
[N6、7のステップ]
温度を検出して、温度でオフセット値を補正し、補正したオフセット値を前回に検出したオフセット値と平均して、平均オフセット値を演算する。
[N8のステップ]
電流センサー4で走行用バッテリ1に流れる電流を検出する。
[N9のステップ]
検出した電流値から平均オフセット値を減算して、検出した電流値を補正する。
[N10のステップ]
補正した電流値に基づいて、走行用バッテリ1の残容量を演算する。
[N11のステップ]
イグニッションスイッチがオフかどうかを判定する。
[N12のステップ]
イグニッションスイッチがオン状態にあると、このステップで走行用バッテリ1から車両駆動用モーター11に電流を供給していないかどうかを判定し、車両駆動用モーター11に電流を供給しなくなるまでこのステップをループする。
[N13〜15のステップ]
N2〜4のステップと同じように、温度を検出して回数kに1をプラスして、オフセット値を検出する。
[N16のステップ]
N15のステップが完了するまでの間、車両駆動用モーター11の電流が0であったかどうかを判定し、0であればN6のステップにジャンプし、0でないとN12のステップにジャンプする。N6にジャンプした後は、N6〜11のステップで、検出した電流をオフセット値で補正して残容量を演算する。
[N17〜21のステップ]
N11のステップでイグニッションスイッチがオフになると、N2〜7のステップと同じようにして、平均オフセット値を演算し、演算した平均オフセット値を保存する。
[N22〜24のステップ]
所定の時間が経過して、プログラムがスタートしたとき、イグニッションスイッチがオンの状態にないと、このステップで温度を検出し、回数kに1をプラスし、検出した温度におけるオフセット値を検出する。その後、N20のステップにジャンプして、平均オフセット値を演算して保存する。保存された平均オフセット値は、次回に検出されるオフセット値に加算平均されて平均オフセット値の演算に使用される。
The
[Step N1]
Determine whether the ignition switch is turned on.
[Step N2]
When the ignition switch is turned on, the
[Step N3]
1 is added to the number k of detecting the offset value.
[Step N4]
An offset value (ΔIn) at the detected temperature is detected.
[Step N5]
The
[Steps N6 and 7]
The temperature is detected, the offset value is corrected with the temperature, the corrected offset value is averaged with the previously detected offset value, and the average offset value is calculated.
[Step N8]
The current flowing through the
[Step N9]
The detected current value is corrected by subtracting the average offset value from the detected current value.
[Step N10]
Based on the corrected current value, the remaining capacity of the traveling
[Step N11]
Determine whether the ignition switch is off.
[Step N12]
If the ignition switch is on, it is determined in this step whether or not current is being supplied from the traveling
[Steps N13-15]
Similarly to the steps N2 to N4, the temperature is detected, and the offset value is detected by adding 1 to the number of times k.
[Step N16]
Until the step N15 is completed, it is determined whether or not the current of the vehicle drive motor 11 is 0. If it is 0, the process jumps to the step N6, and if it is not 0, the process jumps to the step N12. After jumping to N6, the remaining current is calculated by correcting the detected current with an offset value in steps N6 to N11.
[Steps N17 to 21]
When the ignition switch is turned off in step N11, the average offset value is calculated in the same manner as in steps N2 to 7, and the calculated average offset value is stored.
[Steps N22-24]
If the ignition switch is not turned on when the predetermined time has elapsed and the program is started, the temperature is detected at this step, 1 is added to the number of times k, and an offset value at the detected temperature is detected. Thereafter, the process jumps to step N20, and the average offset value is calculated and stored. The stored average offset value is added and averaged to the offset value detected next time and used for calculating the average offset value.
1…走行用バッテリ
2…負荷
3…コンタクタ
4…電流センサー
5…バッテリーECU
6…車両系ECU
7…A/Dコンバータ
8…誤差補正部
9…温度センサー
10…残容量演算部
11…車両駆動用モーター
12…オンオフ検出部
13…停止状態検出回路
14…インバータ
15…高電圧ライン
16…電流検出部
17…切換スイッチ
18…バイパス回路
24…電流センサー
26…電流検出部
27…切換スイッチ
28…バイパス回路
29…電流検出抵抗
DESCRIPTION OF
6 ... Vehicle ECU
DESCRIPTION OF
Claims (5)
車両のイグニッションスイッチをオンに切り換えて車両を走行できる状態において、走行用バッテリ(1)の電流検出を一時的に停止できる電流検出停止状態を検出し、車両が電流検出停止状態にあるときに、走行用バッテリ(1)からモーターに電力を供給できる状態に保持しながら、電流センサー(4)、(24)を走行用バッテリ(1)の高電圧ライン(15)の電流検出部(16)、(26)から切り離して、電流センサー(4)、(24)のオフセット値を検出し、このオフセット値でもって、その後に、電流センサー(4)、(24)が検出する検出電流を補正する電気自動車の電流検出方法。 In the method of detecting the current of the electric vehicle battery (1) with the current sensor (4),
In a state where the vehicle ignition switch is turned on and the vehicle can travel, a current detection stop state that can temporarily stop the current detection of the traveling battery (1) is detected, and when the vehicle is in the current detection stop state, The current sensor (4), (24) is connected to the current detection unit (16) of the high voltage line (15) of the traveling battery (1), while maintaining the power supply to the motor from the traveling battery (1). Separate from (26), detect the offset value of current sensor (4), (24), and then use this offset value to correct the detected current detected by current sensor (4), (24). Automobile current detection method.
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