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公開番号2024175990
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2023094149
出願日2023-06-07
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 58/27 20190101AFI20241212BHJP(車両一般)
要約【課題】インバータの特定のスイッチング素子の過熱を防止しつつ、スイッチング素子の発熱を利用して停車中の電気自動車のバッテリを暖気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、走行用のモータと、インバータと、熱媒循環装置と、コントローラを備える。インバータは、バッテリとモータの間に接続されており、バッテリの直流電力を交流電力に変換してモータに供給する。熱媒循環装置は、インバータを通過した熱媒をバッテリへ送る。コントローラは、モータの回転数がゼロであり、かつ、バッテリの温度が所定の低温閾値よりも低い場合に、モータに流れるq軸電流がゼロ、かつ、d軸電流が正値と負値を交互に繰り返すようにインバータを制御する。q軸電流がゼロであれば、モータはトルクを発生しない。d軸電流の正負を交互に切り替えることで、特定のスイッチング素子に電流が集中しない。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
電気自動車であり、
走行用のモータと、
バッテリと、
前記バッテリと前記モータの間に接続されており、前記バッテリの直流電力を交流電力
に変換して前記モータに供給するインバータと、
前記インバータを通過した熱媒を前記バッテリへ送る熱媒循環装置と、
前記モータの回転数がゼロであり、かつ、前記バッテリの温度が所定の低温閾値よりも低い場合に、前記モータに流れるｑ軸電流がゼロ、かつ、ｄ軸電流が正値と負値を交互に繰り返すように前記インバータを制御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、走行用のモータとインバータとバッテリを備えた電気自動車に関する。本明細書における電気自動車には、走行用にモータとともにエンジンを備えたハイブリッド車が含まれ得る。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
バッテリは温度が低いと効率が低下する。そこで、特許文献１には、走行用のモータに損失が大きくなるように電流を流し、損失により生じる発熱を利用してバッテリを温める技術が開示されている。具体的には、モータのリラクタンストルクが負値となるようにモータに電流を流す。また、特許文献２にも、モータ損失により生じる発熱で冷媒を温める技術が開示されている。特許文献２の技術では、ｄ－ｑ座標系における定トルク曲線に沿ってｄ軸電流値Ｉｄが増加する方向へ推移するようｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を変更する。そうすることで、モータの損失が大きくなり、発熱量が増える。特許文献１、２の技術は、いずれも、走行中にモータに流す電流指令を工夫することでモータの発熱量を大きくする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１１００２１号公報
特開２０２１－１４１７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気自動車が停止しているときにもバッテリを温めたい場合がある。例えば、バッテリの温度が低いときにバッテリを充電するときである。あるいは、寒冷地において、電気自動車を使う前に、タイマ設定により決められた時間に暖気したいときなどである。本明細書では、バッテリを温めることをバッテリ暖気と称する場合がある。
【０００５】
電気自動車が停止しているときのバッテリ暖気では、モータを回転させることはできない。この場合、インバータの特定のスイッチング素子に一定電流を流し続けることでスイッチング素子を発熱させ、その熱でバッテリへ送る熱媒を温めることが考えられる。しかし、それでは特定のスイッチング素子が過熱しかねない。本明細書は、インバータの特定のスイッチング素子の過熱を防止しつつ、スイッチング素子の発熱を利用して停車中の電気自動車のバッテリを暖気する技術を提供する。
【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、走行用のモータと、インバータと、熱媒循環装置と、コントローラを備える。インバータは、バッテリとモータの間に接続されており、バッテリの直流電力を交流電力に変換してモータに供給する。熱媒循環装置は、インバータを通過した熱媒をバッテリへ送る。コントローラは、モータの回転数がゼロであり、かつ、バッテリの温度が所定の低温閾値よりも低い場合に、モータに流れるｑ軸電流がゼロ、かつ、ｄ軸電流が正値と負値を交互に繰り返すようにインバータを制御する。ｑ軸電流がゼロであれば、モータはトルクを発生しない。すなわち、モータの回転数ゼロ状態が維持される。また、ｄ軸電流が正値である電流指令値は、所定相の上スイッチング素子のオン時間を長くする。所定相の上スイッチング素子に長い時間にわたって電流が流れ、上スイッチング素子の温度が上がる。ｄ軸電流を正値から負値に切り替えると、上スイッチング素子と下スイッチング素子のオフとオフが逆になり、下スイッチング素子のオン時間が長くなる。上スイッチング素子の温度上昇が止まり、下スイッチング素子の温度が上がる。なお、以上の説明において、「上スイッチング素子」と「下スイッチング素子」が逆の場合も起こり得る。バッテリに送られる熱媒は、上スイッチング素子の発熱量または下スイッチング素子の発熱量により昇温される。昇温された熱媒によりバッテリが温められる。本明細書が開示する技術によれば、モータを回転させることなく、かつ、インバータのスイッチング素子の過熱を防止しつつ、バッテリを昇温することができる。
【０００７】
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】
【０００８】
実施例の電気自動車のブロック図である。
電圧指令値（最大電圧）、キャリア信号、ＰＷＭ信号の関係を示す図である。
電圧指令値（最小電圧）、キャリア信号、ＰＷＭ信号の関係を示す図である。
バッテリ暖気処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して実施例の電気自動車２を説明する。図１に、電気自動車２の駆動系のブロック図を示す。電気自動車２は、バッテリ２０、インバータ１０、走行用のモータ３０、熱媒循環装置４０、コントローラ５０を備える。図示は省略しているが、モータ３０の出力軸は、ギアセットを介して車輪に連結されている。モータ３０は三相交流モータである。
【００１０】
インバータ１０の直流端にバッテリ２０が接続され、インバータ１０の交流端にモータ３０が接続されている。インバータ１０は、バッテリ２０の直流電力を、モータ３０を駆動するための交流電力に変換する。
（【００１１】以降は省略されています）

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