(57)【要約】  【課題】電流が流れている時でも、電流センサの異常を検出する。  【解決手段】バッテリコントローラ３は、充放電制御コントローラ４から入力される二次電池１の充放電電力制御値Ｐｓと、電圧センサ２によって検出される二次電池１の電圧Ｖｓとに基づいて、電流センサ１で検出される理論電流Ｉｓを算出し、算出したＩｓと、電流センサ１で検出される電流Ｉ１とに基づいて、電流センサ１の異常を検出する。  【選択図】図１
2007003451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電可能な蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記蓄電手段の充放電電力制御値に基づいて、前記蓄電手段の充放電を制御する充放電制御手段と、
前記充放電電力制御値と、前記電圧検出手段によって検出される電圧とに基づいて、前記蓄電手段の充放電電流の理論値（以下、理論電流と呼ぶ）を算出する理論電流算出手段と、
電流センサによって検出される前記蓄電手段の充放電電流と、前記理論電流算出手段によって算出された理論電流とに基づいて、前記電流センサの異常を検出する異常検出手段とを備え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】
請求項１に記載の電流センサの異常検出装置において、
前記異常検出手段は、前記電流センサによって検出された充放電電流と、前記理論電流算出手段によって算出された理論電流との差が所定範囲内に無ければ、前記電流センサに異常が発生していると判断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３】
請求項１または２に記載の電流センサの異常検出装置において、
前記充放電制御手段は、同一の充放電電力制御値に基づいた充放電制御を、少なくとも所定時間行うことを特徴とする電流センサの異常検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の電流センサの異常検出装置において、
前記異常検出手段によって、前記電流センサの異常が検出されると、前記電流センサによって検出された充放電電流と、前記理論電流算出手段によって算出された理論電流との差に基づいて、前記蓄電手段が充放電可能な電力量を制限する充放電可能電力量制限手段をさらに備えることを特徴とする電流センサの異常検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電流センサの異常検出装置において、
前記充放電可能電力量制限手段は、前記電流センサによって検出された充放電電流と、前記理論電流算出手段によって算出された理論電流との差の絶対値が大きいほど、前記蓄電手段が充放電可能な電力量を小さくすることを特徴とする電流センサの異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサの異常を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電流センサによって検出される電流値が０とみなせる程度の範囲内の時に、電圧センサによって検出される電圧値の変動の状態に基づいて、電流センサの異常を検出する装置が知られている（特許文献１参照）。
【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、従来の技術では、電流値が０とみなせる程度の範囲内の時に電流センサの異常を検出する構成となっていたため、電流が流れている状態で異常を検出することができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による電流センサの異常検出装置は、充放電可能な蓄電手段の充放電電力制御値と、電圧検出手段によって検出される蓄電手段の電圧とに基づいて、蓄電手段の理論電流を算出し、算出した理論電流と、電流センサによって検出された充放電電流とに基づいて、電流センサの異常を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による電流センサの異常検出装置によれば、蓄電手段の充放電電力制御値と、電圧検出手段によって検出される電圧とに基づいて、蓄電手段の理論電流を算出し、算出した理論電流と、電流センサによって検出された充放電電流とに基づいて、電流センサの異常を検出するので、電流が流れている状態でも、確実に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】
【０００７】
−第１の実施の形態−
図１は、第１の実施の形態における電流センサの異常検出装置の構成を示す図である。第１の実施の形態における電流センサの異常検出装置は、例えば、ハイブリッド自動車に搭載されて使用されるものであって、電流センサ１と、電圧センサ２と、バッテリコントローラ３と、充放電制御コントローラ４とを備える。
【０００８】
充放電可能な二次電池１０は、複数のセルｓ１〜ｓｎ（ｎは自然数）を直列に接続して構成される。電流センサ１は、二次電池１０に流れる充電電流、および、二次電池１から流れる放電電流を検出する。以下では、充電電流および放電電流をまとめて充放電電流と呼ぶ。電圧センサ２は、二次電池１０の両端電圧を検出する。
【０００９】
バッテリコントローラ３は、電流センサ１によって検出される電流、および、電圧センサ２によって検出される電圧に基づいて、二次電池１０の充電容量（ＳＯＣ）を算出する。バッテリコントローラ３は、また、算出した充電容量に基づいて、二次電池１０が充電可能な充電可能電力量Ｐｉ、および、放電可能な放電可能電力量Ｐｏを算出する。算出した充電可能電力量Ｐｉ、および、放電可能電力量Ｐｏは、充放電制御コントローラ４に送信される。
【００１０】
充放電制御コントローラ４は、バッテリコントローラ３によって算出された充電可能電力量Ｐｉ、および、放電可能電力量Ｐｏの範囲内で、二次電池１０の充電電力量、および、放電電力量をそれぞれ決定し、決定した充電電力量および放電電力量（以下、まとめて、充放電電力量、または、充放電電力制御値と呼ぶ）に基づいて、二次電池１０の充放電を制御する。
【００１１】
図２は、第１の実施の形態における電流センサの異常検出装置により行われる異常検出処理の内容を示すフローチャートである。バッテリコントローラ３は、任意のタイミングにおいて、ステップＳ１０の処理を開始する。なお、所定時間ごとに、ステップＳ１０の処理を開始してもよい。
【００１２】
ステップＳ１０では、充放電制御コントローラ４から、充放電電力制御値（充放電電力指令値）Ｐｓが入力されたか否かを判定する。この充放電電力制御値Ｐｓは任意の値であり、通常の充放電制御時に、充放電制御コントローラ４からバッテリコントローラ３に入力される値である。充放電電力制御値Ｐｓが入力されていないと判定するとステップＳ１０で待機し、入力されたと判定すると、ステップＳ２０に進む。
【００１３】
ステップＳ２０では、電圧センサ２によって、二次電池１０の電圧Ｖｓを検出する。電圧センサ２によって検出された電圧Ｖｓを取得すると、ステップＳ３０に進む。ステップＳ３０では、電流センサ１によって、二次電池１０の充放電電流Ｉ１を検出する。電流センサ１によって検出された電流Ｉ１を取得すると、ステップＳ４０に進む。
【００１４】
ステップＳ４０では、ステップＳ１０で入力された充放電電力制御値Ｐｓと、ステップＳ２０で取得した二次電池１０の電圧Ｖｓとに基づいて、次式（１）より、二次電池１０の制御電流Ｉｓを算出する。式（１）から求められる制御電流Ｉｓは、充放電電力制御値Ｐｓに基づいて、二次電池１０の充放電を制御する際に、電流センサ１で検出される電流の理論値を表している。
Ｉｓ＝Ｐｓ／Ｖｓ                        （１）
【００１５】
ステップＳ４０に続くステップＳ５０では、制御電流（理論電流）Ｉｓと比較するための異常判定値ＩnglおよびＩnghを設定する。異常判定値ＩnglおよびＩnghは、それぞれ、次式（２）および（３）に基づいて設定する。
Ｉngl＝｜Ｉ１｜−α                      （２）
Ｉngh＝｜Ｉ１｜＋α                      （３）
ただし、αは、所定のしきい値であり、電流センサ１の検出誤差、電圧センサ２の検出誤差、充放電制御コントローラ４によって行われる充放電制御の制御誤差等を考慮して、予め決定しておく。
【００１６】
ステップＳ５０に続くステップＳ６０では、ステップＳ４０で算出した制御電流Ｉｓが異常判定値Ｉnglより大きいか否かを判定する。制御電流Ｉｓが異常判定値Ｉnglより大きいと判定すると、ステップＳ７０に進み、異常判定値Ｉngl以下であると判定すると、ステップＳ９０に進む。ステップＳ７０では、制御電流Ｉｓが異常判定値Ｉnghより小さいか否かを判定する。制御電流Ｉｓが異常判定値Ｉnghより小さいと判定するとステップＳ８０に進み、異常判定値Ｉngh以上であると判定すると、ステップＳ９０に進む。
【００１７】
ステップＳ８０では、電流センサ１に異常は生じておらず、正常であると判定する。一方、ステップＳ９０では、電流センサ１に異常が発生していると判定する。すなわち、充放電電力制御値Ｐｓと、電圧センサ２によって検出される二次電池１０の電圧Ｖｓとに基づいて算出される理論電流Ｉｓが次式（４）の関係を満たす場合には、電流センサ１は正常であると判断し、式（４）の関係を満たさない場合には、電流センサ１に異常が発生していると判断する。
｜Ｉ１｜−α＜Ｉｓ＜｜Ｉ１｜＋α              （４）
【００１８】
なお、式（４）は、次式（５）のように変形することができるので、式（５）の関係を満たす場合に電流センサ１は正常であり、式（５）の関係を満たさない場合には、電流センサ１に異常が発生していると判断することもできる。すなわち、理論電流Ｉｓと、電流センサ１によって検出される電流Ｉ１との差の絶対値が所定値αより小さければ、電流センサ１は正常であると判断し、所定値α以上であれば、電流センサ１に異常が発生していると判断する。
｜Ｉｓ−Ｉ１｜＜α                        （５）
【００１９】
第１の実施の形態における電流センサの異常検出装置によれば、二次電池１０の充放電電力制御値Ｐｓと、電圧センサ２によって検出される二次電池１０の電圧Ｖｓとに基づいて算出される理論電流Ｉｓと、電流センサ１によって検出される充放電電流Ｉ１とに基づいて、電流センサ１の異常を検出する。これにより、電流センサ１の異常（故障）を確実に検出することができる。また、電流が０とみなせる場合に限られず、電流が流れている場合にも電流センサ１の異常を検出することができる。さらに、充放電電力制御値Ｐｓは、電流センサ１の故障を検出するための専用の値を用いるのではなく、通常制御時の値を用いることができるので、通常の二次電池１の使用時においても、電流センサ１の異常を検出することができる。
【００２０】
−第２の実施の形態−
第２の実施の形態における電流センサの異常検出装置の構成は、図１に示す第１の実施の形態における電流センサの異常検出装置の構成と同じである。第２の実施の形態における電流センサの異常検出装置は、電流センサ１の異常が検出された後に、電流センサ１によって検出される充放電電流Ｉ１と理論電流Ｉｓとの差を示す異常度γを算出し、算出した異常度γに基づいて、二次電池１０の充放電可能電力量を制限する。
【００２１】
図３は、第２の実施の形態における電流センサの異常検出装置により行われる異常検出処理の内容を示すフローチャートである。ステップＳ１００から始まる処理は、バッテリコントローラ３によって行われる。ステップＳ１００では、電流センサ１に異常が発生したと判定されたか否かを判定する。電流センサ１に異常が発生したか否かの判定は、上述した図２に示すフローチャートの処理に基づいて行う。電流センサ１に異常が発生したと判定されていない場合にはステップＳ１００で待機し、異常が発生したと判定された場合には、ステップＳ１１０に進む。
【００２２】
ステップＳ１１０では、充放電制御コントローラ４に対して、異常度検出制御を行うための指令を出す。異常度検出制御の指令を受けた充放電制御コントローラ４は、充放電電力制御値Ｐｓの値を、少なくとも所定時間、維持したままバッテリコントローラ３に出力する。なお、充放電電力制御値Ｐｓの値は、通常の充放電制御時に用いられる値である。
【００２３】
ステップＳ１１０に続くステップＳ１２０では、充放電制御コントローラ４から充放電電力制御値Ｐｓが入力されたか否かを判定する。充放電電力制御値Ｐｓが入力されていないと判定するとステップＳ１２０で待機し、入力されたと判定すると、ステップＳ１３０に進む。
【００２４】
ステップＳ１３０〜ステップＳ１５０の処理は、図２に示すフローチャートのステップＳ２０〜ステップＳ４０の処理と同一である。ステップＳ１３０では、電圧センサ２によって、二次電池１０の電圧Ｖｓを検出して、ステップＳ１４０に進む。ステップＳ１４０では、電流センサ１によって、二次電池１０の充放電電流Ｉ１を検出して、ステップＳ１５０に進む。ステップＳ１５０では、ステップＳ１２０で入力された充放電電力制御値Ｐｓと、ステップＳ１３０で検出した二次電池１０の電圧Ｖｓとに基づいて、上式（１）より、二次電池１０の制御電流（理論電流）Ｉｓを算出する。
【００２５】
ステップＳ１５０に続くステップＳ１６０では、次式（６）により、異常度γを算出する。式（６）から明らかなように、異常度γは、充放電電力制御値Ｐｓと電圧センサ２によって検出される二次電池１０の電圧Ｖｓとに基づいて算出される制御電流（理論電流）Ｉｓと、電流センサ１によって検出される充放電電流Ｉ１との差の絶対値を示している。
γ＝｜Ｉｓ−Ｉ１｜                  （６）
【００２６】
ステップＳ１７０では、二次電池１０の充電容量に基づいて求められる充電可能電力量Ｐｉおよび放電可能電力量Ｐｏ（以下、まとめて、充放電可能電力量と記載する）を、ステップＳ１６０で算出した異常度γに応じて制限する。具体的には、異常度γが大きいほど、充放電可能電力量が小さくなるように、充放電可能電力量を制限する。ステップＳ１８０では、ステップＳ１７０で制限した充放電可能電力量を充放電制御コントローラ４に出力する。充放電制御コントローラ４は、バッテリコントローラ３から入力される充放電可能電力量の範囲内で、二次電池１０の充放電電力制御値Ｐｓを演算する。
【００２７】
第２の実施の形態における電流センサの異常検出装置によれば、電流センサ１の異常が検出されると、二次電池１０の充放電電力制御値Ｐｓと、電圧センサ２によって検出される二次電池１０の電圧Ｖｓとに基づいて算出される理論電流Ｉｓと、電流センサ１によって検出される充放電電流Ｉ１との差の絶対値を示す異常度γを算出し、異常度γに応じて、二次電池１０の充放電可能電力を制限する。これにより、電流センサ１の異常が検出された場合でも、二次電池１０の充放電を停止させることなく、充放電を継続して行うことができる。
【００２８】
特に、異常度γが大きいほど、充放電可能電力が小さくなるように制限するので、二次電池１０の充放電制御システムの安全性を確保しつつ、充放電を継続して行うことができる。バッテリコントローラ３は、電流センサ１によって検出される電流、および、電圧センサ２によって検出される電圧に基づいて、二次電池１０の充電容量を算出し、算出した二次電池１０の充電容量に基づいて、二次電池１０の充放電可能電力量を求めている。電流センサ１に異常が発生している場合には、算出した充放電可能電力量に誤差が生じている可能性があるが、異常度γに応じて充放電可能電力量を制限することにより、充放電可能電力量を超えた充放電が行われるのを防ぐことができる。
【００２９】
充放電制御コントローラ４からバッテリコントローラ３に出力される充放電電力制御値Ｐｓは、常に変化しているため、制御遅れ等に起因して、異常度γに誤差が生じる可能性がある。しかし、第２の実施の形態における電流センサの異常検出装置によれば、充放電制御コントローラ４からバッテリコントローラ３に出力する充放電電力制御値Ｐｓの値を少なくとも所定時間、維持するので、異常度γの算出精度を向上させることができる。
【００３０】
本発明は、上述した各実施の形態に限定されることはない。例えば、上述した第１および第２の実施の形態では、電流センサの異常検出装置をハイブリッド自動車に搭載する例を挙げて説明したが、電気自動車に搭載することもできるし、車両以外のシステムに適用することもできる。
【００３１】
第１の実施の形態では、充放電電力制御値Ｐｓは、通常の充放電制御時に、充放電制御コントローラ４からバッテリコントローラ３に入力される値として説明したが、電流センサ１の異常検出処理を行う場合に、異常検出処理を行う旨の指令をバッテリコントローラ３から充放電制御コントローラ４に出力し、充放電制御コントローラ４が少なくとも所定時間、充放電電力制御値Ｐｓの値を一定に保った状態でバッテリコントローラ３に出力するようにしてもよい。この場合には、制御遅れ等の影響を排除することができるので、電流センサ１の異常をより正確に検出することができる。
【００３２】
電流センサ１によって検出する充放電電流の対象は、二次電池１０に限られず、キャパシタ等、充放電可能な蓄電手段であればよい。また、電流センサの種類等によって、本発明が限定されることもない。
【００３３】
特許請求の範囲の構成要素と第１および第２の実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、電圧センサ２が電圧検出手段を、充放電制御コントローラ４が充放電制御手段を、バッテリコントローラ３が理論電流算出手段および異常検出手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施の形態における電流センサの異常検出装置の構成を示す図
【図２】第１の実施の形態における電流センサの異常検出装置により行われる異常検出処理の内容を示すフローチャート
【図３】第２の実施の形態における電流センサの異常検出装置により行われる異常検出処理の内容を示すフローチャート
【符号の説明】
【００３５】
１…電流センサ、２…電圧センサ、３…バッテリコントローラ、４…充放電制御コントローラ、１０…二次電池
【図１】
2007003451.tif 000003
【図２】
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【図３】
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