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公開番号2025169137
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-12
出願番号2024187689
出願日2024-10-24
発明の名称電気回路
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類B60L 58/24 20190101AFI20251105BHJP(車両一般)
要約【課題】バッテリの暖機を行う。
【解決手段】電気回路であって、バッテリと、モータと、前記バッテリと前記モータの間に接続されたインバータと、制御装置を有する。前記インバータが、高電位入力配線と低電位入力配線の間に接続された平滑化コンデンサと、前記高電位入力配線と前記低電位入力配線の間に接続された複数の直列スイッチ回路、を有する。前記制御装置が、前記車両の停車中に暖機指令を受信したときに、少なくとも1つの前記直列スイッチ回路において上側スイッチング素子と下側スイッチング素子の一方を正規オンに制御するとともに前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子の他方を前記正規オンよりも高い損失が発生する高損失オンに制御する暖機動作を実行する。
【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、
バッテリ（１２）と、
モータ（８０）と、
前記バッテリと前記モータの間に接続されたインバータ（３０）と、
制御装置（９０）、
を有し、
前記インバータが、
高電位入力配線（３１）と、
低電位入力配線（３２）と、
前記モータに接続されている複数の出力配線（３３Ｕ、３３Ｖ、３３Ｗ）と、
前記高電位入力配線と前記低電位入力配線の間に接続された平滑化コンデンサ（３８）と、
前記高電位入力配線と前記低電位入力配線の間に接続された複数の直列スイッチ回路（３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗ）、
を有し、
前記各直列スイッチ回路が、
前記高電位入力配線と対応する前記出力配線の間に接続されている上側スイッチング素子と、
対応する前記出力配線と前記低電位入力配線の間に接続されている下側スイッチング素子、
を有し、
前記制御装置が、前記車両の停車中に暖機指令を受信したときに、少なくとも１つの前記直列スイッチ回路において、前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子の一方を正規オンに制御するとともに前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子の他方を前記正規オンよりも高い損失が発生する高損失オンに制御する暖機動作を実行する、
電気回路。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記制御装置が、前記暖機動作を実行中の前記直列スイッチ回路において、前記上側スイッチング素子を前記正規オンに制御するとともに前記下側スイッチング素子を前記高損失オンに制御する第１動作と、前記上側スイッチング素子を前記高損失オンに制御するとともに前記下側スイッチング素子を前記正規オンに制御する第２動作を交互に実行する、請求項１に記載の電気回路。
【請求項３】
前記制御装置が、前記車両の停車中に前記暖機指令を受信したときに、前記各直列スイッチ回路のそれぞれにおいて同期して前記第１動作と前記第２動作が実行されるように前記各直列スイッチ回路において前記暖機動作を実行する請求項２に記載の電気回路。
【請求項４】
前記正規オンが、ゲートにゲート閾値よりも高い第１ゲートオン電位が印加された状態であり、
前記高損失オンが、ゲートに前記ゲート閾値よりも高く前記第１ゲートオン電位よりも低い第２ゲートオン電位が印加された状態である、
請求項１～３のいずれか一項に記載の電気回路。
【請求項５】
少なくとも１つの前記直列スイッチ回路において、前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子の一方である第１スイッチング素子を前記正規オンから前記高損失オンに切り換えるとともに前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子の他方である第２スイッチング素子を前記高損失オンから前記正規オンに切り換えるタイミングにおいて、前記第１スイッチング素子の前記正規オンの期間と前記第２スイッチング素子の前記正規オンの期間の間にデッドタイムが設けられており、
前記デッドタイムでは、前記第１スイッチング素子が前記高損失オンまたはオフに制御されるとともに前記第２スイッチング素子が前記高損失オンまたはオフに制御される、
請求項４に記載の電気回路。
【請求項６】
前記制御装置が、前記高損失オンの対象のスイッチング素子の温度と電流の少なくとも一方に応じて、前記高損失オンの対象のスイッチング素子のゲートに印加する前記第２ゲートオン電位を変更する、請求項４に記載の電気回路。
【請求項７】
前記正規オンが、ゲートにゲート閾値よりも高いゲートオン電位が印加された状態であり、
前記高損失オンが、ゲートに前記ゲートオン電位と前記ゲート閾値よりも低いゲートオフ電位の間で変動する変動電圧が印加された状態である、
請求項１～３のいずれか一項に記載の電気回路。
【請求項８】
前記正規オンにおいてゲートに印加される前記ゲートオン電位が、第１ゲートオン電位であり、
前記高損失オンにおいてゲートに印加される前記ゲートオン電位が、前記第１ゲートオン電位よりも低い第２ゲートオン電位である、
請求項７に記載の電気回路。
【請求項９】
複数のゲート駆動回路をさらに有し、
前記各ゲート駆動回路が、前記上側スイッチング素子及び前記下側スイッチング素子のうちの対応するスイッチング素子のゲートに接続されており、
前記各ゲート駆動回路が、
前記第１ゲートオン電位を出力する電源回路と、
前記ゲートオフ電位を出力するゲートオフ電位出力回路と、
前記電源回路が対応するゲートに接続されている第１状態と前記ゲートオフ電位出力回路が対応するゲートに接続されている第２状態との間で切り換わる切換回路であって、対応するゲートに前記ゲートオン電位を印加するときに前記第１状態となり、対応するゲートに前記ゲートオフ電位を印加するときに前記第２状態となる前記切換回路、
を有し、
前記正規オンでは、前記第１状態の期間の長さが、前記第１状態の期間内に対応するゲートの電位が前記第１ゲートオン電位まで上昇するように設定されており、
前記高損失オンでは、前記第１状態の期間の長さが、前記第１状態の期間の終了時に対応するゲートの電位が前記第２ゲートオン電位となるように設定されている、
請求項８に記載の電気回路。
【請求項１０】
複数のゲート駆動回路をさらに有し、
前記各ゲート駆動回路が、前記上側スイッチング素子及び前記下側スイッチング素子のうちの対応するスイッチング素子のゲートに接続されており、
前記ゲート駆動回路が、
前記第１ゲートオン電位を出力する第１電源回路と、
前記第２ゲートオン電位を出力する第２電源回路と、
前記ゲートオフ電位を出力するゲートオフ電位出力回路と、
前記第１電源回路が対応するゲートに接続されている状態と、前記第２電源回路が対応するゲートに接続されている状態と、前記ゲートオフ電位出力回路が対応するゲートに接続されている状態との間で切り換わる切換回路、
を有し、
対応するゲートに前記ゲートオフ電位を印加するときに、前記切換回路が、前記ゲートオフ電位出力回路を対応するゲートに接続し、
前記正規オンにおいて対応するゲートに前記第１ゲートオン電位を印加するときに、前記切換回路が、前記第１電源回路を対応するゲートに接続し、
前記高損失オンにおいて対応するゲートに前記第２ゲートオン電位を印加するときに、前記切換回路が、前記第２電源回路を対応するゲートに接続する、
請求項８に記載の電気回路。
（【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】
本明細書に開示の技術は、車両に搭載された電気回路に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【０００２】
特許文献１には、バッテリの電力を使用して走行する車両が開示されている。この車両は、モータとインバータを有している。インバータは、バッテリが供給する直流電力を交流電力に変換してモータに供給することで、モータを駆動する。
【０００３】
バッテリの温度が低下すると、バッテリの充放電性能が低下することが知られている。特許文献１の車両は、停車中であってバッテリの温度が低い場合に、バッテリの暖機動作として、モータにｄ軸電流を流す。ｄ軸電流を流すと、モータを回転させずにバッテリを放電することができる。バッテリの放電による自己発熱によって、バッテリの温度を上昇させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１２－１６５５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、ｄ軸電流を流すときにｑ軸電流をゼロに制御するが、誤差によって微小なｑ軸電流が発生し、モータで微小なトルクが発生する。その結果、暖機動作中にノイズが発生する。本明細書では、より好適にバッテリの暖機を行う技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する電気回路は、車両に搭載されている。前記電気回路は、バッテリと、モータと、前記バッテリと前記モータの間に接続されたインバータと、制御装置、を有する。前記インバータが、高電位入力配線と、低電位入力配線と、前記モータに接続されている複数の出力配線と、前記高電位入力配線と前記低電位入力配線の間に接続された平滑化コンデンサと、前記高電位入力配線と前記低電位入力配線の間に接続された複数の直列スイッチ回路、を有する。前記各直列スイッチ回路が、前記高電位入力配線と対応する前記出力配線の間に接続されている上側スイッチング素子と、対応する前記出力配線と前記低電位入力配線の間に接続されている下側スイッチング素子、を有する。前記制御装置が、前記車両の停車中に暖機指令を受信したときに、少なくとも１つの前記直列スイッチ回路において、前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子の一方を正規オンに制御するとともに前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子の他方を前記正規オンよりも高い損失が発生する高損失オンに制御する暖機動作を実行する。
【０００７】
この電気回路では、バッテリの暖機が必要な場合に、制御装置が、少なくとも１つの直列スイッチ回路において、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子の一方を正規オンに制御するとともに他方を高損失オンに制御する。正規オンに制御されたスイッチング素子と高損失オンに制御されたスイッチング素子によって高電位入力配線と低電位入力配線の間が接続されるので、これらのスイッチング素子を介して平滑化コンデンサが放電される。このとき、高損失オンに制御されたスイッチング素子で高い損失が発生し、このスイッチング素子が発熱する。スイッチング素子で発生した熱によって、バッテリを昇温させることができる。また、この場合の放電経路はモータを通らないので、モータにおけるトルクの発生を抑制できる。したがって、モータでのノイズの発生を抑制しながら、バッテリの暖機を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
電気回路の回路図。
バッテリ１２とインバータ３０を冷却する冷却系統を示す図。
実施例１の暖機動作中におけるスイッチング素子３５ＵＵ、３５ＵＬに対する制御信号を示すグラフ。
実施例１の暖機動作中における各スイッチング素子のゲート電位を示すグラフ。
実施例１において、第１動作と第２動作の切り換え時のゲート電位の変化を示すグラフ。
実施例１の変形例において、第１動作と第２動作の切り換え時のゲート電位の変化を示すグラフ。
変形例の電気回路の回路図。
実施例２の暖機動作中における各スイッチング素子のゲート電位を示すグラフ。
実施例２において、第１動作と第２動作の切り換え時のゲート電位の変化を示すグラフ。
実施例３のゲート駆動回路の回路図。
実施例３の暖機動作中における各スイッチング素子のゲート電位を示すグラフ。
実施例４のゲート駆動回路の回路図。
実施例４の暖機動作中におけるスイッチング素子のゲート電位を示すグラフ。
実施例５のゲート駆動回路の回路図。
実施例５のモータを回転させる動作中におけるスイッチング素子のゲート電位を示すグラフ。
実施例５の高損失オン中におけるスイッチング素子のゲート電位とドレイン－ソース間電圧を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【０００９】
図１に示す電気回路１０は、車両に搭載されている。電気回路１０は、バッテリ１２、インバータ３０、モータ８０、及び、制御装置９０を有している。バッテリ１２は、車両のメインバッテリであり、直流電力を出力する。モータ８０は、三相モータであり、車両の駆動輪を回転させる。インバータ３０は、バッテリ１２から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ８０に供給する。これにより、モータ８０が駆動輪を回転させ、車両が走行する。制御装置９０は、電気回路１０の各部を制御する。制御装置９０は、１つの回路基板によって構成されていてもよいし、物理的に離れた位置に配置された複数の回路基板によって構成されていてもよい。
【００１０】
バッテリ１２には、バッテリ温度センサ１４が取り付けられている。バッテリ温度センサ１４は、バッテリ１２の温度Ｔｂを検出する。バッテリ１２が検出した温度Ｔｂの値は、比較器１６に入力される。比較器１６は、温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈよりも低い場合に、制御装置９０に暖機指令を送信する。
（【００１１】以降は省略されています）

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