(57)【要約】【課題】積算精度向上を図った電流積算装置を提供することを課題とする。【解決手段】ＣＰＵ２３ａは、電流信号Ｓ１の大きさが閾値以下のとき、その電流信号Ｓ１に応じた大きさの放電電流Ｉｄ又は充電電流Ｉｃの積算を行わない。閾値は、電流信号Ｓ１が飽和するような放電電流Ｉｄ又は充電電流Ｉｃが流れた後、その放電電流Ｉｄ又は充電電流Ｉｃが０に戻った時点で出力される電流信号Ｓ１の大きさ以上に設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリに流れる放電電流又は充電電流に応じた大きさの電流信号を出力する電流センサと、前記電流信号の大きさに応じた放電電流又は充電電流を積算する積算手段とを備えた電流積算装置であって、
前記積算手段は、前記電流信号の大きさが閾値以下のとき、当該電流信号に応じた大きさの放電電流又は充電電流の積算を行わないことを特徴とする電流積算装置。
【請求項２】
請求項１記載の電流積算装置であって、
前記閾値は、前記電流信号が飽和するような放電電流又は充電電流が流れた後、当該放電電流又は充電電流が０に戻った時点で出力される電流信号の大きさ以上に設定されることを特徴とする電流積算装置。
【請求項３】
請求項１記載の電流積算装置であって、
前記電流信号をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換手段をさらに備え、
前記積算手段は、前記アナログ／ディジタル変換手段が変換した電流信号に基づき前記積算を行い、
前記閾値は、前記アナログ／ディジタル変換手段の精度誤差の最大値に相当する電流信号の大きさ以上に設定されることを特徴とする電流積算装置。
【請求項４】
請求項１記載の電流積算装置であって、
前記電流信号をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換手段をさらに備え、
前記積算手段は、前記アナログ／ディジタル変換手段が変換した電流信号に基づき前記積算を行い、
前記閾値は、前記電流信号が飽和するような放電電流又は充電電流が流れた後、当該放電電流又は充電電流が０に戻った時点で出力される電流信号の大きさに、前記アナログ／ディジタル変換手段の精度誤差の最大値に相当する電流信号の大きさを加算した値以上に設定されることを特徴とする電流積算装置。
【請求項５】
請求項１〜４何れか１項記載の電流積算装置であって、
前記電流センサは、前記バッテリに流れる放電電流又は充電電流に応じた大きさであり、かつ、前記放電電流及び前記充電電流の各々に対応した極性を持つ電流信号を出力し、
前記積算手段は、前記電流信号が放電電流に対応する極性であるとき、当該電流信号の大きさに応じた放電電流を積算する放電積算手段と、前記電流信号が充電電流に対応する極性であるとき、当該電流信号の大きさに応じた充電電流を積算する充電積算手段とを有することを特徴とする電流積算装置。
【請求項６】
バッテリに流れる放電電流及び充電電流に応じた大きさであり、かつ、放電電流及び充電電流の各々に対応した極性を持つ電流信号を出力する電流センサと、前記電流信号が放電電流に対応する極性であるとき、当該電流信号の大きさに応じた放電電流を積算する放電積算手段と、前記電流信号が充電電流に対応する極性であるとき、当該電流信号の大きさに応じた充電電流を積算する充電積算手段とを備えた電流積算装置であって、
前記バッテリの平衡状態時の開回路電圧を推定又は実測する開回路電圧検出手段と、
前記バッテリの端子電圧を計測する端子電圧計測手段とをさらに備え、
前記放電積算手段は、前記推定又は実測された平衡状態時の開回路電圧より前記バッテリの端子電圧が大きいときは前記電流信号が放電電流に対応する極性であっても、前記積算を行わず、
前記充電積算手段は、前記推定又は実測された平衡状態時の開回路電圧より前記バッテリの端子電圧が小さいときは前記電流信号が充電電流に対応する極性であっても、前記積算を行わないことを特徴とする電流積算装置。
【請求項７】
バッテリに流れる放電電流又は充電電流に応じた大きさの電流信号を出力する電流センサと、前記電流信号の大きさに応じた放電電流又は充電電流を積算する積算手段とを備えた電流積算装置であって、
前記バッテリの放電又は充電が行われていないことを検出する放電／充電検出手段をさらに備え、
前記積分手段は、前記放電が行われていないことを検出したとき前記放電電流の積分を行わない、または、前記充電が行われていないことを検出したとき前記充電電流の積分を行わないことを特徴とする電流積算装置。
【請求項８】
請求項７記載の電流積算装置であって、
前記バッテリは、車両に搭載され、車両のアイドリングの状態に応じて使用されることがないものであり、
前記放電／充電検出手段はアイドリングの状態に応じて放電が行われていないことを検出することを特徴とする電流積算装置。
【請求項９】
請求項７又は８記載の電流積算装置であって、
前記バッテリは、車両に搭載され、
前記放電／充電検出手段はアイドリングストップ時に充電が行われていないことを検出することを特徴とする電流積算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流積算装置に係り、特に、バッテリに流れる放電電流又は充電電流を積算する電流積算装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
旧来の車両における推進駆動源は、ガソリンや軽油等を燃料とするエンジンが主流である。近年では、燃焼ガスを直接排出しない電動モータを唯一の又は補助的な推進駆動源として使用する車両が登場しており、そのような電源モータを搭載した車両においては、電動モータに電力を供給するバッテリの残容量を把握しておくことが、重要となる。
【０００３】
そこで従来から用いられているのが、電流積算方法である。この電流積算方法は、バッテリの初期残容量から放電電流の積算値を減算し、充電電流の積算値を加算してバッテリから取り出せる電流量を算出するものである（特許文献１、２）。また、放電電流の積算値から積算消費電力を、充電電流の積算値から積算充電電力を求め、満充電容量から積算消費電力を減算するとともに積算充電電力を加算して、バッテリから取り出せる電力を算出するものも考えられている。
【０００４】
この電流積算方法を実施するに当たり、バッテリに流れる放電電流又は充電電流を検出する電流センサが必要である。この電流センサとして、たとえば磁気センサを用いた場合、磁性体の残留磁気の影響により電流センサの入力−出力特性は、図２に示すように、ヒステリシス曲線となる。つまり、放電電流も充電電流も流れておらず、電流センサの出力が０の状態にあるときに放電電流又は充電電流が流れると、電流センサの出力はその放電電流又は充電電流の大きさに応じて大きくなる。その後、放電電流又は充電電流が減少して０になっても電流センサの出力は０に戻らずオフセット出力Ｖoffが発生してしまう。
【０００５】
このため、放電電流又は充電電流が流れていないにもかかわらず電流センサの出力は０とならず、このオフセット分の放電電流又は充電電流の積算が行われてしまう。上述したオフセットの大きさ自体は小さいものであるが、積算されることにより無視できない大きさとなり、放電電流又は充電電流の積算値に大きな誤差が生じてしまうという問題があった。
【０００６】
また、図２に示すような、放電電流及び充電電流の各々に対応した極性を出力する電流センサにあっては、上述したヒステリシスの影響で発生するオフセット出力Ｖoffより小さい出力となる領域Ａ１、Ａ２では、実際には放電電流が流れているにも拘わらずその出力が充電電流を示したり（領域Ａ１）、実際には充電電流が流れているにも拘わらずその出力が放電電流を示すことがある（領域Ａ２）。このため、充電電流が流れているにも拘わらず放電電流が積算されてしまったり、放電電流が流れているにも拘わらず充電電流が積算されてしまったりして、放電電流又は充電電流の積算値に非常に大きな誤差が生じてしまうという問題があった。
【０００７】
また、放電電流又は充電電流を積算する手段として、マイクロコンピュータ（μＣＯＭ）を用いた場合、電流センサの出力をＡ／Ｄ変換器でディジタル値に変換してμＣＯＭに供給する必要がある。しかしながら、Ａ／Ｄ変換器として例えば±３ＬＳＢの精度誤差があるものを使用すると、放電電流も充電電流も全く流れていなくても、電流センサのデジタル出力は０とならず、精度誤差±３ＬＳＢ分のオフセットが発生する場合があり、これが積算されてしまう。この場合もオフセット自体は小さいものであるが、積算されることにより無視できない大きさとなり、放電電流又は充電電流の積算値に大きな誤差が生じてしまうという問題があった。
【特許文献１】特開平６−１４１４７３号公報
【特許文献２】特開２００２−１８１９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、積算精度向上を図った電流積算装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、バッテリに流れる放電電流又は充電電流に応じた大きさの電流信号を出力する電流センサと、前記電流信号の大きさに応じた放電電流又は充電電流を積算する積算手段とを備えた電流積算装置であって、前記積算手段は、前記電流信号の大きさが閾値以下のとき、当該電流信号に応じた大きさの放電電流又は充電電流の積算を行わないことを特徴とする電流積算装置に存する。
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、積算手段は、電流信号の大きさが閾値以下のとき、その電流信号に応じた大きさの放電電流又は充電電流の積算を行わない。従って、電流センサのヒステリシスや、電流センサの出力をアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換するＡ／Ｄ変換器の精度誤差が原因となって、放電電流又は充電電流がまったく流れていないにも拘わらず、電流信号が０とならない場合であっても、そのときの電流信号の大きさが閾値以下であれば積算されることがない。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電流積算装置であって、前記閾値は、前記電流信号が飽和するような放電電流又は充電電流が流れた後、当該放電電流又は充電電流が０に戻った時点で出力される電流信号の大きさ以上に設定されることを特徴とする電流積算装置に存する。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、電流センサがヒステリシスを持っている場合、閾値は、電流信号が飽和する放電電流又は充電電流が流れた後、その放電電流又は充電電流が０に戻った時点で出力される電流信号の大きさ以上に設定される。従って、電流信号が飽和するまで放電電流又は充電電流を流した後、その放電電流又は充電電流が０に戻った時点で出力される電流信号の大きさは、ヒステリシスに起因して発生する電流信号のオフセットの最大値となる。この最大値以上の値に閾値を設定することにより、電流センサのヒステリシスに起因して、放電電流又は充電電流がまったく流れていないにも拘わらず、電流信号が０とならない場合であっても、そのときの電流信号の大きさは閾値以下となり積算されることがない。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の電流積算装置であって、前記電流信号をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換手段をさらに備え、前記積算手段は、前記アナログ／ディジタル変換手段が変換した電流信号に基づき前記積算を行い、前記閾値は、前記アナログ／ディジタル変換手段の精度誤差の最大値に相当する電流信号の大きさ以上に設定されることを特徴とする電流積算装置に存する。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、積算手段は、Ａ／Ｄ変換手段が変換した電流信号に基づき積算を行う。閾値は、Ａ／Ｄ変換手段の精度誤差の最大値に相当する電流信号の大きさ以上に設定される。従って、Ａ／Ｄ変換手段の精度誤差（例えば２〜３ＬＳＢ）に起因して、放電電流又は充電電流がまったく流れていないにも拘わらず、精度誤差の最大である３ＬＳＢのデジタル電流信号が出力されてしまう場合であっても、その電流信号の大きさは閾値以下となり積算されることがない。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の電流積算装置であって、
前記電流信号をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換手段をさらに備え、前記積算手段は、前記アナログ／ディジタル変換手段が変換した電流信号に基づき前記積算を行い、前記閾値は、前記電流信号が飽和するような放電電流又は充電電流が流れた後、当該放電電流又は充電電流が０に戻った時点で出力される電流信号の大きさに、前記アナログ／ディジタル変換手段の精度誤差の最大値に相当する電流信号の大きさを加算した値以上に設定されることを特徴とする電流積算装置に存する。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、閾値は、電流信号が飽和するような放電電流又は充電電流が流れた後、その放電電流又は充電電流が０に戻った時点で出力される電流信号の大きさに、Ａ／Ｄ変換手段の精度誤差の最大値に相当する電流信号の大きさを加算した値以上に設定される。従って、電流センサのヒステリシスとＡ／Ｄ変換手段の精度誤差との両方の影響を受けて、放電電流又は充電電流がまったく流れていないにも拘わらず、電流信号が０とならない場合であっても、そのときの電流信号の大きさは閾値以下となり積算されることがない。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４何れか１項記載の電流積算装置であって、前記電流センサは、前記バッテリに流れる放電電流又は充電電流に応じた大きさであり、かつ、前記放電電流及び前記充電電流の各々に対応した極性を持つ電流信号を出力し、前記積算手段は、前記電流信号が放電電流に対応する極性であるとき、当該電流信号の大きさに応じた放電電流を積算する放電積算手段と、前記電流信号が充電電流に対応する極性であるとき、当該電流信号の大きさに応じた充電電流を積算する充電積算手段とを有することを特徴とする電流積算装置に存する。
【００１８】
請求項５記載の発明によれば、電流センサが、バッテリに流れる放電電流及び充電電流に応じた大きさであり、かつ、放電電流及び充電電流の各々に対応した極性を持つ電流信号を出力する。積算手段において、放電積算手段は電流信号が放電電流に対応する極性であるとき、その電流信号の大きさに応じた放電電流を積算し、充電積算手段は電流信号が充電電流に対応する極性であるとき、その電流信号の大きさに応じた充電電流を積算する。従って、電流センサのヒステリシスに起因して、実際には放電しているにも拘わらず電流信号の極性が充電に対応するものであったり、実際には充電しているにも拘わらず電流信号の極性が放電に対応するものであった場合でも、そのときの電流信号の大きさが閾値以下のものについては積算されることがない。
【００１９】
請求項６記載の発明は、バッテリに流れる放電電流及び充電電流に応じた大きさであり、かつ、放電電流及び充電電流の各々に対応した極性を持つ電流信号を出力する電流センサと、前記電流信号が放電電流に対応する極性であるとき、当該電流信号の大きさに応じた放電電流を積算する放電積算手段と、前記電流信号が充電電流に対応する極性であるとき、当該電流信号の大きさに応じた充電電流を積算する充電積算手段とを備えた電流積算装置であって、前記バッテリの平衡状態時の開回路電圧を推定又は実測する開回路電圧検出手段と、前記バッテリの端子電圧を計測する端子電圧計測手段とをさらに備え、前記放電積算手段は、前記推定又は実測された平衡状態時の開回路電圧より前記バッテリの端子電圧が大きいときは前記電流信号が放電電流に対応する極性であっても、前記積算を行わず、前記充電積算手段は、前記推定又は実測された平衡状態時の開回路電圧より前記バッテリの端子電圧が小さいときは前記電流信号が充電電流に対応する極性であっても、前記積算を行わないことを特徴とする電流積算装置に存する。
【００２０】
請求項６記載の発明によれば、放電積算手段は、バッテリ充電中に発生する充電分極の影響で、推定又は実測された平衡状態時の開回路電圧よりバッテリの端子電圧が大きいときは、電流信号が放電電流に対応する極性であっても、放電電流の積算を行わない。充電積算手段は、バッテリ放電中に発生する放電分極の影響で、推定又は実測された平衡状態時の開回路電圧よりバッテリの端子電圧が小さいときは、電流信号が充電電流に対応する極性であっても、積算を行わない。従って、電流センサのヒステリシスに起因して、実際には放電しているにも拘わらず極性が充電に対応するものであったり、実際には充電しているにも拘わらず極性が放電に対応するものである電流信号については積算されることがない。
【００２１】
請求項７記載の発明は、バッテリに流れる放電電流又は充電電流に応じた大きさの電流信号を出力する電流センサと、前記電流信号の大きさに応じた放電電流又は充電電流を積算する積算手段とを備えた電流積算装置であって、前記バッテリの放電又は充電が行われていないことを検出する放電／充電検出手段をさらに備え、前記積分手段は、前記放電が行われていないことを検出したとき前記放電電流の積分を行わない、または、前記充電が行われていないことを検出したとき前記充電電流の積分を行わないことを特徴とする電流積算装置に存する。
【００２２】
請求項７記載の発明によれば、放電／充電検出手段がバッテリの放電又は充電が行われていないことを検出する。積分手段が放電が行われていないことを検出したとき放電電流の積分を行わない、または、充電が行われていないことを検出したとき充電電流の積分を行わない。従って、電流センサのヒステリシスや、電流センサの出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器の精度誤差が原因となって、放電電流又は充電電流がまったく流れていないにも拘わらず、電流信号が０とならない場合であっても、放電電流又は充電電流の積算が行われることがない。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の電流積算装置であって、前記バッテリは、車両に搭載され、車両のアイドリングの状態に応じて使用されることがないものであり、前記放電／充電検出手段はアイドリングの状態に応じて放電が行われていないことを検出することを特徴とする電流積算装置に存する。
【００２４】
請求項８記載の発明によれば、放電／充電検出手段はアイドリングの状態に応じて放電が行われていないことを検出する。従って、アイドリングの状態をみるだけで簡単に放電が行われていないことを検出することができる。
【００２５】
請求項９記載の発明は、請求項７又は８記載の電流積算装置であって、前記バッテリは、車両に搭載され、前記放電／充電検出手段はアイドリングストップ時に充電が行われていないことを検出することを特徴とする電流積算装置に存する。
【００２６】
請求項９記載の発明によれば、放電／充電検出手段はアイドリングストップ時に充電が行われていないことを検出する。従って、アイドリングの状態をみるだけで簡単に充電が行われていないことを検出することができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、電流センサのヒステリシスや、電流センサの出力をアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換するＡ／Ｄ変換器の精度誤差が原因となって、放電電流又は充電電流がまったく流れていないにも拘わらず、電流信号が０とならない場合であっても、そのときの電流信号の大きさが閾値以下であれば積算されることがないので、放電電流又は充電電流が流れていないときに、放電電流又は充電電流の積算が行われてしまうという事態を回避でき、精度向上を図った電流積算装置を得ることができる。
【００２８】
請求項２記載の発明によれば、電流信号が飽和するまで放電電流又は充電電流を流した後、その放電電流又は充電電流が０に戻った時点で出力される電流信号の大きさは、ヒステリシスに起因して発生する電流信号のオフセットの最大値となる。この最大値以上の値に閾値を設定することにより、電流センサのヒステリシスに起因して、放電電流又は充電電流がまったく流れていないにも拘わらず、電流信号が０とならない場合であっても、そのときの電流信号の大きさは閾値以下となり積算されることがないので、より一層、精度向上を図った電流積算装置を得ることができる。
【００２９】
請求項３記載の発明によれば、Ａ／Ｄ変換手段の精度誤差（例えば２〜３ＬＳＢ）に起因して、放電電流又は充電電流がまったく流れていないにも拘わらず、精度誤差の最大である３ＬＳＢのデジタル電流信号が出力されてしまう場合であっても、その電流信号の大きさは閾値以下となり積算されることがないので、より一層、精度向上を図った電流積算装置を得ることができる。
【００３０】
請求項４記載の発明によれば、電流センサのヒステリシスとＡ／Ｄ変換手段の精度誤差との両方の影響を受けて、放電電流又は充電電流がまったく流れていないにも拘わらず、電流信号が０とならない場合であっても、そのときの電流信号の大きさは閾値以下となり積算されることがないので、より一層、精度向上を図った電流積算装置を得ることができる。
【００３１】
請求項５記載の発明によれば、電流センサのヒステリシスに起因して、実際には放電しているにも拘わらず電流信号の極性が充電に対応するものであったり、実際には充電しているにも拘わらず電流信号の極性が放電に対応するものであった場合でも、そのときの電流信号の大きさが閾値以下のものについては積算されることがないので、精度向上を図った電流積算装置を得ることができる。
【００３２】
請求項６記載の発明によれば、電流センサのヒステリシスに起因して、実際には放電しているにも拘わらず極性が充電に対応するものであったり、実際には充電しているにも拘わらず極性が放電に対応するものである電流信号については積算されることがないので、精度向上を図った電流積算装置を得ることができる。
【００３３】
請求項７記載の発明によれば、電流センサのヒステリシスや、電流センサの出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器の精度誤差が原因となって、放電電流又は充電電流がまったく流れていないにも拘わらず、電流信号が０とならない場合であっても、放電電流又は充電電流の積算が行われることがないので、放電電流又は充電電流が流れていないときに、放電電流又は充電電流の積算が行われてしまうという事態を回避でき、精度向上を図った電流積算装置を得ることができる。
【００３４】
請求項８記載の発明によれば、アイドリングの状態をみるだけで簡単に放電が行われていないことを検出することができるので、より一層、精度向上を図った電流積算装置を得ることができる。
【００３５】
請求項９記載の発明によれば、アイドリングの状態をみるだけで簡単に充電が行われていないことを検出することができるので、より一層、精度向上を図った電流積算装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
第１実施形態
以下、本発明の電流積算装置を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の電流積算装置を組み込んだ充電容量算出装置の一実施形態を示すブロック図である。図中符号１で示す本実施形態の装置は、エンジン３に加えてモータジェネレータ５を有する車両に搭載されている。
【００３７】
そして、この車両は、エンジン３の出力をドライブシャフト７からディファレンシャルケース９を介して車輪１１に伝達して走行させる。また、この車両は、減速時や制動時にモータジェネレータ５をジェネレータ（発電機）として機能させ、運動エネルギを電気エネルギに変換してバッテリ１３を充電させるように構成されている。ここで言うバッテリ１３とは、鉛酸電池や、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池を示す。
【００３８】
本実施形態の装置１は、また、バッテリ１３に直列接続され、バッテリ１３に流れる放電電流Ｉｄ及び充電電流Ｉｃを検出する電流センサ１５と、バッテリ１３に並列接続した１Ｍオーム程度の抵抗値を有し、バッテリ１３の端子電圧Ｖを検出する電圧センサ１７（＝端子電圧計測手段）とを備えている。上述した電流センサ１５は、図２に示すように、バッテリ１３に流れる放電電流Ｉｄ及び充電電流Ｉｃに応じた大きさであり、かつ、放電電流Ｉｄ及び充電電流Ｉｃの各々に対応した極性を持つ電流信号Ｓ１を出力する。また、電流センサ１５は、磁気センサから構成されており、ヒステリシスを持っている。
【００３９】
また、本実施形態の装置１は、上述した電流センサ１５及び電圧センサ１７の出力がインタフェース回路（以下、「Ｉ／Ｆ」と略記。）２１に内蔵されたＡ／Ｄ変換器（図示せず）によるＡ／Ｄ変換後に取り込まれるマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記。）２３をさらに備えている。このことから明らかなように、Ｉ／Ｆ回路２１が請求項中のＡ／Ｄ変換手段として機能する。
【００４０】
そして、前記マイコン２３は、ＣＰＵ２３ａ、ＲＡＭ２３ｂ及びＲＯＭ２３ｃを有しており、このうち、ＣＰＵ２３ａには、ＲＡＭ２３ｂ及びＲＯＭ２３ｃの他、前記Ｉ／Ｆ回路２１が接続されている。また、上述した図示しないスタータスイッチ、イグニッションスイッチやアクセサリスイッチ、モータジェネレータ５以外の電装品（負荷）のスイッチ等が、さらに接続されている。
【００４１】
前記ＲＡＭ２３ｂは、各種データ記憶用のデータエリア及び各種処理作業に用いるワークエリアを有しており、前記ＲＯＭ２３ｃには、ＣＰＵ２３ａに各種処理動作を行わせる制御プログラムが格納されている。
【００４２】
なお、上述した電流センサ１５及び電圧センサ１７の出力である電流値及び電圧値は、短い周期で高速にサンプリングされてＩ／Ｆ回路２１を介して、マイコン２３のＣＰＵ２３ａに取り込まれ、取り込まれた電流値及び電圧値は、各種の処理のために使用される。
【００４３】
上述した構成の充電容量検出装置の動作について以下説明する。一般に、充放電が繰り返されても、電流時間積によって充電容量ＳＯＣを推定できる。放電時のＳＯＣは、
放電直前のＳＯＣ−Σ（放電電流×時間）  …（１）
により、充電時のＳＯＣは、
充電直前のＳＯＣ＋Σ（放電電流×時間×充電効率）  …（２）
によりそれぞれ求められる。
【００４４】
上式により、バッテリが使用中（充放電中）であっても、常にバッテリのＳＯＣが推定できる。なお、充電の場合の式中にある充電効率は、バッテリの充電抵抗を測定することによって推定できるものであり、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４５】
ところで、電流センサ１５から出力される電流信号Ｓ１は、図２に示すように、ヒステリシスを持っている。このヒステリシスの影響を受けると、実際には放電電流Ｉｄも充電電流Ｉｃも流れていないのに、電流信号Ｓ１はその大きさが０にならずオフセット出力Ｖoffが発生してしまう。これにより、このオフセット出力Ｖoff分に相当する放電電流Ｉｄ又は充電電流Ｉｃの積算が行われてしまう。
【００４６】
また、上述したヒステリシスの影響で発生するオフセット出力Ｖoffより小さい出力となる領域Ａ１、Ａ２では、実際には放電電流Ｉｄが流れているにも拘わらず、電流信号Ｓ１の極性が充電電流Ｉｃを示したり（領域Ａ１）、実際には充電電流Ｉｃが流れているにも拘わらず、電流信号Ｓ１の極性が放電電流Ｉｄを示したりすることがある（領域Ａ２）。このため、単に、電流信号Ｓ１の極性に応じて充電電流Ｉｃ、放電電流Ｉｄの積算を行うと、図３に示すように、例えば、実際には放電が生じており、Ｌ１に示すように放電電流Ｉｄの積算が行われなければならないのに、Ｌ２に示すように充電電流Ｉｃの方の積算が行われてしまい、その誤差ΔＥ１が大きくなってしまう。
【００４７】
上述したヒステリシスの影響を受けて電流信号Ｓ１に発生するオフセット出力Ｖoffは、電流信号Ｓ１が飽和するような大きな放電電流Ｉｄ又は充電電流Ｉｃを流した後、その放電電流Ｉｄ又は充電電流Ｉｃが０に戻った時点で出力される電流信号Ｓ１の大きさである飽和残留出力Ｖｆを越えることはない（∵Ｖoff≦Ｖｆ）。そこで、本実施形態の電流積算装置を組み込んだ充電容量検出装置は、この飽和残留出力Ｖｆ以上の値に閾値Ｚを設定し（∵Ｚ≧Ｖｆ）、電流信号Ｓ１の大きさが閾値Ｚ以下であれば電流値０とみなし、放電電流Ｉｄの積算も充電電流Ｉｃの積算も行わないようにする。
【００４８】
以上の電流積算装置によれば、ヒステリシスの影響を受けて電流信号Ｓ１に発生するオフセット出力Ｖoffは閾値Ｚ以下となるため、そのオフセット出力Ｖoffが積算されることがなく、積算誤差を小さくすることができる。また、電流信号Ｓ１が領域Ａ１、Ａ２上にあるときも積算が行われることがなくなり、電流センサ１５のヒステリシスに起因して、図３に示すように、例えば、実際には放電が生じており、Ｌ１に示すように放電電流Ｉｄの積算が行われなければならないのに、Ｌ２に示すように充電電流Ｉｃの方の積算が行われてしまうということがなく、Ｌ３に示すように充電電流も放電電流も積算が行われないため、誤差ΔＥ１を小さくすることができる。逆に、実際には充電しているにも拘わらず極性が放電に対応するものである電流信号についても積算されることがなく、積算誤差を小さくすることができる。
【００４９】
また、ヒステリシスの影響を受けて電流信号Ｓ１に発生するオフセット出力Ｖoffは、上述した飽和残留出力Ｖｆを越えることがない。しかしながら、Ｉ／Ｆ回路２１に内蔵されたＡ／Ｄ変換器として例えば±２〜３ＬＳＢの精度誤差があるものを使用すると、電流信号Ｓ１のディジタル値のオフセットは、飽和残留出力Ｖｆに、精度誤差の最大値である３ＬＳＢが加算された大きさとなることがある。そこで、飽和残留出力Ｖｆに精度誤差の最大値３ＬＳＢに相当する電流信号Ｓ１の大きさである出力Ｖｂを加算した値以上に閾値Ｚを設定することも考えられる（∵Ｚ≧Ｖｆ＋Ｖｂ）。具体的には、Ａ／Ｄ変換器の精度誤差が±２〜３ＬＳＢであり、１ＬＳＢ当たり約１２０ｍＡであれば、最大値３ＬＳＢに対応する電流値約３６０ｍＡに対応する電流信号Ｓ１の大きさである出力Ｖｂを飽和残留出力Ｖｆに加算し、加算した値以上に閾値Ｚが設定されている。
【００５０】
以上の電流積算装置によれば、電流センサ１５のヒステリシスとＩ／Ｆ回路２１内のＡ／Ｄ変換器の精度誤差との両方の影響を受けて、放電電流Ｉｄ又は充電電流Ｉｃがまったく流れていないにも拘わらず、電流信号が０とならない場合であっても、そのときの電流信号の大きさは閾値Ｚ以下となり積算されることがなく、積算誤差を小さくすることができる。
【００５１】
また、電流センサ１５内にオペアンプなどのオフセット発生原因となる回路素子をふくんでいる場合、上述したＶｆ＋Ｖｂにさらにオペアンプ等のオフセット分を加えた値以上に閾値Ｚを定めるようにしてもよい。
【００５２】
また、電流センサ１５としてヒステリシスがほとんどない高精度のものが使用され、Ａ／Ｄ変換器として精度誤差が無視できないものを使用している場合もある。この場合、閾値Ｚとしては、上述した出力Ｖｂ以上の値に設定すれば、Ａ／Ｄ変換器の精度誤差に起因して電流信号Ｓ１にオフセット出力Ｖoffが発生しても、そのオフセット出力Ｖoffを積算してしまうことがなく、積算誤差を小さくすることができる。
【００５３】
上述した概略で説明した充電容量検出装置の詳細な動作について図４のＣＰＵ２３ａの処理手順を示すフローチャートを参照して以下説明する。ＣＰＵ２３ａはイグニッションスイッチのオンによって動作を開始し、先ず、電流センサ１５から出力される電流信号Ｓ１を読み取り、充放電に伴って流れる電流の測定を行う（ステップＳ１）。次に、電流信号Ｓ１の大きさが閾値Ｚ以下であるか否かを判断する（ステップＳ２）。
【００５４】
ＣＰＵ２３ａは、電流信号Ｓ１の極性から充電であるか放電であるかを判断する（ステップＳ３）。放電であるときはステップＳ４に進んで上述した式（１）に示した計算を行い、放電によって減少するＳＯＣを計算する。充電であるときにはステップＳ５に進んで上述した式（２）に示した計算を行い、充電によって増加するＳＯＣを計算する。ステップＳ４及びステップＳ５の計算は、電流測定を所定のサンプリング周期によって計測するごとに行ってからステップＳ６に進んで、充放電が終了したか否かを判定し、終了するまでステップＳ１乃至ステップＳ６を繰り返す。
【００５５】
充放電が終了すると、ステップＳ６からステップＳ７に進み、上記ステップＳ４又はＳ５において計算したＳＯＣを用いて、充放電後の平衡状態時の開回路電圧ＯＣＶを求める。以上のことから明らかなように、ＣＰＵ２３ａは請求項中の積算手段、放電積算手段、充電積算手段及び開回路電圧検出手段として機能する。
【００５６】
第２実施形態
次に、第２実施形態における電流積算装置を組み込んだ充電容量検出装置について説明する。第２実施形態における充電容量検出装置の構成は、図１について上述した第１実施形態と同等であるので、詳細な説明は省略する。
【００５７】
以下、第３実施形態における充電容量検出装置の動作について説明する。上述したようにヒステリシスの影響を受けると、領域Ａ１に示すように、実際には放電電流Ｉｄが流れているにもかかわらず、出力である電流信号Ｓ１の極性が充電電流Ｉｃを示すことがある。また、領域Ａ２に示すように、実際には充電電流Ｉｃが流れているにも拘わらず、出力である電流信号Ｓ１の極性が放電電流Ｉｄを示すことがある。このため、電流信号Ｓ１の極性に応じて充電電流Ｉｃ、放電電流Ｉｄの積算を行うと、図３に示すように、例えば、実際には放電が生じており、Ｌ１に示すように放電電流Ｉｄの積算が行われなければならないのに、Ｌ２に示すように充電電流Ｉｃの方の積算が行われてしまい、その誤差ΔＥ１が大きくなってしまう。
【００５８】
そこで、バッテリ充電中に発生する充電分極の影響で、推定又は実測された平衡状態時の開回路電圧（以下、単にＯＣＶ）よりバッテリの端子電圧が大きいときは、電流信号Ｓ１が放電電流Ｉｄに対応する極性であっても、電流値０とみなし、放電電流Ｉｄの積算を行わないようにする。また、バッテリ放電中に発生する放電分極の影響で、推定又は実測されたＯＣＶよりバッテリの端子電圧が小さいときは、電流信号Ｓ１が充電電流Ｉｃに対応する極性であっても、電流値０とみなし、積算を行わないようにする。
【００５９】
以上の電流積算装置によれば、電流信号Ｓ１が領域Ａ１、Ａ２上にあるとき積算が行われることがなくなり、電流センサ１５のヒステリシスに起因して、図３に示すように、例えば、実際には放電が生じており、Ｌ１に示すように放電電流Ｉｄの積算が行われなければならないのに、Ｌ２に示すように充電電流Ｉｃの方の積算が行われてしまうということがなく、Ｌ３に示すように充電電流も放電電流も積算が行われないため、誤差ΔＥ２を小さくすることができる。逆に、実際には充電しているにも拘わらず極性が放電に対応するものである電流信号については積算されることがなく、誤差を小さくすることができる。
【００６０】
上述した概略で説明した充電容量検出装置の詳細な動作について図５のＣＰＵ２３ａの処理手順を示すフローチャートを参照して以下説明する。ステップＳ１、ステップＳ３〜Ｓ７については上述した図４のステップＳ１、ステップＳ３〜Ｓ７と同様のため、詳細な説明は省略する。異なる処理はステップＳ２である。第２実施形態では、ステップＳ７で求めたＯＣＶとバッテリの端子電圧Ｖとを比較して、ＯＣＶ＜Ｖであり充電中にも拘わらず電流信号Ｓ１の極性が放電に対応するものであったり、ＯＣＶ＞Ｖであり放電中にも拘わらず電流信号Ｓ１の極性が充電に対応するものであったとき、ＯＣＶ、Ｖの大小関係が示す充放電状態と、電流信号Ｓ１の極性が示す充放電状態とが一致していないと判断して（ステップＳ２でＮ）、再びステップＳ１に戻る。
【００６１】
これに対して、ＯＣＶ＜Ｖである充電時に電流信号Ｓ１の極性も充電に対応するものであったり、ＯＣＶ＞Ｖとなる放電時に電流信号Ｓ１の極性も放電に対応するものであった場合、ＯＣＶ、Ｖの大小関係が示す充放電状態と、電流信号Ｓ１の極性が示す充放電状態とが一致していると判断して（ステップＳ２でＹ）、ステップＳ３に進む。
【００６２】
第３実施形態
次に、第３実施形態における電流積算装置を組み込んだ充電容量検出装置について説明する。第３実施形態における充電容量検出装置の構成は、図１について上述した第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００６３】
以下、第３実施形態における充電容量検出装置の動作について説明する。上述したようにヒステリシスの影響を受けたり、Ａ／Ｄ変換器の精度誤差の影響を受けると電流信号Ｓ１にオフセットが生じて、放電電流も充電電流も流れていないにも拘わらず、オフセット分の放電電流又は充電電流の積算が行われてしまう。
【００６４】
ところで、例えば、バッテリを２個搭載し、アイドリング時は鉛バッテリを使用し、アイドリングストップ時はリチウムイオンバッテリを使用する場合がある。また、アイドリングストップ時にはモータジェネレータ５から鉛バッテリ、リチウムイオンバッテリへの充電は行われない。以上のことに着目し、ＣＰＵ２３ａは、アイドリングストップを検出したとき、鉛バッテリは放電もされず、充電も行われないとして、鉛バッテリに流れる放電電流又は充電電流の積算を行わないようにすることが考えられる。また、ＣＰＵ２３ａは、アイドリングストップを検出したとき、リチウムイオンバッテリの充電が行われないとして、リチウムイオンバッテリに流れる充電電流の積算を行わないようにすることが考えられる。
【００６５】
さらに、ＣＰＵ２３ａは、アイドリングを検出したとき、リチウムイオンバッテリの放電が行われないとして、リチウムイオンバッテリに流れる放電電流の積算を行わないようにすることが考えられる。バッテリの充電又は放電が行われいないことの検出は上述したアイドリングの状態だけでなく、例えば、バッテリに接続された負荷への操作信号などからも検出することができる。以上のことから明らかなように、ＣＰＵ２３ａは請求項中の放電／充電検出手段として機能する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の電流積算装置を組み込んだ充電容量算出装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１の充電容量算出装置を構成する電流センサ１５の入力−出力特性を示すグラフである。
【図３】図１に示す充電容量算出装置の積算動作について説明するためのグラフである。
【図４】図１の充電容量算出装置を構成するＣＰＵ２３ａの第１実施形態における処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図１の充電容量算出装置を構成するＣＰＵ２３ａの第２実施形態における処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１５    電流センサ
１７    電圧センサ（端子電圧計測手段）
２１    Ｉ／Ｆ（アナログ／ディジタル変換手段）
２３ａ  ＣＰＵ（積算手段、開回路電圧検出手段、放電積算手段、充電積算手段、放電／充電検出手段）
【図１】
2006112951.tif 000003
【図２】
2006112951.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006112951.tif 000006
【図５】
2006112951.tif 000007