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公開番号2025114229
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-05
出願番号2024008799
出願日2024-01-24
発明の名称電気回路と並列充電開始処理用のプログラム
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H02J 7/02 20160101AFI20250729BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】短時間でバッテリの並列充電を開始する。
【解決手段】車両に搭載された電気回路であって、並列充電開始処理が、第1バッテリと第2バッテリの直列回路から高圧コンデンサへの電圧印加が停止されるように接続切換回路を制御した状態で、インバータ回路と三相モータを介して高圧コンデンサを放電する処理と、高圧コンデンサに第1バッテリの出力電圧を印加して高圧コンデンサを充電する処理と、高電位配線と低電位配線の間に第1バッテリが接続され、中性点と低電位配線の間の第2バッテリが接続され、外部充電設備から供給される電力によって生じる充電電圧が高電位配線と低電位配線の間に印加されるように接続切換回路を制御することによって第1バッテリと第2バッテリを並列に充電する処理、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
車両に搭載された電気回路であって、
第１バッテリと、
第２バッテリと、
高圧コンデンサと、
低圧コンデンサと、
Ｕ相巻線とＶ相巻線とＷ相巻線の３つの巻線を有し、３つの前記巻線のそれぞれが、その一方の端部に設けられた第１接続端子と、その他方の端部に設けられた第２接続端子を有しており、中性点において３つの前記巻線の前記第２接続端子が互いに接続されている三相モータと、
前記Ｕ相巻線の前記第１接続端子、前記Ｖ相巻線の前記第１接続端子、及び、前記Ｗ相巻線の前記第１接続端子に接続されているインバータ回路と、
外部充電設備に接続される充電ポートと、
前記第１バッテリ、前記第２バッテリ、前記インバータ回路、前記中性点、及び、前記充電ポートの相互の接続を変更する接続切換回路と、
制御回路、
を有し、
前記インバータ回路が、
高電位配線と、
低電位配線と、
３つの前記巻線ごとに設けられた３つの直列スイッチ回路、
を有し、
前記直列スイッチ回路のそれぞれが、対応する前記巻線の前記第１接続端子と前記高電位配線との間に接続された逆導通スイッチング素子である上側逆導通スイッチング素子と、対応する前記巻線の前記第１接続端子と前記低電位配線との間に接続された逆導通スイッチング素子である下側逆導通スイッチング素子を有し、
前記高圧コンデンサが、前記高電位配線と前記低電位配線の間に接続されており、
前記低圧コンデンサが、前記中性点と前記低電位配線の間に接続されており、
前記高圧コンデンサに前記第１バッテリと前記第２バッテリの直列回路の出力電圧が印加されるように前記接続切換回路が制御される直列動作の実行中に前記充電ポートに外部充電設備が接続されたときに、前記制御回路が、並列充電開始処理を実行し、
前記並列充電開始処理が、
前記直列回路から前記高圧コンデンサへの電圧印加が停止されるように前記接続切換回路を制御した状態で、前記インバータ回路と前記三相モータを介して前記高圧コンデンサを放電する処理と、
前記高圧コンデンサに前記第１バッテリの出力電圧が印加されるように前記接続切換回路を制御することによって、前記高圧コンデンサを充電する処理と、
前記高電位配線と前記低電位配線の間に前記第１バッテリが接続され、前記中性点と前記低電位配線の間に前記第２バッテリが接続され、外部充電設備から供給される電力によって生じる充電電圧が前記高電位配線と前記低電位配線の間に印加されるように前記接続切換回路を制御することによって、前記第１バッテリと前記第２バッテリを並列に充電する処理、
を有する、
電気回路。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記制御回路が、前記充電電圧が前記直列回路の出力電圧未満であるときに、前記並列充電開始処理を実行する、請求項１に記載の電気回路。
【請求項３】
前記直列動作が、前記インバータ回路と前記三相モータを介して前記第１バッテリから前記第２バッテリへ電力を移送する処理と、前記インバータ回路と前記三相モータを介して前記第２バッテリから前記第１バッテリへの電力移送を移送する処理を交互に実施する動作である、請求項１または２に記載の電気回路。
【請求項４】
車両に搭載された電気回路に充電処理を実行させるプログラムであって、
前記電気回路が、
第１バッテリと、
第２バッテリと、
高圧コンデンサと、
低圧コンデンサと、
Ｕ相巻線とＶ相巻線とＷ相巻線の３つの巻線を有し、３つの前記巻線のそれぞれが、その一方の端部に設けられた第１接続端子と、その他方の端部に設けられた第２接続端子を有しており、中性点において３つの前記巻線の前記第２接続端子が互いに接続されている三相モータと、
前記Ｕ相巻線の前記第１接続端子、前記Ｖ相巻線の前記第１接続端子、及び、前記Ｗ相巻線の前記第１接続端子に接続されているインバータ回路と、
外部充電設備に接続される充電ポートと、
前記第１バッテリ、前記第２バッテリ、前記インバータ回路、前記中性点、及び、前記充電ポートの相互の接続を変更する接続切換回路と、
制御回路、
を有し、
前記インバータ回路が、
高電位配線と、
低電位配線と、
３つの前記巻線ごとに設けられた３つの直列スイッチ回路、
を有し、
前記直列スイッチ回路のそれぞれが、対応する前記巻線の前記第１接続端子と前記高電位配線との間に接続された逆導通スイッチング素子である上側逆導通スイッチング素子と、対応する前記巻線の前記第１接続端子と前記低電位配線との間に接続された逆導通スイッチング素子である下側逆導通スイッチング素子を有し、
前記高圧コンデンサが、前記高電位配線と前記低電位配線の間に接続されており、
前記低圧コンデンサが、前記中性点と前記低電位配線の間に接続されており、
前記高圧コンデンサに前記第１バッテリと前記第２バッテリの直列回路の出力電圧が印加されるように前記接続切換回路が制御される直列動作の実行中に前記充電ポートに外部充電設備が接続されたときに、前記プログラムが、前記制御回路に並列充電開始処理を実行させ、
前記並列充電開始処理が、
前記直列回路から前記高圧コンデンサへの電圧印加が停止されるように前記接続切換回路を制御した状態で、前記インバータ回路と前記三相モータを介して前記高圧コンデンサを放電する処理と、
前記高圧コンデンサに前記第１バッテリの出力電圧が印加されるように前記接続切換回路を制御することによって、前記高圧コンデンサを充電する処理と、
前記高電位配線と前記低電位配線の間に前記第１バッテリが接続され、前記中性点と前記低電位配線の間に前記第２バッテリが接続され、外部充電設備から供給される電力によって生じる充電電圧が前記高電位配線と前記低電位配線の間に印加されるように前記接続切換回路を制御することによって、前記第１バッテリと前記第２バッテリを並列に充電する処理、
を有する、
プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、電気回路と並列充電開始処理用のプログラムに関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【０００２】
特許文献１に、車両に搭載された電気回路が開示されている。この電気回路は、２つのバッテリの直列回路とインバータ回路と三相モータを有する。インバータ回路は、バッテリの直列回路から供給される直流電力を交流電力に変換して三相モータに供給することで、三相モータを駆動する。また、この電気回路は、２つのバッテリの接続点と三相モータの各コイルの中性点とを接続する配線を有している。この配線を介して２つのバッテリの間で電力を移送することで、各バッテリを昇温させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１２０５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インバータ回路の高電位配線と低電位配線の間にはコンデンサ（以下、高圧コンデンサという）が設けられている。また、三相モータの中性点に配線が接続されている電気回路においては、中性点と低電位配線の間にコンデンサ（以下、低圧コンデンサという）が接続される場合がある。この種の電気回路において、高圧コンデンサに２つのバッテリの直列回路の出力電圧が印加されている状態から、外部充電設備によって各バッテリを並列に充電する処理が実行される場合がある。この場合、従来の処理では、まず、高圧コンデンサと低圧コンデンサを放電する。次に、高圧コンデンサに一方のバッテリを接続し、低圧コンデンサに他方のバッテリを接続する。その後、各バッテリに外部充電設備の供給電圧を並列に印加し、各バッテリを充電する。この処理によれば、各コンデンサの電圧をバッテリに対応する適切な電圧に調整することができ、回路の接続変更時に高圧コンデンサから突入電流が発生することを防止できる。しかしながら、この処理では、回路の接続変更に要する時間が長いという問題がある。このため、外部充電設備の受付待機時間を超過してタイムアウトエラーが発生する場合があった。本明細書では、より短時間でバッテリの並列充電を開始可能な技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する電気回路は、車両に搭載されている。この電気回路は、第１バッテリと、第２バッテリと、高圧コンデンサと、低圧コンデンサと、三相モータと、インバータ回路と、充電ポートと、接続切換回路と、制御回路を有する。前記三相モータは、Ｕ相巻線とＶ相巻線とＷ相巻線の３つの巻線を有し、３つの前記巻線のそれぞれが、その一方の端部に設けられた第１接続端子と、その他方の端部に設けられた第２接続端子を有しており、中性点において３つの前記巻線の前記第２接続端子が互いに接続されている。前記インバータ回路は、前記Ｕ相巻線の前記第１接続端子、前記Ｖ相巻線の前記第１接続端子、及び、前記Ｗ相巻線の前記第１接続端子に接続されている。前記充電ポートは、外部充電設備に接続される。前記接続切換回路は、前記第１バッテリ、前記第２バッテリ、前記インバータ回路、前記中性点、及び、前記充電ポートの相互の接続を変更する。前記インバータ回路が、高電位配線と、低電位配線と、３つの前記巻線ごとに設けられた３つの直列スイッチ回路、を有する。前記直列スイッチ回路のそれぞれが、対応する前記巻線の前記第１接続端子と前記高電位配線との間に接続された逆導通スイッチング素子である上側逆導通スイッチング素子と、対応する前記巻線の前記第１接続端子と前記低電位配線との間に接続された逆導通スイッチング素子である下側逆導通スイッチング素子を有する。前記高圧コンデンサが、前記高電位配線と前記低電位配線の間に接続されている。前記低圧コンデンサが、前記中性点と前記低電位配線の間に接続されている。前記高圧コンデンサに前記第１バッテリと前記第２バッテリの直列回路の出力電圧が印加されるように前記接続切換回路が制御される直列動作の実行中に前記充電ポートに外部充電設備が接続されたときに、前記制御回路が、並列充電開始処理を実行する。前記並列充電開始処理が、前記直列回路から前記高圧コンデンサへの電圧印加が停止されるように前記接続切換回路を制御した状態で、前記インバータ回路と前記三相モータを介して前記高圧コンデンサを放電する処理と、前記高圧コンデンサに前記第１バッテリの出力電圧が印加されるように前記接続切換回路を制御することによって、前記高圧コンデンサを充電する処理と、前記高電位配線と前記低電位配線の間に前記第１バッテリが接続され、前記中性点と前記低電位配線の間に前記第２バッテリが接続され、外部充電設備から供給される電力によって生じる充電電圧が前記高電位配線と前記低電位配線の間に印加されるように前記接続切換回路を制御することによって、前記第１バッテリと前記第２バッテリを並列に充電する処理、を有する。
【０００６】
なお、上記の充電電圧は、外部充電設備から充電ポートに供給される電圧であってもよいし、外部充電設備から充電ポートに供給される電圧を変換して得られる電圧（例えば、交流電圧から変換された直流電圧）であってもよい。
【０００７】
この電気回路の並列充電開始処理では、高圧コンデンサの放電と第１バッテリによる高圧コンデンサの充電の後に、第１バッテリと第２バッテリに対する並列充電が実行される。低圧コンデンサの充放電を行わないので、短時間でバッテリの並列充電を開始できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態の電気回路の回路図。
並列充電開始処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
上記の電気回路では、前記充電電圧が前記直列回路の出力電圧未満であるときに、前記並列充電開始処理を実行してもよい。
【００１０】
上記の電気回路では、前記直列動作が、前記インバータ回路と前記三相モータを介して前記第１バッテリから前記第２バッテリへ電力を移送する処理と、前記インバータ回路と前記三相モータを介して前記第２バッテリから前記第１バッテリへの電力移送を移送する処理を交互に実施する動作であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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