(57)【要約】【課題】電磁リレーによる電流センサの検出誤差を補正する。【解決手段】直流電源１の正極と負荷２との間に接続されたＳＭＲ３Ｂと、直流電源１の負極と負荷２との間に接続されたＳＭＲ３Ｇと、直流電源１と負荷２との間の電流経路に流れる電流に応じて発生する磁界を検出することにより上記電流を検出する電流センサ５とを含むシステム１００において、電流センサ検出値補正装置１０は、ＳＭＲのうちＳＭＲ３Ｂのみをオン状態とした場合における電流センサ５の検出値と、ＳＭＲのうちＳＭＲ３Ｇのみをオン状態とした場合における電流センサ５の検出値とを用いて、ＳＭＲ３Ｂ，３Ｇが共にオン状態である場合における電流センサ５の検出値を補正する。【選択図】図１
2010223717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の正極と負荷との間に接続された正極側の電磁リレーと、前記直流電源の負極と前記負荷との間に接続された負極側の電磁リレーと、前記直流電源と前記負荷との間の電流経路に流れる電流に応じて発生する磁界を検出することにより前記電流を検出する電流センサとを含むシステムにおける、電流センサの検出値補正装置であって、
前記電磁リレーのうち正極側の電磁リレーのみをオン状態とした場合における前記電流センサの検出値と、前記電磁リレーのうち負極側の電磁リレーのみをオン状態とした場合における前記電流センサの検出値とを用いて、前記正極側および負極側の電磁リレーが共にオン状態である場合における前記電流センサの検出値を補正することを特徴とする電流センサの検出値補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサの検出値を補正する検出値補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流経路に流れる電流に応じて発生する磁界を検出することにより当該電流を検出する磁気検出型の電流センサがある。
【０００３】
特許文献１には、直流電源から電気回路に電流供給する供給経路の接続および遮断を行う接続部と、上記供給経路に流れる電流を検出する電流センサとを含む車両において、接続部を遮断状態に保持し電流センサのオフセット値を観測し、接続部を接続状態としたときの電流センサの出力を上記オフセット値により補正することが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、二次電池と電気機器との接続を遮断した状態のときに電流センサによって検出される電流に基づいて、電流センサにより検出電流を補正することが記載されている。
【０００５】
特許文献３には、二次電池に予期せぬ充電電流が流れるか否かを判断するために、二次電池に流れる電流の大きさが閾値充電電流を超えるか否かを判断する構成において、電流検出部の検出能力等にオフセットがある場合等には、そのオフセットを考慮して閾値充電電流を設定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４６５６４号公報
【特許文献２】特開２００２−１５１１６５号公報
【特許文献３】特開２００８−１９９７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、磁気検出型の電流センサと電磁リレーとが互いに近接して配置される場合、電磁リレーがオン状態のとき、当該電磁リレーの接点を駆動するための電磁石によって発生する磁界の影響により、電流センサに検出誤差が生じる。特に、集磁コアを用いずに磁界を直接検出するコアレス型の電流センサなど、外部からの印加磁界の影響を受け易い磁気検出型の電流センサを採用した場合に、電流検出精度の悪化が顕著である。また、装置の小型化により電流センサと電磁リレーとの間の距離が近接した場合にも、電流検出精度の悪化が顕著となる。
【０００８】
本発明は、電磁リレーによる電流センサの検出誤差を補正することが可能な、電流センサの検出値補正装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電流センサの検出値補正装置は、直流電源の正極と負荷との間に接続された正極側の電磁リレーと、前記直流電源の負極と前記負荷との間に接続された負極側の電磁リレーと、前記直流電源と前記負荷との間の電流経路に流れる電流に応じて発生する磁界を検出することにより前記電流を検出する電流センサとを含むシステムにおける、電流センサの検出値補正装置であって、前記電磁リレーのうち正極側の電磁リレーのみをオン状態とした場合における前記電流センサの検出値と、前記電磁リレーのうち負極側の電磁リレーのみをオン状態とした場合における前記電流センサの検出値とを用いて、前記正極側および負極側の電磁リレーが共にオン状態である場合における前記電流センサの検出値を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電磁リレーによる電流センサの検出誤差を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る電流センサ検出値補正装置を含むシステムの構成の一例を示す概略図である。
【図２】システムの具体的な構成の一例を示す概略図である。
【図３】図２のシステムの動作の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係る電流センサ検出値補正装置１０を含むシステム１００の構成の一例を示す概略図である。図１において、システム１００は、直流電源１、負荷２、システムメインリレー（以下、「ＳＭＲ」と称す）３Ｂ，３Ｇ，３Ｐ、抵抗４、電流センサ５、電流センサ検出値補正装置１０を含む。
【００１４】
直流電源１は、直流電力を供給する電源である。一つの態様では、直流電源１は、充放電可能な電源であり、例えば、二次電池や大容量キャパシタなどである。この直流電源１の正極には電源ラインＬ１が接続されており、負極にはアースラインＬ２が接続されている。
【００１５】
負荷２は、直流電源１からの電力の供給を受ける電気負荷である。一つの態様では、システム１００は、ハイブリッド車や電気自動車に搭載される駆動システムであり、負荷２は、直流電源１の電圧を平滑化するコンデンサ、当該コンデンサを介して直流電源１から電力供給を受けるインバータ、当該インバータにより駆動される走行用のモータなどを含む。このような構成は例えば特許文献１に開示されており、ここでは詳しい説明は省略する。
【００１６】
ＳＭＲ３Ｂは、直流電源１の正極と負荷２との間に接続された正極側の電磁リレーである。ＳＭＲ３Ｇは、直流電源１の負極と負荷２との間に接続された負極側の電磁リレーである。ＳＭＲ３Ｐは、ＳＭＲ３Ｇに並列に接続された電磁リレーであり、このＳＭＲ３Ｐには抵抗４が直列に接続されている。ＳＭＲ３Ｂ，３Ｇ，３Ｐは、電磁石と、当該電磁石により駆動される接点とを含み、電磁石が非励磁状態（非通電状態）にあるときに接点が開状態（オフ状態）に保持され、電磁石が励磁状態（通電状態）にあるときに接点が閉状態（オン状態）に保持されるように構成されている。
【００１７】
ここで、直流電源１から負荷２への電力供給を開始する際の動作について簡単に説明する。まず、ＳＭＲ３Ｂがオンされた後に、ＳＭＲ３Ｐがオンされる。これにより、直流電源１と負荷２内のコンデンサとが抵抗４を介して接続され、抵抗４により突入電流が抑制されつつコンデンサの充電が開始される。そして、当該コンデンサがある程度充電された後、ＳＭＲ３Ｐがオフされるとともに、ＳＭＲ３Ｇがオンされる。これにより、直流電源１と負荷２とは、抵抗４を介さずに接続されることとなる。このように、ＳＭＲ３Ｐおよび抵抗４は、電力供給開始時の突入電流を抑制するためのものであるが、これらは省略されてもよい。
【００１８】
電流センサ５は、直流電源１と負荷２との間の電流経路に流れる電流に応じて発生する磁界を検出することにより、上記電流経路に流れる電流を検出する磁気検出型の電流センサである。図１の例では、電流センサ５は、アースラインＬ２に設けられている。
【００１９】
電流センサ検出値補正装置１０は、電流センサ５の検出値を補正する。具体的には、電流センサ検出値補正装置１０は、電磁リレーのうち正極側の電磁リレー（ＳＭＲ３Ｂ）のみをオン状態とした場合における電流センサ５の検出値と、電磁リレーのうち負極側の電磁リレー（ＳＭＲ３Ｇ）のみをオン状態とした場合における電流センサ５の検出値とを用いて、正極側および負極側の電磁リレー（ＳＭＲ３Ｂ，３Ｇ）が共にオン状態である場合における電流センサ５の検出値を補正する。
【００２０】
より具体的には、電流センサ検出値補正装置１０は、下記（１）〜（５）の処理を実行する。なお、処理（１）〜（３）を実行する順序は特に限定されない。
（１）ＳＭＲ３Ｂ，３Ｇ，３Ｐを全てオフ状態とした場合の、実電流ゼロの状態における電流センサ５の検出値を取得し、当該検出値をＯＦＦＳＥＴ＿ＢＡＳＥとして記憶する。
（２）ＳＭＲのうちＳＭＲ３Ｂのみオン状態とした場合の、実電流ゼロの状態における電流センサ５の検出値を取得し、当該検出値をＯＦＦＳＥＴ＿ＰＬＵＳとして記憶する。
（３）ＳＭＲのうちＳＭＲ３Ｇのみオン状態とした場合の、実電流ゼロの状態における電流センサ５の検出値を取得し、当該検出値をＯＦＦＳＥＴ＿ＭＩＮＵＳとして記憶する。（４）記憶された値から、下記式によって、電流センサ５のオフセット誤差の補正値として、オフセット値ＯＦＦＳＥＴを求める。なお、下記式において、（ＯＦＦＳＥＴ＿ＰＬＵＳ−ＯＦＦＳＥＴ＿ＢＡＳＥ）はＳＭＲ３Ｂによる誤差分であり、（ＯＦＦＳＥＴ＿ＭＩＮＵＳ−ＯＦＦＳＥＴ＿ＢＡＳＥ）はＳＭＲ３Ｇによる誤差分である。
ＯＦＦＳＥＴ
＝ＯＦＦＳＥＴ＿ＢＡＳＥ＋（ＯＦＦＳＥＴ＿ＰＬＵＳ−ＯＦＦＳＥＴ＿ＢＡＳＥ）＋（ＯＦＦＳＥＴ＿ＭＩＮＵＳ−ＯＦＦＳＥＴ＿ＢＡＳＥ）
＝ＯＦＦＳＥＴ＿ＰＬＵＳ＋ＯＦＦＳＥＴ＿ＭＩＮＵＳ−ＯＦＦＳＥＴ＿ＢＡＳＥ
（５）上記オフセット値ＯＦＦＳＥＴを用いて、ＳＭＲ３ＢおよびＳＭＲ３Ｇが共にオン状態である場合における電流センサ５の検出値Ｉを補正して、ＳＭＲオン中の電流値Ｉ’を求める。具体的には、下記式によって、ＳＭＲオン中の電流値Ｉ’を算出する。
Ｉ’＝Ｉ−ＯＦＦＳＥＴ
【００２１】
図１の例では、電流センサ検出値補正装置１０は、機能ブロックとして、ＳＭＲ駆動部１１と、電流センサオフセット算出部１２と、電流検出値補正部１３とを有している。
【００２２】
ＳＭＲ駆動部１１は、ＳＭＲ３Ｂ，３Ｇ，３Ｐを駆動し、ＳＭＲ３Ｂ，３Ｇ，３Ｐのオンオフ状態を電流センサオフセット算出部１２に渡す。ＳＭＲ駆動部１１は、ＳＭＲ３Ｂ，３Ｇ，３Ｐが全てオフ状態である期間と、ＳＭＲ３Ｂのみがオン状態である期間と、ＳＭＲ３Ｇのみがオン状態である期間とが形成されるように、ＳＭＲ３Ｂ，３Ｇ，３Ｐを駆動制御する。
【００２３】
電流センサオフセット算出部１２は、ＳＭＲ駆動部１１からのオンオフ情報に基づき、ＳＭＲ３Ｂ，３Ｇ，３Ｐが全てオフ状態である期間における電流センサ５の検出値と、ＳＭＲ３Ｂのみがオン状態である期間における電流センサ５の検出値と、ＳＭＲ３Ｇのみがオン状態である期間における電流センサ５の検出値とを取得し、これらの検出値からオフセット値ＯＦＦＳＥＴを算出する。
【００２４】
電流検出値補正部１３は、ＳＭＲ３ＢおよびＳＭＲ３Ｇが共にオン状態である場合に、電流センサ５の検出値Ｉを取得し、電流センサオフセット算出部１２により算出されたオフセット値ＯＦＦＳＥＴを用いて当該検出値Ｉを補正し、ＳＭＲオン中の電流値Ｉ’を求める。すなわち、電流検出値補正部１３は、Ｉ’＝Ｉ−ＯＦＦＳＥＴにより、ＳＭＲオン中の電流値Ｉ’を算出する。電流検出値補正部１３は、算出したＳＭＲオン中の電流値Ｉ’を最終出力として出力する。
【００２５】
なお、電流センサ検出値補正装置１０は、一つの態様では、ハードウェア資源とソフトウェアとの協働により実現され、例えば電子制御ユニット（ECU： Electronic Control Unit）である。具体的には、電流センサ検出値補正装置１０の機能は、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記録媒体に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵ（Central Processing Unit）により実行されることによって実現される。上記プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されることも可能であるし、データ信号として通信により提供されることも可能である。ただし、電流センサ検出値補正装置１０は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、電流センサ検出値補正装置１０は、物理的に１つの装置により実現されてもよいし、複数の装置により実現されてもよい。
【００２６】
図２は、システム１００の具体的な構成の一例を示す概略図である。図２において、システム１００は、直流電源１、負荷２、システムメインリレー（以下、「ＳＭＲ」と称す）３Ｂ，３Ｇ，３Ｐ、抵抗４、電流センサ５、電池監視ユニット２０、および電源管理ＥＣＵ３０を含む。
【００２７】
図２の例では、システム１００は、駆動源として内燃機関およびモータを有するハイブリッド車に搭載された駆動システムであり、直流電源１は二次電池であり、負荷２は、平滑用コンデンサ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、インバータ、モータなどを含んで構成される。
【００２８】
電池監視ユニット２０は、直流電源１（二次電池）の状態を監視する装置である。電池監視ユニット２０は、電流センサ５の出力をＡ／Ｄ変換して、デジタルの電流検出値を例えばシリアル通信により電源管理ＥＣＵ３０に出力する。
【００２９】
電源管理ＥＣＵ３０は、負荷２に対する電源供給を管理する装置であり、本実施の形態では、電流センサ検出値補正装置の機能を含む。すなわち、電源管理ＥＣＵ３０は、ＳＭＲ３Ｂ，３Ｇ，３Ｐを駆動制御するＳＭＲ駆動機能と、電流センサのオフセット値を算出する電流センサオフセット算出機能と、電流検出値の補正演算を行ってＳＭＲオン中の電流値を出力する電流検出値補正機能とを有する。
【００３０】
図３は、図２のシステム１００の動作の一例を示すタイムチャートである。図３には、システム１００の起動状態を示すレディ信号（ＲＤＹ信号）、ＳＭＲ３Ｂ，ＳＭＲ３Ｇ、およびＳＭＲ３Ｐのオンオフ状態が示されている。
【００３１】
イグニッションオンの状態において、レディ信号、ＳＭＲ３Ｂ、およびＳＭＲ３Ｇはオン状態であり、ＳＭＲ３Ｐはオフ状態である。
【００３２】
イグニッションがオフにされると、レディ信号、ＳＭＲ３Ｂ、およびＳＭＲ３Ｇがオフ状態となる。
【００３３】
その後、ＳＭＲ３Ｂのみが所定期間だけオンされ、この期間においてＯＦＦＳＥＴ＿ＰＬＵＳの学習が行われる。
【００３４】
ＳＭＲ３Ｂがオフされた後、ＳＭＲ３Ｇのみが所定期間だけオンされ、この期間においてＯＦＦＳＥＴ＿ＭＩＮＵＳの学習が行われる。
【００３５】
ＳＭＲ３Ｇがオフされた後、全ＳＭＲオフの区間で、ＯＦＦＳＥＴ＿ＢＡＳＥの学習が行われる。
【００３６】
その後、上記ＯＦＦＳＥＴ＿ＰＬＵＳ、ＯＦＦＳＥＴ＿ＭＩＮＵＳ、およびＯＦＦＳＥＴ＿ＢＡＳＥに基づき、オフセット値ＯＦＦＳＥＴが算出される。
【００３７】
なお、上記のタイムチャートは一例であり、ＳＭＲ３Ｂの単独オンの期間と、ＳＭＲ３Ｇの単独オンの期間と、全ＳＭＲオフの期間とが設けられればよく、イグニッションオフ後のＳＭＲ３Ｂ，３Ｇ，３Ｐの動作は、適宜変更されてもよい。例えば、イグニッションオフ後に、ＳＭＲの溶着チェック等の異常検出処理が実行され、ＳＭＲの動作が上記と異なるものとなってもよい。
【００３８】
また、図３ではイグニッションオフ後にオフセット値の取得を行っているが、イグニッションオン時にオフセット値を取得することも可能である。ただし、イグニッションオン時にオフセット値を取得する場合、システム起動時間が遅くなるため、イグニッションオフ後に取得することが望ましい。
【００３９】
また、イグニッションオフ後にオフセット値を取得する場合には、補機電圧が所定値より高い場合にのみ、オフセット値の取得を行うことが好適である。これは、次の理由によるものである。イグニッションオン中（システム作動中）は、直流電源１の直流電圧を補機電圧に降圧するＤＣ／ＤＣコンバータが動作しているため、ＳＭＲは比較的高い補機電圧（１４Ｖ付近）で駆動される。一方、イグニッションオフ後（システム停止後）は、上記ＤＣ／ＤＣコンバータが停止する。このため、補機用二次電池が劣化していると、補機電圧が低下した状態となる。この補機電圧が低下した状態でＳＭＲをオンした場合、ＳＭＲ内部の電磁石を流れる電流が低下することで、ＳＭＲの発生磁場が、システム作動中の発生磁場よりも低下したものとなる。このため、補機用二次電池の劣化により補機電圧が低下した状態でオフセット値の学習を実行すると、オフセット値の学習精度が悪化し、ひいては電流検出精度が悪化することになる。
【００４０】
以上のとおり、本実施の形態では、直流電源の正極と負荷との間に接続された正極側の電磁リレーと、直流電源の負極と負荷との間に接続された負極側の電磁リレーと、直流電源と負荷との間の電流経路に流れる電流に応じて発生する磁界を検出することにより上記電流を検出する電流センサとを含むシステムにおいて、電流センサ検出値補正装置は、上記電磁リレーのうち正極側の電磁リレーのみをオン状態とした場合における電流センサの検出値と、上記電磁リレーのうち負極側の電磁リレーのみをオン状態とした場合における電流センサの検出値とを用いて、正極側および負極側の電磁リレーが共にオン状態である場合における電流センサの検出値を補正する。このため、本実施の形態によれば、電磁リレーによる電流検出誤差を補正し、電流検出精度を向上させることができる。これにより、例えば、電流検出値を用いて直流電源の残存容量（SOC: State of Charge）を推定する場合に、ＳＯＣの推定精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  直流電源、２  負荷、３Ｂ，３Ｇ，３Ｐ  システムメインリレー（ＳＭＲ）、４  抵抗、５  電流センサ、１０  電流センサ検出値補正装置。
【図１】
2010223717.tif 000003
【図２】
2010223717.tif 000004
【図３】
2010223717.tif 000005