JP4052017B2 - 電流センサ異常検出装置およびその装置を備えた制御システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流センサの異常状態を検出する電流センサ異常検出装置およびその装置を備えた制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電流センサの異常を検出する装置として、特開２０００−２０６２２１号公報に開示されているような技術が知られている。上記従来技術においては、異常検出にあたっては、二次電池と負荷との間を流れる電流を電流センサで検出するとともに、二次電池の電圧を電圧センサで検出する。そして、電流センサの検出値がゼロのときに電圧センサで検出される電圧が、所定時間内に所定値以上の変動率で所定回数以上に亘って変化したときに、電流センサを異常と判定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した電流センサの異常検出装置では、電流センサが異常か否かを判定しているだけに過ぎず、どのような異常であるかについては判定していない。
【０００４】
本発明の目的は、電流センサの異常状態がどのような異常かを特定することができる電流センサ異常検出装置およびその装置を備えた制御システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による電流センサ異常検出装置は、二次電池の充放電電流を検出する電流センサの異常を検出するものであり、特定手段は、電流センサのセンサ本体に供給される電源電圧およびセンサ本体の出力電圧に基づいて、センサ電源およびセンサ本体を含む電流センサの異常状態を予め定めた複数の異常形態の内のいずれかに特定する。複数の異常形態は、 (a) 電源電圧の電圧範囲が第２の電源電圧範囲であってセンサ電源の異常を示す第１の異常形態と、 (b) 電源電圧の電圧範囲が正常電源電圧範囲でかつセンサ出力電圧の電圧範囲が第２のセンサ出力範囲であってセンサ本体の異常を示す第２の異常形態と、 (c) 電源電圧の電圧範囲が第１の電源電圧範囲でかつセンサ出力電圧の電圧範囲が正常センサ出力範囲である第３の異常形態と、 (d) 電源電圧の電圧範囲が正常電源電圧範囲でかつセンサ出力電圧の電圧範囲が第１のセンサ出力範囲である第４の異常形態とを有する。
また、本発明による制御システムでは、特定手段により複数の異常形態のいずれかに特定された場合に、制限手段は、特定された異常形態に応じた範囲に負荷の出力を制限する。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば次のような効果を得ることができる。
（１）特定手段により電流センサの異常状態を予め定めた複数の異常形態の内のいずれかに特定することができるため、単に電流センサが異常であるか否かだけでなく、どのような異常かを特定することができる。
（２）また、特定手段により複数の異常形態のいずれかに特定された場合には、負荷の出力が特定された異常形態に応じた範囲に制限されるので、負荷の出力は電流センサの異常状態に応じた適切な値に制御される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は一般的な電気車両（例えば電気自動車）の電流制御システムの概略構成を示すブロック図である。この電流制御システムには電流センサの状態を検出する電流センサ異常検出装置が備えられている。バッテリ１には負荷２が接続されている。バッテリ１を構成する二次電池には、例えばリチウムイオン電池やニッケル・カドミウム電池やニッケル・水素電池などが用いられる。負荷２は、車両に搭載されるモータやインバータなどで構成されている。車両がモータの駆動力により走行している力行モード時には、バッテリ１が放電されて負荷２のモータに電力が供給される。一方、回生モード時には、モータからの回生電力によりバッテリ１が充電される。
【０００８】
バッテリ１を流れる充放電電流は電流センサ部３により検出される。電流センサ部３にはバッテリコントローラ４の電源回路４ｂから電力が供給される。電源回路４ｂから電流センサ部３に供給される電力の電源電圧は、バッテリコントローラ４のＣＰＵ４ａのＡ／Ｄ１ポートにより検出される。３ａは電流センサ部３の検出素子であり、検出素子３ａの出力は増幅器３ｂにより増幅される。電流センサ部３から出力されたセンサ出力は、ＣＰＵ４ａのＡ／Ｄ２ポートにより検出される。なお、図１に示した例では、電源回路４ｂはバッテリ１の制御を行うバッテリコントローラ４内に設けられているが、バッテリコントローラ４と別個に設けても良い。
【０００９】
ＣＰＵ４ａは、Ａ／Ｄ１ポートにおいて一定期間Ｔａ毎に電圧をサンプリングする。ＣＰＵ４ａは、サンプリングされた電圧データに対して移動平均や加重平均や単位変換等の演算処理を施す。演算結果であるセンサ電源電圧(VISENP)は、図２（ａ）に示すように一定期間Ｔａ毎に得られる。同様に、ＣＰＵ４ａは、Ａ／Ｄ２ポートにおいて一定期間Ｔｂ毎に電圧をサンプリングする。ＣＰＵ４ａは、サンプリングされた電圧データに対して移動平均や加重平均や単位変換等の演算処理を施す。演算結果であるセンサ出力電圧(VISENV)は、図２（ｂ）に示すように一定期間Ｔｂ毎に得られる。このセンサ出力電圧(VISENV)に基づいてバッテリ１を流れる電流値が算出される。
【００１０】
図１に戻って、電源回路４ｂのＯＮ／ＯＦＦ制御はバッテリコントローラ４のＣＰＵ４ａによって行われる。ＣＰＵ４ａは、算出されたセンサ電源電圧(VISENP)およびセンサ出力電圧(VISENV)に基づいて、電流センサ部３および電源回路４ｂの正常・異常状態を後述する４つのモードのいずれであるかを判定する。さらに、バッテリコントローラ４は、この判定結果に応じた出力制限または回生制限の指示Ｓ１を車両コントローラ５に出力する。ＣＰＵ４ａには電源回路４ｃから電力が供給される。なお、図示していないが、バッテリコントローラ４には記憶手段としてＲＯＭやＲＡＭを備えている。
【００１１】
車両コントローラ５は、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ７、ブレーキ操作量を検出するブレーキセンサ８、車速センサ９の検出値に基づいて負荷２のモータのトルク指令値を演算する。車両コントローラ５にはこれら各種演算および車両制御を行うためのＣＰＵ５ａやＲＯＭ５ｂ，ＲＡＭ５ｃ等を備えている。さらに、車両コントローラ５は、算出されたトルク指令値をバッテリコントローラ４から送信された出力制限指示または回生制限指示に基づいて修正する。この修正されたトルク指令値Ｓ２は負荷２に送られる。１０は電流センサ異常を表示するインジケータであり、１１はイグニッションスイッチ（IGN−SW）である。イグニッションスイッチ１１がオンされると、車両コントローラ５の指示により電源回路４ｂからバッテリコントローラ４のＣＰＵ４ａへ電力が供給される。
【００１２】
《バッテリーコントローラ４の動作説明》
次いで、電流センサ状態、すなわち電流センサ部３および電源回路４ｂの正常・異常状態に応じた負荷制御について、図３，６および７のフローチャートを参照して説明する。図３はＣＰＵ４ａの処理動作のメインフローを示すフローチャートである。図３に示すフローチャートは、イグニッションスイッチ１１がオンされて電源回路４ｃからＣＰＵ４ａに電力が供給されるとスタートする。
【００１３】
ステップＳ１０では、電源回路４ｂから電流センサ部３へ電力を供給する。ステップＳ２０では、Ａ／Ｄ１ポートの電圧値を上述したようにサンプリングし、センサ電源電圧(VISENP)を検出する。ステップＳ３０では、Ａ／Ｄ２ポートの電圧値をサンプリングしてセンサ出力電圧(VISENV)を検出する。ステップＳ４０では、ステップＳ３０で検出されたセンサ出力電圧(VISENV)、すなわち、車両起動時のセンサ出力電圧を初期値として記憶する。車両起動時においてはモータ負荷はゼロなので、バッテリ１を流れる電流値はゼロとなる。そのため、初期値は電流センサのオフセットになる。
【００１４】
なお、本実施の形態に示す例では、電流センサ部３の仕様は測定電流域が±２００Ａおよび出力電圧が２．５±２Ｖであり、電源回路４ｂの仕様は電源電圧が５．０Ｖ±５％であるとして説明する。電流センサ部３および電源回路４ｂが正常であれば、ステップＳ３０では電圧２．５Ｖがセンサ出力電圧として検出され、この電圧値２．５Ｖが初期値として記憶される。ここで、プラス符号の電流値は回生制御時のバッテリ１の充電電流値を表しており、マイナス符号の電流値は力行制御時の放電電流値を表している。
【００１５】
ステップＳ５０では、ステップＳ２０およびステップＳ３０で検出したセンサ電源電圧およびセンサ出力電圧と図４に示すマップとに基づいて、電流センサ状態（電流センサ部３および電源回路４ｂの状態）が後述する４つの形態のいずれであるか否かを確定する。４つの形態とは、電流センサ部３および電源回路４ｂが正常に機能している正常モード(CLR)と、電流センサ部３および電源回路４ｂの少なくとも一方が異常であって出力回生制御の厳しい制限が必要な異常モード(ISNG)と、電源回路４ｂが正常に機能していないが制御範囲を制限すれば走行が十分可能な制限制御モード１(LIMIT1)と、電流センサ部３が正常に機能していないが制御範囲を制限すれば走行が十分可能な制限制御モード２(LIMIT2)である。ここで、電源回路４ｂが正常に機能しているとは、所定の電源電圧が出力されている場合を意味する。
【００１６】
ステップＳ５０の確定作業を図４および図５を参照して説明する。なお、図４のマップおよび図５のテーブルは、バッテリコントローラ４の記憶装置（不図示）に予め記憶されている。図４に示すマップにおいて、縦軸はセンサ出力電圧(VISENV)であり、横軸はセンサ電源電圧(VISENP)である。最初に、検出されたセンサ電源電圧(VISENP)が、範囲ＯＫ１、ＣＡ１およびＮＧ１のいずれの範囲に含まれるかを判定する。次に、センサ電源電圧(VISENP)が範囲ＯＫ１、ＣＡ１に含まれる場合には、検出されたセンサ電源電圧(VISENV)が、ラインＬ１とラインＬ１’との間の範囲ＯＫ２に含まれるか、ラインＬ１とラインＬ２との間またはラインＬ１’とラインＬ２’の間の範囲ＣＡ２に含まれるか、ラインＬ２よりも図示上側またはラインＬ２’よりも図示下側の範囲ＮＧ２に含まれるかを判定する。
【００１７】
そして、図５に示すテーブルを用いて、図４のマップにおけるセンサ出力電圧(VISENV)およびセンサ電源電圧(VISENP)の位置から、電流センサ状態が正常モード(CLR)、異常モード(ISNG)、制限制御モード１(LIMIT1)および制限制御モード２(LIMIT2)のいずれであるかを確定する。図５からも分かるように、センサ電源電圧およびセンサ出力電圧の両方とも正常範囲(OK1，OK2)である場合には、電流センサ状態は正常モード(CLR)であると確定する。また、センサ出力電圧が正常範囲(OK2)であって、センサ電源電圧が正常範囲外の所定範囲(CA1)の場合には、電流センサ状態は制限制御モード１(LIMIT1)であると確定する。逆に、センサ電源電圧が正常範囲(OK1)であって、センサ出力電圧が正常範囲外の所定範囲(CA2)の場合には、電流センサ状態は制限制御モード２(LIMIT2)であると確定する。なお、所定範囲ＣＡ１，ＣＡ２はバッテリコントローラ４側で規定される許容範囲内である。
【００１８】
センサ電源電圧が範囲ＮＧ１またはセンサ出力電圧が範囲ＮＧ２の場合、すなわち、センサ電源電圧およびセンサ出力電圧のいずれか一方が所定範囲ＣＡ１，ＣＡ２よりも大きくずれている場合には、電流センサ状態は異常モード(ISNG)であると確定する。また、センサ電源電圧が所定範囲ＣＡ１でセンサ出力電圧が所定範囲ＣＡ２の場合、すなわち、正常範囲からのずれはそれほど大きくは無いがセンサ電源電圧およびセンサ出力電圧の両方とも正常範囲からずれている場合にも、電流センサ状態は異常モード(ISNG)であると確定する。
【００１９】
図５の分類を用いると、例えば、同じ異常モード（ISNG）であっても、センサ電源電圧が範囲ＮＧ１で、かつ、センサ出力が範囲ＯＫ２である場合には、センサ異常状態は電源回路４ｂが異常な第１の形態であると特定できる。逆に、センサ電源電圧が範囲ＯＫ１で、かつ、センサ出力が範囲ＮＧ２である場合には、センサ異常状態は電流センサ部３が異常な第２の形態であると特定することができる。また、センサ異常状態の第３の形態である制限制御モード１（LIMIT1）では、電源回路４ｂは完全な異常とは断定できないが、異常傾向にあると判断することができる。一方、センサ異常状態の第４の形態である制限制御モード２（LIMIT2）の場合には、電流センサ部３は完全な異常とは断定できないが、異常傾向にあると判断することができる。なお、上述した第１〜第４の形態に特定されると、インジケータ１０には形態に応じた異常表示が行われる。
【００２０】
図３のフローチャートに戻って、ステップＳ６０ではステップＳ５０で確定された電流センサ状態が正常モード(CLR)であるか否かを判定する。ステップＳ６０でＹＥＳと判定されると、すなわち電流センサ状態が正常モード(CLR)であると判定されるとステップＳ９０へ進み、ＮＯと判定されるとステップＳ７０へ進む。ステップＳ９０では、電流センサ状態が正常であると判定されたので、通常の制御条件を、バッテリコントローラ４から車両コントローラ５への出力回生制限指示Ｓ１の指示条件に設定する。ここで、通常の制御条件とは、負荷２とバッテリ１の最大出力・回生可能電力範囲で車両制御を行うことである。ステップＳ９０の処理が終了するとステップＳ４００に進む。
【００２１】
一方、ステップＳ６０からステップＳ７０に進んだ場合には、ステップＳ７０において電流センサ状態が制限制御モード１(LIMIT1)および制限制御モード２(LIMIT2)のいずれかであるか否かを判定する。ステップＳ７０でＹＥＳと判定されるとステップＳ１００へ進み、一方、電流センサ状態が異常モード(ISNG)であってＮＯと判定されるとステップＳ８０に進む。ステップＳ８０では、制御範囲を負荷２とバッテリ１の最大出力・回生可能電力範囲の１０％以下に設定し、その制限範囲を出力回生制限指示の指示条件に設定する。放電時の電力をマイナスとすれば、制限範囲は−１０％〜＋１０％となる。なお、本実施の形態では１０％以下としているが、制限条件の数値は１０％に限らない。ステップＳ８０の設定が終了したならばステップＳ４００に進む。
【００２２】
ステップＳ７０からステップＳ１００に進んだ場合には、ステップＳ１００において電流センサ状態が制限制御モード１(LIMIT1)であるか否かを判定する。ステップＳ１００でＹＥＳ（LIMIT1）と判定されると、ステップＳ３００に進んで制限制御モード１(LIMIT1)における制御の制限範囲を設定し、その制限範囲を出力回生制限の指示条件として設定する。一方、ステップＳ１００でＮＯ（LIMIT2）と判定されると、ステップＳ２００へ進んで制限制御モード２(LIMIT2）における制御の制限範囲を設定し、その制限範囲を出力回生制限の指示条件として設定する。なお、ステップＳ２００およびステップＳ３００の設定処理に関する詳細手順は後述する。その後、ステップＳ４００において、ステップＳ８０，Ｓ９０，Ｓ２００およびＳ３００で設定された指示条件（制限範囲）Ｓ１を車両コントローラ５に送信し、一連の処理を終了する。
【００２３】
（ステップＳ２００の詳細説明）
図６はステップＳ２００の詳細な処理手順を示すフローチャートである。制限制御モード２(LIMIT2）は、電源回路４ｂは正常に動作しているが電流センサ部３に異常が見られると判断された場合の制御モードである。ステップＳ２１０では、バッテリ１を流れる電流値の下限値を設定する。前述したようにマイナス符号の電流値を放電時の電流値としたので、放電時の最大電流値を設定することになる。本実施の形態では、電流センサ部３の測定電流域（動作保証測定範囲）の放電側最大測定電流値を用いて次式（１）のように設定する。前述したように電流センサ部３の測定電流域が±２００Ａである場合には、設定値を例えば５０％とすると、下限値は−１００Ａに設定される。以下では設定値を５０％として説明する。
【数１】
（下限値）＝（放電側最大測定電流値）×（設定値） …（１）
【００２４】
続くステップＳ２２０では、電流値の上限値を次式（２）のように設定する。充電側最大測定電流値は＋２００Ａであるから、設定値を５０％とすると上限値は＋１００Ａとなる。
【数２】
（上限値）＝（充電側最大測定電流値）×（設定値） …（２）
【００２５】
ステップＳ２３０では、図３のステップＳ４０で記憶したセンサ出力電圧の初期値を読み込んで、その初期値が正常時出力電圧＝２．５Ｖに対してマイナス側（放電側）にずれているか否かを判定する。正常時出力電圧とは、電流がゼロの時に電流センサ部３から出力されるセンサ出力電圧のことである。電流センサ部３の仕様（センサ動作保証出力電圧）は２．５±２Ｖであるから、正常時出力電圧は２．５Ｖとなる。ステップＳ２３０において放電側にずれていると判定されると、ステップＳ２４０に進んでステップＳ２２０で設定された上限値に対して補正処理を行う。
【００２６】
図９はステップＳ２４０の上限値補正を説明する図である。図９においてラインＬ１１，Ｌ１２は電流センサ部３の特性を示しており、図９の縦軸は電流値、横軸はセンサ出力電圧を示している。特性Ｌ１１は電流センサ部３が正常状態な場合を示している。特性Ｌ１１において電流値が−２００Ｖの時のセンサ出力電圧は０．５Ｖである、電流値が＋２００Ｖの時のセンサ出力電圧は４．５Ｖである。また、電流値＝０Ｖのときのセンサ出力電圧は２．５Ｖである。
【００２７】
一方、ラインＬ１２は電流センサ部３の実際の特性を示したものである。特性Ｌ１２において、電流値＝０Ｖのときのセンサ出力値VISVは、正常状態のセンサ出力値２．５Ｖよりもマイナス側（放電側）にΔＶだけずれている。このとき、初期値のマイナス側へのずれΔＶに応じて、動作範囲（例えば、出力電圧の線形性が保たれる範囲）もマイナス側にずれていると推定される。そのため、ステップＳ２４０では、ステップＳ２２０で設定された上限値＋１００Ａをさらにマイナス側に補正する。ここでは、補正量を２０Ａとし、補正後上限値を＋８０Ａとする。なお、補正量を初期値のずれΔＶに応じて設定しても良い。ステップＳ２４０の補正処理が終了したならステップＳ２６０に進む。
【００２８】
一方、ステップＳ２３０においてＮＯと判定されると、すなわち充電側にずれていると判定されると、ステップＳ２５０に進んでステップＳ２３０で設定された下限値に対して補正処理を行う。この場合の電池特性はラインＬ１３のようになり、ラインＬ１１に対して充電側（プラス側）にΔＶだけずれている。そのため、特性Ｌ１１の場合にとは逆に、動作範囲はプラス側にずれていると推定される。ステップＳ２５０では、ステップＳ２１０で設定された下限値−１００Ａを補正量２０Ａで補正し、補正後の下限値を−８０Ａとする。ステップＳ２５０の補正処理が終了したならステップＳ２６０に進む。
【００２９】
ステップＳ２６０では、センサ出力電圧初期値のズレ方向に応じて制限制御モード２(LIMIT2)における制限範囲を設定する。すなわち、ステップＳ２３０で放電側と判定された場合には、ステップＳ２１０の下限値とステップＳ２４０の補正後上限値を用いて、−１００Ａ＜電流値＜＋８０Ａのように制限範囲を設定する。一方、ステップＳ２３０で充電側と判定された場合には、ステップＳ２２０の上限値とステップＳ２５０の補正後下限値を用いて、−８０Ａ＜電流値＜＋１００Ａのように制限範囲を設定する。正常時の制御範囲−２００Ａ〜＋２００Ａを−１００％〜＋１００％と表現した場合には、上述した各制限範囲は−５０％〜＋４０％、−４０％〜＋５０％と表現できる。
【００３０】
（ステップＳ３００の詳細説明）
図７はステップＳ３００の詳細な処理手順を示すフローチャートである。制限制御モード１(LIMIT1）は、電流センサ部３は正常に動作しているが電源回路４ｂに異常が見られると判断された場合の制御モードである。ステップＳ３１０では、図３のステップＳ４０で記憶したセンサ出力電圧の初期値を読み込んで、その初期値が正常時出力電圧＝２．５Ｖに対してマイナス側（放電側）にずれているか否かを判定する。ステップＳ３１０において放電側にずれていると判定されるとステップＳ３２０に進み、充電側にずれている（ＮＯ）と判定されるとステップＳ３５０に進む。
【００３１】
最初に、ステップＳ３１０からステップＳ３２０に進んだ場合について説明する。ステップＳ３２０では、まず、センサ出力電圧の初期値のずれに応じた電流値補正分θを次式（３）により算出する。式（３）の正常センサ出力電圧とは上述した正常時出力電圧＝２．５Ｖのことであり、初期値が放電側にずれている場合にはθ＜０となる。電流値の下限値は、この電流値補正分θを用いて次式（４）のように表される。動作保証電流範囲は前述した電流センサ部３の測定電流域の絶対値であり、動作保証電流範囲＝｜±２００Ａ｜＝２００Ａである。ただし、係数αは０．５とする。
【数３】
θ＝（センサ分解能）×（センサ出力電圧初期値−正常センサ出力電圧）…（３）
【数４】
（下限値）＝（センサ分解能）×（係数α）×（センサ出力電圧初期値）−（動作保証電流範囲−電流値補正分θ） …（４）
【００３２】
ステップＳ３３０では、電流値の上限値を設定する。ステップＳ３３０の上限値は、センサ出力電圧の初期値が放電側（マイナス側）にずれている場合の上限値である。制限制御モード１(LIMIT1）では電流センサ部３は正常に動作していると判断されるので、上限値をセンサ動作保証範囲の上限値＝＋２００Ａに設定する。ステップＳ３４０では、ステップＳ３２０で設定された下限値に所定値＝２０Ａを加算したものを補正後下限値とする。
【００３３】
図１０は、制限制御モード１(LIMIT1）における上限値，下限値および補正後下限値を示す図であり、図９と同様の図である。図１０のラインＬ１１，Ｌ１２は図９に示した特性と同一のものである。電流値Ｉ１は式（４）で算出された下限値を示している。電流値Ｉ２は補正後下限値であり、式（４）の下限値Ｉ１よりも２０Ａ高くなっている。制御範囲はＩ２〜＋２００Ａである。
【００３４】
一方、センサ出力電圧初期値が充電側（プラス側）にずれている場合には、ステップＳ３１０でＮＯと判定されてステップＳ３５０に進む。ステップＳ３５０では、電流値の下限値をセンサ動作保証範囲の下限値＝−２００Ａに設定する。続くステップＳ３６０では、電流値の上限値を式（４）を用いて同様に算出する。すなわち、式（４）において左辺を上限値に置き換え、さらに、上限値を算出する場合には係数αを４．５とする。
【００３５】
ステップＳ３７０では、センサ出力電圧初期値のズレ方向に応じて制限制御モード１(LIMIT1)における制限範囲を設定する。すなわち、ステップＳ３１０で放電側と判定された場合には、ステップＳ３３０の上限値＝＋２００ＡとステップＳ３４０の補正後下限値Ｉ２を用いて、Ｉ２＜電流値＜＋２００Ａのように制限範囲を設定する。一方、ステップＳ３１０で充電側と判定された場合には、ステップＳ３５０の下限値＝−２００ＡとステップＳ３６０の補正後上限値を用いて、−２００Ａ＜電流値＜補正後上限値のように制限範囲を設定する。
【００３６】
《車両コントローラ５の動作説明》
次に、上述した制限範囲を出力回生制限指示Ｓ１として受信する車両コントローラ５の動作について、図８のフローチャートを参照して説明する。図８に示すフローチャートの処理は図１のイグニッションスイッチ１１がオンされるとスタートする。ステップＳ６００では、アクセルセンサ７からのアクセル操作量情報、ブレーキセンサ８からのブレーキ操作量情報および車速センサ９からの車速情報により車両状態を検出する。ステップＳ６１０では、ステップＳ６００で検出された車両状態からトルク指令値を演算する。
【００３７】
ステップＳ６２０では、バッテリーコントローラ４から出力回生制限指示Ｓ１として送信された制限範囲を検出する。なお、バッテリーコントローラ４から送信される制限範囲は電流センサ状態に応じた制限範囲であって、正常モード(CLR)、異常モード(ISNG)、制限制御モード１(LIMIT1)および制限制御モード２(LIMIT2)の内のいずれかである。ステップＳ６３０では、ステップＳ６１０で演算されたトルク指令値に対応する電流値が、バッテリーコントローラ４から送信された制限範囲内か否かを判定する。
【００３８】
ステップＳ６３０で制限範囲内と判定されると、ステップＳ６４０へ進んでステップＳ６１０で演算されたトルク指令値をそのまま負荷２へと出力する。一方、ステップＳ６３０で制限範囲内ではないと判定されると、ステップＳ６７０へ進んで出力制限の設定を行う。ステップＳ６７０では、演算されたトルク指令値に対応する電流値が制限範囲の上限値よりも大きい場合には、上限値をトルク指令値として設定する。逆に、演算されたトルク指令値に対応する電流値が制限範囲の下限値よりも大きい場合には、下限値をトルク指令値として設定する。そして、設定されたトルク指令値を負荷２へ出力し、ステップＳ６５０へと進む。
【００３９】
ステップＳ６５０では、バッテリコントローラ４から送信された制限範囲が異常モード(ISNG)に対応するものか否かを判定する。ステップＳ６５０において異常モードであると判定されると、ステップＳ６６０へ進んで電流センサ異常を表示するインジケータ１０を点灯した後にステップＳ６００へ戻る。一方、ステップＳ６５０で制限範囲が異常モード(ISNG)に対応するものでないと判定されると、ステップＳ６００へ戻る。
【００４０】
以上説明した本実施の形態は、以下のような作用効果を有している。
（ａ）図５に示すように、センサ出力電圧の電圧範囲とセンサ電源電圧の電圧範囲とに基づいて、電流センサ状態である電流センサ部３および電源回路４ｂの状態を、正常モード、異常モード、制限制御モード１および制限制御モード２に分類するようにした。図５の分類を用いると、単に電流センサが異常状態であるか否かだけでなく、電流センサ異常状態を上述した第１〜第４の形態に特定することができ、電流センサ部３および電源回路４ｂのいずれに異常があるかを特定することができる。その結果、電流センサ異常に対して適切な対処が容易となる。
【００４１】
（ｂ）車両コントローラ５は、バッテリコントローラ４から送信された出力回生に関する制限範囲を考慮して、トルク指令値を負荷２へと出力して負荷２を所定制限範囲内で制御するようにした。そのため、電流センサ部３や電源回路４ｂに異常がある場合（異常モード）や、異常傾向（制限制御モード１または制限制御モード２）がある場合には、各モードに応じた制限のもとに走行が可能となる。例えば、ドライバーが急加速するためにアクセルペダルを多く踏み込んだとき、その出力トルクを負荷２へ要求すると電流センサの動作範囲を越えてしまう場合には、出力を制限することにより動作範囲に収めるようにする。
【００４２】
なお、上述した実施の形態では電気自動車を例に説明したが、本発明はハイブリッド車などにも適用することができる。また、バッテリコントローラ４において、電源回路４ｂと電源回路４ｃとを別個の回路としたが、同一に構成しても良い。
【００４３】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、バッテリコントローラ４は電流センサ異常検出装置を、ＣＰＵ４ａは特定手段をそれぞれ構成している。また、車両コントローラ５は制限手段に対応している。なお、上述した特徴的な機能作用効果が得られるものであるならば、本発明は上述した実施の形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気車両の電流制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】ＣＰＵ４ａにおける電圧サンプリングを説明する図であり、（ａ）はセンサ電源電圧に関するもので、（ｂ）はセンサ出力電圧に関するものである。
【図３】ＣＰＵ４ａの処理動作のメインフローを示すフローチャートである。
【図４】電流センサ状態を示す４つのモードと電源電圧およびセンサ出力電圧との関係を示す図である。
【図５】電源電圧範囲およびセンサ出力電圧範囲と各モードとの関係を示す図である。
【図６】図３のステップＳ２００の詳細を示すフローチャートである。
【図７】図３のステップＳ３００の詳細を示すフローチャートである。
【図８】車両コントローラ５のＣＰＵ５ａの処理動作を示すフローチャートである。
【図９】図６のステップＳ２４０の上限値補正を説明する図である。
【図１０】制限制御モード１(LIMIT1）における上限値，下限値および補正後下限値を示す図である。
【符号の説明】
１ バッテリ
２ 負荷
３ 電流センサ部
４ バッテリコントローラ
４ａ，５ａ ＣＰＵ
４ｂ，４ｃ 電源回路
５ 車両コントローラ
７ アクセルセンサ
８ ブレーキセンサ
９ 車速センサ
１０ インジケータ
１１ イグニッションスイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流センサの異常状態を検出する電流センサ異常検出装置およびその装置を備えた制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電流センサの異常を検出する装置として、特開２０００−２０６２２１号公報に開示されているような技術が知られている。上記従来技術においては、異常検出にあたっては、二次電池と負荷との間を流れる電流を電流センサで検出するとともに、二次電池の電圧を電圧センサで検出する。そして、電流センサの検出値がゼロのときに電圧センサで検出される電圧が、所定時間内に所定値以上の変動率で所定回数以上に亘って変化したときに、電流センサを異常と判定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した電流センサの異常検出装置では、電流センサが異常か否かを判定しているだけに過ぎず、どのような異常であるかについては判定していない。
【０００４】
本発明の目的は、電流センサの異常状態がどのような異常かを特定することができる電流センサ異常検出装置およびその装置を備えた制御システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による電流センサ異常検出装置は、二次電池の充放電電流を検出する電流センサの異常を検出するものであり、特定手段は、電流センサのセンサ本体に供給される電源電圧およびセンサ本体の出力電圧に基づいて、センサ電源およびセンサ本体を含む電流センサの異常状態を予め定めた複数の異常形態の内のいずれかに特定する。複数の異常形態は、 (a) 電源電圧の電圧範囲が第２の電源電圧範囲であってセンサ電源の異常を示す第１の異常形態と、 (b) 電源電圧の電圧範囲が正常電源電圧範囲でかつセンサ出力電圧の電圧範囲が第２のセンサ出力範囲であってセンサ本体の異常を示す第２の異常形態と、 (c) 電源電圧の電圧範囲が第１の電源電圧範囲でかつセンサ出力電圧の電圧範囲が正常センサ出力範囲である第３の異常形態と、 (d) 電源電圧の電圧範囲が正常電源電圧範囲でかつセンサ出力電圧の電圧範囲が第１のセンサ出力範囲である第４の異常形態とを有する。
また、本発明による制御システムでは、特定手段により複数の異常形態のいずれかに特定された場合に、制限手段は、特定された異常形態に応じた範囲に負荷の出力を制限する。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば次のような効果を得ることができる。
（１）特定手段により電流センサの異常状態を予め定めた複数の異常形態の内のいずれかに特定することができるため、単に電流センサが異常であるか否かだけでなく、どのような異常かを特定することができる。
（２）また、特定手段により複数の異常形態のいずれかに特定された場合には、負荷の出力が特定された異常形態に応じた範囲に制限されるので、負荷の出力は電流センサの異常状態に応じた適切な値に制御される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は一般的な電気車両（例えば電気自動車）の電流制御システムの概略構成を示すブロック図である。この電流制御システムには電流センサの状態を検出する電流センサ異常検出装置が備えられている。バッテリ１には負荷２が接続されている。バッテリ１を構成する二次電池には、例えばリチウムイオン電池やニッケル・カドミウム電池やニッケル・水素電池などが用いられる。負荷２は、車両に搭載されるモータやインバータなどで構成されている。車両がモータの駆動力により走行している力行モード時には、バッテリ１が放電されて負荷２のモータに電力が供給される。一方、回生モード時には、モータからの回生電力によりバッテリ１が充電される。
【０００８】
バッテリ１を流れる充放電電流は電流センサ部３により検出される。電流センサ部３にはバッテリコントローラ４の電源回路４ｂから電力が供給される。電源回路４ｂから電流センサ部３に供給される電力の電源電圧は、バッテリコントローラ４のＣＰＵ４ａのＡ／Ｄ１ポートにより検出される。３ａは電流センサ部３の検出素子であり、検出素子３ａの出力は増幅器３ｂにより増幅される。電流センサ部３から出力されたセンサ出力は、ＣＰＵ４ａのＡ／Ｄ２ポートにより検出される。なお、図１に示した例では、電源回路４ｂはバッテリ１の制御を行うバッテリコントローラ４内に設けられているが、バッテリコントローラ４と別個に設けても良い。
【０００９】
ＣＰＵ４ａは、Ａ／Ｄ１ポートにおいて一定期間Ｔａ毎に電圧をサンプリングする。ＣＰＵ４ａは、サンプリングされた電圧データに対して移動平均や加重平均や単位変換等の演算処理を施す。演算結果であるセンサ電源電圧(VISENP)は、図２（ａ）に示すように一定期間Ｔａ毎に得られる。同様に、ＣＰＵ４ａは、Ａ／Ｄ２ポートにおいて一定期間Ｔｂ毎に電圧をサンプリングする。ＣＰＵ４ａは、サンプリングされた電圧データに対して移動平均や加重平均や単位変換等の演算処理を施す。演算結果であるセンサ出力電圧(VISENV)は、図２（ｂ）に示すように一定期間Ｔｂ毎に得られる。このセンサ出力電圧(VISENV)に基づいてバッテリ１を流れる電流値が算出される。
【００１０】
図１に戻って、電源回路４ｂのＯＮ／ＯＦＦ制御はバッテリコントローラ４のＣＰＵ４ａによって行われる。ＣＰＵ４ａは、算出されたセンサ電源電圧(VISENP)およびセンサ出力電圧(VISENV)に基づいて、電流センサ部３および電源回路４ｂの正常・異常状態を後述する４つのモードのいずれであるかを判定する。さらに、バッテリコントローラ４は、この判定結果に応じた出力制限または回生制限の指示Ｓ１を車両コントローラ５に出力する。ＣＰＵ４ａには電源回路４ｃから電力が供給される。なお、図示していないが、バッテリコントローラ４には記憶手段としてＲＯＭやＲＡＭを備えている。
【００１１】
車両コントローラ５は、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ７、ブレーキ操作量を検出するブレーキセンサ８、車速センサ９の検出値に基づいて負荷２のモータのトルク指令値を演算する。車両コントローラ５にはこれら各種演算および車両制御を行うためのＣＰＵ５ａやＲＯＭ５ｂ，ＲＡＭ５ｃ等を備えている。さらに、車両コントローラ５は、算出されたトルク指令値をバッテリコントローラ４から送信された出力制限指示または回生制限指示に基づいて修正する。この修正されたトルク指令値Ｓ２は負荷２に送られる。１０は電流センサ異常を表示するインジケータであり、１１はイグニッションスイッチ（IGN−SW）である。イグニッションスイッチ１１がオンされると、車両コントローラ５の指示により電源回路４ｂからバッテリコントローラ４のＣＰＵ４ａへ電力が供給される。
【００１２】
《バッテリーコントローラ４の動作説明》
次いで、電流センサ状態、すなわち電流センサ部３および電源回路４ｂの正常・異常状態に応じた負荷制御について、図３，６および７のフローチャートを参照して説明する。図３はＣＰＵ４ａの処理動作のメインフローを示すフローチャートである。図３に示すフローチャートは、イグニッションスイッチ１１がオンされて電源回路４ｃからＣＰＵ４ａに電力が供給されるとスタートする。
【００１３】
ステップＳ１０では、電源回路４ｂから電流センサ部３へ電力を供給する。ステップＳ２０では、Ａ／Ｄ１ポートの電圧値を上述したようにサンプリングし、センサ電源電圧(VISENP)を検出する。ステップＳ３０では、Ａ／Ｄ２ポートの電圧値をサンプリングしてセンサ出力電圧(VISENV)を検出する。ステップＳ４０では、ステップＳ３０で検出されたセンサ出力電圧(VISENV)、すなわち、車両起動時のセンサ出力電圧を初期値として記憶する。車両起動時においてはモータ負荷はゼロなので、バッテリ１を流れる電流値はゼロとなる。そのため、初期値は電流センサのオフセットになる。
【００１４】
なお、本実施の形態に示す例では、電流センサ部３の仕様は測定電流域が±２００Ａおよび出力電圧が２．５±２Ｖであり、電源回路４ｂの仕様は電源電圧が５．０Ｖ±５％であるとして説明する。電流センサ部３および電源回路４ｂが正常であれば、ステップＳ３０では電圧２．５Ｖがセンサ出力電圧として検出され、この電圧値２．５Ｖが初期値として記憶される。ここで、プラス符号の電流値は回生制御時のバッテリ１の充電電流値を表しており、マイナス符号の電流値は力行制御時の放電電流値を表している。
【００１５】
ステップＳ５０では、ステップＳ２０およびステップＳ３０で検出したセンサ電源電圧およびセンサ出力電圧と図４に示すマップとに基づいて、電流センサ状態（電流センサ部３および電源回路４ｂの状態）が後述する４つの形態のいずれであるか否かを確定する。４つの形態とは、電流センサ部３および電源回路４ｂが正常に機能している正常モード(CLR)と、電流センサ部３および電源回路４ｂの少なくとも一方が異常であって出力回生制御の厳しい制限が必要な異常モード(ISNG)と、電源回路４ｂが正常に機能していないが制御範囲を制限すれば走行が十分可能な制限制御モード１(LIMIT1)と、電流センサ部３が正常に機能していないが制御範囲を制限すれば走行が十分可能な制限制御モード２(LIMIT2)である。ここで、電源回路４ｂが正常に機能しているとは、所定の電源電圧が出力されている場合を意味する。
【００１６】
ステップＳ５０の確定作業を図４および図５を参照して説明する。なお、図４のマップおよび図５のテーブルは、バッテリコントローラ４の記憶装置（不図示）に予め記憶されている。図４に示すマップにおいて、縦軸はセンサ出力電圧(VISENV)であり、横軸はセンサ電源電圧(VISENP)である。最初に、検出されたセンサ電源電圧(VISENP)が、範囲ＯＫ１、ＣＡ１およびＮＧ１のいずれの範囲に含まれるかを判定する。次に、センサ電源電圧(VISENP)が範囲ＯＫ１、ＣＡ１に含まれる場合には、検出されたセンサ電源電圧(VISENV)が、ラインＬ１とラインＬ１’との間の範囲ＯＫ２に含まれるか、ラインＬ１とラインＬ２との間またはラインＬ１’とラインＬ２’の間の範囲ＣＡ２に含まれるか、ラインＬ２よりも図示上側またはラインＬ２’よりも図示下側の範囲ＮＧ２に含まれるかを判定する。
【００１７】
そして、図５に示すテーブルを用いて、図４のマップにおけるセンサ出力電圧(VISENV)およびセンサ電源電圧(VISENP)の位置から、電流センサ状態が正常モード(CLR)、異常モード(ISNG)、制限制御モード１(LIMIT1)および制限制御モード２(LIMIT2)のいずれであるかを確定する。図５からも分かるように、センサ電源電圧およびセンサ出力電圧の両方とも正常範囲(OK1，OK2)である場合には、電流センサ状態は正常モード(CLR)であると確定する。また、センサ出力電圧が正常範囲(OK2)であって、センサ電源電圧が正常範囲外の所定範囲(CA1)の場合には、電流センサ状態は制限制御モード１(LIMIT1)であると確定する。逆に、センサ電源電圧が正常範囲(OK1)であって、センサ出力電圧が正常範囲外の所定範囲(CA2)の場合には、電流センサ状態は制限制御モード２(LIMIT2)であると確定する。なお、所定範囲ＣＡ１，ＣＡ２はバッテリコントローラ４側で規定される許容範囲内である。
【００１８】
センサ電源電圧が範囲ＮＧ１またはセンサ出力電圧が範囲ＮＧ２の場合、すなわち、センサ電源電圧およびセンサ出力電圧のいずれか一方が所定範囲ＣＡ１，ＣＡ２よりも大きくずれている場合には、電流センサ状態は異常モード(ISNG)であると確定する。また、センサ電源電圧が所定範囲ＣＡ１でセンサ出力電圧が所定範囲ＣＡ２の場合、すなわち、正常範囲からのずれはそれほど大きくは無いがセンサ電源電圧およびセンサ出力電圧の両方とも正常範囲からずれている場合にも、電流センサ状態は異常モード(ISNG)であると確定する。
【００１９】
図５の分類を用いると、例えば、同じ異常モード（ISNG）であっても、センサ電源電圧が範囲ＮＧ１で、かつ、センサ出力が範囲ＯＫ２である場合には、センサ異常状態は電源回路４ｂが異常な第１の形態であると特定できる。逆に、センサ電源電圧が範囲ＯＫ１で、かつ、センサ出力が範囲ＮＧ２である場合には、センサ異常状態は電流センサ部３が異常な第２の形態であると特定することができる。また、センサ異常状態の第３の形態である制限制御モード１（LIMIT1）では、電源回路４ｂは完全な異常とは断定できないが、異常傾向にあると判断することができる。一方、センサ異常状態の第４の形態である制限制御モード２（LIMIT2）の場合には、電流センサ部３は完全な異常とは断定できないが、異常傾向にあると判断することができる。なお、上述した第１〜第４の形態に特定されると、インジケータ１０には形態に応じた異常表示が行われる。
【００２０】
図３のフローチャートに戻って、ステップＳ６０ではステップＳ５０で確定された電流センサ状態が正常モード(CLR)であるか否かを判定する。ステップＳ６０でＹＥＳと判定されると、すなわち電流センサ状態が正常モード(CLR)であると判定されるとステップＳ９０へ進み、ＮＯと判定されるとステップＳ７０へ進む。ステップＳ９０では、電流センサ状態が正常であると判定されたので、通常の制御条件を、バッテリコントローラ４から車両コントローラ５への出力回生制限指示Ｓ１の指示条件に設定する。ここで、通常の制御条件とは、負荷２とバッテリ１の最大出力・回生可能電力範囲で車両制御を行うことである。ステップＳ９０の処理が終了するとステップＳ４００に進む。
【００２１】
一方、ステップＳ６０からステップＳ７０に進んだ場合には、ステップＳ７０において電流センサ状態が制限制御モード１(LIMIT1)および制限制御モード２(LIMIT2)のいずれかであるか否かを判定する。ステップＳ７０でＹＥＳと判定されるとステップＳ１００へ進み、一方、電流センサ状態が異常モード(ISNG)であってＮＯと判定されるとステップＳ８０に進む。ステップＳ８０では、制御範囲を負荷２とバッテリ１の最大出力・回生可能電力範囲の１０％以下に設定し、その制限範囲を出力回生制限指示の指示条件に設定する。放電時の電力をマイナスとすれば、制限範囲は−１０％〜＋１０％となる。なお、本実施の形態では１０％以下としているが、制限条件の数値は１０％に限らない。ステップＳ８０の設定が終了したならばステップＳ４００に進む。
【００２２】
ステップＳ７０からステップＳ１００に進んだ場合には、ステップＳ１００において電流センサ状態が制限制御モード１(LIMIT1)であるか否かを判定する。ステップＳ１００でＹＥＳ（LIMIT1）と判定されると、ステップＳ３００に進んで制限制御モード１(LIMIT1)における制御の制限範囲を設定し、その制限範囲を出力回生制限の指示条件として設定する。一方、ステップＳ１００でＮＯ（LIMIT2）と判定されると、ステップＳ２００へ進んで制限制御モード２(LIMIT2）における制御の制限範囲を設定し、その制限範囲を出力回生制限の指示条件として設定する。なお、ステップＳ２００およびステップＳ３００の設定処理に関する詳細手順は後述する。その後、ステップＳ４００において、ステップＳ８０，Ｓ９０，Ｓ２００およびＳ３００で設定された指示条件（制限範囲）Ｓ１を車両コントローラ５に送信し、一連の処理を終了する。
【００２３】
（ステップＳ２００の詳細説明）
図６はステップＳ２００の詳細な処理手順を示すフローチャートである。制限制御モード２(LIMIT2）は、電源回路４ｂは正常に動作しているが電流センサ部３に異常が見られると判断された場合の制御モードである。ステップＳ２１０では、バッテリ１を流れる電流値の下限値を設定する。前述したようにマイナス符号の電流値を放電時の電流値としたので、放電時の最大電流値を設定することになる。本実施の形態では、電流センサ部３の測定電流域（動作保証測定範囲）の放電側最大測定電流値を用いて次式（１）のように設定する。前述したように電流センサ部３の測定電流域が±２００Ａである場合には、設定値を例えば５０％とすると、下限値は−１００Ａに設定される。以下では設定値を５０％として説明する。
【数１】
（下限値）＝（放電側最大測定電流値）×（設定値） …（１）
【００２４】
続くステップＳ２２０では、電流値の上限値を次式（２）のように設定する。充電側最大測定電流値は＋２００Ａであるから、設定値を５０％とすると上限値は＋１００Ａとなる。
【数２】
（上限値）＝（充電側最大測定電流値）×（設定値） …（２）
【００２５】
ステップＳ２３０では、図３のステップＳ４０で記憶したセンサ出力電圧の初期値を読み込んで、その初期値が正常時出力電圧＝２．５Ｖに対してマイナス側（放電側）にずれているか否かを判定する。正常時出力電圧とは、電流がゼロの時に電流センサ部３から出力されるセンサ出力電圧のことである。電流センサ部３の仕様（センサ動作保証出力電圧）は２．５±２Ｖであるから、正常時出力電圧は２．５Ｖとなる。ステップＳ２３０において放電側にずれていると判定されると、ステップＳ２４０に進んでステップＳ２２０で設定された上限値に対して補正処理を行う。
【００２６】
図９はステップＳ２４０の上限値補正を説明する図である。図９においてラインＬ１１，Ｌ１２は電流センサ部３の特性を示しており、図９の縦軸は電流値、横軸はセンサ出力電圧を示している。特性Ｌ１１は電流センサ部３が正常状態な場合を示している。特性Ｌ１１において電流値が−２００Ｖの時のセンサ出力電圧は０．５Ｖである、電流値が＋２００Ｖの時のセンサ出力電圧は４．５Ｖである。また、電流値＝０Ｖのときのセンサ出力電圧は２．５Ｖである。
【００２７】
一方、ラインＬ１２は電流センサ部３の実際の特性を示したものである。特性Ｌ１２において、電流値＝０Ｖのときのセンサ出力値VISVは、正常状態のセンサ出力値２．５Ｖよりもマイナス側（放電側）にΔＶだけずれている。このとき、初期値のマイナス側へのずれΔＶに応じて、動作範囲（例えば、出力電圧の線形性が保たれる範囲）もマイナス側にずれていると推定される。そのため、ステップＳ２４０では、ステップＳ２２０で設定された上限値＋１００Ａをさらにマイナス側に補正する。ここでは、補正量を２０Ａとし、補正後上限値を＋８０Ａとする。なお、補正量を初期値のずれΔＶに応じて設定しても良い。ステップＳ２４０の補正処理が終了したならステップＳ２６０に進む。
【００２８】
一方、ステップＳ２３０においてＮＯと判定されると、すなわち充電側にずれていると判定されると、ステップＳ２５０に進んでステップＳ２３０で設定された下限値に対して補正処理を行う。この場合の電池特性はラインＬ１３のようになり、ラインＬ１１に対して充電側（プラス側）にΔＶだけずれている。そのため、特性Ｌ１１の場合にとは逆に、動作範囲はプラス側にずれていると推定される。ステップＳ２５０では、ステップＳ２１０で設定された下限値−１００Ａを補正量２０Ａで補正し、補正後の下限値を−８０Ａとする。ステップＳ２５０の補正処理が終了したならステップＳ２６０に進む。
【００２９】
ステップＳ２６０では、センサ出力電圧初期値のズレ方向に応じて制限制御モード２(LIMIT2)における制限範囲を設定する。すなわち、ステップＳ２３０で放電側と判定された場合には、ステップＳ２１０の下限値とステップＳ２４０の補正後上限値を用いて、−１００Ａ＜電流値＜＋８０Ａのように制限範囲を設定する。一方、ステップＳ２３０で充電側と判定された場合には、ステップＳ２２０の上限値とステップＳ２５０の補正後下限値を用いて、−８０Ａ＜電流値＜＋１００Ａのように制限範囲を設定する。正常時の制御範囲−２００Ａ〜＋２００Ａを−１００％〜＋１００％と表現した場合には、上述した各制限範囲は−５０％〜＋４０％、−４０％〜＋５０％と表現できる。
【００３０】
（ステップＳ３００の詳細説明）
図７はステップＳ３００の詳細な処理手順を示すフローチャートである。制限制御モード１(LIMIT1）は、電流センサ部３は正常に動作しているが電源回路４ｂに異常が見られると判断された場合の制御モードである。ステップＳ３１０では、図３のステップＳ４０で記憶したセンサ出力電圧の初期値を読み込んで、その初期値が正常時出力電圧＝２．５Ｖに対してマイナス側（放電側）にずれているか否かを判定する。ステップＳ３１０において放電側にずれていると判定されるとステップＳ３２０に進み、充電側にずれている（ＮＯ）と判定されるとステップＳ３５０に進む。
【００３１】
最初に、ステップＳ３１０からステップＳ３２０に進んだ場合について説明する。ステップＳ３２０では、まず、センサ出力電圧の初期値のずれに応じた電流値補正分θを次式（３）により算出する。式（３）の正常センサ出力電圧とは上述した正常時出力電圧＝２．５Ｖのことであり、初期値が放電側にずれている場合にはθ＜０となる。電流値の下限値は、この電流値補正分θを用いて次式（４）のように表される。動作保証電流範囲は前述した電流センサ部３の測定電流域の絶対値であり、動作保証電流範囲＝｜±２００Ａ｜＝２００Ａである。ただし、係数αは０．５とする。
【数３】
θ＝（センサ分解能）×（センサ出力電圧初期値−正常センサ出力電圧）…（３）
【数４】
（下限値）＝（センサ分解能）×（係数α）×（センサ出力電圧初期値）−（動作保証電流範囲−電流値補正分θ） …（４）
【００３２】
ステップＳ３３０では、電流値の上限値を設定する。ステップＳ３３０の上限値は、センサ出力電圧の初期値が放電側（マイナス側）にずれている場合の上限値である。制限制御モード１(LIMIT1）では電流センサ部３は正常に動作していると判断されるので、上限値をセンサ動作保証範囲の上限値＝＋２００Ａに設定する。ステップＳ３４０では、ステップＳ３２０で設定された下限値に所定値＝２０Ａを加算したものを補正後下限値とする。
【００３３】
図１０は、制限制御モード１(LIMIT1）における上限値，下限値および補正後下限値を示す図であり、図９と同様の図である。図１０のラインＬ１１，Ｌ１２は図９に示した特性と同一のものである。電流値Ｉ１は式（４）で算出された下限値を示している。電流値Ｉ２は補正後下限値であり、式（４）の下限値Ｉ１よりも２０Ａ高くなっている。制御範囲はＩ２〜＋２００Ａである。
【００３４】
一方、センサ出力電圧初期値が充電側（プラス側）にずれている場合には、ステップＳ３１０でＮＯと判定されてステップＳ３５０に進む。ステップＳ３５０では、電流値の下限値をセンサ動作保証範囲の下限値＝−２００Ａに設定する。続くステップＳ３６０では、電流値の上限値を式（４）を用いて同様に算出する。すなわち、式（４）において左辺を上限値に置き換え、さらに、上限値を算出する場合には係数αを４．５とする。
【００３５】
ステップＳ３７０では、センサ出力電圧初期値のズレ方向に応じて制限制御モード１(LIMIT1)における制限範囲を設定する。すなわち、ステップＳ３１０で放電側と判定された場合には、ステップＳ３３０の上限値＝＋２００ＡとステップＳ３４０の補正後下限値Ｉ２を用いて、Ｉ２＜電流値＜＋２００Ａのように制限範囲を設定する。一方、ステップＳ３１０で充電側と判定された場合には、ステップＳ３５０の下限値＝−２００ＡとステップＳ３６０の補正後上限値を用いて、−２００Ａ＜電流値＜補正後上限値のように制限範囲を設定する。
【００３６】
《車両コントローラ５の動作説明》
次に、上述した制限範囲を出力回生制限指示Ｓ１として受信する車両コントローラ５の動作について、図８のフローチャートを参照して説明する。図８に示すフローチャートの処理は図１のイグニッションスイッチ１１がオンされるとスタートする。ステップＳ６００では、アクセルセンサ７からのアクセル操作量情報、ブレーキセンサ８からのブレーキ操作量情報および車速センサ９からの車速情報により車両状態を検出する。ステップＳ６１０では、ステップＳ６００で検出された車両状態からトルク指令値を演算する。
【００３７】
ステップＳ６２０では、バッテリーコントローラ４から出力回生制限指示Ｓ１として送信された制限範囲を検出する。なお、バッテリーコントローラ４から送信される制限範囲は電流センサ状態に応じた制限範囲であって、正常モード(CLR)、異常モード(ISNG)、制限制御モード１(LIMIT1)および制限制御モード２(LIMIT2)の内のいずれかである。ステップＳ６３０では、ステップＳ６１０で演算されたトルク指令値に対応する電流値が、バッテリーコントローラ４から送信された制限範囲内か否かを判定する。
【００３８】
ステップＳ６３０で制限範囲内と判定されると、ステップＳ６４０へ進んでステップＳ６１０で演算されたトルク指令値をそのまま負荷２へと出力する。一方、ステップＳ６３０で制限範囲内ではないと判定されると、ステップＳ６７０へ進んで出力制限の設定を行う。ステップＳ６７０では、演算されたトルク指令値に対応する電流値が制限範囲の上限値よりも大きい場合には、上限値をトルク指令値として設定する。逆に、演算されたトルク指令値に対応する電流値が制限範囲の下限値よりも大きい場合には、下限値をトルク指令値として設定する。そして、設定されたトルク指令値を負荷２へ出力し、ステップＳ６５０へと進む。
【００３９】
ステップＳ６５０では、バッテリコントローラ４から送信された制限範囲が異常モード(ISNG)に対応するものか否かを判定する。ステップＳ６５０において異常モードであると判定されると、ステップＳ６６０へ進んで電流センサ異常を表示するインジケータ１０を点灯した後にステップＳ６００へ戻る。一方、ステップＳ６５０で制限範囲が異常モード(ISNG)に対応するものでないと判定されると、ステップＳ６００へ戻る。
【００４０】
以上説明した本実施の形態は、以下のような作用効果を有している。
（ａ）図５に示すように、センサ出力電圧の電圧範囲とセンサ電源電圧の電圧範囲とに基づいて、電流センサ状態である電流センサ部３および電源回路４ｂの状態を、正常モード、異常モード、制限制御モード１および制限制御モード２に分類するようにした。図５の分類を用いると、単に電流センサが異常状態であるか否かだけでなく、電流センサ異常状態を上述した第１〜第４の形態に特定することができ、電流センサ部３および電源回路４ｂのいずれに異常があるかを特定することができる。その結果、電流センサ異常に対して適切な対処が容易となる。
【００４１】
（ｂ）車両コントローラ５は、バッテリコントローラ４から送信された出力回生に関する制限範囲を考慮して、トルク指令値を負荷２へと出力して負荷２を所定制限範囲内で制御するようにした。そのため、電流センサ部３や電源回路４ｂに異常がある場合（異常モード）や、異常傾向（制限制御モード１または制限制御モード２）がある場合には、各モードに応じた制限のもとに走行が可能となる。例えば、ドライバーが急加速するためにアクセルペダルを多く踏み込んだとき、その出力トルクを負荷２へ要求すると電流センサの動作範囲を越えてしまう場合には、出力を制限することにより動作範囲に収めるようにする。
【００４２】
なお、上述した実施の形態では電気自動車を例に説明したが、本発明はハイブリッド車などにも適用することができる。また、バッテリコントローラ４において、電源回路４ｂと電源回路４ｃとを別個の回路としたが、同一に構成しても良い。
【００４３】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、バッテリコントローラ４は電流センサ異常検出装置を、ＣＰＵ４ａは特定手段をそれぞれ構成している。また、車両コントローラ５は制限手段に対応している。なお、上述した特徴的な機能作用効果が得られるものであるならば、本発明は上述した実施の形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気車両の電流制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】ＣＰＵ４ａにおける電圧サンプリングを説明する図であり、（ａ）はセンサ電源電圧に関するもので、（ｂ）はセンサ出力電圧に関するものである。
【図３】ＣＰＵ４ａの処理動作のメインフローを示すフローチャートである。
【図４】電流センサ状態を示す４つのモードと電源電圧およびセンサ出力電圧との関係を示す図である。
【図５】電源電圧範囲およびセンサ出力電圧範囲と各モードとの関係を示す図である。
【図６】図３のステップＳ２００の詳細を示すフローチャートである。
【図７】図３のステップＳ３００の詳細を示すフローチャートである。
【図８】車両コントローラ５のＣＰＵ５ａの処理動作を示すフローチャートである。
【図９】図６のステップＳ２４０の上限値補正を説明する図である。
【図１０】制限制御モード１(LIMIT1）における上限値，下限値および補正後下限値を示す図である。
【符号の説明】
１ バッテリ
２ 負荷
３ 電流センサ部
４ バッテリコントローラ
４ａ，５ａ ＣＰＵ
４ｂ，４ｃ 電源回路
５ 車両コントローラ
７ アクセルセンサ
８ ブレーキセンサ
９ 車速センサ
１０ インジケータ
１１ イグニッションスイッチ
Claims (2)
- 二次電池の充放電電流を検出する電流センサの異常を検出する電流センサ異常検出装置であって、
前記電流センサのセンサ本体が出力するセンサ出力電圧の電圧範囲およびセンサ電源が出力する電源電圧の電圧範囲に基づいて、前記センサ本体および前記センサ電源を含む電流センサの異常状態を予め定めた複数の異常形態の内のいずれかに特定する特定手段を備え、
前記電源電圧の電圧範囲を正常電源電圧範囲、前記正常電源電圧範囲を越える第１の電源電圧範囲および前記第１の電源電圧範囲を越える第２の電源電圧範囲に分割するとともに、前記センサ出力電圧の電圧範囲を正常センサ出力範囲、前記正常センサ出力範囲を越える第１のセンサ出力範囲および前記第１のセンサ出力範囲を越える第２のセンサ出力範囲に分割し、
前記複数の異常形態は、 (a) 前記電源電圧の電圧範囲が前記第２の電源電圧範囲であって前記センサ電源の異常を示す第１の異常形態と、 (b) 前記電源電圧の電圧範囲が前記正常電源電圧範囲でかつ前記センサ出力電圧の電圧範囲が前記第２のセンサ出力範囲であって前記センサ本体の異常を示す第２の異常形態と、 (c) 前記電源電圧の電圧範囲が前記第１の電源電圧範囲でかつ前記センサ出力電圧の電圧範囲が前記正常センサ出力範囲である第３の異常形態と、 (d) 前記電源電圧の電圧範囲が前記正常電源電圧範囲でかつ前記センサ出力電圧の電圧範囲が前記第１のセンサ出力範囲である第４の異常形態とを有することを特徴とする電流センサ異常検出装置。 - 請求項１に記載の電流センサ異常検出装置と、
前記特定手段により前記複数の異常形態のいずれかに特定された場合に、前記二次電池に接続された負荷の出力を前記特定された異常形態に応じた範囲に制限する制限手段とを備えたことを特徴とする二次電池で駆動される負荷の制御システム。
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