JPH06317636A - 車両用バッテリ電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両用バッテリ電流検出装置を小型、高精
度、低コストなものとする。 【構成】 車両用バッテリの電流検出装置において、バ
ッテリ電流が所定値以下のときの電流を電流センサによ
り検出する第１の電流検出手段31,34 、および、バッテ
リ電流が所定値以上のときの電流をバッテリ電流により
生じる電圧降下から検出する第２の電流検出手段32,35
を具備することを特徴とする車両用バッテリ電流検出装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用バッテリの電流
検出装置に関するものであり、例えば車両用バッテリの
バッテリ状態を検出する装置に使用される電流検出装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】バッテリ状態検出装置としてＶ−Ｉ電流
積算方式によるものが、特開平４−１６４２６９号公報
により公知となっている。このようなＶ−Ｉ電流積算方
式に用いる電流検出手段としては、ホール素子を用いた
電流センサがある。また、その他のバッテリの電流検出
手段として、バッテリ電流をバッテリのアースケーブル
の両端に生ずる電位差から求める手段が、特開昭６２−
１１１８４号公報により公知となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】車両用バッテリにおい
ては、エンジン始動時にバッテリによりスタータを回転
させるため−１００Ａ〜−３００Ａの範囲の電流が流れ
る。また、エンジン始動後の定常状態には−５０Ａ〜５
０Ａの範囲の電流が流れる。このため、車両用バッテリ
の電流検出手段には−１００Ａ〜−３００Ａの範囲の測
定レンジと−５０Ａ〜５０Ａの範囲の測定レンジの２つ
の測定レンジを有するものが要求される。また、車両用
バッテリはスタータ始動中に電圧が低下する。

【０００４】このような特性を有する車両用バッテリの
電流検出手段として、前記のホール素子を用いた電流セ
ンサを用いた場合、２つの測定レンジをカバーしなけれ
ばならないということと、スタータ始動時の電圧低下を
考慮して電流センサの駆動電圧を低電圧化しなければな
らないということから、電流センサを小型化することが
困難となり、かつコストアップとなるという問題が生じ
る。

【０００５】一方、前記のバッテリのアースケーブルの
差電圧からバッテリ電流を求める電流検出手段をバッテ
リ電流の検出に用いた場合は、アースケーブルごとに抵
抗値のバラツキがあること、さらに温度の変化によりア
ースケーブルの抵抗値が変動することから、高い検出精
度が得られないという問題が生じる。本発明は、車両用
バッテリ電流検出装置を小型、高精度、低コストなもの
とすることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、バッテリ電流が所定値以下のときの電流を
電流センサにより検出する第１の電流検出手段、およ
び、バッテリ電流が所定値以上のときの電流をバッテリ
電流により生じる電圧降下から検出する第２の電流検出
手段を車両用バッテリ電流検出装置に具備させる。

【０００７】

【作用】上記手段によれば、定常状態の低電流の電流検
出を電流センサに分担させ、エンジン始動時の大電流の
電流検出を差電圧から求める電流検出手段に分担させる
ことができる。これにより、電流センサは１つの測定レ
ンジの電流検出を分担するだけとなる。その上、電流セ
ンサが動作する低電流領域ではバッテリ電圧は高い状態
にあるから、電流センサの駆動電圧を、バッテリ電圧の
低下を見込んで低くする必要がなくなる。

【０００８】さらに、バッテリ電流を差電圧から求める
電流検出手段においては、スタータ電流が流れる直前ま
たは直後の、バッテリに低電流が流れている期間中にア
ースケーブルの抵抗値を検出して補正データを求めて、
エンジン始動時の検出電流値を補正することができる。
これにより、アースケーブルの抵抗値のばらつきおよび
温度変化による抵抗値変化が補正されるので、スタータ
回転時の大電流測定においても高精度で行うことができ
る。

【０００９】

【実施例】本発明の車両用バッテリ電流検出装置を図を
用いて説明する。図２において、１は車両用バッテリ、
２は車両駆動用エンジン、３はエンジン始動用のスター
タであり、周知のように、スタータスイッチ４を投入し
バッテリ１からの電力をスタータ３に供給することで、
スタータ３が回転して、エンジン２が始動する。５はエ
ンジン２により駆動され、バッテリ１を充電すると共
に、ランプ、ブロアモータ、デフォッガ等の電気負荷８
に電力を供給する発電機である。

【００１０】２０はバッテリ１のマイナス端子をアース
に接地するアースケーブルである。このアースケーブル
２０にバッテリ電流が流れると、その両端に電圧降下
（差電圧）が発生する。６はアースケーブル２０に流れ
るバッテリ電流をホール素子を使用して検出する電流セ
ンサ、７はバッテリ１の温度を検出する温度検出器、２
１はキースイッチである。

【００１１】９は制御回路で、エンジン２の状態、バッ
テリ１の電圧、電流、および温度を検出して、エンジン
２の回転数、発電機５の発電を制御し、さらにバッテリ
の寿命を検出して表示器１０により表示する。この制御
回路９の詳細を図３に示す。この制御回路９の動作につ
いては、前記特開平４−１６４２６９号公報に記載され
ているので、ここでは動作の詳細については説明を省略
する。

【００１２】制御回路９には、バッテリ電流検出部９ａ
が設けられ、電流センサ６の検出した電流に関する値が
端子１１から入力され、アースケーブル２０の差電圧が
端子１８，１９から入力される。このバッテリ電流検出
部９ａにより検出されたバッテリ電流は、電流積算部９
ｄ、放電特性演算部９ｅ、発電制御部９ｆに入力され
る。バッテリ電流検出部９ａの詳細を図１に示す。

【００１３】電流センサ６が検出したバッテリ電流は端
子１１からセンサ電流検出手段３１へ入力される。セン
サ電流検出手段３１は、検出電流値に適当な信号処理を
行い充放電電流検出手段３４と抵抗値補正手段３３へ出
力する。また、センサ電流検出手段３１は、電流センサ
６が検出したバッテリ電流が所定値より低いときに充放
電電流検出手段３４に動作指令を出力し、バッテリ電流
が所定値より高いときにスタータ電流検出手段３５に動
作指令を出力する。

【００１４】アースケーブル２０の差電圧は端子１８，
１９から差電圧検出手段３２に入力される。差電圧検出
手段３２は、検出した差電圧に増幅等の適当な信号処理
を行い抵抗値補正手段３３とスタータ電流検出手段３５
へ出力する。抵抗値補正手段３３は、後に説明する演算
により得た補正データをスタータ電流検出手段３５に出
力する。

【００１５】充放電電流検出手段３４は、センサ電流検
出手段３１からの指令によりバッテリ電流が所定値より
低いとき動作して、電流センサ６の検出したバッテリ電
流を出力する。スタータ電流検出手段３５は、センサ電
流検出手段３１からの信号によりバッテリ電流が所定値
より高いとき動作して、後に説明する手法によりアース
ケーブル２０の差電圧からスタータ電流を演算する。

【００１６】充放電電流検出手段３４とスタータ電流検
出手段３５の出力は、図３の電流積算部９ｄ、放電特性
演算部９ｅ、発電制御部９ｆに入力される。ここで、図
４にエンジン２始動時のバッテリ放電電流とバッテリ電
圧の関係を示す。図２のスタータスイッチ４を投入する
と、スタータ３が回転しエンジン２を始動する。図４の
Ｂ区間がスタータ３が回転している区間であり、このＢ
区間においてはバッテリ電流から大電流が放電され、そ
れに伴いバッテリ電圧が低下する。

【００１７】エンジン２の始動前のＡ区間では、バッテ
リ１が放電する電流は低電流であり、バッテリ電圧は高
い値を保っている。また、エンジン２の始動終了後のＣ
区間では、発電機５からバッテリ１に充電電流が流れ始
める。このときのバッテリ電流は低電流であり、バッテ
リ電圧は高い値となる。また、アイドリング時、車両走
行時等においても、バッテリ充放電電流は低電流であ
り、バッテリ電圧は高い値を保つ。したがって、適当な
所定値を設定することにより、Ｂ区間のスタータ電流と
その他の区間のバッテリ電流とを区別することができ
る。

【００１８】図１に戻り、バッテリ電流が所定値以下の
とき、センサ電流検出手段３１は充放電電流検出手段３
４を動作させ、スタータ電流検出手段３５の動作を停止
させる。これにより、充放電電流検出手段３４は、電流
センサ６の検出した電流をバッテリ電流として出力す
る。バッテリ電流が所定値以上となると、センサ電流検
出手段３１は充放電電流検出手段３４の動作を停止し、
スタータ電流検出手段３５を動作させる。

【００１９】このように、バッテリ電流の大小によって
電流検出手段３４と３５の動作を切替えることにより、
電流センサ６は電流値が低い定常状態においてのみバッ
テリ電流の検出を分担することとなる。これにより、電
流センサ６は、その測定レンジを低電流の１つのレンジ
のみとすることができる。その上、電流センサ６が電流
検出を分担する低電流範囲においては、バッテリ電圧は
高い状態に保たれるから、電流センサ６の動作時には常
に高い駆動電圧が得られる。したがって、バッテリ電圧
の低下を見込んで電流センサ６の駆動電圧を低く設定す
る必要がなくなる。これにより、電流センサ６を小型
化、低コスト化することができる。

【００２０】次に、バッテリ電流が所定値以上のときの
電流検出について説明する。スタータ３の回転によりバ
ッテリ電流が所定値以上となると、センサ電流検出手段
３１は充放電電流検出手段３４の動作を停止し、スター
タ電流検出手段３５を動作させる。スタータ電流検出手
段３５は、図５のグラフに示す特性を用いて差電圧検出
手段３２からの差電圧と抵抗値補正手段３３からの補正
データによりバッテリ電流を演算する。

【００２１】図５の実線に示す特性は、バッテリ電流と
アースケーブル２０の差電圧との標準的な関係を示して
いる。アースケーブル２０の抵抗値が標準値と同一であ
れば、この実線の特性を用いて差電圧から電流値を求め
ることができる。しかしながら、実際にはアースケーブ
ル２０の抵抗値は、アースケーブルごとのばらつきおよ
び温度変化により、図５の破線に示すように標準特性と
ずれた特性を示す。

【００２２】抵抗値補正手段３３がこの特性のずれに対
する補正データを算出する。この抵抗値補正手段３３の
動作を図６のフローチャートを用いて説明する。ステッ
プ１０１で、バッテリ電流が所定値以上であるかの判定
がされる。ＹＥＳすなわちスタータ電流が流れていると
きは、ステップ１０６へ進み補正データの算出を終了す
る。ＮＯすなわちスタータ電流が流れていないときはス
テップ１０２へ進む。

【００２３】ステップ１０２では、センサ電流検出手段
３１から電流センサ６により検出したバッテリ電流を読
み込み、ステップ１０３で差電圧検出手段３２からアー
スケーブル２０の差電圧を読み込む。そして、ステップ
１０４で、センサ電流と差電圧から、図５に破線で示す
その測定点における抵抗値変動による特性を得る。この
特性は、その測定時点におけるアースケーブル２０の電
流値と差電圧の関係を正確に表している。

【００２４】抵抗値補正手段３３は、この抵抗値変動に
よる特性と標準特性との比較から補正データを算出し、
ステップ１０５で補正データを記憶部に格納し、ステッ
プ１０６で終了をする。以上の動作は所定時間ごとに行
われ、補正データは常に更新される。この補正データ
は、バッテリ電流が所定値以上となったとき、次に説明
するようにスタータ電流検出手段３５により使用され
る。

【００２５】スタータ電流検出手段３５は、バッテリ電
流が所定値以上となったときセンサ電流検出手段３１か
らの指令により動作を開始する。スタータ電流検出手段
３５は、図５の実線に示すアースケーブル標準特性を用
いてアースケーブル差電圧から電流値を算出し、それを
抵抗値補正手段３３に記憶された補正データにより補正
し、その値をバッテリ電流として出力する。

【００２６】図３の制御回路９の電流積算部９ｄ、放電
特性演算部９ｅ、発電制御部９ｆでは、この補正された
バッテリ電流により処理が行われる。以上説明したスタ
ータ電流検出手段３５によるスタータ電流の検出は、ス
タータ３回転の直前のアースケーブルの特性を用いて差
電圧から電流値を求めることができるので、アースケー
ブルごとの抵抗値のばらつきや、温度変化によるアース
ケーブルの抵抗値の変動に伴う誤差を除いて正確にバッ
テリ電流を検出することができる。

【００２７】なお、以上説明した例ではスタータ電流検
出手段３５による補正データとして、スタータ電流の検
出の直前のものを使用しているが、差電圧から電流値を
求める演算を、バッファに収納しておいた差電圧データ
を使用して行う場合には、スタータ電流が流れた直後に
算出した補正データを用いることも可能である。

【００２８】次に、抵抗値補正手段３３の他の例につい
て説明するアースケーブル２０の差電圧を検出する差電
圧検出手段３２は、オフセット電圧を発生することがあ
る。図７のグラフにバッテリ電流と差電圧の標準的特性
を実線で示し、破線で低電流時に測定した実際のアース
ケーブルの特性を示す。このグラフに示すように、差電
圧検出手段３２からの出力には、オフセット電圧による
誤差が含まれる。

【００２９】本例では、このオフセット電圧による誤差
を補正データとして算出することにより、スタータ電流
をより正確に求める。この補正データを得る動作を図８
のフローチャートを用いて説明する。ステップ２０１
で、バッテリ電流が所定値以上であることの判定がされ
る。ＹＥＳすなわちスタータ電流が流れているときは、
ステップ２０９へ進み補正データの作成を終了する。Ｎ
Ｏすなわちスタータ電流が流れていないときはステップ
２０２へ進む。

【００３０】ステップ２０２で、検出したバッテリ電流
が前回の測定時点の電流値と同じか否かが判定される。
同じ場合はステップ２０９へ進み補正データの作成を終
了する。異なる場合は、ステップ２０３へ進む。ステッ
プ２０３で電流センサ６からのバッテリ電流を読み込
み、スタータ２０４でアースケーブル２０の差電圧を読
み込む。

【００３１】ステップ２０５では、複数の測定点で読み
込んだバッテリ電流と差電圧から、図７の破線に示す差
電圧の関係式を演算する。そして、ステップ２０６で前
記関係式からアースケーブルの抵抗値の補正値を算出
し、ステップ２０７で差電圧検出手段のオフセット誤差
を算出し、ステップ２０８で各補正データを記憶部に格
納する。

【００３２】スタータ電流検出手段３５は、これら各補
正データを用いて、標準特性を用いて差電圧から求めた
電流値を補正する。この例においては、スタータ電流を
求める際に、アースケーブルの抵抗値変動に加えて、差
電圧検出手段３２のオフセット誤差を考慮した演算を行
うので、さらに正確な電流検出が可能となる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、車両用バッテリ電流検
出装置を小型、高精度、低コストなものとすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用バッテリ電流検出装置の実施例
の回路図。

【図２】バッテリ状態検出装置の回路図。

【図３】バッテリ状態検出装置に用いる制御回路の回路
図。

【図４】エンジン始動中のバッテリ電流とバッテリ電圧
を示すグラフ。

【図５】差電圧と電流値の関係を示す第１のグラフ。

【図６】本発明の車両用バッテリ電流検出装置に使用す
る抵抗値補正手段の第１例の動作を示すフローチャー
ト。

【図７】差電圧と電流値の関係を示す第２のグラフ。

【図８】本発明の車両用バッテリ電流検出装置に使用す
る抵抗値補正手段の第２例の動作を示すフローチャー
ト。

【符号の説明】

１…車両用バッテリ ２…エンジン ３…スタータ ４…スタータスイッチ ５…発電機 ６…電流センサ ９…制御回路 ９ａ…バッテリ電流検出部 ２０…アースケーブル ３１…センサ電流検出手段 ３２…差電圧検出手段 ３３…抵抗値補正手段 ３４…充放電電流検出手段 ３５…スタータ電流検出手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両用バッテリの電流検出装置におい
   て、バッテリ電流が所定値以下のときの電流を電流セン
   サにより検出する第１の電流検出手段、および、バッテ
   リ電流が所定値以上のときの電流をバッテリ電流により
   生じる電圧降下から検出する第２の電流検出手段を具備
   することを特徴とする車両用バッテリ電流検出装置。