(57)【要約】【課題】  簡単な装置及び異常判定アルゴリズムによって電流センサの異常を検出することができる電流センサの異常検出装置を提供する。【解決手段】  本発明の電流センサの異常検出装置は、車両に搭載された発電機（６）によって充電されるバッテリ（８）の充電電流又は放電電流を検出する電流センサ（１２）の異常を検出する異常検出装置（１）であって、車両が減速状態にあるか否かを検出する運転状態検出手段（１４）と、減速状態が検出された場合には、バッテリへの充電が行われるように、発電機の出力電圧を第１電圧に制御し、非減速状態である場合には、発電機の出力電圧が第１電圧よりも低い第２電圧となるように制御する発電機制御手段（１６）と、発電機の出力電圧が切換えられた際に電流センサによって測定される電流値の変化に基づいて、電流センサの異常を判定する異常判定手段（１８）と、を有することを特徴としている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された発電機によって充電されるバッテリの充電電流又は放電電流を検出する電流センサの異常を検出する異常検出装置であって、
上記車両が減速状態にあるか否かを検出する運転状態検出手段と、
この運転状態検出手段によって減速状態が検出された場合には、上記バッテリへの充電が行われるように、上記発電機の出力電圧を第１電圧に制御し、非減速状態である場合には、上記発電機の出力電圧が上記第１電圧よりも低い第２電圧となるように制御する発電機制御手段と、
この発電機制御手段によって上記発電機の出力電圧が切換えられた際に上記電流センサによって測定される電流値の変化に基づいて、上記電流センサの異常を判定する異常判定手段と、
を有することを特徴とする電流センサの異常検出装置。
【請求項２】
上記異常判定手段は、上記発電機の出力電圧が上記第２電圧から上記第１電圧に切換えられた際に電流センサによって測定される電流値の変化に基づいて上記電流センサの異常を判定する請求項１記載の異常検出装置。
【請求項３】
さらに、上記異常判定手段が上記電流センサに異常があると判定すると、上記電流センサの異常を上記車両の乗員に報知する異常報知手段を有する請求項１又は２記載の異常検出装置。
【請求項４】
上記発電機制御手段は、上記異常判定手段が上記電流センサに異常があると判定すると、上記発電機の出力電圧が、上記第２電圧よりも高く、常に充電が行われる所定の電圧となるように上記発電機を制御する請求項１乃至３の何れか１項に記載の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサの異常検出装置に係わり、特に、車両に搭載された発電機によって充電されるバッテリの充放電電流を検出する電流センサの異常を検出する電流センサの異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０００−２０６２２１号公報（特許文献１）には、電流センサの異常検出装置が記載されている。この電流センサの異常検出装置では、電流センサによって概ね０の電流値が検出されている間に、電圧センサによって検出される電圧が所定時間内に所定値以上の変動率で所定回数以上に亘って上昇かつ下降したときに電流センサの異常と判定している。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０６２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特開２０００−２０６２２１号公報記載の電流センサの異常検出装置では、電流センサの異常を判定するために、電圧センサによる検出電圧を参照する必要がある。さらに、この異常検出装置では、所定時間内の電圧の変動率の大きさを検出し、所定値以上の変動率の変動が何回発生したかを検出する必要がある。このため、電流センサの異常を判定するための装置及び異常判定アルゴリズムが複雑になるという問題がある。
【０００５】
従って、本発明は、簡単な装置及び異常判定アルゴリズムによって電流センサの異常を検出することができる電流センサの異常検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明は、車両に搭載された発電機によって充電されるバッテリの充電電流又は放電電流を検出する電流センサの異常を検出する異常検出装置であって、車両が減速状態にあるか否かを検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段によって減速状態が検出された場合には、バッテリへの充電が行われるように、発電機の出力電圧を第１電圧に制御し、非減速状態である場合には、発電機の出力電圧が第１電圧よりも低い第２電圧となるように制御する発電機制御手段と、この発電機制御手段によって発電機の出力電圧が切換えられた際に電流センサによって測定される電流値の変化に基づいて、電流センサの異常を判定する異常判定手段と、を有することを特徴とする電流センサの異常検出装置。
【０００７】
このように構成された本発明においては、運転状態検出手段は、車両が減速状態にあるか否かを検出する。発電機制御手段は、車両が減速状態にある場合には、発電機の出力電圧が第１電圧となるように発電機を制御して、バッテリに充電を行う。また、発電機制御手段は、車両が減速状態にない場合には、発電機の出力電圧を第１電圧よりも低い第２電圧となるように発電機を制御するので、バッテリへの充電は行われないか、或いは、出力電圧が第１電圧の場合よりも少量の充電が行われる。異常判定手段は、発電機制御手段によって発電機の出力電圧が切換えられた際に電流センサによって測定される電流値の変化に基づいて、電流センサの異常を判定する。
【０００８】
このように構成された本発明によれば、主に車両が減速状態にある場合にバッテリへの充電が行われるため、車両の余剰な運動エネルギーが、ブレーキ等によって浪費されることなく、電気エネルギーとして回収される。また、その際に流れる充電電流等の変化に基づいて電流センサの異常を検出しているため、燃費を犠牲にすることなく容易に電流センサのスタック故障等の異常を検出することができる。
【０００９】
本発明において、好ましくは、異常判定手段は、発電機の出力電圧が第２電圧から第１電圧に切換えられた際に電流センサによって測定される電流値の変化に基づいて電流センサの異常を判定する。
【００１０】
このように構成された本発明においては、発電機の出力電圧が第２電圧から、第２電圧よりも高い第１電圧に切換えられた際の電流値の変化に基づいて異常が検出される。
このように構成された本発明によれば、バッテリが劣化している場合にも、十分な電流値の変化が生じるので、より確実に電流センサの異常を検出することができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、さらに、異常判定手段が電流センサに異常があると判定すると、電流センサの異常を車両の乗員に報知する異常報知手段を有する。
このように構成された本発明によれば、電流センサの異常が、車両の乗員に迅速に報知されるので、電流センサの異常を放置することによるバッテリへの過充電、又は過放電を防止することができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、発電機制御手段は、異常判定手段が電流センサに異常があると判定すると、発電機の出力電圧が、第２電圧よりも高く、常に充電が行われる所定の電圧となるように発電機を制御する。
【００１３】
このように構成された本発明においては、電流センサに異常があると判定されると、発電機の出力電圧が常に第２電圧よりも高い電圧に設定されるので、バッテリへの十分な充電を確保することができる。
このように構成された本発明によれば、電流センサに異常がある場合にもバッテリへの十分な充電が行われるので、バッテリ残容量の過度の減少により、車両が走行不能になるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電流センサの異常検出装置によれば、簡単な装置及び異常判定アルゴリズムによって電流センサの異常を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、図１乃至図３を参照して、本発明の実施形態による電流センサの異常検出装置を説明する。図１は、本発明の実施形態による電流センサの異常検出装置を含む、車両に搭載された電気系統のシステム構成図である。図２は、本発明の実施形態による電流センサの異常検出装置の作用を示すフローチャートである。図３は、発電機の目標出力電圧、バッテリ電圧、及びバッテリの充放電電流を示すタイムチャートである。
【００１６】
図１に示すように、車両に搭載された電気系統には、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）２と、電流センサの異常を報知する異常報知手段であるワーニングランプ４と、出力電圧がＥＣＵ２によって制御される発電機６と、この発電機６によって充電されるバッテリ８と、が含まれる。さらに、車両に搭載されたカーステレオ、エアーコンディショナー、カーナビゲーションシステム等の電気機器は、負荷１０として発電機６及びバッテリ８に接続されている。また、発電機６からバッテリ８へ充電される際の電流、及びバッテリ８から負荷１０へ放電される電流を測定する電流センサ１２が、バッテリ８のプラス側出力端子付近に配置されている。本実施形態による電流センサの異常検出装置は、この電流センサ１２のスタック故障等の異常を検出するものである。
【００１７】
ＥＣＵ２は、具体的には、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、それに記憶されたプログラム、及び各種インターフェイス等（以上、図示せず）によって構成されている。このＥＣＵ２は、車両に搭載された各種センサからの検出結果に基づいて、エンジン（図示せず）の燃料噴射量制御、点火時期制御等、種々の機能を実現している。本実施形態による電流センサの異常検出装置１は、ＥＣＵ２の１つの機能として実現され、ＥＣＵ２に内蔵された運転状態検出手段１４、発電機制御手段１６、異常判定手段１８、及びＥＣＵ２に接続されたワーニングランプ４によって構成されている。
【００１８】
発電機６は、ベルト（図示せず）及びプーリ（図示せず）を介してエンジンのクランクシャフト（図示せず）に連結され、エンジン出力の一部を電気エネルギーに変換するように構成されている。また、発電機６は、フィールドコイル（図示せず）及び電機子（図示せず）を備えており、それらがエンジン出力によって相対的に回転されることにより電機子（図示せず）に起電力が発生する。また、発電機６が生成する起電力の大きさは、フィールドコイル（図示せず）に流す電流を変化させることによって制御される。
【００１９】
バッテリ８は、そのプラス側端子が発電機６のプラス側出力端子に、そのマイナス側端子が発電機６のマイナス側出力端子に夫々接続され、発電機６によって生成された電力が充電されるように構成されている。バッテリ８として、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等種々の電池を使用することができる。
【００２０】
負荷１０は、車両に搭載され、発電機６によって生成された電力を消費する電気機器の総称であり、具体的には、カーステレオ、エアーコンディショナー、カーナビゲーションシステム等々が含まれる。発電機６及びバッテリ８は、負荷１０に対して並列に接続されており、発電機６によって電力が生成されていないときは、バッテリ８から負荷１０に電力が供給される。また、発電機６によって電力が生成されているときは、生成された電力は、バッテリ８に充電されると共に負荷１０に供給されるように構成されている。
【００２１】
電流センサ１２は、バッテリ８のプラス側端子に隣接して配置されており、バッテリ８の充放電電流を検出するように構成されている。発電機６によって生成された電力がバッテリ８に充電されている際には、電流センサ１２によって発電機６からバッテリ８に向かう方向の電流が検出される。また、バッテリ８から負荷１０に電力が供給されている際には、電流センサ１２によってバッテリ８から負荷１０に向かう方向の電流が検出される。
【００２２】
運転状態検出手段１４は、ＥＣＵ２に内蔵され、車両の運転状態を検出するように構成されている。具体的には、運転状態検出手段１４は、車両に搭載されている車速センサ及びアクセル開度センサから車速Ｓ及びアクセル開度θの信号を受信し、車両が所定の減速状態にあるか否かを検出する。
【００２３】
発電機制御手段１６は、ＥＣＵ２に内蔵され、運転状態検出手段１４によって検出された運転状態に基づいて発電機６を制御するように構成されている。具体的には、発電機制御手段１６は、運転状態検出手段１４が車両の減速状態を検出すると、発電機６のフィールドコイル（図示せず）に流す電流を増加させ、発電機６の出力電圧が高くなるように制御する。一方、発電機制御手段１６は、車両が非減速状態にある場合には、発電機６のフィールドコイル（図示せず）に流す電流を減少させ、発電機６の出力電圧を低下させる。本実施形態においては、発電機制御手段１６は、減速時においては発電機６の出力電圧が１４Ｖ、非減速時においては１２．５Ｖになるように発電機６を制御している。
【００２４】
異常判定手段１８は、ＥＣＵ２に内蔵され、電流センサ１２の異常を判定し、異常がある場合にはワーニングランプ４を点灯させるように構成されている。具体的には、異常判定手段１８は、発電機制御手段１６が発電機６の出力電圧を、非減速時における低電圧から減速時における高電圧に切換えた際の、電流センサ１２による測定電流の挙動に基づいて、電流センサ１２の異常を判定する。
【００２５】
次に、図２及び図３を参照して、本発明の実施形態による電流センサの異常検出装置１の作用を説明する。
図２は、電流センサの異常検出装置の作用を示すフローチャートであり、この処理はエンジン（図示せず）の運転中、繰り返し実行される。まず、図２のステップＳ１において、車両に搭載された車速センサによって検出された車速Ｓ、及びアクセル開度センサによって検出されたアクセル開度θが、運転状態検出手段１４に入力される。また、ステップＳ１において、電流センサ１２によって検出された電流Ｉが、異常判定手段１８に入力される。
【００２６】
次に、ステップＳ２において、運転状態検出手段１４は、ステップＳ１で入力された車速Ｓが所定の車速以上であるか否かを判断する。所定の車速以上である場合にはステップＳ３に進み、所定の車速未満である場合にはステップＳ６に進む。ステップＳ３においては、運転状態検出手段１４は、ステップＳ１で入力されたアクセル開度θが０（全閉）であるか否かを判断する。アクセル開度θが０である場合にはステップＳ４に進み、アクセル開度θが０でない場合にはステップＳ６に進む。即ち、運転状態検出手段１４は、アクセル開度θが０であるか否かによって、車両が減速状態であるか非減速状態であるかを判断する。
【００２７】
なお、車速Ｓが所定の車速未満である場合には、アクセル開度θが０で車両が減速状態にあってもステップＳ６の処理が行われるが、本明細書における「非減速状態」には、ステップＳ６の処理が行われる全ての状態が含まれるものとする。また、ステップＳ４の処理を行う減速状態と、ステップＳ６の処理を行う非減速状態の場合分けに車速を考慮する理由は後述する。
【００２８】
次いで、ステップＳ４においては、車両が所定の減速状態にあると判断されたため、運転状態検出手段１４は減速フラグを１にして、ステップＳ５に進む。ステップＳ５において、発電機制御手段１６は、減速フラグが１であるため発電機６の出力電圧の目標値を第１電圧である１４Ｖに設定し、出力電圧が第１電圧となるように発電機６を制御する。即ち、発電機制御手段１６は、発電機６の出力電圧が第１電圧よりも低い場合には、発電機６のフィールドコイル（図示せず）に流す電流を増加させ、第１電圧よりも高い場合には、発電機６のフィールドコイル（図示せず）に流す電流を減少させて、発電機６の出力電圧が第１電圧になるように制御する。発電機６の出力電圧が第１電圧に制御されると、発電機６によって発電された電力は、バッテリ８に充電される。これにより、減速時において、車両の余剰な運動エネルギーが、電気エネルギーに変換されてバッテリ８に回収される。
【００２９】
一方、ステップＳ６においては、車両が所定の減速状態にないと判断されたため、運転状態検出手段１４は減速フラグを０にして、ステップＳ７に進む。ステップＳ７において、発電機制御手段１６は、減速フラグが０であるため発電機６の出力電圧の目標値を第２電圧である１２．５Ｖに設定し、出力電圧が第２電圧となるように発電機６を制御する。発電機６の出力電圧が第１電圧よりも低い第２電圧に制御されると、発電機６による発電は殆ど行われず、バッテリ８への充電も行われない。この場合には、負荷１０への電力の供給は、主にバッテリ８から行われる。このため、車両の加速時等のように、エンジンに負荷がかけられている場合には、エンジン出力が発電機６による発電に殆ど使用されることがなく、エンジンへの過大な負荷が防止される。なお、車速が所定の車速未満である場合には、車両が減速状態であってもステップＳ６の処理が行われ、バッテリ８への充電は行っていない。これは、車速が所定値未満である場合には車両のもつ運動エネルギーが非常に小さく、発電によって回収できるエネルギーが殆どないためである。
【００３０】
次に、ステップＳ８では、異常判定手段１８は、図２に示すフローチャートの今回の処理において、減速フラグが０から１に変化したか否かを判断する。即ち、図２のフローチャートが前回実行されたときには、ステップＳ６において減速フラグが０に設定されており、今回の処理で減速フラグが１に設定された場合には、減速フラグが０から１に変化したと判断される。減速フラグが０から１に変化した場合にはステップＳ９に進み、それ以外の場合には、図２に示すフローチャートの１回の処理を終了する。
【００３１】
図３は、発電機６の目標出力電圧の変化を上段の実線に、バッテリ電圧の変化を上段の破線に、バッテリの充放電電流の変化を下段の実線に示すタイムチャートである。上述のように、減速フラグが０である場合には発電機６の目標出力電圧は第２電圧に設定され、減速フラグが１である場合には目標出力電圧は第１電圧に設定される。従って、減速フラグの０から１への変化は、図３のタイムチャートにおける、発電機６の目標出力電圧の第２電圧から第１電圧への変化に対応する。
【００３２】
発電機６の目標出力電圧が第２電圧から第１電圧へ変化すると、バッテリ電圧もこれに追従して第１電圧に変化する。また、この時、バッテリ８への充電が開始され、図３の下段の実線に示すように、バッテリ８への充電が行われる所定方向の電流が流れ始める。このようなバッテリ８への充放電電流は電流センサ１２によって検出され、検出結果は異常判定手段１８に入力される。
【００３３】
また、発電機６の目標出力電圧が第１電圧から第２電圧へ変化した場合には、図３の上段の破線に示すように、バッテリ電圧は、少し遅れながらこれに追従して第２電圧に変化する。このとき、バッテリ８への充放電電流は、図３の下段の実線に示すように、充電方向から放電方向に変化し、所定期間放電電流が流れた後、僅かに放電電流が流れる状態で安定する。
【００３４】
次に、ステップＳ９では、発電機６の目標出力電圧が第２電圧から第１電圧に変化した際のバッテリ８への充放電電流Ｉの変化量が判定される。充放電電流Ｉの変化量が所定量以下の場合にはステップＳ１０に進み、変化量が所定量よりも大きい場合には図２に示すフローチャートの１回の処理を終了する。ステップＳ１０において、異常判定手段１８は、電流センサ１２に異常ありと判定する。
【００３５】
上述のように、発電機６の目標出力電圧が第２電圧から第１電圧へ変化した場合には、バッテリ８への充電電流が流れ始めるので、電流センサ１２によって測定される電流値Ｉは、バッテリ８に充電する方向に所定量（図３中のδ）変化するはずである。しかしながら、電流センサ１２にスタック故障が発生すると、電流センサ１２が検出する電流値がほぼ一定値に固定されてしまうため、電流値Ｉの変化量が非常に小さくなる。異常判定手段１８は、電流センサ１２によって測定される電流値Ｉのこの挙動を利用して、電流センサ１２の異常を判定している。電流センサ１２の異常の有無を判定するための電流変化量の閾値は、数Ａ程度に設定するのが良い。
【００３６】
ステップＳ１１においては、異常判定手段１８は、ワーニングランプ４を点灯させ、電流センサ１２に異常が発生したことを、車両の乗員に報知する。次に、ステップＳ１２では、異常判定手段１８は、発電機制御手段１６に信号を送り、発電機６の目標出力電圧を第２電圧に設定することを禁止する。即ち、発電機６の目標出力電圧を第１電圧に固定する。これにより、異常のある電流センサ１２によって測定された誤った電流値に基づいて発電機６の目標出力電圧が第２電圧に設定され、バッテリ８の残容量の過度の減少によって車両が走行不能になること、所謂「バッテリが上がる」ことを回避する。
本実施形態による電流センサの異常検出装置１は、以上の処理を繰り返すことによって、電流センサの異常を検出する。
【００３７】
本発明の実施形態の電流センサの異常検出装置によれば、簡単な装置及び異常判定アルゴリズムによって電流センサの異常を検出することができる。即ち、本実施形態の電流センサの異常検出装置によれば、車両が減速状態にあるときバッテリへの充電が行われるため、車両の余剰な運動エネルギーが、ブレーキ等によって浪費されることなく、電気エネルギーとして回収される。また、その際に流れる充電電流等の変化に基づいて電流センサの異常を検出しているため、燃費を犠牲にすることなく容易に電流センサのスタック故障等の異常を検出することができる。
【００３８】
また、本発明の実施形態の電流センサの異常検出装置によれば、電流センサの異常が、ワーニングランプによって車両の乗員に迅速に報知されるので、電流センサの異常を放置することによるバッテリへの過充電、又は過放電を防止することができる。
【００３９】
さらに、本発明の実施形態の電流センサの異常検出装置によれば、電流センサに異常がある場合、発電機の出力電圧が第１電圧に固定されるので、常にバッテリへの十分な充電が行われ、バッテリ残容量の過度の減少により、車両が走行不能になるのを防止することができる。
【００４０】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態では、電流センサの異常検出装置は、ＥＣＵの中に内蔵されていたが、電流センサの異常検出装置をＥＣＵとは別個に独立して構成し、或いは、他の機器に内蔵されるように構成することもできる。また、上述した実施形態では、電流センサは、バッテリのプラス側の端子に流れる電流を測定するように配置されていたが、電流センサはバッテリのマイナス側の端子に流れる電流を測定するように配置されていても良い。さらに、上述した実施形態では、車速及びアクセル開度を考慮して減速状態と非減速状態を場合分けしているが、車速を考慮せずに減速状態と非減速状態を場合分けしても良い。
【００４１】
また、上述した実施形態においては、電流センサの異常が検出されると、発電機の目標出力電圧は第１電圧に固定されていたが、発電機の目標出力電圧を、第１電圧よりも低く第２電圧よりも高い、常に充電が行われる所定の電圧に固定するように構成することもできる。
【００４２】
さらに、上述した実施形態では、電流センサの異常検出装置は、発電機の目標出力電圧が第２電圧から第１電圧に切換えられたときの電流値の変化に基づいて電流センサの異常を検出していたが、第１電圧から第２電圧に切換えられたときの電流値の変化に基づいて異常を検出することもできる。或いは、目標出力電圧の第２電圧から第１電圧への切換え時、第１電圧から第２電圧への切換え時の両方で異常を検出しても良い。但し、バッテリが経年変化等により劣化した場合には、バッテリの充放電電流は、図３下段の点線のように変化するため、第２電圧から第１電圧に切換えられたときの電流値の変化を利用する方が有利である。
【００４３】
即ち、図３下段に示すように、第２電圧から第１電圧に切換えられたときの電流値の変化量δは、バッテリが劣化した場合にもあまり変化しないが、第１電圧から第２電圧に切換えられたときの変化量は、バッテリの劣化により減少する。このため、電流センサの異常検出が、バッテリの劣化により難しくなる。従って、第２電圧から第１電圧に切換えられたときの電流値の変化を利用することにより、より確実に電流センサの異常を検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態による電流センサの異常検出装置を含む、車両に搭載された電気系統のシステム構成図である。
【図２】本発明の実施形態による電流センサの異常検出装置の作用を示すフローチャートである。
【図３】発電機の目標出力電圧、バッテリ電圧、及びバッテリの充放電電流を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１    電流センサの異常検出装置
２    ＥＣＵ
４    ワーニングランプ
６    発電機
８    バッテリ
１０  負荷
１２  電流センサ
１４  運転状態検出手段
１６  発電機制御手段
１８  異常判定手段
【図１】
2007051943.tif 000003
【図２】
2007051943.tif 000004
【図３】
2007051943.tif 000005