JP2007331589A - In-vehicle battery residual capacity detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載されるバッテリの残存容量を検出する装置に係り、特に、バッテリ充放電電流の積算値から残存容量を求めるバッテリ残存容量検出装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for detecting a remaining capacity of a battery mounted on a vehicle, and more particularly to a remaining battery capacity detecting apparatus for obtaining a remaining capacity from an integrated value of a battery charge / discharge current.
車載バッテリは、エンジン始動時の電源をはじめとして、ＥＣＵ（電子演算装置）のバックアップ用電源、エンジン停止時の電気負荷駆動用電源等としても用いられ、近年では、アイドリング・ストップ＆スタート・システムの採用によるエンジン始動・停止回数の増大、搭載ＥＣＵ数の増加等により、車載バッテリに対する負荷は増加傾向にある。そのため、残存容量に基づいたＥＣＵ制御をしたり、車載バッテリの交換時期を正確に把握したりするため、残存容量を正確に検知することが望まれている。 In-vehicle batteries are used not only as a power source for starting an engine, but also as a backup power source for an ECU (electronic computing unit), an electric load driving power source when the engine is stopped, etc. In recent years, the idling stop and start system Due to the increase in the number of engine start / stops due to the adoption and the increase in the number of on-board ECUs, the load on the in-vehicle battery is increasing. Therefore, it is desired to accurately detect the remaining capacity in order to perform ECU control based on the remaining capacity and accurately grasp the replacement time of the in-vehicle battery.
車載バッテリの残存容量を検出する方式には、バッテリ端子電圧（オープン電圧）に基づいて求める方式、バッテリ内部抵抗に基づいて求める方式、バッテリ充放電電流の積算値に基づいて求める方式（以下、充放電電流積算方式）、あるいはこれらの組み合わせ等がある（例えば、特許文献１参照）。これらのうち、充放電電流積算方式では、積算前の充放電電流値を正確に測定することが、精度よくバッテリ残存容量を検出する上で重要である。そして、充放電電流値を検出する電流センサには、予め抵抗値の分かった抵抗体を配線に接続し、この抵抗体（シャント抵抗）の電圧降下（電位差）に基づいて充放電電流値を測定するシャント式と、磁電変換素子（ホール素子）を利用して被測定電流を非接触で測定するホール式とがある（例えば、特許文献２参照）。
シャント式電流センサは、計測精度に優れ、広範囲の電流値を計測できるという利点を有するが、大電流の流れる配線にシャント抵抗を接続（接触）させるため、配線がショートしないように皮膜を厚くする等、配線保護を十分に行ったり、配線ショート時の発火を防止するために電線径を大きくしたりする必要がある。さらに、出力信号として、シャント抵抗の電位差を直接出力するアナログ式の場合には、出力先の電子制御装置（ＥＣＵ）に大電流が流れることを防止する措置も必要となる。したがって、電流センサの配設位置とＥＣＵの配設位置とが離れた場所にあると、配線の取り回しやコスト面で難点がある。あるいは、出力信号として、電位差をデジタル信号に変換して出力するデジタル式の場合でも、雑音に対して弱いという欠点を持つため、電流センサとＥＣＵとを離れた位置に配設することが困難である。このように、充放電電流積算方式のバッテリ残存容量検出装置にシャント式電流センサを採用しようとすると、電流センサとその出力先となるＥＣＵとを離れた位置に設置することが困難であるという課題を有する。 Shunt-type current sensors have the advantage of excellent measurement accuracy and the ability to measure a wide range of current values. However, the shunt resistor is connected (contacted) to the wiring through which a large current flows, so the film is thickened so that the wiring does not short-circuit. For example, it is necessary to sufficiently protect the wiring or increase the diameter of the wire in order to prevent ignition when the wiring is short-circuited. Furthermore, in the case of an analog type that directly outputs the potential difference of the shunt resistor as an output signal, it is necessary to take measures to prevent a large current from flowing to the output electronic control unit (ECU). Accordingly, if the current sensor is disposed away from the ECU, the ECU is difficult to handle the wiring and cost. Alternatively, even in the case of a digital system that converts a potential difference into a digital signal and outputs it as an output signal, it has a drawback of being vulnerable to noise, so it is difficult to dispose the current sensor and the ECU at a distance. is there. Thus, if it is going to employ | adopt a shunt-type current sensor for the battery residual capacity detection apparatus of a charging / discharging electric current integration system, the subject that it is difficult to install a current sensor and ECU used as the output destination in the distant position. Have
一方、ホール式電流センサは、非接触式のため大電流が流れるおそれがなく、出力信号は電圧によるアナログ信号のため比較的雑音に強いという特徴を持つ。したがって、電流センサとＥＣＵとを比較的離れた位置に配置することは、シャント式電流センサを採用した場合に比較して容易である。しかしながら、一般にホール式電流センサはシャント式電流センサに比べて電流値の測定可能範囲が狭いため、エンジンのクランキング時に流れる大電流を正確に測定できず、電流積算値に与える誤差の要因になってしまうという課題がある。また、測定可能範囲内においても、ホール式電流センサはシャント式電流センサに比べて検出誤差が大きく、特に、充放電電流積算方式のバッテリ残存容量検出装置においては、充放電電流値の検出誤差までも積算してしまうため、時間と共に検出精度が悪化していくという課題がある。 On the other hand, the hall type current sensor has a characteristic that it is relatively non-contact because it is a non-contact type, and there is no possibility that a large current flows, and the output signal is an analog signal based on voltage. Therefore, it is easier to dispose the current sensor and the ECU at positions relatively distant from each other than when a shunt type current sensor is employed. However, in general, Hall type current sensors have a narrower current value measurable range than shunt type current sensors, so large currents that flow during engine cranking cannot be measured accurately, causing errors in current integrated values. There is a problem that it ends up. Even within the measurable range, the Hall current sensor has a larger detection error than the shunt current sensor. Especially in the charge / discharge current integration type battery remaining capacity detection device, the detection error of the charge / discharge current value is up to. Therefore, there is a problem that the detection accuracy deteriorates with time.
本願発明はかかる課題に鑑み創案されたもので、その目的は、電流センサとＥＣＵとを比較的離れた位置に設置することが容易で、精度良く残存容量を検出することのできる、充放電電流積算方式のバッテリ残存容量検出装置を提供することにある。 The present invention has been invented in view of such problems, and its purpose is to easily install the current sensor and the ECU at a relatively distant position, and to detect the remaining capacity with high accuracy. An object of the present invention is to provide an accumulation type battery remaining capacity detection device.
前記課題を解決すべく、本発明は、車両に搭載されたバッテリの充放電電流値を積算し、該積算値に基づいて前記バッテリの残存容量を検出する車載バッテリの残存容量検出装置において、前記バッテリから前記車両に搭載された他の電子機器への電力供給の開始を検知する電力供給開始検知手段と、前記バッテリの充放電電流値を電圧信号として出力するホール式電流センサと、前記ホール式電流センサの出力する電圧信号を所定ルールに従って前記バッテリの充放電電流値に換算することで前記バッテリの充放電電流値を算出する電流値算出手段と、前記電力供給開始検知手段が前記バッテリによる電力供給の開始を検知するより前に前記ホール式電流センサが出力した電圧信号を記録する記録手段と、を備え、前記電流値算出手段は、前記記録手段に記録されている電圧信号が前記充放電電流値ゼロを示すように前記所定ルールを補正する補正手段を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention integrates a charge / discharge current value of a battery mounted on a vehicle, and detects a remaining capacity of the battery based on the accumulated value. Power supply start detection means for detecting the start of power supply from the battery to another electronic device mounted on the vehicle, a Hall type current sensor that outputs a charge / discharge current value of the battery as a voltage signal, and the Hall type A current value calculating means for calculating a charge / discharge current value of the battery by converting a voltage signal output from the current sensor into a charge / discharge current value of the battery according to a predetermined rule; and Recording means for recording a voltage signal output by the Hall current sensor before detecting the start of supply, and the current value calculating means comprises: Voltage signal recorded in the serial recording means and having a correction means for correcting the predetermined rule to indicate the charge-discharge current value zero.
さらに好ましくは、本発明は、前記バッテリの電力を用いた前記車両のクランキングを検知したときには、前記バッテリに所定の放電があったものとして前記積算値から所定放電値を減算するクランキング時補正手段を備えることを特徴とする。 More preferably, according to the present invention, when cranking of the vehicle using the electric power of the battery is detected, a correction at the time of cranking is performed by subtracting a predetermined discharge value from the integrated value on the assumption that the battery has a predetermined discharge. Means are provided.
さらに好ましくは、本発明は、前記記録手段は、前記電力供給開始検知手段が前記バッテリによる電力供給の開始を検知するより前の所定時間に記ホール式電流センサが出力した電圧信号の平均値を記録することを特徴とする。 More preferably, in the present invention, the recording means calculates an average value of the voltage signal output by the Hall current sensor at a predetermined time before the power supply start detecting means detects the start of power supply by the battery. It is characterized by recording.
さらに好ましくは、本発明は、前記車両のキーシリンダーにキーが挿入されたことを検知するキー挿入検知手段を備え、前記記録手段は、前記キー挿入検知手段によりキーが挿入されたことを検知してから前記ホール式電流センサが出力した電圧信号の記録を開始し、前記電力供給開始検知手段は、前記キーがOFF位置からON位置に回動されたことを検知することで前記バッテリから前記車両に搭載された他の電子機器への電力供給の開始を検知することを特徴とする。 More preferably, the present invention further comprises key insertion detection means for detecting that a key has been inserted into the key cylinder of the vehicle, and the recording means detects that the key has been inserted by the key insertion detection means. Recording of the voltage signal output from the hall-type current sensor is started, and the power supply start detecting means detects that the key is turned from the OFF position to the ON position, thereby detecting the vehicle from the battery. Detecting the start of power supply to other electronic devices mounted on the PC.
したがって、本発明にかかる車載バッテリの残存容量検出装置によれば、電流センサとしてホール式電流センサを採用し、バッテリが電力提供を開始する前にホール式電流センサが出力している電圧信号が充放電電流値ゼロを示す信号となるように電圧信号を電流値に換算するルールが補正されるので、電流センサから大電流が流れる危険性がないだけでなく、精度良く残存容量を検出することができる。したがって、電流センサとその出力先とを比較的離れた位置に配置することが容易である。 Therefore, according to the on-vehicle battery remaining capacity detection device of the present invention, a Hall current sensor is adopted as the current sensor, and the voltage signal output by the Hall current sensor is charged before the battery starts providing power. Since the rule for converting the voltage signal to the current value is corrected so that the signal indicates a discharge current value of zero, there is no risk of a large current flowing from the current sensor, and the remaining capacity can be detected accurately. it can. Therefore, it is easy to dispose the current sensor and its output destination at relatively distant positions.
また、本発明にかかる車載バッテリの残存容量検出装置の好ましい構成によれば、クランキング時補正手段を備えるので、電流検知範囲の比較的狭いホール式電流センサを用いても、精度良くバッテリ残存容量を検出することができる。 Further, according to the preferred configuration of the on-vehicle battery remaining capacity detection device according to the present invention, since the cranking correction means is provided, the remaining battery capacity can be accurately obtained even if a Hall current sensor having a relatively narrow current detection range is used. Can be detected.
また、本発明にかかる車載バッテリの残存容量検出装置のさらに好ましい構成によれば、バッテリが電力供給を開始する前の所定時間において、電流センサ出力が出力した電圧信号の平均値を記録するので、前記補正を更に精度良く行うことができる。 Further, according to a further preferable configuration of the in-vehicle battery remaining capacity detection device according to the present invention, the average value of the voltage signal output by the current sensor output is recorded at a predetermined time before the battery starts to supply power. The correction can be performed with higher accuracy.
また、本発明にかかる車載バッテリの残存容量検出装置のさらに好ましい構成によれば、車両のキーシリンダーにキーが挿入されてからキーがON位置に回動するまでの間における電流センサの出力値に基づいて前記補正が行われるので、バッテリが電力供給を開始する前の電流センサ出力値を簡便に記録することができる。さらに、キーシリンダーにキーが挿入されるまでは、電流センサ出力値を記録する必要がないので、記録手段の消費電力を効果的に抑えることができる。 Further, according to a further preferable configuration of the on-vehicle battery remaining capacity detection device according to the present invention, the output value of the current sensor from when the key is inserted into the key cylinder of the vehicle until the key is turned to the ON position is obtained. Since the correction is performed based on this, it is possible to easily record the current sensor output value before the battery starts power supply. Furthermore, since it is not necessary to record the current sensor output value until the key is inserted into the key cylinder, the power consumption of the recording means can be effectively suppressed.
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の一実施形態に係る車載バッテリの残存容量検出装置は、図１に示すような要部構成をなす。すなわち、車載バッテリ１は車両のキースイッチ４を介して電子機器類５（例えば、エアコン、オーディオ機器、ヘッドランプなど）、車両のエンジン（不図示）を始動させるためのスタータモータ６および電子制御装置（ＥＣＵ）７に電気的に接続されている。なお、車載バッテリ１とキースイッチ４とを接続する経路から分岐して、キースイッチ４を介さずに電子機器類５およびスタータモータ６に接続される電力供給経路が設けられている。電子機器類５およびスタータモータ６は主としてこの電力供給経路を通じて車載バッテリ１からの電力が供給される。これら電子機器類５、スタータモータ６およびＥＣＵ７は、車載バッテリ１の負荷として作用し、キースイッチ４の切換状態に応じて車載バッテリ１に蓄えられた電力を消費する。また、ホール式電流センサ２が車載バッテリ１とキースイッチ４とを接続する配線に設置されており、この配線に流れる電流値を検出して電圧信号をＥＣＵ７に出力する。さらに、車載バッテリ１の出力側（バッテリ１とキースイッチ４との間）には電圧センサ２が介装されており、車載バッテリ１の端子電圧を検知してＥＣＵ７に出力する。この他、ＥＣＵ７の出力先には、車載バッテリ１の残存容量を表示する表示装置８が接続されている。以下、これらの機器について簡単に説明する。 An on-vehicle battery remaining capacity detection device according to an embodiment of the present invention has a main configuration as shown in FIG. That is, the in-vehicle battery 1 includes an electronic device 5 (for example, an air conditioner, an audio device, a headlamp, etc.), a starter motor 6 for starting a vehicle engine (not shown) and an electronic control device via a vehicle key switch 4. (ECU) 7 is electrically connected. A power supply path that branches from a path connecting the in-vehicle battery 1 and the key switch 4 and is connected to the electronic devices 5 and the starter motor 6 without the key switch 4 is provided. The electronic devices 5 and the starter motor 6 are supplied with power from the in-vehicle battery 1 mainly through this power supply path. These electronic devices 5, starter motor 6, and ECU 7 act as a load on the in-vehicle battery 1 and consume power stored in the in-vehicle battery 1 according to the switching state of the key switch 4. A hall-type current sensor 2 is installed in a wiring connecting the in-vehicle battery 1 and the key switch 4, detects a current value flowing through the wiring, and outputs a voltage signal to the ECU 7. Further, a voltage sensor 2 is interposed on the output side of the in-vehicle battery 1 (between the battery 1 and the key switch 4), and the terminal voltage of the in-vehicle battery 1 is detected and output to the ECU 7. In addition, a display device 8 that displays the remaining capacity of the in-vehicle battery 1 is connected to the output destination of the ECU 7. Hereinafter, these devices will be briefly described.
車載バッテリ１は、例えば２４ボルトの直流電力を充放電可能な鉛バッテリであり、キースイッチ４を介して、電子機器類５およびＥＣＵ７に電力を供給（放電）する。 The in-vehicle battery 1 is a lead battery capable of charging / discharging DC power of 24 volts, for example, and supplies (discharges) electric power to the electronic devices 5 and the ECU 7 via the key switch 4.
キースイッチ４は、キーが差し込まれると内部スイッチ４ａがONとなって（キー挿入検知手段）、車載バッテリ１からＥＣＵ７に電力が供給されるようになっている。さらに差し込まれたキーは回動させることができ、OFF位置からON/ACC位置を経てStart位置まで回動させることができる。また、キーの回動位置（OFF位置、ON/ACC位置、Start位置）を検知するスイッチセンサ４ｂを備え、キーの回動位置の情報をＥＣＵ７に伝達する。なお、キー回動位置がOFF位置以外のときにはキーを抜くことができないようになっているので、キーを差し込むときはいつも回動位置がOFF位置になっている。したがって、車載バッテリ１による電力供給は、必ず電子機器類５よりもＥＣＵ７の方が先に行われるようになっている。 The key switch 4 is configured such that when the key is inserted, the internal switch 4a is turned on (key insertion detection means), and power is supplied from the in-vehicle battery 1 to the ECU 7. Furthermore, the inserted key can be rotated, and can be rotated from the OFF position to the Start position via the ON / ACC position. In addition, a switch sensor 4b for detecting a key rotation position (OFF position, ON / ACC position, Start position) is provided, and information on the key rotation position is transmitted to the ECU 7. Since the key cannot be removed when the key rotation position is other than the OFF position, the rotation position is always the OFF position when the key is inserted. Therefore, the power supply by the in-vehicle battery 1 is always performed by the ECU 7 before the electronic devices 5.
ＥＣＵ７は、中央演算処理装置（CPU）、記録装置（ROM、RAM等）、入出力インターフェース等を備えた電子制御装置である。ＥＣＵ７には、ホール式電流センサ２の出力信号Sと、電圧センサ３の出力信号と、スイッチセンサ４ｂの出力信号とが入力され、これらの入力信号に基づいて後述する演算を行う。そして、車載バッテリ７の残存容量を算出すると、これを出力端子７ａから出力する。 The ECU 7 is an electronic control device including a central processing unit (CPU), a recording device (ROM, RAM, etc.), an input / output interface, and the like. The ECU 7 receives the output signal S of the hall type current sensor 2, the output signal of the voltage sensor 3, and the output signal of the switch sensor 4b, and performs an operation described later based on these input signals. And if the remaining capacity of the vehicle-mounted battery 7 is calculated, this will be output from the output terminal 7a.
表示装置８は、車両のインストルメントパネル（不図示）に配設された表示装置であって、ＥＣＵ７の出力端子７ａから供給される残存容量情報に基づいて、車両のドライバが確認できるように車載バッテリ１の残存容量を表示する。 The display device 8 is a display device disposed on an instrument panel (not shown) of the vehicle, and is mounted on the vehicle so that the driver of the vehicle can check based on the remaining capacity information supplied from the output terminal 7a of the ECU 7. The remaining capacity of the battery 1 is displayed.
次に、図２〜図４を用いて、本実施形態に係る残存容量算出装置の残存容量算出フローについて説明する。まず、キースイッチ４にキーが差し込まれると、車載バッテリ１からＥＣＵ７に電力が供給され、ＥＣＵ７では、図２に示す動作を開始する。ステップS101では、所定のセットアップ動作を行うが、この動作については図３を用いて説明する。 Next, the remaining capacity calculation flow of the remaining capacity calculation apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, when a key is inserted into the key switch 4, electric power is supplied from the in-vehicle battery 1 to the ECU 7, and the ECU 7 starts the operation shown in FIG. In step S101, a predetermined setup operation is performed. This operation will be described with reference to FIG.
ステップS201では、ホール式電流センサ２からの出力信号の値Sを記憶する（記録手段）。ここで、出力信号そのものは電圧値からなるアナログ信号であるが、これをデジタル値に変換した値を記憶する。そして、ステップS202でキースイッチの回動位置がONになるまで、この処理を繰り返す。なお、本実施形態では、所定の周期で入力される信号Ｓの値を複数記憶できるようにしておき、記憶可能な量を超えたときは、古いものから順に新しい値に書き換えていくものとする。 In step S201, the value S of the output signal from the hall current sensor 2 is stored (recording means). Here, although the output signal itself is an analog signal composed of a voltage value, a value obtained by converting this into a digital value is stored. Then, this process is repeated until the rotation position of the key switch is turned ON in step S202. In the present embodiment, a plurality of values of the signal S input at a predetermined cycle can be stored, and when the amount exceeds the storable amount, the old value is rewritten to a new value in order. .
ステップS202でキースイッチ４の回動位置がONになったことを検知すると（電力供給開始検知手段）、ステップS203に進む。ステップS203では、ステップS201で記憶した複数の出力信号値Sの平均値を求める演算処理を行う。こうして求められた出力信号値Sの平均値SAVEが、電流値ゼロを示す信号値S0であるとみなし、信号値から電流値を換算するルールの補正を行う（補正の詳細は後述する）。なお、ステップS203までの処理をキースイッチ４の回動位置がONになる前に予め実施するようにしておき、キースイッチ４の回動位置がONになったときには、予め計算しておいたSAVEを取り出すようにすることも可能である。 If it is detected in step S202 that the rotational position of the key switch 4 has been turned on (power supply start detection means), the process proceeds to step S203. In step S203, a calculation process for obtaining an average value of the plurality of output signal values S stored in step S201 is performed. The average value S AVE of the output signal values S thus obtained is regarded as a signal value S 0 indicating a current value of zero, and a rule for converting the current value from the signal value is corrected (details of the correction will be described later). . Note that the processing up to step S203 is performed in advance before the turning position of the key switch 4 is turned ON, and when the turning position of the key switch 4 is turned ON, the previously calculated S It is also possible to take out AVE .
ステップS204では、ホール式電流センサの出力信号値と電流値との関係式（所定ルール）の補正を行う（補正手段）。一般に、ホール式電流センサの出力電圧と電流値の関係は、図６に示すように略比例関係にあり、この関係式に従ってホール式電流センサの出力信号から電流値Iを一意に求めることができる（電流値算出手段）。しかしながら、ホール式電流センサの個体差や電流配線への取付状態の違い、さらには経年劣化等によってこの関係式は微小ながらも、ばらつきが生じる。そして、そのばらつきは、主に電流値Iがゼロとなる信号値S0を補正することによって解消されることを本願発明者は発見した。そこで、ステップS204では、図６に示すS0の値をステップS203で求めた平均値SAVEに更新している。このようにすることで、信号値S0から電流値Iへの換算精度が高まり、電流値Iの測定精度が向上する。ステップS204における補正処理が完了すると、図３のフローを終了し、図２の処理フローに戻る。 In step S204, the relational expression (predetermined rule) between the output signal value of the Hall current sensor and the current value is corrected (correction means). In general, the relationship between the output voltage and the current value of the Hall current sensor is substantially proportional as shown in FIG. 6, and the current value I can be uniquely determined from the output signal of the Hall current sensor according to this relationship. (Current value calculation means). However, although this relational expression is minute, variations occur due to individual differences of Hall type current sensors, differences in the state of attachment to current wiring, and aging degradation. The inventor of the present application has found that the variation is mainly eliminated by correcting the signal value S 0 at which the current value I becomes zero. Therefore, in step S204, and it updates the value of S 0 shown in FIG. 6 the average value S AVE obtained in step S203. In this way, it increased conversion accuracy of the current value I from the signal value S 0, to improve the measurement accuracy of the current value I. When the correction process in step S204 is completed, the flow in FIG. 3 is terminated, and the process flow returns to the process flow in FIG.
図２のステップS102では、車載バッテリ１の初期残存容量Q0をオープン電圧Vに基づいて算出する。すなわち、電圧センサ３の出力値から車載バッテリ１のオープン電圧Vを求め、予め記憶してあるオープン電圧−残存容量マップに照らして初期残存容量Q0を算出する。かかる手法は、既に公知の技術であるのでここでは詳細な説明を省略する。なお、本実施形態においてはオープン電圧Vに基づいて算出するが、他の方法に基づいて算出することももちろん可能である。例えば、最も最近に記憶した残存容量値に基づいて求める方法を採用する可能である。 In step S102 of FIG. 2, the initial remaining capacity Q 0 of the in-vehicle battery 1 is calculated based on the open voltage V. That is, determine the open voltage V of the battery 1 from the output value of the voltage sensor 3, an open voltage are stored in advance - calculating the initial remaining capacity Q 0 in the light of the remaining capacity map. Since this method is already a known technique, a detailed description thereof is omitted here. In the present embodiment, the calculation is based on the open voltage V, but it is of course possible to calculate based on other methods. For example, it is possible to employ a method of obtaining based on the most recently stored remaining capacity value.
ステップS103では、クランキング時の放電電流量に基づく残存容量減少値QCを算出し、ステップS102で求めた初期残存容量Q0から減じる。QCの算出は、図４および図５を用いて説明する。図４は、残存容量減少値QCを求めるフロー図を示し、図５は、ホール式電流センサ２の出力信号Sの時間的変化を示す。 In step S103, it calculates the remaining capacity reduction value Q C based on the discharge current amount at the time of cranking, subtracted from the initial remaining capacity Q 0 calculated in step S102. Calculation of Q C will be described with reference to FIGS. Figure 4 shows a flow diagram for determining the remaining capacity reduction value Q C, Figure 5 shows a temporal change of the output signal S of the Hall current sensor 2.
まず、図４のフローについて説明すると、ステップS301では変数ｔに初期値０を代入し、キースイッチ４の回動位置がON/ACCからStartになるまで待機する。ステップS302でスイッチセンサ４ａからの出力信号により、回動位置がStart位置に変化したことを検知すると、再び回動位置がON/ACCに戻るまで、変数ｔの値をインクリメントしてクランキング時間ｔを計測する（ステップS303およびステップS304）。 First, the flow of FIG. 4 will be described. In step S301, the initial value 0 is substituted for the variable t, and the process waits until the rotation position of the key switch 4 changes from ON / ACC to Start. If it is detected in step S302 by the output signal from the switch sensor 4a that the rotation position has changed to the Start position, the value of the variable t is incremented until the rotation position returns to ON / ACC again, and the cranking time t Is measured (step S303 and step S304).
そして、ステップS304でキースイッチ４の回動位置がON/ACCに戻ったことを検知すると、ステップS305およびステップS306において、クランキング時の残存容量減少値QCを算出する。QCは、クランキング開始時の瞬間的な突入電流に基づく固定値QC1と、クランキング時間に応じて増加する変動値QC2とに分けて算出することができる（QC＝QC1＋QC2）。これについて、図５を参照してさらに詳しく説明する。 Then, when it is detected that the rotational position of the key switch 4 is returned to the ON / ACC in step S304, in step S305 and step S306, and calculates the remaining capacity reduction value Q C during cranking. Q C can be calculated by dividing it into a fixed value Q C1 based on the instantaneous inrush current at the start of cranking and a fluctuation value Q C2 that increases with cranking time (Q C = Q C1 + Q C2 ). This will be described in more detail with reference to FIG.
図５はホール式電流センサ２の出力信号の時間的変化を示し、時刻t0は、キースイッチ４にキーが差し込まれた時刻を示す。時刻t1は、キースイッチ４に差し込まれたキーの回動位置をOFF位置からON/ACC位置に回動させた時刻を示し、時刻t2は、ON/ACC位置からStart位置に回動させた時刻（すなわち、クランキングを開始した時刻）を示す。そして、時刻t3を経た時刻t4は、再びStart位置からON/ACC位置に戻した時刻を示す。また、時刻t2においてクランキングが開始されると、ホール式電流センサ２では検知可能範囲を超える大きな電流（突入電流）が流れるため、時刻t2から時刻t3になるまでの極めて短い時間だけ、ホール式電流センサ２が測定可能な電流値の最大値SMAXを出力する。そして、時刻t3を過ぎると、検知可能範囲内の電流（クランキング電流）が流れるので、出力信号Sは実際の電流値Iに対応した値を出力し始める。ここで、時刻t2から時刻t4までの時間は、キースイッチ４の回動位置がStart位置にある時間と略一致し、クランキング時間に応じて変動する変動値である。このうち、時刻t2〜時刻t3までの時間はクランキング時間とは関わりなく、ほぼ一定値である。したがって、クランキング時の残存容量減少値QCは、突入電流に基づく固定値QC1とクランキング電流に基づく変動値QC2との和で表わすことができる。 FIG. 5 shows the temporal change of the output signal of the hall current sensor 2, and the time t 0 shows the time when the key is inserted into the key switch 4. Time t1 indicates the time when the rotation position of the key inserted into the key switch 4 is rotated from the OFF position to the ON / ACC position, and time t2 indicates the time when the key is rotated from the ON / ACC position to the Start position. (That is, the time when cranking is started). A time t4 after the time t3 indicates a time when the position is returned from the Start position to the ON / ACC position again. In addition, when cranking is started at time t2, a large current (inrush current) that exceeds the detectable range flows in the hall current sensor 2, so that the hall type only during a very short time from time t2 to time t3. The maximum value S MAX of current values that can be measured by the current sensor 2 is output. Then, after the time t3, a current (cranking current) within the detectable range flows, so that the output signal S starts to output a value corresponding to the actual current value I. Here, the time from the time t2 to the time t4 is a fluctuation value that substantially coincides with the time when the rotation position of the key switch 4 is at the Start position and varies according to the cranking time. Of these, the time from time t2 to time t3 is almost constant regardless of the cranking time. Therefore, the remaining capacity decrease value Q C at the time of cranking can be expressed by the sum of the fixed value Q C1 based on the inrush current and the fluctuation value Q C2 based on the cranking current.
固定値QC1をもたらす突入電流は回路内に存在するコンデンサ等に一時的に流れる電流なので、クランキング時間に依存せずに略決まった値をとる。したがって、予め実験的に求めておくことができる。一方、変動値QC2は、スタータモータ６を駆動するのに必要な電流ISに、時刻t3から時刻t4までの時間Δtを乗じて求めることができる。ここで、スタータモータ６を駆動するのに必要な電流ISは予め実験やスタータモータ６の仕様から求めておくことができる。そして、時刻t3から時刻t4までの時間Δtは、図４に示したフロー図の変数ｔに基づいて時刻t2から時刻t4までの経過時間を求め、この経過時間から、時刻t2から時刻t3までの一定時間を減じて求めることができる（ステップS305）。 The inrush current that causes the fixed value QC1 is a current that temporarily flows in a capacitor or the like existing in the circuit, and therefore takes a substantially determined value without depending on the cranking time. Therefore, it can be obtained experimentally in advance. On the other hand, the fluctuation value Q C2 can be obtained by multiplying the current I S required to drive the starter motor 6 by the time Δt from time t3 to time t4. Here, the current I S required to drive the starter motor 6 can be obtained in advance from experiments and specifications of the starter motor 6. The time Δt from the time t3 to the time t4 is obtained as an elapsed time from the time t2 to the time t4 based on the variable t in the flowchart shown in FIG. 4, and from this elapsed time to the time t3 from the time t2 to the time t3. It can be obtained by reducing the predetermined time (step S305).
このようにして求められたQC1とQC2とを加算してQCを算出し（ステップS306）、クランキング時の残存容量減少値としてQCを初期残存容量Q0から減じると（ステップS307、クランキング時補正手段）、図４のフローを終了し、図２のステップS104に進む。なお、このようにしてQCを求めることも可能であるが、クランキング時間はほぼ一定であると仮定して、QC2も固定値として処理することもできる。この場合は、処理精度は低下するものの、QC1とQC2とが共に固定値となるので、QCを簡便に算出することができるという利点を有する。 Thus the Q C1 and Q C2 obtained by by adding calculates Q C (Step S306), the subtracted Q C from the initial remaining capacity Q 0 as a residual volume reduction value during cranking (step S307 , Cranking correction means), the flow of FIG. 4 is terminated, and the process proceeds to step S104 of FIG. Although it is possible to obtain the Q C in this way, assuming that the cranking time is almost constant, Q C2 also can be treated as a fixed value. In this case, although the processing accuracy is lowered, since both Q C1 and Q C2 are fixed values, there is an advantage that Q C can be easily calculated.
ステップS104では、ホール式電流センサ２からの出力信号Sに基づいて、車載バッテリ１の充放電電流Iを検出する。このとき、既に図３のステップS204において補正がなされているので、精度の良い電流値Iを測定することができる。 In step S104, the charge / discharge current I of the in-vehicle battery 1 is detected based on the output signal S from the hall current sensor 2. At this time, since the correction has already been performed in step S204 of FIG. 3, the current value I with high accuracy can be measured.
ステップS105では、ステップS103で測定した電流値Iに基づいて、残存容量Qの増減量ΔQを算出する。ΔQは次式に基づいて算出することができる。 In step S105, the increase / decrease amount ΔQ of the remaining capacity Q is calculated based on the current value I measured in step S103. ΔQ can be calculated based on the following equation.
ΔQ＝η∫Ｉdt
ここで、ηは充電効率を示す。また、I、ΔQ共に充電時には正、放電時には負の値をとる。
ΔQ ＝ η∫Idt
Here, η indicates the charging efficiency. Further, both I and ΔQ take positive values during charging and negative values during discharging.
ステップS106では、現在の残存容量QにステップS104で算出した増減量ΔQの値を加算することで残存容量Qの値を更新する。そして、ステップS106で更新された残存容量Qの値を出力端子７ａより出力する。 In step S106, the value of the remaining capacity Q is updated by adding the value of the increase / decrease amount ΔQ calculated in step S104 to the current remaining capacity Q. Then, the value of the remaining capacity Q updated in step S106 is output from the output terminal 7a.
これらステップS104〜ステップS107の処理は、キースイッチ４の回動位置がOFF位置となるまで繰り返し実行され、常に最新の残存容量が出力されるようになっている（ステップS108）。 The processes in steps S104 to S107 are repeatedly executed until the rotation position of the key switch 4 is turned to the OFF position, so that the latest remaining capacity is always output (step S108).
次に本実施形態に係る残存容量算出装置の補正処理について図５を用いて更に詳しく説明する。キースイッチ４にキーが差し込まれてＥＣＵ７への電力供給が開始すると（時刻t0）、ＥＣＵ７ではホール式電流センサ２の出力信号Sを記憶し始める。このとき車載バッテリ１ではＥＣＵ７に対する電源供給を開始しているので、厳密には電流が流れていることになるが、無視でき得る（電流値ゼロとみなすことのできる）極めて微量な電流値である。このときの出力信号SをＥＣＵ７は記憶している。
Next, the correction process of the remaining capacity calculation device according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIG. When a key is inserted into the key switch 4 and power supply to the ECU 7 is started (time t0), the ECU 7 starts to store the output signal S of the hall type current sensor 2. At this time, since the power supply to the ECU 7 is started in the on-vehicle battery 1, the current flows strictly, but it is a very small current value that can be ignored (can be regarded as a current value of zero). . The ECU 7 stores the output signal S at this time.
そして、キースイッチ４の回動位置がON/ACCになると（時刻t1）、ＥＣＵ７は記憶している出力信号Sの平均値SAVEを演算し、このSAVEが電流値ゼロを示す信号となるように補正を行う。このとき出力信号Sの値は、電子機器類５にも車載バッテリ１から電力が供給され始めるので、微増する（ΔS1）。このΔS1の値は微量ではあるが、無視できない程度の電流値となる。なぜならば、電子機器類５には様々な電子機器が含まれるので、その一つ一つの消費電力は微量でも、全て合わせると無視し得ない量に達するからである。 When the rotation position of the key switch 4 becomes ON / ACC (time t1), the ECU 7 calculates an average value S AVE of the stored output signal S, and this S AVE becomes a signal indicating a current value of zero. Correct as follows. At this time, the value of the output signal S slightly increases (ΔS 1 ) because electric power starts to be supplied from the vehicle-mounted battery 1 to the electronic devices 5. Although the value of ΔS 1 is very small, it becomes a current value that cannot be ignored. This is because the electronic devices 5 include various electronic devices, and even if the power consumption of each electronic device 5 is very small, it reaches an amount that cannot be ignored when all of them are combined.
このように、本実施形態においては、ＥＣＵ７への電源供給を他の電子機器類よりも先に電源供給し、他の電子機器類による電力消費が開始して無視できない程度の電流が流れる前に信号値Sと電流値Iとの関係式を見直す補正を行うので、補正の精度が向上することになる。したがって、ホール式電流センサによる電流値の測定が精度よく行え、充放電電流積算方式による残存容量の算出においても十分な精度を確保することができる。 As described above, in the present embodiment, the power is supplied to the ECU 7 before the other electronic devices, and before the power consumption by the other electronic devices starts and a current that cannot be ignored flows. Since the correction is performed by reviewing the relational expression between the signal value S and the current value I, the correction accuracy is improved. Therefore, the current value can be accurately measured by the hall current sensor, and sufficient accuracy can be ensured even in the calculation of the remaining capacity by the charge / discharge current integration method.
なお、本実施形態は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。例えば、本実施形態においては、ＥＣＵ７はキースイッチ４にキーが差し込まれたときに電源供給されるようにしたが、ＥＣＵ７の消費電力は極めて微量なので、常に電源供給しておくようにすることもできる。この場合には、ＥＣＵ７の消費電力により車載バッテリの残存容量を長期にわたって消費するというデメリットがあるが、キースイッチ４にキーを差し込むとＥＣＵ７に電源供給するという構成が不要となり、構成が簡素で済むというメリットがある。また、本実施形態においては、ＥＣＵ７で算出した残存容量を出力端子７ａから出力し、表示装置８に出力するようにしたが、残存容量の出力先は表示装置に限らず、他の装置に出力することもできる。例えば、バッテリ交換時期の監視装置や、他のＥＣＵに出力することも可能である。このようにすることで、バッテリ交換時期の適切な判断や、他のＥＣＵでの制御を効果的に行うことができる。
The present embodiment can be variously modified without departing from the spirit of the present invention. For example, in the present embodiment, the ECU 7 is supplied with power when a key is inserted into the key switch 4. However, the power consumption of the ECU 7 is extremely small, so that the power may be always supplied. it can. In this case, there is a demerit that the remaining capacity of the on-vehicle battery is consumed over a long period of time due to the power consumption of the ECU 7. However, when the key is inserted into the key switch 4, the configuration of supplying power to the ECU 7 is not necessary, and the configuration is simple. There is a merit. In this embodiment, the remaining capacity calculated by the ECU 7 is output from the output terminal 7a and output to the display device 8. However, the output destination of the remaining capacity is not limited to the display device and is output to other devices. You can also For example, it is also possible to output to a battery replacement timing monitoring device or another ECU. By doing in this way, appropriate judgment of battery replacement time and control in other ECUs can be performed effectively.
１ 車載バッテリ
２ ホール式電流センサ
４ キースイッチ
４ａ 内部スイッチ
４ｂ スイッチセンサ
５ 電子機器類
６ スタータモータ
７ ＥＣＵ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle-mounted battery 2 Hall type current sensor 4 Key switch 4a Internal switch 4b Switch sensor 5 Electronic equipment 6 Starter motor 7 ECU
Claims (4)
前記バッテリから前記車両に搭載された他の電子機器への電力供給の開始を検知する電力供給開始検知手段と、
前記バッテリの充放電電流値を電圧信号として出力するホール式電流センサと、
前記ホール式電流センサの出力する電圧信号を所定ルールに従って前記バッテリの充放電電流値に換算することで前記バッテリの充放電電流値を算出する電流値算出手段と、
前記電力供給開始検知手段が前記バッテリによる電力供給の開始を検知するより前に前記ホール式電流センサが出力した電圧信号を記録する記録手段と、
を備え、
前記電流値算出手段は、前記記録手段に記録されている電圧信号が前記充放電電流値ゼロを示すように前記所定ルールを補正する補正手段を有する
ことを特徴とする車載バッテリの残存容量検出装置。
In the in-vehicle battery remaining capacity detection device that integrates the charge / discharge current value of the battery mounted on the vehicle and detects the remaining capacity of the battery based on the accumulated value,
Power supply start detection means for detecting the start of power supply from the battery to another electronic device mounted on the vehicle;
A hall-type current sensor that outputs a charge / discharge current value of the battery as a voltage signal;
A current value calculating means for calculating a charge / discharge current value of the battery by converting a voltage signal output from the Hall current sensor into a charge / discharge current value of the battery according to a predetermined rule;
Recording means for recording the voltage signal output by the Hall current sensor before the power supply start detection means detects the start of power supply by the battery;
With
The current value calculation means includes correction means for correcting the predetermined rule so that a voltage signal recorded in the recording means indicates the charge / discharge current value of zero. .
ことを特徴とする請求項１記載の車載バッテリの残存容量検出装置。
Cranking correction means for subtracting a predetermined discharge value from the integrated value on the assumption that the battery has a predetermined discharge when cranking of the vehicle using the power of the battery is detected is provided. The in-vehicle battery remaining capacity detection device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１または２記載の車載バッテリの残存容量検出装置。
The recording means records an average value of the voltage signal output by the Hall current sensor for a predetermined time before the power supply start detection means detects the start of power supply by the battery. Item 3. The remaining capacity detection device for a vehicle battery according to Item 1 or 2.
前記記録手段は、前記キー挿入検知手段によりキーが挿入されたことを検知してから前記ホール式電流センサが出力した電圧信号の記録を開始し、
前記電力供給開始検知手段は、前記キーがOFF位置からON位置に回動されたことを検知することで前記バッテリから前記車両に搭載された他の電子機器への電力供給の開始を検知する
ことを特徴とする請求項１〜３記載の車載バッテリの残存容量検出装置。 Key insertion detection means for detecting that a key is inserted into the key switch of the vehicle,
The recording means starts recording the voltage signal output from the Hall current sensor after detecting that the key is inserted by the key insertion detecting means,
The power supply start detection means detects the start of power supply from the battery to another electronic device mounted on the vehicle by detecting that the key is turned from the OFF position to the ON position. The remaining capacity detection apparatus of the vehicle-mounted battery according to claim 1, wherein:
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