JP2018122737A - 車両用電源の異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電流検出手段の誤組み付けを検出するとともに、より正確に車両用電源の異常状態を判定することができる車両用電源の異常判定装置を提案することを目的としている。
【解決手段】このため、バッテリと、発電機と、前記発電機の稼働状態を制御する制御手段と、を備えた車両において、検出された電圧に応じてバッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、車両の異常状態を判定する異常判定手段と、を備え、異常判定手段は、発電機の稼働状態と電流検出手段で検出された電流とに基づいて電流検出手段が誤組み付けである異常判定を行う。
【選択図】図１

Description

この発明は車両用電源の異常判定装置に係り、特に電流検出手段の誤組み付けの検出と車両用電源の異常判定とを行う車両用電源の異常判定装置に関するものである。

従来、車両のバッテリには、バッテリの充放電電流を検出する電流センサ（「電流検出手段」ともいう。）が設けられている。
この電流センサの異常を検出する制御手段として、特許文献１に開示されるものがある。
特許文献１は、バッテリに流れる電流を検出することにより、電源回路が異常状態であると判定している。
実際には、発電機が所定の発電状態にあると共にバッテリが充電状態にあるとき、又は、発電機が所定の発電状態にない非発電状態であると共にバッテリが放電状態にあるとき以外は、電源回路が異常状態であると判定している。

特開２００１−６９６８１号公報

ところが、特許文献１では、本来組み付けられる電流センサと特性の異なる電流センサが誤組み付けされた場合、電流センサの特性の違いによって電源回路が異常状態であることを正確に判定することができない。
このような場合に、電流センサを交換するべきであるにもかかわらず、正常な組電池を修理または交換する事態が起こりうる。
より具体的には、図３において、本来は図３（ａ）の特性を持つ電流検出手段ではなく、図３（ｂ）の特性を持つ電流検出手段が組み付けられた場合、電流検出手段で検出された電流値によっては、誤判定してしまう。
つまり、実際は発電機が発電しているにも関わらず、発電機は非発電状態であり、かつ、バッテリが放電状態であると誤判定してしまうためである。

この発明は、電流検出手段の誤組み付けを検出するとともに、より正確に車両用電源の異常状態を判定することができる車両用電源の異常判定装置を提案することを目的とする。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、バッテリと、発電機と、前記発電機の稼働状態を制御する制御手段と、を備えた車両において、検出された電圧に応じて前記バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、前記車両の異常状態を判定する異常判定手段と、を備え、前記異常判定手段は、前記発電機の稼働状態と前記電流検出手段で検出された電流とに基づいて前記電流検出手段が誤組み付けである異常判定を行うことを特徴とする。

この発明によれば、電流検出手段の誤組み付けを検出するとともに、より正確に電源装置の異常状態を判定することができる。

図１は車両用電源の異常判定装置の制御用フローチャートである。（実施例） 図２は電源回路を含む車両のシステム構成図である。（実施例） 図３は電流検出手段のセンサ特性の違いを示す図であり、（ａ）は第１例のセンサ特性を示す図、（ｂ）は第２例のセンサ特性を示す図である。（実施例） 図４は発電モードと充放電電流の方向の関係を示す図である。（実施例） 図５は発電機Ｆ Ｄｕｔｙと充放電電流の方向の関係を示す図である。（実施例） 図６は他の電源回路を含む車両のシステム構成図である。（変形例）

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１〜図５はこの発明の実施例を示すものである。
図２に示すように、ハイブリッド車などからなる電動車両（以下「車両」という）１には、バッテリ（Ｐｂ）２と電気負荷３と実際に発電を行う発電機４と電源回路５とが備えられる。
バッテリ２は、これらの電気負荷３で消費されるよりも多く発電機４が発電しているときにのみ充電可能となっている。
電気負荷３には、バッテリ２から電力が供給される。
発電機４は、バッテリ２からの電力によって駆動されるとともに、バッテリ２に充電可能である。
電源回路５には、電流検出手段６と制御ユニット（ＥＣＵ：コンピュータ装置）７とが備えられる。
制御ユニット７は、制御手段８と、異常判定装置９とが備えられる。
制御手段８は、電流検出手段６から受け取ったセンサ電圧の値からバッテリ２への充放電電流の認識と電流検出手段６自身の故障診断を行っている。
発電機４は、制御手段８からの指示に従い、バッテリ状態や車両状態に応じて発電機４の発電モードとＦ Ｄｕｔｙとを常に変化させる。
例えば、バッテリ２に集中して充電する場合、発電機４の発電モードは通常発電で、電気負荷３の消費分に加えてバッテリ２への充電分を発電する。
また、バッテリ２が全ての電気負荷３の消費分を補うような場合は、発電機４は駆動せず、発電モードは無発電となる。
更に、Ｆ Ｄｕｔｙを調整してバッテリ２への充放電を一時的に中断することで、省燃費な状態で駆動する抑制モードがある。
異常判定装置９は、異常判定手段１０を有する。

電源回路５は、バッテリ２と電気負荷３と発電機４とを接続し、電力の供給経路として、第１及び第２供給経路１１Ａ、１１Ｂとを備える。
第１供給経路１１Ａは、バッテリ２と発電機４とを接続する。
第２供給経路１１Ｂは、電気負荷３と第１供給経路１１Ａの途中の接続点１２とを接続する。
また、電源回路５は、電流検出手段６と制御ユニット７とを接続する連絡信号線１３を備える。

電流検出手段６は、第１供給経路１１Ａ上でバッテリ２と接続点１２との間に配置される。
電流検出手段６は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、車両１の搭載するシステムや設計要求に伴ってセンサ特性が異なっている。
または、生産車種および工程によっては異なるセンサ特性を持つ電流検出手段６が混在している場合がある。
図２に示す如く、電源回路５上の制御手段８が電流検出手段６の提供するセンサ電圧を通して認識するバッテリ２の充放電電流を「Ｉ１」とする。
また、電気負荷３に供給される電流を「Ｉ２」とする一方、発電機４が発電した総電流を「Ｉ３」とする。
なお、図２の矢印の方向を電流の正極の「＋側」とする。
電流検出手段６は、例えば、図３（ａ）及び（ｂ）に示すような特性がある。
図３（ａ）に示すように、電流検出手段６は、例えば、電圧が２．５Ｖで、基準（０Ａ）を判断する。
また、図３（ｂ）に示すように、電流検出手段６は、電圧が３．５Ｖで、基準（０Ａ）を判断するものもある。

制御手段８は、バッテリ状態や車両状態によって発電機４のＦ Ｄｕｔｙを制御し、発電量の調整を行う。
ただし、制御手段８は、電流Ｉ２および総電流Ｉ３の実際の大きさについて認識をすることができず、あくまでもバッテリ２への充放電電流Ｉ１の大きさと発電機４の発電モードおよびＦ Ｄｕｔｙのみを認識している。
この実施例においては、制御手段８の認識できる充放電電流Ｉ１の大きさと発電機４の発電モードおよびＦ Ｄｕｔｙを利用することで、電流検出手段６の誤組み付けを検出する。

制御ユニット７の異常判定装置９の異常判定手段１０は、電流検出手段６で検出された電流値の大きさではなく、電流検出手段６を通して認識した電圧値に基づいて電流検出手段６の異常判定を行う。
具体的には、異常判定手段１０は、電流検出手段６で検出された電流値を読み取り、読み取った電流値から電圧値を算出して認識する。
また、異常判定手段１０は、電流検出手段６の異常判定として、電流検出手段６が故障である異常判定、又は電流検出手段６が誤組み付けである異常判定を行う。

異常判定手段１０は、電流検出手段６を通して認識した電圧値が規定範囲を外れたときに、電流検出手段６が故障である異常判定を行う。
上記の規定範囲とは、図３（ａ）に示すように、上限値（例えば、４．７５Ｖ）と下限値（例えば、０．２５Ｖ）との間の電圧状態である。
また、図３（ｂ）に示すように、上限値（例えば、４．８Ｖ）と下限値（例えば、０．２Ｖ）との間の電圧状態である。

異常判定手段１０は、発電機４の稼働状態と電流検出手段６で検出された電流とに基づいて電流検出手段６が誤組み付けである異常判定を行う。
つまり、異常判定手段１０は、発電機４からバッテリ２ヘ流れる電流の方向を正の方向とし、かつ、バッテリ２から発電機４へ流れる電流の方向を負の方向と判断する。
そして、異常判定手段１０は、発電機４の稼働状態によって判定される電流の方向と電流検出手段６で検出された電流の方向とが相違している場合に電流検出手段６が誤組み付けである異常判定を行う。

＜誤組み付け検出方法１＞
ここで、発電機４の発電モードと制御手段８の認識する充放電電流Ｉ１の方向とを利用した誤組み付け検出方法について説明する。
図４に示すように、発電機４の発電モードは、大きく「通常発電」・「無発電」・「抑制」の３つに分かれており、夫々のモードにおいて充放電電流の方向を断定することができる。
例えば、発電機４が無発電モードである場合、発電機４が駆動していない状態であり、「総電流Ｉ３＝０［Ａ］」である。
電気負荷３はバッテリ２からのみ電源が供給されるため、充放電電流Ｉ１は図２の矢印に対して逆方向、すなわち方向は「−側（≦０［Ａ］）」であると断定することができる。
発電機４の発電モードと充放電電流Ｉ１の関係に相違が生じた場合、電流検出手段６が誤組み付けを検出し、その相違が一定時間継続した際に電流検出手段６が誤組み付けを確定する。

＜誤組み付け検出方法２＞
また、発電機４のＦ Ｄｕｔｙと制御手段８の認識する充放電電流Ｉ１の方向とを利用した誤組み付け検出方法について説明する。
図５に示すように、発電機４の駆動状態によってＦ Ｄｕｔｙ充放電電流の方向を断定することができる。
例えば、発電機４が無発電モードである場合、発電機４が駆動していない状態であり、「Ｆ Ｄｕｔｙ＝０［％］かつ総電流Ｉ３＝０［Ａ］」である。
電気負荷３はバッテリ２からのみ電源が供給されるため、充放電電流Ｉ１は図２の矢印に対して逆方向、すなわち方向は「−側（≦０［Ａ］）」であると断定することができる。
発電機４のＦ Ｄｕｔｙと充放電電流Ｉ１の関係に相違が生じた場合、電流検出手段６が誤組み付けを検出し、その相違が一定時間継続した際に電流検出手段６が誤組み付けを確定する。

これにより、異常判定手段１０は、発電機４の発電モードやＦ Ｄｕｔｙを使用して、電流検出手段６の誤組み付けを検出するとともに、より正確に電源装置の異常状態を判定することができる。

なお、異常判定手段１０は、電流検出手段６の故障を検出したときは、電流検出手段６が誤組み付けである異常判定を実施しない。
これにより、異常判定手段１０は、電流検出手段６の故障状態を正確に判定することができる。

次に、図１の車両用電源の異常判定装置９の制御用フローチャートに沿って説明する。

図１に示すように、異常判定装置９の異常判定手段１０において、制御用プログラムがスタート（１０１）すると、発電機４の発電量に応じた充放電電流Ｉ１の方向検出の処理（１０２）に移行する。
そして、この処理（１０２）の後に、電流検出手段６から充放電電流Ｉ１’を検出する処理（１０３）を行う。
この処理（１０３）の後には、電流検出手段６が故障しているか否かの判断（１０４）に移行する。
この判断（１０４）がＹＥＳの場合には、電流検出手段６が故障しているため、電流検出手段６の異常判定（１０５）を行い、後述する制御用プログラムのリターン（１０８）に移行する。
また、判断（１０４）がＮＯの場合には、電流検出手段６が故障していないため、処理（１０２）で検出した充放電電流Ｉ１と処理（１０３）で検出した充放電電流Ｉ１’との電流方向が一致しているか否かの判断（１０６）に移行する。
この判断（１０６）がＹＥＳの場合には、充放電電流Ｉ１と充放電電流Ｉ１’との電流方向が一致しているため、制御用プログラムのリターン（１０８）に移行する。
判断（１０６）がＮＯの場合には、充放電電流Ｉ１と充放電電流Ｉ１’との電流方向が一致していないため、電流検出手段６の誤組み付け判定（１０７）を行い、制御用プログラムのリターン（１０８）に移行する。

この結果、この実施例において、異常判定装置９の異常判定手段１０は、発電機４の稼働状態と電流検出手段６で検出された電流とに基づいて電流検出手段６が誤組み付けである異常判定を行う。
つまり、異常判定手段１０は、発電機４からバッテリ２ヘ流れる電流の方向を正の方向とし、かつ、バッテリ２から発電機４へ流れる電流の方向を負の方向と判断する。
そして、異常判定手段１０は、発電機４の稼働状態によって判定される電流の方向と電流検出手段６で検出された電流の方向とが相違している場合に電流検出手段６が誤組み付けである異常判定を行う。
これにより、電流検出手段６の誤組み付けを検出するとともに、より正確に電源装置の異常状態を判定することができる。
また、異常判定手段１０は、電流検出手段６の故障を検出したときは、電流検出手段６が誤組み付けである異常判定を実施しない。
これにより、異常判定手段１０は、電流検出手段６の故障状態を正確に判定することができる。

また、この発明の変形例としては、図６に示すように、バッテリ２を電源回路２１内に配置し、バッテリ２と電流検出手段６とを第１供給経路２２Ａにて接続している。
そして、バッテリ２と発電機４とを第２供給経路２２Ｂにて接続している。
更に、電流検出手段６と制御ユニット７の異常判定装置９の異常判定手段１０とを第１連絡信号線２３ａにて接続し、制御ユニット７の制御手段８と発電機４とを第２連絡信号線２３ｂにて接続している。
なお、上述実施例に対して、電気負荷を接続しない場合でも、上記と同様な作用効果を奏する。

なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。

例えば、この発明において、以下のように、他のシステムより電流検出手段の誤組み付けである異常判定を行うことも可能である。
第１に、上記の実施例では、バッテリ（Ｐｂ）の１バッテリシステムとしたが、バッテリ（Ｐｂ）と二次電池（Ｌｉ）との２バッテリシステムや、同じ種類のバッテリ（Ｐｂ）とバッテリ（Ｐｂ）とのバッテリシステムにおいても、同様の効果を得られる。
また、バッテリ（Ｐｂ）とキャパシタとのバッテリシステムやバッテリ（Ｐｂ）とニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）との２バッテリシステム、さらに、３つ以上のバッテリが備えられたバッテリシステムにおいても、同様の効果を得られる。
第２に、発電機の様々な種類（ＩＳＧ、ＬＩＮオルタネータ、リニアオルタネータ、オン・オフオルタネータ）に対応し、同様の効果を得られる。
第３に、発電機の発電モードやＦ Ｄｕｔｙだけでなく、さらに精度を上げるために発電電圧や発電トルクを利用しても、同様の効果を得られる。
第４に、電流センサ特性が異なる様々な部品の組み合わせにも対応し、同様の効果を得られる。

１ 電動車両
２ バッテリ（Ｐｂ）
３ 電気負荷
４ 発電機
５ 電源回路
６ 電流検出手段（「電流センサ」とも換言できる。）
７ 制御ユニット（ＥＣＵ：コンピュータ装置）
８ 制御手段
９ 異常判定装置
１０ 異常判定手段
１１Ａ、１１Ｂ 第１及び第２供給経路
１２ 接続点
１３ 連絡信号線

Claims (3)

1. バッテリと、発電機と、前記発電機の稼働状態を制御する制御手段と、を備えた車両において、検出された電圧に応じて前記バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、前記車両の異常状態を判定する異常判定手段と、を備え、前記異常判定手段は、前記発電機の稼働状態と前記電流検出手段で検出された電流とに基づいて前記電流検出手段が誤組み付けである異常判定を行うことを特徴とする車両用電源の異常判定装置。
2. 前記異常判定手段は、前記発電機から前記バッテリヘ流れる電流の方向を正の方向とし、かつ、前記バッテリから前記発電機へ流れる電流の方向を負の方向と判断し、前記発電機の稼働状態によって判定される電流の方向と前記電流検出手段で検出された電流の方向とが相違している場合に前記電流検出手段が誤組み付けである異常判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用電源の異常判定装置。
3. 前記異常判定手段は、前記電流検出手段の故障を検出したときは、前記電流検出手段が誤組み付けである異常判定を実施しないことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用電源の異常判定装置。

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