JP3690207B2 - Current consumption detector - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に搭載されたバッテリの消費電流を検出するのに用いて好適の、消費電流検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、自動車のようにエンジン(内燃機関)をそなえた車両では、車両に装備された電気機器に電力を供給するためにバッテリがそなえられ、さらに、このバッテリに充電を行なうオルタネータがそなえられている。オルタネータは、エンジンにより駆動され発電を行なって、この発電した電力をバッテリに充電することにより、バッテリを十分な残存容量状態にする。
【0003】
しかし、バッテリが満充電になっていればそれ以上充電することはできず、この状態でオルタネータで発電しても、この分の電力は無駄になってしまう。また、バッテリの残存容量が不足すれば、電気機器の作動に支障をきたす。そこで、このような過剰発電や残存容量不足を防止すべく、バッテリの消費電流を検出する消費電流センサ(消費電流検出装置)を設け、この消費電流センサの検出値に基づきオルタネータの作動を制御する技術が従来より開発されている。この技術では、消費電流センサの検出値から消費電力を算出し、この消費電力分を補うようにオルタネータの発電制御が行なわれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンジンを始動させるスタータの消費電流は、車両に装備された他の電気機器に比べて大きく、特に、スタータが起動した瞬間に突発的に大きくなる(この時の電流を突入電流という)。このため、スタータの作動中であるクランキング中と、スタータの停止したクランキング完了後とでは、消費電流値のレベルが大きく異なってしまう。
【0005】
そこで、クランキング中の大きな突入電流についても検出できるようにするためには、ダイナミックレンジの大きな電流センサを用いることが必要になる。
また、このような電流センサにより得られる検出信号は、通常、増幅回路等によって一定の増幅率で増幅した上で、さらにA/D変換を行なって、種々の演算に用いるようにしている。また、A/D変換によるディジタル分解能は一般に制限があるので、検出信号をディジタル分解能に応じて十分に増幅しないと、ディジタル変換された検出信号が精度の低いものになってしまう。逆に、検出信号を過剰に増幅してしまうとA/D変換器への入力可能範囲を越えてしまう等の不具合を招く。
【0006】
このため、一つの電流センサ系(一定の増幅率で検出信号を増幅する増幅回路等を含むもの)により検出を行なおうとする場合、クランキング中の大きな突入電流値に着目すれば信号の増幅率を大きくすることはできず、クランキング後の通常の大きさの電流値に着目すると信号の増幅率を大きくすることが必要になり、一定の増幅率で増幅を行なう一つの電流センサ系では、クランキング中とクランキング後との両方について電流値を適切に検出することは不可能になる。
【0007】
また、クランキング中の消費電流を検出する消費電流センサと、クランキング完了後の消費電流を検出する消費電流センサとを、別々に設けることも考えられるが、この場合、コストが増加してしまうという課題が生じる。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、低コストで且つバッテリ消費電流を精度良く検出できるようにした、消費電流検出装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の消費電流検出装置では、バッテリ電流検出手段により、バッテリから消費される消費電流値を検出し、このバッテリ消費電流値を、電流値増幅手段により増幅する。この際、バッテリ消費電流値は、クランキングスイッチオンで且つエンジン回転速度が所定回転速度よりも小さい場合には、第1の増幅率で増幅され、クランキングスイッチオンであってもエンジン回転速度が所定回転速度以上の場合及び始動完了後は、第1の増幅率よりも大きい第2の増幅率で増幅される。
また、バッテリ消費電流値は、イグニッションスイッチオンで且つクランキングスイッチオフの場合においても、上記第2の増幅率で増幅されるのが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1〜図3は本発明の一実施形態としての電流センサ(消費電流検出装置)について示す図である。
本実施形態の電流センサ15は、自動車(以下、車両という)に設けられ、かかる車両には、図1(a),(b)に示すように、エンジン(内燃機関)1と、エンジン1を始動するスタータ3と、スタータ3等に電力を供給するバッテリ2とがそなえられている。スタータ3は、バッテリ2から電力を供給されクランクシャフト1aを回転駆動してエンジン1を始動させるようになっている。なお、バッテリ2は、スタータ3だけでなく、点火プラグやその他の車両に装備された種々の電気機器に電力を供給するようになっている。
【0010】
また、車両には、バッテリ2を充電するために、エンジン1により駆動されるオルターネータ4がそなえられている。オルターネータ4は、エンジン1の作動中、クランクシャフト1aにより回転駆動されて発電を行ない、発電した電力はケーブル4aを介してバッテリ2に充電されるようになっている。
また、このエンジン1の吸気系は、上流からエアクリーナ(A/C)5a,吸気管5b,サージタンク5c,吸気マニホールド(インマニ)5dの順に配設され、この吸気系からの燃焼用空気は、吸気ポート1dからエンジン1の燃焼室内に供給される。また、吸気管5bとサージタンク5cとの間に、運転者のアクセル踏込量に応じて開度調整されるスロットルバルブ6が介装されている。また、吸気管5bには、エアフローセンサ(ここではカルマン渦式)7が介装され、スロットルバルブ6には、スロットルバルブ6の開度情報を検出するスロットルポジションセンサ(TPS)6aが付設されており、これらのセンサ類6a,7による検出信号はECU(制御装置)20に送られるようになっている。
【0011】
また、燃焼室内からの排ガスは、排気ポート1eを介して、排気マニホールドやマフラ等からなる図示しない排気系に排出される。
さて、上述したオルターネータ4による発電は、ECU20により制御されるようになっている。図1(a)に示すように、オルタネータ4には、端子P1,P2が設けられ、ECU20には、端子P1からオルタネータ4の出力電流値(発電電流値)を示す信号が入力される。また、端子P2にはオルタネータ4の出力電圧値(発電電圧値)が印加され、ECU20により、端子P2と図示しないアースとの間の接続(接地)がデューティ制御されるようになっている。つまり、端子P2が接地すると、オルタネータ4の調整電圧(出力電圧)が下がって、オルタネータ4からバッテリ2に電流が流れなくなり、ECU20は、端子P1から入力される電流信号を監視しながら端子P2とアースとのデューティ比率(端子P2の接地状態と解放状態との比率)を制御することにより、オルタネータ4の発電電流値が所定値になるようフィードバック制御して、これにより、所定量の電力を発生させるようになっているのである。
【0012】
また、従来技術と同様に、バッテリ2が満充電された状態では、オルタネータ4で発電しても、この分の電力はバッテリ2に充電されず無駄になってしまう。そこで、このような過剰発電を防止するとともにバッテリ2を十分な充電量(残存容量)状態に保持するために、常に、消費された電力量と略等しい量の電力を発生させるようにオルタネータ4の作動がECU20により制御されるようになっている。
【0013】
このため、バッテリ消費電力を正確に検出すべく、電流センサ(消費電流検出装置)15が装備されている。この電流センサは、バッテリ2から消費されるバッテリ消費電流(放電電流)を検出するセンサ部(バッテリ電流検出手段)16と、センサ部16の検出値(消費電流値)を増幅する増幅部(電流値増幅手段)17とをそなえて構成されている。なお、バッテリ2からのケーブル2aは、図示しないが、スタータ3以外の電気機器(例えば点火プラグ等)にも接続されており、電流センサ15はスタータ3だけでなく車両に搭載された全ての電気機器に消費される消費電流を検出する。
【0014】
従来技術の課題として説明したが、スタータ3の消費電流は、車両に装備された他の電気機器の消費電流に比べて大きいので、図2に示すように、スタータ3の作動するクランキング中(クランキングスイッチオン)と、クランキング完了後のようにスタータ3が作動していない時(クランキングスイッチオフ)とでは、バッテリ消費電流が大きく異なる。特にスタータ3の起動直後に発生する突入電流は、スタータ3が作動していない時のバッテリ消費電流に比べて極端に大きいため、このように大きく異なるレンジの消費電流を、1つの電流センサ(信号増幅回路を含む消費電流検出装置)により正確に検出するのは困難である。
【0015】
そこで、本電流センサ15では、センサ部16をクランキング中の突入電流をも測定しうるようなダイナミックレンジの大きなものを用いるとともに、増幅部17に、図1(b)に示すように増幅回路17a,17bの2つの増幅回路をそなえており、第一の増幅回路17aには、突入電流のような大きな消費電流に対しても正常に機能するような増幅率の比較的小さい第1の増幅率が選定され、第二の増幅回路17bには、スタータ3が作動していない時の小さな消費電流を対象として増幅率の比較的大きい第2の増幅率が選定されている。
【0016】
そして、ECU20からの制御指令に応じて、クランキング中、且つ、エンジン回転速度Nが所定回転速度N0よりも小さくスタータ3の負荷が大きいとき、即ち、バッテリ消費電流が多いときについては、増幅率の比較的小さい第一の増幅回路17aが選択され、クランキング完了後又はクランキング中であってもエンジン回転速度Nが所定回転速度N0以上でスタータ3の負荷が小さいとき(ただし、クランキング開始前でイグニションオンの場合も含む)、即ち、バッテリ消費電流が少ないときについては、増幅率の比較的大きい第二の増幅回路17bが選択されるようになっている。
【0017】
このようにすることにより、図2に示すように、バッテリ消費電流が多いときについては、第一の増幅回路17aによりセンサ部16の検出値が比較的小さい増幅率で増幅され、一方、バッテリ消費電流が少ないときについては、第二の増幅回路17bによりセンサ部16の検出値が比較的大きい増幅率で増幅され、この増幅後の検出値がECU20に入力されるようになっている。
【0018】
なお、このようにECU20に入力された増幅後の検出値は、アナログ値からデジタル値に変換(A/D変換)された後、その増幅率に応じた所定の係数Ka,Kbを乗じられて補正されるようになっている。これにより、ECU20では、かかる増幅率の差に影響を受けること無く、実際のバッテリ消費電流(実バッテリ消費電流)に応じてオルタネータ4の作動を制御することができるようになっている。
【0019】
なお、図1(b)に示すように、増幅部17における増幅回路17a,17bの切り換えは、ECU20の制御指令(増幅率切換指示)に応じて、スイッチS1 ,S2 を切り換えることにより行なわれるようになっている。つまり、第一の増幅回路17aを選択するときには、センサ部16の出力端子Ps と増幅回路17aの入力端子PiaとがスイッチS1 により接続されるとともに増幅回路17aの出力端子PeaとECU20への出力端子PE とがスイッチS2 により接続され、一方、増幅回路17bを選択するときには、センサ部16の出力端子Ps と増幅回路17bの入力端子PibとがスイッチS1 により接続されるとともに増幅回路17bの出力端子PebとECU20への出力端子PE とがスイッチS2 により接続されるようになっている。
【0020】
なお、エンジン回転速度Nは、クランクシャフト1aに付設されたクランク角センサ1bからの検出値に基づいて、ECU20において算出されるようになっている。
また、ECU20は、エンジン1にそなえられたキースイッチ(クランキングスイッチも含む)11のキーポジションがスタータオン(即ち、クランキングスイッチオン)とされている場合に、クランキング中であると判定し、スタータオンの後、スタータオフされた場合に、クランキング完了後であると判定するようになっている。
【0021】
本発明の一実施形態としての電流センサ15は上述のように構成されており、消費電流を求める際には、キースイッチ11がイグニションオンになると同時に制御がスタートし、例えば図3に示すように消費電流の検出が行なわれる。つまり、まず、ステップA10で、クランキングスイッチがオンであるか否か、即ち、キースイッチ11のキーポジションがイグニションポジションからスタータポジション(つまり、スタータオン)とされているか否かが判定される。クランキングスイッチがオフ(スタータオフ)の場合には、クランキング中ではなくスタータ3は停止しており、バッテリ消費電流は比較的小さいとしてステップA50に進み、一方、クランキングスイッチオン(スタータオン)の場合には、クランキング中(スタータ3は作動中)であるとしてステップA20に進む。
【0022】
ステップA20では、クランク角センサ1bの検出信号θに基づいて演算されたエンジン回転速度Nと所定回転速度(所定値)N0との比較が行なわれる。エンジン回転速度Nが所定回転速度N0以上の場合には、始動が完了してスタータ3の負荷は小さくバッテリ消費電流は小さいとしてステップA50に進む。一方、エンジン回転速度Nが所定回転速度N0よりも小さい場合には、スタータ3による始動は完了しておらずバッテリ消費電流は大きいとしてステップA30に進み、センサ部16により検出されたバッテリ消費電流値が、増幅部17において第一の増幅回路17aにより比較的小さい増幅率で増幅される(電流センサ15において増幅率小が選択される)。そして、この増幅後の検出値は、ECU20に出力され、ECU20において、A/D変換された後、増幅率に応じた所定の係数Kaが乗じられて、実バッテリ消費電流として補正され(ステップA40)、リターンする。
【0023】
さて、ステップA50では、センサ部16により検出されるバッテリ消費電流値は、小さいとして、増幅部17において第二の増幅回路17bにより、比較的大きい増幅率で増幅され(電流センサ15において増幅率大が選択され)、この増幅後の検出値は、ECU20において、A/D変換された後、増幅率に応じた所定の係数Kbが乗じられて実バッテリ消費電流として補正され(ステップA60)、リターンする。
【0024】
なお、係数Ka,Kbは、上述したように増幅率の違いを補正するためのもので、第一の増幅回路17aの増幅率と係数Kaとを乗じた値と、第二の増幅回路17bの増幅率と係数Kbとを乗じた値とが略等しくなるように設定される。つまり、異なる比率(増幅率)で増幅されて入力されてくる検出値を、このような係数Ka,Kbを乗じることにより同一条件での検出値とすべく補正しているのである。
【0025】
このようにしてバッテリ消費電流が求められるが、バッテリ2に所定量以上の電力が充電された状態では、オルタネータ4で発電しても、この分の電力は無駄になってしまうため、このような過剰な発電を防止するとともにバッテリ2に十分な容量の電力が常に蓄えられるように、ECU20は、かかるバッテリ消費電流に基づいて消費電力量を演算し、この消費電力量と略等しい量の電力を発生させるようにオルタネータ4の作動を制御する。
【0026】
このように、本電流センサ15では、スタータ3の負荷が大きくバッテリ2の消費電流が大きいときには、第一の増幅回路17aによりセンサ部16の検出値が比較的小さい増幅率で増幅され、クランキング完了直前のようにスタータ3の負荷が小さい時又はクランキングが完了してスタータ3が停止している時のようにバッテリ2の消費電流が小さいときには、第二の増幅回路17bにより、センサ部16の検出値が比較的大きい増幅率で増幅される。
【0027】
つまり、バッテリ消費電流の大きさに応じて、そのバッテリ消費電流に対して最適な増幅率で信号を増幅する増幅回路が選択されるので、例えば、A/D変換器に常に適切な大きさのアナログ信号が入力されて、1つの電流センサ15により大きく異なるレンジの消費電流を精度良く検出できるのである。
これにより、1つの電流センサ15を用いるだけの低コストの構成としながらも、消費電流を精度良く検出してオルタネータ4による発電を効率的に行なうことができるという利点がある。また、オルタネータ4による発電は、エンジントルクを電気に変換することであり、したがって、発電制御の精度を向上させることにより、過剰発電によるエンジントルクの損失を抑制することができるという利点や、バッテリ2の充電率(バッテリ2の残存容量/満充電容量)を所定状態に保持できるという利点もある。
【0028】
なお、本発明の消費電流検出装置は、上述の実施形態のものに限定されず、例えば、上述の実施形態では、スタータ作動中であっても、エンジン回転速度Nが所定回転速度N0以上の場合には、突入電流は終了しているものと考えられるため、比較的大きい増幅率が設定される(第二の増幅回路17bが使用される)ようになっているが、検出制御の簡素化を考えて、スタータ作動中については、エンジン回転速度Nにかかわらず、比較的小さい増幅率が設定される(第一の増幅回路17aが使用される)ようにしても良い。
【0029】
また、スタータ作動中であるか否かに関わらず、単にエンジン回転速度Nが所定回転速度N0よりも大きくなったら、増幅部17の増幅率を大きい設定に切り換えるようにしてもよいし、或いは、スタータ3によるクランキングが開始してから所定エンジン行程数経過後に、増幅率を大きい設定に切り換えるようにしてもよい。
【0030】
また、各実施形態では、イグニションオンを前提としてバッテリ消費電流を検出しているが、キースイッチ11がアクセサリモードの場合にも、バッテリ2の電力を消費するので、このような場合に始動後と同様な手法でバッテリ消費電流を検出するようにして、オルタネータ4の作動制御等に利用するようにしてもよい。
【0031】
なお、本発明は、上述の実施形態のように自動車に適用できるだけでなく、自動車のような車両は勿論、内燃機関及びバッテリを搭載した乗物に広く適用しうるものである。
【0032】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の消費電流検出装置では、バッテリ電流検出手段により検出されたバッテリ消費電流値は、クランキングスイッチオンで且つエンジン回転速度が所定回転速度よりも小さい場合には、第1の増幅率で増幅され、クランキングスイッチオンであってもエンジン回転速度が所定回転速度以上の場合及び始動完了後は、第1の増幅率よりも大きい第2の増幅率で増幅され、スタータによる内燃機関の始動が完了するまでよりも、始動完了後のほうが大きな増幅率で増幅されることになり、一つの消費電流検出装置により、バッテリ消費電流値の大きな始動完了前及びバッテリ消費電流値の小さな始動完了後の何れにおいても、バッテリ消費電流値を適切な増幅率により増幅して検出することができる。したがって、低コストで且つバッテリ消費電流を精度良く検出できるようになるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる模式図であり、(a)は内燃機関の構成を示す 図、(b)は(a)のA部(消費電流検出装置)の回路図である。
【図2】本発明の一実施形態としての消費電流検出装置の作用を説明するための模式図である。
【図3】本発明の一実施形態としての消費電流検出装置の制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン(内燃機関)
2 バッテリ
3 スタータ
15 電流センサ(消費電流検出装置)
16 センサ部(バッテリ電流検出手段)
17 増幅部(電流値増幅手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a consumption current detection apparatus suitable for detecting consumption current of a battery mounted on an automobile.
[0002]
[Prior art]
In general, a vehicle equipped with an engine (internal combustion engine) such as an automobile is provided with a battery for supplying electric power to electric equipment mounted on the vehicle, and further provided with an alternator for charging the battery. ing. The alternator is driven by the engine to generate electric power, and the generated electric power is charged into the battery, thereby bringing the battery into a sufficient remaining capacity state.
[0003]
However, if the battery is fully charged, it cannot be charged any further, and even if power is generated by the alternator in this state, this amount of power is wasted. In addition, if the remaining capacity of the battery is insufficient, the operation of the electric device is hindered. Therefore, in order to prevent such excessive power generation and shortage of remaining capacity, a current consumption sensor (current consumption detection device) that detects the current consumption of the battery is provided, and the operation of the alternator is controlled based on the detection value of this current consumption sensor. Technology has been developed. In this technique, power consumption is calculated from the detection value of the current consumption sensor, and power generation control of the alternator is performed so as to compensate for this power consumption.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the consumption current of the starter that starts the engine is larger than that of other electric devices installed in the vehicle, and particularly suddenly increases at the moment when the starter is activated (the current at this time is referred to as an inrush current). For this reason, the level of the current consumption value differs greatly during cranking when the starter is in operation and after completion of cranking when the starter is stopped.
[0005]
Therefore, in order to be able to detect a large inrush current during cranking, it is necessary to use a current sensor with a large dynamic range.
Further, the detection signal obtained by such a current sensor is normally amplified at a constant amplification factor by an amplifier circuit or the like, and further subjected to A / D conversion to be used for various calculations. In addition, since the digital resolution by A / D conversion is generally limited, if the detection signal is not sufficiently amplified according to the digital resolution, the digitally converted detection signal becomes low in accuracy. Conversely, if the detection signal is excessively amplified, problems such as exceeding the allowable input range to the A / D converter are caused.
[0006]
For this reason, when trying to detect with one current sensor system (including an amplifier circuit that amplifies the detection signal at a constant amplification factor), the signal is amplified by focusing on the large inrush current value during cranking. The rate cannot be increased, and it is necessary to increase the signal amplification factor when focusing on the normal current value after cranking. With one current sensor system that performs amplification at a constant amplification factor, Thus, it becomes impossible to detect the current value appropriately both during cranking and after cranking.
[0007]
In addition, it may be possible to separately provide a current consumption sensor that detects current consumption during cranking and a current consumption sensor that detects current consumption after completion of cranking, but in this case, the cost increases. The problem arises.
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a consumption current detection device that can detect battery consumption current with low cost and high accuracy.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the consumption current detection device of the present invention, the battery current detection means detects the consumption current value consumed from the battery, and the current value amplification means amplifies the battery consumption current value. At this time, the battery current consumption value is amplified by the first amplification factor when the cranking switch is on and the engine rotation speed is lower than the predetermined rotation speed. When the rotation speed is equal to or higher than the predetermined rotation speed and after the start is completed, the signal is amplified with a second gain larger than the first gain .
The battery current consumption value is preferably amplified at the second amplification factor even when the ignition switch is on and the cranking switch is off.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 are diagrams showing a current sensor (consumption current detection device) as an embodiment of the present invention.
The current sensor 15 of the present embodiment is provided in an automobile (hereinafter referred to as a vehicle), and the vehicle includes an engine (internal combustion engine) 1 and an engine 1 as shown in FIGS. A starter 3 for starting and a battery 2 for supplying power to the starter 3 and the like are provided. The starter 3 is supplied with electric power from the battery 2 and rotationally drives the crankshaft 1 a to start the engine 1. The battery 2 supplies electric power not only to the starter 3 but also to various electric devices equipped on the spark plug and other vehicles.
[0010]
The vehicle is also provided with an alternator 4 driven by the engine 1 in order to charge the battery 2. The alternator 4 is rotationally driven by the crankshaft 1a during operation of the engine 1 to generate electric power, and the generated electric power is charged in the battery 2 via the cable 4a.
Further, the intake system of the engine 1 is arranged from the upstream in the order of an air cleaner (A / C) 5a, an intake pipe 5b, a surge tank 5c, and an intake manifold (intake manifold) 5d, and combustion air from the intake system is It is supplied from the intake port 1d into the combustion chamber of the engine 1. Further, a throttle valve 6 whose opening degree is adjusted according to the driver's accelerator depression amount is interposed between the intake pipe 5b and the surge tank 5c. An air flow sensor (here, Karman vortex type) 7 is interposed in the intake pipe 5b, and a throttle position sensor (TPS) 6a for detecting opening information of the throttle valve 6 is attached to the throttle valve 6. The detection signals from these sensors 6 a and 7 are sent to an ECU (control device) 20.
[0011]
Further, the exhaust gas from the combustion chamber is discharged through an exhaust port 1e to an exhaust system (not shown) including an exhaust manifold and a muffler.
Now, the power generation by the alternator 4 described above is controlled by the ECU 20. As shown in FIG. 1A, the alternator 4 is provided with terminals P1 and P2, and the ECU 20 receives a signal indicating the output current value (generated current value) of the alternator 4 from the terminal P1. Further, the output voltage value (power generation voltage value) of the alternator 4 is applied to the terminal P2, and the connection (grounding) between the terminal P2 and a ground (not shown) is duty controlled by the ECU 20. That is, when the terminal P2 is grounded, the adjustment voltage (output voltage) of the alternator 4 is lowered, so that no current flows from the alternator 4 to the battery 2, and the ECU 20 monitors the current signal input from the terminal P1 and the terminal P2. By controlling the duty ratio with respect to the ground (ratio between the grounded state and the released state of the terminal P2), feedback control is performed so that the generated current value of the alternator 4 becomes a predetermined value, thereby generating a predetermined amount of power. It is supposed to let you.
[0012]
Similarly to the prior art, when the battery 2 is fully charged, even if the alternator 4 generates electric power, this amount of electric power is not charged in the battery 2 and is wasted. Therefore, in order to prevent such excessive power generation and maintain the battery 2 in a sufficient charge amount (remaining capacity) state, the alternator 4 always generates an amount of power substantially equal to the consumed power amount. The operation is controlled by the ECU 20.
[0013]
For this reason, a current sensor (current consumption detector) 15 is provided to accurately detect battery power consumption. This current sensor includes a sensor unit (battery current detection means) 16 that detects battery consumption current (discharge current) consumed from the battery 2 and an amplification unit (current) that amplifies the detection value (consumption current value) of the sensor unit 16. Value amplification means) 17. Although not shown, the cable 2a from the battery 2 is also connected to an electric device other than the starter 3 (for example, a spark plug), and the current sensor 15 is not only the starter 3 but also all the electric devices mounted on the vehicle. Detects the current consumed by the device.
[0014]
As described in the prior art, the current consumption of the starter 3 is larger than the current consumption of other electrical devices installed in the vehicle. Therefore, as shown in FIG. The battery current consumption differs greatly between when the cranking switch is on and when the starter 3 is not in operation (cranking switch off) after cranking is completed. In particular, since the inrush current generated immediately after the starter 3 is started is extremely larger than the battery current consumption when the starter 3 is not operating, the current consumption in such a greatly different range can be obtained from one current sensor (signal It is difficult to detect accurately with a current consumption detector including an amplifier circuit.
[0015]
Therefore, in the current sensor 15, the sensor unit 16 having a large dynamic range that can also measure an inrush current during cranking is used, and an amplifier circuit is provided in the amplifier unit 17 as shown in FIG. 17a, equipped with a two amplifier circuits 17b, the first amplification circuit 17a, a relatively small first amplification of the amplification factor so as to function properly for a large current consumption, such as rush current A second amplification factor having a relatively large amplification factor is selected for the second amplifier circuit 17b for a small current consumption when the starter 3 is not operating.
[0016]
Then, in accordance with a control command from the ECU 20, the gain is increased during cranking and when the engine speed N is smaller than the predetermined speed N0 and the load on the starter 3 is large, that is, when the battery current consumption is large. The first amplifying circuit 17a having a relatively small value is selected, and even after cranking is completed or during cranking, the engine speed N is equal to or higher than the predetermined speed N0 and the load on the starter 3 is small (however, cranking starts) When the ignition current is on before), that is, when the battery current consumption is small, the second amplifier circuit 17b having a relatively large amplification factor is selected.
[0017]
By doing so, as shown in FIG. 2, when the battery consumption current is large, the detection value of the sensor unit 16 is amplified with a relatively small amplification factor by the first amplifier circuit 17a, while the battery consumption is When the current is small, the detection value of the sensor unit 16 is amplified by the second amplification circuit 17b with a relatively large amplification factor, and the detection value after amplification is input to the ECU 20.
[0018]
The amplified detection value input to the ECU 20 in this way is converted from an analog value to a digital value (A / D conversion), and then multiplied by predetermined coefficients Ka and Kb corresponding to the amplification factor. It is to be corrected. Thus, the ECU 20 can control the operation of the alternator 4 according to the actual battery consumption current (actual battery consumption current) without being affected by the difference in amplification factor.
[0019]
As shown in FIG. 1B, switching of the amplifier circuits 17a and 17b in the amplifier unit 17 is performed by switching the switches S 1 and S 2 in accordance with a control command (amplification factor switching instruction) of the ECU 20. It is supposed to be. That is, when selecting the first amplifier circuit 17a, the output terminal P ea of the amplifier circuit 17a with the output terminal P s of the sensor unit 16 and the input terminal P ia of the amplifier circuit 17a is connected by the switch S 1 and the ECU20 The output terminal P E is connected by the switch S 2. On the other hand, when the amplifier circuit 17 b is selected, the output terminal P s of the sensor unit 16 and the input terminal P ib of the amplifier circuit 17 b are connected by the switch S 1. an output terminal P E to Rutotomoni amplifying circuit 17b of the output terminal P eb and ECU20 is adapted to be connected by the switch S 2.
[0020]
The engine speed N is calculated in the ECU 20 based on a detection value from a crank angle sensor 1b attached to the crankshaft 1a.
Further, the ECU 20 determines that cranking is being performed when the key position of the key switch (including the cranking switch) 11 provided in the engine 1 is set to starter on (that is, cranking switch on). When the starter is turned off after the starter is turned on, it is determined that the cranking has been completed.
[0021]
The current sensor 15 according to an embodiment of the present invention is configured as described above. When determining the current consumption, the control starts as soon as the key switch 11 is turned on. For example, as shown in FIG. Current consumption is detected. That is, first, in step A10, it is determined whether or not the cranking switch is on, that is, whether or not the key position of the key switch 11 is changed from the ignition position to the starter position (that is, starter on). When the cranking switch is off (starter off), the starter 3 is not in the cranking state but is stopped, and the battery consumption current is relatively small, and the process proceeds to step A50, while the cranking switch is on (starter on). In the case of (2), it is determined that cranking is being performed (the starter 3 is operating), and the process proceeds to step A20.
[0022]
In step A20, the engine rotational speed N calculated based on the detection signal θ of the crank angle sensor 1b is compared with a predetermined rotational speed (predetermined value) N0. If the engine speed N is equal to or higher than the predetermined speed N0, the start is completed, the load on the starter 3 is small, and the battery current consumption is small, and the process proceeds to step A50. On the other hand, if the engine rotational speed N is lower than the predetermined rotational speed N0, the starter 3 has not started, and the battery consumption current is large. The process proceeds to step A30, and the battery consumption current value detected by the sensor unit 16 However, the amplification unit 17 amplifies the first amplification circuit 17a with a relatively small amplification factor (a small amplification factor is selected in the current sensor 15). The amplified detection value is output to the ECU 20, and after A / D conversion is performed in the ECU 20, a predetermined coefficient Ka corresponding to the amplification factor is multiplied to correct the actual battery current consumption (step A 40). ), Return.
[0023]
In Step A50, the battery consumption current value detected by the sensor unit 16 is assumed to be small, and is amplified by the second amplification circuit 17b in the amplification unit 17 with a relatively large amplification factor (the amplification factor is large in the current sensor 15). The detected value after amplification is A / D converted in the ECU 20 and then multiplied by a predetermined coefficient Kb corresponding to the amplification factor to be corrected as an actual battery consumption current (step A60), and the return To do.
[0024]
The coefficients Ka and Kb are for correcting the difference in amplification factor as described above, and the value obtained by multiplying the amplification factor of the first amplification circuit 17a and the coefficient Ka by the second amplification circuit 17b. A value obtained by multiplying the amplification factor by the coefficient Kb is set to be substantially equal. That is, the detection values that are amplified and input at different ratios (amplification factors) are corrected to be detection values under the same conditions by multiplying these coefficients Ka and Kb.
[0025]
In this way, the battery consumption current is obtained. However, when the battery 2 is charged with a predetermined amount or more of power, even if the alternator 4 generates power, this amount of power is wasted. The ECU 20 calculates the amount of power consumption based on the battery consumption current so as to prevent excessive power generation and always store a sufficient amount of power in the battery 2, and generates an amount of power substantially equal to this power consumption amount. The operation of the alternator 4 is controlled so as to be generated.
[0026]
As described above, in the current sensor 15, when the load of the starter 3 is large and the current consumption of the battery 2 is large, the detection value of the sensor unit 16 is amplified by the first amplification circuit 17a with a relatively small amplification factor, and cranking is performed. When the load of the starter 3 is small as just before completion, or when the current consumption of the battery 2 is small, such as when the starter 3 is stopped after cranking is completed, the sensor unit 16 is operated by the second amplifier circuit 17b. Is detected with a relatively large amplification factor.
[0027]
In other words, an amplification circuit that amplifies a signal with an optimum amplification factor for the battery consumption current is selected according to the magnitude of the battery consumption current. For example, the A / D converter always has an appropriate size. An analog signal is input, and current consumption in a greatly different range can be detected with high accuracy by one current sensor 15.
Accordingly, there is an advantage that the current consumption can be accurately detected and power generation by the alternator 4 can be efficiently performed while a low-cost configuration in which only one current sensor 15 is used. Further, the power generation by the alternator 4 is to convert engine torque into electricity. Therefore, by improving the accuracy of power generation control, the loss of engine torque due to excessive power generation can be suppressed, and the battery 2 The charging rate (remaining capacity / full charge capacity of the battery 2) can be maintained in a predetermined state.
[0028]
The current consumption detection device of the present invention is not limited to that of the above-described embodiment. For example, in the above-described embodiment, even when the starter is operating, the engine speed N is equal to or higher than the predetermined speed N0. Since the inrush current is considered to have ended, a relatively large amplification factor is set (the second amplifier circuit 17b is used), but the detection control is simplified. Considering that, during the starter operation, a relatively small amplification factor may be set regardless of the engine rotational speed N (the first amplification circuit 17a is used).
[0029]
Further, regardless of whether or not the starter is operating, if the engine rotational speed N becomes larger than the predetermined rotational speed N0, the amplification factor of the amplifying unit 17 may be switched to a large setting, or The amplification factor may be switched to a large setting after a predetermined number of engine strokes have elapsed since the start of cranking by the starter 3.
[0030]
Further, in each embodiment, the battery consumption current is detected on the assumption that the ignition is on. However, even when the key switch 11 is in the accessory mode, the power of the battery 2 is consumed. A battery consumption current may be detected by a similar method and used for operation control of the alternator 4 or the like.
[0031]
The present invention can be applied not only to automobiles as in the above-described embodiments, but also to vehicles such as automobiles as well as vehicles equipped with an internal combustion engine and a battery.
[0032]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the consumption current detection device of the present invention, when the battery consumption current value detected by the battery current detection means is on the cranking switch and the engine rotation speed is lower than the predetermined rotation speed, is amplified by the first amplification factor, when the engine rotational speed even cranking switch-on is higher than the predetermined rotational speed and after completion of startup is amplified by a second amplification factor greater than the first amplification factor Therefore, after the start of the internal combustion engine is completed with a larger amplification factor than when the start of the internal combustion engine by the starter is completed, a single consumption current detection device allows the battery consumption current value before the completion of the start and the battery consumption. The battery consumption current value can be amplified and detected with an appropriate amplification factor even after completion of starting with a small current value. Therefore, there is an advantage that the battery current consumption can be accurately detected at low cost.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are schematic diagrams according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine, and FIG. 1B is a circuit diagram of a part A (current consumption detection device) of FIG. .
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation of the consumption current detection device as one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a control flow of a consumption current detection device as one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 engine (internal combustion engine)
2 Battery 3 Starter 15 Current sensor (Current consumption detector)
16 Sensor part (battery current detection means)
17 Amplifying section (current value amplifying means)

Claims (2)

バッテリから消費される消費電流値を検出するバッテリ電流検出手段と、
該バッテリ電流検出手段により検出された該消費電流値を増幅する電流値増幅手段とをそなえ、
該電流値増幅手段は、クランキングスイッチオンで且つエンジン回転速度が所定回転速度よりも小さい場合には、第1の増幅率で該消費電流値を増幅し、クランキングスイッチオンであってもエンジン回転速度が所定回転速度以上の場合及び始動完了後は、該第1の増幅率よりも大きな第2の増幅率で該消費電流値を増幅する
ことを特徴とする、消費電流検出装置。
Battery current detection means for detecting a current consumption value consumed from the battery;
Current value amplifying means for amplifying the consumption current value detected by the battery current detecting means,
The current value amplifying means amplifies the current consumption value by a first amplification factor when the cranking switch is on and the engine speed is lower than a predetermined speed, and the engine is activated even when the cranking switch is on. The consumption current detection, wherein the consumption current value is amplified by a second amplification factor larger than the first amplification factor when the rotation speed is equal to or higher than a predetermined rotation speed and after the start is completed. apparatus.
該電流値増幅手段は、イグニッションスイッチオンで且つクランキングスイッチオフの場合には、該第2の増幅率で該消費電流値を増幅することThe current value amplifying means amplifies the current consumption value at the second amplification factor when the ignition switch is on and the cranking switch is off.
を特徴とする、請求項1記載の消費電流検出装置。The current consumption detection device according to claim 1, wherein:
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