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公開番号2024081102
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-17
出願番号2023062247
出願日2023-04-06
発明の名称電気推進システム
出願人個人
代理人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20240610BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電圧変更のための変圧器をもつ電気推進システムを提供する。
【解決手段】電気推進システムは、高電圧バッテリ1から給電されるモータ駆動回路20をもち、モータ駆動回路は、推進モータを駆動する。モータ駆動回路の一対の入力端は平滑キャパシタ2に接続される。電気推進システムはさらに、3個以上のコイルを有する変圧器13をもつバッテリ回路をもつ。変圧器は、高電圧バッテリを充電するための充電器11に内蔵され、高電圧バッテリを加熱するためのバッテリ加熱コイル5をもつ。バッテリ加熱コイルは、高電圧バッテリ及び平滑キャパシタとともに閉ループ回路を形成する。たとえば1ターンのバッテリ加熱コイルに高周波二次電圧が誘導される時、高周波電力が高電圧バッテリ及び平滑キャパシタを循環する。その結果、高電圧バッテリは加熱される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
推進モータ駆動用のモータ駆動回路にモータ駆動電力を供給する高電圧バッテリと、前記高電圧バッテリに電気的に接続される変圧器と、前記変圧器のコイルに供給される電流を制御するコントローラとを備える電気推進システムにおいて、
前記変圧器は、共通の軟磁性コアに巻かれた3個以上のコイルを有することを特徴とする電気推進システム。
続きを表示(約 1,600 文字)【請求項2】
前記コントローラは、前記3個以上のコイルの一つからなるバッテリ加熱コイルに二次電圧を誘導することにより、前記高電圧バッテリに二次電流を流すバッテリ加熱モードをもつ請求項1記載の電気推進システム
【請求項3】
前記変圧器は、電力グリッドの電力により前記高電圧バッテリを充電するグリッド充電器の一部をなし、
前記グリッド充電器は、一つの前記コイル及び前記電力グリッドを接続するグリッド側コンバータと、もう一つの前記コイル及び前記高電圧バッテリを接続するバッテリ側コンバータとを有し、
もう一つの前記コイルは、前記高電圧バッテリに高周波電力を供給することにより前記高電圧バッテリを加熱するバッテリ加熱コイルからなる請求項2記載の電気推進システム。
【請求項4】
前記バッテリ加熱コイルは、前記高電圧バッテリ及び所定の蓄電デバイスとともに前記二次電流が循環する閉ループ回路を形成する請求項3記載の電気推進システム。
【請求項5】
前記所定の蓄電デバイスは、前記モータ駆動回路の一対の入力ターミナルに接続される平滑キャパシタからなる請求項4記載の電気推進システム。
【請求項6】
前記コントローラは、電気グリッドの電力を使用することにより前記変圧器を通じて前記高電圧バッテリを充電するグリッド充電モード、前記高電圧バッテリの電力を使用することにより前記変圧器を通じて低電圧バッテリを充電するDC-DCコンバータモード、及び前記変圧器を通じて前記高電圧バッテリにバッテリ加熱電流を供給するバッテリ加熱モードのうちの少なくとも2つを実行する請求項1記載の電気推進システム。
【請求項7】
前記コントローラは、前記グリッド充電モード、前記DCDCコンバータモード、及び前記バッテリ加熱モードのすべてを実行する請求項6記載の電気推進システム。
【請求項8】
前記軟磁性コア(16)は、第1磁路(101A)、第2磁路(101C)、及び第3磁路(101B)を有し、
前記第1磁路、第2磁路、及び第3磁路は、磁気的に並列に接続され、
第1コイル(8A)及び第2コイル(6A)は、前記第1磁路に巻かれ、
第3コイル(8B)及び第4コイル(6B)は、前記第2磁路に巻かれ、
第5コイル(5及び/又は7)は、前記第3磁路に巻かれ、
前記第2コイル(6A)及び前記第4コイル(6B)は直列に接続される請求項1記載の電気推進システム。
【請求項9】
前記コントローラ(30)は、一次コイルとしての前記第1コイル(8A)及び前記第3コイル(8B)に供給する一次電流を制御することにより、前記第2コイル(6A)及び前記第4コイル(6B)の合計二次電圧と、前記第5コイル(5及び/又は7)の二次電圧の一方を選択的に利用する請求項8記載の電気推進システム。
【請求項10】
推進モータ駆動用のモータ駆動回路にモータ駆動電力を供給する高電圧バッテリと、前記高電圧バッテリに電気的に接続される変圧器と、前記変圧器のコイルに供給される電流を制御するコントローラとを備える電気推進システムにおいて、
前記変圧器は、前記モータ駆動回路の一対の入力ターミナルに接続される平滑キャパシタ及び前記高電圧バッテリとともに閉ループ回路を形成するバッテリ加熱コイルを有し、
前記コントローラは、
前記高電圧バッテリの温度が所定値未満である時、前記バッテリ加熱コイルに二次電圧を誘導することにより、前記閉ループ回路に二次電流を循環させるバッテリ加熱モードをもつことを特徴とする電気推進システム。
(【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、電気推進システムに関し、特に電圧変更のための変圧器をもつ電気推進システムに関する。
続きを表示(約 1,400 文字)【背景技術】
【0002】
高電圧バッテリの電力エネルギーを用いてトラクションモータを駆動する電気推進システムとして、電気自動車(EV)が知られている。さらに、高電圧バッテリの電力エネルギーを用いて推進モータを駆動する電気推進システムとして、電気船及び電気航空機が知られている。高電圧バッテリの直流電力はモータ駆動回路により交流電力に変換されて推進モータに供給される。3相インバータは典型的なモータ駆動回路であるが、さらに昇圧チョッハ゛が追加されたモータ駆動回路も知られている。
【0003】
従来の電気推進システムは、モータ駆動回路に加えて高電圧バッテリに接続される複数のバッテリ回路をもつ。これらのバッテリ回路の運転電圧は、高電圧バッテリの定格電圧と異なるのが通常である。このため、これらのバッテリ回路はそれぞれ、電圧変更のための変圧器をもつ。
【0004】
バッテリ回路の一例として、グリッド電力により高電圧バッテリを充電するグリッド充電器が知られている。さらに、バッテリ回路の他例として、高電圧バッテリから低電圧バッテリへバッテリ電力を伝送するDCDCコンバータも知られている。
【0005】
従来の電気推進システムの一例が図1に示される。高電圧バッテリ1は、配線箱10を通じて平滑キャパシタ2に実質的に並列接続されている。平滑キャパシタ2は、モータ駆動回路20のスイッチングノイズを吸収する。
【0006】
配線箱10は、リレー回路3、グリッド充電器11、DCDCコンバータ12、及びコントローラ30をもつ。リレー回路3は、システムリレー31及び34、プリチャージリレー32、及び抵抗器33をもつ。
【0007】
高電圧バッテリ1の正極端子B+は、システムリレー31を通じて平滑キャパシタ2の正極端子C+に接続される。高電圧バッテリ1の負極端子B-は、システムリレー34を通じて平滑キャパシタ2の負極端子C-に接続される。
【0008】
グリッド充電器11は、グリッド側コンバータ9、変圧器13、及びバッテリ側コンバータ4をもつ。変圧器13は、軟磁性コア13Aに巻かれたコイル8A及び7をもつ。グリッド側コンバータ9は、整流器93、キャパシタ92、及びオシレータ91からなる。
【0009】
整流器93は単相グリッド電圧を整流してキャパシタ92を充電する。キャパシタ92はオシレータ91に直流電力を供給し、オシレータ91は変圧器13のコイル7に高周波電圧を印加する。変圧器13のコイル8Aに誘導された二次電圧は、バッテリ側コンバータ4Aにより整流される。安全リレー35及び36を通じて高電圧バッテリ1に接続されたバッテリ側コンバータ4Aは、高電圧バッテリ1に整流電圧を印加する。
【0010】
DCDCコンバータ12は、バッテリ側コンバータ4B、変圧器14、及び整流器61からなる。変圧器14は、軟磁性コア14Aに巻かれたコイル8B及び6をもつ。安全リレー35及び36を通じて高電圧バッテリ1に接続されたバッテリ側コンバータ4Bは、コイル8Bに高周波電流を供給する。コイル6に誘導された二次電圧は整流器61により整流される。整流電圧は低電圧バッテリ60を充電する。
(【0011】以降は省略されています)

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