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公開番号2024118604
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-02
出願番号2023024975
出願日2023-02-21
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 9/18 20060101AFI20240826BHJP(車両一般)
要約【課題】本明細書は、運転者に違和感を与えることなく、双方向DC-DCコンバータのリアクトルを流れる電流がゼロを横切らないようにする。
技術を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する電気自動車は、バッテリ、2個のモータ、バッテリとモータとの間に接続されているインバータ、バッテリとインバータの間に接続されている双方向DC-DCコンバータ、コントローラを備える。双方向DC-DCコンバータは、高電圧端とグランドの間で直列に接続されている2個のスイッチング素子と、2個のスイッチング素子の直列接続の中点と低電圧端の間に接続されているリアクトルを備える。コントローラは、車輪の駆動トルクを所定の目標トルクに保ちつつリアクトルに流れる電流がゼロより大きい正電流域またはゼロより小さい負電流域に保持されるように、2個のモータの出力を調整する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
バッテリと、
出力トルクが車輪に伝達される主モータを含む２個のモータと、
前記バッテリと、２個の前記モータとの間に接続されているインバータと、
前記バッテリと前記インバータの間に接続されている双方向ＤＣ－ＤＣコンバータと、
コントローラと、
を備えており、
前記双方向ＤＣ－ＤＣコンバータは、
前記バッテリに接続される低電圧端と、
前記インバータに接続される高電圧端と、
前記高電圧端とグランドの間で直列に接続されている２個のスイッチング素子と、
２個の前記スイッチング素子の直列接続の中点と前記低電圧端の間に接続されているリアクトルと、
を備えており、
前記コントローラは、前記車輪の駆動トルクを所定の目標トルクに保ちつつ前記リアクトルに流れる電流がゼロより大きい正電流域またはゼロより小さい負電流域に保持されるように、２個の前記モータの出力を調整する、
電気自動車。
続きを表示（約 390 文字）【請求項２】
エンジンと、
前記エンジンと２個の前記モータの出力トルクを組み合わせて前記車輪へ出力する動力分配機構をさらに備えており、
前記コントローラは、前記駆動トルクを所定の目標トルクに保ちつつ前記リアクトルに流れる電流が前記正電流域または前記負電流域に保持されるように、２個の前記モータと前記エンジンの出力を調整する、
請求項１に記載の電気自動車。
【請求項３】
２個の前記モータは、前記主モータとサブモータを含んでおり、
前記動力分配機構は、
前記サブモータの出力トルクが入力されるサンギアと、
前記エンジンの出力トルクが入力されるキャリアと、
前記主モータの出力トルクが入力されるとともに前記車輪にトルクを伝達するリングギアと、
を備えている、請求項２に記載の電気自動車。

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、２個のモータを備えている電気自動車に関する。本明細書における「電気自動車」には、走行用にモータとエンジンの両方を備えているハイブリッド車が含まれ得る。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
電気自動車は、バッテリとモータとインバータを備える。加速時はバッテリの電力でモータを駆動する。減速時は、モータが逆駆動されることで発生する回生電力でバッテリを充電する。インバータが２個のインバータ回路を備え、それぞれのインバータ回路の交流端にモータが接続されている電気自動車が知られている（例えば特許文献１）。少なくとも１個のモータは、出力トルクが車輪に伝達される。以下では、説明の都合上、出力トルクが車輪に伝達されるモータを主モータと称する。
【０００３】
特許文献１に開示された電気自動車は、バッテリとインバータの間に双方向ＤＣ－ＤＣコンバータが接続されている。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの低電圧端にバッテリが接続され、高電圧端にインバータが接続される。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータは、高電圧端とグランドの間で直列に接続されている２個のスイッチング素子と、２個のスイッチング素子の直列接続の中点と低電圧端の間に接続されているリアクトルを備える。２個のスイッチング素子に相補的なＰＷＭ信号を与えると、低電圧端と高電圧端の電圧比が一定に保持される。すなわち、高電圧端の電圧が下がると低電圧端から高電圧端へ（すなわちバッテリからインバータへ）電力が流れる。高電圧端の電圧が上がると高電圧端から低電圧端へ（すなわちインバータからバッテリへ）電力が流れる。上記した双方向ＤＣ－ＤＣコンバータは、低電圧端と高電圧端の電圧差に応じて電流の流れる方向が受動的に切り替わるので、加速と減速が頻繁に切り替わる電気自動車には好適である。
【０００４】
ただし、上記したＤＣ－ＤＣコンバータでは、高電圧端とグランドの短絡を防止するため、一方のスイッチング素子がオンからオフに切り替わった後、他方のスイッチング素子がオフからオンに切り替わるまでの間、わずかなデッドタイムが設けられる。デッドタイム中にリアクトルに流れる電流がゼロになると、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの電圧変換性能が低下することが知られている（特許文献１）。
【０００５】
インバータが、主モータを含む２個以上のモータに交流電力を供給する場合、主モータの回生電力の一部（あるいは全部）が他のモータの消費に使われ、リアクトルを流れる電流がしばらくの間、ゼロ近傍となることが生じ得る。
【０００６】
そこで、特許文献１に開示された技術では、リアクトルを流れる電流がゼロ近傍の場合、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの目標電圧比を調整することで、リアクトルを流れる電流をゼロ近傍からシフトさせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００７－３２５４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、単に目標電圧比を変えるだけであると、主モータの出力トルク（すなわち車輪の駆動トルク）が変わってしまい、運転者に違和感を与えかねない。本明細書は、運転者に違和感を与えることなく、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータのリアクトルを流れる電流がゼロを横切らないようにする技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書が開示する電気自動車は、バッテリと、２個のモータと、インバータと、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータと、コントローラを備える。なお、電気自動車は３個以上のモータを備えていてもよい。１個のモータは、出力トルクが車輪に伝達され主モータであり、そのモータを便宜上、主モータと称する。インバータは、バッテリと２個のモータとの間に接続されており、バッテリの直流電直を交流電力に変換して各モータへ送るＤＣ／ＡＣ変換と、主モータ（あるいは別のモータ）が生成した交流回生電力を直流電力に変換してバッテリへ送るＡＣ／ＤＣ変換が可能である。ＡＣ／ＤＣ変換された直流電力の一部はインバータで再びＤＣ／ＡＣ変換され、他のモータに供給される場合もある。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータは、バッテリとインバータの間に接続されている。
【００１０】
双方向ＤＣ－ＤＣコンバータは、バッテリに接続される低電圧端と、インバータに接続される高電圧端と、２個のスイッチング素子と、リアクトルを備える。２個のスイッチング素子は、高電圧端とグランドの間で直列に接続されている。リアクトルは、２個のスイッチング素子の直列接続の中点と低電圧端の間に接続されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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