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公開番号2025125855
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-28
出願番号2024022080
出願日2024-02-16
発明の名称バッテリ充電システム
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人サトー
主分類H02P 27/08 20060101AFI20250821BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】モータのトルクを発生させることなくバッテリを充電する。
【解決手段】バッテリ充電システム1は、車両を駆動するものであり且つ複数相の巻線3u～3wを有するモータ3と、バッテリ2とモータ3との間で通電する電力を変換するインバータ4と、インバータ4を制御する制御装置5と、を備え、巻線3u～3wおよびインバータ4を用いて、バッテリ2を充電するための充電スタンド16から出力される充電器電圧を昇圧して充電器電圧より高い電圧のバッテリ2を充電するシステムである。バッテリ充電システム1は、車両がパーキングロックされる期間にモータ3の回転軸が固定されないようにするロック機構を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
車両を駆動するものであり且つ複数相の巻線（３ｕ、３ｖ、３ｗ）を有するモータ（３）と、バッテリ（２）と前記モータとの間で通電する電力を変換するインバータ（４、６２）と、前記インバータを制御する制御装置（５、４２、６７）と、を備え、前記巻線および前記インバータを用いて、前記バッテリを充電するための充電器（１６）から出力される充電器電圧を昇圧して前記充電器電圧より高い電圧の前記バッテリを充電するバッテリ充電システムであって、
前記車両がパーキングロックされる期間に前記モータの回転軸が固定されないようにするロック機構（２１）を備えるバッテリ充電システム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記モータは、前記複数相の巻線の一方の端子が接続された中性点（８）を有し、
前記インバータは、
前記バッテリの正極と前記バッテリの負極との間に直列に接続された複数のコンデンサ（１０ａ、１０ｂ）と、
複数の前記コンデンサ同士が接続される中間端子（Ｎｍ）と前記複数相の巻線のそれぞれとの間に設けられた複数の中間スイッチ素子（Ｑ７～Ｑ１２）と、
前記複数相の巻線のそれぞれと前記バッテリの正極との間に設けられた複数の正極側スイッチ素子（Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５）と、
前記複数相の巻線のそれぞれと前記バッテリの負極との間に設けられた複数の負極側スイッチ素子（Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６）と、
前記中間端子に前記充電器を接続することができる接続部（１５）と、
を備え、
前記制御装置は、前記複数相の中から１つの入力相と複数の出力相とを決定し、前記入力相に対応する前記中間スイッチ素子をオン固定するとともに前記入力相に対応する前記正極側スイッチ素子および前記負極側スイッチ素子と前記出力相に対応する前記中間スイッチ素子とをオフ固定したうえで、前記出力相に対応する前記正極側スイッチ素子および前記負極側スイッチ素子のオンオフを制御することにより、前記充電器電圧を昇圧して前記バッテリを充電する請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記車両の停止中における前記モータのロータの位置を検出し、その検出結果に基づいて前記入力相および前記出力相を決定する請求項２に記載のバッテリ充電システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記バッテリの充電を開始する前に、前記入力相および前記出力相を決定した結果に基づいて前記モータのロータを構成する磁石におけるｄ軸を前記入力相に合わせるための制御を実行する請求項３に記載のバッテリ充電システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記バッテリの充電中における２つの前記出力相の電流の比である電流比が互いに等しくなるように制御する請求項２に記載のバッテリ充電システム。
【請求項６】
前記制御装置（４２）は、前記バッテリの充電中に、前記インバータを構成する素子の温度である素子温度を検出し、その検出結果に基づいて、２つの前記出力相のうち前記素子温度が高いものの電流が小さくなるように前記電流比を変化させる請求項２に記載のバッテリ充電システム。
【請求項７】
前記制御装置（４２）は、前記バッテリの充電中に、前記巻線の温度である巻線温度を検出し、その検出結果に基づいて、２つの前記出力相のうち前記巻線温度が高いものの電流が小さくなるように前記電流比を変化させる請求項２に記載のバッテリ充電システム。
【請求項８】
前記制御装置（４２）は、前記バッテリの充電中に、前記インバータを構成する素子の温度である素子温度を検出し、その検出結果に基づいて、前記入力相の前記素子温度が前記出力相の前記素子温度よりも高い場合に前記入力相を別の相に切り替える請求項２に記載のバッテリ充電システム。
【請求項９】
前記制御装置（４２）は、前記バッテリの充電中に、前記巻線の温度である巻線温度を検出し、その検出結果に基づいて、前記入力相の前記巻線温度が前記出力相の前記巻線温度よりも高い場合に前記入力相を別の相に切り替える請求項２に記載のバッテリ充電システム。
【請求項１０】
前記制御装置（４２）は、前記バッテリの充電中に、任意の期間が経過したタイミングで前記入力相を別の相に切り替える請求項２に記載のバッテリ充電システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリを充電するバッテリ充電システムに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
現状、ＢＥＶの充電スタンドの設置状況としては、８００Ｖ用も設置され始めているが普及率が低く、４００Ｖ用が主流である。なお、ＢＥＶは、Battery Electric Vehicleの略称である。８００Ｖバッテリが搭載されたＢＥＶにおいて、そのバッテリを４００Ｖ用充電スタンドで充電するためには、４００Ｖを８００Ｖに変換する充電専用の昇圧コンバータなどの電圧調整装置が必要となる。
【０００３】
特許文献１には、モータの巻線およびインバータを用いて充電スタンドから出力される充電器電圧を昇圧して充電器電圧より高い電圧のバッテリを充電する技術が開示されている。以下、特許文献１に開示された技術のことを単に従来技術と称することとする。従来技術によれば、昇圧コンバータなどの電圧調整装置を別途設けることなく、充電器である充電スタンドの電圧を昇圧してバッテリを充電することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－５１８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、バッテリを充電する際、パーキングブレーキを作動させるとともにパーキングロックを解除してモータのロータを目標位置まで移動させるようになっているが、その移動量によっては車両が動く可能性がある。また、従来技術では、目標位置をステータとロータとの間の狭角θで０度と１８０度としている。なお、ステータＵ相に対するロータＮ極の電気角をθと定義している。このため、従来技術には、次のような問題もある。
【０００６】
すなわち、目標位置が１８０度の場合、位置ずれに対してトルクが増大する方向となるため、ロータは勝手に移動して拘束トルクが発生する。したがって、フィードバック制御しようとしても、車両にはトルクセンサはなく電流センサおよび位置センサからトルクを推定しているため、位置センサの誤差によりトルクが発生し、回転を続けようとするため拘束トルクがゼロにならない。また、目標位置が０度の場合、充電電流が小さい間は上記問題が発生しないが、充電電流が大きくなると同様な問題が発生する。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータのトルクを発生させることなくバッテリを充電することができるバッテリ充電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載のバッテリ充電システムは、車両を駆動するものであり且つ複数相の巻線を有するモータと、バッテリと前記モータとの間で通電する電力を変換するインバータと、前記インバータを制御する制御装置と、を備え、前記巻線および前記インバータを用いて、前記バッテリを充電するための充電器から出力される充電器電圧を昇圧して前記充電器電圧より高い電圧の前記バッテリを充電するシステムである。
【０００９】
上記構成のバッテリ充電システムは、前記車両がパーキングロックされる期間に前記モータの回転軸が固定されないようにするロック機構を備える。これにより、上記構成では、モータのロータが回転する回転時に車両が動かないため、モータのロータの位置を自由に動かすがことでき、位置ずれトルクが発生しない。したがって、上記構成によれば、モータのトルクを発生させることなくバッテリを充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態に係るバッテリ充電システムの構成を模式的に示す図
第１実施形態に係るロック機構を構成する減速ギアの構成を模式的に示す図
第１実施形態に係るモータの構成を模式的に示す図
第１実施形態に係るモータの各トルクの波形の一例を模式的に示す図
第１実施形態に係る電流ベクトル電気角αが３度の場合に発生するトルクと充電器電流との関係の一例を示す図
第１実施形態に係るトルクゼロ安定点の充電電流依存性を説明するための図
第１実施形態に係る入力相および出力相の決定方法の一例を示す図
第１実施形態に係る充電開始前にモータのロータ位置を所望の位置まで回転させるための制御の一例を説明するための図
第１実施形態に係るロータ目標電気角の一例を示す図
第１実施形態に係るｑ軸電流がゼロのときにおける３相電流の電流分配の一例を示す図
第１実施形態に係る充電電流に応じてロータがトルクゼロ安定点を維持するように動く態様を説明するための図その１
第１実施形態に係る第１実施形態に係る充電電流に応じてロータがトルクゼロ安定点を維持するように動く態様を説明するための図その２
第１実施形態に係る充電準備の処理の流れを模式的に示す図
第１実施形態に係るロータ位置の移動方法の一例を説明するための図
比較例に係る充電電流、電気角θｅおよびトルクの波形の一例を模式的に示す図その１
第１実施形態に係る充電電流、電気角θｅおよびトルクの波形の一例を模式的に示す図その１
比較例に係る充電電流、電気角θｅおよびトルクの波形の一例を模式的に示す図その２
第１実施形態に係る充電電流、電気角θｅおよびトルクの波形の一例を模式的に示す図その２
第２実施形態に係るバッテリ充電システムの構成を模式的に示す図
第２実施形態に係る制御装置の具体的な構成の一例を示す図
第２実施形態に係る電流比補正を行う場合の充電中処理の流れを模式的に示す図
第２実施形態に係る相切り替えを行う場合の充電中処理の流れを模式的に示す図その１
第２実施形態に係る相切り替えを行う場合の充電中処理の流れを模式的に示す図その２
第３実施形態に係るバッテリ充電システムの構成を模式的に示す図
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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