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公開番号2025109509
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-25
出願番号2024003442
出願日2024-01-12
発明の名称充電システム
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H02J 7/00 20060101AFI20250717BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】本明細書は、複数のステータコイルを巧みに使ってステータコイルを用いた昇圧回路のインダクタンスを高める。
【解決手段】本明細書が開示する充電システムは、インバータ、モータ、受電端子、充電スイッチを備える。インバータは、直流正極端と直流負極端とN個の交流端を備えている(N>1)。モータは、N個のステータコイルを備える。N個のステータコイルの夫々の一端がインバータのN個の交流端の夫々に接続されている。N個のステータコイルの夫々の他端は中性点に接続されている。受電端子は受電正極端と受電負極端を備えており、受電端子に電源が接続される。受電負極端はバッテリ負極に接続される。充電スイッチは、1個以上N個未満の前記ステータコイルの一端を、受電正極端に接続する。スイッチング素子とステータコイルを用いた昇圧回路において、いくつかのステータコイルが直列にされるので、総インダクタンスが高くなる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電源の電圧を昇圧してバッテリを充電する充電システムであり、
直流正極端と直流負極端とＮ個の交流端を備えており、前記直流正極端と前記直流負極端が前記バッテリに接続されているインバータと、
それぞれの一端がそれぞれの前記交流端に接続されており他端が中性点に接続されているＮ個のステータコイルを備えているモータと、
前記電源が接続可能な受電正極端と受電負極端を備えており、前記受電負極端が前記バッテリのバッテリ負極端に接続されている受電端子と、
１個以上Ｎ個未満の前記ステータコイルの前記一端を、前記受電正極端に接続する充電スイッチと、
を備えている、充電システム
続きを表示（約 340 文字）【請求項２】
液体冷媒で前記ステータコイルを冷却する冷却器をさらに備えており、
前記充電スイッチは、１個の前記ステータコイルの一端を前記受電正極端に接続し、
前記充電スイッチに接続されている前記ステータコイルが、他のステータコイルよりも鉛直下方に位置している、請求項１に記載の充電システム。
【請求項３】
前記受電正極端を、前記ステータコイルをバイパスして前記バッテリ正極端に接続するダイレクト充電スイッチを備えている、請求項１に記載の充電システム。
【請求項４】
直流端が前記バッテリに接続されており、交流端が複数の前記ステータコイルの他端に接続されているサブインバータをさらに備えている、請求項１に記載の充電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、インバータとモータを備えており、インバータのスイッチング素子とモータのステータコイルを昇圧回路として用いてバッテリを充電することができる充電システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
モータのステータコイルとインバータのスイッチング素子の回路は昇圧回路として使えることが知られている。特許文献１には、モータのステータコイルとインバータの下スイッチング素子を昇圧回路として使ってバッテリよりも出力電圧が低い電源でバッテリを充電する装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１の装置では、バッテリを充電する際、複数のステータコイルが接続されている中性点に電源を接続する。電源の電流は中性点を通じてステータコイルに流れる。第１インバータの下スイッチング素子をオンオフすることで、電源の電圧はステータコイルで昇圧される。電源の電力は、中性点／ステータコイル／第１インバータを通じてバッテリに流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－１１４９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ステータコイルの電気特性は、モータの要求性能に基づいて定められる。それゆえ、ステータコイルの電気特性は、昇圧回路に最適とは限らない。モータのステータコイルのインダクタンスは、昇圧回路のリアクトルに要求されるインダクタンスよりも低い。昇圧回路のインダクタンスが低いと交流損失が大きくなる。本明細書は、複数のステータコイルを巧みに使ってステータコイルを用いた昇圧回路のインダクタンスを高める技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する充電システムは、インバータ、モータ、受電端子、充電スイッチを備える。インバータは、直流正極端と直流負極端とＮ個の交流端を備えている（Ｎ＞１）。モータは、Ｎ個のステータコイルを備える。Ｎ個のステータコイルのそれぞれの一端がインバータのＮ個の交流端のそれぞれに接続されている。Ｎ個のステータコイルのそれぞれの他端は中性点に接続されている。受電端子は受電正極端と受電負極端を備えており、受電端子に電源が接続される。受電負極端はバッテリの負極（バッテリ負極）に接続される。充電スイッチは、１個以上Ｎ個未満の前記ステータコイルの前記一端を、前記受電正極端に接続する。
【０００７】
説明の都合上、充電スイッチに接続されるステータコイルを上流コイルと称し、他のステータコイルを下流ステータコイルと称する。上記の構造によると、電源からバッテリへの電流経路において、上流ステータコイルと下流ステータコイルが直列に接続される。コイルが直列に接続されるとトータルのインダクタンスが増加する。電源の電力でバッテリを充電する際にリアクトル（すなわち、上流ステータコイルと下流ステータコイルの直列接続体）のインダクタンスが高くなるので昇圧時の損失（交流損失）が抑えられる。
【０００８】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施例の充電システムの回路図である。
充電システムに含まれるモータの断面図である。
第２実施例の充電システムの回路図である。
第３実施例の充電システムの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施例）図面を参照して実施例の充電システムを説明する。図１に、第１実施例の充電システム２の回路図を示す。充電システム２は、インバータ１０、モータ２０、第１充電スイッチ３１、第２充電スイッチ３２、ダイレクト充電スイッチ３３、受電端子４０、コントローラ５０を備える。コントローラ５０は、各スイッチング素子と各スイッチを制御する。コントローラ５０と各スイッチング素子／スイッチとの間の信号線は図示を省略してある。図１には、充電システム２のほか、バッテリ６０と外部電源９０が描かれている。外部電源９０は受電端子４０に脱着可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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