特開 2024-108370 電動車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024108370

(43)【公開日】2024-08-13

(54)【発明の名称】電動車

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/00 20060101AFI20240805BHJP

【ＦＩ】

H02M3/00 W

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023012694

(22)【出願日】2023-01-31

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大浦 淳一

(72)【発明者】

【氏名】北川 泰久

【テーマコード（参考）】

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H730AA16

5H730AS04

5H730AS13

5H730BB82

5H730BB88

5H730FF09

5H730FG12

(57)【要約】

【課題】第１から第６昇圧回路の駆動時間を平準化することができる技術を提供する。
【解決手段】電動車は、電力供給源と、昇圧コンバータと、制御装置と、を備えている。昇圧コンバータは、電力供給源に対して並列に接続されている第１から第６昇圧回路を有しており、第１から第６昇圧回路は、特定方向において、第１から第６昇圧回路の順に並んで配置されている。制御装置は、第１から第６運転パターンを記憶しており、トリップ毎に、前記第１から第６運転パターンのうちの一つを輪番的に選択して前記昇圧コンバータを制御する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力供給源と、
前記電力供給源の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
制御装置と、を備え、
前記昇圧コンバータは、前記電力供給源に対して並列に接続されている第１から第６昇圧回路を有しており、
前記第１から第６昇圧回路は、特定方向において、前記第１から第６昇圧回路の順に並んで配置されており、
前記制御装置は、第１から第６運転パターンを記憶しており、トリップ毎に、前記第１から第６運転パターンのうちの一つを輪番的に選択して前記昇圧コンバータを制御し、
前記第１運転パターンは、前記第１及び第４昇圧回路を駆動させる第１低負荷運転と、前記第１、第２、第４、及び、第５昇圧回路を駆動させる第１中負荷運転と、を含み、
前記第２運転パターンは、前記第２及び第５昇圧回路を駆動させる第２低負荷運転と、前記第１中負荷運転と、を含み、
前記第３運転パターンは、前記第３及び第６昇圧回路を駆動させる第３低負荷運転と、前記第１、第３、第４、及び、第６昇圧回路を駆動させる第２中負荷運転と、を含み、
前記第４運転パターンは、前記第１低負荷運転と、前記第２中負荷運転と、を含み、
前記第５運転パターンは、前記第２低負荷運転と、前記第２、第３、第５、及び、第６昇圧回路を駆動させる第３中負荷運転と、を含み、
前記第６運転パターンは、前記第３低負荷運転と、前記第３中負荷運転と、を含む、
電動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示の技術は、電動車に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、電力供給源と、記電力供給源の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータと、制御装置と、を備える電動車が開示されている。昇圧コンバータは、電力供給源に対して並列に接続されている第１から第３昇圧回路を有している。第１から第３昇圧回路は、特定方向において、第１から第３昇圧回路の順に並んで配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－１６３９４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電動車において、昇圧コンバータが、電力供給源に対して並列に接続されている第１から第６昇圧回路を有している場合がある。この電動車では、第１から第６昇圧回路のうちの２個の昇圧回路を駆動させる低負荷運転と、第１から第６昇圧回路のうちの４個の昇圧回路を駆動させる中負荷運転と、が実行される。低負荷運転において駆動される昇圧回路、及び、中負荷運転で駆動される昇圧回路に固定されている場合がある。例えば、第１昇圧回路及び第６昇圧回路が、低負荷運転時の昇圧回路として固定されている場合、第１及び第６昇圧回路の駆動時間が、他の昇圧回路の駆動時間よりも長くなり、早期に故障しやすくなる。

【0005】

本明細書では、第１から第６昇圧回路の駆動時間を平準化することができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本技術の第１の態様では、電動車は、電力供給源と、前記電力供給源の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータと、制御装置と、を備えてもよい。前記昇圧コンバータは、前記電力供給源に対して並列に接続されている第１から第６昇圧回路を有しており、前記第１から第６昇圧回路は、特定方向において、前記第１から第６昇圧回路の順に並んで配置されていてもよい。前記制御装置は、第１から第６運転パターンを記憶しており、トリップ毎に、前記第１から第６運転パターンのうちの一つを輪番的に選択して前記昇圧コンバータを制御してもよい。前記第１運転パターンは、前記第１及び第４昇圧回路を駆動させる第１低負荷運転と、前記第１、第２、第４、及び、第５昇圧回路を駆動させる第１中負荷運転と、を含み、前記第２運転パターンは、前記第２及び第５昇圧回路を駆動させる第２低負荷運転と、前記第１中負荷運転と、を含み、前記第３運転パターンは、前記第３及び第６昇圧回路を駆動させる第３低負荷運転と、前記第１、第３、第４、及び、第６昇圧回路を駆動させる第２中負荷運転と、を含み、前記第４運転パターンは、前記第１低負荷運転と、前記第２中負荷運転と、を含み、前記第５運転パターンは、前記第２低負荷運転と、前記第２、第３、第５、及び、第６昇圧回路を駆動させる第３中負荷運転と、を含み、前記第６運転パターンは、前記第３低負荷運転と、前記第３中負荷運転と、を含んでもよい。

【0007】

上記の構成によると、制御装置は、トリップ毎に、第１から第６運転パターンのうちの一つを輪番的に選択する。この場合、各昇圧回路が、低負荷運転、及び、中負荷運転で使用される昇圧回路として特定される頻度を平準化することができる。従って、第１から第６昇圧回路の駆動時間を平準化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】電動車２の概略を示す図である。

【図2】第１パターンテーブル２６ａ～第６パターンテーブル２６ｆの一例を示す図である。

【図3】パターンテーブル決定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】

（電動車２の構成）
図１に示すように電動車２は、燃料電池１０と、昇圧コンバータ１２と、インバータ１６と、モータ１８と、制御装置２０と、を備えている。なお、本明細書における電動車とは、車輪を駆動するモータを有する電動車を広く意味する。例えば、電動車には、ハイブリッド車に加えて、バッテリ電動車、燃料電池車、プラグインハイブリッド車等が含まれる。

【0010】

燃料電池１０は、水素タンク（図示省略）から供給される水素と、車外から取り込まれる酸素と、を反応させて直流電力を生成する。

【0011】

昇圧コンバータ１２は、燃料電池１０によって生成される直流電力を昇圧し、昇圧された直流電力をインバータ１６に供給する。なお、変形例では、昇圧コンバータ１２は、燃料電池１０に代えて、バッテリに接続されていてもよい。昇圧コンバータ１２は、６相の昇圧回路１４Ｕ～１４Ｚを備えている。６相の昇圧回路１４Ｕ～１４Ｚは、燃料電池１０及びインバータ１６に対して並列に接続されている。６相の昇圧回路１４Ｕ～１４Ｚは、昇圧回路１４Ｕ～１４Ｚは、特定方向（図１では上下方向）に沿って、昇圧回路１４Ｕ、昇圧回路１４Ｖ、昇圧回路１４Ｗ、昇圧回路１４Ｘ、昇圧回路１４Ｙ、昇圧回路１４Ｚの順に並んでいる。

【0012】

インバータ１６は、昇圧コンバータ１２によって昇圧された直流電力を交流電力に変換して、モータ１８に供給する。

【0013】

制御装置２０は、ＣＰＵ２２と、メモリ２４と、を備えている。ＣＰＵ２２は、昇圧コンバータ１２、インバータ１６等の動作を制御する。メモリ２４には、第１パターンテーブル２６ａ～第６パターンテーブル２６ｆが記憶されている。ＣＰＵ２２は、６相の昇圧回路のうちの２相を駆動させる低負荷運転と、６相の昇圧回路のうちの４相を駆動させる中負荷運転と、６相の昇圧回路を駆動させる高負荷運転と、を実行可能に構成されている。第１パターンテーブル２６ａ～第６パターンテーブル２６ｆは、低負荷運転、中負荷運転、及び、高負荷運転の運転パターンに対応する情報を含む。

【0014】

図２を参照して、第１パターンテーブル２６ａ～第６パターンテーブル２６ｆの内容について説明する。各テーブル２６ａ～２６ｆの一番上の行の「Ｕ」、「Ｖ」、「Ｗ」、「Ｘ」、「Ｙ」、「Ｚ」は、それぞれ、昇圧回路１４Ｕ、昇圧回路１４Ｖ、昇圧回路１４Ｗ、昇圧回路１４Ｘ、昇圧回路１４Ｙ、昇圧回路１４Ｚに対応する。各テーブル２６ａ～２６ｆの一番左の列の「２相」、「４相」、「６相」は、それぞれ、低負荷運転、中負荷運転、高負荷運転に対応する。各テーブル２６ａ～２６ｆの「〇」は、昇圧回路を駆動させることを意味し、「－」は、昇圧回路を駆動させないことを意味する。

【0015】

第１運転パターンを含む第１パターンテーブル２６ａは、２相の昇圧回路１４Ｕ、１４Ｘを駆動させる第１低負荷運転と、４相の昇圧回路１４Ｕ、１４Ｖ、１４Ｘ、１４Ｙを駆動させる第１中負荷運転と、６相の昇圧回路１４Ｕ～１４Ｚを駆動させる高負荷運転と、に対応する情報を含む。第２運転パターンを含む第２パターンテーブル２６ｂは、２相の昇圧回路１４Ｖ、１４Ｙを駆動させる第２低負荷運転と、第１中負荷運転と、高負荷運転と、に対応する情報を含む。第３運転パターンを含む第３パターンテーブル２６ｃは、２相の昇圧回路１４Ｗ、１４Ｚを駆動させる第３低負荷運転と、４相の昇圧回路１４Ｕ、１４Ｗ、１４Ｘ、１４Ｚを駆動させる第２中負荷運転と、高負荷運転と、に対応する情報を含む。第４運転パターンを含む第４パターンテーブル２６ｄは、第１低負荷運転と、第２中負荷運転と、高負荷運転と、に対応する情報を含む。第５運転パターンを含む第５パターンテーブル２６ｅは、第２低負荷運転と、４相の昇圧回路１４Ｖ、１４Ｗ、１４Ｙ、１４Ｚを駆動させる第３中負荷運転と、高負荷運転と、に対応する情報を含む。第６運転パターンを含む第６パターンテーブル２６ｆは、第３低負荷運転と、第３中負荷運転と、高負荷運転と、に対応する情報を含む。

【0016】

図１のＣＰＵ２２は、後述する図３のパターンテーブル決定処理を実行することによって、今回のトリップで利用すべきパターンテーブルを特定するように構成されている。

【0017】

メモリ２４は、さらに、前回のトリップで利用されていたパターンテーブルに関する情報である前回トリップのパターン番号Ｎｏｌｄを記憶するように構成されている。パターン番号「１」、「２」、「３」、「４」、「５」、「６」は、それぞれ、第１パターンテーブル２６ａ、第２パターンテーブル２６ｂ、第３パターンテーブル２６ｃ、第４パターンテーブル２６ｄ、第５パターンテーブル２６ｅ、第６パターンテーブル２６ｆに対応する。

【0018】

（パターンテーブル決定処理；図３）
図３を参照して、ＣＰＵ２２によって実行されるパターンテーブル決定処理について説明する。ＣＰＵ２２は、新たなトリップが開始される場合に、図３の処理を実行する。

【0019】

Ｓ１０において、ＣＰＵ２２は、メモリ２４に記憶されている前回トリップのパターン番号Ｎｏｌｄを特定する。

【0020】

Ｓ１２において、ＣＰＵ２２は、Ｓ１０で特定した前回トリップのパターン番号Ｎｏｌｄが「６」であるのか否かを判断する。ＣＰＵ２２は、前回トリップのパターン番号Ｎｏｌｄが「６」である場合（Ｓ１２でＹＥＳ）にＳ１４に進み、前回トリップのパターン番号Ｎｏｌｄが「６」でない場合（Ｓ１２でＮＯ）にＳ１６に進む。

【0021】

Ｓ１４において、ＣＰＵ２２は、今回トリップで利用されるべきパターンテーブルに対応する今回トリップのパターン番号Ｎｎｅｗとして「１」を特定する。

【0022】

Ｓ１６において、ＣＰＵ２２は、今回トリップのパターン番号Ｎｎｅｗとして、前回のパターン番号Ｎｏｌｄに「１」を加算した値を特定する。

【0023】

Ｓ１８において、ＣＰＵ２２は、メモリ２４内の前回トリップのパターン番号Ｎｏｌｄを更新する。具体的には、ＣＰＵ２２は、Ｓ１４又はＳ１６で特定した今回トリップのパターン番号Ｎｎｅｗを前回トリップのパターン番号Ｎｏｌｄとして記憶する。ＣＰＵ２２は、Ｓ１８が終了すると、図３の処理を終了する。このように、ＣＰＵ２２は、トリップ毎に、第１パターンテーブル２６ａ～第６パターンテーブル２６ｆのうちの一つを輪番的に選択するように構成されている。

【0024】

その後、ＣＰＵ２２は、Ｓ１４又はＳ１６で特定された今回のパターン番号Ｎｎｅｗに対応するパターンテーブルを利用して、昇圧コンバータ１２の動作を制御する。

【0025】

上述のように、電動車２は、燃料電池１０（「電力供給源」の一例）と、燃料電池１０の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータ１２と、制御装置２０と、を備えている。昇圧コンバータ１２は、燃料電池１０に対して並列に接続されている昇圧回路１４Ｕ～昇圧回路１４Ｚ（「第１から第６昇圧回路」の一例）を有しており、昇圧回路１４Ｕ～１４Ｚは、特定方向において、昇圧回路１４Ｕ～１４Ｚの順に並んで配置されている。制御装置２０は、第１から第６運転パターンを記憶しており、トリップ毎に、第１から第６運転パターンのうちの一つを輪番的に選択して昇圧コンバータを制御する（図３）。第１運転パターンは、第１低負荷運転と第１中負荷運転と、を含み、第２運転パターンは、第２低負荷運転と、第１中負荷運転と、を含み、第３運転パターンは、第３低負荷運転と、第２中負荷運転と、を含み、第４運転パターンは、第１低負荷運転と、第２中負荷運転と、を含み、第５運転パターンは、第２低負荷運転と、第３中負荷運転と、を含み、第６運転パターンは、第３低負荷運転と、第３中負荷運転と、を含む。

【0026】

上記の構成によると、制御装置２０は、トリップ毎に、第１から第６運転パターンのうちの一つを輪番的に選択する。この場合、各昇圧回路１４Ｕ～１４Ｚが、低負荷運転、及び、中負荷運転で使用される昇圧回路として特定される頻度を平準化することができる。従って、昇圧回路１４Ｕ～１４Ｚの駆動時間を平準化することができる。

【0027】

また、隣接する昇圧回路が駆動する場合に、駆動している昇圧回路のリアクトルの間で磁気干渉が発生する。このため、低負荷運転、及び、中負荷運転において、磁気干渉が発生する箇所を少なくすることが望ましい。本実施例の低負荷運転では、隣接する昇圧回路が駆動させないように構成されているので、磁気干渉の発生が抑制される。また、仮に、中負荷運転において、隣接する４相の昇圧回路を駆動させる場合、３箇所で磁気干渉が発生する。本実施例の中負荷運転では、磁気干渉が発生するのが１箇所に制限される。このため、中負荷運転において隣接する４相の昇圧回路を駆動させる構成と比較して、磁気干渉の発生が抑制される。従って、昇圧回路１４Ｕ～１４Ｚの駆動時間を平準化することができ、かつ、磁気干渉の発生を抑制することができる。

【0028】

以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0029】

２：電動車、１０：燃料電池、１２：昇圧コンバータ、１４Ｕ～１４Ｚ：昇圧回路、１６：インバータ、１８：モータ、２０：制御装置、２２：ＣＰＵ、２４：メモリ、２６ａ～２６ｆ：第１パターンテーブル～第６パターンテーブル

【図1】

【図2】

【図3】