JP6107502B2 - 二次電池残存容量検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の動力源として用いられる電動機に電力供給を行うことにより放電されるとともに前記電動機から回生電力の供給を受けることにより充電される二次電池の残存容量を検出する二次電池残存容量検出装置に関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両には、主機バッテリとしての二次電池が搭載される。その二次電池は、電動機として機能するモータジェネレータ（以下、Ｍ／Ｇとも称す）およびＭ／Ｇを駆動するインバータの動作状態に応じて放電および充電される。このような構成において、二次電池の寿命向上を図るべく、二次電池に流れる電流（充電電流および放電電流）を検出するための電流センサを設け、その検出値に基づいて二次電池の残存容量（ＳＯＣ；State Of Charge）を推定して検出することが行われている。

この場合、電流センサの検出値に使用環境（例えば温度）などに起因する誤差（オフセット誤差）が含まれると、残存容量値（ＳＯＣ値）の推定精度が低下する。そのため、上記電流センサに関する補正方法が種々考案されている（例えば特許文献１、２参照）。このような従来の補正方法では、二次電池に流れる電流がゼロになると考えられる車両停止時に電流センサのオフセット誤差を補正する補正処理が実行されるようになっている。

特開平１１−９８６０２号公報 特許第４１８９８０１号公報

しかし、車両によっては、二次電池およびインバータの間に、二次電池から供給される高電圧を降圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ（電力変換器）が接続される場合もある。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧は、例えば鉛蓄電池などの補機バッテリの充電に用いられる。そして、その補機バッテリは、車両に搭載される各種機器（補機系負荷）に対する電源供給を行う。また、それら各種機器の中には、車両停止時にあっても動作する機器が存在する。

従って、上記構成の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止すると、補機バッテリの過放電や、電圧低下による各種機器の誤動作などの問題が生じるおそれがある。そのため、上記構成の場合には、車両停止時にあっても、むやみにＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止することができず、その結果、二次電池からＤＣ／ＤＣコンバータへの流入電流がゼロにならないことがあり得る。このようなことから、上記従来の補正方法では、二次電池およびインバータの間にＤＣ／ＤＣコンバータが接続される場合には、上記流入電流の影響により、電流センサに関する補正処理を精度良く行うことが困難となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インバータおよび二次電池の間に補機バッテリの充電を行う電力変換器が接続される場合でも、電流センサに関する補正処理を精度良く実行することができる二次電池残存容量検出装置を提供することにある。

請求項１に記載の二次電池残存容量検出装置は、二次電池の残存容量を検出する。二次電池は、車両の動力源として用いられる電動機に電力供給を行うことにより放電されるとともに、電動機から回生電力の供給を受けることにより充電されるものである。二次電池残存容量検出装置は、電流センサ、補正値設定手段、残存容量推定手段および補正値更新手段を備えている。

電流センサは、二次電池に流れる電流を検出するためのものである。一般に、電流センサの出力は、例えば温度などの使用環境により変化する（温度特性を有する）。そのため、電流センサを使用する際には、そのときの使用環境に合わせて検出基準値（ゼロ点）を設定する、つまりオフセット誤差を補正する必要がある。そこで、補正値設定手段は、例えば電源投入直後など、二次電池に電流が流れていない期間における電流センサの出力に基づいて、電流センサのオフセット誤差を補正するためのオフセット補正値の初期値を設定する。そして、残存容量推定手段は、電流センサの出力およびオフセット補正値を用いて二次電池に流れる電流を検出し、その検出値に基づいて二次電池の残存容量を推定する。

しかし、車両の運転状態、その周辺環境などは、刻一刻と変化するため、電流センサの使用環境についても同様に刻一刻と変化する。そのため、上述したように、当初の使用環境に合わせてオフセット補正値（検出基準値）を初期的に設定したとしても、車両の運転状態の変化などに伴い、電流センサの出力に基づく電流の検出値に誤差が含まれるようになる可能性がある。そうすると、二次電池の残存容量を精度良く推定することができなくなる。

そこで、本手段では、初期的に設定されたオフセット補正値を適切なタイミングで更新する補正値更新手段を備えている。ただし、この場合、電動機を駆動するインバータおよび二次電池の間には、車両に搭載される補機系負荷に対して電源を供給するための補機バッテリの充電を行う電力変換器が接続されている。従来技術の説明でも述べたように、このような構成では、車両の停止中であっても、むやみに電力変換器の動作を停止することができず、二次電池に流れる電流がゼロにならないことがあり得る。そこで、補正値更新手段は、車両が停止中であることを表す車両停止情報が与えられると、電力変換器への流入電流を算出する。そして、補正値更新手段は、その算出された流入電流およびそのときの電流センサの出力を用いてオフセット補正値を更新する。このようにすれば、インバータおよび二次電池の間に電力変換器が接続される場合でも、電流センサに関する補正処理を精度良く行うことが可能となる。

また、本手段では、オフセット補正値の更新を行う際に電力変換器の動作を停止する必要がない。そのため、電力変換器により充電される補機バッテリの過放電に伴う寿命低下を抑制するとともに、電圧低下による補機系負荷の誤動作の発生を抑制することができる。さらに、本手段では、電流センサの温度特性に起因するオフセット誤差を、上述したように温度センサレスで補正するようにしている。従って、本手段によれば、例えば温度センサを用いて同様の補正を行う構成に比べ、装置の小型化および製造コストの低減などを図ることができる。

第１の実施形態を示すもので、二次電池残存容量検出装置をハイブリッド自動車に適用した構成例を示す図 ＤＣ／ＤＣコンバータの構成例を示す図 流入電流およびＰＷＭ信号の状態を示すタイミングチャート ＨＶＥＣＵ側の処理内容を示すフローチャート ＤＣ／ＤＣコンバータ側の処理内容を示すフローチャート 平均流入電流算出処理の内容を示すフローチャート 補正値更新処理の内容を示すフローチャート 第２の実施形態を示す図２相当図 図６相当図 図３相当図 第３の実施形態を示すもので、平均流入電流算出処理に追加する処理の内容を示すフローチャート

以下、二次電池残存容量検出装置の複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図７を参照して説明する。
図１に示す二次電池残存容量検出装置１は、ハイブリッド自動車（車両）に搭載される主機バッテリである二次電池２の残存容量を検出する。二次電池２は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素二次電池などからなる。二次電池残存容量検出装置１は、ハイブリッド自動車のシステムにおける総合的制御を行うハイブリッド制御装置３（ＨＶＥＣＵ３とも称す）、電流センサ４、ＤＣ／ＤＣコンバータ５などから構成される。

ハイブリッド自動車は、車輪を回転する動力源として、エンジン（図示せず）およびエンジンの出力軸上に設けられたＭ／Ｇ６を有する。Ｍ／Ｇ６は、電動機および発電機として機能する。インバータ７は、ＨＶＥＣＵ３から与えられる指令に従い、Ｍ／Ｇ６を駆動する。インバータ７は、Ｍ／Ｇ６の駆動力が車輪に付与されて車両が走行する際（Ｍ／Ｇ６が電動機として機能する際）、二次電池２から供給される直流電力を昇圧するとともに三相の交流電力に変換してＭ／Ｇ６に供給する。このとき、二次電池２が放電されることによりＭ／Ｇ６に電力供給が行われるため、インバータ７および二次電池２には、図１に点線の矢印で示す方向への電流Ｉ_Ｌ、Ｉ_ＢＡＴＴが流れる。

また、インバータ７は、車両が減速する際（Ｍ／Ｇ６が発電機として機能する際）、Ｍ／Ｇ６から供給される回生電力を直流電力に変換して二次電池２に供給する。このとき、Ｍ／Ｇ６から回生される電力により二次電池２が充電されるため、インバータ７および二次電池２には、図１に実線の矢印で示す方向への電流Ｉ_Ｌ、Ｉ_ＢＡＴＴが流れる。インバータ７は、Ｍ／Ｇ６の回転速度（回転数）を表すデータおよび自身に流れる電流Ｉ_Ｌを表すデータをＨＶＥＣＵ３に送信する。

システムメインリレー８（以下、ＳＭＲ８とも称す）は、インバータ７および二次電池２の間における電力供給経路を開閉する。ＳＭＲ８の開閉は、ＨＶＥＣＵ３により制御される。ＳＭＲ８は、保護用の高電圧リレーであり、その接点は、通常は閉じられており、システムにおける異常が発生した場合に開かれるようになっている。電流センサ４は、二次電池２に流れる電流Ｉ_ＢＡＴＴ、つまり二次電池２の充放電電流を検出するために設けられている。電流センサ４は、例えば、コアおよびホールＩＣなどを備えた構成となっている。電流センサ４の出力は、ＨＶＥＣＵ３に与えられる。

インバータ７および二次電池２の間には、高圧系負荷であるＤＣ／ＤＣコンバータ５（電力変換器に相当）が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、二次電池２から供給される高圧系電圧（例えば数百Ｖ）を降圧し、補機系電圧（例えば１４Ｖ）を生成する。その補機系電圧は、例えば鉛蓄電池などからなる補機バッテリ９の充電、車両に搭載される補機系負荷への電源供給などに利用される。

上記補機系負荷としては、インバータ７を冷却するための冷却水を循環させるためのインバータウォーターポンプ、エンジンを冷却するための冷却水を循環させるためのエンジン冷却ウォーターポンプ、二次電池２に冷却風を送風する二次電池冷却ファン、ラジエータに冷却風を送風するラジエータファン、各種の車載機器を制御するためのＥＣＵなどが挙げられる（いずれも図示略）。

ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、その入力電流、つまり二次電池２から自身へと流れる流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値を算出する機能（詳細は後述する）を有している。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、ＨＶＥＣＵ３からトリガ信号が与えられると、流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値（以下、平均流入電流とも称す）を算出する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、平均流入電流を算出すると、トリガ信号の受信時点から算出時点までの時間（経過時間）とともに、その算出した値をＨＶＥＣＵ３に送信する。

ＨＶＥＣＵ３は、二次電池２の寿命向上などを図るべく、二次電池２の残存容量を適正な範囲（例えば４０％〜８０％）に管理する機能を有する。そのため、ＨＶＥＣＵ３は、電流センサ４の出力値（出力電圧）に基づいて、二次電池２に流れる電流Ｉ_ＢＡＴＴ（充放電電流）を検出する。ただし、一般に、電流センサ４の出力は、例えば温度などの使用環境により変化する（温度特性を有する）。そのため、電流センサ４を使用する際には、そのときの使用環境に合わせて検出基準値（ゼロ点）を設定する、つまりオフセット誤差を補正する必要がある。そこで、ＨＶＥＣＵ３は、例えば電源投入直後など、電流Ｉ_ＢＡＴＴが確実に流れていない期間における電流センサ４の出力に基づいて、電流センサ４のオフセット誤差を補正するためのオフセット補正値の初期値を設定する（補正値設定手段に相当）。

そして、ＨＶＥＣＵ３は、電流センサ４の出力値およびオフセット補正値を用いて電流Ｉ_ＢＡＴＴの電流値を検出し、その検出値に基づいて二次電池２の残存容量を算出する（残存容量推定手段に相当）。なお、二次電池２の残存容量の算出（演算）方法については、周知の各種の手法を採用することができるため、ここでは、その説明を省略する。また、ＨＶＥＣＵ３は、残存容量の算出値が適正範囲内の値となるように、インバータ７の動作を制御する。すなわち、ＨＶＥＣＵ３は、例えば、残存容量の算出値が適正範囲を上回りそうな場合には、車両の減速時であっても回生電力による二次電池２の充電を停止する。また、ＨＶＥＣＵ３は、例えば、残存容量の算出値が適正範囲を下回りそうな場合には、Ｍ／Ｇ６を動力源として用いる走行を行わない。

しかし、車両の運転状態、その周辺環境などは、刻一刻と変化するため、電流センサ４の使用環境についても同様に刻一刻と変化する。そのため、上述したように、当初の使用環境に合わせてオフセット補正値（検出基準値）を初期的に（一度だけ）設定したとしても、車両の運転状態の変化などに伴い、電流センサ４の出力に基づく電流Ｉ_ＢＡＴＴの検出値に誤差が含まれるようになる可能性がある。そうすると、二次電池２の残存容量を精度良く算出することが難しくなる。

そこで、ＨＶＥＣＵ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５と連携し、初期的に設定されたオフセット補正値を更新する補正値更新処理を定期的に実行するようになっている。具体的には、ＨＶＥＣＵ３は、車両が停止中であると判断した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５と連携し、補正値更新処理を実行する。ＨＶＥＣＵ３は、他の制御装置から与えられる車軸の回転速度（回転数）を表すデータや、インバータ７から与えられるＭ／Ｇ６の回転速度およびインバータ７に流れる電流Ｉ_Ｌなどの情報（車両停止情報）に基づいて、車両が停止中であるか否かを判断する。

このように、本実施形態では、ＨＶＥＣＵ３およびＤＣ／ＤＣコンバータ５により、補正値更新手段１０が構成される。そして、補正値更新手段１０のうち、算出手段としての機能はＤＣ／ＤＣコンバータ５が分担し、補正手段としての機能はＨＶＥＣＵ３が分担するようになっている。

続いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の具体的な構成例について説明する。
図２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、フルブリッジ方式の絶縁型のものとなっている。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、電源入力端子１１、１２を通じて供給される高圧系電圧（入力電圧Ｖ_Ｈ）を降圧し、電源出力端子１３、１４を通じてその降圧した補機系電圧（出力電圧Ｖ_Ｌ）を出力する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４、トランス１５、ダイオードＤ１、Ｄ２、インダクタＬ１、コンデンサＣ１、Ｃ２およびコントローラ１６などから構成される。電源入力端子１１、１２間には、平滑用のコンデンサＣ１が接続されている。電源入力端子１２は、一次側のグランドに接続されている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、例えばＮチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴであり、電源入力端子１１、１２間にフルブリッジの形態となるように接続されている。

スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４には、それぞれ還流用のダイオードが接続されている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の制御端子（ゲート端子）には、図示しない駆動回路から出力される駆動電圧が与えられる。上記駆動回路は、コントローラ１６から与えられるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に従い、上記駆動電圧を生成する。

スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３の相互接続ノードＮ１は、トランス１５の一次巻線１５ａの一方の端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４の相互接続ノードＮ２は、一次巻線１５ａの他方の端子（巻き始め）に接続されている。トランス１５の二次巻線１５ｂの一方の端子（巻き始め）は、ダイオードＤ１を順方向に介してインダクタＬ１の一方の端子に接続されている。二次巻線１５ｂの他方の端子は、トランス１５の二次巻線１５ｃの一方の端子および電源出力端子１４に接続されている。二次巻線１５ｃの他方の端子（巻き始め）は、ダイオードＤ２を順方向に介してインダクタＬ１の一方の端子に接続されている。インダクタＬ１の他方の端子は、電源出力端子１３に接続されるとともに、平滑用のコンデンサＣ２を介して電源出力端子１４に接続されている。電源出力端子１４は、二次側のグランドに接続されている。

電流検出回路１７は、例えばシャント抵抗を含む構成のＩ／Ｖ変換回路であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電流Ｉ_ＯＵＴのＤＣ値を検出する。電流検出回路１７は、出力電流Ｉ_ＯＵＴの検出値を表す電流検出信号をコントローラ１６に対して出力する。電圧検出回路１８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧Ｖ_Ｌを検出する。電圧検出回路１８は、出力電圧Ｖ_Ｌの検出値を表す電圧検出信号をコントローラ１６に対して出力する。

コントローラ１６は、通信部１９、Ａ／Ｄ変換器２０、演算部２１、ＰＷＭ生成部２２などを備えている。通信部１９は、ＨＶＥＣＵ３との間においてデータの送受信を行うための通信Ｉ／Ｆである。Ａ／Ｄ変換器２０は、電流検出信号および電圧検出信号をＡ／Ｄ変換したデータを演算部２１に出力する。演算部２１は、Ａ／Ｄ変換器２０から与えられるデータに基づいて、出力電流Ｉ_ＯＵＴおよび出力電圧Ｖ_Ｌの検出値を取得する。

また、演算部２１は、出力電圧Ｖ_Ｌの検出値から入力電圧Ｖ_Ｈの値を予測算出（推定）して取得する。演算部２１は、上述したように取得した各種の情報および予め記憶されている各種のパラメータなどに基づいて、出力電圧Ｖ_Ｌの検出値が目標値に一致するようにフィードバック演算を行う。ＰＷＭ生成部２２は、そのフィードバック演算の結果に応じたデューティを持つＰＷＭ信号を生成し、前述した駆動回路に出力する。

このように、出力電圧Ｖ_Ｌから入力電圧Ｖ_Ｈの値を推定する制御を採用したことにより、高圧系電圧である入力電圧Ｖ_Ｈを常時監視するための比較的高価な監視回路を省略することができ、その分のコストダウンを図ることができる。ただし、このような制御を行う場合には、次のような理由からも、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の動作をむやみに停止することはできない。

すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力電圧Ｖ_Ｈが急上昇する異常（入力過電圧）が生じた場合には、スイッチング動作を直ちに停止し、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に過電流が流れる事態を防止する必要がある（過電流保護機能）。この場合、出力電圧Ｖ_Ｌから入力電圧Ｖ_Ｈを推定している関係上、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の動作が一旦停止すると、その後、動作が再開したとしても、入力電圧Ｖ_Ｈの推定を直ちに行うことができない。このような期間に、入力電圧Ｖ_Ｈが急上昇すると、正しく保護機能を働かせることができず、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に過電流が流れてしまうおそれがある。つまり、本実施形態の構成において、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の動作を停止することは、過電流の発生を保護する制御などの応答性を悪化させることに繋がる。このような点からも、本実施形態の構成において、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、常時動作していることが望ましい。

上記構成のＤＣ／ＤＣコンバータ５は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ４と、スイッチング素子Ｑ２およびＱ３とが相補的にオン／オフされることにより、入力電圧Ｖ_Ｈを降圧した出力電圧Ｖ_Ｌが生成される。具体的には、図３に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の制御の１周期（制御周期Ｔｓ）には、４つの期間Ａ〜Ｄが存在する。

期間Ａは、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４をオンするとともにスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３をオフするためのＰＷＭ信号が出力される期間である。期間Ｂ、Ｄは、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を全てオフするためのＰＷＭ信号が出力される期間（いわゆるデッドタイム）である。期間Ｃは、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４をオフするとともにスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３をオンするＰＷＭ信号が出力される期間である。

この場合、期間Ａの開始時点から期間Ｂの終了時点までの期間と、期間Ｃの開始時点から期間Ｄの終了時点までの期間とが、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータ５の制御の半周期となる。図３に示すように、期間Ａおよび期間Ｃにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ５に流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣが流れる。これに対し、期間Ｂおよび期間Ｄにおいては、流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣは、ほとんど流れることなく、ほぼゼロとなる。なお、この場合、流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの直流成分をＩ_ＤＣと定義するとともに、その交流成分をＩ_ＡＣと定義する。

続いて、電流センサ４のオフセット誤差を補正する処理について、図４〜図７を参照して説明する。ＨＶＥＣＵ３およびＤＣ／ＤＣコンバータ５は、イグニッションスイッチがオンされて電源が投入されると、それぞれ図４および図５に示す処理を開始する。ＨＶＥＣＵ３は、図４の処理を開始すると、電流センサ４の出力値に基づいてオフセット補正値（検出基準値）の初期値を設定する補正値設定処理を行う（ステップＳ１）。具体的には、このときの電流センサ４の出力値を用いて算出される電流Ｉ_ＢＡＴＴの検出値がゼロ（０Ａ）となるように、オフセット補正値の初期値が設定される。

その後、ＨＶＥＣＵ３は、車両が停止中であるか否かを判断する（ステップＳ２）。そして、車両が停止中であると判断されると（ＹＥＳ）、ステップＳ３に進む。ステップＳ３に進むと、ＨＶＥＣＵ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５に対し、トリガ信号を送信する。その後、ＨＶＥＣＵ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５から送信される流入電流情報の受信待ちとなる（ステップＳ４）。

一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、図５の処理を開始すると、最初はトリガ信号の受信待ちとなる（ステップＴ１）。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、ＨＶＥＣＵ３から送信されたトリガ信号を受信すると（ステップＴ１で「ＹＥＳ」になると）、ステップＴ２に進み、制御の半周期における流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値を算出する平均流入電流算出処理が実行される。平均流入電流算出処理は、例えば図６に示すような処理である。

すなわち、平均流入電流算出処理が開始されると、出力電流Ｉ_ＯＵＴおよびトランス１５の励磁デューティの値（Ｄ値）の最新値が取得される（ステップＵ１）。そして、流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値が算出される（ステップＵ２）。ステップＵ２の演算は、ステップＵ１にて取得された出力電流Ｉ_ＯＵＴおよびＤ値に加え、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の変換効率η、トランス１５の巻数比ｎなどを用いて行うことができる。なお、トランス１５の巻数比ｎは、二次巻線１５ｂ、１５ｃの巻数を基準とした一次巻線１５ａの巻数である。

続いて、ステップＴ３において、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、ステップＴ２にて算出された流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値と、トリガ信号を受信した時点から上記平均値を算出した時点までの経過時間とを関連付けた流入電流情報を、ＨＶＥＣＵ３に送信する。この場合、経過時間は、具体的には次のような時間となる。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、期間Ｃまたは期間Ｄにおいてトリガ信号を受信した場合、次の期間Ａにおける流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値を算出する。従って、この場合、トリガ信号を受信した時点から次の期間Ａの開始時点までの時間が経過時間となる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、期間Ａまたは期間Ｂにおいてトリガ信号を受信した場合、次の期間Ｃにおける流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値を算出する。従って、この場合、トリガ信号を受信した時点から次の期間Ｃの開始時点までの時間が経過時間となる。

なお、例えばノイズ対策などを目的として周期Ｔｓを変化させる構成の場合、流入電流情報としては、流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値および上記経過時間に加え、期間Ａの開始時点から期間Ｂの終了時点までの時間、期間Ｃの開始時点から期間Ｄの終了時点までの時間（制御の半周期の長さ）を関連付けた情報とする。

ＨＶＥＣＵ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５から送信された流入電流情報を受信すると（ステップＳ４で「ＹＥＳ」）、ステップＳ５に進む。ステップＳ５に進むと、ＨＶＥＣＵ３は、流入電流情報を用いてオフセット補正値を更新する補正値更新処理を実行する。補正値更新処理は、例えば図７に示すような処理である。すなわち、補正値更新処理が開始されると、流入電流情報に基づいて流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値、経過時間などが取得される（ステップＶ１）。また、このとき、経過時間に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５において流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値が算出された期間と同一の期間における電流センサ４の出力の平均値が取得される。

そして、電流センサ４の出力の平均値および流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値に基づいて、新たなオフセット補正値が算出される（ステップＶ２）。具体的には、電流センサ４の出力の平均値から流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値を引いた値が、新たなオフセット補正値となる。その後、ステップＶ２にて算出されたオフセット補正値が許容範囲内の値であるか否かが判断される（ステップＶ３）。

上記許容範囲は、使用する電流センサ４の温度特性に基づいて定められる。許容範囲を超えるオフセット補正値が算出される場合（ステップＶ３で「ＮＯ」）、電流センサ４の出力値が温度に依存して変動しているだけでなく、電流センサ４に何らかの異常（エラー）が生じている可能性がある。あるいは、電流センサ４が有するヒステリシス特性に起因し、その出力値が大きく変動している（オフセットが生じている）可能性がある。

そこで、このような場合、オフセット補正値を更新することなく、電流センサ４に何らかの異常が発生したことを表す情報がメモリに記憶され（ステップＶ４）、処理が終了となる。一方、算出されたオフセット補正値が許容範囲内の値である場合、そのオフセット補正値が新たなオフセット補正値としてメモリに記憶され（ステップＶ５）、処理が終了となる。

以上説明したように、本実施形態によれば次のような効果が得られる。
上記構成では、Ｍ／Ｇ６を駆動するインバータ７および二次電池２の間には、車両に搭載される補機系負荷に対して電源を供給するための補機バッテリ９の充電を行うＤＣ／ＤＣコンバータ５が接続されている。従来技術の説明でも述べたように、このような構成では、車両の停止中であっても、むやみにＤＣ／ＤＣコンバータ５の動作を停止することができず、二次電池２に流れる電流がゼロにならないことがあり得る。

そこで、二次電池残存容量検出装置１は、車両が停止中であることを表す車両停止情報が与えられると、ＤＣ／ＤＣコンバータ５への流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値を算出する。そして、二次電池残存容量検出装置１は、電流センサ４の出力の平均値から流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値を引いた値を新たなオフセット補正値とする補正値更新処理を行う。このようにすれば、インバータ７および二次電池２の間にＤＣ／ＤＣコンバータ５が接続される場合でも、電流センサ４に関する補正処理を精度良く行うことが可能となる。

このように、本実施形態によれば、車両の運転状態にかかわらず二次電池２に流れる電流Ｉ_ＢＡＴＴの検出値に含まれるオフセット誤差を低減することができる。その結果、二次電池２の残存容量の推定精度が向上するという効果が得られる。二次電池２の残存容量の推定精度が向上すれば、車両への主機バッテリの搭載量の最適化を図ることができ、その航続距離の向上やコストダウンなどの効果にも繋がる。

補正値更新処理では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５において流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値が算出された期間と同一の期間における電流センサ４の出力の平均値と、流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値とに基づいて、新たなオフセット補正値が算出される。このようにすれば、補正値更新処理において、新たなオフセット補正値を精度良く設定することができる。

また、本実施形態によれば、オフセット補正値の更新を行う際にＤＣ／ＤＣコンバータ５の動作を停止する必要がない。そのため、ＤＣ／ＤＣコンバータ５により充電される補機バッテリ９の過放電に伴う寿命低下を抑制するとともに、電圧低下による補機系負荷の誤動作の発生を抑制することができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の過電流保護に関する制御の応答性を良好に維持することができる。

さらに、本実施形態では、電流センサ４の温度特性に起因するオフセット誤差を、上述したように温度センサレスで補正するようにしている。従って、本実施形態によれば、例えば温度センサを用いて同様の補正を行う構成に比べ、装置の小型化および製造コストの低減などを図ることができる。

本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電流Ｉ_ＯＵＴおよびトランス１５の励磁デューティの値を用いてＤＣ／ＤＣコンバータ５の流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値を算出するので、その演算処理を簡易化することができる。

ＨＶＥＣＵ３は、少なくとも車軸の回転速度を表すデータ、Ｍ／Ｇ６の回転速度、インバータ７に流れる電流Ｉ_Ｌを含む車両停止情報に基づいて、車両が停止中であるか否かを判断する。このようにすれば、ＨＶＥＣＵ３が車両停止を確実に把握することが可能となり、車両が停止する度に補正値更新処理が確実に実行されることになる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図８〜図１０を参照して説明する。
図８に示すように、本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ３１（電力変換器に相当）は、図２に示したＤＣ／ＤＣコンバータ５に対し、電流検出回路１７が省かれている点、電流センサ３２およびＩ／Ｆ回路３３が追加されている点、コントローラ１６においてＡ／Ｄ変換器３４が追加されている点などが異なる。電流センサ３２は、例えばカレントトランスであり、その一次巻線は流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの流れる経路に直列に介在するように設けられている。

電流センサ３２の二次巻線の両端電圧は、Ｉ／Ｆ回路３３に入力されている。Ｉ／Ｆ回路３３は、二次巻線の両端電圧をコントローラ１６に入力可能な電圧値にレベルシフトする。Ｉ／Ｆ回路３３の出力電圧は、コントローラ１６のＡ／Ｄ変換器３４に入力される。Ａ／Ｄ変換器３４は、電流センサ３２の二次巻線の両端電圧をＡ／Ｄ変換したデータを演算部２１に出力する。演算部２１は、Ａ／Ｄ変換器３４から与えられるデータに基づいて、Ｉ_Ｄ／ＤＣの検出値を取得する。

上記構成のＤＣ／ＤＣコンバータ３１による平均流入電流算出処理は、図９に示すような処理となる。すなわち、平均流入電流算出処理が開始されると、入力電圧Ｖ_Ｈ、出力電圧Ｖ_Ｌ、制御周期ＴｓおよびＤ値の最新値が取得される（ステップＷ１）。その後、ピーク値取得タイミングまで待機となる（ステップＷ２）。上記ピーク値取得タイミングは、期間Ａから期間Ｂへと移行するタイミング、または、期間Ｃから期間Ｄへと移行するタイミングである。

そして、ピーク値取得タイミングになると（ステップＷ２で「ＹＥＳ」）、ステップＷ３に進む。ステップＷ３では、ピーク値取得タイミングにおけるＩ_Ｄ／ＤＣの検出値が、一次励磁電流のピーク値Ｉ_ｐｅａｋとして取得される。このようにしてピーク値Ｉ_ｐｅａｋを取得する理由は、次の通りである。すなわち、コントローラ１６からＰＷＭ信号が出力された時点から、実際にスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が動作する時点までの間には、駆動回路の動作などに伴う遅延時間が少なからず存在する。

従って、ピーク値取得タイミングでは、未だ全てのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４がＯＦＦになっておらず、期間ＡのＰＷＭ信号が指令する動作状態（Ｑ１、Ｑ４：ＯＮ、Ｑ２、Ｑ３：ＯＦＦ）または期間ＣのＰＷＭ信号が指令する動作状態（Ｑ１、Ｑ４：ＯＦＦ、Ｑ２、Ｑ３：ＯＮ）が継続されていることになる。また、流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣは、スイッチングにおけるＯＮ期間の終盤が最も大きくなる。このようなことから、上記したピーク値取得タイミングにおけるＩ_Ｄ／ＤＣの検出値は、一次励磁電流の最大値に概ね一致することになる。

そして、上述したように取得した各種の情報および予め記憶されている内部パラメータなどに基づいて、流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値が算出される（ステップＷ４）。ステップＷ４の演算は、トランス１５の一次側励磁インダクタンスＬｍ、インダクタＬ１のインダクタンスＬｃ、インダクタンスＬｍによるリップル電流ΔＩ１、インダクタンスＬｃによるリップル電流の一次側換算値ΔＩ２などを用いて行うことができる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３１による上記処理の流れ（実行タイミング）は、以下の通りとなる。すなわち、図１０に示すように、例えば、期間Ｄにトリガ信号を受信した場合、その次の期間Ａから期間Ｂへと移行するタイミング（ピーク値取得タイミング）において、一次励磁電流のピーク値Ｉ_ｐｅａｋが取得される。そして、その次の期間Ｃの開始時点から期間Ｄの終了時点までの期間（制御の半周期）にて、流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値が算出され、その平均値を含む流入電流情報の送信が行われる。

以上説明したように、本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、一次励磁電流のピーク値Ｉ_ｐｅａｋを用いた演算により流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値を算出する。一方、第１の実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ５は、出力電流Ｉ_ＯＵＴおよびＤ値を用いた演算により流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値を算出していた。これらの算出方法には、それぞれ次のようなメリットおよびデメリットがある。

すなわち、第１の実施形態の算出方法によれば、流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの演算を簡易化し、演算部２１における処理負荷を低減することができるというメリットがある。しかし、第１の実施形態の算出方法では、出力電流Ｉ_ＯＵＴを検出するための電流検出回路１７が必要となる。そして、電流検出回路１７は、シャント抵抗を含む構成であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の動作中には、そのシャント抵抗において絶えず電力損失が生じる。従って、第１の実施形態の算出方法には、上記電力損失により、ＤＣ／ＤＣコンバータ５全体の効率が若干低下するというデメリットがある。これに対し、本実施形態の算出方法によれば、第１の実施形態の算出方法に対し、流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの演算が複雑化するため、演算部２１における処理負荷が若干増加するというデメリットがあるものの、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１全体の効率が向上するというメリットがある。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図１１を参照して説明する。
上記各実施形態における平均流入電流算出処理は、平均流入電流を求める演算を複数回実行し、それら複数の演算結果を平均化し、その平均値を平均流入電流の算出値としてもよい。例えば、図６のステップＵ２の後、または図９のステップＷ４の後に、図１１に示す処理を追加してもよい。

すなわち、平均流入電流を算出すると（ステップＵ２またはＷ４の終了後）、ステップＸ１に進む。ステップＸ１では、平均流入電流がＮ回算出されたか否かが判断される。この場合、Ｎは２以上の整数であればよい。平均流入電流の算出回数がＮ回未満である場合（ステップＸ１で「ＮＯ」）、ステップＵ１またはＷ１に戻り、平均流電流の算出が行われる。

これに対し、平均流入電流の算出回数がＮ回に達した場合（ステップＸ１で「ＹＥＳ」）、ステップＸ２に進む。ステップＸ２では、Ｎ回分の平均流入電流の算出値の平均を求め、その平均が平均流入電流の算出値として取得される。ステップＸ２の後は、処理が終了となる。このようにすれば、例えばノイズなどの影響により、平均流入電流（流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値）の算出結果に誤差が生じることを抑制することができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
補正値更新手段１０の各機能（算出手段および補正手段）の分担は、上記実施形態の構成と同様のものに限らずともよい。例えば、算出手段としての機能の一部または全部をＨＶＥＣＵ３が分担してもよい。その場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、３１は、流入電流Ｉ_Ｄ／ＤＣの平均値を算出する上で必要となる各種の情報を、ＨＶＥＣＵ３に送信する必要がある。

第２の実施形態におけるステップＷ２、Ｗ３に代えて、次のように一次励磁電流のピーク値Ｉ_ｐｅａｋを取得してもよい。すなわち、期間Ａまたは期間Ｃの開始時点から、同期間の終了時点まで、Ｉ_Ｄ／ＤＣの検出値を随時取得（サンプリング）し、それらサンプリングした検出値の中で最も大きい値をピーク値Ｉ_ｐｅａｋとして取得する。このようにすれば、ステップＷ２、Ｗ３によるピーク値Ｉ_ｐｅａｋの取得方法に比べ、処理負荷は増加するものの、一層精度良くピーク値Ｉ_ｐｅａｋを取得することができる。

インバータ７および二次電池２の間に接続される電力変換器としては、フルブリッジ方式の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータに限らず、他の方式の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ、非絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ（昇圧型、降圧型、昇降圧型など）、インバータなどでもよい。

二次電池残存容量検出装置１は、電気自動車（車両）に搭載される主機バッテリとしての二次電池の残存容量を検出する用途に適用することもできる。
ＨＶＥＣＵ３は、車軸の回転速度を表すデータ、Ｍ／Ｇ６の回転速度および電流Ｉ_Ｌのうち、少なくともいずれか１つに基づいて、車両が停止中であるか否かを判断してもよい。また、ＨＶＥＣＵ３は、上記各種情報とは異なる別の情報に基づいて、車両が停止中であるか否かを判断してもよい。

図面中、１は二次電池残存容量検出装置、２は二次電池、３はハイブリッド制御装置（補正値設定手段、残存容量推定手段）、４は電流センサ、５、３１はＤＣ／ＤＣコンバータ（電力変換器）、６はモータジェネレータ（電動機）、７はインバータ、９は補機バッテリ、１０は補正値更新手段、１５はトランスを示す。

Claims (5)

1. 車両の動力源として用いられる電動機（６）に電力供給を行うことにより放電されるとともに前記電動機から回生電力の供給を受けることにより充電される二次電池（２）の残存容量を検出する二次電池残存容量検出装置（１）であって、
   前記電動機を駆動するインバータ（７）および前記二次電池の間には、前記車両に搭載される補機系負荷に対して電源を供給するための補機バッテリ（９）の充電を行う電力変換器（５、３１）が接続されており、
   前記二次電池に流れる電流を検出するための電流センサ（４）と、
   前記二次電池に電流が流れていない期間における前記電流センサの出力に基づいて、前記電流センサのオフセット誤差を補正するためのオフセット補正値の初期値を設定する補正値設定手段（３）と、
   前記電流センサの出力および前記オフセット補正値を用いて前記二次電池に流れる電流を検出し、その検出値に基づいて前記二次電池の残存容量を推定する残存容量推定手段（３）と、
   前記車両が停止中であることを表す車両停止情報が与えられると、前記電力変換器への流入電流を算出し、その算出された流入電流およびそのときの前記電流センサの出力を用いて前記オフセット補正値を更新する補正値更新手段（１０）と、
   を備え、
   前記補正値更新手段（１０）は、
   前記電力変換器への流入電流を算出する算出手段（５、３１）と、
   前記車両停止情報が与えられると、前記算出手段に対し前記流入電流の算出情報の送信を要求し、前記算出手段から送信された前記算出情報を用いて前記オフセット補正値を更新する補正手段（３）と、
   を備え、
   前記算出手段は、前記算出情報の送信の要求を受けると、前記流入電流の算出を行い、その算出した流入電流および前記要求を受けた時点から前記流入電流を算出した時点までの経過時間を含む前記算出情報を前記補正手段に送信することを特徴とする二次電池残存容量検出装置。
2. 前記電力変換器は、トランス（１５）を有する絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ（５）であり、
   前記補正値更新手段（１０）は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流および前記トランスの励磁デューティを用いて前記流入電流を算出することを特徴とする請求項１に記載の二次電池残存容量検出装置。
3. 前記電力変換器は、トランス（１５）を有する絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ（３１）であり、
   前記補正値更新手段（１０）は、前記トランスの一次側励磁電流のピーク値を用いて前記流入電流を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の二次電池残存容量検出装置。
4. 前記補正値更新手段（１０）は、前記流入電流を複数回算出するとともに、それら複数の算出結果を平均化し、その平均値を前記流入電流の算出値とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の二次電池残存容量検出装置。
5. 前記車両停止情報には、少なくとも、前記インバータに流れる電流、前記電動機の回転速度および車軸の回転速度に関する情報が含まれていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の二次電池残存容量検出装置。

Images