JP5099057B2 - Detection value correction device for current sensor - Google Patents
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Description
本発明は、電流センサの検出値を補正する検出値補正装置に関する。 The present invention relates to a detection value correction apparatus that corrects a detection value of a current sensor.
電流経路に流れる電流に応じて発生する磁界を検出することにより当該電流を検出する磁気検出型の電流センサがある。 There is a magnetic detection type current sensor that detects a current generated by detecting a magnetic field generated according to a current flowing in a current path.
特許文献1には、直流電源から電気回路に電流供給する供給経路の接続および遮断を行う接続部と、上記供給経路に流れる電流を検出する電流センサとを含む車両において、接続部を遮断状態に保持し電流センサのオフセット値を観測し、接続部を接続状態としたときの電流センサの出力を上記オフセット値により補正することが記載されている。 In Patent Document 1, in a vehicle including a connection portion that connects and disconnects a supply path for supplying current from a DC power supply to an electric circuit, and a current sensor that detects a current flowing through the supply path, the connection portion is in a disconnected state. It is described that the offset value of the current sensor is observed and the output of the current sensor when the connection portion is in the connected state is corrected by the offset value.
特許文献2には、二次電池と電気機器との接続を遮断した状態のときに電流センサによって検出される電流に基づいて、電流センサにより検出電流を補正することが記載されている。
特許文献3には、二次電池に予期せぬ充電電流が流れるか否かを判断するために、二次電池に流れる電流の大きさが閾値充電電流を超えるか否かを判断する構成において、電流検出部の検出能力等にオフセットがある場合等には、そのオフセットを考慮して閾値充電電流を設定することが記載されている。 In Patent Document 3, in order to determine whether an unexpected charging current flows in the secondary battery, in the configuration for determining whether the magnitude of the current flowing in the secondary battery exceeds a threshold charging current, In the case where there is an offset in the detection capability or the like of the current detection unit, the threshold charging current is set in consideration of the offset.
ところで、磁気検出型の電流センサと電磁リレーとが互いに近接して配置される場合、電磁リレーがオン状態のとき、当該電磁リレーの接点を駆動するための電磁石によって発生する磁界の影響により、電流センサに検出誤差が生じる。特に、集磁コアを用いずに磁界を直接検出するコアレス型の電流センサなど、外部からの印加磁界の影響を受け易い磁気検出型の電流センサを採用した場合に、電流検出精度の悪化が顕著である。また、装置の小型化により電流センサと電磁リレーとの間の距離が近接した場合にも、電流検出精度の悪化が顕著となる。 By the way, when the magnetic detection type current sensor and the electromagnetic relay are arranged close to each other, when the electromagnetic relay is in the ON state, the current is influenced by the influence of the magnetic field generated by the electromagnet for driving the contact of the electromagnetic relay. A detection error occurs in the sensor. In particular, when a magnetic detection type current sensor that is easily affected by an externally applied magnetic field, such as a coreless type current sensor that directly detects a magnetic field without using a magnetic collecting core, is used, the current detection accuracy is significantly deteriorated. It is. In addition, even when the distance between the current sensor and the electromagnetic relay is close due to the downsizing of the device, the current detection accuracy is significantly deteriorated.
本発明は、電磁リレーによる電流センサの検出誤差を補正することが可能な、電流センサの検出値補正装置を提供する。 The present invention provides a detection value correction device for a current sensor capable of correcting a detection error of the current sensor by an electromagnetic relay.
本発明に係る電流センサの検出値補正装置は、直流電源の正極と負荷との間に接続された正極側の電磁リレーと、前記直流電源の負極と前記負荷との間に接続された負極側の電磁リレーと、前記直流電源と前記負荷との間の電流経路に流れる電流に応じて発生する磁界を検出することにより前記電流を検出する電流センサとを含むシステムにおける、電流センサの検出値補正装置であって、前記電磁リレーのうち正極側の電磁リレーのみをオン状態とした場合における前記電流センサの検出値と、前記電磁リレーのうち負極側の電磁リレーのみをオン状態とした場合における前記電流センサの検出値とを用いて、前記正極側および負極側の電磁リレーが共にオン状態である場合における前記電流センサの検出値を補正することを特徴とする。 A detection value correction apparatus for a current sensor according to the present invention includes a positive electromagnetic relay connected between a positive electrode of a DC power supply and a load, and a negative electrode side connected between the negative electrode of the DC power supply and the load. Correction of the detected value of the current sensor in a system including an electromagnetic relay and a current sensor that detects the current by detecting a magnetic field generated according to a current flowing in a current path between the DC power source and the load A detection value of the current sensor when only the positive electromagnetic relay is turned on among the electromagnetic relays, and the detected value when only the negative electromagnetic relay is turned on among the electromagnetic relays. Using the detected value of the current sensor, the detected value of the current sensor when both the positive and negative electromagnetic relays are in the on state is corrected.
本発明によれば、電磁リレーによる電流センサの検出誤差を補正することができる。 According to the present invention, it is possible to correct a detection error of a current sensor by an electromagnetic relay.
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態に係る電流センサ検出値補正装置10を含むシステム100の構成の一例を示す概略図である。図1において、システム100は、直流電源1、負荷2、システムメインリレー(以下、「SMR」と称す)3B,3G,3P、抵抗4、電流センサ5、電流センサ検出値補正装置10を含む。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a
直流電源1は、直流電力を供給する電源である。一つの態様では、直流電源1は、充放電可能な電源であり、例えば、二次電池や大容量キャパシタなどである。この直流電源1の正極には電源ラインL1が接続されており、負極にはアースラインL2が接続されている。 The DC power source 1 is a power source that supplies DC power. In one aspect, the DC power supply 1 is a chargeable / dischargeable power supply, such as a secondary battery or a large-capacity capacitor. A power supply line L1 is connected to the positive electrode of the DC power supply 1, and an earth line L2 is connected to the negative electrode.
負荷2は、直流電源1からの電力の供給を受ける電気負荷である。一つの態様では、システム100は、ハイブリッド車や電気自動車に搭載される駆動システムであり、負荷2は、直流電源1の電圧を平滑化するコンデンサ、当該コンデンサを介して直流電源1から電力供給を受けるインバータ、当該インバータにより駆動される走行用のモータなどを含む。このような構成は例えば特許文献1に開示されており、ここでは詳しい説明は省略する。
The
SMR3Bは、直流電源1の正極と負荷2との間に接続された正極側の電磁リレーである。SMR3Gは、直流電源1の負極と負荷2との間に接続された負極側の電磁リレーである。SMR3Pは、SMR3Gに並列に接続された電磁リレーであり、このSMR3Pには抵抗4が直列に接続されている。SMR3B,3G,3Pは、電磁石と、当該電磁石により駆動される接点とを含み、電磁石が非励磁状態(非通電状態)にあるときに接点が開状態(オフ状態)に保持され、電磁石が励磁状態(通電状態)にあるときに接点が閉状態(オン状態)に保持されるように構成されている。
The
ここで、直流電源1から負荷2への電力供給を開始する際の動作について簡単に説明する。まず、SMR3Bがオンされた後に、SMR3Pがオンされる。これにより、直流電源1と負荷2内のコンデンサとが抵抗4を介して接続され、抵抗4により突入電流が抑制されつつコンデンサの充電が開始される。そして、当該コンデンサがある程度充電された後、SMR3Pがオフされるとともに、SMR3Gがオンされる。これにより、直流電源1と負荷2とは、抵抗4を介さずに接続されることとなる。このように、SMR3Pおよび抵抗4は、電力供給開始時の突入電流を抑制するためのものであるが、これらは省略されてもよい。
Here, the operation when starting the power supply from the DC power supply 1 to the
電流センサ5は、直流電源1と負荷2との間の電流経路に流れる電流に応じて発生する磁界を検出することにより、上記電流経路に流れる電流を検出する磁気検出型の電流センサである。図1の例では、電流センサ5は、アースラインL2に設けられている。
The
電流センサ検出値補正装置10は、電流センサ5の検出値を補正する。具体的には、電流センサ検出値補正装置10は、電磁リレーのうち正極側の電磁リレー(SMR3B)のみをオン状態とした場合における電流センサ5の検出値と、電磁リレーのうち負極側の電磁リレー(SMR3G)のみをオン状態とした場合における電流センサ5の検出値とを用いて、正極側および負極側の電磁リレー(SMR3B,3G)が共にオン状態である場合における電流センサ5の検出値を補正する。
The current sensor detection
より具体的には、電流センサ検出値補正装置10は、下記(1)〜(5)の処理を実行する。なお、処理(1)〜(3)を実行する順序は特に限定されない。
(1)SMR3B,3G,3Pを全てオフ状態とした場合の、実電流ゼロの状態における電流センサ5の検出値を取得し、当該検出値をOFFSET_BASEとして記憶する。
(2)SMRのうちSMR3Bのみオン状態とした場合の、実電流ゼロの状態における電流センサ5の検出値を取得し、当該検出値をOFFSET_PLUSとして記憶する。
(3)SMRのうちSMR3Gのみオン状態とした場合の、実電流ゼロの状態における電流センサ5の検出値を取得し、当該検出値をOFFSET_MINUSとして記憶する。(4)記憶された値から、下記式によって、電流センサ5のオフセット誤差の補正値として、オフセット値OFFSETを求める。なお、下記式において、(OFFSET_PLUS−OFFSET_BASE)はSMR3Bによる誤差分であり、(OFFSET_MINUS−OFFSET_BASE)はSMR3Gによる誤差分である。
OFFSET
=OFFSET_BASE+(OFFSET_PLUS−OFFSET_BASE)+(OFFSET_MINUS−OFFSET_BASE)
=OFFSET_PLUS+OFFSET_MINUS−OFFSET_BASE
(5)上記オフセット値OFFSETを用いて、SMR3BおよびSMR3Gが共にオン状態である場合における電流センサ5の検出値Iを補正して、SMRオン中の電流値I’を求める。具体的には、下記式によって、SMRオン中の電流値I’を算出する。
I’=I−OFFSET
More specifically, the current sensor detection
(1) When the
(2) The detection value of the
(3) The detection value of the
OFFSET
= OFFSET_BASE + (OFFSET_PLUS−OFFSET_BASE) + (OFFSET_MINUS−OFFSET_BASE)
= OFFSET_PLUS + OFFSET_MINUS-OFFSET_BASE
(5) The offset value OFFSET is used to correct the detection value I of the
I '= I-OFFSET
図1の例では、電流センサ検出値補正装置10は、機能ブロックとして、SMR駆動部11と、電流センサオフセット算出部12と、電流検出値補正部13とを有している。
In the example of FIG. 1, the current sensor detection
SMR駆動部11は、SMR3B,3G,3Pを駆動し、SMR3B,3G,3Pのオンオフ状態を電流センサオフセット算出部12に渡す。SMR駆動部11は、SMR3B,3G,3Pが全てオフ状態である期間と、SMR3Bのみがオン状態である期間と、SMR3Gのみがオン状態である期間とが形成されるように、SMR3B,3G,3Pを駆動制御する。
The
電流センサオフセット算出部12は、SMR駆動部11からのオンオフ情報に基づき、SMR3B,3G,3Pが全てオフ状態である期間における電流センサ5の検出値と、SMR3Bのみがオン状態である期間における電流センサ5の検出値と、SMR3Gのみがオン状態である期間における電流センサ5の検出値とを取得し、これらの検出値からオフセット値OFFSETを算出する。
Based on the on / off information from the
電流検出値補正部13は、SMR3BおよびSMR3Gが共にオン状態である場合に、電流センサ5の検出値Iを取得し、電流センサオフセット算出部12により算出されたオフセット値OFFSETを用いて当該検出値Iを補正し、SMRオン中の電流値I’を求める。すなわち、電流検出値補正部13は、I’=I−OFFSETにより、SMRオン中の電流値I’を算出する。電流検出値補正部13は、算出したSMRオン中の電流値I’を最終出力として出力する。
The current detection
なお、電流センサ検出値補正装置10は、一つの態様では、ハードウェア資源とソフトウェアとの協働により実現され、例えば電子制御ユニット(ECU: Electronic Control Unit)である。具体的には、電流センサ検出値補正装置10の機能は、ROM(Read Only Memory)等の記録媒体に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてCPU(Central Processing Unit)により実行されることによって実現される。上記プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されることも可能であるし、データ信号として通信により提供されることも可能である。ただし、電流センサ検出値補正装置10は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、電流センサ検出値補正装置10は、物理的に1つの装置により実現されてもよいし、複数の装置により実現されてもよい。
In one aspect, the current sensor detection
図2は、システム100の具体的な構成の一例を示す概略図である。図2において、システム100は、直流電源1、負荷2、システムメインリレー(以下、「SMR」と称す)3B,3G,3P、抵抗4、電流センサ5、電池監視ユニット20、および電源管理ECU30を含む。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a specific configuration of the
図2の例では、システム100は、駆動源として内燃機関およびモータを有するハイブリッド車に搭載された駆動システムであり、直流電源1は二次電池であり、負荷2は、平滑用コンデンサ、DC−DCコンバータ、インバータ、モータなどを含んで構成される。
In the example of FIG. 2, the
電池監視ユニット20は、直流電源1(二次電池)の状態を監視する装置である。電池監視ユニット20は、電流センサ5の出力をA/D変換して、デジタルの電流検出値を例えばシリアル通信により電源管理ECU30に出力する。
The
電源管理ECU30は、負荷2に対する電源供給を管理する装置であり、本実施の形態では、電流センサ検出値補正装置の機能を含む。すなわち、電源管理ECU30は、SMR3B,3G,3Pを駆動制御するSMR駆動機能と、電流センサのオフセット値を算出する電流センサオフセット算出機能と、電流検出値の補正演算を行ってSMRオン中の電流値を出力する電流検出値補正機能とを有する。
The
図3は、図2のシステム100の動作の一例を示すタイムチャートである。図3には、システム100の起動状態を示すレディ信号(RDY信号)、SMR3B,SMR3G、およびSMR3Pのオンオフ状態が示されている。
FIG. 3 is a time chart showing an example of the operation of the
イグニッションオンの状態において、レディ信号、SMR3B、およびSMR3Gはオン状態であり、SMR3Pはオフ状態である。 In the ignition-on state, the ready signal, SMR3B, and SMR3G are on, and SMR3P is off.
イグニッションがオフにされると、レディ信号、SMR3B、およびSMR3Gがオフ状態となる。 When the ignition is turned off, the ready signal, SMR3B, and SMR3G are turned off.
その後、SMR3Bのみが所定期間だけオンされ、この期間においてOFFSET_PLUSの学習が行われる。
Thereafter, only the
SMR3Bがオフされた後、SMR3Gのみが所定期間だけオンされ、この期間においてOFFSET_MINUSの学習が行われる。 After SMR3B is turned off, only SMR3G is turned on for a predetermined period, and OFFSET_MINUS is learned during this period.
SMR3Gがオフされた後、全SMRオフの区間で、OFFSET_BASEの学習が行われる。 After SMR3G is turned off, OFFSET_BASE learning is performed in a section in which all SMRs are off.
その後、上記OFFSET_PLUS、OFFSET_MINUS、およびOFFSET_BASEに基づき、オフセット値OFFSETが算出される。 Thereafter, the offset value OFFSET is calculated based on the OFFSET_PLUS, OFFSET_MINUS, and OFFSET_BASE.
なお、上記のタイムチャートは一例であり、SMR3Bの単独オンの期間と、SMR3Gの単独オンの期間と、全SMRオフの期間とが設けられればよく、イグニッションオフ後のSMR3B,3G,3Pの動作は、適宜変更されてもよい。例えば、イグニッションオフ後に、SMRの溶着チェック等の異常検出処理が実行され、SMRの動作が上記と異なるものとなってもよい。
Note that the above time chart is an example, and it is sufficient to provide an SMR3B single-on period, an SMR3G single-on period, and all SMR-off periods, and operations of the
また、図3ではイグニッションオフ後にオフセット値の取得を行っているが、イグニッションオン時にオフセット値を取得することも可能である。ただし、イグニッションオン時にオフセット値を取得する場合、システム起動時間が遅くなるため、イグニッションオフ後に取得することが望ましい。 In FIG. 3, the offset value is acquired after the ignition is turned off. However, it is also possible to acquire the offset value when the ignition is turned on. However, when the offset value is acquired when the ignition is on, the system startup time is delayed, so it is desirable to acquire it after the ignition is off.
また、イグニッションオフ後にオフセット値を取得する場合には、補機電圧が所定値より高い場合にのみ、オフセット値の取得を行うことが好適である。これは、次の理由によるものである。イグニッションオン中(システム作動中)は、直流電源1の直流電圧を補機電圧に降圧するDC/DCコンバータが動作しているため、SMRは比較的高い補機電圧(14V付近)で駆動される。一方、イグニッションオフ後(システム停止後)は、上記DC/DCコンバータが停止する。このため、補機用二次電池が劣化していると、補機電圧が低下した状態となる。この補機電圧が低下した状態でSMRをオンした場合、SMR内部の電磁石を流れる電流が低下することで、SMRの発生磁場が、システム作動中の発生磁場よりも低下したものとなる。このため、補機用二次電池の劣化により補機電圧が低下した状態でオフセット値の学習を実行すると、オフセット値の学習精度が悪化し、ひいては電流検出精度が悪化することになる。 Further, when the offset value is acquired after the ignition is turned off, it is preferable to acquire the offset value only when the auxiliary machine voltage is higher than a predetermined value. This is due to the following reason. While the ignition is on (system is operating), the DC / DC converter that reduces the DC voltage of the DC power supply 1 to the auxiliary machine voltage is operating, so the SMR is driven at a relatively high auxiliary machine voltage (around 14V). . On the other hand, after the ignition is turned off (after the system is stopped), the DC / DC converter is stopped. For this reason, when the secondary battery for auxiliary machines has deteriorated, it will be in the state which the auxiliary machine voltage fell. When the SMR is turned on in a state where the auxiliary machine voltage is lowered, the current flowing through the electromagnet in the SMR is lowered, so that the magnetic field generated by the SMR is lower than the magnetic field generated during system operation. For this reason, if the offset value learning is performed in a state where the auxiliary device voltage is lowered due to the deterioration of the secondary battery for auxiliary machinery, the learning accuracy of the offset value is deteriorated, and consequently the current detection accuracy is deteriorated.
以上のとおり、本実施の形態では、直流電源の正極と負荷との間に接続された正極側の電磁リレーと、直流電源の負極と負荷との間に接続された負極側の電磁リレーと、直流電源と負荷との間の電流経路に流れる電流に応じて発生する磁界を検出することにより上記電流を検出する電流センサとを含むシステムにおいて、電流センサ検出値補正装置は、上記電磁リレーのうち正極側の電磁リレーのみをオン状態とした場合における電流センサの検出値と、上記電磁リレーのうち負極側の電磁リレーのみをオン状態とした場合における電流センサの検出値とを用いて、正極側および負極側の電磁リレーが共にオン状態である場合における電流センサの検出値を補正する。このため、本実施の形態によれば、電磁リレーによる電流検出誤差を補正し、電流検出精度を向上させることができる。これにより、例えば、電流検出値を用いて直流電源の残存容量(SOC: State of Charge)を推定する場合に、SOCの推定精度を向上させることができる。 As described above, in the present embodiment, a positive-side electromagnetic relay connected between the positive electrode of the DC power supply and the load, a negative-side electromagnetic relay connected between the negative electrode of the DC power supply and the load, In a system including a current sensor that detects the current by detecting a magnetic field generated according to a current flowing in a current path between a DC power source and a load, the current sensor detection value correction device includes the electromagnetic relay Using the detected value of the current sensor when only the positive electromagnetic relay is turned on and the detected value of the current sensor when only the negative electromagnetic relay of the electromagnetic relays is turned on, the positive side Then, the detection value of the current sensor is corrected when both the negative-side electromagnetic relay and the negative-side electromagnetic relay are on. For this reason, according to this Embodiment, the electric current detection error by an electromagnetic relay can be correct | amended, and electric current detection accuracy can be improved. Thereby, for example, when estimating the remaining capacity (SOC: State of Charge) of the DC power source using the current detection value, it is possible to improve the estimation accuracy of the SOC.
1 直流電源、2 負荷、3B,3G,3P システムメインリレー(SMR)、4 抵抗、5 電流センサ、10 電流センサ検出値補正装置。 1 DC power supply, 2 load, 3B, 3G, 3P system main relay (SMR), 4 resistance, 5 current sensor, 10 current sensor detection value correction device.
Claims (1)
前記電磁リレーのうち正極側の電磁リレーのみをオン状態とした場合における前記電流センサの検出値と、前記電磁リレーのうち負極側の電磁リレーのみをオン状態とした場合における前記電流センサの検出値とを用いて、前記正極側および負極側の電磁リレーが共にオン状態である場合における前記電流センサの検出値を補正することを特徴とする電流センサの検出値補正装置。 A positive electromagnetic relay connected between a positive electrode of a DC power supply and a load; a negative electromagnetic relay connected between a negative electrode of the DC power supply and the load; and the DC power supply and the load. A detection value correction device for a current sensor in a system including a current sensor for detecting the current by detecting a magnetic field generated according to a current flowing in a current path between the current sensors,
The detected value of the current sensor when only the positive electromagnetic relay of the electromagnetic relays is turned on, and the detected value of the current sensor when only the negative electromagnetic relay of the electromagnetic relays is turned on And correcting the detection value of the current sensor when both the positive and negative electromagnetic relays are in the ON state.
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