JP2002238181A - 車載バッテリの充電状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電流センサのオフセット誤差を適正に補正し、
ひいてはバッテリ充電状態を正確に検出すること。 【解決手段】車両にはエンジンＥＣＵ１１をはじめ、そ
の他ＥＣＵ１２〜１５など、各種の制御装置が搭載され
ている。バッテリ２５から各ＥＣＵ１１〜１５への電源
供給状態はＩＧスイッチ２４の切り替え位置に応じて切
り替えられ、特にＩＧスイッチ２４がＳＴＡ位置に切り
替えられると、エンジンＥＣＵ１１及びクルーズＥＣＵ
１２に電源が供給される。ＩＧスイッチ２４とバッテリ
２５との間には電流センサ２６が設けられている。エン
ジンＥＣＵ１１は、ＩＧスイッチ２４がＳＴＡ位置に切
り替えられた時、スタータ駆動前に電流センサ２６の検
出値を記憶し、その検出値を用いて補正値を算出する。
そして、その補正値に基づいて電流センサ２６の出力特
性を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車載バッテリの充
電状態検出装置にかかり、特に電流センサのオフセット
誤差を正しく補正するための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両の運転状態やバッテリの充電状態に
応じてオルタネータの目標発電電力を的確に制御するこ
とにより、無駄な発電を減らして内燃機関への負荷を減
らし、燃費の向上を図る技術がある（例えば、特開平８
−２１４４６９号公報）。こうした技術では、バッテリ
の充電状態を正確に知ることが必要となるため、バッテ
リから流れ出す電流（放電量）とバッテリに流れ込む電
流（充電量）とを電流センサにより検出し、それら放電
量と充電量との積算値によりバッテリ充電状態を推定し
ている。ところが、前述の電流センサは個体差や車両特
性によりセンサ出力特性にずれが生じるという問題があ
る。

【０００３】電流センサの出力特性のずれを補正する技
術として、特開平６−２０７９７３号公報が開示されて
いる。同公報の装置では、バッテリを電源とする機器
（コントローラ）の始動に際して、その機器にバッテリ
が投入されるのに先がけて電流センサに駆動用電源を与
え、その時の電流センサの出力が０になるようオフセッ
ト補正を行わせている。例えば、主バッテリと補助バッ
テリとを有する電気自動車では、主バッテリに負荷を投
入する前に補助バッテリによりコントローラを起動する
と共に電流センサに駆動用電源を投入し、その際に電流
センサの０点補正を行うようにしている。

【０００４】しかしながら、上記公報の装置では、主バ
ッテリの投入前に補助バッテリを投入することが要件と
なる。電気自動車等を除く通常の車両では、バッテリは
単一であり、この単一バッテリの車両を想定した場合、
上記公報の装置は実現できない。また、単一バッテリの
車両では、電流センサの出力補正を行うコントローラが
バッテリより給電されている上、バッテリの消費はヘッ
ドライトを点灯する等のドライバの意志にも依存する。
従って、電流センサの出力が０になる状態（バッテリに
電流を流さない状態）を作り出すのは不可能であり、電
流センサの出力補正を実現することができない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
着目してなされたものであって、その目的とするところ
は、電流センサのオフセット誤差を適正に補正し、ひい
てはバッテリ充電状態を正確に検出することができる車
載バッテリの充電状態検出装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、特定の制御機器だけにバッテリ給電が行われる状態
で前記電流センサの検出値が取得され（検出値取得手
段）、該取得した電流センサの検出値を用いオフセット
誤差相当の補正値が算出される（補正値算出手段）。そ
して、前記算出した補正値に基づいて電流センサの出力
特性が補正される（補正手段）。この場合、多数の制御
機器や電気機器のうち、バッテリの消費を特定の制御機
器だけに限定すれば、その消費電流が必要最小限になる
と共にその電流値が既知となり、本来のセンサ値を予め
知り得ることができる。それ故、本発明によれば、電流
センサの検出値からオフセット誤差分が容易に且つ正確
に算出できる。その結果、電流センサのオフセット誤差
を適正に補正し、ひいてはバッテリ充電状態を正確に検
出することができるようになる。また本発明では、上記
従来技術（特開平６−２０７９７３号公報の装置）とは
異なり、補助バッテリ等の別電源を必要とすることはな
く電流センサの出力補正が実施できる。

【０００７】イグニッションスイッチはドライバによる
始動操作に伴い切り替えられ、該イグニッションスイッ
チがスタータの始動位置に切り替えられた時には、一般
にバッテリ負荷を軽減すべく特定の制御機器だけにバッ
テリ給電が行われる。すなわち、アクセサリ類の電源は
一時的に遮断される。従って、請求項２に記載したよう
に、イグニッションスイッチがスタータの始動位置に切
り替えられた時、スタータの駆動前に電流センサの検出
値を記憶すれば、その検出値により正確に補正値が算出
できる。

【０００８】また、請求項３に記載したように、前記補
正値算出手段は、前記特定の制御機器だけへのバッテリ
給電時にその時の消費電流相当のセンサ出力値を予め求
めておき、そのセンサ出力値と前記電流センサの検出値
との差から補正値を算出すると良い。

【０００９】また、請求項４に記載の発明では、ある程
度のオフセット誤差分を見込む所定範囲よりも前記電流
センサの検出値が大きくなる場合、前記補正値算出手段
による補正値の算出が禁止される（補正禁止手段）。つ
まり、ある程度のオフセット誤差分を見込んだ上で、そ
れよりも電流センサの検出値が大きくなる場合には、予
想外の負荷（ヘッドライト等）によりバッテリが多量に
消費されている可能性がある。この場合、補正値の算出
を禁止することで、センサ出力の誤った補正が防止でき
る。

【００１０】また、請求項５に記載の発明では、今回算
出した補正値とそれ以前に算出した補正値とのなまし演
算により補正値が更新される。つまり、センサ出力補正
に用いる電流センサの検出値は、原則として特定の制御
機器だけでバッテリ消費している状態での電流値である
が、多少ながら他の負荷が駆動されていればその分補正
値が変動してしまう。この場合、なまし演算を行うこと
により、補正値の過剰な変動が抑えられる。

【００１１】上記請求項５の発明では、請求項６に記載
したように、前記補正値算出手段により今回算出した補
正値が前回値よりも大きい場合、なまし演算を行い、今
回算出した補正値が前回値よりも小さい場合、なまし演
算を行わないようにすると良い。つまり、補正値が大き
くなる場合には、余分な負荷によりバッテリが消費され
ている可能性があると考えられ、なまし演算により補正
値を徐々に変化させる。一方、補正値が小さくなる場合
は今回が真である可能性が高いため、なまし演算を行わ
ず今回算出した補正値をそのまま用いる。これにより、
補正値の信頼性が向上する。

【００１２】一方で、本発明における車載バッテリの充
電状態検出装置を車両用発電制御装置に適用すれば、良
好なる発電制御が実現できる（請求項７）。この場合具
体的には、前記補正手段による補正後の電流センサの検
出値を用いてバッテリの充電量を推定し、そのバッテリ
充電量に基づき算出した目標値により前記オルタネータ
の発電電力を制御する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明を車両用発電制御
装置として具体化した一実施の形態を図面に従って説明
する。

【００１４】図１は、車両用発電制御装置に関する概略
構成図である。図１において、車両にはエンジンＥＣＵ
１１をはじめ、クルーズＥＣＵ１２，ドアＥＣＵ１３，
エアコンＥＣＵ１４，オーディオＥＣＵ１５など、各種
の制御装置が搭載されている。エンジンＥＣＵ１１は、
内燃機関２１の燃料噴射や点火等を制御したり、スター
タ２２やオルタネータ２３の駆動を制御したりする。ま
た、ＥＣＵ１２〜１５はクルーズ制御、ドアロック制
御、エアコン制御、オーディオ制御等を各自に実施す
る。

【００１５】イグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイ
ッチという）２４は、ドライバのキー操作によりＯＦＦ
位置、ＡＣＣ位置、ＩＧ位置、ＳＴＡ位置の何れかに切
り替えられるものであり、当該スイッチ２４の切り替え
位置に応じて車載バッテリ２５から各ＥＣＵ１１〜１５
への電源供給状態が切り替えられる。なお、ＳＴＡ位置
が「スタータの始動位置」に相当する。

【００１６】詳しくは、ＩＧスイッチ２４のＳＴＡ位置
にはエンジンＥＣＵ１１が、ＩＧ位置にはエンジンＥＣ
Ｕ１１及びクルーズＥＣＵ１２が、ＡＣＣ位置にはその
他のＥＣＵ１３〜１５が、それぞれ接続されている。こ
の場合、ＩＧスイッチ２４の可動子２４ａがＳＴＡ、Ｉ
Ｇ、ＡＣＣの何れかの位置に操作されると、この可動子
２４ａにより同時に２つの位置がバッテリ２５に導通さ
れる。すなわち、ＩＧスイッチ２４がＳＴＡ位置まで操
作されると、ＳＴＡ位置及びＩＧ位置がバッテリ２５に
導通され、スタータ信号がＯＮとなりエンジンＥＣＵ１
１に入力されると共に、エンジンＥＣＵ１１及びクルー
ズＥＣＵ１２に電源が供給される。また、ＩＧスイッチ
２４がＩＧ位置まで操作されると、ＩＧ位置及びＡＣＣ
位置がバッテリ２５に導通され、全てのＥＣＵ１１〜１
５に電源が供給される。更に、ＩＧスイッチ２４がＡＣ
Ｃ位置まで操作されると、ＥＣＵ１３〜１５に対しての
み電源が供給される。なお、ＩＧスイッチ２４がＯＦＦ
位置（図示の状態）にあれば、何れのＥＣＵ１１〜１５
へも電源が供給されない。

【００１７】但し、ＩＧスイッチ２４の各位置で何れの
ＥＣＵに電源が供給されるかといった構成は変更可能で
あり、例えば、ＩＧスイッチ２４がＳＴＡ位置に操作さ
れた時、エンジンＥＣＵ１１だけに電源が供給される構
成であっても良い。

【００１８】また、ＩＧスイッチ２４とバッテリ２５と
の間には電流センサ２６が設けられており、この電流セ
ンサ２６により、バッテリ２５へと通じる電源ラインを
流れる電流が検出される。電流センサ２６の検出結果は
エンジンＥＣＵ１１に入力される。また図示は省略する
が、バッテリ２５にはヘッドライトやファンなどの各種
電気機器が接続されており、これらに対してもバッテリ
２５から電源が供給されるようになっている。

【００１９】ここで、電流センサ２６の出力には、個体
差、経時変化、車両への取付状態等の影響によりオフセ
ット誤差が生じる。つまり、図２のセンサ特性図に示す
ように、一点鎖線で示す本来のセンサ出力（電圧値）に
対して実線で示すようにセンサ出力がずれ、その差分が
オフセット誤差となる。

【００２０】そこで本実施の形態では、内燃機関２１の
始動に際し、特定の制御機器（エンジンＥＣＵ１１とク
ルーズＥＣＵ１２）だけにバッテリ給電が行われる状態
で電流センサ２６の出力電圧値（図２のＡ）を記憶し、
その出力電圧値と規定電圧値（図２のＢ）とから補正値
Ｃを算出する。そして、この補正値Ｃによりセンサ出力
特性を補正する。つまり、ＥＣＵ１１，１２だけでバッ
テリ２５が消費されている場合を想定すると、その消費
電流が必要最小限になると共にその電流値が既知とな
り、本来電流センサ２６が出力する筈の規定電圧値（図
２のＢ）を知り得ることができる。それ故、補正値Ｃが
容易に算出でき、その補正値Ｃを用いてセンサ出力の補
正が可能となる。

【００２１】以下、発電制御に関するエンジンＥＣＵ１
１の演算処理を図３〜図５のフローチャートを参照して
説明する。先ずはじめに図３は、スタータ駆動のための
制御手順を示すフローチャートであり、この処理は、所
定時間周期のＡＤ変換が完了した後に、ＡＤ完了後割り
込みとしてエンジンＥＣＵ１１により実行される。

【００２２】図３において、先ずステップ１１０では、
スタータ信号がＯＦＦからＯＮに変化したか否かを判別
し、ＮＯであればステップ１４０に進む。また、ＹＥＳ
であればステップ１２０に進み、その時の電流センサ２
６の出力電圧値（検出値）を記憶する。要するに、スタ
ータ信号がＯＮに変化した直後には、ＩＧスイッチ２４
がＳＴＡ位置に操作されており、エンジンＥＣＵ１１と
クルーズＥＣＵ１２だけにバッテリ２５からの電源供給
が行われている。この場合、ステップ１２０では、エン
ジンＥＣＵ１１とクルーズＥＣＵ１２だけでバッテリ２
５が消費されている時の電流センサ値が計測される。

【００２３】続くステップ１３０では、スタータ駆動要
求を実施する。これにより、スタータ２２の駆動が開始
される。その後、ステップ１４０では、内燃機関２１の
始動が完了したか否かを判別する。始動完了でない場合
は本処理を終了する。始動完了の場合はステップ１５０
に進み、スタータ停止要求を実施する。

【００２４】また、図４は、センサ出力特性の補正値算
出手順を示すフローチャートであり、本処理は、所定時
間（例えば１６ｍｓ）毎にエンジンＥＣＵ１１により実
行される。

【００２５】図４において、先ずステップ２１０では、
電流センサ２６の出力補正が既に実施済みであるか否か
を判別する。この出力補正は１トリップに１回のみ実施
するため、実施済みの場合は本処理をそのまま終了す
る。実施済みでない場合はステップ２２０に進み、出力
補正用の電流センサ値を既に記憶済みであるか否かを判
別する。ここで、出力補正用の電流センサ値とは、前記
図３のステップ１２０で記憶する電流センサ２６の出力
電圧値であり、この電流センサ値を未だ記憶していない
場合は本処理を終了する。

【００２６】また、電流センサ値を記憶済みの場合はス
テップ２３０に進み、電流センサ値が所定値以上である
か否かを判別する。ここで、出力補正用の電流センサ値
は、既述の通り本来ＥＣＵ１１，１２だけでバッテリ２
５が消費される場合を想定しており、ある程度のオフセ
ット誤差分を見込んだ上で、それよりも電流センサ値が
大きくなる場合（ステップ２３０がＹＥＳの場合）に
は、予想外の負荷（ヘッドライト等）によりバッテリ２
５が多量に消費されていると判断する。この場合、今回
の出力補正を中止することとし、そのままステップ２８
０に進む。

【００２７】ステップ２３０がＮＯであればステップ２
４０に進み、電流センサ値に基づいて仮の出力補正値
（仮補正値）を算出する。図２で説明すれば、今回の機
関始動時に検出した電流センサ値Ａから規定電圧値Ｂを
減算して仮補正値Ｃを算出する。

【００２８】その後、ステップ２５０では、仮補正値と
前回の補正値とを比較する。なお因みに、毎回算出され
る補正値はスタンバイＲＡＭ等により電源バックアップ
されるものとしている。仮補正値の方が大きい場合はス
テップ２６０に進み、仮補正値と前回の補正値とのなま
し処理により新たに補正値を算出する。一例として１／
４なまし処理を行う場合、 補正値＝前回の補正値＋（仮補正値−前回の補正値）／
４ として今回の補正値を算出する。

【００２９】一方、仮補正値の方が小さい場合はステッ
プ２７０に進み、仮補正値を補正値として更新する。最
後に、ステップ２８０では、本トリップでの出力補正が
実施済みであることを示す補正完了フラグをセットして
本処理を終了する。

【００３０】上記ステップ２５０〜２７０では、仮補正
値と前回の補正値との比較に応じて仮補正値の取り扱い
を変更しており、その理由を以下に説明する。つまり、
出力補正に用いる電流センサ値は、多少ながらバッテリ
２５を消費している状態でのセンサ値であり、仮補正値
が大きくなる場合には、予期せぬ負荷によりバッテリ２
５が消費されている可能性も考えられる。そこで、なま
し処理等により補正値を徐々に変化させながら更新す
る。一方、仮補正値が小さくなる場合は今回が真である
可能性が高いため、電流センサ値から求めた仮補正値を
そのまま補正値として更新する。

【００３１】図５は、目標発電量の算出手順を示すフロ
ーチャートであり、本処理は所定時間（例えば６５ｍ
ｓ）毎にエンジンＥＣＵ１１により実行される。図５に
おいて、ステップ３１０では、前記図４で算出した補正
値を用い、その時々の電流センサ２６の電流値（出力電
圧値）を補正する。これにより、図２では、実線で示す
補正前のセンサ出力が一点鎖線で示すセンサ出力（本来
のセンサ値）に補正されるようになる。ステップ３２０
では、前記ステップ３１０で算出した補正後の電流値を
積分処理してバッテリ充電量を推定する。また、ステッ
プ３３０では、前記推定したバッテリ充電量から目標発
電電圧を算出する。こうして目標発電電圧を算出した
後、この目標発電電圧に応じてオルタネータ２３の駆動
が制御される。

【００３２】なお本実施の形態では、前記図３のステッ
プ１２０が「検出値取得手段」に、前記図４のステップ
２３０が「補正禁止手段」に、同ステップ２４０が「補
正値算出手段」に、前記図５のステップ３１０が「補正
手段」にそれぞれ相当する。

【００３３】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に示す効果が得られる。特定のＥＣＵ（ＥＣＵ１１，１
２）だけにバッテリ給電が行われる状態で電流センサ２
６の検出値を記憶し、その検出値によりオフセット誤差
相当の補正値を算出するようにしたので、電流センサ２
６のオフセット誤差を適正に補正し、ひいてはバッテリ
充電状態を正確に検出することができる。またこれによ
り、良好なる発電制御が実現できる。更に本実施の形態
では、上記従来技術（特開平６−２０７９７３号公報の
装置）とは異なり、補助バッテリ等の別電源を必要とす
ることはなくセンサ出力補正が実施できる。

【００３４】また、ある程度のオフセット誤差分を見込
んだ上で、それよりも電流センサ２６の検出値が大きく
なる場合には補正値の算出を禁止するため、ヘッドライ
ト等のバッテリ消費が原因でセンサ出力特性が誤って補
正されるといった不都合が回避できる。

【００３５】今回算出した補正値についてなまし演算を
行い補正値の更新を行うので補正値の過剰な変動が抑え
られる。また特に、今回算出した補正値と前回値との比
較によりなまし演算を行うか否かを判別するので、補正
値の信頼性が向上する。

【００３６】なお本発明は、上記以外に次の形態にて具
体化できる。上記実施の形態では、ＩＧスイッチ２４が
ＳＴＡ位置に切り替えられた時に電流センサ２６の検出
値を記憶し、その検出値により補正値を算出したが、広
義には、特定の制御機器だけにバッテリ給電が行われる
状態で電流センサ２６の検出値を記憶し、その検出値に
より補正値を算出するものであれば良い。例えば、内燃
機関２１の運転を停止させる時に、エンジンＥＣＵ１１
の終了処理として当該エンジンＥＣＵ１１だけが電源供
給される状態を作りだし、その状態で電流センサ２６の
検出値を記憶すると共に補正値を算出する。この補正値
はバックアップメモリにて記憶保持し、次回の始動直後
から使用できるようにしておく。

【００３７】上記実施の形態では、前記図４のステップ
２５０において、仮補正値とそれ以前の補正値との比較
を行い、その結果に応じてステップ２６０，２７０を選
択的に実施したが、ステップ２５０の判別処理を無く
し、毎回ステップ２６０（なまし演算）を実施する構成
としても良い。

【００３８】上記実施の形態では、車両用発電制御装置
として本発明を具体化したが、それ以外への適用も可能
である。例えば、電気自動車やハイブリッド自動車の電
池制御装置として本発明を具体化しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態における車両用発電制御装置
の概要を示す構成図。

【図２】電流センサの出力特性を示す図。

【図３】スタータ駆動のための制御手順を示すフローチ
ャート。

【図４】センサ出力特性の補正値算出手順を示すフロー
チャート。

【図５】目標発電量の算出手順を示すフローチャート。

【符号の説明】

１１…エンジンＥＣＵ、１２…クルーズＥＣＵ、１３…
ドアＥＣＵ、１４…エアコンＥＣＵ、１５…オーディオ
ＥＣＵ、２１…内燃機関、２２…スタータ、２３…オル
タネータ、２４…ＩＧスイッチ、２５…バッテリ、２６
…電流センサ。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G035 AA01 AA04 AB03 AC02 AC15 AD44 AD65 5G003 AA07 BA01 CA01 GC05 5H590 AA30 CA07 CA23 CC01 CE05 CE08 EA01 EB14 EB29 FA01 FA05 GB05 HA01 HA04 JA02 JA09 JA13 JB02 JB04

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の制御機器や電気機器に対して給電を
   行うバッテリと、該バッテリからの電源ラインを流れる
   電流を検出する電流センサとを備え、前記電流センサの
   検出値に基づいてバッテリの充電状態を検出する車載バ
   ッテリの充電状態検出装置において、 特定の制御機器だけにバッテリ給電が行われる状態で前
   記電流センサの検出値を取得する検出値取得手段と、 前記取得した電流センサの検出値を用い、オフセット誤
   差相当の補正値を算出する補正値算出手段と、 前記算出した補正値に基づいて前記電流センサの出力特
   性を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする車
   載バッテリの充電状態検出装置。
2. 【請求項２】ドライバによる始動操作に伴い切り替えら
   れるイグニッションスイッチを備え、該イグニッション
   スイッチがスタータの始動位置に切り替えられた時、特
   定の制御機器だけにバッテリ給電が行われるようにした
   車載バッテリの充電状態検出装置において、 前記検出値取得手段は、前記イグニッションスイッチが
   スタータの始動位置に切り替えられた時、スタータの駆
   動前に前記電流センサの検出値を記憶する請求項１に記
   載の車載バッテリの充電状態検出装置。
3. 【請求項３】前記補正値算出手段は、前記特定の制御機
   器だけへのバッテリ給電時にその時の消費電流相当のセ
   ンサ出力値を予め求めておき、そのセンサ出力値と前記
   電流センサの検出値との差から補正値を算出する請求項
   １又は２に記載の車載バッテリの充電状態検出装置。
4. 【請求項４】ある程度のオフセット誤差分を見込む所定
   範囲よりも前記電流センサの検出値が大きくなる場合、
   前記補正値算出手段による補正値の算出を禁止する補正
   禁止手段を更に備える請求項１〜３の何れかに記載の車
   載バッテリの充電状態検出装置。
5. 【請求項５】前記補正値算出手段は、今回算出した補正
   値とそれ以前に算出した補正値とのなまし演算により補
   正値を更新する請求項１〜４の何れかに記載の車載バッ
   テリの充電状態検出装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の車載バッテリの充電状態
   検出装置において、前記補正値算出手段により今回算出
   した補正値が前回値よりも大きい場合、前記なまし演算
   を行い、今回算出した補正値が前回値よりも小さい場
   合、前記なまし演算を行わない車載バッテリの充電状態
   検出装置。
7. 【請求項７】バッテリへの充電を行うオルタネータを備
   え、該オルタネータの発電電力を制御する車両用発電制
   御装置に適用され、前記補正手段による補正後の電流セ
   ンサの検出値を用いてバッテリの充電量を推定し、その
   バッテリ充電量に基づき算出した目標値により前記オル
   タネータの発電電力を制御する請求項１〜６の何れかに
   記載の車載バッテリの充電状態検出装置。