JP2012168112A

JP2012168112A - 電流センサ異常判定装置

Info

Publication number: JP2012168112A
Application number: JP2011031019A
Authority: JP
Inventors: Satoru Mizuno; 覚水野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2012-09-06
Anticipated expiration: 2031-02-16
Also published as: JP5541189B2

Abstract

【課題】異常判定の機会増加を図った電流センサ異常判定装置を提供する。
【解決手段】バッテリ充電中に電流センサの検出値≧充電時閾値ＴＨｉｎとなった場合、または、バッテリ放電中に電流センサの検出値≦放電時閾値ＴＨｏｕｔとなった場合に、電流センサが異常であると判定する（Ｓ４０，Ｓ７０）。そして、前記充電時閾値ＴＨｉｎを、発電電流の最大値（オルタｍａｘ電流）に設定し、前記放電時閾値ＴＨｏｕｔを、車両に搭載されている複数の電気負荷の最大消費電流の合計（消費ｍａｘ電流）に設定する。充電時のバッテリ電流ＩＢはオルタｍａｘ電流未満を超えない筈であり、また、放電時のバッテリ電流ＩＢは消費ｍａｘ電流を超えない筈である。したがって、これらオルタｍａｘ電流および消費ｍａｘ電流に基づき閾値ＴＨｉｎ，ＴＨｏｕｔを設定する上記手段によれば、放電中および充電中に電流センサの異常を判定でき、その判定機会を増加できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、車載バッテリが充放電する際のバッテリ電流を検出する電流センサについて、その電流センサの異常を判定する装置に関する。

従来より、バッテリが充放電する際のバッテリ電流を検出する電流センサを設け、この電流センサの値に基づき、バッテリの充電状態を最適にするよう発電機の作動等を制御する技術が知られている。そして、特許文献１には、当該電流センサの異常有無を次のように判定する装置が記載されている。すなわち、車両に搭載された発電機が回生発電を開始した時には、回生充電に伴いバッテリ電流値が急激に増加することになる。そこで、回生発電開始時点における電流センサの検出値が、所定値以上変化していなければ、電流センサが異常であると判定している。

特開２００７−５１９４３号公報

しかし、上記従来の装置では、回生発電を開始した時にしか電流センサの異常を判定できないので、異常判定の機会を増加させることが望まれていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、異常判定の機会増加を図った電流センサ異常判定装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、車両に搭載された発電機と、前記発電機による発電電力の充電および車両に搭載された電気負荷への放電を行うバッテリと、充放電する際に前記バッテリを流れるバッテリ電流を検出する電流センサと、を備える車両電源システムに適用されることを前提とする。

そして、前記バッテリが充電中であるか否かを判定する充電判定手段と、前記充電判定手段により充電中であると判定されている時に、前記電流センサの検出値の絶対値が所定の充電時閾値以上であれば、前記電流センサが異常であると判定する充電時異常判定手段と、を備え、前記充電時閾値は、前記発電機が最大出力で作動している時に前記発電機から出力される電流の値である発電最大電流値に基づき設定されていることを特徴とする。

発電機が最大出力で作動している時の電流値である発電最大電流値は、発電機の性能から決まってくる。したがって、充電時においてバッテリに流れ込む電流値は、発電最大電流値を超えない筈である。そのため、電流センサの検出値が発電最大電流値を超えていれば、電流センサが異常である蓋然性が高いと言える。

この点を鑑みた上記発明では、発電機が最大出力で作動している時の発電最大電流値に基づき充電時閾値を設定しておき、充電時において、電流センサの検出値の絶対値が充電時閾値以上であれば異常であると判定する。そのため、充電中であれば電流センサの異常を判定できるので、回生発電開始時にしか異常を判定できない先述した従来装置に比べて、異常判定の機会増加を図ることができる。

請求項２記載の発明では、前記発電機の発電出力度合いが低くなっている時ほど前記充電時閾値を低くするよう、車両運転中に前記充電時閾値を変化させることを特徴とする。

発電出力度合い（図６中の横軸「Ｆｄｕｔｙ」に相当）が高いほど、発電機の発電最大電流（図６中の縦軸「オルタｍａｘ電流」に相当）も多くなるように変化する。したがって、上記発明に反して充電時閾値を固定して設定させる場合には、Ｆｄｕｔｙが最大（１００％）である時の発電最大電流値（図６の例では約１５０Ａ）に充電時閾値を設定することが要求される。これに対し上記発明では、発電出力度合いが低くなっている時ほど充電時閾値を低く設定する。そのため、例えば図６の場合において、Ｆｄｕｔｙが１００％未満であり発電最大電流値が１５０Ａ未満になっている時には、１５０Ａよりも低い値に充電時閾値を設定するので、充電時異常判定手段による判定精度を向上できる。

請求項３記載の発明では、前記充電時異常判定手段は、前記充電判定手段により充電中であると判定されている時に前記電流センサの検出値の正負が放電側の値であれば、前記電流センサが異常であると判定することを特徴とする。

例えば、充電時の検出値をプラスの値で検出するよう設けられた電流センサにおいて、充電時に検出値がマイナスの値になっていれば、電流センサが異常である蓋然性が高いと言える。そこで上記発明では、充電時における検出値の正負が放電側の値である場合に異常と判定するので、異常判定の精度を向上できる。

請求項４記載の発明では、車両に搭載された複数の前記電気負荷には、前記バッテリの放電電力の電圧を昇圧回路で昇圧させて印加させる定電圧要求電気負荷が含まれており、前記昇圧回路が、自身の出力電流値を検出する電流検出回路を有している場合において、前記充電時閾値は、前記電流検出回路による検出電流値を前記発電最大電流値から差し引いた値に基づき設定されていることを特徴とする。

ところで、車両に搭載された電気負荷のうち、ナビゲーション装置やオーディオ装置等、供給電力の電圧が所定値未満に低下すると装置の作動内容がリセットされてしまうといった不具合が生じるものがある。特に、内燃機関のスタータモータを駆動させるには大電流が要求されるので、内燃機関の始動時にはバッテリ電圧が一時的に大きく低下することに伴い、上述した装置（定電圧要求電気負荷）がリセットされてしまう不具合が懸念される。そこで従来では、昇圧回路（ＤＣＤＣコンバータ）で昇圧させて定電圧要求電気負荷へ電力供給する技術が広く採用されている。そして、昇圧回路には、自身の出力電流値を検出する電流検出回路を有しているものが多く存在する。

上記発明は、このような昇圧回路が有する電流検出回路を利用して充電時閾値を設定することに着目したものである。すなわち、定電圧要求電気負荷へ電流（昇圧電流）が流れ込んでいる状況であれば、充電時においてバッテリへ流れ込む電流値は、発電最大電流から昇圧電流を差し引いた値を超えない筈である。そして、前記昇圧電流は電流検出回路により検出可能である。この点を鑑みた上記発明では、電流検出回路による検出電流値を発電最大電流値から差し引いた値に基づき充電時閾値を設定するので、発電最大電流よりも小さい値に充電時閾値を設定しつつ充電時異常判定手段による判定を実施できる。よって、充電時異常判定手段による判定精度を向上できる。

請求項５および請求項６記載の発明では、前記バッテリが放電中であるか否かを判定する放電判定手段と、前記放電判定手段により放電中であると判定されている時に、前記電流センサの検出値の絶対値が所定の放電時閾値以上であれば、前記電流センサが異常であると判定する放電時異常判定手段と、を備え、前記放電時閾値は、車両に搭載されている複数の前記電気負荷の最大消費電流値の合計に基づき設定されていることを特徴とする。

放電時においてバッテリから流れ出る電流値は、複数の電気負荷の消費電流の最大値（最大消費電流値）を合計した値を超えない筈である。そのため、電流センサの検出値が最大消費電流値の合計を超えていれば、電流センサが異常である蓋然性が高いと言える。

この点を鑑みた上記発明では、各々の最大消費電流値の合計に基づき放電時閾値を設定しておき、放電時において、電流センサの検出値の絶対値が放電時閾値以上であれば異常であると判定する。そのため、放電中であれば電流センサの異常を判定できるので、回生発電開始時にしか異常を判定できない先述した従来装置に比べて、異常判定の機会増加を図ることができる。

請求項７記載の発明では、前記放電時異常判定手段は、前記放電判定手段により放電中であると判定されている時に前記電流センサの検出値の正負が充電側の値であれば、前記電流センサが異常であると判定することを特徴とする。

例えば、放電時の検出値をマイナスの値で検出するよう設けられた電流センサにおいて、放電時に検出値がプラスの値になっていれば、電流センサが異常である蓋然性が高いと言える。そこで上記発明では、放電時における検出値の正負が充電側の値である場合に異常と判定するので、異常判定の精度を向上できる。

請求項８記載の発明では、車両に搭載された複数の前記電気負荷には、前記バッテリの放電電力の電圧を昇圧回路で昇圧させて印加させる定電圧要求電気負荷、および前記昇圧回路で昇圧させずに放電電力が供給される一般電気負荷が含まれており、前記昇圧回路が、自身の出力電流値を検出する電流検出回路を有している場合において、前記放電時閾値は、前記一般電気負荷の最大消費電流値の合計に前記電流検出回路による検出電流値を加算した値に基づき設定されていることを特徴とする。

先述した通り、ナビゲーション装置やオーディオ装置等の定電圧要求電気負荷に対して備えられた昇圧回路（ＤＣＤＣコンバータ）には、自身の出力電流値を検出する電流検出回路を有しているものが多く存在する。上記発明は、このような昇圧回路が有する電流検出回路を利用して放電時閾値を設定することに着目したものである。

すなわち、定電圧要求電気負荷へ電流（昇圧電流）が流れ込んでいる状況であれば、放電時においてバッテリから流れ出る電流値は、一般電気負荷の最大消費電流値の合計に昇圧電流を加算した値を超えない筈である。そして、前記昇圧電流は電流検出回路により検出可能である。この点を鑑みた上記発明では、一般電気負荷の最大消費電流値の合計に電流検出回路による検出電流値を加算した値に基づき放電時閾値を設定するので、一般電気負荷および定電圧要求電気負荷の最大消費電流値の合計よりも小さい値に放電時閾値を設定しつつ放電時異常判定手段による判定を実施できる。よって、放電時異常判定手段による判定精度を向上できる。

請求項９記載の発明では、前記放電判定手段は、前記発電機が発電停止中であるか否かに基づき、前記バッテリが放電中であるか否かを判定することを特徴とする。

発電機が発電作動中であれば、バッテリが放電状態である可能性も充電状態である可能性もある。しかし、発電停止中であればバッテリは確実に放電状態になっている。この点を鑑みた上記発明では、発電停止中であるか否かに基づき放電中であるか否かを判定するので、発電停止中であれば放電中であると判定して、放電時異常判定手段による異常判定を実施するようにできる。よって、放電判定手段による誤判定のおそれを無くすことができ、ひいては放電時異常判定手段による異常判定の精度を向上できる。

本発明の第１実施形態において、電流センサ異常判定装置が適用される車両電源システムを示す図である。第１実施形態において、電流センサに対して断線短絡異常を検出する手法を説明する図である。（ａ）は、バッテリが充電されている時の電流の流れを示す図であり、（ｂ）は、バッテリ充電時に特性異常を検出する手法を説明する図である。（ａ）は、バッテリが放電している時の電流の流れを示す図であり、（ｂ）は、バッテリ放電時に特性異常を検出する手法を説明する図である。第１実施形態において、特性異常の判定手順を示すフローチャートである。Ｆｄｕｔｙを変化させた時のオルタｍａｘ電流を検出した試験の結果を示すグラフである。本発明の第２実施形態において、特性異常の判定手順を示すフローチャートである。本発明の第３実施形態において、電流センサ異常判定装置が適用される車両電源システムを示す図である。第３実施形態において、バッテリが充電されている時の電流の流れを示す図である。第３実施形態において、バッテリが放電している時の電流の流れを示す図である。第３実施形態において、特性異常の判定手順を示すフローチャートである。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
本実施形態にかかる車載電源装置が搭載される車両は、内燃機関を走行駆動源とした車両であり、所定の自動停止条件を満たした場合に内燃機関を自動停止させ、所定の自動再始動条件を満たした場合に内燃機関を自動再始動させる、アイドルストップ機能を有する。なお、本実施形態にかかる車両には、内燃機関の始動時にクランク軸を回転させるスタータモータは搭載されているものの、車両走行をアシストする走行用モータは搭載されていない。

図１に示すように、当該車両には、以下に説明するオルタネータ１０（発電機）、レギュレータ１１（発電制御手段）、バッテリ２０、各種の電気負荷３１，３２、及び電子制御ユニット（ＥＣＵ４０）が搭載されており、これらの電気負荷３１，３２及びバッテリ２０はオルタネータ１０に対して並列に電気接続されている。

オルタネータ１０で発電した電力は、各種電気負荷３１，３２へ供給されるとともに、バッテリ２０へ供給される。内燃機関の駆動が停止してオルタネータ１０による発電が停止している時には、バッテリ２０から電気負荷３１，３２へ電力供給される。

電気負荷３１，３２のうち符号３１に示す負荷は内燃機関を始動させるスタータモータであり、符号３２に示す負荷は、スタータモータ３１以外の一般的な電気負荷である。一般電気負荷３２の具体例としてはヘッドライト、フロントウインドシールド等のワイパ、空調装置の送風ファン、リヤウインドシールドのデフロスタ用ヒータ等が挙げられる。

バッテリ２０は周知の鉛蓄電池である。具体的には、正極活物質が二酸化鉛（ＰｂＯ_２）、負極活物質が鉛（Ｐｂ）、電解液が硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）である。そして、これらの電極から構成された複数の電池セルを直列接続して構成されている。

オルタネータ１０は、クランク軸の回転エネルギにより発電するものである。具体的には、オルタネータ１０のロータがクランク軸により回転すると、ロータコイル１０ａに流れる励磁電流に応じてステータコイルに交流電流が誘起され、図示しない整流器により直流電流に変換される。そして、ロータコイル１０ａに流れる励磁電流をレギュレータ１１が調整することで、発電された直流電流の電圧（発電電圧）が目標電圧（例えば１４Ｖ）となるよう調整する。

要するに、レギュレータ１１は、クランク軸の回転速度（エンジン回転速度ＮＥ）や電気負荷３１，３２の消費電力が変動しても、発電電圧が安定して目標電圧になるよう調整するように機能する。例えば、電気負荷３１，３２の消費電力が大きいほど、または低ＮＥであるほど、発電電圧を目標電圧に維持させるべくロータコイル１０ａへ流す励磁電流を増大させる。一方、電気負荷３１，３２の消費電力が小さいほど、または高ＮＥであるほど、発電電圧を目標電圧に維持させるべくロータコイル１０ａへ流す励磁電流を減少させる。

なお、励磁電流はデューティ制御により調整されており、ｄｕｔｙ比１００％の時に励磁電流は最大となる。したがって、ｄｕｔｙ比が１００％になっている状況というのは、オルタネータ１０を最大出力で発電作動させているにも拘わらず、電気負荷３１，３２の消費電力に対して発電量が不足した状態であり、発電電圧が目標電圧よりも低くなっている状態である。したがって、ｄｕｔｙ比が１００％の時にはバッテリ２０への充電が為されておらず、ｄｕｔｙ比が１００％未満であればバッテリ２０が充電されている状態であると言える。

図１に示す電圧センサ４１は、バッテリ２０の端子電圧（バッテリ電圧）を検出する。ちなみに、バッテリ２０はオルタネータ１０と並列に接続されているので、電圧センサ４１により検出されるバッテリ電圧とオルタネータ１０の出力側の電圧（発電電圧）とは一致する。図１に示す電流センサ４２は、バッテリ２０を充電させる際に当該バッテリ２０へ流れ込むバッテリ電流、およびバッテリ２０を放電させる際に当該バッテリ２０から流れ出すバッテリ電流を検出する。本実施形態に係る電流センサ４２は、充電時のバッテリ電流をプラスの値、放電時のバッテリ電流をマイナスの値で検出している。

ＥＣＵ４０は、電圧センサ４１および電流センサ４２の検出値に基づき、バッテリ２０のＳＯＣ（State of charge：満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合）を算出する。ＳＯＣが適正範囲から外れて過放電または過充電の状態になっているとバッテリ２０の劣化が早くなる。そこでＥＣＵ４０は、算出したＳＯＣが適正範囲から外れて過充電になっている場合には、目標電圧（発電電圧）を低下させてバッテリ２０への充電を抑制させるよう、レギュレータ１１の作動を制御する。一方、過放電になっている場合には、目標電圧（発電電圧）を上昇させてバッテリ２０への充電を促進させるよう、レギュレータ１１の作動を制御する。

また、本実施形態では、車両の回生エネルギによりオルタネータ１０を発電させてバッテリ２０に充電させる減速回生を行っている。この減速回生は、車両が減速状態であること、内燃機関への燃料噴射をカットしていること、等の条件が成立した時に実施される。このように減速回生を実施する際には、目標電圧を上昇させて回生エネルギの回収量増大を図るようにしてもよい。

上述したように、電流センサ４２の検出値は、バッテリ２０のＳＯＣを適正範囲とするようＥＣＵ４０が制御するのに用いられる。したがって、電流センサ４２の異常を検出することはバッテリ２０の早期劣化を回避する上で重要である。そこで本実施形態では、電流センサ４２について、断線や短絡の異常検出を実施するとともに、電流センサ４２の特性が経年劣化により限度を超えて変化している特性異常の検出を実施する。

図２は、断線短絡異常の検出手法を説明する図であり、図中の縦軸は電流センサ４２の出力値であって、マイクロコンピュータで処理可能な０Ｖ〜５Ｖの範囲に変換処理された後の値を示す。但し、０．５Ｖ〜４．５Ｖを電流値の検出レンジとして設定しており、検出可能な最低電流（−３００Ａ）が０．５Ｖに相当し、検出可能な最大電流（＋１００Ａ）が４．５Ｖに相当する。

したがって、電流センサ４２とＥＣＵ４０を接続する信号線や、電流センサ４２内部の信号線等が断線した場合には、電流センサ４２の出力値は検出レンジを超えて高くなる。そこで、電流センサ４２の出力値が４．５Ｖを超えて高くなった場合または５Ｖになった場合には断線異常であるとＥＣＵ４０は判定する。また、電流センサ４２がグランドショートした場合には、電流センサ４２の出力値は検出レンジを超えて低くなる。そこで、電流センサ４２の出力値が０．５Ｖを超えて低くなった場合または０Ｖになった場合には短絡異常であるとＥＣＵ４０は判定する。

ところで、電流センサ４２の出力値が検出レンジの範囲内である場合であっても、実際に流れる電流値に対して出力値がオフセットしている場合や出力ゲインが経年変化した場合等、出力値が経年劣化している場合がある。以下、このような経年劣化の異常を検出する手法について、図３〜図６を用いて説明する。

図３（ａ）は、バッテリ２０が充電されている時の電流の流れを示す図であり、オルタネータ１０から出力される発電電力の電流を発電電流ＩＡＬＴ、バッテリ２０へ流れ込む電流をバッテリ電流ＩＢ、複数の電気負荷３２の各々に流れ込む電流を負荷電流Ｉ１，Ｉ２と表している。これらの電流値の関係は、キルヒホッフの法則によりＩＡＬＴ＝ＩＢ＋Ｉ１＋Ｉ２となる。

したがって、バッテリ電流ＩＢが最大になるのは、発電電流ＩＡＬＴが最大かつ負荷電流Ｉ１，Ｉ２がゼロの時である。換言すれば、充電時においては、発電電流ＩＡＬＴの最大値（オルタｍａｘ電流）を超えてバッテリ電流ＩＢが大きくならない筈である。また、充電時においてはバッテリ電流ＩＢがマイナスにならない筈である。つまり、電流センサ４２が正常であれば、バッテリ電流ＩＢの検出値は０Ａ〜オルタｍａｘ電流の範囲に収まる筈である。

この点を鑑みた本実施形態では、オルタｍａｘ電流の値（発電最大電流値）を充電時閾値ＴＨｉｎに設定しておき、充電時において、電流センサ４２の検出値が充電時閾値ＴＨｉｎを越えて大きくなっている場合、或いはマイナスの値になっている場合に特性異常であると判定する（図３（ｂ）参照）。

図４（ａ）は、バッテリ２０が放電している時の電流の流れを示す図である。この時の発電電流ＩＡＬＴはゼロであり、電流センサ４２により検出されるバッテリ電流ＩＢはマイナスの値となり、キルヒホッフの法則により−ＩＢ＝Ｉ１＋Ｉ２となる。

したがって、バッテリ電流ＩＢが最小（ＩＢの絶対値が最大）になるのは、複数の電気負荷３２が全て最大負荷で駆動している時であり、各々の電気負荷３２の最大消費電流の合計（消費ｍａｘ電流）がバッテリ電流ＩＢの最小値である。換言すれば、放電時においては、電気負荷３２の最大消費電流の合計（消費ｍａｘ電流）を超えてバッテリ電流ＩＢが小さくならない筈である。また、放電時においてはバッテリ電流ＩＢがプラスにならない筈である。つまり、電流センサ４２が正常であれば、バッテリ電流ＩＢの検出値は消費ｍａｘ電流〜０Ａの範囲に収まる筈である。

この点を鑑みた本実施形態では、消費ｍａｘ電流の値を放電時閾値ＴＨｏｕｔに設定しておき、放電時において、電流センサ４２の検出値が放電時閾値ＴＨｏｕｔを越えて小さくなっている場合、或いはプラスの値になっている場合に特性異常であると判定する（図４（ｂ）参照）。

図５は、上述した特性異常の判定を実施する手順を示すフローチャートであり、当該処理は、ＥＣＵ４０が有するマイクロコンピュータにより所定周期で繰り返し実行される。なお、当該処理は、先述した断線短絡異常が検出されていないことを条件として実行される。

先ず、図５に示すステップＳ１０（放電判定手段），Ｓ２０（充電判定手段）において、バッテリ２０が充電中および放電中のいずれであるかを判定する。具体的には、アイドルストップ中であれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、放電中であると判定する。また、アイドルストップ中でない場合（Ｓ１０：ＮＯ）において、先述した発電出力度合いＦｄｕｔｙが１００％でなければ（Ｓ２０：ＹＥＳ）、充電中であると判定する。なお、アイドルストップ中でない場合（Ｓ１０：ＮＯ）であっても、Ｆｄｕｔｙが１００％になっていれば（Ｓ２０：ＮＯ）、先述したように発電電圧が目標電圧よりも低くなっている状態であり、放電中であると判定する。

充電中であると判定された場合にはステップＳ３０に進み、劣化異常判定に用いる充電時閾値ＴＨｉｎの値を、発電出力度合いＦｄｕｔｙに基づき設定する。図６は、Ｆｄｕｔｙを変化させた時のオルタｍａｘ電流を検出した試験の結果を示すグラフであり、Ｆｄｕｔｙが小さくなるほどオルタｍａｘ電流も小さくなることを示す。なお、当該試験ではエンジン回転速度ＮＥを一定にしており、雰囲気温度をマイナス３０℃、２５℃、９０℃に変化させて試験している。実線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３はそれぞれ−３０℃、２５℃、９０℃の場合における、Ｆｄｕｔｙとオルタｍａｘ電流との関係を示す。

上記ステップＳ３０では、−３０℃の時のオルタｍａｘ電流に基づき充電時閾値ＴＨｉｎの値を設定している。つまり、例えばＦｄｕｔｙが１００％の時には、実線Ｌ１にしたがってＴＨｉｎ＝１５０Ａに設定する。また、例えばＦｄｕｔｙが２０％の時には、実線Ｌ１にしたがってＴＨｉｎ＝３０Ａに設定する。

続くステップＳ４０（充電時異常判定手段）では図３（ｂ）の判定を行う。すなわち、電流センサ４２により検出されたバッテリ電流ＩＢの値が、０Ａ〜充電時閾値ＴＨｉｎの範囲内であるか否かを判定する。前記範囲内であると判定された場合には（Ｓ４０：ＹＥＳ）、続くステップＳ５０において電流センサ４２は正常であると判定する。一方、前記範囲内でないと判定された場合には（Ｓ４０：ＮＯ）、続くステップＳ６０において電流センサ４２は特性異常であると判定する。

また、ステップＳ１０，Ｓ２０にて放電中であると判定された場合には、ステップＳ７０（放電時異常判定手段）に進み図４（ｂ）の判定を行う。すなわち、電流センサ４２により検出されたバッテリ電流ＩＢの値が、放電時閾値ＴＨｏｕｔ〜０Ａの範囲内であるか否かを判定する。前記範囲内であると判定された場合には（Ｓ７０：ＹＥＳ）、続くステップＳ５０において電流センサ４２は正常であると判定する。一方、前記範囲内でないと判定された場合には（Ｓ７０：ＮＯ）、続くステップＳ６０において電流センサ４２は特性異常であると判定する。

以上により、本実施形態によれば、充電中である時および放電中である時に電流センサ４２の特性異常を判定できる。よって、回生発電開始時にしか異常を判定できない先述した特許文献１記載の従来装置に比べて、特性異常判定の機会増加を図ることができる。

また、発電出力度合いＦｄｕｔｙが低くなっている時ほど充電時閾値ＴＨｉｎを低く設定するので、図５のステップＳ４０の判定に用いる範囲が不必要に広くなることを抑制できるので、特性異常の判定精度を向上できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、バッテリ２０が充電中および放電中のいずれで有るかに場合分けして特性異常の有無を判定しているのに対し、図７に示す本実施形態では、そのような場合分けを実施することなく特性異常の有無を判定する。なお、図７中、図５と同一符号部分についてはその説明を援用する。また、本実施形態における車両電源システムのハード構成は、図１に示す上記第１実施形態と同じである。

先ず、図７のステップＳ３０において、発電出力度合いＦｄｕｔｙに基づき充電時閾値ＴＨｉｎを設定する。なお、発電停止時にはＦｄｕｔｙ＝０％となるため充電時閾値ＴＨｉｎはゼロに設定される。

続くステップＳ４５では、電流センサ４２により検出されたバッテリ電流ＩＢの値が、放電時閾値ＴＨｏｕｔ〜充電時閾値ＴＨｉｎの範囲内であるか否かを判定する。前記範囲内であると判定された場合には（Ｓ４５：ＹＥＳ）、続くステップＳ５０において電流センサ４２は正常であると判定する。一方、前記範囲内でないと判定された場合には（Ｓ４５：ＮＯ）、続くステップＳ６０において電流センサ４２は特性異常であると判定する。

以上により、本実施形態によっても、充電中および放電中のいずれであっても電流センサ４２の特性異常を判定できるので、特性異常判定の機会増加を図ることができる。但し、発電時に電流センサ４２の検出値がマイナスになっている異常や、放電時に電流センサ４２の検出値がプラスになっている異常については、上記第１実施形態では検出できるものの本実施形態では検出できない。

（第３実施形態）
図８に示す本実施形態では、以下に説明する定電圧要求電気負荷３３が搭載された車両を対象とする。定電圧要求電気負荷３３の具体例としてはナビゲーション装置やオーディオ等が挙げられるが、これらの電気負荷３３は、供給電力の電圧が所定値未満に低下すると装置の作動内容がリセットされてしまうといった不具合が生じる。特に、スタータモータ３１を駆動させるには大電流が要求されるため、内燃機関の始動時にはスタータモータ３１へ大電流が流れ込み、バッテリ電圧が一時的に大きく低下する。すると、定電圧要求電気負荷３３がリセットされてしまう不具合が懸念される。

そこで本実施形態では、バッテリ２０の放電電力またはオルタネータ１０の発電電力をＤＣＤＣコンバータ５０（昇圧回路）により昇圧して電気負荷３３へ供給している。なお、ＤＣＤＣコンバータ５０は、自身の出力電流値を検出する電流検出回路５１を有しており、例えば、電流検出回路５１の検出値を用いて昇圧制御を行っている。

本実施形態では、このようにＤＣＤＣコンバータ５０が有する電流検出回路５１の検出値を利用して、特性異常の判定を次のように設定する。具体的には、ＤＣＤＣコンバータ５０とＥＣＵ４０とを通信線で接続し、電流検出回路５１の検出値がＥＣＵ４０に入力されるように構成する。ＥＣＵ４０は、電流検出回路５１の検出値を加味して、充電時閾値ＴＨｉｎおよび放電時閾値ＴＨｏｕｔを設定する。この設定手法について、図９および図１０を用いて以下に説明する。

図９は、バッテリ２０が充電されている時の電流の流れを示す図であり、一般電気負荷３２の各々に流れ込む電流を負荷電流Ｉ１，Ｉ２と表し、定電圧要求電気負荷３３の各々に流れ込む電流を負荷電流Ｉ３，Ｉ４と表している。また、ＤＣＤＣコンバータ５０を流れる電流、つまり電流検出回路５１の検出値をＩＤＣと表している。そして、ＩＡＬＴ＝ＩＢ＋Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４との関係、およびＩＤＣ＝Ｉ３＋Ｉ４との関係が成り立っている。

ここで、上記第１実施形態にかかる図３の手法によれば「バッテリ電流ＩＢが最大になるのは、発電電流ＩＡＬＴが最大かつ負荷電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４がゼロの時である。」との考えに基づき、「発電電流ＩＡＬＴの最大値（オルタｍａｘ電流）を超えてバッテリ電流ＩＢが大きくならない筈である」との考えにしたがって特性異常を判定することとなる。

しかし本実施形態では、電流検出回路５１によりＩ３＋Ｉ４の電流値（検出値ＩＤＣ）を取得できているので、「オルタｍａｘ電流から検出値ＩＤＣを差し引いた値を超えて、バッテリ電流ＩＢが大きくならない筈である」との考えにしたがって特性異常を判定することができる。つまり、電流センサ４２が正常であれば、バッテリ電流ＩＢの検出値は０Ａ〜オルタｍａｘ電流−ＩＤＣの範囲に収まる筈である。

この点を鑑みた本実施形態では、オルタｍａｘ電流の値からＤＣＤＣコンバータ５０による電流検出値ＩＤＣを差し引いた値を充電時閾値ＴＨｉｎに設定しておき、充電時において、電流センサ４２の検出値が充電時閾値ＴＨｉｎを越えて大きくなっている場合に特性異常であると判定することができる。

図１０は、バッテリ２０が放電している時の電流の流れを示す図であり、この場合には電流センサ４２の検出値（バッテリ電流ＩＢ）はマイナスの値となり、−ＩＢ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４との関係、およびＩＤＣ＝Ｉ３＋Ｉ４との関係が成り立っている。

ここで、上記第１実施形態にかかる図４の手法によれば「バッテリ電流ＩＢが最小になるのは、複数の一般電気負荷３２および定電圧要求電気負荷３３が全て最大負荷で駆動している時である。」との考えに基づき、「電気負荷３２，３３の最大消費電流の合計（消費ｍａｘ電流）を超えてバッテリ電流ＩＢが小さくならない筈である」との考えにしたがって特性異常を判定することとなる。

しかし本実施形態では、電流検出回路５１によりＩ３＋Ｉ４の電流値（検出値ＩＤＣ）を取得できているので、「一般電気負荷３２の最大消費電流の合計に検出値ＩＤＣを加算した値を超えてバッテリ電流ＩＢが小さくならない筈である」との考えにしたがって特性異常を判定することができる。つまり、電流センサ４２が正常であれば、バッテリ電流ＩＢの検出値は一般電気負荷３２の最大消費電流の合計＋ＩＤＣ〜０Ａの範囲に収まる筈である。

この点を鑑みた本実施形態では、一般電気負荷３２の最大消費電流の合計（ＩＲｍａｘ）にＤＣＤＣコンバータ５０による電流検出値ＩＤＣを加算した値を放電時閾値ＴＨｏｕｔに設定しておき、放電時において、電流センサ４２の検出値が放電時閾値ＴＨｏｕｔを越えて小さくなっている場合に特性異常であると判定することができる。

図１１は、本実施形態にかかる特性異常判定の手順を示すフローチャートであり、図５との違いを中心に説明する。Ｆｄｕｔｙに基づき充電時閾値ＴＨｉｎを設定する図５のステップＳ３０に替えて、本実施形態ではステップＳ３１において、ＤＣＤＣコンバータ５０による電流検出値ＩＤＣおよびＦｄｕｔｙに基づき充電時閾値ＴＨｉｎを設定する。つまり、図６に示すＦｄｕｔｙに対応したオルタｍａｘ電流からＩＤＣを差し引いた値に、充電時閾値ＴＨｉｎを設定する。

さらに本実施形態では、ステップＳ３５を追加しており、ＤＣＤＣコンバータ５０による電流検出値ＩＤＣに基づき放電時閾値ＴＨｏｕｔを設定する。つまり、一般電気負荷３２の最大消費電流の合計（ＩＲｍａｘ）にＩＤＣを加算した値に、放電時閾値ＴＨｏｕｔを設定する。

以上により、本実施形態によっても、充電中および放電中のいずれであっても電流センサ４２の特性異常を判定できるので、特性異常判定の機会増加を図ることができる。しかも、ＤＣＤＣコンバータ５０による電流検出値ＩＤＣを加味して充電時閾値ＴＨｉｎおよび放電時閾値ＴＨｏｕｔを設定するので、充電時閾値ＴＨｉｎを小さい値にできるとともに、放電時閾値ＴＨｏｕｔを大きい値にできる。つまり、特性異常の判定に用いる範囲を、正常な電流センサ４２が取りうる検出値の範囲に近づけるように狭くできる。よって、電流センサ４２の特性異常を判定の精度を向上できる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記各実施形態では、発電出力度合いＦｄｕｔｙに応じて異なる値となるオルタｍａｘ電流値（発電最大電流値）に基づき充電時閾値ＴＨｉｎを設定している。これに対し、Ｆｄｕｔｙの変化に拘わらずｄｕｔｙ比が１００％の時のオルタｍａｘ電流値（発電最大電流値）に基づき充電時閾値ＴＨｉｎを設定するようにしてもよい。つまり、図６の例では、充電時閾値ＴＨｉｎの値を１５０Ａに固定して設定する。

これによれば、特性異常の判定精度は低下するものの、充電時閾値ＴＨｉｎの値を固定させるので特性異常判定の処理負荷を軽減できる。

・上記各実施形態では、発電出力度合いＦｄｕｔｙに基づき充電時閾値ＴＨｉｎの値を変化させているが、エンジン回転速度ＮＥや雰囲気温度によってもオルタｍａｘ電流の値は変化するので、これらのエンジン回転速度ＮＥや温度に基づき充電時閾値ＴＨｉｎの値を変化させるようにしてもよい。

１０…オルタネータ（発電機）、３２…一般電気負荷、３３…定電圧要求電気負荷、４２…電流センサ、５０…ＤＣＤＣコンバータ（昇圧回路）、５１…電流検出回路、Ｆｄｕｔｙ…発電出力度合い、Ｓ１０…、Ｓ２０…充電判定手段、Ｓ４０…充電時異常判定手段、Ｓ７０…放電時異常判定手段、ＴＨｉｎ…充電時閾値、ＴＨｏｕｔ…放電時閾値。

Claims

車両に搭載された発電機と、前記発電機による発電電力の充電および車両に搭載された電気負荷への放電を行うバッテリと、充放電する際に前記バッテリを流れるバッテリ電流を検出する電流センサと、を備える車両電源システムに適用され、
前記バッテリが充電中であるか否かを判定する充電判定手段と、
前記充電判定手段により充電中であると判定されている時に、前記電流センサの検出値の絶対値が所定の充電時閾値を超えて大きくなっていれば、前記電流センサが異常であると判定する充電時異常判定手段と、
を備え、
前記充電時閾値は、前記発電機が最大出力で作動している時に前記発電機から出力される電流の値である発電最大電流値に基づき設定されていることを特徴とする電流センサ異常判定装置。
前記発電機の発電出力度合いが低くなっている時ほど前記充電時閾値を低くするよう、車両運転中に前記充電時閾値を変化させることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ異常判定装置。
前記充電時異常判定手段は、前記充電判定手段により充電中であると判定されている時に前記電流センサの検出値の正負が放電側の値であれば、前記電流センサが異常であると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の電流センサ異常判定装置。
車両に搭載された複数の前記電気負荷には、前記バッテリの放電電力の電圧を昇圧回路で昇圧させて印加させる定電圧要求電気負荷が含まれており、
前記昇圧回路が、自身の出力電流値を検出する電流検出回路を有している場合において、
前記充電時閾値は、前記電流検出回路による検出電流値を前記発電最大電流値から差し引いた値に基づき設定されてい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異常判定装置。
前記バッテリが放電中であるか否かを判定する放電判定手段と、
前記放電判定手段により放電中であると判定されている時に、前記電流センサの検出値の絶対値が所定の放電時閾値以上であれば、前記電流センサが異常であると判定する放電時異常判定手段と、
を備え、
前記放電時閾値は、車両に搭載されている複数の前記電気負荷の最大消費電流値の合計に基づき設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電流センサ異常判定装置。
車両に搭載された発電機と、前記発電機による発電電力の充電および車両に搭載された電気負荷への放電を行うバッテリと、前記バッテリが充放電する際のバッテリ電流を検出する電流センサと、を備える車両電源システムに適用され、
前記バッテリが放電中であるか否かを判定する放電判定手段と、
前記放電判定手段により放電中であると判定されている時に、前記電流センサの検出値の絶対値が所定の放電時閾値以上であれば、前記電流センサが異常であると判定する放電時異常判定手段と、
を備え、
前記放電時閾値は、車両に搭載されている複数の前記電気負荷の最大消費電流値の合計に基づき設定されていることを特徴とする電流センサ異常判定装置。
前記放電時異常判定手段は、前記放電判定手段により放電中であると判定されている時に前記電流センサの検出値の正負が充電側の値であれば、前記電流センサが異常であると判定することを特徴とする請求項５または６に記載の電流センサ異常判定装置。
車両に搭載された複数の前記電気負荷には、前記バッテリの放電電力の電圧を昇圧回路で昇圧させて印加させる定電圧要求電気負荷、および前記昇圧回路で昇圧させずに放電電力が供給される一般電気負荷が含まれており、
前記昇圧回路が、自身の出力電流値を検出する電流検出回路を有している場合において、
前記放電時閾値は、前記一般電気負荷の最大消費電流値の合計に前記電流検出回路による検出電流値を加算した値に基づき設定されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の電流センサ異常判定装置。
前記放電判定手段は、前記発電機が発電作動中であるか否かに基づき、前記バッテリが放電中であるか否かを判定することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１つに記載の電流センサ異常判定装置。