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公開番号2025142485
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-01
出願番号2024041857
出願日2024-03-18
発明の名称電気自動車
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B60L 58/19 20190101AFI20250924BHJP(車両一般)
要約【課題】本明細書は、2個のバッテリを有する電気自動車において、第2バッテリの電圧が第1バッテリの電圧よりも低い場合であっても効率よくバッテリを充電することのできる電気自動車を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する電気自動車は、第1/第2バッテリ、回路セレクタ、コントローラを備える。回路セレクタは、2個のバッテリの接続関係を切り替えるスイッチであって、第1バッテリの負極端を第2バッテリの正極端に接続する直列状態と、第1バッテリの負極端をグランドに接続し、第2バッテリの正極端を中性点に接続する並列状態の一方を選択する。コントローラは、モータを駆動する場合は直列状態となるように回路セレクタを制御する。コントローラは、外部電源でバッテリを充電する場合は並列状態となるように回路セレクタを制御するとともに、インバータの上SW素子をオンオフして外部電源の電圧を降圧して第2バッテリに供給する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１バッテリと、
負極端がグランドに接続されている第２バッテリと、
直流正極端と直流負極端と複数の交流端を備えており、前記直流正極端が前記第１バッテリの正極端に接続されており、前記直流負極端が前記グランドに接続されており、前記直流正極端と前記直流負極端との間に直列に接続されている上スイッチング素子と下スイッチング素子を交互にオンオフすることで前記交流端から交流を出力するインバータと、
複数のステータコイルを備えており、夫々の前記ステータコイルの一端が夫々の前記交流端に接続されており、複数の前記ステータコイルの他端が中性点に接続されているモータと、
外部電源が接続される充電正極端と充電負極端を備えており、前記充電正極端が前記直流正極端に接続されており、前記充電負極端が前記グランドに接続されている充電端子と、
前記第１バッテリと前記第２バッテリの接続関係を切り替える回路セレクタであって、前記第１バッテリの負極端を前記第２バッテリの正極端に接続する直列状態と、前記第１バッテリの負極端を前記グランドに接続するとともに前記第２バッテリの正極端を前記中性点に接続する並列状態の一方を選択する回路セレクタと、
前記第１バッテリと前記第２バッテリで前記モータを駆動する場合は前記直列状態となるように前記回路セレクタを制御し、前記充電端子に前記外部電源が接続された場合は前記並列状態となるように前記回路セレクタを制御するとともに、前記インバータの上スイッチング素子をオンオフして前記外部電源の電圧を降圧して前記第２バッテリに供給するコントローラと、
を備えている、電気自動車。

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、バッテリと電気モータを備える電気自動車に関する。特に、外部電源で車載のバッテリを充電することのできる電気自動車に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
電気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で構成される回路は、電圧コンバータとして利用できることが知られている。特許文献１に、ステータコイルの中性点に外部電源を接続し、ステータコイルとインバータのスイッチング素子を昇圧コンバータとして利用し、外部電源の電圧を昇圧してバッテリを充電する技術が開示されている。この技術を用いると、バッテリの電圧よりも低い電圧の外部電源でバッテリを充電することができる。以下では、説明の便宜上、電気モータとインバータを組み合わせた回路で外部電源の電圧を変圧してバッテリを充電することを「中性点充電」と称する。また、説明を簡単にするため、「電気モータ」を単に「モータ」と称する。
【０００３】
また、特許文献２には、第１バッテリと第２バッテリを有する電気自動車が開示されている。モータを駆動する場合は第１バッテリと第２バッテリを直列に接続する。外部電源でバッテリを充電する場合は第１バッテリと第２バッテリを並列に接続する。この技術によっても、第１バッテリと第２バッテリの直列接続体の総電圧よりも低い電圧の外部電源で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２００５－１８４９４７号公報
特開２０１９－１１８２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第２バッテリの電圧が第１バッテリの電圧よりも低い場合、特許文献１、２のいずれの技術によっても、２個のバッテリを効率よく充電することができない。本明細書は、第２バッテリの電圧が第１バッテリの電圧よりも低い場合であっても２個のバッテリを外部電源で効率よく充電することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する電気自動車は、第１／第２バッテリ、インバータ、モータ、充電端子、回路セレクタ、コントローラを備える。
【０００７】
第２バッテリの負極端はグランドに接続されている。インバータは、直流正極端と直流負極端と複数の交流端を備えている。直流正極端は第１バッテリの正極端に接続されている。直流負極端はグランドに接続されている。直流正極端と直流負極端との間には、直列に接続されている上スイッチング素子と下スイッチング素子が接続されている。インバータは、上スイッチング素子と下スイッチング素子を交互にオンオフすることで交流端から交流を出力する。モータは、複数のステータコイルを備えており、夫々のステータコイルの一端が夫々の交流端に接続されており、複数のステータコイルの他端が中性点に接続されている。
【０００８】
充電端子は、外部電源が接続される充電正極端と充電負極端を備えており、充電正極端が直流正極端に接続されており、充電負極端がグランドに接続されている。回路セレクタは、第１バッテリと第２バッテリの接続状態を切り替えるスイッチであって、次の直列状態と並列状態の一方を選択することができる。直列状態：第１バッテリの負極端を第２バッテリの正極端に接続する。並列状態：第１バッテリの負極端をグランドに接続するとともに第２バッテリの正極端を中性点に接続する。
【０００９】
コントローラは、第１バッテリと第２バッテリでモータを駆動する場合は直列状態となるように回路セレクタを制御する。このとき、第１バッテリと第２バッテリはインバータの直流正極端と直流負極端の間に直列に接続される。
【００１０】
コントローラは、充電端子に外部電源が接続された場合は並列状態となるように回路セレクタを制御するとともに、インバータの上スイッチング素子をオンオフして外部電源の電圧を降圧して第２バッテリに供給する。なお、第１バッテリには外部電源の電圧がダイレクトに印加される。
（【００１１】以降は省略されています）

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