回転電機の固定子
【課題】バッテリの充放電電流の検出精度を向上させることができ、電流検出抵抗の異常を確実に知ることができるバッテリ充放電電流検出装置を提供すること。
【解決手段】バッテリ充放電電流検出装置１００は、車両に搭載されたバッテリ２００の充放電電流を、バッテリ２００の負極側端子に接続されたシャント抵抗２１０を用いて検出しており、シャント電圧を検出する電圧増幅部１３０、Ａ／Ｄ１３２と、検出されたシャント電圧に基づいてバッテリ２００の充放電電流を検出する電流値計算部１５０と、シャント抵抗２１０の異常の有無を検出するシャント異常検出部１４４と、異常検出時に外部に通知する警報装置１６０、通信処理部１７０とを備える。バッテリ充放電電流検出装置１００の電源接続用の負極側端子は、バッテリ２００の負極側端子に接続されている。
【解決手段】バッテリ充放電電流検出装置１００は、車両に搭載されたバッテリ２００の充放電電流を、バッテリ２００の負極側端子に接続されたシャント抵抗２１０を用いて検出しており、シャント電圧を検出する電圧増幅部１３０、Ａ／Ｄ１３２と、検出されたシャント電圧に基づいてバッテリ２００の充放電電流を検出する電流値計算部１５０と、シャント抵抗２１０の異常の有無を検出するシャント異常検出部１４４と、異常検出時に外部に通知する警報装置１６０、通信処理部１７０とを備える。バッテリ充放電電流検出装置１００の電源接続用の負極側端子は、バッテリ２００の負極側端子に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載されるバッテリの充放電電流を検出するバッテリ充放電電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バッテリの負極側端子とグランドとの間に挿入された電流検出抵抗の両端電圧に基づいてバッテリの充放電電流を検出するようにした電池残量表示装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。この電池残量表示装置では、検出された充放電電流を積算することでバッテリの残量が算出され、表示される。
【特許文献１】特開平６−１７６７９８号公報（第４−５頁、図１−３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年、車両の利便性向上のために電子化が進み、パワーステアリングやブレーキ等の運転中に使用される大電流電気負荷が増加している。このため、車両運転中に大電流が流れることがあり、電流検出抵抗を用いてバッテリの充放電電流を検出する場合に以下のような問題が生じていた。
【０００４】
他の車載機器と同様に車体をグランドとして使用した場合に、電流検出抵抗に流れる電流に応じてその電圧降下が変化するため、電池残量表示装置の電源電圧の電圧が変化し、動作が不安定になって電流検出精度が低下する。また、電流検出抵抗に電流が流れた際に温度が上昇すると、抵抗値の温度ドリフトが発生するため、電流検出精度がさらに低下する。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、バッテリの充放電電流の検出精度を向上させたバッテリ充放電電流検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明のバッテリ充放電電流検出装置は、車両に搭載されたバッテリの充放電電流を、バッテリの負極側端子に接続された電流検出抵抗を用いて検出するバッテリ充放電電流検出装置であって、電流検出抵抗の両端電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段によって検出された電流検出抵抗の両端電圧に基づいてバッテリの充放電電流を検出する電流値検出手段と、電流検出抵抗の異常の有無を検出する異常検出手段とを備えるとともに、電源接続用の負極側端子をバッテリの負極側端子に接続している。
【０００７】
バッテリ充放電電流検出装置の電源接続用の負極側端子を、電流検出抵抗の一方端（バッテリと反対側）が接続されたグランドではなく、バッテリの負極側端子に接続しているため、エンジンのクランキング時等に大電流が流れた場合であっても電流検出抵抗による電圧降下の影響を排除することができ、バッテリ充放電電流検出装置の動作を安定させることによる電流検出精度の向上が可能となる。
【０００８】
さらに、上述した異常検出手段によって異常が検出されたときに、電流検出抵抗と並列にバイパス手段を接続する接続切り替え手段をさらに備えている。電流検出抵抗の抵抗値が異常に高くなったり溶断等が発生した場合であっても、バッテリ充放電電流検出装置がグランドから完全に浮いてしまうことを防止することができ、電流検出抵抗の異常の有無に関係なく確実に通信を行うことが可能となる。
【０００９】
また、上述した接続切り替え手段は、電流検出抵抗と電圧検出手段との間に接続されているとともに、バイパス手段は２つのスイッチからなり、一方のスイッチは電圧検出手段の入力端子間に接続され、他方のスイッチは電流検出抵抗におけるバッテリの負極側端子と接続されていない側と一方のスイッチとの間に接続されることが望ましい。
【００１０】
また、上述したバイパス手段としての２つのスイッチをともにオンすることにより、接続切り替え手段を電流検出抵抗に対するバイパス手段として用いることが望ましい。
【００１１】
また、上述した接続切り替え手段によって接続を切り替えることにより電流検出抵抗の両端電圧が仮想的に０となる状態を実現することで、電流検知検出手段の０点補正を行う０点補正手段をさらに備えることが望ましい。電流検出抵抗と並列にバイパス手段を接続することにより、電流検出抵抗の両端電圧を仮想的に０にすることができるため、電流検出抵抗に電流が流れていない状態をつくることができ、このときの電圧（あるいは電流）検出値を用いた０点補正を行うことにより、電流検出精度を上げることができる。
【００１２】
また、上述した異常検出手段は、電圧検出手段によって検出された電流検出抵抗の両端電圧に基づいて異常の有無を検出することが望ましい。正常範囲を外れる両端電圧が検出されたときに確実に電流検出抵抗の異常を検出することができる。しかも、バッテリの充放電電流検出用に電流検出抵抗の両端電圧を検出しているため、特別な構成を追加することなく電流検出抵抗の異常を検出することができる。
【００１３】
また、上述した電流検出抵抗の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、異常検出手段は、温度検出手段によって検出された温度に基づいて異常の有無を検出することが望ましい。これにより、抵抗値が異常に高くなって発熱量が許容範囲を超えた場合等の異常を検出することができる。また、電流検出抵抗の温度がわかれば、予め測定しておいた電流検出抵抗の抵抗値と温度との関係に基づいて温度補償を行うことも可能になり、容易に電流検出精度を上げることができる。
【００１４】
また、上述した異常検出手段によって検出した異常を外部に通知する通知手段をさらに備えることが望ましい。これにより、電流検出抵抗の異常を検出して通知を行うことにより、それ以上状態が悪化しないように未然に負荷電流を減らしたり、修理あるいは交換等の対策を講じることが可能となる。
【００１５】
また、上述した通知手段は、通信線を介さない無線通信手段によって外部制御装置に向けて異常を通知することが望ましい。電流検出抵抗の抵抗値が異常に高くなったり溶断等が発生した場合に、バッテリ充放電電流検出装置がグランドから完全に浮いてしまうと、グランドを電位の基準として通信線を介して信号を送ることができなくなるが、通信線を介さない電波や赤外線等による無線通信ではこのような不都合が無くなるため、電流検出抵抗の異常の有無に関係なく確実に通信を行うことが可能となる。
【００１６】
また、上述した通知手段は、異常を視覚的あるいは聴覚的に知らせる警報装置であることが望ましい。これにより、他の装置（外部制御装置等）を用いることなく、異常を運転者等に直接知らせることができる。
【００１７】
また、上述した課題を解決するために、本発明のバッテリ充放電電流検出装置は、車両に搭載されたバッテリの充放電電流を、バッテリの負極側端子に接続された電流検出抵抗を用いて検出するバッテリ充放電電流検出装置であって、電流検出抵抗の両端電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段によって検出された電流検出抵抗の両端電圧に基づいてバッテリの充放電電流を検出する電流値検出手段と、電流検出抵抗の異常の有無を検出する異常検出手段とを備えるとともに、電源接続用の負極側端子をバッテリの負極側端子に接続し、電流検出抵抗と並列に接続された互いに極性が反対の第１および第２のダイオードをさらに備えている。これにより、電流検出抵抗に異常が発生してその両端電圧がダイオードの順方向電圧降下よりも高くなったときに、第１および第２のダイオードを介してバッテリとグランドとの間で電流を流すことができる。したがって、バッテリ充放電電流検出装置がグランドから完全に浮いてしまうことを防止することができ、電流検出抵抗の異常の有無に関係なく確実に通信を行うことが可能となる。また、バッテリの充放電電流を流すことが可能な第１および第２のダイオードを用いることにより、電流検出抵抗に異常が発生した場合であってもバッテリの充放電動作を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態のバッテリ充放電電流検出装置の機能ブロックを示す図である。
【図２】図１に示したバッテリ充放電電流検出装置の具体的構成を示す図である。
【図３】バッテリ充放電電流検出装置において電流検出を行うメイン動作フローを示す流れ図である。
【図４】図３のステップ１００において行われるシャント抵抗の異常判定の具体例を示す流れ図である。
【図５】図３のステップ１０１において行われるシャント異常時処理の具体例を示す流れ図である。
【図６】図３のステップ１０３において行われる０点補正処理の具体例を示す流れ図である。
【図７】シャント抵抗に異常が生じたときにグランドが浮くことを防止する変形例を示す図である。
【図８】シャント抵抗に異常が発生した場合に行われるシャント異常時処理において、必要に応じてグランド切り替え部による接続切り替えを行うようにした場合の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した一実施形態のバッテリ充放電電流検出装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態のバッテリ充放電電流検出装置の機能ブロックを示す図である。図１に示すバッテリ充放電電流検出装置１００は、車載のバッテリ２００の負極側端子とグランド（例えば車両のボディ）との間に挿入された電流検出抵抗としてのシャント抵抗２１０の両端に現れる電圧（シャント電圧）に基づいてバッテリ２００の充放電電流を検出する動作を行っている。
【００２０】
このバッテリ充放電電流検出装置１００は、電源回路１１０、ＧＮＤ（グランド）切り替え部１２０、電圧増幅部１３０、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）１３２、１４２、温度検知部１４０、シャント異常検出部１４４、電流値計算部１５０、０点補正部１５２、記憶部１５４、警報装置１６０、通信処理部１７０を含んで構成されている。
【００２１】
電源回路１１０は、バッテリ充放電電流検出装置１００の各部に供給する動作電圧を生成する。電源回路１１０は、電源接続用の２つの端子（負極側端子と正極側端子）を有しており、電源接続用の負極側端子がバッテリ２００の負極側端子に、電源接続用の正極側端子がバッテリ２００の正極側端子にそれぞれ接続される。
【００２２】
グランド切り替え部１２０は、シャント抵抗２１０と電圧増幅部１３０との間であって、シャント抵抗２１０と並列に接続されている。グランド切り替え部１２０は、２つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２からなる。シャント抵抗２１０の両端に現れる電圧を電圧増幅部１３０に印加する場合には、スイッチＳＷ２のみがオンされ、スイッチＳＷ１はオフされる。また、０点補正時には、スイッチＳＷ１のみがオンされ、スイッチＳＷ２はオフされる。さらに、２つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２をともにオンすることにより、グランド切り替え部１２０をシャント抵抗２１０に対するバイパス手段として用いることができ、シャント抵抗２１０を介して通電経路を迂回させることができる。
【００２３】
電圧増幅部１３０は、シャント抵抗２１０の両端に現れるシャント電圧を増幅する。増幅後のシャント電圧はアナログ−デジタル変換器１３２によってデジタルデータ（シャント電圧データ）に変換される。温度検知部１４０は、シャント抵抗２１０の温度を検出する。検出した温度に対応する電圧はアナログ−デジタル変換器１４２によってデジタルデータ（シャント温度データ）に変換される。
【００２４】
シャント異常検出部１４４は、シャント電圧データおよびシャント温度データに基づいてシャント抵抗２１０の異常の有無を検出する。電流値計算部１５０は、シャント電圧データに基づいてバッテリ２００の充放電電流（シャント抵抗２１０に流れる電流）を計算する。また、電流値計算部１５０は、シャント温度データに基づいて温度補償を行い、シャント抵抗２１０の抵抗値の温度による変化分を補正する処理を行う。
【００２５】
０点補正部１５２は、グランド切り替え部１２０内の２つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２の接続状態を切り替えた後、０点補正処理を行う。その結果は記憶部１５４に格納されて保持される。
【００２６】
警報装置１６０は、シャント異常検出部１４４によってシャント抵抗２１０の異常が検出されたときに、その旨を外部に通知する。通信処理部１７０は、シャント異常検出部１４４によってシャント抵抗２１０の異常が検出されたときに、その旨を外部制御装置としてのＥＣＵ３００に向けて通信で送信する。
【００２７】
図２は、図１に示したバッテリ充放電電流検出装置１００の具体的構成を示す図であり、例えば、マイクロコンピュータを用いて実現した構成が示されている。図２に示すバッテリ充放電電流検出装置１００の内部構成について、図１に示した機能ブロックとの対応を示すと以下のようになる。
【００２８】
（１）グランド切り替え部１２０内のスイッチＳＷ１はＭＯＳ−ＦＥＴ（ＭＯＳ１）によって構成され、スイッチＳＷ２はＭＯＳ−ＦＥＴ（ＭＯＳ２）によって構成される。ＭＯＳ１、ＭＯＳ２をオンオフする信号は、マイクロコンピュータ１８０から入力される。
【００２９】
（２）温度検知部１４０は、抵抗１４３と感熱素子１４１からなる分圧回路を含んで構成されている。感熱素子１４１は、温度によって抵抗値が変化する素子であり、シャント抵抗２１０に直接あるいは所定の基板を介して取り付けられて熱的に結合している。図２に示す例では、シャント抵抗２１０の温度が上昇すると感熱素子１４１の温度も上昇し、これに伴って感熱素子１４１の抵抗値が高くなり、アナログ−デジタル変換器１４２から出力されるシャント温度データの値が大きくなる。
【００３０】
（３）警報装置１６０は、ＬＥＤ１６２とスピーカ１６４を含んで構成されている。異常を視覚的に知らせるためにＬＥＤ１６２が用いられる。例えば、異常発生時にＬＥＤが点灯する。また、異常を聴覚的に知らせるためにスピーカ１６４が用いられる。例えば、異常発生時に所定の警報音がスピーカ１６４から出力される。
【００３１】
（４）通信処理部１７０は、通信コントローラ１７２とドライバ１７４を含んで構成されている。通信コントローラ１７２は、シャント抵抗２１０の異常発生時にマイクロコンピュータ１８０から出力されるシャント異常信号を、デジタル通信用（例えばＬＩＮ）の所定のフォーマットに変換して変調処理を行う。変調された信号（デジタル変調信号）は、ドライバ１７４から通信線を介してＥＣＵ３００に向けて送信される。
【００３２】
（５）マイクロコンピュータ１８０は、ＣＰＵ１８２、ＲＯＭ１８４、ＲＡＭ１８６、入出力処理部（Ｉ／Ｏ）１８８を含んで構成されており、ＲＯＭ１８４に格納されている所定の動作プログラムをＣＰＵ１８２で実行することにより、図１に示したシャント異常検出部１４４、電流値計算部１５０、０点補正部１５２の各動作を行う。また、ＲＡＭ１８６が記憶部１５４として用いられる。本実施形態では、マイクロコンピュータ１８０を用いてシャント異常検出部１４４、電流値計算部１５０、０点補正部１５２の各動作を行うようにしたが、同じ動作を専用のロジック回路で行うようにしてもよい。
【００３３】
なお、電圧増幅部１３０は、正負のシャント電圧（バッテリ２００の充放電電流）を増幅する必要があるため、そのための構成が必要となるが、本発明ではシャント電圧の検出方法自体は既存の手法をそのまま適用可能であるため詳細については省略されている。具体的には、正のシャント電圧を増幅する増幅器と負のシャント電圧を増幅する増幅器を別々に備え、シャント電圧の極性に応じてどちらか一方の増幅器の出力を用いるようにしたり、必ず正のシャント電圧（あるいは負のシャント電圧）が得られるように、所定のバイアス電圧を印加した後のシャント電圧を増幅器で増幅するなどの手法が考えられる。
【００３４】
上述した電圧増幅部１３０、アナログ−デジタル変換器１３２が電圧検出手段に、電流値計算部１５０が電流値検出手段に、シャント異常検出部１４４が異常検出手段に、警報装置１６０、通信処理部１７０が通知手段に、温度検知部１４０、アナログ−デジタル変換器１４２が温度検出手段に、グランド切り替え部１２０が接続切り替え手段、バイパス手段に、０点補正部１５２が０点補正手段にそれぞれ対応する。
【００３５】
本実施形態のバッテリ充放電電流検出装置１００はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。図３は、バッテリ充放電電流検出装置１００において電流検出を行うメイン動作フローを示す流れ図である。このメイン動作フローは、一定の時間間隔（例えば４ｍｓｅｃ毎）に実施される。または、割り込み動作などで一部または全体を不定期に実行してもよい。
【００３６】
まず、シャント異常検出部１４４は、シャント抵抗２１０に異常があるか否かを判定する（ステップ１００）。異常がある場合には肯定判断が行われ、シャント異常検出部１４４は、グランド切り替え部１２０に指示を送ってシャント異常時処理を行う（ステップ１０１）。
【００３７】
また、シャント抵抗２１０に異常がない場合はステップ１００の判定において否定判断が行われ、次に、０点補正部１５２は、０点補正のタイミングか否かを判定する（ステップ１０２）。例えば、３秒間隔で０点補正を行い、その間隔をタイマで計測するものとすると、タイマ起動時から３秒が経過してタイマからタイムアップ信号が出力されたか否かを調べることにより、ステップ１０２の判定を行うことができる。０点補正のタイミングが到来した場合にはステップ１０２の判定において肯定判断が行われ、次に、０点補正部１５２は０点補正処理を行い（ステップ１０３）、タイマをリセットする（ステップ１０４）。
【００３８】
タイマリセット後、あるいは、０点補正のタイミングが到来していない場合にはステップ１０２の判定において否定判断が行われた後に、電流値計算部１５０は、記憶部１５４に格納されている０点補正処理のデータを読み込み（ステップ１０５）、シャント電圧に基づいてシャント抵抗２１０を通して流れるバッテリ２００の充放電電流（バッテリ電流）を計算する（ステップ１０６）。計算によって得られたバッテリ電流の値は、通信処理部１７０からＥＣＵ３００に送られる（ステップ１０７）。このようにして、一連のバッテリ電流検出動作が終了する。
【００３９】
図４は、図３のステップ１００において行われるシャント抵抗の異常判定の具体例を示す流れ図である。まず、シャント異常検出部１４４は、アナログ−デジタル変換器１４２から出力されるシャント温度データを読み込み（ステップ２００）、この読み込んだシャント温度データに基づいてシャント抵抗２１０の温度が許容値の上限値であるＴｍａｘを超えたか否かを判定する（ステップ２０１）。越えた場合には肯定判断が行われ、シャント異常であると判定される（ステップ２０２）。
【００４０】
また、シャント異常検出部１４４は、アナログ−デジタル変換器１３２から出力されるシャント電圧データを読み込み（ステップ２０３）、この読み込んだシャント電圧データに基づいてシャント電圧が許容値の上限値Ｖｍａｘを超えていないか、下限値Ｖｍｉｎよりも低くなっていないかを判定する（ステップ２０４、２０５）。いずれかに該当する場合には各ステップにおいて肯定判断が行われ、シャント異常であると判断される（ステップ２０６）。
【００４１】
図５は、図３のステップ１０１において行われるシャント異常時処理の具体例を示す流れ図である。まず、シャント異常検出部１４４は、グランド切り替え部１２０に指示を送ってグランドの接続状態を切り替える（ステップ３００）。具体的には、バッテリ電流検出時にはスイッチＳＷ１がオフに、スイッチＳＷ２がオンになっており、これをスイッチＳＷ１、ＳＷ２をともにオンに切り替える。その後、警報装置１６０を用いてＬＥＤ１６２の点灯とスピーカ１６４からの警報音の出力が行われ（ステップ３０１）、通信処理部１７０を用いてＥＣＵ３００に対するシャント異常信号の送信が行われる（ステップ３０２）。
【００４２】
図６は、図３のステップ１０３において行われる０点補正処理の具体例を示す流れ図である。まず、０点補正部１５２は、グランド切り替え部１２０に指示を送ってスイッチＳＷ２をオフに、スイッチＳＷ１をオンに切り替える（ステップ４００、４０１）。これにより、電圧増幅部１３０の入力端子間がスイッチＳＷ１を介して短絡されるため、シャント抵抗２１０に流れる電流が０Ａであってシャント電圧が０Ｖの状態が仮想的に生成される。
【００４３】
０点補正部１５２は、このような接続状態に対応して得られたシャント電圧を０点として記憶部１５４に記録する（ステップ４０２）。その後、０点補正部１５２は、グランド切り替え部１２０に指示を送ってスイッチＳＷ１をオフに、スイッチＳＷ２をオンに切り替える（ステップ４０３、４０４）。電流値計算部１５０は、このようにして記憶部１５４に記憶された０点の値を、実際に得られたシャント電圧の値から減算することにより、０点補正後のシャント電圧を取得して正確なシャント電流を計算することができる。
【００４４】
このように、本実施形態のバッテリ充放電電流検出装置１００では、電源接続用の負極側端子を、シャント抵抗２１０の一方端（バッテリ２００と反対側）が接続されたグランドではなく、バッテリ２００の負極側端子に接続しているため、エンジンのクランキング時やパワーステアリング等の大電流電気負荷使用時に大電流が流れた場合であってもシャント抵抗２１０による電圧降下の影響を排除することができ、バッテリ充放電電流検出装置１００の動作を安定させることによる電流検出精度の向上が可能となる。また、シャント抵抗２１０の異常を検出して通知を行うことにより、それ以上状態が悪化しないように未然に負荷電流を減らしたり、修理あるいは交換等の対策を講じることが可能となる。
【００４５】
また、シャント異常検出部１４４はシャント電圧に基づいて異常の有無を検出しており、正常範囲を外れるシャント電圧が検出されたときに確実にシャント抵抗２１０の異常を検出することができる。しかも、バッテリ２００の充放電電流検出用にシャント電圧を検出しているため、特別な構成を追加することなくシャント抵抗２１０の異常を検出することができる。
【００４６】
また、シャント異常検出部１４４は、温度検知部１４０を用いて検出されたシャント温度に基づいて異常の有無を検出しており、シャント抵抗２１０の抵抗値が異常に高くなって発熱量が許容範囲を超えた場合等の異常を検出することができる。また、シャント抵抗２１０の温度がわかれば、予め測定しておいたシャント抵抗２１０の抵抗値と温度との関係に基づいて温度補償を行うことも可能になり、容易に電流検出精度を上げることができる。特に、電流検出抵抗と熱結合された感熱素子１４１を用いてシャント温度を検出することにより、シャント抵抗２１０の異常を確実に検出することができる。また、シャント抵抗２１０がバッテリ２００の負極側端子と熱的に結合されている場合には、バッテリ温度を検出することが可能になるため、シャント抵抗２１０の異常を検出することでバッテリ２００の異常を検出することもできる。
【００４７】
また、上述した通知手段は、異常を視覚的あるいは聴覚的に知らせる警報装置であることが望ましい。これにより、他の装置（外部制御装置等）を用いることなく、異常を運転者等に直接知らせることができる。
【００４８】
また、シャント抵抗２１０に異常が検出されたときに、シャント抵抗２１０と並列にバイパス手段を接続するグランド切り替え部１２０が用いられているため、シャント抵抗２１０の抵抗値が異常に高くなったり溶断等が発生した場合であっても、バッテリ充放電電流検出装置１００がグランドから完全に浮いてしまうことを防止することができ、シャント抵抗２１０の異常が発生した場合であってもその旨を確実に通信でＥＣＵ３００に通知することができる。
【００４９】
また、シャント抵抗２１０と並列にグランド切り替え部１２０によるバイパス手段を接続することにより、シャント抵抗２１０の両端電圧を仮想的に０にすることができるため、シャント抵抗２１０に電流が流れていない状態をつくることができ、このときの電圧（あるいは電流）検出値を用いた０点補正を行うことにより、電流検出精度を上げることができる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、シャント抵抗２１０に異常が発生したときにグランド切り替え部１２０による接続状態を切り替えたが（図５のステップ３００）、別の方法でグランドが浮いてしまうことを防止するようにしてもよい。
【００５１】
図７は、シャント抵抗２１０に異常が生じたときにグランドが浮くことを防止する変形例を示す図である。図７に示すグランド（ＧＮＤ）自動切り替え部１９０は、シャント抵抗２１０と並列に接続された互いに極性が反対の第１および第２のダイオード１９２、１９４を備えている。シャント抵抗２１０に異常が発生してその両端電圧が第１のダイオード１９２の順方向電圧降下よりも高くなっても（シャント抵抗２１０が溶断等によりオープンした場合も含む）、第１のダイオード１９２を介してバッテリ２００とグランドとの間で電流を流すことができる。したがって、バッテリ充放電電流検出装置１００がグランドから完全に浮いてしまうことを防止することができ、シャント抵抗２１０の異常の有無に関係なく（異常が生じた場合であっても）確実に通信を行うことが可能となる。また、バッテリ２００の充放電電流を流すことが可能なパワー素子としての第１および第２のダイオード１９２、１９４を用いることにより、シャント抵抗２１０に異常が発生した場合であってもバッテリ２００の充放電動作を継続することができる。なお、図７に示す構成は、図１に示すグランド切り替え部１２０とともに用いてもよいし、グランド切り替え部１２０と置き換えるようにしてもよい。
【００５２】
また、上述した実施形態では、シャント異常時処理（図３のステップ１０１）として必ずグランド切り替え部１２０の接続を切り替えたが（図５のステップ３００）、必要な場合に限って接続切り替えを行うようにしてもよい。
【００５３】
図８は、シャント抵抗２１０に異常が発生した場合に行われるシャント異常時処理において、必要に応じてグランド切り替え部１２０による接続切り替えを行うようにした場合の流れ図である。なお、図８に示す流れ図は、グランド切り替えのみに着目した動作手順が示されており、異常発生時に行われる通知については省略されている。
【００５４】
異常発生時には（ステップ５００において肯定判断）、シャント異常検出部１４４は、グランド切り替えが必要か否かを判定する（ステップ５０１）。例えば、シャント温度に基づいてシャント抵抗２１０が異常であると判定されたがシャント抵抗２１０の抵抗値やシャント電圧が正常範囲にある場合や、シャント抵抗２１０が短絡してしまってシャント電圧が正常範囲を超えて低い場合などは、シャント抵抗２１０が異常であるがグランド切り替えは必要ない。反対に、シャント電圧が正常範囲を越えて高くなったり、シャント電圧の変動が激しくて安定しない場合などはグランド切り替えが必要であって、ステップ５０１の判定において肯定判断が行われ、グランド切り替えが実施される（ステップ５０２）。
【００５５】
また、上述した実施形態では、通信線を介してバッテリ充放電電流検出装置１００とＥＣＵ３００との間の通信を行うようにしたが、この通信を通信線を介さない無線通信手段によって行うようにしてもよい。例えば、図２に示すドライバ１７４を電波を用いた無電ドライバあるいは赤外線を用いた赤外線ドライバに置き換えればよい。これにより、シャント抵抗２１０の抵抗値が異常に高くなったり溶断等が発生した場合に、バッテリ充放電電流検出装置１００がグランドから浮くか否かにかかわらず、通信によってシャント抵抗２１０の異常をＥＣＵ３００に通知することが可能となる。なお、当然であるが、この場合にはＥＣＵ３００側にも電波あるいは赤外線の受信部を備える必要がある。
【符号の説明】
【００５６】
１００ バッテリ充放電電流検出装置
１１０ 電源回路
１２０ グランド（ＧＮＤ）切り替え部
１３０ 電圧増幅部
１３２、１４２ アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）
１４０ 温度検知部
１４１ 感熱素子
１４４ シャント異常検出部
１５０ 電流値計算部
１５２ ０点補正部
１５４ 記憶部
１６０ 警報装置
１６２ ＬＥＤ
１６４ スピーカ
１７０ 通信処理部
１７２ 通信コントローラ
１７４ ドライバ
１８０ マイクロコンピュータ
１８２ ＣＰＵ
１８４ ＲＯＭ
１８６ ＲＡＭ
１８８ 入出力処理部（Ｉ／Ｏ）
２００ バッテリ
２１０ シャント抵抗
３００ ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載されるバッテリの充放電電流を検出するバッテリ充放電電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バッテリの負極側端子とグランドとの間に挿入された電流検出抵抗の両端電圧に基づいてバッテリの充放電電流を検出するようにした電池残量表示装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。この電池残量表示装置では、検出された充放電電流を積算することでバッテリの残量が算出され、表示される。
【特許文献１】特開平６−１７６７９８号公報（第４−５頁、図１−３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年、車両の利便性向上のために電子化が進み、パワーステアリングやブレーキ等の運転中に使用される大電流電気負荷が増加している。このため、車両運転中に大電流が流れることがあり、電流検出抵抗を用いてバッテリの充放電電流を検出する場合に以下のような問題が生じていた。
【０００４】
他の車載機器と同様に車体をグランドとして使用した場合に、電流検出抵抗に流れる電流に応じてその電圧降下が変化するため、電池残量表示装置の電源電圧の電圧が変化し、動作が不安定になって電流検出精度が低下する。また、電流検出抵抗に電流が流れた際に温度が上昇すると、抵抗値の温度ドリフトが発生するため、電流検出精度がさらに低下する。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、バッテリの充放電電流の検出精度を向上させたバッテリ充放電電流検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明のバッテリ充放電電流検出装置は、車両に搭載されたバッテリの充放電電流を、バッテリの負極側端子に接続された電流検出抵抗を用いて検出するバッテリ充放電電流検出装置であって、電流検出抵抗の両端電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段によって検出された電流検出抵抗の両端電圧に基づいてバッテリの充放電電流を検出する電流値検出手段と、電流検出抵抗の異常の有無を検出する異常検出手段とを備えるとともに、電源接続用の負極側端子をバッテリの負極側端子に接続している。
【０００７】
バッテリ充放電電流検出装置の電源接続用の負極側端子を、電流検出抵抗の一方端（バッテリと反対側）が接続されたグランドではなく、バッテリの負極側端子に接続しているため、エンジンのクランキング時等に大電流が流れた場合であっても電流検出抵抗による電圧降下の影響を排除することができ、バッテリ充放電電流検出装置の動作を安定させることによる電流検出精度の向上が可能となる。
【０００８】
さらに、上述した異常検出手段によって異常が検出されたときに、電流検出抵抗と並列にバイパス手段を接続する接続切り替え手段をさらに備えている。電流検出抵抗の抵抗値が異常に高くなったり溶断等が発生した場合であっても、バッテリ充放電電流検出装置がグランドから完全に浮いてしまうことを防止することができ、電流検出抵抗の異常の有無に関係なく確実に通信を行うことが可能となる。
【０００９】
また、上述した接続切り替え手段は、電流検出抵抗と電圧検出手段との間に接続されているとともに、バイパス手段は２つのスイッチからなり、一方のスイッチは電圧検出手段の入力端子間に接続され、他方のスイッチは電流検出抵抗におけるバッテリの負極側端子と接続されていない側と一方のスイッチとの間に接続されることが望ましい。
【００１０】
また、上述したバイパス手段としての２つのスイッチをともにオンすることにより、接続切り替え手段を電流検出抵抗に対するバイパス手段として用いることが望ましい。
【００１１】
また、上述した接続切り替え手段によって接続を切り替えることにより電流検出抵抗の両端電圧が仮想的に０となる状態を実現することで、電流検知検出手段の０点補正を行う０点補正手段をさらに備えることが望ましい。電流検出抵抗と並列にバイパス手段を接続することにより、電流検出抵抗の両端電圧を仮想的に０にすることができるため、電流検出抵抗に電流が流れていない状態をつくることができ、このときの電圧（あるいは電流）検出値を用いた０点補正を行うことにより、電流検出精度を上げることができる。
【００１２】
また、上述した異常検出手段は、電圧検出手段によって検出された電流検出抵抗の両端電圧に基づいて異常の有無を検出することが望ましい。正常範囲を外れる両端電圧が検出されたときに確実に電流検出抵抗の異常を検出することができる。しかも、バッテリの充放電電流検出用に電流検出抵抗の両端電圧を検出しているため、特別な構成を追加することなく電流検出抵抗の異常を検出することができる。
【００１３】
また、上述した電流検出抵抗の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、異常検出手段は、温度検出手段によって検出された温度に基づいて異常の有無を検出することが望ましい。これにより、抵抗値が異常に高くなって発熱量が許容範囲を超えた場合等の異常を検出することができる。また、電流検出抵抗の温度がわかれば、予め測定しておいた電流検出抵抗の抵抗値と温度との関係に基づいて温度補償を行うことも可能になり、容易に電流検出精度を上げることができる。
【００１４】
また、上述した異常検出手段によって検出した異常を外部に通知する通知手段をさらに備えることが望ましい。これにより、電流検出抵抗の異常を検出して通知を行うことにより、それ以上状態が悪化しないように未然に負荷電流を減らしたり、修理あるいは交換等の対策を講じることが可能となる。
【００１５】
また、上述した通知手段は、通信線を介さない無線通信手段によって外部制御装置に向けて異常を通知することが望ましい。電流検出抵抗の抵抗値が異常に高くなったり溶断等が発生した場合に、バッテリ充放電電流検出装置がグランドから完全に浮いてしまうと、グランドを電位の基準として通信線を介して信号を送ることができなくなるが、通信線を介さない電波や赤外線等による無線通信ではこのような不都合が無くなるため、電流検出抵抗の異常の有無に関係なく確実に通信を行うことが可能となる。
【００１６】
また、上述した通知手段は、異常を視覚的あるいは聴覚的に知らせる警報装置であることが望ましい。これにより、他の装置（外部制御装置等）を用いることなく、異常を運転者等に直接知らせることができる。
【００１７】
また、上述した課題を解決するために、本発明のバッテリ充放電電流検出装置は、車両に搭載されたバッテリの充放電電流を、バッテリの負極側端子に接続された電流検出抵抗を用いて検出するバッテリ充放電電流検出装置であって、電流検出抵抗の両端電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段によって検出された電流検出抵抗の両端電圧に基づいてバッテリの充放電電流を検出する電流値検出手段と、電流検出抵抗の異常の有無を検出する異常検出手段とを備えるとともに、電源接続用の負極側端子をバッテリの負極側端子に接続し、電流検出抵抗と並列に接続された互いに極性が反対の第１および第２のダイオードをさらに備えている。これにより、電流検出抵抗に異常が発生してその両端電圧がダイオードの順方向電圧降下よりも高くなったときに、第１および第２のダイオードを介してバッテリとグランドとの間で電流を流すことができる。したがって、バッテリ充放電電流検出装置がグランドから完全に浮いてしまうことを防止することができ、電流検出抵抗の異常の有無に関係なく確実に通信を行うことが可能となる。また、バッテリの充放電電流を流すことが可能な第１および第２のダイオードを用いることにより、電流検出抵抗に異常が発生した場合であってもバッテリの充放電動作を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態のバッテリ充放電電流検出装置の機能ブロックを示す図である。
【図２】図１に示したバッテリ充放電電流検出装置の具体的構成を示す図である。
【図３】バッテリ充放電電流検出装置において電流検出を行うメイン動作フローを示す流れ図である。
【図４】図３のステップ１００において行われるシャント抵抗の異常判定の具体例を示す流れ図である。
【図５】図３のステップ１０１において行われるシャント異常時処理の具体例を示す流れ図である。
【図６】図３のステップ１０３において行われる０点補正処理の具体例を示す流れ図である。
【図７】シャント抵抗に異常が生じたときにグランドが浮くことを防止する変形例を示す図である。
【図８】シャント抵抗に異常が発生した場合に行われるシャント異常時処理において、必要に応じてグランド切り替え部による接続切り替えを行うようにした場合の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した一実施形態のバッテリ充放電電流検出装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態のバッテリ充放電電流検出装置の機能ブロックを示す図である。図１に示すバッテリ充放電電流検出装置１００は、車載のバッテリ２００の負極側端子とグランド（例えば車両のボディ）との間に挿入された電流検出抵抗としてのシャント抵抗２１０の両端に現れる電圧（シャント電圧）に基づいてバッテリ２００の充放電電流を検出する動作を行っている。
【００２０】
このバッテリ充放電電流検出装置１００は、電源回路１１０、ＧＮＤ（グランド）切り替え部１２０、電圧増幅部１３０、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）１３２、１４２、温度検知部１４０、シャント異常検出部１４４、電流値計算部１５０、０点補正部１５２、記憶部１５４、警報装置１６０、通信処理部１７０を含んで構成されている。
【００２１】
電源回路１１０は、バッテリ充放電電流検出装置１００の各部に供給する動作電圧を生成する。電源回路１１０は、電源接続用の２つの端子（負極側端子と正極側端子）を有しており、電源接続用の負極側端子がバッテリ２００の負極側端子に、電源接続用の正極側端子がバッテリ２００の正極側端子にそれぞれ接続される。
【００２２】
グランド切り替え部１２０は、シャント抵抗２１０と電圧増幅部１３０との間であって、シャント抵抗２１０と並列に接続されている。グランド切り替え部１２０は、２つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２からなる。シャント抵抗２１０の両端に現れる電圧を電圧増幅部１３０に印加する場合には、スイッチＳＷ２のみがオンされ、スイッチＳＷ１はオフされる。また、０点補正時には、スイッチＳＷ１のみがオンされ、スイッチＳＷ２はオフされる。さらに、２つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２をともにオンすることにより、グランド切り替え部１２０をシャント抵抗２１０に対するバイパス手段として用いることができ、シャント抵抗２１０を介して通電経路を迂回させることができる。
【００２３】
電圧増幅部１３０は、シャント抵抗２１０の両端に現れるシャント電圧を増幅する。増幅後のシャント電圧はアナログ−デジタル変換器１３２によってデジタルデータ（シャント電圧データ）に変換される。温度検知部１４０は、シャント抵抗２１０の温度を検出する。検出した温度に対応する電圧はアナログ−デジタル変換器１４２によってデジタルデータ（シャント温度データ）に変換される。
【００２４】
シャント異常検出部１４４は、シャント電圧データおよびシャント温度データに基づいてシャント抵抗２１０の異常の有無を検出する。電流値計算部１５０は、シャント電圧データに基づいてバッテリ２００の充放電電流（シャント抵抗２１０に流れる電流）を計算する。また、電流値計算部１５０は、シャント温度データに基づいて温度補償を行い、シャント抵抗２１０の抵抗値の温度による変化分を補正する処理を行う。
【００２５】
０点補正部１５２は、グランド切り替え部１２０内の２つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２の接続状態を切り替えた後、０点補正処理を行う。その結果は記憶部１５４に格納されて保持される。
【００２６】
警報装置１６０は、シャント異常検出部１４４によってシャント抵抗２１０の異常が検出されたときに、その旨を外部に通知する。通信処理部１７０は、シャント異常検出部１４４によってシャント抵抗２１０の異常が検出されたときに、その旨を外部制御装置としてのＥＣＵ３００に向けて通信で送信する。
【００２７】
図２は、図１に示したバッテリ充放電電流検出装置１００の具体的構成を示す図であり、例えば、マイクロコンピュータを用いて実現した構成が示されている。図２に示すバッテリ充放電電流検出装置１００の内部構成について、図１に示した機能ブロックとの対応を示すと以下のようになる。
【００２８】
（１）グランド切り替え部１２０内のスイッチＳＷ１はＭＯＳ−ＦＥＴ（ＭＯＳ１）によって構成され、スイッチＳＷ２はＭＯＳ−ＦＥＴ（ＭＯＳ２）によって構成される。ＭＯＳ１、ＭＯＳ２をオンオフする信号は、マイクロコンピュータ１８０から入力される。
【００２９】
（２）温度検知部１４０は、抵抗１４３と感熱素子１４１からなる分圧回路を含んで構成されている。感熱素子１４１は、温度によって抵抗値が変化する素子であり、シャント抵抗２１０に直接あるいは所定の基板を介して取り付けられて熱的に結合している。図２に示す例では、シャント抵抗２１０の温度が上昇すると感熱素子１４１の温度も上昇し、これに伴って感熱素子１４１の抵抗値が高くなり、アナログ−デジタル変換器１４２から出力されるシャント温度データの値が大きくなる。
【００３０】
（３）警報装置１６０は、ＬＥＤ１６２とスピーカ１６４を含んで構成されている。異常を視覚的に知らせるためにＬＥＤ１６２が用いられる。例えば、異常発生時にＬＥＤが点灯する。また、異常を聴覚的に知らせるためにスピーカ１６４が用いられる。例えば、異常発生時に所定の警報音がスピーカ１６４から出力される。
【００３１】
（４）通信処理部１７０は、通信コントローラ１７２とドライバ１７４を含んで構成されている。通信コントローラ１７２は、シャント抵抗２１０の異常発生時にマイクロコンピュータ１８０から出力されるシャント異常信号を、デジタル通信用（例えばＬＩＮ）の所定のフォーマットに変換して変調処理を行う。変調された信号（デジタル変調信号）は、ドライバ１７４から通信線を介してＥＣＵ３００に向けて送信される。
【００３２】
（５）マイクロコンピュータ１８０は、ＣＰＵ１８２、ＲＯＭ１８４、ＲＡＭ１８６、入出力処理部（Ｉ／Ｏ）１８８を含んで構成されており、ＲＯＭ１８４に格納されている所定の動作プログラムをＣＰＵ１８２で実行することにより、図１に示したシャント異常検出部１４４、電流値計算部１５０、０点補正部１５２の各動作を行う。また、ＲＡＭ１８６が記憶部１５４として用いられる。本実施形態では、マイクロコンピュータ１８０を用いてシャント異常検出部１４４、電流値計算部１５０、０点補正部１５２の各動作を行うようにしたが、同じ動作を専用のロジック回路で行うようにしてもよい。
【００３３】
なお、電圧増幅部１３０は、正負のシャント電圧（バッテリ２００の充放電電流）を増幅する必要があるため、そのための構成が必要となるが、本発明ではシャント電圧の検出方法自体は既存の手法をそのまま適用可能であるため詳細については省略されている。具体的には、正のシャント電圧を増幅する増幅器と負のシャント電圧を増幅する増幅器を別々に備え、シャント電圧の極性に応じてどちらか一方の増幅器の出力を用いるようにしたり、必ず正のシャント電圧（あるいは負のシャント電圧）が得られるように、所定のバイアス電圧を印加した後のシャント電圧を増幅器で増幅するなどの手法が考えられる。
【００３４】
上述した電圧増幅部１３０、アナログ−デジタル変換器１３２が電圧検出手段に、電流値計算部１５０が電流値検出手段に、シャント異常検出部１４４が異常検出手段に、警報装置１６０、通信処理部１７０が通知手段に、温度検知部１４０、アナログ−デジタル変換器１４２が温度検出手段に、グランド切り替え部１２０が接続切り替え手段、バイパス手段に、０点補正部１５２が０点補正手段にそれぞれ対応する。
【００３５】
本実施形態のバッテリ充放電電流検出装置１００はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。図３は、バッテリ充放電電流検出装置１００において電流検出を行うメイン動作フローを示す流れ図である。このメイン動作フローは、一定の時間間隔（例えば４ｍｓｅｃ毎）に実施される。または、割り込み動作などで一部または全体を不定期に実行してもよい。
【００３６】
まず、シャント異常検出部１４４は、シャント抵抗２１０に異常があるか否かを判定する（ステップ１００）。異常がある場合には肯定判断が行われ、シャント異常検出部１４４は、グランド切り替え部１２０に指示を送ってシャント異常時処理を行う（ステップ１０１）。
【００３７】
また、シャント抵抗２１０に異常がない場合はステップ１００の判定において否定判断が行われ、次に、０点補正部１５２は、０点補正のタイミングか否かを判定する（ステップ１０２）。例えば、３秒間隔で０点補正を行い、その間隔をタイマで計測するものとすると、タイマ起動時から３秒が経過してタイマからタイムアップ信号が出力されたか否かを調べることにより、ステップ１０２の判定を行うことができる。０点補正のタイミングが到来した場合にはステップ１０２の判定において肯定判断が行われ、次に、０点補正部１５２は０点補正処理を行い（ステップ１０３）、タイマをリセットする（ステップ１０４）。
【００３８】
タイマリセット後、あるいは、０点補正のタイミングが到来していない場合にはステップ１０２の判定において否定判断が行われた後に、電流値計算部１５０は、記憶部１５４に格納されている０点補正処理のデータを読み込み（ステップ１０５）、シャント電圧に基づいてシャント抵抗２１０を通して流れるバッテリ２００の充放電電流（バッテリ電流）を計算する（ステップ１０６）。計算によって得られたバッテリ電流の値は、通信処理部１７０からＥＣＵ３００に送られる（ステップ１０７）。このようにして、一連のバッテリ電流検出動作が終了する。
【００３９】
図４は、図３のステップ１００において行われるシャント抵抗の異常判定の具体例を示す流れ図である。まず、シャント異常検出部１４４は、アナログ−デジタル変換器１４２から出力されるシャント温度データを読み込み（ステップ２００）、この読み込んだシャント温度データに基づいてシャント抵抗２１０の温度が許容値の上限値であるＴｍａｘを超えたか否かを判定する（ステップ２０１）。越えた場合には肯定判断が行われ、シャント異常であると判定される（ステップ２０２）。
【００４０】
また、シャント異常検出部１４４は、アナログ−デジタル変換器１３２から出力されるシャント電圧データを読み込み（ステップ２０３）、この読み込んだシャント電圧データに基づいてシャント電圧が許容値の上限値Ｖｍａｘを超えていないか、下限値Ｖｍｉｎよりも低くなっていないかを判定する（ステップ２０４、２０５）。いずれかに該当する場合には各ステップにおいて肯定判断が行われ、シャント異常であると判断される（ステップ２０６）。
【００４１】
図５は、図３のステップ１０１において行われるシャント異常時処理の具体例を示す流れ図である。まず、シャント異常検出部１４４は、グランド切り替え部１２０に指示を送ってグランドの接続状態を切り替える（ステップ３００）。具体的には、バッテリ電流検出時にはスイッチＳＷ１がオフに、スイッチＳＷ２がオンになっており、これをスイッチＳＷ１、ＳＷ２をともにオンに切り替える。その後、警報装置１６０を用いてＬＥＤ１６２の点灯とスピーカ１６４からの警報音の出力が行われ（ステップ３０１）、通信処理部１７０を用いてＥＣＵ３００に対するシャント異常信号の送信が行われる（ステップ３０２）。
【００４２】
図６は、図３のステップ１０３において行われる０点補正処理の具体例を示す流れ図である。まず、０点補正部１５２は、グランド切り替え部１２０に指示を送ってスイッチＳＷ２をオフに、スイッチＳＷ１をオンに切り替える（ステップ４００、４０１）。これにより、電圧増幅部１３０の入力端子間がスイッチＳＷ１を介して短絡されるため、シャント抵抗２１０に流れる電流が０Ａであってシャント電圧が０Ｖの状態が仮想的に生成される。
【００４３】
０点補正部１５２は、このような接続状態に対応して得られたシャント電圧を０点として記憶部１５４に記録する（ステップ４０２）。その後、０点補正部１５２は、グランド切り替え部１２０に指示を送ってスイッチＳＷ１をオフに、スイッチＳＷ２をオンに切り替える（ステップ４０３、４０４）。電流値計算部１５０は、このようにして記憶部１５４に記憶された０点の値を、実際に得られたシャント電圧の値から減算することにより、０点補正後のシャント電圧を取得して正確なシャント電流を計算することができる。
【００４４】
このように、本実施形態のバッテリ充放電電流検出装置１００では、電源接続用の負極側端子を、シャント抵抗２１０の一方端（バッテリ２００と反対側）が接続されたグランドではなく、バッテリ２００の負極側端子に接続しているため、エンジンのクランキング時やパワーステアリング等の大電流電気負荷使用時に大電流が流れた場合であってもシャント抵抗２１０による電圧降下の影響を排除することができ、バッテリ充放電電流検出装置１００の動作を安定させることによる電流検出精度の向上が可能となる。また、シャント抵抗２１０の異常を検出して通知を行うことにより、それ以上状態が悪化しないように未然に負荷電流を減らしたり、修理あるいは交換等の対策を講じることが可能となる。
【００４５】
また、シャント異常検出部１４４はシャント電圧に基づいて異常の有無を検出しており、正常範囲を外れるシャント電圧が検出されたときに確実にシャント抵抗２１０の異常を検出することができる。しかも、バッテリ２００の充放電電流検出用にシャント電圧を検出しているため、特別な構成を追加することなくシャント抵抗２１０の異常を検出することができる。
【００４６】
また、シャント異常検出部１４４は、温度検知部１４０を用いて検出されたシャント温度に基づいて異常の有無を検出しており、シャント抵抗２１０の抵抗値が異常に高くなって発熱量が許容範囲を超えた場合等の異常を検出することができる。また、シャント抵抗２１０の温度がわかれば、予め測定しておいたシャント抵抗２１０の抵抗値と温度との関係に基づいて温度補償を行うことも可能になり、容易に電流検出精度を上げることができる。特に、電流検出抵抗と熱結合された感熱素子１４１を用いてシャント温度を検出することにより、シャント抵抗２１０の異常を確実に検出することができる。また、シャント抵抗２１０がバッテリ２００の負極側端子と熱的に結合されている場合には、バッテリ温度を検出することが可能になるため、シャント抵抗２１０の異常を検出することでバッテリ２００の異常を検出することもできる。
【００４７】
また、上述した通知手段は、異常を視覚的あるいは聴覚的に知らせる警報装置であることが望ましい。これにより、他の装置（外部制御装置等）を用いることなく、異常を運転者等に直接知らせることができる。
【００４８】
また、シャント抵抗２１０に異常が検出されたときに、シャント抵抗２１０と並列にバイパス手段を接続するグランド切り替え部１２０が用いられているため、シャント抵抗２１０の抵抗値が異常に高くなったり溶断等が発生した場合であっても、バッテリ充放電電流検出装置１００がグランドから完全に浮いてしまうことを防止することができ、シャント抵抗２１０の異常が発生した場合であってもその旨を確実に通信でＥＣＵ３００に通知することができる。
【００４９】
また、シャント抵抗２１０と並列にグランド切り替え部１２０によるバイパス手段を接続することにより、シャント抵抗２１０の両端電圧を仮想的に０にすることができるため、シャント抵抗２１０に電流が流れていない状態をつくることができ、このときの電圧（あるいは電流）検出値を用いた０点補正を行うことにより、電流検出精度を上げることができる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、シャント抵抗２１０に異常が発生したときにグランド切り替え部１２０による接続状態を切り替えたが（図５のステップ３００）、別の方法でグランドが浮いてしまうことを防止するようにしてもよい。
【００５１】
図７は、シャント抵抗２１０に異常が生じたときにグランドが浮くことを防止する変形例を示す図である。図７に示すグランド（ＧＮＤ）自動切り替え部１９０は、シャント抵抗２１０と並列に接続された互いに極性が反対の第１および第２のダイオード１９２、１９４を備えている。シャント抵抗２１０に異常が発生してその両端電圧が第１のダイオード１９２の順方向電圧降下よりも高くなっても（シャント抵抗２１０が溶断等によりオープンした場合も含む）、第１のダイオード１９２を介してバッテリ２００とグランドとの間で電流を流すことができる。したがって、バッテリ充放電電流検出装置１００がグランドから完全に浮いてしまうことを防止することができ、シャント抵抗２１０の異常の有無に関係なく（異常が生じた場合であっても）確実に通信を行うことが可能となる。また、バッテリ２００の充放電電流を流すことが可能なパワー素子としての第１および第２のダイオード１９２、１９４を用いることにより、シャント抵抗２１０に異常が発生した場合であってもバッテリ２００の充放電動作を継続することができる。なお、図７に示す構成は、図１に示すグランド切り替え部１２０とともに用いてもよいし、グランド切り替え部１２０と置き換えるようにしてもよい。
【００５２】
また、上述した実施形態では、シャント異常時処理（図３のステップ１０１）として必ずグランド切り替え部１２０の接続を切り替えたが（図５のステップ３００）、必要な場合に限って接続切り替えを行うようにしてもよい。
【００５３】
図８は、シャント抵抗２１０に異常が発生した場合に行われるシャント異常時処理において、必要に応じてグランド切り替え部１２０による接続切り替えを行うようにした場合の流れ図である。なお、図８に示す流れ図は、グランド切り替えのみに着目した動作手順が示されており、異常発生時に行われる通知については省略されている。
【００５４】
異常発生時には（ステップ５００において肯定判断）、シャント異常検出部１４４は、グランド切り替えが必要か否かを判定する（ステップ５０１）。例えば、シャント温度に基づいてシャント抵抗２１０が異常であると判定されたがシャント抵抗２１０の抵抗値やシャント電圧が正常範囲にある場合や、シャント抵抗２１０が短絡してしまってシャント電圧が正常範囲を超えて低い場合などは、シャント抵抗２１０が異常であるがグランド切り替えは必要ない。反対に、シャント電圧が正常範囲を越えて高くなったり、シャント電圧の変動が激しくて安定しない場合などはグランド切り替えが必要であって、ステップ５０１の判定において肯定判断が行われ、グランド切り替えが実施される（ステップ５０２）。
【００５５】
また、上述した実施形態では、通信線を介してバッテリ充放電電流検出装置１００とＥＣＵ３００との間の通信を行うようにしたが、この通信を通信線を介さない無線通信手段によって行うようにしてもよい。例えば、図２に示すドライバ１７４を電波を用いた無電ドライバあるいは赤外線を用いた赤外線ドライバに置き換えればよい。これにより、シャント抵抗２１０の抵抗値が異常に高くなったり溶断等が発生した場合に、バッテリ充放電電流検出装置１００がグランドから浮くか否かにかかわらず、通信によってシャント抵抗２１０の異常をＥＣＵ３００に通知することが可能となる。なお、当然であるが、この場合にはＥＣＵ３００側にも電波あるいは赤外線の受信部を備える必要がある。
【符号の説明】
【００５６】
１００ バッテリ充放電電流検出装置
１１０ 電源回路
１２０ グランド（ＧＮＤ）切り替え部
１３０ 電圧増幅部
１３２、１４２ アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）
１４０ 温度検知部
１４１ 感熱素子
１４４ シャント異常検出部
１５０ 電流値計算部
１５２ ０点補正部
１５４ 記憶部
１６０ 警報装置
１６２ ＬＥＤ
１６４ スピーカ
１７０ 通信処理部
１７２ 通信コントローラ
１７４ ドライバ
１８０ マイクロコンピュータ
１８２ ＣＰＵ
１８４ ＲＯＭ
１８６ ＲＡＭ
１８８ 入出力処理部（Ｉ／Ｏ）
２００ バッテリ
２１０ シャント抵抗
３００ ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたバッテリの充放電電流を、前記バッテリの負極側端子に接続された電流検出抵抗を用いて検出するバッテリ充放電電流検出装置において、
前記電流検出抵抗の両端電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出された前記電流検出抵抗の両端電圧に基づいて前記バッテリの充放電電流を検出する電流値検出手段と、前記電流検出抵抗の異常の有無を検出する異常検出手段とを備えるとともに、電源接続用の負極側端子を前記バッテリの負極側端子に接続し、
前記異常検出手段によって異常が検出されたときに、前記電流検出抵抗と並列にバイパス手段を接続する接続切り替え手段をさらに備えることを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記接続切り替え手段は、前記電流検出抵抗と前記電圧検出手段との間に接続されているとともに、前記バイパス手段は２つのスイッチからなり、
一方のスイッチは前記電圧検出手段の入力端子間に接続され、他方のスイッチは前記電流検出抵抗における前記バッテリの負極側端子と接続されていない側と前記一方のスイッチとの間に接続されることを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記バイパス手段としての２つのスイッチをともにオンすることにより、前記接続切り替え手段を前記電流検出抵抗に対するバイパス手段として用いることを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項４】
請求項２又は３において、
前記バイパス手段としての前記一方のスイッチをオンするとともに前記他方のスイッチをオフすることにより、前記電流検出抵抗の両端電圧が仮想的に０となる状態を実現することで、前記電流検知検出手段の０点補正を行う０点補正手段をさらに備えることを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記接続切り替え手段によって接続を切り替えることにより前記電流検出抵抗の両端電圧が仮想的に０となる状態を実現することで、前記電流検知検出手段の０点補正を行う０点補正手段をさらに備えることを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記異常検出手段は、前記電圧検出手段によって検出された前記電流検出抵抗の両端電圧に基づいて異常の有無を検出することを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記電流検出抵抗の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記異常検出手段は、前記温度検出手段によって検出された温度に基づいて異常の有無を検出することを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記異常検出手段によって検出した異常を外部に通知する通知手段をさらに備え、
前記通知手段は、通信線を介さない無線通信手段によって外部制御装置に向けて異常を通知することを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項９】
請求項１において、
前記異常検出手段によって検出した異常を外部に通知する通知手段をさらに備え、
前記通知手段は、異常を視覚的あるいは聴覚的に知らせる警報装置であることを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項１０】
車両に搭載されたバッテリの充放電電流を、前記バッテリの負極側端子に接続された電流検出抵抗を用いて検出するバッテリ充放電電流検出装置において、
前記電流検出抵抗の両端電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出された前記電流検出抵抗の両端電圧に基づいて前記バッテリの充放電電流を検出する電流値検出手段と、前記電流検出抵抗の異常の有無を検出する異常検出手段とを備えるとともに、電源接続用の負極側端子を前記バッテリの負極側端子に接続し、
前記電流検出抵抗と並列に接続された互いに極性が反対の第１および第２のダイオードをさらに備えることを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項１】
車両に搭載されたバッテリの充放電電流を、前記バッテリの負極側端子に接続された電流検出抵抗を用いて検出するバッテリ充放電電流検出装置において、
前記電流検出抵抗の両端電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出された前記電流検出抵抗の両端電圧に基づいて前記バッテリの充放電電流を検出する電流値検出手段と、前記電流検出抵抗の異常の有無を検出する異常検出手段とを備えるとともに、電源接続用の負極側端子を前記バッテリの負極側端子に接続し、
前記異常検出手段によって異常が検出されたときに、前記電流検出抵抗と並列にバイパス手段を接続する接続切り替え手段をさらに備えることを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記接続切り替え手段は、前記電流検出抵抗と前記電圧検出手段との間に接続されているとともに、前記バイパス手段は２つのスイッチからなり、
一方のスイッチは前記電圧検出手段の入力端子間に接続され、他方のスイッチは前記電流検出抵抗における前記バッテリの負極側端子と接続されていない側と前記一方のスイッチとの間に接続されることを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記バイパス手段としての２つのスイッチをともにオンすることにより、前記接続切り替え手段を前記電流検出抵抗に対するバイパス手段として用いることを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項４】
請求項２又は３において、
前記バイパス手段としての前記一方のスイッチをオンするとともに前記他方のスイッチをオフすることにより、前記電流検出抵抗の両端電圧が仮想的に０となる状態を実現することで、前記電流検知検出手段の０点補正を行う０点補正手段をさらに備えることを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記接続切り替え手段によって接続を切り替えることにより前記電流検出抵抗の両端電圧が仮想的に０となる状態を実現することで、前記電流検知検出手段の０点補正を行う０点補正手段をさらに備えることを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記異常検出手段は、前記電圧検出手段によって検出された前記電流検出抵抗の両端電圧に基づいて異常の有無を検出することを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記電流検出抵抗の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記異常検出手段は、前記温度検出手段によって検出された温度に基づいて異常の有無を検出することを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記異常検出手段によって検出した異常を外部に通知する通知手段をさらに備え、
前記通知手段は、通信線を介さない無線通信手段によって外部制御装置に向けて異常を通知することを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項９】
請求項１において、
前記異常検出手段によって検出した異常を外部に通知する通知手段をさらに備え、
前記通知手段は、異常を視覚的あるいは聴覚的に知らせる警報装置であることを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【請求項１０】
車両に搭載されたバッテリの充放電電流を、前記バッテリの負極側端子に接続された電流検出抵抗を用いて検出するバッテリ充放電電流検出装置において、
前記電流検出抵抗の両端電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出された前記電流検出抵抗の両端電圧に基づいて前記バッテリの充放電電流を検出する電流値検出手段と、前記電流検出抵抗の異常の有無を検出する異常検出手段とを備えるとともに、電源接続用の負極側端子を前記バッテリの負極側端子に接続し、
前記電流検出抵抗と並列に接続された互いに極性が反対の第１および第２のダイオードをさらに備えることを特徴とするバッテリ充放電電流検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−３３６３２（Ｐ２０１１−３３６３２Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０２１３３（Ｐ２０１０−２０２１３３）
【出願日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【分割の表示】特願２００７−２９８８１０（Ｐ２００７−２９８８１０）の分割
【原出願日】平成１９年１１月１９日（２００７．１１．１９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【分割の表示】特願２００７−２９８８１０（Ｐ２００７−２９８８１０）の分割
【原出願日】平成１９年１１月１９日（２００７．１１．１９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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