(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車の動力源として搭載された高圧バッテリと被制御負荷との間に流れる電流値を検出する電流センサと、
前記電流センサが使用される環境の温度を検出する温度センサと、
前記電流センサの使用環境温度と前記電流センサのオフセット値との関係を収集して、記憶されている温度−オフセットマップを更新して記憶するマップ記憶手段と、
前記電流センサによる電流の測定時に、前記温度センサによって測定された温度に対応する前記オフセット値を、前記マップ記憶手段にて記憶された温度−オフセットマップに基づいて算出するオフセット演算手段と、
前記オフセット演算手段にて算出されたオフセット値に基づいて、前記電流センサにて測定された電流値を補正する電流値補正手段と、
を具備し、
イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮへ操作されてのち、前記高圧バッテリを前記被制御負荷に接続するためのリレーがＯＮに制御された直後のタイミングとともに、イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦへ操作されてのち、前記リレーがＯＦＦに制御された直後のタイミングにおける、前記被制御負荷に電流が流れていない状態で、前記温度センサおよび前記電流センサにより検出される温度データおよび電流データをそれぞれ収集して、収集された温度データおよび電流データに基づいて、前記電流センサの使用環境温度と前記オフセット値との関係を学習して前記温度−オフセットマップを更新することを特徴とする電気自動車用電流検出装置。
【請求項２】
前記マップ記憶手段は、不揮発性メモリである請求項１に記載の電気自動車用電流検出装置。
【請求項３】
前記マップ記憶手段の温度−オフセットマップが定期的に更新される請求項１に記載の電気自動車用電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車に搭載された各種の被制御負荷に流れる電流値の検出に使用される電気自動車用電流検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機を動力源の少なくとも一部として使用するＨＥＶ、ＰＥＶ、ＦＣＥＶ等の電気自動車には、その電動機を駆動するために、高圧のバッテリが搭載されている。この高圧バッテリは、電動機を駆動するための電力を単に貯蔵するだけでなく、回生時には、発電された電力を貯蔵する役割を果たす。また、搭載された熱機関によって発電機を駆動して電力を発生させる電気自動車では、その熱機関による充電も受ける。
【０００３】
このような電気自動車では、バッテリの残存容量（ＳＯＣ）を制御するために、バッテリの残存容量（ＳＯＣ）が演算される。この演算は、通常、バッテリの充放電電流を積算することによって行われている。このため、バッテリの充放電電流を正確に検出することによって、残存容量（ＳＯＣ）の演算精度を高めることができる。
【０００４】
電気自動車に搭載されるバッテリの充放電電流の検出には、通常、ホールＩＣなどの半導体磁気センサを利用した電流センサが使用されている。しかしながら、ホールＩＣなどの半導体磁気センサを利用した電流センサは、充放電電流が流れていない状態でも、若干量の電流値を示すことがある。この電流値はドリフト値、あるいはオフセット値等と呼ばれ、電流センサの検出精度を低下させる大きな要因となる。
【０００５】
このため、バッテリの充放電電流を検出する電流センサは、工場出荷時に、実際に、０Ａ、５０Ａ等の基準電流に対する検出値を、基準電流値になるように、ゲイン等を調節する補正が行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電流センサに使用されるホールＩＣ等の半導体磁気センサは、僅かではあるが、温度によって出力が変化する傾向があり、そのために、電流センサには、使用環境温度に起因するオフセットが発生するおそれがある。
【０００７】
電気自動車に搭載されるバッテリの残存容量（ＳＯＣ）の演算では、検出される充放電の電流値が積算されるため、電流センサのオフセット値が僅かでも、そのオフセット値が累積されることにより、大きな誤差を生じることになる。このために、充放電電流が０Ａの場合における電流センサの出力値を、その電流センサのオフセット値として検出し、検出されたオフセット値によって、電流センサの出力値が補正されている。
【０００８】
しかし、このオフセット値は、電流センサの使用環境温度に基づいて変動するために、使用環境温度がオフセット測定時の温度から変化した場合は、その温度変化によって、オフセット値も変化することになる。その結果、予め検出されたオフセット値によって電流センサの測定値を補正する構成では、必ずしも正確に充放電電流を検出することができず、電流検出値に誤差が生じることによって、残存容量（ＳＯＣ）の演算精度が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、その目的は、使用環境温度による電流センサのオフセット値の変動の影響を受けることなく、バッテリの充放電電流を正確に検出することができる電気自動車用電流検出装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電気自動車用電流検出装置は、電気自動車の動力源として搭載された高圧バッテリと被制御負荷との間に流れる電流値を検出する電流センサと、
前記電流センサが使用される環境の温度を検出する温度センサと、
前記電流センサの使用環境温度と前記電流センサのオフセット値との関係を収集して、記憶されている温度−オフセットマップを更新して記憶するマップ記憶手段と、
前記電流センサによる電流の測定時に、前記温度センサによって測定された温度に対応する前記オフセット値を、前記マップ記憶手段にて記憶された温度−オフセットマップに基づいて算出するオフセット演算手段と、
前記オフセット演算手段にて算出されたオフセット値に基づいて、前記電流センサにて測定された電流値を補正する電流値補正手段と、
を具備し、
イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮへ操作されてのち、前記高圧バッテリを前記被制御負荷に接続するためのリレーがＯＮに制御された直後のタイミングとともに、イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦへ操作されてのち、前記リレーがＯＦＦに制御された直後のタイミングにおける、前記被制御負荷に電流が流れていない状態で、前記温度センサおよび前記電流センサにより検出される温度データおよび電流データをそれぞれ収集して、収集された温度データおよび電流データに基づいて、前記電流センサの使用環境温度と前記オフセット値との関係を学習して前記温度−オフセットマップを更新することを特徴とする。
【００１１】
この電気自動車用電流検出装置によれば、使用環境温度による電流センサのオフセット値の変動の影響を受けることなく、被制御負荷に流れる電流を正確に検出することができる。
【００１３】
また、前記被制御負荷に電流が流れていない状態で、前記温度センサおよび前記電流センサにより検出される温度データおよび電流データをそれぞれ収集して、収集された温度データおよび電流データに基づいて、前記温度−オフセットマップを更新する。これによって、さらに、精度良く、被制御負荷に流れる電流を検出できる。
また、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮへ操作されてのち、前記高圧バッテリを前記被制御負荷に接続するためのリレーがＯＮに制御された直後のタイミングとともに、イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦへ操作されてのち前記リレーがＯＦＦに制御された直後のタイミングにおける、前記被制御負荷に電流が流れていない状態で、前記温度センサおよび前記電流センサにより検出される温度データおよび電流データをそれぞれ収集して、収集された温度データおよび電流データに基づいて、前記電流センサの使用環境温度と前記オフセット値との関係を学習して前記温度−オフセットマップを更新する。つまり、前記温度データおよび電流データは、前記被制御負荷とバッテリとの間に設けられたリレーがＯＮした直後、または、ＯＦＦした後の被制御負荷に流れる電流値が０のときに収集される。このことにより、充放電電流をより正確に検出することができる。
【００１４】
前記マップ記憶手段は、不揮発性メモリである。
【００１５】
これによって、前記温度オフセットマップが消去されるおそれがない。
【００１６】
前記マップ記憶手段の温度−オフセットマップが定期的に更新される。
【００１７】
これによって、より正確なオフセット値が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は、本発明の電気自動車用電流検出装置の実施の形態の一例を示す概略構成図である。本実施形態の電気自動車用電流検出装置は、ハイブリッド式電気自動車（ＨＥＶ）の主回路を流れる電流値の検出に使用されている。検出される電流値は、バッテリの残存容量（ＳＯＣ）の演算等に使用される。
【００２３】
図１に示すように、ハイブリッド式電気自動車（ＨＥＶ）には、電力源として使用される高圧のバッテリ１０と、制御用電源として使用される低圧の補機バッテリ６０とが設けられている。
【００２４】
高圧のバッテリ１０は、多数個の単電池を直列に接続した組電池になっている。このバッテリ１０は、リレー２０を介して、被制御負荷３０に接続されることにより、主回路を構成している。被制御負荷３０は、主として、インバータとモータ・ジェネレータとの組み合わせによって構成されている。
【００２５】
主回路には、バッテリ１０と被制御負荷３０との間に流れる電流、即ち、バッテリ１０の充放電電流を測定するために、電流センサ４０が設けられている。電流センサ４０の近傍には、その電流センサ４０の使用環境温度を測定するための温度センサ５０が設けられている。
【００２６】
制御用電源である低圧の補機バッテリ６０は、イグニッションスイッチ７０を介して、制御器８０に接続されている。制御器８０は、バッテリ１０を制御するバッテリＥＣＵであり、バッテリ１０の残存容量（ＳＯＣ）の演算等を行うとともに、リレー２０の制御、被制御負荷３０内のインバータの制御等も行うようになっている。
【００２７】
この制御器８０は、マイクロコンピュータ８１と、マイクロコンピュータ８１の電源制御に使用される３つのトランジスタ８２〜８４と、電流センサ４０および温度センサ５０の各出力を、それぞれ、アナログデータからデジタルデータに変換してマイクロコンピュータ８１に与える一対のＡ／Ｄ変換器８５および８６とを有している。マイクロコンピュータ８１には、記憶手段として、不揮発性メモリ８１ａが設けられている。
【００２８】
トランジスタ８２は、補機バッテリ６０とマイクロコンピュータ８１の電源端子との間に、エミッタ−コレクタが接続されており、補機バッテリ６０からマイクロコンピュータ８１に対する電源電圧を制御するようになっている。トランジスタ８２のベースは、それぞれがエミッタ接地されたトランジスタ８３および８４の各コレクタにそれぞれ接続されている。エミッタ接地された一方のトランジスタ８３のベースには、補機バッテリ６０がイグニッションスイッチ７０を介して接続されており、他方のトランジスタ８４のベースは、マイクロコンピュータ８１の所定の出力ポートに接続されている。
【００２９】
イグニッションスイッチ７０がＯＮするように操作されると、トランジスタ８３が導通し、トランジスタ８２が導通することにより、マイクロコンピュータ８１に電源電圧が供給される。これに対して、イグニッションスイッチ７０がＯＦＦに操作されると、トランジスタ８３が非導通状態になって、トランジスタ８２が非導通状態になることにより、マイクロコンピュータ８１への通電が停止される。また、イグニッションスイッチ７０をＯＮに操作した後に、マイクロコンピュータ８１からの出力によって、トランジスタ８４を導通させることにより、イグニッションスイッチ７０がＯＦＦに操作された後も、マイクロコンピュータ８１へ電源電圧が供給される。
【００３０】
このような構成の電気自動車用電流検出装置では、電流センサ４０によって検出される主回路の電流を、電流センサ４０のオフセット値に基づく電流補正制御と、温度センサ５０にて検出される温度と、電流センサ４０のオフセット値との関係を示す温度−オフセットマップを作成するためのデータ収集制御とをそれぞれ実施する。
【００３１】
マイクロコンピュータ８１は、イグニッションスイッチ７０がＯＮに操作されて、電源電圧が起動から、所定時間が経過した後に、リレー２０をＯＮに制御する。イグニッションスイッチ７０がＯＦＦに操作されたときは、所定時間後にリレー２０をＯＦＦに制御する。また、マイクロコンピュータ８１内の不揮発性メモリ８１ａには、電流センサ４０の使用環境温度とオフセット値との関係を示す温度−オフセットマップが、予め記憶されている。
【００３２】
マイクロコンピュータ８１による電流補正制御について、図２のフローチャートに基づいて説明する。電流補正制御が開始されると、まず、リレー２０の動作状態についてのデータを読み込む（図２のステップＳ１１参照、以下同様）。そして、その読み込みデータに基づいてリレー２０がＯＮになっているかを判定する（ステップＳ１２）。
【００３３】
リレー２０がＯＮになっている場合には、トランジスタ８４の動作状態についてのデータを読み込み（ステップＳ１３）、読み込みデータに基づいてトランジスタ８４がＯＮか否かを判定する（ステップＳ１４）。リレー２０がＯＦＦになっている場合には、ステップＳ１１に戻り、リレーがＯＮするまで待機状態になる。
【００３４】
ステップＳ１４において、トランジスタ８４がＯＦＦのときは、トランジスタ８４をＯＮに制御し（ステップＳ１５）、ステップＳ１６へ移行する。トランジスタ８４がＯＮしているときには、直ちにステップＳ１６へ移行し、電流検出のための各種データを読み込む。
【００３５】
ステップＳ１６において読み込まれるデータとしては、電流センサ４０から入力される電流データ、電流測定と同時に温度センサ５０から入力される温度データ、マイクロコンピュータ８１内の不揮発性メモリ８１ａに記憶された電流センサ４０の使用環境温度とオフセット値との関係を示す温度−オフセットマップのデータである。
【００３６】
ステップＳ１６において、各種データが読み込まれると、読み込んだ温度データを温度−オフセットマップのデータに基づいて、その温度に対応するオフセット値を算出して（ステップＳ１７）、読み込んだ電流データに対して、算出されたオフセット値を演算処理する（ステップＳ１８）。即ち、算出されたオフセット値によって、電流センサ４０にて測定された電流値を補正する。
【００３７】
以上のステップを繰り返すことにより、リレー２０がＯＮ状態のとき、バッテリ１０と被制御負荷３０との間に流れる電流値が、オフセット値にて補正された状態で検出されることになる。また、トランジスタ８４がＯＮに制御されることにより、イグニッションスイッチ７０がＯＦＦに操作された後も、マイクロコンピュータ８１に電源電圧が供給される。ただし、リレー２０は、イグニッションスイッチ７０がＯＦＦ操作されると所定時間後に、ＯＮからＯＦＦへ制御される。
【００３８】
検出された電流値は、バッテリ１０の残存容量（ＳＯＣ）の演算等に使用されるが、その電流値は、電流センサ４０の使用環境温度に対応したオフセット値によって補正されている。このため、電流センサ４０の使用環境温度が変化しても、検出される電流値は、誤差がない正確なものとなっている。従って、その検出された電流値に基づいて、残存容量（ＳＯＣ）が高精度に演算されることになる。
【００３９】
電流センサ４０にて検出される電流値の補正に使用されるオフセット値は、前述したように、温度−オフセットマップに基づいて得られるが、マイクロコンピュータ８１は、その温度−オフセットマップのためのデータを収集するようになっている。図３は、温度−オフセットマップのためのデータ収集のフローチャートである。
【００４０】
温度−オフセットマップのためのデータを収集する場合には、まず、リレー２０の動作状態についてのデータを読み込み（ステップＳ２１）、その読み込まれたデータに基づいてリレー２０がＯＮになっているかを判定する（ステップＳ２２）。そして、リレー２０がＯＦＦになっている場合には、ステップＳ２１に戻り、リレー２０がＯＮするまで待機状態になる。
【００４１】
リレー２０がＯＮすると、その直後の被制御負荷３０に電流が流れない状態で、温度−オフセットマップ作成のためのデータとして、電流センサ４０にて検出される電流データと、電流センサ４０による電流測定と同時に温度センサ５０にて検出される温度データとをそれぞれ読み込んで（ステップＳ２３）、読み込まれた電流データおよび温度データをそれぞれ記憶する（ステップＳ２４）。
【００４２】
ステップＳ２５にて、電流データおよび温度データが記憶されると、再度、リレー２０の動作状態についてのデータを読み込み（ステップＳ２５）、リレー２０がＯＮからＯＦＦに切り替わっているかを判定する（ステップＳ２６）。そして、リレー２０がＯＮからＯＦＦに切り替わっていない場合には、リレー２０がＯＮからＯＦＦに切り替わるまで待機状態になり、リレー２０がＯＮからＯＦＦに切り替わることによって、トランジスタ８４をＯＮして（ステップＳ２７）、マイクロコンピュータ８１の動作を継続させる。
【００４３】
その後、リレー２０がＯＦＦして、被制御負荷３０に電流が流れない状態で、温度−オフセットマップ作成のためのデータとして、電流センサ４０にて検出される電流データと、電流センサ４０による電流測定と同時に温度センサ５０にて検出される温度データとをそれぞれ読み込んで（ステップＳ２８）、読み込まれた電流データおよび温度データをそれぞれ記憶する（ステップＳ２９）。
【００４４】
その後、トランジスタ８４がＯＦＦされ（ステップＳ３０）、マイクロコンピュータ８１の動作が停止されて、制御が終了する。
【００４５】
このように、リレー２０がＯＦＦからＯＮへ操作された直後、およびＯＮからＯＦＦへ操作された後において、被制御負荷３０に電流が流れない状態で、電流センサ４０によって、主回路の電流値が測定されるとともに、その測定時における電流センサ４０の環境温度が、温度センサー５０によって測定される。電流センサ４０は、主回路に電流が流れない状態での電流値であるオフセット値を検出する。
【００４６】
マイクロコンピュータ８１は、収集された多数のデータから、電流センサ２０の使用環境温度とオフセット値との関係を学習して、それらの関係を示す温度−オフセットマップを更新して、不揮発性メモリ８１ａに記憶する。そして、不揮発性メモリ８１ａに記憶された温度−オフセットマップに基づいて、電流センサ４０による放充電電流の測定時の環境温度に対応するオフセット値を得て、得られたオフセット値に基づいて、電流センサ４０にて検出される電流値を補正する。従って、電流センサ４０の環境温度が変化しても、バッテリ１０の充放電電流を、高精度にて検出することができる。
【００４７】
しかも、電流データおよび温度データを収集するこによって、温度−オフセットマップが更新される学習機能により、オフセット特性が個々に異なる各電流センサ４０に対しても、その特性に応じた温度−オフセットマップが得られることになり、特性の異なる電流センサ４０であっても、バッテリ１０の充放電電流を正確に検出することができる。
【００４８】
さらに、イグニッションスイッチ７０がＯＦＦからＯＮへ操作されるタイミングとともに、イグニッションスイッチ７０がＯＮからＯＦＦへ操作されるタイミングでも、温度−オフセットマップを更新するためのデータが収集されている。通常、イグニッションスイッチ７０がＯＦＦからＯＮへ操作された時点では、電気自動車は、走行停止状態から走行状態になるために、電流センサ４０の使用環境温度は低く、反対に、イグニッションスイッチ７０がＯＮからＯＦＦへ操作された時点では、電気自動車は、走行状態から走行停止状態になるために、電流センサ４０の使用環境温度は高くなっている。従って、イグニッションスイッチ７０がＯＦＦからＯＮへ操作されるタイミングとともに、イグニッションスイッチ７０がＯＮからＯＦＦへ操作されるタイミングでも、電流データおよび温度データを収集することにより、広い範囲にわたって、電流センサ４０の使用環境温度に対する電流データが得られる。その結果、より高精度の温度−オフセットマップが得られる。
【００４９】
温度−オフセットマップを記憶するマップ記憶手段として不揮発性メモリ８１ａを使用することにより、マイクロコンピュータ８１に対しての電源供給されない状態でも、不揮発性メモリ８１ａ内の温度−オフセットマップが消去されねおそれがなく、保存される。しかも、不揮発性メモリ８１ａに記憶された温度−オフセットマップは、定期的に又は常時、更新されるために、より正確なオフセット値が得られ、充放電電流をより正確に検出することができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の電気自動車用電流検出装置は、このように、電流センサの使用環境温度に対応するオフセット値を示す温度−オフセットマップに基づいて、電流センサにて検出される電流値が補正されるようになっているために、電流センサの使用環境温度が変化しても高精度な電流検出が可能になる。従って、電流センサにて検出される電流値を積算して使用してバッテリの残存容量（ＳＯＣ）を演算する場合に、その演算精度が著しく向上する。
【００５１】
温度−オフセットマップは、電流センサおよび温度センサにてそれぞれ検出されるデータを収集して更新することにより、オフセット特性が個々に異なる電流センサに対しても、その特性に応じた温度−オフセットマップが得られ、より高精度で電流を検出することができる。
【００５２】
温度−オフセットマップは、不揮発性メモリに記憶しておくことによって、電源が供給されない状態であっても、温度−オフセットマップが消去されるおそれがない。
【００５３】
温度−オフセットマップは、被制御負荷に対して電流が流れない状態で得られる電流センサおよび温度センサそれぞれの検出結果に基づいて、定期的に更新することにより、電流センサの状況に対応した最新のオフセット値が得られ、より高精度で電流を測定することができる。
【００５４】
温度−オフセットマップの更新のデータとしては、バッテリと被制御負荷との間に介装されたリレーがＯＮした直後およびＯＦＦした後の被制御負荷に流れる電流値が０のときの電流センサおよび温度センサそれぞれの検出結果が好適に使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気自動車用電流検出装置の実施の形態の一例を示す概略構成図である。
【図２】その電気自動車用電流検出装置における電流補正制御の動作説明のためのフローチャートである。
【図３】その電気自動車用電流検出装置におけるデータ収集制御の動作説明のためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０  バッテリ
２０  リレー
３０  被制御負荷
４０  電流センサ
５０  温度センサ
６０  補機バッテリ
７０  イグニッションスイッチ
８０  制御器（バッテリＥＣＵ）
８１  マイクロコンピュータ
８１ａ  不揮発性メモリ
８２，８３，８４  トランジスタ
８５，８６  Ａ／Ｄ変換器
【図１】
0004776753.tif 000002
【図２】
0004776753.tif 000003
【図３】
0004776753.tif 000004