JP2018170846A - 電動車両の電流監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価なシステムコストにより過電流の監視機能、ＳＯＣの算出機能及びシステム異常の検出機能を兼ね備えた電動車両の電流監視装置を提供する。【解決手段】高圧バッテリ３とモータ駆動用のインバータ６とを接続する直流電力ライン７にバスバー１６，１７を介装して並列関係の第１及び第２導通路１８，１９を形成し、その抵抗比を１:１として同一電流を流す。第１導通路１８上に第１電流センサ１２を、第２導通路１９上に第２電流センサ１３を配設し、直流電力ライン７を流れる過電流を検出可能な検出領域に対して両電流センサ１２，１３の検出領域を１/２まで狭めて検出精度を高める。第１及び第２電流センサ１２，１３の検出値Ｉ1,Ｉ2を加算した値に基づき過電流の判定及びＳＯＣの算出を行い、検出値Ｉ1,Ｉ2の比較に基づきセンサ故障を判定する。【選択図】図２

Description

本発明は、電動車両の電流監視装置に係り、詳しくは電力ラインを流れる過電流の監視機能、走行バッテリの充電率（State Of Charge、以下ＳＯＣと称する）の算出機能、及びシステム異常の検出機能を兼ね備えた電流監視装置に関する。

この種の電動車両の電流監視装置として、例えば特許文献１に記載のものが提案されている。当該特許文献１の技術では、走行用動力源である走行モータにインバータが接続され、インバータにはメインリレーが介装された直流電力ラインを介して高圧バッテリが接続され、これにより駆動回路が形成されている。高圧バッテリから供給される直流電力がインバータにより三相交流電力に変換されて走行モータに供給され、走行モータの駆動力により車両が走行する。

直流電力ラインを経て流れる電流は電流センサにより検出され、その電流値が駆動回路の設計仕様に基づく上限値を超過すると過電流の発生判定が下されてメインリレーが開成される。このため高圧バッテリからインバータや走行モータ等の電気負荷が切り離され、過電流による破損防止が図られる。
ところで説明の便宜上、以上の過電流の監視機能を機能１）と称すると、その他に電流センサの検出情報を利用した機能として、以下の２）,３）が要求される場合もある。
２）直流電力ラインを流れる電流を逐次積算して高圧バッテリのＳＯＣを算出するＳＯＣの算出機能。
３）直流電力ラインに配設した２つの電流センサの検出値を比較し、比較結果に基づき何れかの電流センサの故障と見なしたときに電流監視システムの異常判定を下すシステム異常の検出機能。

機能１）のための電流センサは、通常の充放電制御による電流領域を超えた大電流である過電流を検出可能な（換言すると、上記のように駆動回路の設計仕様に基づく上限値を検出可能な）広い検出領域を有する必要がある。
その反対に機能２）のための電流センサは、通常の充放電制御による電流領域をきめ細かに検出可能な高い検出精度を有する必要がある。

また、機能３）を実現するには、検出値の比較のために最低限２つの電流センサを備える必要がある。
そこで、以上の１）〜３）の機能が要求される場合、以下の２つの電流センサの設定が考えられる。
図６は従来の電動車両の電流監視装置を示す制御ブロック図である。

走行モータ等の電気負荷１０１が直流電力ライン１０２を介して高圧バッテリ１０３に接続されている点は、上記特許文献１の技術と同様である。直流電力ライン１０２上には第１〜３電流センサ１０４〜１０６が配設され、各電流センサ１０４〜１０６は高圧バッテリ１０３の状態を管理するバッテリＥＣＵ１０７に接続されている。
第１電流センサ１０４は、検出精度は高くないものの過電流を検出可能な広い検出領域を有しており、その検出値に基づき駆動回路に発生する過電流が監視される（機能１）。

第２電流センサ１０５は、第１電流センサ１０４と同じく広い検出領域を有しており、第１電流センサ１０４との検出値の比較に基づきシステム異常が検出される（機能３）。なお、バッテリＥＣＵ１０７には第１電流センサ１０４と第２電流センサ１０５とで互いに独立した電源・検出回路１０７ａが備えられ、何れか一方の電流センサ１０４，１０５の故障に影響されることなく他方の電流センサ１０４，１０５が作動可能となっている。

第３電流センサ１０６は、検出領域は広くないものの充放電制御による電流をきめ細かに検出可能な高い検出精度を有しており、その検出値に基づき高圧バッテリ１０３のＳＯＣが算出される（機能２）。
一方、図７は別の従来の電動車両の電流監視装置を示す制御ブロック図である。
直流電力ライン１０２上には第１，２電流センサ２０１，２０２が配設されており、図６の場合と同じく、バッテリＥＣＵ１０７の電源・検出回路１０７ａは第１電流センサ２０１と第２電流センサ２０２とで独立している。

第１電流センサ２０１は、図６の第１電流センサ１０４と同様に広い検出領域を有しており、その検出値に基づき駆動回路に発生する過電流が監視される（機能１）。
第２電流センサ２０２は、広い検出領域を有し且つ高い検出精度を有しており、その検出値に基づき高圧バッテリ１０３のＳＯＣが算出されると共に（機能２）、第１電流センサ２０１との検出値の比較に基づきシステム異常が検出される（機能３）。

特開平１０−２７１６０３号公報

しかしながら、図６に示す従来の電流監視装置では、機能１）〜３）に対応して３つの電流センサ１０４〜１０６を必要とするため、システムコストが高いという問題がある。
また、図７に示す別の従来の電流監視装置では、検出領域と検出精度を両立させた第２電流センサ２０２により機能２）及び機能３）を実現している。しかしながら、一般的な電流センサでは検出領域と検出精度とがトレードオフの関係にあることから、その双方の条件を単一の第２電流センサ２０２で満足させることは不可能であり、必然的に電流監視装置自体も実現不能と言わざるを得ない。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、検出領域及び検出精度に関するトレードオフの制限を電流センサに課した上で、安価なシステムコストにより過電流の監視機能、ＳＯＣの算出機能及びシステム異常の検出機能を兼ね備えることができる電動車両の電流監視装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の電動車両の電流監視装置は、車両に搭載された走行バッテリと電気負荷とを接続する電力ラインに介装され、該電力ラインに流れる全電流を１としたときに１/Ｎ（Ｎは任意の数）の電流が流される第１導通路と、前記第１導通路に対して並列接続され、前記電力ラインに流れる全電流を１としたときに（Ｎ−１）/Ｎの電流が流される第２導通路と、前記第１導通路に配設されて、前記電力ラインに流れる過電流を検出可能な検出領域を１としたときに１/Ｎが検出領域として設定された第１電流センサと、前記第２導通路に配設されて、前記電力ラインに流れる過電流を検出可能な検出領域を１としたときに（Ｎ−１）/Ｎが検出領域として設定された第２電流センサと、前記第１及び第２電流センサの検出値を加算した値に基づき過電流の有無を判定する過電流判定手段と、前記第１及び第２電流センサの検出値を加算した値に基づき前記走行バッテリの充電率を算出する充電率算出手段と、前記第１電流センサの検出値に対するＮの乗算値と、前記第２電流センサの検出値に対するＮ/（Ｎ−１）の乗算値との比較結果に基づき、該第１及び第２電流センサの故障の有無を判定するセンサ故障判定手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。

このように構成した電動車両の電流監視装置によれば、電力ラインに流れる全電流の１/Ｎを検出する第１電流センサは、過電流を検出可能な検出領域の１/Ｎが検出領域として設定される。また、全電流の（Ｎ−１）/Ｎを検出する第２電流センサは、過電流を検出可能な検出領域の（Ｎ−１）/Ｎが検出領域として設定される。結果として、何れの電流センサも検出領域よりも高い検出精度を優先した特性となる。

このため、検出値を加算した値に基づき過電流の有無を確実に判定可能であると共に、走行バッテリの充電率を高い精度で算出可能となる。また、第１電流センサの検出値に対するＮの乗算値と第２電流センサの検出値に対するＮ/（Ｎ−１）の乗算値との比較結果に基づき、電流センサの故障を判定可能となる。そして、第１及び第２の何れの電流センサも、トレードオフの関係にある検出領域及び検出精度に関する制限を課されても十分に実現可能である。

また、本発明の電動車両の電流監視装置は、車両に搭載された走行バッテリと電気負荷とを接続する電力ラインに介装され、該電力ラインに流れる全電流を１としたときに１/Ｎ（Ｎは任意の数）の電流が流される第１導通路と、前記第１導通路に対して並列接続され、前記電力ラインに流れる全電流を１としたときに（Ｎ−１）/Ｎの電流が流される第２導通路と、前記第１導通路に配設されて、前記電力ラインに流れる過電流を検出可能な検出領域を１としたときに１/Ｎが検出領域として設定された第１電流センサと、前記第２導通路に配設されて、前記電力ラインに流れる過電流を検出可能な検出領域を１としたときに（Ｎ−１）/Ｎが検出領域として設定された第２電流センサと、前記第１及び第２電流センサの検出値を加算した値に基づき過電流の有無を判定する過電流判定手段と、前記第１電流センサの検出値に対するＮの乗算値、または前記第２電流センサの検出値に対するＮ/（Ｎ−１）の乗算値に基づき、前記走行バッテリの充電率を算出する充電率算出手段と、前記第１電流センサの検出値に対するＮの乗算値と、前記第２電流センサの検出値に対するＮ/（Ｎ−１）の乗算値との比較結果に基づき、該第１及び第２電流センサの故障の有無を判定するセンサ故障判定手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。

このように構成した電動車両の電流監視装置によれば、電力ラインに流れる全電流の１/Ｎを検出する第１電流センサは、過電流を検出可能な検出領域の１/Ｎが検出領域として設定される。また、全電流の（Ｎ−１）/Ｎを検出する第２電流センサは、過電流を検出可能な検出領域の（Ｎ−１）/Ｎが検出領域として設定される。結果として、何れの電流センサも検出領域よりも高い検出精度を優先した特性となる。

このため、検出値を加算した値に基づき過電流の有無を確実に判定可能であると共に、第１電流センサの検出値に対するＮの乗算値、または第２電流センサの検出値に対するＮ/（Ｎ−１）の乗算値に基づき、走行バッテリの充電率を高い精度で算出可能となる。また、第１電流センサの検出値に対するＮの乗算値と第２電流センサの検出値に対するＮ/（Ｎ−１）の乗算値との比較結果に基づき、電流センサの故障を判定可能となる。そして、第１及び第２の何れの電流センサも、トレードオフの関係にある検出領域及び検出精度に関する制限を課されても十分に実現可能である。

その他の態様として、前記充電率算出手段が、前記第１電流センサと前記第２電流センサとの検出領域が狭い側の検出値から求めた乗算値に基づき、前記走行バッテリの充電率を算出することが好ましい（請求項３）。
この態様によれば、検出領域が狭い側の電流センサは検出精度の面でより優れるため、走行バッテリの充電率の算出精度をさらに向上可能となる。

その他の態様として、前記第１及び第２導通路が、それぞれの経路断面積と経路長との少なくとも一方の調整により、流される電流が設定されることが好ましい（請求項４）。
この態様によれば、経路断面積と経路長との少なくとも一方の調整により、第１及び第２導通路に流される電流が設定される。
その他の態様として、前記電力ラインに、主バスバーが介装されると共に、該主バスバーの長手方向に所定間隔をおいた箇所に副バスバーの両端部が連結され、前記主バスバー上の連結箇所の間の領域が前記第１導通路とされ、前記副バスバー上の連結箇所の間の領域が前記第２導通路とされることが好ましい（請求項５）。

この態様によれば、主バスバーに副バスバーを連結しただけの簡素な構成により、コストアップを抑制しつつ第１導通路及び第２導通路が形成される。
その他の態様として、前記センサ故障判定手段が、前記第１または第２電流センサの何れか一方の出力が０または最大になったときに、該一方の電流センサの断線または短絡による故障判定を下し、前記過電流判定手段及び前記充電率算出手段が、前記センサ故障判定手段により断線または短絡による故障判定が下された前記一方の電流センサが前記第１電流センサであるときに、前記第２電流センサの検出値に対するＮ/（Ｎ−１）の乗算値に基づき判定・算出処理を実行する一方、前記一方の電流センサが前記第２電流センサであるときに、前記第１電流センサの検出値に対するＮの乗算値に基づき判定・算出処理を実行することが好ましい（請求項６）。

この態様によれば、第１または第２電流センサの何れか一方の出力が０または最大になると故障判定が下される。第１電流センサに対して故障判定が下されたときには、第２電流センサの検出値に対するＮ/（Ｎ−１）の乗算値に基づき判定・算出処理が実行され、第２電流センサに対して故障判定が下されたときには、第１電流センサの検出値に対するＮの乗算値に基づき判定・算出処理が実行される。

本発明の電動車両の電流監視装置によれば、検出領域及び検出精度に関するトレードオフの制限を電流センサに課した上で、安価なシステムコストにより過電流の監視機能、ＳＯＣの算出機能及びシステム異常の検出機能を兼ね備えることができる。

実施形態の電気自動車の電流監視装置を示す制御ブロック図である。 直流電力ラインのバスバー上の第１及び第２電流センサの配設状態を示す斜視図である。 バッテリＥＣＵが実行するバッテリ情報取得ルーチンを示すフローチャートである。 バッテリＥＣＵが実行する第２センサ代替制御ルーチンを示すフローチャートである。 バッテリＥＣＵが実行する第１センサ代替制御ルーチンを示すフローチャートである。 従来の電動車両の電流監視装置を示す制御ブロック図である。 従来の別の電動車両の電流監視装置を示す制御ブロック図である。

以下、本発明を電気自動車の電流監視装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の電気自動車の電流監視装置を示す制御ブロック図である。
本実施形態の電動車両は、走行用動力源として走行モータ２を備えた電気自動車１（以下、単に車両と称する場合もある）であり、図示はしないが走行モータ２は変速機を介して車両１の駆動輪に連結されている。車両１には走行モータ２の電源として高圧バッテリ３（走行バッテリ）が搭載され、走行モータ２と高圧バッテリ３との間に駆動回路４が形成されている。

駆動回路４について説明すると、走行モータ２には交流電力ライン５を介してインバータ６が接続され、インバータ６は直流電力ライン７（出力経路）を介して高圧バッテリ３に接続されている。高圧バッテリ３は、リチウムイオン電池等の多数のセルをバッテリパックに収容して構成され、その電圧は例えば288Ｖに設定されている。
直流電力ライン７上には、一対のリレー８ａ,８ｂからなるメインリレー８が介装されている。メインリレー８は、車両１の図示しない電源スイッチのON・/OFFに応じて閉成と開成との間で切り換えられる。メインリレー８の閉成時には、高圧バッテリ３とインバータ６とが電気的に接続されて走行モータ２が運転可能となり、メインリレー８の開成時には、高圧バッテリ３とインバータ６とが電気的に遮断されて走行モータ２が停止保持される。

メインリレー８の閉成中において走行モータ２が力行制御されると、高圧バッテリ３の直流電力がインバータ６により三相交流電力に変換されて走行モータ２に供給され、駆動輪を駆動して車両１を走行させる。また、車両１の減速中や降坂路等には走行モータ２が回生制御され、発電された三相交流電力がインバータ６により直流電力に変換されて高圧バッテリ３に充電される。

なお、図１には示されていないが、駆動回路４には走行モータ２以外にも冷房・暖房のための空調装置等の各種電気負荷が接続されている。また、車両１には高圧バッテリ３の他に電圧12Ｖの低圧バッテリが搭載されており、高圧バッテリ３からの直流電力の一部がDC-DCコンバータにより降圧されて低圧バッテリに充電され、車両１の灯火類やオーディオ類等の作動に利用される。

高圧バッテリ３の状態はバッテリＥＣＵ１０により管理されており、バッテリ情報としてバッテリＥＣＵ１０から上位の制御ユニットである車両ＥＣＵ１１に入力される。バッテリＥＣＵ１０及び車両ＥＣＵ１１は、それぞれ入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）等から構成されている。
図示はしないが高圧バッテリ３には電圧センサ及び温度センサが備えられ、電圧センサにより検出される高圧バッテリ３の電圧及び温度センサにより検出される高圧バッテリ３の温度がバッテリＥＣＵ１０に入力される。また、高圧バッテリ３とメインリレー８の一方のリレー８ａとの間において、直流電力ライン７の一部の領域（図１中にＡで示す）はバスバーとして構成されている。バスバー上には第１及び第２電流センサ１２，１３が配設され、高圧バッテリ３と走行モータ２との間でバスバーを経て流される電流Ｉが各電流センサ１２，１３によりそれぞれ検出されてバッテリＥＣＵ１０に入力される。バスバーの構成及び電流センサ１２，１３の設定は、本発明の特徴部分であるため、その詳細については後述する。

バッテリＥＣＵ１０は本発明の電流監視装置の役割を果たし、第１及び第２電流センサ１２，１３による検出情報に基づき以下の機能を奏する。
１）バスバーに流れる電流Ｉを常に監視し、その電流値が駆動回路４の設計仕様に対応する上限値を超過すると過電流の発生判定を下し、バッテリ情報として過電流の発生を車両ＥＣＵ１１に出力する過電流の監視機能（過電流判定手段）。
２）バスバーを流れる電流Ｉを逐次積算して高圧バッテリ３のＳＯＣ（充電率）を算出し、バッテリ情報としてＳＯＣを車両ＥＣＵ１１に出力するＳＯＣの算出機能（充電率算出手段）。
３）第１及び第２電流センサ１２，１３の検出値を比較し、比較結果に基づき何れかの電流センサ１２，１３が故障と見なしたときに電流監視システムの異常判定を下し、バッテリ情報として電流監視システムの異常を車両ＥＣＵ１１に出力するシステム異常の検出機能（センサ故障判定手段）。なお、バッテリＥＣＵ１０には第１電流センサ１２と第２電流センサ１３とで互いに独立した電源・検出回路１２ａ，１３ａが備えられ、何れか一方の電流センサ１２，１３の故障に影響されることなく、機能３）のために他方の電流センサ１２，１３が作動可能となっている。

その他にもバッテリＥＣＵ１０は高圧バッテリ３に関わる各種処理を実行しており、例えば、各センサから入力される検出情報等に基づき高圧バッテリ３の劣化度合いを表す劣化指標（ＳＯＨ：State of Health）を推定し、バッテリ情報としてＳＯＨを車両ＥＣＵ１１に出力する。
車両ＥＣＵ１１はバッテリＥＣＵ１０から入力されるバッテリ情報を含めた各種センサ情報に基づき、走行モータ２の運転制御や運転席に設けられたコンビネーションメータ１４の表示制御等の各種制御を実行する。例えば、アクセル開度や車速等に基づき走行モータ２の目標トルクを算出し、目標トルクを達成すべくインバータ６を駆動して走行モータ２を力行制御或いは回生制御する。

また、上記機能１）によりバッテリＥＣＵ１０から過電流の発生が入力されると、車両ＥＣＵ１１はメインリレー８を閉成から開成に切り換えると共に、コンビネーションメータ１４に車両点検を促すメッセージを表示する。これにより、高圧バッテリ３からインバータ６及び走行モータ２を含めた全ての電気負荷が切り離されて過電流による破損が防止されると共に、走行不能になった車両１がキャリアカーで販社等に持ち込まれて点検・修理される。

また、上記機能２）によりバッテリＥＣＵ１０からＳＯＣが入力されると、車両ＥＣＵ１１は並行して入力されるＳＯＨによりＳＯＣを補正し、補正後のＳＯＣに基づき車両１の航続可能距離を逐次算出してコンビネーションメータ１４に表示する。表示された航続可能距離は、充電スタンド等で高圧バッテリ３を充電するタイミングの参考にされる。
また、上記機能３）によりバッテリＥＣＵ１０からセンサ故障に基づく故障電流監視システムの異常が入力されると、車両ＥＣＵ１１はコンビネーションメータ１４に車両点検を促すメッセージを表示する。これにより、車両１が自走で販社等に持ち込まれて点検・修理される。

なお、電流センサ１２，１３が故障したときのバッテリＥＣＵ１０は、基本的に１）の過電流の検出機能、または２）のＳＯＣの算出機能を実行不能になる。しかし、故障側の電流センサ１２，１３を特定可能な場合に限り、代替として正常側の電流センサ１２，１３の検出値を利用して各機能１）,２）を継続できる。このときのバッテリＥＣＵ１０の処理については後述する。

ところで、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、以上の機能１）〜３）を兼ね備えた従来の電流監視装置として図６及び図７のものが考えられる。しかしながら、図６の電流監視装置は電流センサの必要数に起因してシステムコストが高く、図７の電流監視装置は、トレードオフの関係にある検出領域と検出精度とを第２電流センサ２０２が満足できないため実現不能であった。

このような不具合を鑑みて本発明者は、直流電力ライン７を流れる電流Ｉを分流させて、電流センサ１２，１３により検出される電流Ｉの変動幅を縮小する対策を見出した。即ち、分流した電流Ｉをそれぞれ電流センサ１２，１３で検出すれば、電流Ｉの変動幅が縮小して電流センサ１２，１３の検出領域を狭めることができ、その代わりに検出精度を向上できることから、２）のＳＯＣの算出機能を実現できる。そして、それらの電流センサ１２，１３の検出値を加算すれば１）の過電流の監視機能を実現でき、各電流センサ１２，１３の検出値に変動幅の縮小比の逆数を乗算して等価比較できるため、３）のシステム異常の検出機能を実現できる。

本実施形態では、以上の知見に基づきバスバーを構成すると共に電流センサ１２，１３の特性を設定しており、その詳細を説明する。
図２は直流電力ライン７のバスバー上の第１及び第２電流センサ１２，１３の配設状態を示す斜視図である。
バスバーは、主バスバー１６及び副バスバー１７から構成されている。主バスバー１６は直線状をなし、図示はしないが、その右端がインバータ６側の直流電力ライン７の電力ケーブルに接続され、左端が高圧バッテリ３側の直流電力ライン７の電力ケーブルに接続されている。結果として直流電力ライン７の途中に主バスバー１６が介装され、主バスバー１６上には長手方向に所定間隔をおいて一対のボルト孔１６ａが貫設されている。

副バスバー１７は略コ字状をなし、その両端部に貫設されたボルト孔１７ａが主バスバー１６のボルト孔１６ａに重ねられて、図示しないボルト及びナットにより主バスバー１６に連結されている。以下、主バスバー１６上のボルト孔１６ａ（連結箇所）の間の領域（主バスバー１６の長手方向に沿った長さＬ1の領域）を第１導通路１８と称し、副バスバー１７上のボルト孔１７ａ（連結箇所）の間の領域（副バスバー１７の長手方向に沿った長さＬ2の領域）を第２導通路１９と称する。第１及び第２導通路１８，１９は互いに並列接続された関係となる。そして、このように主バスバー１６に副バスバー１７を連結しただけの簡素な構成により、コストアップを抑制した上で第１導通路１８及び第２導通路１９を形成することができる。

第１及び第２導通路１８，１９に同一電流を流すために、その断面積及び長さは以下に述べるように設定されている。
まず、主バスバー１６及び副バスバー１７は同一材質、例えば銅により製作されているため、第１及び第２導通路１８，１９は同一の抵抗率Ｃを有する。また第１及び第２導通路１８，１９は、共に長手方向の全領域で同一の断面形状をなしており、その断面積（経路断面積）をＡ1，Ａ2、長さ（経路長）をＬ1，Ｌ2とする。

第１及び第２導通路１８，１９には直流電力ライン７を経て同一の電圧Ｖが印加され、次式(1)に示すように、第１及び第２導通路１８，１９に流れる電流Ｉは、断面積Ａ1，Ａ2に比例し、長さＬ1，Ｌ2に反比例する。
Ｉ＝Ｖ/Ｃ/・Ａ1/Ｌ1＝Ｖ/Ｃ/・Ａ2/Ｌ2 ……(1)
式(1)から次式(2)を導出できる。
Ａ1・Ｌ2＝Ａ2・Ｌ1 ……(2)
第１及び第２導通路１８，１９の断面積Ａ1，Ａ2及び長さＬ1，Ｌ2は、式(2)の条件を満たすように設定され、これにより第１及び第２導通路１８，１９の抵抗比は１:１になり、常に同一電流Ｉが流される。

以上のように構成されたバスバーにおいて、第１電流センサ１２は主バスバー１６の第１導通路１８上に配設され、第２電流センサ１３は副バスバー１７の第２導通路１９上に配設されている。結果として、第１及び第２電流センサ１２，１３の検出値は常に同一、且つ直流電力ライン７を流れる電流Ｉの１/２になる。
即ち本実施形態では、第１及び第２電流センサ１２，１３により検出される上記した電流Ｉの変動幅の縮小比が共に１/２となり、何れの電流センサ１２，１３の検出値も縮小比の逆数の２を乗算（或いは双方の検出値を加算）することで直流電力ライン７を流れる電流Ｉと見なせると共に、双方の検出値を等価比較できることになる。以下の説明では、第１及び第２電流センサ１２，１３のそれぞれの検出値をＩ1、Ｉ2として区別する。

そして、検出値Ｉ1、Ｉ2を加算した値に基づき過電流の発生を判定する場合、第１及び第２電流センサ１２，１３に要求される検出領域は、例えば図６の従来技術の第１電流センサ１０４のように直流電力ライン７を流れる過電流を検出する場合に比較して１/２まで縮小される。この要求に合わせて第１及び第２電流センサ１２，１３の検出領域は１/２まで狭められ、その代わりに高い検出精度を有するように特性が設定されている。

車両１の電源スイッチのON操作によりメインリレー８が閉成されているときに、バッテリＥＣＵ１０は車両ＥＣＵ１１と共に作動し、図３に示すバッテリ情報取得ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。
まずステップＳ１で、第１及び第２電流センサ１２，１３の検出値Ｉ1,Ｉ2を加算した値（Ｉ1＋Ｉ2）が上限値Ｉmax以上であるか否かを判定する（機能１）に相当）。上限値Ｉmaxは、駆動回路４の設計仕様に基づき予め設定された閾値であり、上限値Ｉmax以上の電流Ｉは駆動回路４にとって回避すべき過電流と見なせる。ステップＳ１の判定がＮo（否定）のときにはステップＳ２に移行し、第１及び第２電流センサ１２，１３の検出値Ｉ1,Ｉ2を加算した値を前回の制御インターバルでのＳＯＣに加算・更新する（機能２）に相当）。

続くステップＳ３では、第１電流センサ１２の検出値Ｉ1に２を乗算した値と第２電流センサ１３の検出値Ｉ2に２を乗算した値との差の絶対値（｜Ｉ1×２−Ｉ2×２｜）が判定値ΔＩ以上であるか否かを判定する（機能３）に相当）。判定値ΔＩは、第１及び第２電流センサ１２，１３の検出値Ｉ1，Ｉ2に含まれる誤差を上回る値として予め設定された閾値であり、差の絶対値が判定値ΔＩ以上の場合には何れかの電流センサ１２，１３に故障が発生していると見なせる。ステップＳ３の判定がＮoのときには、一旦ルーチンを終了する。

なお、ステップＳ３では、第１電流センサ１２の検出値Ｉ1と第２電流センサ１３の検出値Ｉ2との差の絶対値（｜Ｉ1−Ｉ2｜）が判定値ΔＩを２で除算した値以上であるか否かを判定してもよい。実質的に同一結果になり、このような場合も本発明のセンサ故障判定手段に含まれるものとする。
このように駆動回路４に過電流が発生せず（ステップＳ１）、センサ故障によるシステム異常が発生していないときには（ステップＳ３）、各ステップの処理により機能１）〜３）、即ち過電流の監視、ＳＯＣの算出、システム異常の検出が繰り返し実行される。

以上のように本実施形態の第１及び第２電流センサ１２，１３は、検出領域よりも高い検出精度を優先した特性のため、検出値Ｉ1,Ｉ2を加算した値に基づき高圧バッテリ３のＳＯＣを高い精度で算出できると共に、過電流の有無を確実に判定できる。そして何れの電流センサ１２，１３も、トレードオフの関係にある検出領域及び検出精度に関する制限を課されても十分に実現可能である。

結果として、図７に示す従来技術のように検出領域と検出精度を両立させた実現不能な第２電流センサ２０２を用いることなく、過電流の監視機能、ＳＯＣの算出機能及びシステム異常の検出機能を兼ね備えた電流監視装置を成立させることができる。
また、このように第１及び第２の２つの電流センサ１２，１３により機能１）〜３）を実現しているため、３つの電流センサ１０４〜１０６を必要とする図６に示す従来技術に比較してシステムコストを確実に低減することができる。

図３のルーチンに戻って説明を続けると、上記ステップＳ１で過電流発生としてＹes（肯定）の判定を下したときにはステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、バッテリ情報として過電流の発生を車両ＥＣＵ１１に出力する。この場合には、車両ＥＣＵ１１によりメインリレー８が開成に切り換えられると共に、コンビネーションメータ１４に車両点検を促すメッセージが表示される。そしてメインリレー８の開成により、バッテリＥＣＵ１０は機能１）〜３）の各処理を継続する必要がなくなるため、図３のルーチンを終了する。

また、上記ステップＳ３でシステム異常としてＹesの判定を下したときにはステップＳ５に移行し、故障している電流センサ１２，１３の特定が可能か否かを判定する。ステップＳ３において差の絶対値が判定値ΔＩ以上と判定したものの、何れの電流センサ１２，１３の検出値Ｉ1，Ｉ2も中間値を示している場合には、何れが正常値であるか判別できないため、故障している電流センサ１２，１３の特定は不可能である。この場合にはステップＳ５でＮoの判定を下してステップＳ６に移行し、バッテリ情報としてシステム異常を車両ＥＣＵ１１に出力する。よって、車両ＥＣＵ１１によりコンビネーションメータ１４に車両点検を促すメッセージが表示される。

第１電流センサ１２の故障時には、直流電力ライン７を流れる実際の電流Ｉが上限値Ｉmaxに達していなくても、上限値Ｉmax以上の検出値Ｉ1に基づき過電流発生と判定される場合があり得る。結果としてメインリレー８が開成されて、車両１が走行不能に陥ってしまう。また、第２電流センサ１３の故障時には、実際の高圧バッテリ３のＳＯＣからかけ離れたＳＯＣが算出され、そのＳＯＣに基づく出鱈目な走行可能距離を信用した結果、充電タイミングを逃してしまう可能性がある。

何れも重篤な事態であることから、システム異常であり且つ故障センサを特定不能な場合には、機能１）及び機能２）の継続を諦めて図３のルーチンを終了する。
一方、ステップＳ５において、何れか一方の電流センサ１２，１３の出力が０または最大の場合には断線または短絡による故障と断定できるため、その電流センサ１２，１３に対して故障判定を下す。従って、この場合にはステップＳ５でＹesの判定を下してステップＳ７に移行し、故障判定を下した電流センサ１２，１３が第１電流センサ１２であるか否かを判定する。

ステップＳ７の判定がＹesのときにはステップＳ８で第１電流センサ１２に代えて第２電流センサ１３の検出値Ｉ2を利用した代替制御（以下、第２センサ代替制御と称する）を開始し、その後にステップＳ６でバッテリ情報としてシステム異常を車両ＥＣＵ１１に出力する。
また、ステップＳ７の判定がＮoのときにはステップＳ９で第２電流センサ１３に代えて第１電流センサ１２の検出値Ｉ1を利用した代替制御（以下、第１センサ代替制御と称する）を開始し、その後にステップＳ６に移行する。

ステップＳ８で第２センサ代替制御が開始されると、バッテリＥＣＵ１０は図４に示す第２センサ代替制御ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。
まず、ステップＳ１１で第２電流センサ１３の検出値Ｉ2に２を乗算した値が上限値Ｉmax以上であるか否かを判定する（機能１）に相当）。判定がＹesのときには図３のステップＳ４に移行し、バッテリ情報として過電流の発生を車両ＥＣＵ１１に出力する。また、ステップＳ１１の判定がＮoのときにはステップＳ１２に移行し、第２電流センサ１３の検出値Ｉ2に２を乗算してＳＯＣに加算・更新し（機能２）に相当）、以上のルーチンが繰り返される。

このように機能３）により第１電流センサ１２の故障が特定された場合には、第２センサ代替制御が実行されることにより、第２電流センサ１３の検出値Ｉ2に基づき、機能１）の過電流の監視が継続される。よって、例えばコンビネーションメータ１４の表示を無視して車両１の走行が継続された場合、或いは表示に促されて販社等への自走中において、駆動回路４に過電流が発生したとしても、機能１）により確実にメインリレー８が開成されて過電流による破損を防止することができる。

また第２センサ代替制御の実行により、第２電流センサ１３の検出値Ｉ2に基づき機能２）のＳＯＣの算出も継続される。結果として、ＳＯＣに基づく車両１の航続可能距離の算出、及びコンビネーションメータ１４による航続可能距離の表示も継続されて充電タイミングの参考にできるため、その利便性を維持することができる。
一方、ステップＳ９で第１センサ代替制御が開始されると、バッテリＥＣＵ１０は図５に示す第１センサ代替制御ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。第２センサ代替制御ルーチンとの相違点は、第２電流センサ１３の検出値Ｉ2に代えて第１電流センサ１２の検出値Ｉ1を用いる点だけのため、概略のみを述べる。

まずステップＳ２１で、第１電流センサ１２の検出値Ｉ1に２を乗算した値が上限値Ｉmax以上であるか否かを判定し（機能１）に相当）、Ｙesのときには図３のステップＳ４に移行する。判定がＮoのときにはステップＳ２２に移行し、第１電流センサ１２の検出値Ｉ1に２を乗算してＳＯＣに加算・更新する（機能２）に相当）。
従って、第１センサ代替制御の実行により、第１電流センサ１３の検出値Ｉ1に基づき、機能１）の過電流の監視及び機能２）のＳＯＣの算出が継続され、重複する説明はしないが、第２センサ代替制御で述べた効果が得られる。

ところで、本実施形態では、第１及び第２導通路１８，１９に同一電流を流すと共に、各導通路１８，１９に配設した第１及び第２電流センサ１２，１３の検出領域を過電流の検出に要求される検出領域の１/２まで狭めたが、これに限るものではない。双方の導通路１８，１９に異なる電流Ｉを流し、それに対応する異なる検出領域に第１及び第２電流センサ１２，１３を設定してもよい。

即ち、電力ラインに流れる全電流を１としたときに、第１及び第２導通路１８，１９の何れか一方に１/Ｎ（Ｎは任意の数）の電流Ｉを流し、他方に（Ｎ−１）/Ｎの電流Ｉを流すと共に、過電流を検出可能な検出領域を１としたときに、一方の導通路１８，１９に配設した電流センサ１２，１３の検出領域を１/Ｎとし、他方の導通路１８，１９に配設した電流センサ１２，１３の検出領域を（Ｎ−１）/Ｎに設定した条件を満足するものであれば、任意に変更可能である。

例えば、上式(2)に基づく抵抗比の設定により、第１導通路１８に全電流の１/３を流し、第２導通路１９に全電流の２/３を流すように構成した場合には、過電流を検出可能な検出領域に対して、第１電流センサ１２の検出領域を１/３に設定し、第２電流センサ１３の検出領域を２/３に設定すればよい。
この場合の機能１）〜３）の判定処理は、以下に述べる内容となる。

まず、図３の機能１）に関するステップＳ１の処理、及び機能２）に関するステップＳ２の処理に関しては実施形態と相違せず、検出値Ｉ1,Ｉ2を加算した値に基づき過電流の監視及びＳＯＣの算出を実行する。
但し、機能３）に関するステップＳ３の処理については、両電流センサ１２，１３の検出値Ｉ1,Ｉ2を等価比較するために、双方の検出領域の縮小比（上記した電流Ｉの変動幅の縮小比でもある）の逆数を乗算する。即ち、第１電流センサ１２の検出値Ｉ1には縮小比１/３の逆数である３を乗算し、第２電流センサ１３の検出値Ｉ2には縮小比２/３の逆数である３/２を乗算する。結果として、双方共に直流電力ライン７を流れる電流値に換算され、その差の絶対値（｜Ｉ1×３−Ｉ2×２/３｜）と判定値ΔＩとの比較に基づきセンサ故障、ひいてはシステム異常を検出できる。

また図４，５の第２及び第１センサ代替制御でも、各電流センサ１２，１３の出力値Ｉ1,Ｉ2を直流電力ライン７を流れる電流値に換算する必要があるため、実施形態の内容とは相違する。
図４のステップＳ１１，１２では、第２電流センサ１３の検出値Ｉ2に３/２を乗算した値に基づき、過電流の監視及びＳＯＣの算出を実行する。同様に、図５のステップＳ２１，２２では、第１電流センサ１２の検出値Ｉ1に３を乗算した値に基づき、過電流の監視及びＳＯＣの算出を実行する。

以上のように構成した場合でも、重複する説明はしないが実施形態と同様の効果が得られる。
なおステップＳ２では、検出値Ｉ1,Ｉ2を加算した値に代えて、第１電流センサ１２の検出値Ｉ1に３を乗算した値、または第２電流センサ１３の検出値Ｉ2に３/２を乗算した値に基づきＳＯＣを算出してもよい。特に第２電流センサ１３に比較して第１電流センサ１２は検出領域が狭い分、検出精度の面でより優れるため、第１電流センサ１２の検出値Ｉ1を用いれば、ＳＯＣの算出精度をさらに向上させることができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、電気自動車１の電流監視装置に具体化したが、対象となる電動車両は電気自動車に限るものではなく、例えば、走行用動力源としてエンジン及び走行モータを備えたハイブリッド車両に適用してもよい。

１ 電気自動車（電動車両）
２ 走行モータ（電気負荷）
３ 高圧バッテリ（走行バッテリ）
７ 直流電力ライン（電力ライン）
１０ バッテリＥＣＵ（過電流判定手段、充電率算出手段、センサ故障判定手段）
１２ 第１電流センサ
１３ 第２電流センサ
１６ 主バスバー
１７ 副バスバー
１８ 第１導通路
１９ 第２導通路

Claims (6)

1. 車両に搭載された走行バッテリと電気負荷とを接続する電力ラインに介装され、該電力ラインに流れる全電流を１としたときに１/Ｎ（Ｎは任意の数）の電流が流される第１導通路と、
   前記第１導通路に対して並列接続され、前記電力ラインに流れる全電流を１としたときに（Ｎ−１）/Ｎの電流が流される第２導通路と、
   前記第１導通路に配設されて、前記電力ラインに流れる過電流を検出可能な検出領域を１としたときに１/Ｎが検出領域として設定された第１電流センサと、
   前記第２導通路に配設されて、前記電力ラインに流れる過電流を検出可能な検出領域を１としたときに（Ｎ−１）/Ｎが検出領域として設定された第２電流センサと、
   前記第１及び第２電流センサの検出値を加算した値に基づき過電流の有無を判定する過電流判定手段と、
   前記第１及び第２電流センサの検出値を加算した値に基づき前記走行バッテリの充電率を算出する充電率算出手段と、
   前記第１電流センサの検出値に対するＮの乗算値と、前記第２電流センサの検出値に対するＮ/（Ｎ−１）の乗算値との比較結果に基づき、該第１及び第２電流センサの故障の有無を判定するセンサ故障判定手段と
   を備えたことを特徴とする電動車両の電流監視装置。
2. 車両に搭載された走行バッテリと電気負荷とを接続する電力ラインに介装され、該電力ラインに流れる全電流を１としたときに１/Ｎ（Ｎは任意の数）の電流が流される第１導通路と、
   前記第１導通路に対して並列接続され、前記電力ラインに流れる全電流を１としたときに（Ｎ−１）/Ｎの電流が流される第２導通路と、
   前記第１導通路に配設されて、前記電力ラインに流れる過電流を検出可能な検出領域を１としたときに１/Ｎが検出領域として設定された第１電流センサと、
   前記第２導通路に配設されて、前記電力ラインに流れる過電流を検出可能な検出領域を１としたときに（Ｎ−１）/Ｎが検出領域として設定された第２電流センサと、
   前記第１及び第２電流センサの検出値を加算した値に基づき過電流の有無を判定する過電流判定手段と、
   前記第１電流センサの検出値に対するＮの乗算値、または前記第２電流センサの検出値に対するＮ/（Ｎ−１）の乗算値に基づき、前記走行バッテリの充電率を算出する充電率算出手段と、
   前記第１電流センサの検出値に対するＮの乗算値と、前記第２電流センサの検出値に対するＮ/（Ｎ−１）の乗算値との比較結果に基づき、該第１及び第２電流センサの故障の有無を判定するセンサ故障判定手段と
   を備えたことを特徴とする電動車両の電流監視装置。
3. 前記充電率算出手段は、前記第１電流センサと前記第２電流センサとの検出領域が狭い側の検出値から求めた乗算値に基づき、前記走行バッテリの充電率を算出する
   ことを特徴とする請求項２に記載の電動車両の電流監視装置。
4. 前記第１及び第２導通路は、それぞれの経路断面積と経路長との少なくとも一方の調整により、流される電流が設定された
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動車両の電流監視装置。
5. 前記電力ラインには、主バスバーが介装されると共に、該主バスバーの長手方向に所定間隔をおいた箇所に副バスバーの両端部が連結され、前記主バスバー上の連結箇所の間の領域が前記第１導通路とされ、前記副バスバー上の連結箇所の間の領域が前記第２導通路とされた
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電動車両の電流監視装置。
6. 前記センサ故障判定手段は、前記第１または第２電流センサの何れか一方の出力が０または最大になったときに、該一方の電流センサの断線または短絡による故障判定を下し、
   前記過電流判定手段及び前記充電率算出手段は、前記センサ故障判定手段により断線または短絡による故障判定が下された前記一方の電流センサが前記第１電流センサであるときに、前記第２電流センサの検出値に対するＮ/（Ｎ−１）の乗算値に基づき判定・算出処理を実行する一方、前記一方の電流センサが前記第２電流センサであるときに、前記第１電流センサの検出値に対するＮの乗算値に基づき判定・算出処理を実行する
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電動車両の電流監視装置。

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