JP2003068366A - センサ異常検出装置 - Google Patents

センサ異常検出装置

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JP2003068366A JP2001252669A JP2001252669A JP2003068366A JP 2003068366 A JP2003068366 A JP 2003068366A JP 2001252669 A JP2001252669 A JP 2001252669A JP 2001252669 A JP2001252669 A JP 2001252669A JP 2003068366 A JP2003068366 A JP 2003068366A
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voltage
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Yoshihiko Mizuta
芳彦 水田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流センサ及び/又は電流センサの異常を、
確実に検出できるようにする。 【解決手段】 二次電池10に流れる電流を検出する電
流センサ14と、二次電池10の電圧を検出する電圧セ
ンサ13とから検出信号を受けて、これら電流センサ1
4及び/又は電圧センサ13の異常を検出するものであ
る。ここで、ROM18には、SOC曲線の傾きに相当
する係数kが各SOCに対応させて記憶させてあり、電
流センサ14にて検出した充放電電流にその係数kを乗
じて予想電圧変化を取得する。そして、この予想電圧変
化を、電圧センサ13の実際の検出結果から求めた端子
間電圧の変化と比較し、それが所定範囲を越えている場
合に、センサの異常があるとして報知する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電流センサ及び/
又は電圧センサの異常を検出するためのセンサ異常検出
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】二次電池に電圧センサ及び電流センサを
接続し、二次電池の端子間電圧と充放電電流とをチェッ
クして、過充放電を防ぐシステムがある。そして、この
ようなシステムにおいて、電流センサの異常を検出する
装置が知られている。その一例として、特開2000−
206221公報に掲載された異常検出装置では、端子
間電圧が変化している状態で「充放電電流=0」、と検
出した場合に、電流センサに異常が発生したと判断して
いた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の異常検出装置では、充放電電流が0ではないと
き、すなわち充電中又は負荷の運転中に、電流センサに
異常が発生しても、その異常を検出することが出来なか
った。
【0004】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、電流センサ及び/又は電流センサの異常を、確実に
検出することが可能なセンサ異常検出装置の提供を目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記目的
を達成するためになされた請求項1の発明に係るセンサ
異常検出装置は、二次電池に流れる電流を検出する電流
センサと、前記二次電池の端子間電圧を検出する電圧セ
ンサとから検出信号を受けて、これら電流センサ及び/
又は前記電圧センサの異常を検出するものであって、前
記二次電池に流れる電流に対応する前記端子間電圧の予
測される変化を基準データとして記憶した記憶手段を備
え、前記電流センサが実際に検出した電流に対し、前記
電圧センサの実際の検出結果から求めた前記端子間電圧
の変化と、前記記憶手段に基づき取得される端子間電圧
の変化との比較動作に基づいて前記センサの異常を検出
するところに特徴を有する。
【0006】請求項1の発明では、電流に対応した端子
間電圧の変化を、予測して、記憶手段に記憶してある。
この予測は、二次電池が充放電されるときに流れる電流
と、二次電池の端子間電圧の変化との間の一定の相関関
係に基づいて行うことができる。そして、実測した電流
に対し、実測した端子間電圧の変化と、記憶手段から求
めた端子間電圧の変化とを比較して異常を検出する。こ
れにより、センサに異常が発生し、実測した電流と端子
間電圧の変化とが、前記相関関係から外れた場合に、そ
の異常を確実に検出することができる。従って、充電中
又は負荷の運転中に、電流センサ又は電圧センサに異常
が発生し、予測される相関関係と実測結果とが相違した
場合も、その異常を検出することができる。
【0007】なお、異常とみなす条件は、記憶手段に記
憶されている値(基準値)に対する偏差量が所定の範囲
を越えた場合、基準値として上限値及び下限値を記憶し
ておき、その上下限値のいずれかを越えた場合、或い
は、それらが複数回発生した場合等が考えられる。
【0008】ここで、前記記憶手段において、電流に対
応する端子間電圧の予測される変化は、二次電池の充電
状態(SOC)に応じて異なるものが取得される構成と
してもよい(請求項2の発明)。このようにすると、あ
る充放電電流が流れたときに実際に生ずる端子間電圧の
変化は、二次電池の充電状態(SOC)によって相違す
るという事情に適合させることができるから、より高い
精度で異常を検出することができる。
【0009】また、比較動作を所定のサンプリング間隔
で実行し、複数回連続して同じ結果が得られたことを条
件に異常が検出されるようにすれば(請求項3の発
明)、より高精度で安定な検出が可能になる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る第1実施形態
を図面を参照して説明する。図1において、10は、例
えば、電気自動車に備えたバッテリとしての二次電池で
ある。二次電池10の両端子には、電気自動車の動力用
モータやエアコン等の負荷11を備えた放電回路12
と、図示しない回生電力充電回路とが接続されている。
そして、動力モータ等の駆動に応じて二次電池10が放
電し、ブレーキを使用したときに、前記回生電力充電回
路が運動エネルギーを電力に変換して、二次電池10が
充電される。
【0011】13は二次電池10の端子間電圧を検出す
るための電圧センサである。14は二次電池10に流れ
る電流を検出するための電流センサである。なお、本実
施形態の電流センサ14は、ホール素子によって構成さ
れている。15はデータ処理部であって、CPU16、
RAM17、ROM18を備えてなる。19は、表示器
であって、前記CPU16からの制御信号に従って駆動
される。
【0012】CPU16が、ROM18に記憶された管
理用プログラムを実行すると、前記データ処理部15
は、二次電池管理装置として機能する。そして、前記電
圧センサ13及び電流センサ14が出力した検出信号に
基づき、二次電池10の過充放電を防ぐように管理す
る。また、このCPU16は、充電状態(二次電池の総
容量に対する残存容量の百分率をいう。以下「SOC」
という)を検出するSOC検出手段としても機能する。
SOCの検出のためには、従来より種々の方法が提供さ
れているが、例えば二次電池10が満充電となったとき
を100%とし、その後の充放電電流を測定して得られ
る充放電電気量を積算して再計算すればよい。
【0013】さて、CPU16が、ROM18に記憶さ
れたセンサ異常検出用プログラムを実行すると、データ
処理部15は、センサ異常検出装置として機能する。そ
して、電流センサ14が実際に検出した電流に対し、記
憶手段としてのROM18に記憶したデータテーブルを
利用して予測されている端子間電圧の変化を求め、その
予測されている端子間電圧の変化と、電圧センサ13で
実測した端子間電圧の変化とが、一致したか否かに基づ
き、両センサ13,14の異常を検出する。なお、この
実施形態の場合、上記データテーブルにおいて、端子間
電圧の予測される変化は、二次電池10のSOCに応じ
て異なるものが取得される構成としてある。
【0014】具体的には、図2に示すように、前記デー
タテーブルには、SOCと、そのSOCの値に対応する
所定の係数が記憶されている。この係数は、横軸に電池
電圧をとり、縦軸にSOCをとって示されるSOC曲線
の傾きに相当する値で、予め実測等により決定されてい
る。
【0015】前記センサ異常検出用プログラムは、その
フローが図3及び図4に例示されており、例えば周期T
で割り込み処理されて、所定の時間間隔で繰り返し実行
される。センサ異常検出用プログラムが実行されると、
まず、レジスタA1のデータが、レジスタA2にコピー
され、レジスタB1のデータが、レジスタB2にコピー
される(ステップS1)。
【0016】次いで、電流センサ14で検出した電流
が、レジスタA1に記憶されると共に、電圧センサ13
で検出した電圧データが、レジスタB1に記憶される
(ステップS2)。これにより、前記周期Tをあけたタ
イミングで検出した新旧の電流及び電圧についての各デ
ータが、各レジスタA1,A2,B1,B2に記憶され
る。
【0017】次いで、前記新旧の電流の平均値Iav
算出される(ステップS3)と共に、電圧の単位時間当
たりの変化ΔVが算出される(ステップS4)。そし
て、その時点の二次電池10のSOCが読み込み(ステ
ップS5)、そのSOCに対応した係数kがテーブルか
ら読み込まれる(ステップS6)。
【0018】次に、実測電流の平均値であるIavと係
数kとの積を算出する(ステップS7)。この値(k・
av)は、その時点のSOCにおいて充放電電流電流
が流れた場合に示すであろうと予想される、二次
電池10の端子間電圧の変化率に相当するもので、その
時点のSOCによって異なる値となる。そこで、本実施
形態では、実測された端子電圧の変化率ΔVが、上記予
測される電圧の変化率(k・Iav)の例えば80%〜
120%の範囲内にあるか、否かを判断する(ステップ
S8)。そして、実際のΔVが上記範囲内に収まってい
た場合には(ステップ8の判断結果が「Yes」)、カウ
ンタSを「0」に設定して、このセンサ異常検出用プロ
グラムから抜ける(ステップS9)。
【0019】一方、実際のΔVが、上記範囲内に収まっ
ていない場合には(ステップ8の判断結果が「No」)、
カウンタの値Sを1つインクリメントする(S10)。
そして、そのカウンタの値Sが「5」に達したか否かを
チェックし、「5」に達していない場合は、このセンサ
異常検出用プログラムから抜け、「5」に到達した場合
は、センサー異常の表示を表示器19に出力してから、
このセンサ異常検出用プログラムから抜ける。
【0020】上記した構成により、本実施形態のセンサ
異常検出装置では、実測された端子間電圧の変化率ΔV
が、予想される電圧変化率の80%〜120%の範囲外
になるような事態が5回(例えば10秒程度)引き続き
発生すると、センサ13,14の異常を検出して表示器
19にて報知することができる。したがって、二次電池
10の充電中や負荷の運転中にセンサ異常が発生したと
しても、それを確実に検出することができる。
【0021】<他の実施形態>本発明は、前記実施形態
に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するよ
うな実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、
下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実
施することができる。 (1)上記実施形態では、実測値ΔVが予測値(k・I
av)に対して所定の割合(80%〜120%)の範囲
内あるか否かに基づいて異常判定を行うようにしたが、
これに限らず、実測値ΔVと予測値(k・Iav)との
偏差量が所定値を越えるか否かに基づいて異常判定を行
ってもよい。また、データテーブルに上限値と下限値と
を記憶させておき、その範囲内にあるか否かで異常判定
を行ってもよい。 (2)さらには、上記実施形態では、異常と見なせる状
態が5回(約10秒間)継続したら、異常と判定するよ
うにしたが、これに限らず、1回でも範囲を越えたら異
常と判定してもよいし、逆に、さらに長い回数(時間)
引き続いて異常と見なせる状態が継続したことを条件に
異常判定を行ってもよい。 (3)また、上記実施形態では、電流に対応する端子間
電圧の予測される変化は、二次電池の充電状態(SO
C)に応じて異なるものが取得される構成としたが、こ
れに限られず、電流に対して平均的な予想電圧変化をデ
ータテーブルに記憶しておく構成でもよく、このほうが
構成が簡素化できる。しかし、実際には、二次電池に同
じ充放電電流が流れても、その時点のSOCの如何によ
って電圧変化が異なるから、前者の構成とする方が異常
判定の精度を高くすることができる。 (4)上記実施形態では、実測値ΔVと予測値(k・I
av)との比較動作(ステップ8)は、1段階のみ行う
構成であるが、異常判定の範囲より狭い範囲(例えば9
0%〜110%)内にあるか否かを判断するステップを
追加し、この狭い範囲内では異常が認められるような場
合には、センサの精度が低下したものとして「精度低
下」又は「故障」の報知を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るセンサ異常検出装
置の回路図
【図2】データテーブルの概念図
【図3】センサ異常検出用プログラムのフローチャート
【図4】センサ異常検出用プログラムのフローチャート
【符号の説明】
10…二次電池 13…電圧センサ 14…電流センサ I…電流 S5,S6、S15,16,S18…判定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G035 AA21 AB03 AC01 AC02 AD23 AD26 AD28 AD29 AD42 AD48 AD66 5G003 BA01 EA08 FA04 GC05 5H030 AA03 AA04 AA06 AS08 AS20 BB01 BB21 FF42 FF43 FF44 FF52

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二次電池に流れる電流を検出する電流セ
    ンサと、前記二次電池の端子間電圧を検出する電圧セン
    サとから検出信号を受けて、これら電流センサ及び/又
    は前記電圧センサの異常を検出するものであって、 前記二次電池に流れる電流に対応する前記端子間電圧の
    予測される変化を基準データとして記憶した記憶手段を
    備え、 前記電流センサが実際に検出した電流に対し、前記電圧
    センサの実際の検出結果から求めた前記端子間電圧の変
    化と、前記記憶手段に基づき取得される端子間電圧の変
    化との比較動作に基づいて前記センサの異常を検出する
    ことを特徴とするセンサ異常検出装置。
  2. 【請求項2】 前記記憶手段において、前記端子間電圧
    の予測される変化は前記二次電池の充電状態に応じて異
    なるものが取得されるようにされていることを特徴とす
    る請求項1記載のセンサ異常検出装置。
  3. 【請求項3】 前記比較動作は所定のサンプリング間隔
    で実行され、複数回連続して同じ結果が得られたことを
    条件に異常が検出されるようにしたことを特徴とする請
    求項1又は2記載のセンサ異常検出装置。
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