(57)【要約】【課題】全てのシーンにおいて電流を計測することが可能な定格値を持つ電流センサは単価が高く、電流センサによっては、定格内において使用している場合にもヒステリシス特性が存在するものも存在し、ヒステリシスにより電池残量の計測精度が悪化する場合、このようなセンサは使用できないため、センサのコストが高くなるなどの問題があった。【解決手段】電源1は電圧センサ2v、電流センサ2a、温度センサ2tに接続されており本発明による電源残量演算装置3、制御器4を介して負荷5に電力を供給する。負荷5に接続している電源1から入出力する電流値を電流センサ2aで計測し、この電流値の積算により前記電源の残量を演算する電源残量演算装置3は、前記計測した電流値に所定のヒステリシスが生じている間は、前記負荷を動作させる電力の演算処理結果を利用して推定電流値を求め、この推定電流値を利用して電流消費時または充電時に前記電源の残量を補正する補正演算手段3aを具える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に接続している電源から入出力する電流値を電流センサで計測し、この電流値の積算により前記電源の残量を演算する電源残量演算装置において、
前記計測した電流値に所定のヒステリシスが生じている間は、前記負荷を動作させる電力の演算処理結果を利用して推定電流値を求め、前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替え、この推定電流値を利用して電流消費時または充電時に前記電源の残量を補正する補正演算手段、
を具えることを特徴とする電源残量演算装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源残量演算装置において、
前記補正演算手段が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替え、この推定電流値を利用して前記電源の残量を補正するものであり、前記負荷は電気で動作し且つ発電も可能なモータを含み、このモータの回転数と動作目標回転数から前記モータの動力を演算し、この演算結果に前記モータの損失を加えた値を前記モータの消費電力とし、前記モータの消費電力に他の負荷で消費した電力を加算した値を前記負荷全体の使用値とし、前記負荷全体の使用値を前記電源の電圧で除算したのものを前記電源の推定電流値とする、
ことを特徴とする電源残量演算装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電源残量演算装置において、
さらに、前記計測した電流値、および、前記電流センサに関して予め求めてある電流値ヒステリシス特性に基づき推定ヒステリシスを求め、この推定ヒステリシスおよび時間に基づき前記推定電流値を求める手段、
を具えることを特徴とする電源残量演算装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源残量演算装置において、
前記補正演算手段が、
前記計測した電流値が前記電流センサの定格近傍の所定値に達した場合、前記計測した電流値から前記負荷を動作させる電力を元に演算した推定電流値に切り替え、この推定電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする電源残量演算装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源残量演算装置において、
前記補正演算手段が、
前記負荷を動作させる電力を元に演算した推定電流値が前記電流センサの定格近傍の所定値に達した場合、前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替え、この推定電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする電源残量演算装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源残量演算装置において、
前記補正演算手段は、
前記推定電流値が前記電流センサの定格近傍の所定値に達した場合、前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替え、この推定電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする電源残量演算装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源残量演算装置において、
前記補正演算手段は、
前記切り替えをした後、前記電流センサに関して予め求めてあるヒステリシスが解消する所定の時間が経過した場合、前記負荷を動作させる電力を元に演算した推定電流値から前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする電源残量演算装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電源残量演算装置において、
前記ヒステリシスが解消する所定の時間は、温度が低いほど長く、温度が高いほど短くなる傾向を持つ値である、
ことを特徴とする電源残量演算装置。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源残量演算装置において、
前記補正演算手段は、
前記切り替えをした後、前記負荷を動作させる電力を元に演算した推定電流値と前記計測した電流値との間の偏差が所定値以内となる場合、前記負荷を動作させる電力を元に演算した推定電流値から前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする電源残量演算装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいいずれか１項に記載の電源残量演算装置において、
前記補正演算手段が、
前記推定電流値と前記計測した電流値との間の偏差が所定値以内となる場合、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする電源残量演算装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいいずれか１項に記載の電源残量演算装置において、
前記補正演算手段が、
前記切り替えをした後、前記推定電流値と前記計測した電流値との間の偏差が、所定の時間にわたり所定の変動幅の範囲内に留まった場合、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする電源残量演算装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電源残量演算装置において、
前記補正演算手段が、
前記切り替えをした後、前記電源が非充放電時である場合、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする電源残量演算装置。
【請求項１３】
請求項２〜１２のいずれか１項に記載の電源残量演算装置において、
前記補正演算手段が、
前記切り替えをした後、前記電流センサに逆電流が流れたことを検知した場合、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする電源残量演算装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の電源残量演算装置において、
前記補正演算手段が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替える場合、もしくは、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替える場合において、瞬時に値を切り替える、
ことを特徴とする電源残量演算装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電源残量演算装置において、
前記補正演算手段が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替える場合、もしくは、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替える場合において、前記切り替え元の数値と切り替え先の数値との間で規定される少なくとも１つの移行数値を経て切り替える、
ことを特徴とする電源残量演算装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の電源残量演算装置において、
前記補正演算手段が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替える場合、もしくは、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替える場合において、前記切り替え元の数値と切り替え先の数値の変化率に、前記負荷の制御に使用している電流値と、前記切り替え先の数値との偏差に応じて決定される制限値を設ける、
ことを特徴とする電源残量演算装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電源残量演算装置を具えた車両は、
前記車両が、複数の遊星歯車、複数のクラッチおよび／またはブレーキを有し、クラッチおよび／またはブレーキの締結・解放の組み合わせにより複数の動作モードを持ち、
前記補正演算手段が、
クラッチおよび／またはブレーキの締結・解放の組み合わせを変化させて前記動作モードの遷移を始めた場合、前記計測した電流値から前記負荷を動作させる電力を元に演算した推定電流値に切り替え、この推定電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする車両。
【請求項１８】
請求項１７に記載の車両において、
前記車両は変速比を変更することのできるものであり、
前記補正演算手段が、
現在の変速比と目標変速比との間の備差が所定値以上となった場合、前記計測した電流値から前記負荷を動作させる電力を元に演算した推定電流値に切り替え、この推定電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする車両。
【請求項１９】
請求項１８に記載の車両において、
前記変速比の偏差に関する所定値が、実験により求めた定数である、
ことを特徴とする車両。
【請求項２０】
請求項１８に記載の車両において、
前記変速比の偏差に関する所定値が、車両速度が高いほど小さく、車両速度が低いほど大きくなる傾向を持つ値である、
ことを特徴とする車両。
【請求項２１】
請求項１８に記載の車両において、
前記変速比の偏差に関する所定値が、前記車両の変速装置の持つ運動エネルギーが最小となる回転数に近いほど大きく、前記回転数から離れるほど小さくなる傾向を持つ値である、
ことを特徴とする車両。
【請求項２２】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電源残量演算装置を具えた車両は、
前記補正演算手段が、
前記切り替えをした後、ミッションギアの回転検出値およびトルク指令値に基づく推定電流値と前記計測した電流値との間の偏差が、所定の時間にわたり所定の変動幅の範囲内に留まった場合に、前記負荷を動作させる電力を元に演算した推定電流値から前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする車両。
【請求項２３】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電源残量演算装置を具えた車両は、
前記補正演算手段が、
前記切り替えをした後、前記車両が停止した場合に、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする車両。
【請求項２４】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電源残量演算装置を具えた車両は、
前記補正演算手段が、
前記切り替えをした後、イグニッションがオンになるタイミングに合わせて、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする車両。
【請求項２５】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電源残量演算装置を具えた車両は、
前記補正演算手段が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替える場合、もしくは、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替える場合において、前記車両の制御に使用している電流値と前記切り替え先の数値との差に前記車両によって規定される所定値を乗じた値を、前記制御に使用している電流値に加えることにより、前記車両の制御に使用している電流値を切り替えていく、
ことを特徴とする車両。
【請求項２６】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電源残量演算装置を具えた車両は、
前記補正演算手段が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替える場合、もしくは、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替える場合において、前記車両の制御に使用している電流値に前記車両によって規定される所定値を加算または減算することにより、前記車両の制御に使用している電流値を変化させる、
ことを特徴とする車両。
【請求項２７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電源残量演算装置を具えた車両は、
前記補正演算手段が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替える場合、もしくは、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替える場合において、前記車両の制御に使用している電流値に前記車両によって規定される所定値を乗じることにより、前記車両の制御に使用している電流値を変化させる、
ことを特徴とする車両。
【請求項２８】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電源残量演算装置を具えた車両は、
前記補正演算手段が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替える場合、もしくは、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替える場合において、切り替え元の数値と切り替え先の数値との間の変化率に、前記車両によって規定される所定の制限値を設ける、
ことを特徴とする車両。
【請求項２９】
請求項２５〜２８のいずれか１項に記載の車両において、
前記補正演算手段が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替える場合、もしくは、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替える場合において、前記車両の制御に使用している電流値と切り替え先の数値との間の偏差が前記車両によって規定される所定値以内となった場合に、前記制御に用いる電流値を前記切り替え先の数値に切り替える、
ことを特徴とする車両。
【請求項３０】
負荷に接続している電源から入出力する電流値を電流センサで計測し、この電流値の積算により前記電源の残量を演算する電源残量演算方法において、
前記計測した電流値に所定のヒステリシスが生じている間は、前記負荷を動作させる電力の演算処理結果を利用して推定電流値を求め、前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替え、この推定電流値を利用して電流消費時または充電時に前記電源の残量を演算装置を使用して補正する補正演算ステップ、
を含むことを特徴とする電源残量演算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源残量演算方法、装置およびこれを具えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電動モータを用いて走行する電気自動車や、エンジンと電動モータを併用して走行するハイブリッド車（HEV）等においては、モータを動作させるための電源部が必要であり、走行開始、走行中、停止する時等には、電動モータや他のシステムに電力供給（放電）したり蓄電（充電）したりする。このような車両においては、バッテリの保護を図りながら走行モータの出力制限を遅らせて走行性能を確保する技術が開示されている（特許文献１を参照されたい。）。このような従来技術では以下の述べるように検出値のヒステリシスを考慮していない。
【０００３】
発進性や加速を良くしたHEVなどにおいて、駆動力が大きい時や変速時など大電力を瞬間的に使用する場合に、電池からモータへ流れる電流を計測している電流センサの定格値を超えた電流が流れることがある。電流センサの定格値を超えた電流が流れると、磁気効果を利用した電流センサ（例えば、ホール素子型電流センサなど）の場合などは、検出値にヒステリシスが残り電流値を正確に計測できなくなる。電流値に計測誤差があると、電池残量を演算する際、誤差が累積して正確な電池残量がわからなくなる。このため、以下の問題が挙げられる。従って、電流を計測する際に、ヒステリシスの影響がある場合には、ヒステリシスによる誤差を補正しなければ正確な数値を得ることができない。
【特許文献１】特開平10-304503号公報（段落0005-0007、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電流センサの定格値を超えた電流が流れると、電流センサの検出値にヒステリシスが残り、電流値を正確に計測できなくなるため、電池残量誤差が累積して正確な電池残量がわからなくなる。このため、制御で入出力可能と考えている電力と電池から実際に入出力可能な電力とに不一致が生じ、このため、実際の電池残量よりも大きく演算されていたりすると、駆動で必要な電力を出力できない等により、車両制駆動がスムーズにならなくなる。また、実際の電池残量よりも小さく演算されていたりすると、過剰な電力を電池に充電する等により、電池を劣化させたり破損させたりする。
【０００５】
また、例えば車両用途などにおいて瞬間的に電池からの電力を使うようなシーンも含めた、全てのシーンにおいて電流を計測することが可能な定格値を持つ電流センサを用いると、通常の走行シーンなど、使用頻度の高い箇所での電流センサの計測精度（分解能）が低いセンサを用いることになるため、電池残量の演算の精度が悪化し、電池残量演算に誤差が累積して正確な電池残量がわからなくなり、このため、実際の電池残量よりも大きく演算されていたりすると、駆動で必要な電力を出力できない等により、車両の制駆動がスムーズにならなくなる。また、実際の電池残量よりも小さく演算されていたりすると、過剰な電力を電池に充電する等により、電池を劣化させたり破損させたりする。
【０００６】
従って、全てのシーンにおいて電流を計測することが可能な定格値を持つ電流センサを用い、且つ計測精度を上げると、センサの単価が高くなり、コストが高くなるという問題があった。また、電流センサによっては、定格内において使用している場合にもヒステリシス特性が存在するものも存在し、ヒステリシスにより電池残量の計測精度が悪化する場合、このようなセンサは使用できないため、センサのコストが高くなるなどの問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した諸課題を解決すべく、第１の発明による電源残量演算装置は、
負荷に接続している電源（例えば、電池、バッテリ、キャパシタなどの直流電源）から入出力する電流値を電流センサで計測し、この電流値の積算により前記電源の残量を演算する電源残量演算装置において、
前記計測した電流値に所定のヒステリシスが生じている間は、前記負荷を動作させる電力の演算処理結果を利用して推定電流値を求め、前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替え、この推定電流値を利用して電流消費時または充電時に前記電源の残量を補正する補正演算手段（回路）、
を具えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明による電源残量演算装置は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記計測した電流値から前記電源の推定電流値に切り替え、この推定電流値を利用して前記電源の残量を補正するものであり、前記負荷は電気で動作し且つ発電も可能なモータを含み、このモータの回転数と動作目標回転数から前記モータの動力を演算し、この演算結果に前記モータの損失を加えた値を前記モータの消費電力とし、前記モータの消費電力に他の負荷で消費した電力を加算した値を前記負荷全体の使用値とし、前記負荷全体の使用値を前記電源の電圧で除算したのものを前記電源の推定電流値とする、
ことを特徴とする。
【０００９】
さらにまた、第３の発明による電源残量演算装置は、
前記計測した電流値、および、前記電流センサに関して予め求めてある電流値ヒステリシス特性に基づき推定ヒステリシスを求め、この推定ヒステリシスおよび時間に基づき前記推定電流値を求める手段（回路）、
を具えることを特徴とする。
【００１０】
さらにまた、第４の発明による電源残量演算装置は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記計測した電流値が前記電流センサの定格近傍の所定値に達した場合、前記計測した電流値から、前記負荷を動作させる電力を元に演算した推定電流値に切り替え、この推定電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする。
【００１１】
さらにまた、第５の発明による電源残量演算装置は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記負荷を動作させる電力を元に演算した推定電流値が前記電流センサの定格近傍の所定値に達した場合、前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替え、この推定電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする。
【００１２】
さらにまた、第６の発明による電源残量演算装置は、
前記補正演算手段（回路）は、
前記推定電流値が前記電流センサの定格近傍の所定値に達した場合、前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替え、この推定電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、第７の発明による電源残量演算装置は、
前記補正演算手段（回路）は、
前記切り替えをした後、前記電流センサに関して予め求めてあるヒステリシスが解消する所定の時間が経過した場合、前記負荷を動作させる電力を元に演算した推定電流値から、前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする。
【００１４】
さらにまた、第８の発明による電源残量演算装置は、
前記ヒステリシスが解消する所定の時間は、温度が低いほど長く、温度が高いほど短くなる傾向を持つ値である、
ことを特徴とする。
【００１５】
さらにまた、第９の発明による電源残量演算装置は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記切り替えをした後、前記負荷を動作させる電力を元に演算した推定電流値と前記計測した電流値との間の偏差が所定値以内となる場合、前記負荷を動作させる電力を元に演算した推定電流値から、前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする。
【００１６】
さらにまた、第１０の発明による電源残量演算装置は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記切り替えをした後、前記推定電流値と前記計測した電流値との間の偏差が所定値以内となる場合、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする。
【００１７】
さらにまた、第１１の発明による電源残量演算装置は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記切り替えをした後、前記推定電流値と前記計測した電流値との間の偏差が、所定の時間にわたり所定の変動幅の範囲内に留まった場合（即ち、偏差がほぼ一定となるオフセット状態となった場合であり、例えば５秒間、プラスマイナス数％内に留まるなど）、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする。
【００１８】
さらにまた、第１２の発明による電源残量演算装置は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記切り替えをした後、前記電源が非充放電時である場合、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする。
【００１９】
さらにまた、第１３の発明による電源残量演算装置は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記切り替えをした後、前記電流センサに逆電流が流れたことを検知した場合、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする。
【００２０】
さらにまた、第１４の発明による電源残量演算装置は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替える場合、もしくは、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替える場合において、瞬時に値を切り替える、
ことを特徴とする。
【００２１】
さらにまた、第１５の発明による電源残量演算装置は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替える場合、もしくは、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替える場合において、
前記切り替え元の数値と切り替え先の数値との間で規定される少なくとも１つの移行数値を経て切り替える（例えば、時間と近似させる値の関係式により切り替える）、
ことを特徴とする。
【００２２】
さらにまた、第１６の発明による電源残量演算装置は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替える場合、もしくは、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替える場合において、前記切り替え元の数値と切り替え先の数値の変化率に、前記負荷の制御に使用している電流値と、前記切り替え先の数値との偏差に応じて決定される制限値を設ける、
ことを特徴とする。
【００２３】
さらにまた、第１７の発明による電源残量演算装置を具えた車両は、
前記車両が、複数の遊星歯車、複数のクラッチおよび／またはブレーキを有し、クラッチおよび／またはブレーキの締結・解放の組み合わせにより複数の動作モードを持ち、
前記補正演算手段（回路）が、
クラッチおよび／またはブレーキの締結・解放の組み合わせを変化させて前記動作モードの遷移を始めた場合、前記計測した電流値から、前記負荷を動作させる電力を元に演算した推定電流値に切り替え、この推定電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする。
【００２４】
さらにまた、第１８の発明による電源残量演算装置を具えた車両は、
前記車両は変速比を変更することのできるものであり、
前記補正演算手段（回路）が、
現在の変速比と目標変速比との間の備差が所定値以上となった場合、前記計測した電流値から前記負荷を動作させる電力を元に演算した推定電流値に切り替え、この推定電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする。
【００２５】
さらにまた、第１９の発明による電源残量演算装置を具えた車両は、
前記変速比の偏差に関する所定値が、実験により求めた定数であることを特徴とする。
【００２６】
さらにまた、第２０の発明による電源残量演算装置を具えた車両は、
前記変速比の偏差に関する所定値が、車両速度が高いほど小さく、車両速度が低いほど大きくなる傾向を持つ値であることを特徴とする。
【００２７】
さらにまた、第２１の発明による電源残量演算装置を具えた車両は、
前記変速比の偏差に関する所定値が、前記車両の変速装置の持つ運動エネルギーが最小となる回転数に近いほど大きく、前記回転数から離れるほど小さくなる傾向を持つ値であることを特徴とする。
【００２８】
さらにまた、第２２の発明による電源残量演算装置を具えた車両は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記切り替えをした後、ミッションギア（M／G）の回転検出値およびトルク指令値に基づく推定電流値と前記計測した電流値との間の偏差が、所定の時間にわたり所定の変動幅の範囲内に留まった場合（即ち、ほぼ一定となるオフセット状態となる）に、前記負荷を動作させる電力を元に演算した推定電流値から前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする。
【００２９】
さらにまた、第２３の発明による電源残量演算装置を具えた車両は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記切り替えをした後、前記車両が停止した場合に、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする。
【００３０】
さらにまた、第２４の発明による電源残量演算装置を具えた車両は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記切り替えをした後、イグニッション（IGN）がオンになるタイミングに合わせて、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替え、この計測した電流値を利用して前記電源の残量を演算する、
ことを特徴とする。
【００３１】
さらにまた、第２５の発明による電源残量演算装置を具えた車両は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替える場合、もしくは、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替える場合において、前記車両の制御に使用している電流値と前記切り替え先の数値との差に前記車両によって規定される所定値を乗じた値を、前記制御に使用している電流値に（大小関係に応じて）加算或いは減算することにより、前記車両の制御に使用している電流値を切り替えていく、
ことを特徴とする。
【００３２】
さらにまた、第２６の発明による電源残量演算装置を具えた車両は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替える場合、もしくは、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替える場合において、前記車両の制御に使用している電流値に前記車両によって規定される所定値を加算または減算することにより、前記車両の制御に使用している電流値を変化させる（即ち切り替え先の数値に到達させる）、
ことを特徴とする。
【００３３】
さらにまた、第２７の発明による電源残量演算装置を具えた車両は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替える場合、もしくは、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替える場合において、前記車両の制御に使用している電流値に前記車両によって規定される所定値を乗じることにより、前記車両の制御に使用している電流値を変化させる（即ち、切り替え先の数値に近づけて切り替えを行う）、
ことを特徴とする。
【００３４】
さらにまた、第２８の発明による電源残量演算装置を具えた車両は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替える場合、もしくは、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替える場合において、切り替え元の数値と切り替え先の数値との間の変化率に、前記車両によって規定される所定の制限値を設ける、
ことを特徴とする。
【００３５】
さらにまた、第２９の発明による電源残量演算装置を具えた車両は、
前記補正演算手段（回路）が、
前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替える場合、もしくは、前記推定電流値から前記計測した電流値に切り替える場合において、前記車両の制御に使用している電流値と切り替え先の数値との間の偏差が前記車両によって規定される所定値以内となった場合に、前記制御に用いる電流値を前記切り替え先の数値に切り替える、
ことを特徴とする。
【００３６】
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現され得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
例えば、第３０の発明による電源残量演算方法は、
負荷に接続している電源から入出力する電流値を電流センサで計測し、この電流値の積算により前記電源の残量を演算する電源残量演算方法において、
前記計測した電流値に所定のヒステリシスが生じている間は、前記負荷を動作させる電力の演算処理結果を利用して推定電流値を求め、前記計測した電流値から前記推定電流値に切り替え、この推定電流値を利用して電流消費時または充電時に前記電源の残量を演算装置（ＣＰＵ、マイクロコード、など）を使用して補正する補正演算ステップ、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
第１の発明によれば、電流センサの定格を超えるような使い方をしてヒステリシスが残った場合にも、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差が累積することを防ぐことができ、車両の制駆動をスムーズにできる。さらに、定格電流の小さな電流センサを選択できるようになるため、分解能の高い電流センサを選択できるようになり、電池残量の演算精度が悪化することを防ぐことができ、車両の制駆動をスムーズにできる。また、定格の小さな電流センサを選択できるようになるため、コストを下げることができる。さらに、ヒステリシス特性のある電流センサでも選択できるようになるため、コストを下げることができる。
【００３８】
第２の発明によれば、ヒステリシスの影響を受けない方法、もしくはヒステリシスを補正する方法でバッテリ電流推定値を演算することにより、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差が累積することを防ぐことができるため、車両の制駆動をスムーズにできる。また、新たにセンサなどを追加する必要がないので、低コストで誤差をさらに補正することができる。
【００３９】
さらにまた、第３の発明によれば、ヒステリシスを補正する方法でバッテリ電流推定値を演算することにより、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差が累積することを防ぐことができる。このため、例えば、車両に適用した場合は、車両の制駆動をスムーズにできる。また、新たにセンサなどを追加する必要がないので、低コストで誤差をさらに補正することができる。
【００４０】
さらにまた、第４の発明によれば、電源残量演算のファクターとして、電流センサにヒステリシスが生じるタイミングで電流センサの計測値から推定値に切り替えることにより、ヒステリシスの誤差が累積することを防ぐと共に、ヒステリシスが生じないセンサの定格内では精度の信頼性の高い電流センサの計測値を用いることにより、精度良く電池残量を演算することができ、車両の制駆動をスムーズにできる。
【００４１】
さらにまた、第５の発明によれば、実電流値が定格値を超える以前、かつ電流値が電流センサの定格を超えることが予測される時に、電源残量の演算に用いるファクターを電流値を計測値から推定値に切り替えることにより、電池残量の演算にヒステリシスの誤差の影響が出ることを防ぐことができ、車両の制駆動をスムーズにできる。
【００４２】
さらにまた、第６の発明によれば、遅れやヒステリシスの影響を受けない方法で推定した電流値で判断するため、電流値が電流センサの定格を超えることが予測される時に、制御に用いる電流値を計測値から推定値に切り替えることができ、電池残量の演算にヒステリシスの誤差の影響が出ることを防ぐことができ、車両の制駆動をスムーズにすることができる。
【００４３】
さらにまた、第７の発明によれば、電流センサのヒステリシスは、時間が経過するにつれて解消するため、ヒステリシスが解消したことを時間により判定し、電流値を推定値から電流センサの実測値に戻すことにより、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差の影響が出ることを防ぐことができ、例えば本構成を車両に適用した場合に車両の制駆動をスムーズにできる。
【００４４】
さらにまた、第８の発明によれば、ヒステリシスが解消する時間は温度が低いほど時間が長く、温度が高いほど時間が短くなる傾向があるので、これに合わせた時間設定により、ヒステリシスが解消したことを判定し電流値を推定値から電流センサの計測値に戻すことにより、電源残量の演算にヒステリシスによる誤差の影響が出ることを防ぐことができ、例えば本構成を車両に適用した場合に車両の制駆動をスムーズにできる。
【００４５】
さらにまた、第９の発明によれば、ヒステリシスが解消したことを推定値と計測値の偏差がなくなったことにより判定し、電離を推定値から電流センサの計測値に戻すことにより、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差の影響が出ることを防ぐことができ、例えば本構成を車両に適用した場合に車両の制駆動をスムーズにできる。
【００４６】
さらにまた、第１０の発明によれば、ヒステリシスが解消したことを推定値と計測値の偏差がなくなったことにより判定し、電流値を推定値から電流センサの計測値にもどすことにより、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差の影響が出ることを防ぐことができ、例えば本構成を車両に適用した場合に車両の制駆動をスムーズにできる。
【００４７】
さらにまた、第１１の発明によれば、ヒステリシスが解消したことを推定値と計測値の偏差がほぼ一定となるオフセット状態になることにより判定し、電流値を推定値から電流センサの計測値に戻すことにより、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差の影響が出ることを防ぐことができ、例えば車両の制駆動をスムーズにできる。
【００４８】
さらにまた、第１２の発明によれば、充放電がないことで電流値をリセットし、電流値を推定値から電流センサの計測値に戻すことにより、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差の影響が出ることを防ぐことができ、例えば車両の制駆動をスムーズにできる。
【００４９】
さらにまた、第１３の発明によれば、電流センサに逆電流が流れるとセンサの残留磁界が解消するため、ヒステリシスが解消することを逆電流が流れることにより判定し、電流値を推定値から電流センサの計測値に戻すことにより、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差の影響が出ることを防ぐことができ、例えば車両の制駆動をスムーズにできる。
【００５０】
さらにまた、第１４の発明によれば、制御に用いる電流値を瞬間的に切り替える方法を提供することにより、上記制御を行うことを可能として、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差の影響が出ることを防ぐことができ、例えば車両の制駆動をスムーズにできる。
【００５１】
さらにまた、第１５の発明によれば、制御に用いる電流値を時間が経つにつれ徐々に切り替えることにより、電流値の切り替え時に電流値に大きな段差が生じて、例えば車両の制駆動がスムーズにならないことを防ぐことができ、車両の制駆動をスムーズにできる。
【００５２】
さらにまた、第１６の発明によれば、制御に用いる電流値の変化率に制限を与えることにより、電流値の切り替え時に電流値に急な変化が生じて、例えば車両の制駆動がスムーズにならないことを防ぐことができる。
【００５３】
さらにまた、第１７の発明によれば、動作モード切り替え時には回転操作が発生し、さらにクラッチとM／G（トランスミッションギヤ）の間でトルクの架け替え、即ち変化が生じるため、短時間に急激な電力を使用して電流が電流センサの定格を超えることが予測されるため、このようなシーンにおいては、電流値が電流センサの定格を超える前に電流センサの計測値から推定値に切り替えることにより、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差の影響が出ることを防ぐことができ、車両の制駆動をスムーズにできるようになる。
【００５４】
さらにまた、第１８の発明によれば、例えばハイブリッド車両において、現在の変速比と目標変速比の偏差が大きい場合、変速をM／Gでアシストするため、短時間に急激な電力を使用して電流が電流センサの定格を超えることが予測されるため、このようなシーンにおいては、電流値が電流センサの定格を超える前に電流センサの計測値から推定値に切り替えることにより、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差の影響が出ることを防ぐことができ、車両の制駆動をスムーズにできる。
【００５５】
さらにまた、第１９の発明によれば、実験によって切り替えを変速比の偏差の所定値を決めるため、どの程度の偏差があるとヒステリシスの影響が生じるかを正確に計測できるので、確実に電流センサにヒステリシスの生じるときに切り替えを行うに設定でき、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差の影響が出ることを防ぐことができ、車両の制駆動をスムーズにできる。
【００５６】
さらにまた、第２０の発明によれば、変速に必要なエネルギーは、速度が高いほど大きく、速度が低いほど小さし傾向があるので、車速に応じて電流センサにヒステリシスが生じる時に計測値から推定値に切り替えを行い、電池残量の演算に映テリシスによる誤差の影響が出ることを防ぐことができ、車両の制駆動をスムーズにできる。
【００５７】
さらにまた、第２１の発明によれば、E−ｉＶＴのユニットにおいては、運動エネルギーが最小の点では変速に必要なエネルギーが小さく、そこから離れると変速に必要なエネルギーが大きくなる傾向があるので、ユニットの回転数に応じて、電流センサにヒステリシスが生じるタイミングで電流値を計測値から推定値に切り替えることにより、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差の影響が出ることを防ぐことができ、車両の制駆動をスムーズにできる。
【００５８】
さらにまた、第２２の発明によれば、ヒステリシスが解消したことを推定値と計測値の偏差が一定となるオフセット状態になることにより判定し、電流値を推定値から電流センサの計測値に戻すことにより、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差の影響が出ることを防ぐことができ、車両の制駆動をスムーズにできる。
【００５９】
さらにまた、第２３の発明によれば、ヒステリシスが解消するであろうことを、電力消費量が少なくなる車両停止状態となることにより判定し、電流値を推定値から電流センサの計測値に戻すことにより、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差の影響が出ることを防ぐことができ、車両の制駆動をスムーズにできる。
【００６０】
さらにまた、第２４の発明によれば、他の演算がリセットされるイグニッション（IGN）がオンされるタイミングに合わせて電流センサの制御もリセットすることにより、電池残量の演算にヒステリシスによる誤差の影響が出ることを防ぐことができ、車両の制駆動をスムーズにできる。
【００６１】
さらにまた、第２５の発明によれば、制御に用いる電流値を、現在使用している電流値と切り替える電流値の差に合わせて切り替えることにより、差が大きいときは早く目標に近づけ、差が小さいときはゆっくりと近づけることにより、切り替え先の値に早く近づき誤差を減少させると共に、電流値の切り替え時に大きな段差が生じないようにして、車両の制駆動がスムーズにならないことを防ぐことができ、車両の制駆動をスムーズにできる。
【００６２】
さらにまた、第２６の発明によれば、制御に用いる電流値の変化量を一定値とすることにより、電流値の切り替え時に大きな段差が生じて、車両の制駆動がスムーズにならないことを防ぐことができ、車両の制駆動をスムーズにできる。
【００６３】
さらにまた、第２７の発明によれば、制御に用いる電流値の変化率に制限を与えることにより、電流値の切り替え時に電掛直に大きな段差が生じて、車両の制駆動がスムーズにならないことを防ぐことができ、車両の制駆動をスムーズにできる。
【００６４】
さらにまた、第２８の発明によれば、制御に用いる電流値の変化率に制限を与えることにより、電流値の切り替え時に電流値に急な変化が生じて、車両の制駆動がスムーズにならないことを防ぐことができる。
【００６５】
さらにまた、第２９の発明によれば、制御に用いる電流値を電流センサの計測値から推定値に切り替える場合に、偏差が小さくなってから切り替えることにより、電流値の切り替え時に電流値に大きな段差が生じて、車両の制動がスムーズにならないことを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６６】
以降、諸図面を参照しつつ、本発明の実施態様を詳細に説明する。
図１は、本発明による電源残量演算装置の基本的な構成の一例を示すブロック図である。図に示すように、電源1は、電圧センサ2v、電流センサ2a、温度センサ2tに接続されており本発明による電源残量演算装置3、制御器4を介して負荷5（発電機能付きモータなど）に電力を供給し、或いは電力の供給を受ける。そして、負荷5に接続している電源1から入出力する電流値を電流センサ2aで計測し、この電流値の積算により前記電源の残量を演算する電源残量演算装置3は、前記計測した電流値に所定のヒステリシスが生じている間は、前記負荷を動作させる電力の演算処理結果を利用して推定電流値を求め、この推定電流値を利用して電流消費時または充電時に前記電源の残量を補正する補正演算手段3aを具える。制御器4は、電源残量演算装置3から逐次変化する電源残量値を得て、これに基づき最適な電圧指令値や電流指令値などを算出し負荷5の駆動を制御する。
【実施例１】
【００６７】
図２は、本発明による電源残量演算装置をハイブリッド車両に適用した場合のシステム構成の一例を示すブロック図である。図に示すように、ハイブリッド車両は、エンジン11、モータ12（モータ／ジェネレータ11a,12b）、高電圧バッテリ13を有する。バッテリ電流センサ14は、高電圧バッテリ13の充放電電流を計測している。バッテリ電圧センサ15は、高電圧バッテリ13の電圧を計測している。バッテリコントローラユニット16において、バッテリ残量（SOC）の演算を行っている。ハイブリッドコントローラ17において、車両の制駆動の制御を行っている。エンジンコントロールユニット18において、ハイブリッドコントローラ17の指令に従い、エンジン11の制御を行っている。モータコントロールユニット19において、ハイブリッドコントローラ17の指令に従い、モータ12の制御を行っている。変速機コントロールユニット19において、ハイブリッドコントローラ17の指令に従い、変速の制御を行っている。ブレーキコントロールユニット21において、ドライバのブレーキ操作に応じて、ブレーキの制御を行っている。）変速機22において、変速機コントロールユニット20の指令に従うように、変速を行っている。クラッチ23において、ハイブリッドコントローラ17の指令に従い、モードの切り替えを行っている。インバータ24において、高電圧バッテリ13からの電力を昇圧して、モータ12に供給している。
【００６８】
図１にエンジン、モータ、及び、高電圧バッテリを有するハイブリッド車両において、バッテリの充放電電流に関わる部分を示したが、各動作を具体的に説明する。バッテリ13からの電力は強電遮断機構を通り、インバータ24にて昇圧されモータ12に供給される。バッテリコントローラユニット（本願初の電源残量演算装置に相当する）16は、高電圧バッテリ13のセンサ群から得た情報によって、高電圧バッテリのバッテリ残量（SOC）の演算を行っている。ハイブリッドコントローラ17は、運転者の操作により要求された制駆動力を実現するために、エンジン11やモータ12の動作点を、バッテリ残量を考慮しながら決定し、車両の制駆動の制御を行っている。
【００６９】
図３は、本発明による電源残量演算装置を車両に適用した場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。図にでは、実測した電流値の状態などに応じて実測電流値か推定電流値かを切り替えて電池残量を演算している。図に示すように、電流値切り替え中か否かを判定し(S1)、切り替え中の場合はS13に進む。そうでない場合は、前回に演算の基礎として使った電流値がセンサ実測値であるか否かを判定する(S3)。センサ実測値でなかった場合はS9に進む。そうでない場合は、S5に進み、後述する判定条件1が成立するか否かを判定する。判定条件1が成立する場合は、S7に進み電流値切り替えを開始する。S9で判定条件2が成立する場合は、S7に進み、成立しない場合はS15に進み電流値に電流演算値（推定値）をセットする。判定条件1が成立しなかった場合は、電流値にセンサ計測値をセットする(S11)。S7の処理の後、電流値に切り替え演算値（即ち、移行数値）をセットする(S13)。ステップS11、S13、S15の各処理の後、S17で現在有効な電流値に基づき電池残量を演算する。
【００７０】
前述した判定条件1は、以下の条件のいずれかが成立した場合、成立したものと判定する。
1）バッテリ電流センサの計測値が、電流センサの定格値の90％に達した。
2）電力演算値が、電流センサの定格値の90％に達した。
3）変速装置のクラッチ／ブレーキの締結・解放の組み合わせを変更するようなモード遷移を開始した。
4）変速装置の現在の変速比と目標変速比の偏差が、取りうる変速比の10％以上となった。
【００７１】
判定条件2は、以下の条件のいずれかが成立した場合、成立したものと判定する。
1）電力演算値を元に演算している電流値が電流センサの定格内に入ってから、10（sec）が経過した。
2）電力演算値を元に演算している電流値と電流計測値の偏差が、電流センサの誤差同等となった。
3）電力演算値を元に演算している電流値と電流計瀕幡の偏差の変化量が、10％以内となった。
4）充放電していない。
5）車両が停車した。
6）イグニッション(IGN)がオンされた。
7）電流センサにより計測される電流の流れる向きが逆向きになった。
【００７２】
上述した電流値の切り替え演算値は、以下のいずれかの方法で演算する
1）電流値切り替え開始後、次の演算周期で電流値を切り替え、切り替え終了とする。
2）電流値切り替え開始後、電流センサのサンプリング毎にα1の割合で値を切り替えていき、値が切り替え先の電流値に達したら切り替え終了とする。
3）電流値切り替え開始後、電流センサのサンプリング毎に電流の現在値と切り替える先の電流値の差にα2を乗じた値を加算（減算）し、値が切り替える先の電流値に達したら切り替え終了とする。
4）電流値切り替え開始後、電流センサのサンプリング毎に電流定格値のα3の値を電流値に加算（減算）し、値が切り替え先の電流値に達したら切り替え終了とする。
5）電流値切り替え開始後、電流センサのサンプリング毎に電流値にα4を乗じた値を電流値に加算（減算）し、値が追いついたら切り替え終了とする。
なお、α1、α2、α3、α4は車両により規定される定数とする。
【００７３】
図４は、図３のフローチャートの処理による制御を行った場合の電流値を示すタイムチャートである。図に示すように、電流センサ値は定格電流を超えると実電流との乖離が大きくなり、精度が悪い様子が観察できる。他方、本願発明による電流推定値は、定格値を超える場合に実電流とよく対応しており精度が高い。従って、この電流値推定値に基づき電源残量を算出すれば精度の高い数値を提供することが可能となる。また、図に示すように、切り替えの動作を演算して求めた移行数値（切り替え演算値）を経て実施することによって、車両などに適用した場合にスムーズな駆動、制動などを実現できる。
【００７４】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
例えば、本発明は電流センサとして広く使用されている磁気効果を利用した電流センサ（例えば、ホール素子型電流センサなど）を主たる適用対象としているが、本発明はこれに限定されず、検出値にヒステリシスが残るようなタイプのセンサであれば適用可能である。トランス結合方式による電流センサなどの場合にも検出値にヒステリシスが残るため、このタイプの電流センサにも本発明を適用可能である。図５は、本発明による電源残量演算装置を適用可能な磁気効果以外を利用した電流センサの一例を示す回路図である。なお、図５に示したトランス結合方式のセンサは松下電工社からシャント抵抗方式による電流センサとして市販されているものである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明による電源残量演算装置の基本的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明による電源残量演算装置をハイブリッド車両に適用した場合のシステム構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明による電源残量演算装置を車両に適用した場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートの処理による制御を行った場合の電流値を示すタイムチャートである。
【図５】本発明による電源残量演算装置を適用可能な磁気効果以外を利用した電流センサの一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００７６】
1  電源
2v  電圧センサ
2a  電流センサ
2t  温度センサ
3  電源残量演算装置
3a  補正演算手段
4  制御器
5  負荷
11  エンジン
12  モータ
11a,12b  モータ／ジェネレータ
13  高電圧バッテリ
14  バッテリ電流センサ
15  バッテリ電圧センサ
16  バッテリコントローラユニット
17  ハイブリッドコントローラ
18  エンジンコントロールユニット
19  モータコントロールユニット
20  変速機コントロールユニット
21  ブレーキコントロールユニット
22  変速機
23  クラッチ
【図１】
2006170943.tif 000003
【図２】
2006170943.tif 000004
【図３】
2006170943.tif 000005
【図４】
2006170943.tif 000006
【図５】
2006170943.tif 000007