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公開番号2025088815
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-12
出願番号2023203542
出願日2023-12-01
発明の名称充電装置、充電システムおよび制御方法
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20250605BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】DC電源を用いて充電する際の充電に係る構成を簡易にすること。
【解決手段】直流電力供給源からバッテリを充電する充電装置は、多重巻線を有するモータと、多重巻線のうち一方の巻線とバッテリとの間に接続され、入力された直流電力を交流電力に変換しモータへ出力する第1インバータと、多重巻線のうち他方の巻線とバッテリとの間に接続され、入力された直流電力を交流電力に変換しモータへ出力する第2インバータと、バッテリと第2インバータとの間に接続され、接点間を外部指令により開閉する第1リレースイッチと、直流電力供給源と第2インバータとの間に接続され、接点間を外部指令により開閉する第2リレースイッチと、直流電力供給源からの電力でバッテリを充電する場合には、第1リレースイッチの接点を開く駆動信号を外部指令として出力するとともに、第2リレースイッチの接点を閉じる駆動信号を外部指令として出力する制御部とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直流電力供給源からの電力でバッテリを充電する充電装置であって、
多重巻線を有するモータと、
前記多重巻線のうち一方の巻線と前記バッテリとの間に接続され、入力された直流電力を交流電力に変換し前記モータへ出力する第１インバータと、
前記多重巻線のうち他方の巻線と前記バッテリとの間に接続され、入力された直流電力を交流電力に変換し前記モータへ出力する第２インバータと、
前記バッテリと前記第２インバータとの間に接続され、接点間を外部指令により開閉する第１リレースイッチと、
前記直流電力供給源と前記第２インバータとの間に接続され、接点間を外部指令により開閉する第２リレースイッチと、
前記バッテリの状態を監視するバッテリ監視部と、
前記バッテリ監視部から前記バッテリの状態を示す情報を取得し、取得した前記バッテリの状態を示す情報に基づいて、前記第１インバータ、前記第２インバータ、前記第１リレースイッチ、および前記第２リレースイッチへ駆動信号を出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記直流電力供給源からの電力で前記バッテリを充電する場合には、前記第１リレースイッチの接点を開く駆動信号を前記外部指令として前記第１リレースイッチへ出力するとともに、前記第２リレースイッチの接点を閉じる駆動信号を前記外部指令として前記第２リレースイッチへ出力する、
充電装置。
続きを表示（約 2,400 文字）【請求項２】
前記制御部は、
直流電力供給源からの電力で前記バッテリを充電しない場合には、前記第１リレースイッチの接点を閉じる駆動信号を前記外部指令として前記第１リレースイッチへ出力するとともに、前記第２リレースイッチの接点を開く駆動信号を前記外部指令として前記第２リレースイッチへ出力する、
請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記多重巻線の一方の巻線のΔ結線の接続を開閉する第３リレースイッチと、
前記多重巻線の一方の巻線の中性点の接続を開閉する第４リレースイッチと、
前記多重巻線の他方の巻線のΔ結線の接続を開閉する第５リレースイッチと、
前記多重巻線の他方の巻線の中性点の接続を開閉する第６リレースイッチと、
を備え、
前記制御部は、
前記直流電力供給源から前記バッテリを充電しない場合には、
前記第４リレースイッチおよび前記第６リレースイッチをＯＮし、前記第３リレースイッチおよび前記第５リレースイッチをＯＦＦする、
または前記第３リレースイッチおよび前記第５リレースイッチをＯＮし、前記第４リレースイッチおよび前記第６リレースイッチをＯＦＦし、
前記直流電力供給源から前記バッテリを充電する場合には、
前記第４リレースイッチおよび前記第６リレースイッチをＯＮし、前記第３リレースイッチおよび前記第５リレースイッチをＯＦＦする、
または前記第４リレースイッチおよび前記第５リレースイッチをＯＮし、前記第３リレースイッチおよび前記第６リレースイッチをＯＦＦする、
または前記第３リレースイッチおよび前記第６リレースイッチをＯＮし、前記第４リレースイッチおよび前記第５リレースイッチをＯＦＦする、
請求項１に記載の充電装置。
【請求項４】
前記直流電力供給源から前記バッテリを充電する場合に、前記第２インバータの出力電流の波形は、前記モータに回転トルクが発生しない電流波形である、
請求項１または請求項３に記載の充電装置。
【請求項５】
前記直流電力供給源から前記バッテリを充電する場合に、前記第２インバータの各相の出力電流の波形は、ゼロクロスタイミングが一致した交番電流またはゼロ電流であり、かつ各相の電流の和がゼロである、
請求項４に記載の充電装置。
【請求項６】
請求項１に記載の充電装置と、
前記第１インバータのＤＣ側に接続された前記バッテリと、
前記第２リレースイッチに接続部を介して接続された前記直流電力供給源と、
を備え、
前記直流電力供給源は、絶縁型電力変換部を備えていない、
充電システム。
【請求項７】
バッテリと、直流電力供給源と、前記直流電力供給源からの電力で前記バッテリを充電する充電装置とを備える充電システムであって、
多重巻線を有するモータと、
前記多重巻線のうち一方の巻線と前記バッテリとの間に接続され、入力された直流電力を交流電力に変換し前記モータへ出力する第１インバータと、
前記多重巻線のうち他方の巻線と前記バッテリとの間に接続され、入力された直流電力を交流電力に変換し前記モータへ出力する第２インバータと、
前記バッテリと前記第２インバータとの間に接続され、接点間を外部指令により開閉する第１リレースイッチと、
前記直流電力供給源と前記第２インバータとの間に接続され、接点間を外部指令により開閉する第２リレースイッチと、
前記バッテリの状態を監視するバッテリ監視部と、
前記バッテリ監視部から前記バッテリの状態を示す情報を取得し、取得した前記バッテリの状態を示す情報に基づいて、前記第１インバータ、前記第２インバータ、第１リレースイッチ、および第２リレースイッチへ駆動信号を出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記直流電力供給源から前記バッテリを充電する場合には、前記第１リレースイッチの接点を開く駆動信号を前記外部指令として前記第１リレースイッチへ出力するとともに、前記第２リレースイッチの接点を閉じる駆動信号を前記外部指令として前記第２リレースイッチへ出力する、
充電システム。
【請求項８】
多重巻線を有するモータと、前記多重巻線のうち一方の巻線とバッテリとの間に接続され、入力された直流電力を交流電力に変換し前記モータへ出力する第１インバータと、前記多重巻線のうち他方の巻線と前記バッテリとの間に接続され、入力された直流電力を交流電力に変換し前記モータへ出力する第２インバータと、前記バッテリと前記第２インバータとの間に接続され、接点間を外部指令により開閉する第１リレースイッチと、直流電力供給源と前記第２インバータとの間に接続され、接点間を外部指令により開閉する第２リレースイッチと、前記バッテリの状態を監視するバッテリ監視部と、前記バッテリ監視部から前記バッテリの状態を示す情報を取得し、取得した前記バッテリの状態を示す情報に基づいて、前記第１インバータ、前記第２インバータ、前記第１リレースイッチ、および前記第２リレースイッチへ駆動信号を出力する制御部とを備え、前記直流電力供給源からの電力で前記バッテリを充電する充電装置の制御方法であって、
前記制御部が、前記直流電力供給源から前記バッテリを充電する場合には、
前記第１リレースイッチの接点を開く駆動信号を前記外部指令として前記第１リレースイッチへ出力するステップと、
前記第２リレースイッチの接点を閉じる駆動信号を前記外部指令として前記第２リレースイッチへ出力するステップと、
を含む制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、充電装置、充電システムおよび制御方法に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
電動車両に搭載されるバッテリを充電する方式として普通充電方式と急速充電方式とがある。普通充電方式では、ＡＣ電源系統を電動車両の充電口に接続し、電動車両に搭載された専用の車載充電装置（ＯＢＣ：ＯｎＢｏａｒｄＣｈａｒｇｅｒ）によってＤＣ電力へ変換してバッテリを充電する。急速充電方式では、充電スタンド等に設置された充電装置がＡＣ電力をＤＣ電力へ変換して出力する。この充電装置からの出力系統を電動車両の充電口に接続してバッテリを充電する。
【０００３】
近年、車載充電装置の機能の一部を電気自動車に搭載された駆動用モータとインバータで代替することで、専用の車載充電装置を簡易にして、電動車両を軽量および低コストにする技術が開発されている。例えば、特許文献１には、二重三相モータを駆動する第１インバータおよび第２インバータと、ＡＣ電源系統からの電力をＤＣ電力に変換して第２インバータへ供給するコンバータとを備え、ＡＣ電源系統からバッテリを充電する時に、二重三相モータを絶縁トランスとして使い、第１のインバータおよび第２インバータとともに絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータとして機能させることで、車載充電装置（ＯＢＣ）における絶縁部を省いた充電装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６０７９４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された充電装置は、ＡＣ電源系統に接続する構成であるため、近年普及が進んでいる太陽光発電などのＤＣ電源を充電口に接続して充電することができなかった。そのためＤＣ電源を用いた充電を行うには、別体の、絶縁型電力変換部を有する充電装置が必要となり、充電システムが大型になるという問題があった。また、別体の充電装置を用いた充電においては、電動車両内のバッテリ制御部と充電装置内の充電制御部との間で、通信によるシーケンス制御が必要となり、装置間の相性によって通信異常が発生すると充電ができないという問題があった。
【０００６】
本開示は、上記した事情に鑑みてなされたもので、ＤＣ電源を用いて充電する際の充電に係る構成を簡易にした充電装置、充電システムおよび制御方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様は、直流電力供給源からの電力でバッテリを充電する充電装置であって、多重巻線を有するモータと、前記多重巻線のうち一方の巻線と前記バッテリとの間に接続され、入力された直流電力を交流電力に変換し前記モータへ出力する第１インバータと、前記多重巻線のうち他方の巻線と前記バッテリとの間に接続され、入力された直流電力を交流電力に変換し前記モータへ出力する第２インバータと、前記バッテリと前記第２インバータとの間に接続され、接点間を外部指令により開閉する第１リレースイッチと、前記直流電力供給源と前記第２インバータとの間に接続され、接点間を外部指令により開閉する第２リレースイッチと、前記バッテリの状態を監視するバッテリ監視部と、前記バッテリ監視部から前記バッテリの状態を示す情報を取得し、取得した前記バッテリの状態を示す情報に基づいて、前記第１インバータ、前記第２インバータ、前記第１リレースイッチ、および前記第２リレースイッチへ駆動信号を出力する制御部と、を備え、前記制御部は、前記直流電力供給源からの電力で前記バッテリを充電する場合には、前記第１リレースイッチの接点を開く駆動信号を前記外部指令として前記第１リレースイッチへ出力するとともに、前記第２リレースイッチの接点を閉じる駆動信号を前記外部指令として前記第２リレースイッチへ出力する、充電装置である。
【０００８】
また、本開示の一態様は、バッテリと、直流電力供給源と、前記直流電力供給源からの電力で前記バッテリを充電する充電装置とを備える充電システムであって、多重巻線を有するモータと、前記多重巻線のうち一方の巻線と前記バッテリとの間に接続され、入力された直流電力を交流電力に変換し前記モータへ出力する第１インバータと、前記多重巻線のうち他方の巻線と前記バッテリとの間に接続され、入力された直流電力を交流電力に変換し前記モータへ出力する第２インバータと、前記バッテリと前記第２インバータとの間に接続され、接点間を外部指令により開閉する第１リレースイッチと、前記直流電力供給源と前記第２インバータとの間に接続され、接点間を外部指令により開閉する第２リレースイッチと、前記バッテリの状態を監視するバッテリ監視部と、前記バッテリ監視部から前記バッテリの状態を示す情報を取得し、取得した前記バッテリの状態を示す情報に基づいて、前記第１インバータ、前記第２インバータ、第１リレースイッチ、および第２リレースイッチへ駆動信号を出力する制御部と、を備え、前記制御部は、前記直流電力供給源から前記バッテリを充電する場合には、前記第１リレースイッチの接点を開く駆動信号を前記外部指令として前記第１リレースイッチへ出力するとともに、前記第２リレースイッチの接点を閉じる駆動信号を前記外部指令として前記第２リレースイッチへ出力する、充電システムである。
【０００９】
また、本開示の一態様は、多重巻線を有するモータと、前記多重巻線のうち一方の巻線とバッテリとの間に接続され、入力された直流電力を交流電力に変換し前記モータへ出力する第１インバータと、前記多重巻線のうち他方の巻線と前記バッテリとの間に接続され、入力された直流電力を交流電力に変換し前記モータへ出力する第２インバータと、前記バッテリと前記第２インバータとの間に接続され、接点間を外部指令により開閉する第１リレースイッチと、直流電力供給源と前記第２インバータとの間に接続され、接点間を外部指令により開閉する第２リレースイッチと、前記バッテリの状態を監視するバッテリ監視部と、前記バッテリ監視部から前記バッテリの状態を示す情報を取得し、取得した前記バッテリの状態を示す情報に基づいて、前記第１インバータ、前記第２インバータ、前記第１リレースイッチ、および前記第２リレースイッチへ駆動信号を出力する制御部とを備え、前記直流電力供給源からの電力で前記バッテリを充電する充電装置の制御方法であって、前記制御部が、前記直流電力供給源から前記バッテリを充電する場合には、前記第１リレースイッチの接点を開く駆動信号を前記外部指令として前記第１リレースイッチへ出力するステップと、前記第２リレースイッチの接点を閉じる駆動信号を前記外部指令として前記第２リレースイッチへ出力するステップと、を含む制御方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、充電口にＤＣ電源を接続して充電する際の充電に係る構成を簡易にできる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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