JP2020016493A - 電流測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電流の測定精度を向上させること。【解決手段】電池パック１１は、複数の二次電池１２を備えるバッテリ１３と、２つの内部電流センサ１５，１６と、電池ＥＣＵ１８と、を備える。電力変換部３１は、インバータ３２と、外部電流センサ３３と、温度センサ３４と、駆動ＥＣＵ３５と、を備える。電池ＥＣＵ１８は、内部電流センサ１５，１６の測定値と、外部電流センサ３３の測定値とを取得する。電池ＥＣＵ１８は、電流センサ１５，１６，３３の測定値同士を比較することで故障判定を行う。電流センサ１５，１６，３３が故障していない場合、電池ＥＣＵ１８は、電流センサ１５，１６，３３の測定値の平均値をバッテリ１３の放電電流とする。電流センサ１５，１６，３３が故障している場合、電池ＥＣＵ１８は、故障していると判定された電流センサの測定値を除外して、平均値を算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、電流測定装置に関する。

バッテリと、バッテリを電力源として駆動する負荷と、を備えた装置では、過電流が生じているか否かの判定や、バッテリの充電率を推定することを目的としてバッテリの電流が測定されている。特許文献１では、電流センサによってバッテリの電流を測定している。

特開２０１８−６０２９号公報

ところで、電流センサの測定値には、ゲイン誤差や直線性誤差などの測定誤差が含まれている。測定誤差は、過電流の判定を行う際の誤判定の原因や、推定した充電率と実際の充電率との乖離が大きくなる原因となる。

本発明の目的は、電流の測定精度を向上させることができる電流測定装置を提供することにある。

上記課題を解決する電流測定装置は、バッテリの電流を測定する３つ以上の電流センサから測定値を取得する取得部と、前記取得部によって取得された前記測定値の平均値を算出し、算出された平均値を前記バッテリの電流とする平均値算出部と、前記３つ以上の電流センサの測定値同士を比較し、前記３つ以上の電流センサのうち他の電流センサの測定値との差が閾値以上である測定値を測定した電流センサは故障していると判定する故障判定部と、を備え、前記平均値算出部は、前記故障判定部により故障したと判定された電流センサがない場合、前記３つ以上の電流センサのうち２つ以上の電流センサの測定値から前記平均値を算出し、前記故障判定部により故障したと判定された電流センサがある場合、前記３つ以上の電流センサのうち故障したと判定された前記電流センサを除いた２つ以上の電流センサの測定値から前記平均値を算出する。

これによれば、複数の電流センサの測定値がバッテリの電流として測定されることになる。複数の電流センサの測定値をバッテリの電流とすることで、単一の電流センサの測定値をバッテリの電流とする場合に比べて、測定誤差の影響を低減することができる。更に、電流センサの故障を判定して、故障したと判定された電流センサの測定値を除いて測定値の平均値を算出する。故障している電流センサの測定値の影響によってバッテリの測定精度が低下することを抑制できる。従って、電流の測定精度を向上させることができる。

上記電流測定装置について、前記取得部は、前記３つ以上の電流センサのうちの少なくとも１つとして、前記バッテリとユニット化された内部電流センサよりも前記バッテリの充放電による発熱の影響を受けにくい外部電流センサから測定値を取得してもよい。

バッテリは、充放電により発熱するため、内部電流センサの周辺温度は上昇しやすい。すると、内部電流センサの測定値は周辺温度の影響によって真値との差が大きくなりやすい。外部電流センサは、バッテリの充放電による発熱の影響を受けにくい。外部電流センサの測定値は、内部電流センサの測定値よりも真値との差が小さくなりやすいといえる。外部電流センサが故障していない場合、外部電流センサの測定値を含んだ複数の測定値から平均値が算出されるため、温度の影響による電流の誤差を低減することができる。

上記課題を解決する電流測定装置は、バッテリの電流を測定する３つ以上の電流センサから測定値を取得する取得部と、前記取得部によって取得された前記測定値の平均値を算出し、算出された平均値を前記バッテリの電流とする平均値算出部と、前記３つ以上の電流センサの測定値同士を比較し、前記３つ以上の電流センサのうち他の電流センサの測定値との差が閾値以上である測定値を測定した電流センサは故障していると判定する故障判定部と、を備え、前記３つ以上の電流センサは、１つの第１電流センサと、第１電流センサとは異なる２以上の第２電流センサと、を含み、前記平均値算出部は、前記故障判定部により故障したと判定された電流センサがない場合、又は、前記故障判定部により故障したと判定された電流センサが前記第１電流センサの場合、前記第１電流センサを除いた前記２つ以上の第２電流センサの測定値から前記平均値を算出し、前記故障判定部により故障したと判定された前記電流センサが前記２つ以上の第２電流センサのうちのいずれかである場合、前記第１電流センサの測定値と、前記２つ以上の第２電流センサのうち故障したと判定されたもの以外の１つ以上の第２電流センサの測定値から前記平均値を算出する。

これによれば、第２電流センサが故障していない場合、複数の第２電流センサから取得した測定値の平均値がバッテリの電流として測定されることになる。第２電流センサが故障していると判定された場合、第１電流センサの測定値と故障していない第２電流センサの測定値から平均値が算出される。従って、第２電流センサのいずれかが故障した場合であっても、第１電流センサの測定値を用いて平均値を算出できる。複数の電流センサから取得した測定値の平均値をバッテリの電流とすることで、単一の電流センサの測定値をバッテリの電流とする場合に比べて、測定誤差の影響を低減することができる。更に、故障している電流センサの測定値の影響によってバッテリの測定精度が低下することを抑制できる。従って、電流の測定精度を向上させることができる。

上記電流測定装置について、前記第１電流センサは、前記バッテリとユニット化された２つ以上の内部電流センサのうちの１つである第１内部電流センサであり、前記２つ以上の第２電流センサは、前記２つ以上の内部電流センサのうち前記第１内部電流センサとは異なる第２内部電流センサと、前記内部電流センサよりも前記バッテリの充放電による発熱の影響を受けにくい外部電流センサと、を含んでもよい。

これによれば、外部電流センサが故障していない場合、外部電流センサの測定値を含んだ複数の測定値から平均値が算出されるため、温度の影響による電流の誤差を低減することができる。

上記電流測定装置について、前記３つ以上の電流センサのうち少なくとも１つの電流センサの周辺温度を測定する温度センサから測定値を取得する温度取得部を備え、前記故障判定部は、前記温度取得部から取得した測定値から前記閾値を導出してもよい。

電流センサの出力には、温度依存性があり、電流センサの温度に応じて各電流センサの測定値は変化する。電流センサの周辺温度を取得して、これに合わせて閾値を設定することで、電流センサの周辺温度に適した閾値を設定できる。

本発明によれば、電流の測定精度を向上させることができる。

フォークリフト及び充電器の概略構成図。 第１実施形態の電池ＥＣＵが行う処理を示すフローチャート。 電流センサの測定値の一例を示す図。 第２実施形態の電池ＥＣＵが行う処理を示すフローチャート。

（第１実施形態）
以下、電流測定装置の第１実施形態について説明する。
図１に示すように、フォークリフト１０は、電池パック１１と、電力変換部３１と、モータＭと、フォークリフト１０の外部に設けられた充電器５１が接続される充電コネクタ４１と、を備える。フォークリフト１０は、モータＭの駆動によって走行動作及び荷役動作を行う電動フォークリフトである。なお、モータＭは、交流電力によって駆動するモータである。図示は省略しているが、モータＭは、フォークリフト１０の走行動作に用いられる走行用モータと、フォークリフト１０の荷役動作に用いられる荷役用モータとを含む。

電池パック１１は、複数の二次電池１２を備えるバッテリ１３と、二次電池１２の電圧を測定する監視部１４と、２つの内部電流センサ１５，１６と、温度センサ１７と、電池ＥＣＵ１８と、リレー１９と、ケース２０と、を備える。電池パック１１は、バッテリ１３、内部電流センサ１５，１６、温度センサ１７、電池ＥＣＵ１８、及び、リレー１９をユニット化し、ケース２０に収容したものである。ケース２０は、電池パック１１の外郭を構成するものである。ケース２０は、少なくともバッテリ１３、内部電流センサ１５，１６及び温度センサ１７を収容しており、これらバッテリ１３、内部電流センサ１５，１６及び温度センサ１７はユニット化されている。なお、電池パック１１の数は、単数でもよいし、複数でもよい。

バッテリ１３は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池１２を直列接続したものである。なお、バッテリ１３としては、複数の二次電池１２を並列接続したものや、複数の二次電池１２を接続してモジュール化したものを直列接続、あるいは、並列接続したものでもよい。

監視部１４としては、電圧検出用の集積回路を用いている。監視部１４は、複数のポートを備え、各二次電池１２の正極及び負極は、電圧検出線によりポートに接続されている。隣り合う二次電池１２同士は、互いに接続される側の電極で電圧検出線及びポートを共用している。これにより監視部１４のポート数及び電圧検出線の数を低減させている。監視部１４は、二次電池１２毎の電圧を測定する。

内部電流センサ１５，１６は、ホール素子やシャント抵抗などの検出部と、検出部の出力を増幅する増幅器とで構成されている。内部電流センサ１５，１６は、バッテリ１３に直列接続されている。内部電流センサ１５，１６は、バッテリ１３の電流を測定する。なお、バッテリ１３の電流とは、バッテリ１３の放電電流及び充電電流のうちの少なくとも一方である。内部電流センサ１５，１６は、バッテリ１３の放電電流及び充電電流の双方（充放電電流）を測定する。以下の説明において、適宜、２つの内部電流センサ１５，１６の一方を第１内部電流センサ１５、他方を第２内部電流センサ１６と称する。

温度センサ１７は、バッテリ１３に１つ設けられていてもよいし、二次電池１２毎に個別に設けられていてもよい。温度センサ１７と内部電流センサ１５，１６とは、同一ケース２０内に収容されてユニット化されているため、温度センサ１７によって測定される温度は、内部電流センサ１５，１６の周辺温度ともいえる。なお、バッテリ１３とユニット化された２つの内部電流センサ１５，１６の周辺温度は、同一とみなすことができる。

電池ＥＣＵ１８は、ＣＰＵと、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなる記憶部と、を備える電子制御ユニット：Electronic Control Unitである。記憶部には、電池パック１１を制御するための種々のプログラムが記憶されている。電池ＥＣＵ１８は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣを備えていてもよい。電池ＥＣＵ１８は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ＡＳＩＣ等の１つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、それらの組み合わせを含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ、並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆるものを含む。

電池ＥＣＵ１８には、信号線Ｌ１，Ｌ２を介して内部電流センサ１５，１６が接続されている。電池ＥＣＵ１８には、信号線Ｌ３を介して温度センサ１７が接続されている。電池ＥＣＵ１８には、信号線Ｌ４を介して監視部１４が接続されている。電池ＥＣＵ１８は、信号線Ｌ１〜Ｌ４を介して内部電流センサ１５，１６の測定値、温度センサ１７の測定値、及び、監視部１４の測定値を取得可能である。なお、内部電流センサ１５，１６の測定値とは、オフセット補正が行われた後の値である。電池ＥＣＵ１８は、監視部１４の測定値や内部電流センサ１５，１６の測定値からバッテリ１３の状態の監視を行う。

電力変換部３１は、インバータ３２と、外部電流センサ３３と、温度センサ３４と、駆動ＥＣＵ３５と、を備える。インバータ３２は、バッテリ１３から供給される直流電力を交流電力に変換してモータＭに出力する。なお、図示は省略するが、インバータ３２は、走行用モータと荷役用モータに対応して個別に設けられている。

外部電流センサ３３としては、例えば、内部電流センサ１５，１６と同一種類のものが用いられる。外部電流センサ３３は、インバータ３２とバッテリ１３との間に配置され、バッテリ１３に直列接続される。外部電流センサ３３は、バッテリ１３から出力される放電電流を測定する。外部電流センサ３３は、電池パック１１のケース２０の外部に設けられており、内部電流センサ１５，１６に比べてバッテリ１３の充放電による発熱の影響を受けにくい。

温度センサ３４は、外部電流センサ３３の周辺温度を測定できるように配置され、外部電流センサ３３の周辺温度を測定する。例えば、電力変換部３１が、少なくとも外部電流センサ３３と温度センサ３４とを収容するケースを有している場合には、外部電流センサ３３の周辺温度とは当該ケース内の雰囲気温度であってもよい。また、例えば外部電流センサ３３及び温度センサ３４が同一基板に搭載されている場合には、当該温度センサ３４によって測定される温度を外部電流センサ３３の周辺温度としてもよい。

駆動ＥＣＵ３５は、ＣＰＵと、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなる記憶部と、を備える電子制御ユニット：Electronic Control Unitである。駆動ＥＣＵ３５は、インバータ３２を制御することでモータＭを駆動させる。駆動ＥＣＵ３５には、信号線Ｌ５を介して外部電流センサ３３が接続されている。駆動ＥＣＵ３５には、信号線Ｌ６を介して温度センサ３４が接続されている。駆動ＥＣＵ３５は、信号線Ｌ５，Ｌ６を介して外部電流センサ３３の測定値、及び、温度センサ３４の測定値を取得可能である。なお、外部電流センサ３３の測定値とは、オフセット補正が行われた後の値である。駆動ＥＣＵ３５と電池ＥＣＵ１８とは、通信線ＣＬ１によって接続されている。駆動ＥＣＵ３５と、電池ＥＣＵ１８とは、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ（Local Interconnect Network）などの通信プロトコルで通信を行うことが可能である。

充電コネクタ４１は、充電器５１からの直流電力が入力される正負の入力端４２，４３と、通信端子４４と、を備える。正極の入力端４２は、バッテリ１３の正極に接続されている。負極の入力端４３は、バッテリ１３の負極に接続されている。通信端子４４は、通信線ＣＬ２によって電池ＥＣＵ１８に接続されている。

充電器５１は、ＡＣ／ＤＣ変換部５２と、ＤＣ／ＤＣ変換部５３と、外部電流センサ５４と、温度センサ５５と、充電器ＥＣＵ５６と、充電コネクタ４１に接続される給電コネクタ５７と、を備える。ＡＣ／ＤＣ変換部５２は、交流電源ＡＣに接続されている。ＡＣ／ＤＣ変換部５２は、交流電源ＡＣから供給される交流電力を直流電力に変換してＤＣ／ＤＣ変換部５３に出力する。ＤＣ／ＤＣ変換部５３は、ＡＣ／ＤＣ変換部５２から供給される直流電力を変圧して出力する。

外部電流センサ５４としては、例えば、内部電流センサ１５，１６と同一種類のものが用いられる。外部電流センサ５４は、ＤＣ／ＤＣ変換部５３と給電コネクタ５７との間に設けられている。外部電流センサ５４は、ＤＣ／ＤＣ変換部５３から出力された充電電流を測定する。外部電流センサ５４は、電池パック１１のケース２０の外部に設けられており、内部電流センサ１５，１６に比べてバッテリ１３の充放電による発熱の影響を受けにくい。

温度センサ５５は、外部電流センサ５４の周辺温度を測定できるように配置され、外部電流センサ５４の周辺温度を測定する。例えば、充電器５１が、少なくとも外部電流センサ５４と温度センサ５５とを収容するケースを有している場合には、外部電流センサ３３の周辺温度とは当該ケース内の雰囲気温度であってもよい。また、例えば外部電流センサ５４と温度センサ５５とが同一基板に搭載されている場合には、当該温度センサ５５によって測定される温度を外部電流センサ５４の周辺温度としてもよい。

充電器ＥＣＵ５６は、ＣＰＵと、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなる記憶部と、を備える電子制御ユニット：Electronic Control Unitである。充電器ＥＣＵ５６は、ＡＣ／ＤＣ変換部５２、及び、ＤＣ／ＤＣ変換部５３を制御することでバッテリ１３の充電を行う。充電器ＥＣＵ５６には、信号線Ｌ７を介して外部電流センサ５４が接続されている。充電器ＥＣＵ５６には、信号線Ｌ８を介して温度センサ５５が接続されている。充電器ＥＣＵ５６は、信号線Ｌ７，Ｌ８を介して外部電流センサ５４の測定値、及び、温度センサ５５の測定値を取得可能である。なお、外部電流センサ５４の測定値とは、オフセット補正が行われた後の値である。

給電コネクタ５７は、ＤＣ／ＤＣ変換部５３の出力側に接続される正負の出力端５８，５９と、通信端子６０と、を備える。給電コネクタ５７の出力端５８，５９は、充電コネクタ４１の入力端４２，４３に接続可能である。給電コネクタ５７の通信端子６０は、充電コネクタ４１の通信端子４４に接続可能である。充電器ＥＣＵ５６は、通信線ＣＬ３を介して通信端子６０に接続されている。

給電コネクタ５７が充電コネクタ４１に接続されると、出力端５８，５９及び入力端４２，４３を介してＤＣ／ＤＣ変換部５３とバッテリ１３とが接続される。これにより、バッテリ１３には充電電流が流れることになる。通信端子４４，６０同士が接続されると、充電器ＥＣＵ５６と電池ＥＣＵ１８とは、通信線ＣＬ２，ＣＬ３によって接続される。充電器ＥＣＵ５６と、電池ＥＣＵ１８とは、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ（Local Interconnect Network）などの通信プロトコルで通信を行うことが可能になる。

次に、電池ＥＣＵ１８によるバッテリ１３の電流測定シーケンスについて説明する。電池ＥＣＵ１８は、図２に示す処理を行うことでバッテリ１３の電流を測定する。まず、バッテリ１３の放電電流を測定する場合について説明を行う。

図２に示すように、ステップＳ１において、電池ＥＣＵ１８は、内部電流センサ１５，１６の測定値を取得する。電池ＥＣＵ１８は、駆動ＥＣＵ３５から外部電流センサ３３の測定値を取得する。バッテリ１３の放電電流を測定する場合、電流の測定に用いられる３つ以上の電流センサは、２つの内部電流センサ１５，１６及び１つの外部電流センサ３３となる。電池ＥＣＵ１８は、３つ以上の電流センサから測定値を取得する取得部として機能しているといえる。

次に、ステップＳ２において、電池ＥＣＵ１８は、温度センサ１７の測定値を取得する。電池ＥＣＵ１８は、駆動ＥＣＵ３５から温度センサ３４の測定値を取得する。電池ＥＣＵ１８は、各電流センサ１５，１６，３３の周辺温度を取得する温度取得部として機能しているといえる。

次に、ステップＳ３において、電池ＥＣＵ１８は各電流センサ１５，１６，３３が故障しているか否かを判定する故障判定を行う。故障判定は、各電流センサ１５，１６，３３の測定値同士を比較することで行われる。電池ＥＣＵ１８は、３つの電流センサ１５，１６，３３の測定値のうち、他の２つの電流センサの測定値との差が閾値以上である測定値がある場合、当該測定値を測定した電流センサは故障していると判定する。例えば、第１内部電流センサ１５の測定値と第２内部電流センサ１６の測定値との差が閾値以上であり、かつ、第１内部電流センサ１５の測定値と外部電流センサ３３の測定値との差が閾値以上である場合、第１内部電流センサ１５は故障していると判定される。即ち、３つ以上の電流センサのうち他の電流センサの測定値との差が閾値以上である測定値を測定した電流センサとは、当該電流センサによって測定された測定値が、その他全ての電流センサによって測定された各測定値に対して閾値以上ずれているものである。電池ＥＣＵ１８は、各電流センサ１５，１６，３３の故障判定を行う故障判定部として機能しているといえる。

なお、内部電流センサ１５，１６同士の測定値を比較する場合と、内部電流センサ１５，１６の測定値と外部電流センサ３３の測定値とを比較する場合とで故障判定を行うための閾値は異なっていてもよい。例えば、内部電流センサ１５，１６同士の測定値を比較する場合の閾値が、内部電流センサ１５，１６の測定値と外部電流センサ３３の測定値とを比較する場合の閾値よりも小さくてもよい。

各電流センサ１５，１６，３３の出力には、温度依存性があり、各電流センサ１５，１６，３３の温度に応じて各電流センサ１５，１６，３３の測定値が変化する。従って、各電流センサ１５，１６，３３の周辺温度の温度差が大きい程、各電流センサ１５，１６，３３の測定値の差が大きくなるおそれがある。内部電流センサ１５，１６の周辺温度は、バッテリ１３の充放電に伴う発熱の影響を受けやすい。一方で、電池パック１１外に設けられた外部電流センサ３３の周辺温度は、内部電流センサ１５，１６の周辺温度に比べてバッテリ１３の充放電に伴う発熱の影響を受けにくい。２つの内部電流センサ１５，１６の周辺温度は同一とみなせるため、周辺温度の影響による２つの内部電流センサ１５，１６の測定値の変化量は同一とみなすことができる。従って、２つの内部電流センサ１５，１６同士の測定値を比較する際に用いられる閾値としては、直線性誤差やゲイン誤差などの測定誤差などが生じることを加味した上で、測定誤差により生じると予想される測定値の差よりも大きな値に設定される。一方で、内部電流センサ１５，１６の周辺温度と外部電流センサ３３の周辺温度には温度差が生じるため、周辺温度の影響により測定値に生じる変化量は、内部電流センサ１５，１６と外部電流センサ３３とで異なることになる。即ち、内部電流センサ１５，１６及び外部電流センサ３３の両方が故障していない場合であっても、内部電流センサ１５，１６の測定値が取り得る範囲と外部電流センサ３３の測定値が取り得る範囲は異なることになる。このため、内部電流センサ１５，１６の周辺温度と外部電流センサ３３の周辺温度に応じて、内部電流センサ１５，１６の測定値と外部電流センサ３３の測定値とを比較する際に用いられる閾値を変動させている。

各電流センサ１５，１６，３３の周辺温度に応じた閾値は、種々の態様で導出することができる。例えば、電池ＥＣＵ１８の記憶部に、各電流センサ１５，１６，３３の測定値と温度との関係をマップや、導出式として記憶する。そして、電池ＥＣＵ１８は、温度センサ１７，３４により測定される各電流センサ１５，１６，３３の周辺温度から、各電流センサ１５，１６，３３の測定値に生じ得る変化量を導出する。電池ＥＣＵ１８は、内部電流センサ１５，１６の測定値に生じ得る変化量と外部電流センサ３３の測定値に生じ得る変化量との差や、測定誤差などを加味して閾値を導出する。即ち、内部電流センサ１５，１６の測定値と外部電流センサ３３の測定値とを比較する際に用いられる閾値と、内部電流センサ１５，１６の測定値同士を比較する際に用いられる閾値とは、周辺温度の差による測定値の差に基づき異ならせてもよい。

ステップＳ３の判定結果が否定の場合、電池ＥＣＵ１８は、ステップＳ４の処理を行う。一方で、ステップＳ３の判定結果が肯定の場合、電池ＥＣＵ１８は、ステップＳ５の処理を行う。

ステップＳ４において、電池ＥＣＵ１８は、３つの電流センサ１５，１６，３３から取得した測定値の平均値を算出する。電池ＥＣＵ１８は、算出した平均値をバッテリ１３の放電電流とし、処理を終了する。ステップＳ５において、電池ＥＣＵ１８は、３つの電流センサ１５，１６，３３のうち故障していると判定された電流センサを除いた２つの電流センサから取得した測定値の平均値を算出する。例えば、ステップＳ３において、第１内部電流センサ１５が故障していると判定された場合、第２内部電流センサ１６の測定値と外部電流センサ３３の測定値との平均値を算出する。電池ＥＣＵ１８は、算出した平均値をバッテリ１３の放電電流とし、処理を終了する。電池ＥＣＵ１８は、各電流センサ１５，１６，３３から取得した測定値の平均値を算出する平均値算出部として機能しているといえる。

次に、バッテリ１３の充電電流を測定する場合について説明する。バッテリ１３の充電電流の測定は、電力変換部３１の外部電流センサ３３の測定値に代えて、充電器５１の外部電流センサ５４の測定値を用いて行われる。また、電力変換部３１の温度センサ３４の測定値に代えて、充電器５１の温度センサ５５の測定値を用いて行われる。詳細にいえば、ステップＳ１において、電池ＥＣＵ１８は、２つの内部電流センサ１５，１６から測定値を取得し、充電器ＥＣＵ５６から１つの外部電流センサ５４の測定値を取得する。バッテリ１３の充電電流を測定する場合、電流の測定に用いられる３つ以上の電流センサは、２つの内部電流センサ１５，１６及び１つの外部電流センサ５４となる。ステップＳ２において、電池ＥＣＵ１８は、温度センサ１７の測定値を取得し、充電器ＥＣＵ５６から温度センサ５５の測定値を取得する。以降の処理については、バッテリ１３の放電電流を測定する場合と同様である。

上記したように、電池ＥＣＵ１８は、予め定められたプログラムを実行することによって、取得部、故障判定部、平均値算出部、及び、温度取得部として機能することになる。従って、本実施形態では、これらの機能を備える電池ＥＣＵ１８が電流測定装置となる。

上記した処理により測定したバッテリ１３の電流から、電池ＥＣＵ１８は、バッテリ１３の充電率の推定や、バッテリ１３に過電流が流れているか否かの判定などを行う。
本実施形態において、バッテリ１３の充電率：ＳＯＣ（State Of Charge）は、電流積算法により推定される。電流積算法は、バッテリ１３の充放電電流を積算することによりＳＯＣを推定する方法である。電池ＥＣＵ１８は、バッテリ１３の充放電が開始されると、バッテリ１３の充放電電流と所定周期との積を所定周期毎に積算することでバッテリ１３の充電容量の変化量［Ａｈ］を算出する。電池ＥＣＵ１８は、バッテリ１３の充電容量の変化量［Ａｈ］をバッテリ１３の満充電容量［Ａｈ］で除算することでバッテリ１３のＳＯＣの変化量を算出する。電池ＥＣＵ１８は、バッテリ１３の充放電前のＳＯＣに算出したＳＯＣの変化量を加算、あるいは、減算することでバッテリ１３のＳＯＣを推定する。

バッテリ１３に過電流が流れているか否かは、バッテリ１３の充放電電流が閾値を超えるか否かにより判定される。電池ＥＣＵ１８は、バッテリ１３に過電流が流れている場合、リレー１９を制御することでバッテリ１３の充放電を遮断する。

第１実施形態の作用について説明する。
電池ＥＣＵ１８は、電流センサ１５，１６，３３から取得した測定値の平均値をバッテリ１３の放電電流とし、電流センサ１５，１６，５４から取得した測定値の平均値をバッテリ１３の充電電流としている。

図３には、縦軸を電圧とし、横軸を電流とした場合の第１内部電流センサ１５の測定値を線Ｌ１１、第２内部電流センサ１６の測定値を線Ｌ１２、外部電流センサ３３の測定値を線Ｌ１３で示している。なお、周辺温度は一定としている。

電池ＥＣＵ１８は、各電流センサ１５，１６，３３のオフセット補正を行っているため、各電流センサの０点は一致している。即ち、オフセット補正を行うことで、オフセット誤差は低減することができる。一方で、直線性誤差やゲイン誤差の影響によって、電流が大きくなるに従い、電流センサ１５，１５，３３の測定値に差が生じることになる。本実施形態では、電流センサ１５，１５，３３から取得した平均値を算出し、算出された平均値をバッテリ１３の電流としているため、測定誤差の影響を低減することができる。なお、図３に示すように、電流センサ１５，１６，３３毎に測定値の極性が異なる場合がある。これは、電流センサ１５，１６，３３の増幅器により反転増幅を行うか、非反転増幅を行うかにより異なる。平均値の算出や、測定値同士の差の算出など、電流センサ１５，１６，３３の測定値を用いて行う処理は、測定値の極性を考慮せずに行われる。

なお、電流センサ１５，１６，３３，５４のオフセット補正は、電流センサ１５，１６，３３、５４に電流が流れていない場合、あるいは、僅かな電流が流れている場合に電流センサ１５，１６，３３，５４の測定値を取得し、取得した値が０点となるように補正を行うことで行われる。電流センサ１５，１６，３３であれば、例えば、フォークリフト１０が停止状態（イグニッションオフ状態）のとき、又は、リレー１９が遮断状態のときに電池ＥＣＵ１８が電流センサ１５，１６，３３の測定値を取得すればよい。外部電流センサ５４であれば、例えば、充電器５１による充電を行っていないとき、又は、リレー１９が遮断状態のときに充電器ＥＣＵ５６が外部電流センサ５４の測定値を取得すればよい。

バッテリ１３の電流を用いた処理を行う場合、バッテリ１３の電流を精度良く測定することが求められる。特に、本実施形態のように、ＳＯＣの推定として電流積算法を用いる場合、測定されるバッテリ１３の電流に誤差が生じると、推定したＳＯＣにも誤差が生じることになる。この誤差が蓄積されると、推定したＳＯＣと実際のＳＯＣに大きな乖離が生じることになる。本実施形態のように、誤差が低減されたバッテリ１３の電流からＳＯＣを算出することで、推定されたＳＯＣと実際のＳＯＣとの差を小さくすることができる。

なお、バッテリ１３の開回路電圧：ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）を求め、ＯＣＶ−ＳＯＣ曲線からＳＯＣを推定することも考えられる。しかしながら、フォークリフト１０の動作中にはバッテリ１３が放電されているためＯＣＶを測定することができず、ＳＯＣを推定することができない。更に、ＯＣＶは二次電池１２の分極の影響を受ける。このため、分極が緩和されるまでは正確にＳＯＣを推定することはできず、バッテリ１３の充放電終了後、分極が解消するための待機時間を必要とする。二次電池１２として合金負極を採用したリチウムイオン電池など、分極が大きく、かつ、分極の解消に長時間を要するものを採用した場合、待機時間が長くなりＳＯＣの推定に要する時間が長くなる。

これに対して、本実施形態では、電流積算法によるＳＯＣの推定を精度良く行うことができるため、ＳＯＣの推定に要する時間を短くできる。
第１実施形態の効果について説明する。

（１−１）電池ＥＣＵ１８は、３つ以上の電流センサの測定値を取得し、取得した測定値の平均値をバッテリ１３の電流としている。測定値の平均値をバッテリ１３の電流とすることで、単一の電流センサの測定値をバッテリ１３の電流とする場合に比べて、測定誤差の影響を低減できる。また、電流センサの故障を判定して、故障していると判定された電流センサの測定値は平均値の算出から除かれる。このため、故障している電流センサの測定値の影響によってバッテリ１３の測定精度が低下することを抑制できる。従って、電流の測定精度を向上させることができる。

（１−２）３つ以上の電流センサから測定値を取得し、故障判定を行っているため、故障した電流センサを特定することができる。仮に、２つの電流センサの測定値を比較することで電流センサの故障判定を行う場合、２つの電流センサの測定値同士の差が閾値を超えた場合に電流センサは故障したと判定する。この場合、２つの電流センサのうちいずれの電流センサが故障したかを特定しにくい。結果として、２つの電流センサの測定値を比較することで故障判定を行う場合、電流センサが故障したと判定された場合には、バッテリ１３の充放電を停止させることになる。

これに対して、３つ以上の電流センサの測定値から故障判定を行う場合、故障した電流センサの測定値は他の電流センサのいずれの測定値からも閾値以上離れることになる。このため、故障した電流センサを特定することができ、故障していない電流センサの測定値からバッテリ１３の電流を測定することができる。従って、電流センサのいずれかが故障した場合であっても、バッテリ１３の充放電を継続させることができる。

（１−３）電池パック１１の外部に設けられた外部電流センサ３３，５４の測定値を故障判定及び平均値の算出に用いている。外部電流センサ３３，５４は、バッテリ１３の発熱による影響を受けにくい。従って、外部電流センサ３３，５４の測定値は、内部電流センサ１５，１６の測定値に比べて温度の影響が小さく、真値との差が小さくなりやすい。外部電流センサ３３，５４が故障していない場合、外部電流センサ３３，５４の測定値が平均値の算出に用いられる。このため、バッテリ１３の電流が真値に近付きやすく、バッテリ１３の測定精度を更に向上させることができる。

（１−４）電池ＥＣＵ１８は、駆動ＥＣＵ３５及び充電器ＥＣＵ５６から外部電流センサ３３，５４の測定値を取得可能である。外部電流センサ３３，５４は、電力変換部３１や充電器５１の既存の構成である。外部電流センサ３３，５４の測定値を利用してバッテリ１３の電流を測定することで、電流センサの数を増やすことなくバッテリ１３の電流の測定が可能である。

（１−５）電池ＥＣＵ１８は、電流センサ１５，１６，３３，５４の周辺温度を取得し、電流センサ１５，１６，３３，５４の周辺温度から故障判定に用いる閾値を設定している。電流センサ１５，１６，３３，５４の出力には、温度依存性があり、電流センサ１５，１６，３３，５４の温度に応じて各電流センサ１５，１６，３３，５４の測定値は変化する。各電流センサ１５，１６，３３，５４の周辺温度に応じて閾値を設定することで、電流センサ１５，１６，３３，５４の周辺温度に適した閾値を設定できる。

（第２実施形態）
電流測定装置の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、電池ＥＣＵ１８の行う処理が第１実施形態とは異なり、他の構成は第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、３つ以上の電流センサのうち予め定められた１つの第１電流センサについては、第１電流センサとは異なる第２電流センサが故障した場合の予備用としている。本実施形態では、第１内部電流センサ１５を第１電流センサとし、第２内部電流センサ１６及び外部電流センサ３３，５４を第２電流センサとして説明を行う。まず、バッテリ１３の電流としてバッテリ１３の放電電流を測定する場合について説明を行う。

図４に示すように、電池ＥＣＵ１８の行う処理のうちステップＳ１〜ステップＳ３の処理は第１実施形態と同一である。即ち、３つの電流センサ１５，１６，３３から測定値を取得し、取得した測定値を比較することで故障判定を行うことは第１実施形態と同様である。

電池ＥＣＵ１８は、ステップＳ３の判定結果が否定の場合、ステップＳ１４の処理を行う。一方で、電池ＥＣＵ１８は、ステップＳ３の判定結果が肯定の場合、ステップＳ１５の処理を行う。

ステップＳ１４において、電池ＥＣＵ１８は、第２内部電流センサ１６の測定値と外部電流センサ３３の測定値との平均値を算出する。第１電流センサである第１内部電流センサ１５を除いた２つの第２電流センサである第２内部電流センサ１６及び外部電流センサ３３の測定値から平均値が算出されるといえる。従って、電流センサ１５，１６，３３に故障が生じていない場合、第１内部電流センサ１５の測定値については故障判定に用いられ、第２内部電流センサ１６の測定値及び外部電流センサ３３については故障判定と平均値の算出の両方に用いられることになる。電池ＥＣＵ１８は、算出した平均値をバッテリ１３の放電電流とし、処理を終了する。

ステップＳ１５において、電池ＥＣＵ１８は、故障していると判定した電流センサが第１電流センサに該当するか、第２電流センサに該当するかを判定する。第１内部電流センサ１５が故障している場合、電池ＥＣＵ１８は第１電流センサが故障していると判定する。第２内部電流センサ１６及び外部電流センサ３３のうちのいずれかが故障している場合、電池ＥＣＵ１８は第２電流センサが故障していると判定する。ステップＳ１５において、第１電流センサが故障していると判定された場合、電池ＥＣＵ１８はステップＳ１４の処理を行う。即ち、電流センサが故障していない場合、又は、故障している電流センサが第１電流センサである場合、第２電流センサである第２内部電流センサ１６の測定値と外部電流センサ３３の測定値との平均値がバッテリ１３の放電電流とされる。一方で、故障している電流センサが第２電流センサである場合、電池ＥＣＵ１８はステップＳ１６の処理を行う。

ステップＳ１６において、電池ＥＣＵ１８は、故障していると判定された第２電流センサの測定値に代えて第１内部電流センサ１５の測定値を用いて測定値の平均値を算出する。即ち、電池ＥＣＵ１８は、第１内部電流センサ１５の測定値と、２つの第２電流センサのうち故障したと判定されたもの以外の第２電流センサの測定値から平均値を算出する。例えば、第２内部電流センサ１６が故障していると判定された場合、電池ＥＣＵ１８は、第１内部電流センサ１５の測定値と外部電流センサ３３の測定値との平均値を算出する。電池ＥＣＵ１８は、算出された平均値をバッテリ１３の放電電流とする。

バッテリ１３の充電電流の測定は、電力変換部３１の外部電流センサ３３の測定値に代えて、充電器５１の外部電流センサ５４の測定値を用いて行われる。第１実施形態と同様に、電池ＥＣＵ１８が予め定められたプログラムを実行することによって、取得部、故障判定部、及び、平均値算出部として機能することになる。従って、本実施形態では、これらの機能を備える電池ＥＣＵ１８が電流測定装置となる。

第２実施形態の効果について説明する。なお、第２実施形態では、以下の効果に加えて、第１実施形態に記載した（１−２）〜（１−５）の効果を得ることもできる。
（２−１）第２電流センサが故障していない場合、第２電流センサの平均値をバッテリ１３の電流としている。第２電流センサが故障した場合、故障した第２電流センサの測定値に代えて第１電流センサの測定値を用いて平均値を算出し、平均値をバッテリ１３の電流としている。複数の電流センサから測定値を取得し、測定値の平均値をバッテリ１３の電流とすることで、単一の電流センサの測定値をバッテリ１３の電流とする場合に比べて、測定誤差を低減することができる。また、故障している電流センサの測定値の影響によってバッテリ１３の測定精度が低下することを抑制できる。従って、電流の測定精度を向上させることができる。

各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。各実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○各実施形態において、内部電流センサを３つ以上設けて、３つ以上の内部電流センサの測定値から故障判定、及び、平均値の算出を行ってもよい。この場合、３つ以上の内部電流センサの周辺温度は同一とみなすことができる。このため、３つ以上の内部電流センサの測定値を用いて故障判定を行う場合、温度に応じて故障判定を行う際の閾値を変更しなくてもよい。

○各実施形態において、電力変換部３１の外部電流センサが３つ以上設けられている場合、電池ＥＣＵ１８は、外部電流センサの測定値から故障判定、及び、バッテリ１３の放電電流の測定を行ってもよい。同様に、充電器５１の外部電流センサが３つ以上設けられている場合、電池ＥＣＵ１８は、外部電流センサの測定値から故障判定、及び、バッテリ１３の充電電流の測定を行ってもよい。

○第１実施形態において、電力変換部３１の外部電流センサが２つ以上設けられている場合、電池ＥＣＵ１８は、２つ以上の外部電流センサに２つの内部電流センサ１５，１６を加えた計４つ以上の電流センサをバッテリ１３の放電電流の測定に用いてもよい。また、電池パック１１と電力変換部３１で計４つ以上の電流センサが設けられている場合、４つ以上の電流センサから３つ以上の電流センサを選択し、選択した電流センサをバッテリ１３の放電電流の測定に用いてもよい。充電器５１の外部電流センサが２つ以上設けられている場合についても同様に、４つ以上の電流センサを充電電流の測定に用いてもよいし、４つ以上の電流センサから選択した電流センサを充電電流の測定に用いてもよい。

○第２実施形態において、電力変換部３１の外部電流センサが２つ以上設けられている場合、電池ＥＣＵ１８は、２つ以上の外部電流センサに２つの内部電流センサ１５，１６を加えた計４つ以上の電流センサをバッテリ１３の放電電流の測定に用いてもよい。この場合、４つ以上の電流センサのうち１つが第１電流センサとなり、第１電流センサとは異なる電流センサが第２電流センサとなる。また、電池パック１１と電力変換部３１で計４つ以上の電流センサが設けられている場合、４つ以上の電流センサから３つ以上の電流センサを選択し、選択した３つ以上の電流センサをバッテリ１３の放電電流の測定に用いてもよい。この場合、選択された３つ以上の電流センサのうちの１つが第１電流センサとなり、選択された３つ以上の電流センサのうち第１電流センサとは異なる電流センサが第２電流センサとなる。充電器５１の外部電流センサ５４が２つ以上設けられている場合についても同様に、４つ以上の電流センサを充電電流の測定に用いてもよいし、４つ以上の電流センサから選択した電流センサを充電電流の測定に用いてもよい。

○第１実施形態において、ステップＳ４で算出される平均値は３つの電流センサの測定値の平均値でなくてもよい。例えば、３つの電流センサの測定値のうち測定値同士の差が小さい２つの測定値の平均値をバッテリ１３の電流としてもよい。即ち、電池ＥＣＵ１８は、３つ以上の電流センサの測定値から選択した２つの電流センサの測定値を用いて平均値を算出してもよい。

○第２実施形態において、第１電流センサを外部電流センサ３３，５４とし、第２電流センサを２つの内部電流センサ１５，１６としてもよい。
○各実施形態において、内部電流センサ１５，１６の周辺温度を個別に測定してもよい。この場合、第１内部電流センサ１５の周辺温度と、第２内部電流センサ１６の周辺温度との差に応じて、内部電流センサ１５，１６の測定値同士の差から故障判定を行う際の閾値を変動させてもよい。

○各実施形態において、温度センサ１７，３４，５５は、少なくともいずれかが設けられていればよい。即ち、少なくとも１つの電流センサ１５，１６，３３，５４の周辺温度を測定する温度センサが設けられていればよく、全ての電流センサ１５，１６，３３，５４に対応した温度センサを設けなくてもよい。

○各実施形態において、閾値は、固定値としてもよい。この場合、各電流センサ１５，１６，３３，５４の温度による影響を加味したマージンを含めて閾値の値を設定する。即ち、温度の影響によって電流センサの測定値同士の差が閾値以上にならず、かつ、電流センサが故障した場合には測定値同士の差が閾値を超えるように閾値を設定する。

○各実施形態において、充電器５１は、車載充電器であってもよい。
○各実施形態において、各電流センサ１５，１６，３３，５４の種類は異なるものであってもよい。この場合、電流センサ１５，１６，３３，５４毎に測定値と温度との関係を記憶部に記憶する。

○各実施形態において、電池ＥＣＵ１８は、バッテリ１３の放電電流、及び、充電電流のうち一方を実施形態の処理によって測定するものであってもよい。
○各実施形態において、バッテリ１３の充電電流には、回生による充電電流が含まれていてもよい。この場合、外部電流センサ３３は、回生による充電電流を測定する。回生によるバッテリ１３の充電電流を測定する場合、電池ＥＣＵ１８は、２つの内部電流センサ１５，１６の測定値及び１つの外部電流センサ３３の測定値からバッテリ１３の充電電流を測定する。回生によるバッテリ１３の充電電流を測定する場合、バッテリ１３の放電電流を測定する場合と同様の処理によってバッテリ１３の電流を測定できる。

○各実施形態において、オフセット補正は必須ではない。即ち、電池ＥＣＵ１８は、オフセット補正が行われた状態の各測定値の平均値を算出する構成でもよいし、オフセット補正が行われていない状態の各測定値を算出する構成でもよい。

○各実施形態において、取得部、故障判定部、平均値算出部、及び、温度取得部は、別々のＥＣＵであってもよい。この場合、取得部、故障判定部、平均値算出部、及び、温度取得部として機能するＥＣＵによって電流測定装置が構成される。

○各実施形態において、電流測定装置は、電気自動車やハイブリッド自動車など、バッテリ１３を電力源とする装置であれば、どのようなものに搭載されていてもよい。
○各実施形態において、ＳＯＣの推定は、ＯＣＶ−ＳＯＣ曲線から推定してもよいし、電流積算によるＳＯＣの推定と、ＯＣＶ−ＳＯＣ曲線によるＳＯＣの推定とを併用してもよい。

１３…バッテリ、１５，１６…内部電流センサ（電流センサ）、１７，３４，５５…温度センサ、１８…電池ＥＣＵ（電流測定装置、取得部、故障判定部、平均値算出部、及び、温度取得部）、３３，５４…外部電流センサ（電流センサ）。

Claims (5)

1. バッテリの電流を測定する３つ以上の電流センサから測定値を取得する取得部と、
   前記取得部によって取得された前記測定値の平均値を算出し、算出された平均値を前記バッテリの電流とする平均値算出部と、
   前記３つ以上の電流センサの測定値同士を比較し、前記３つ以上の電流センサのうち他の電流センサの測定値との差が閾値以上である測定値を測定した電流センサは故障していると判定する故障判定部と、を備え、
   前記平均値算出部は、
   前記故障判定部により故障したと判定された電流センサがない場合、前記３つ以上の電流センサのうち２つ以上の電流センサの測定値から前記平均値を算出し、
   前記故障判定部により故障したと判定された電流センサがある場合、前記３つ以上の電流センサのうち故障したと判定された前記電流センサを除いた２つ以上の電流センサの測定値から前記平均値を算出する電流測定装置。
2. 前記取得部は、前記３つ以上の電流センサのうちの少なくとも１つとして、前記バッテリとユニット化された内部電流センサよりも前記バッテリの充放電による発熱の影響を受けにくい外部電流センサから測定値を取得する請求項１に記載の電流測定装置。
3. バッテリの電流を測定する３つ以上の電流センサから測定値を取得する取得部と、
   前記取得部によって取得された前記測定値の平均値を算出し、算出された平均値を前記バッテリの電流とする平均値算出部と、
   前記３つ以上の電流センサの測定値同士を比較し、前記３つ以上の電流センサのうち他の電流センサの測定値との差が閾値以上である測定値を測定した電流センサは故障していると判定する故障判定部と、を備え、
   前記３つ以上の電流センサは、１つの第１電流センサと、第１電流センサとは異なる２以上の第２電流センサと、を含み、
   前記平均値算出部は、
   前記故障判定部により故障したと判定された電流センサがない場合、又は、前記故障判定部により故障したと判定された電流センサが前記第１電流センサの場合、前記第１電流センサを除いた前記２つ以上の第２電流センサの測定値から前記平均値を算出し、
   前記故障判定部により故障したと判定された前記電流センサが前記２つ以上の第２電流センサのうちのいずれかである場合、前記第１電流センサの測定値と、前記２つ以上の第２電流センサのうち故障したと判定されたもの以外の１つ以上の第２電流センサの測定値から前記平均値を算出する電流測定装置。
4. 前記第１電流センサは、前記バッテリとユニット化された２つ以上の内部電流センサのうちの１つである第１内部電流センサであり、
   前記２つ以上の第２電流センサは、
   前記２つ以上の内部電流センサのうち前記第１内部電流センサとは異なる第２内部電流センサと、
   前記内部電流センサよりも前記バッテリの充放電による発熱の影響を受けにくい外部電流センサと、を含む請求項３に記載の電流測定装置。
5. 前記３つ以上の電流センサのうち少なくとも１つの電流センサの周辺温度を測定する温度センサから測定値を取得する温度取得部を備え、
   前記故障判定部は、前記温度取得部から取得した測定値から前記閾値を導出する請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の電流測定装置。