專利名稱：動(dòng)力輸出裝置以及二次電池的設(shè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動(dòng)力輸出裝置以及二次電池的設(shè)定方法。
背景技術(shù)：
以往，這種用于動(dòng)力輸出裝置等的二次電池有當(dāng)以mm為單位測(cè)量 了扁平電極體的寬度(H)、層積高度(T)、深度(W)、以及該扁平電 極體10的扁平面與角型容器的內(nèi)壁之間的間隙(C)時(shí)，滿足WHC/T《 50關(guān)系的二次電池(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。該二次電池例如構(gòu)成為鋰 離子二次電池，由于滿足上述的關(guān)系，能夠選擇會(huì)帶來(lái)良好結(jié)果的間隙大 小。
專利文獻(xiàn)1:日本專利文獻(xiàn)特開(kāi)2004 - 47332號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
關(guān)于用于動(dòng)力輸出裝置的二次電池，希望其能夠?qū)?dòng)力輸出裝置所具 備的電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的輸出特性以及內(nèi)燃機(jī)等的動(dòng)力源的響應(yīng)性能發(fā)揮充 分的功能。但是，當(dāng)在車輛上安裝時(shí)，如果使用過(guò)大性能的二次電池，則 由于其重量的緣故而使得加速性能降低，或者為了提高加速性能而會(huì)產(chǎn)生 安裝過(guò)大性能的電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的情況，結(jié)果車輛的耗油率上升。相反， 如果使用過(guò)小性能的二次電池，則電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的性能會(huì)受到二次電池 的限制。因此，希望使用更適合的二次電池。
本發(fā)明的動(dòng)力輸出裝置以及二次電池的設(shè)定方法的目的在于能夠具備 具有與電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的性能相適應(yīng)的性能的二次電池。
本發(fā)明的動(dòng)力輸出裝置以及二次電池的設(shè)定方法為了實(shí)現(xiàn)上述的目的 的至少一部分而采用了以下方法。
本發(fā)明第一方式的動(dòng)力輸出裝置能夠向至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力，所述動(dòng)力輸出裝置包括至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)能夠向所述驅(qū)動(dòng)軸輸入 輸出動(dòng)力；以及二次電池，能夠與任一個(gè)所述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電力交換并具有 電極總面積相對(duì)于該電動(dòng)機(jī)的牽引側(cè)的額定輸出總和的比率大于等于第一 預(yù)定比率的電極。
在本發(fā)明的上述第一方式的動(dòng)力輸出裝置中，包括了具有電極總面積 相對(duì)于電動(dòng)機(jī)的牽引側(cè)的額定輸出總和的比率大于等于第一預(yù)定比率的電 極的二次電池，因此能夠用作具有與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)性能相適應(yīng)的性能的二次 電池，能夠使電動(dòng)機(jī)的性能充分發(fā)揮。
本發(fā)明第二方式的動(dòng)力輸出裝置能夠向至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力，所 述動(dòng)力輸出裝置包括至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)能夠向所述驅(qū)動(dòng)軸輸入 輸出動(dòng)力；動(dòng)力源，輸出動(dòng)力；至少一個(gè)發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)能夠在所述電 動(dòng)機(jī)向驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力的時(shí)候利用來(lái)自所述動(dòng)力源的動(dòng)力來(lái)發(fā)電；以及二 次電池，能夠與所述電動(dòng)機(jī)及所述發(fā)電機(jī)的任一個(gè)進(jìn)行電力交換，并具有 電極總面積相對(duì)于該電動(dòng)機(jī)的再生側(cè)的額定輸出總和與所述發(fā)電機(jī)的額定 輸出總和之和的比率大于等于第二預(yù)定比率的電極。
在本發(fā)明上述第二方式的動(dòng)力輸出裝置中，包括了具有電極總面積相 對(duì)于電動(dòng)機(jī)的再生側(cè)的額定輸出總和與發(fā)電機(jī)的額定輸出總和之和的比率 大于等于第二預(yù)定比率的電極的二次電池，因此能夠用作具有與電動(dòng)機(jī)和 發(fā)電機(jī)的發(fā)電性能相適應(yīng)的性能的二次電池，能夠使電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的發(fā) 電性能充分發(fā)揮。
本發(fā)明第三方式的動(dòng)力輸出裝置能夠向至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力，所 述動(dòng)力輸出裝置包括至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)能夠向所述驅(qū)動(dòng)軸輸入 輸出動(dòng)力；動(dòng)力源，輸出動(dòng)力；至少一個(gè)發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)能夠在所述電 動(dòng)機(jī)向驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力的時(shí)候利用來(lái)自所述動(dòng)力源的動(dòng)力來(lái)發(fā)電；以及二 次電池，能夠與所述電動(dòng)機(jī)及所述發(fā)電機(jī)的任一個(gè)進(jìn)行電力交換，具有電 極總面積相對(duì)于所述電動(dòng)機(jī)的牽引側(cè)的額定輸出總和的比率大于等于第一 預(yù)定比率、并且電極總面積相對(duì)于所述電動(dòng)機(jī)的再生側(cè)的額定輸出總和與 所述發(fā)電機(jī)的額定輸出總和之和的比率大于等于第二預(yù)定比率的電極。
在本發(fā)明的上述第三方式的動(dòng)力輸出裝置中，包括了具有電極總面積相對(duì)于電動(dòng)機(jī)的牽引側(cè)的額定輸出總和韻比率大于等于第一預(yù)定比率并且 電極總面積相對(duì)于電動(dòng)機(jī)的再生側(cè)的額定輸出總和與發(fā)電機(jī)的額定輸出總 和之和的比率大于等于第二預(yù)定比率的電極的二次電池，因此能夠用作具 有與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)性能相適應(yīng)的性能的二次電池并且能夠用作具有與電動(dòng)機(jī) 和發(fā)電機(jī)的發(fā)電性能相適應(yīng)的性能的二次電池，能夠使電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)性能 和發(fā)電性能以及發(fā)電機(jī)的發(fā)電性能充分發(fā)揮。
在上述的本發(fā)明的第一至第三方式的動(dòng)力輸出裝置中，所述第一預(yù)定 比率也可以是根據(jù)從所述二次電池進(jìn)行最大額定輸出的放電時(shí)電極每單位 面積的電力來(lái)設(shè)定的比率。在這種情況下，當(dāng)二次電池是鋰離子電池的時(shí) 候能夠?qū)?.04 (平方米/kW)用作第一預(yù)定比率。另外，所述第二預(yù)定比 率也可以是根據(jù)對(duì)所述二次電池進(jìn)行了最大額定輸出的充電時(shí)電極每單位 面積的電力來(lái)設(shè)定的比率。在這種情況下，當(dāng)二次電池是鋰離子電池的時(shí)
候能夠?qū)?.09 (平方米/kW)用作第一預(yù)定比率。
在本發(fā)明的第二或第三方式的動(dòng)力輸出裝置中，也可以包括三軸式動(dòng) 力輸入輸出單元，其與所述動(dòng)力源的輸出軸、所述驅(qū)動(dòng)軸、以及所述發(fā)電 機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸這三個(gè)軸連接，并根據(jù)向該三個(gè)軸中的任意兩個(gè)軸輸入輸出的 動(dòng)力來(lái)向余下的軸輸入輸出動(dòng)力。
在本發(fā)明的第一至第三方式的動(dòng)力輸出裝置中，任一個(gè)都能夠作為輸 出行駛用動(dòng)力的動(dòng)力源安裝在車輛上。此時(shí)，連接動(dòng)力輸出裝置的驅(qū)動(dòng)軸 與車軸即可。即使就這樣安裝在了車輛上，本發(fā)明的第一至第三方式的動(dòng) 力輸出裝置中的任一個(gè)所起到的效果，例如，能夠起到與能夠用作具有與 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)性能相適應(yīng)的性能的二次電池的效果以及能夠用作具有與電動(dòng) 機(jī)和發(fā)電機(jī)的發(fā)電性能相適應(yīng)的性能的二次電池的效果都能奏效。
本發(fā)明第一方式的二次電池的設(shè)定方法是包括了能夠向至少一個(gè)驅(qū)動(dòng) 軸輸入輸出動(dòng)力的至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)以及能夠與所述電動(dòng)機(jī)的任一個(gè)進(jìn)行電 力交換的二次電池的動(dòng)力輸出裝置中的二次電池的設(shè)定方法，所述二次電 池的設(shè)定方法的特征在于，設(shè)定所述二次電池的性能，使其具有電極總面 積相對(duì)于所述電動(dòng)機(jī)的牽引側(cè)的額定輸出總和的比率大于等于第一預(yù)定比 率的電極。在本發(fā)明的上述第一方式的二次電池的設(shè)定方法中，二次電池的性能 設(shè)定成了具有電極總面積相對(duì)于電動(dòng)機(jī)的牽引側(cè)的額定輸出總和的比率大 于等于第一預(yù)定比率的電極，因此能夠用作具有與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)性能相適應(yīng)
的性能的二次電池，能夠使電動(dòng)機(jī)的性能充分發(fā)揮。
本發(fā)明第二方式的二次電池的設(shè)定方法是包括了能夠向至少一個(gè)驅(qū)動(dòng) 軸輸入輸出動(dòng)力的至少一個(gè)的電動(dòng)機(jī)、輸出動(dòng)力的動(dòng)力源、能夠在所述電 動(dòng)機(jī)向驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力的時(shí)候利用來(lái)自所述動(dòng)力源的動(dòng)力來(lái)發(fā)電的至少一 個(gè)的發(fā)電機(jī)、以及能夠與所述電動(dòng)機(jī)及所述發(fā)電機(jī)的任一個(gè)進(jìn)行電力交換 的二次電池的動(dòng)力輸出裝置中的二次電池的設(shè)定方法，所述二次電池的設(shè) 定方法的特征在于，所述二次電池的性能設(shè)定成具有電極總面積相對(duì)于所 述電動(dòng)機(jī)的再生側(cè)的額定輸出總和與所述發(fā)電機(jī)的額定輸出總和之和的比 率大于等于第二預(yù)定比率的電極。
在本發(fā)明的上述第二方式的二次電池的設(shè)定方法中，二次電池的性能 設(shè)定成了具有電極總面積相對(duì)于電動(dòng)機(jī)的再生側(cè)的額定輸出總和與發(fā)電機(jī) 的額定輸出總和之和的比率大于等于第二預(yù)定比率的電極，因此能夠用作 具有與電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的發(fā)電性能相適應(yīng)的性能的二次電池，能夠使電動(dòng) 機(jī)和發(fā)電機(jī)的發(fā)電性能充分發(fā)揮。
本發(fā)明第三方式的二次電池的設(shè)定方法是包括了能夠向至少一個(gè)驅(qū)動(dòng) 軸輸入輸出動(dòng)力的至少一個(gè)的電動(dòng)機(jī)、輸出動(dòng)力的動(dòng)力源、能夠在所述電 動(dòng)機(jī)向驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力的時(shí)候利用來(lái)自所述動(dòng)力源的動(dòng)力來(lái)發(fā)電的至少一 個(gè)的發(fā)電機(jī)、以及能夠與所述電動(dòng)機(jī)及所述發(fā)電機(jī)的任一個(gè)進(jìn)行電力交換 的二次電池的動(dòng)力輸出裝置中的二次電池的設(shè)定方法，所述二次電池的設(shè) 定方法的特征在于，所述二次電池的性能設(shè)定成具有電極總面積相對(duì)于該 電動(dòng)機(jī)的牽引側(cè)的額定輸出總和的比率大于等于第一預(yù)定比率并且電極總 面積對(duì)該電動(dòng)機(jī)的再生側(cè)的額定輸出總和與該發(fā)電機(jī)的額定輸出總和的和 值的比率大于等于第二預(yù)定比率的電極。
在本發(fā)明的上述第三方式的二次電池的設(shè)定方法中，二次電池的性能
設(shè)定成了具有電極總面積相對(duì)于該電動(dòng)機(jī)的牽引側(cè)的額定輸出總和的比率 大于等于第一預(yù)定比率并且電極總面積相對(duì)于該電動(dòng)機(jī)的再生側(cè)的額定輸出總和與該發(fā)電機(jī)的額定輸出總和之和的比率大于等于第二預(yù)定比率的電 極，因此能夠用作具有與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)性能相適應(yīng)的性能的二次電池并且能 夠用作具有與電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的發(fā)電性能相適應(yīng)的性能的二次電池，能夠 使電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)性能和發(fā)電性能以及發(fā)電機(jī)的發(fā)電性能充分發(fā)揮。
圖1是示出安裝本發(fā)明的一實(shí)施例的動(dòng)力輸出裝置20的混合動(dòng)力汽 車IO的構(gòu)成的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖2是示出從電動(dòng)機(jī)MG2輸出了額定輸出時(shí)的電池36的總電極面積 Sb與為超過(guò)電池36的容許電壓的比例的電池容許電壓超過(guò)率的關(guān)系的說(shuō) 明圖3是示出從電動(dòng)機(jī)MG1和電動(dòng)機(jī)MG2輸出了再生側(cè)的額定輸出時(shí) 的電池36的總電極面積Sb與為超過(guò)電池36的容許電壓的比例的電池容 許電壓超過(guò)率的關(guān)系的說(shuō)明圖4是示出安裝變形例的動(dòng)力輸出裝置20B的混合動(dòng)力汽車的構(gòu)成的 簡(jiǎn)要構(gòu)成圖5是示出安裝變形例的動(dòng)力輸出裝置20C的混合動(dòng)力汽車的構(gòu)成的 簡(jiǎn)要構(gòu)成圖6是示出安裝變形例的動(dòng)力輸出裝置20D的混合動(dòng)力汽車的構(gòu)成的 簡(jiǎn)要構(gòu)成圖7是示出安裝變形例的動(dòng)力輸出裝置20E的混合動(dòng)力汽車的構(gòu)成的 簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
具體實(shí)施例方式
下面，用實(shí)施例來(lái)說(shuō)明實(shí)施本發(fā)明的最佳的方式。圖1是示出作為本 發(fā)明一實(shí)施例的安裝有動(dòng)力輸出裝置20的混合動(dòng)力汽車10的構(gòu)成的簡(jiǎn)要 構(gòu)成圖。如圖所示，實(shí)施例的混合動(dòng)力汽車10包括發(fā)動(dòng)機(jī)22，構(gòu)成為 能夠通過(guò)汽油或輕油等碳?xì)浠衔锵盗械娜剂蟻?lái)輸出動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)；行星 齒輪30，太陽(yáng)齒輪經(jīng)由未圖示的減震器與作為發(fā)動(dòng)機(jī)22的輸出軸的曲軸連接，并且內(nèi)嚙合齒輪與經(jīng)由差速器齒輪12連接在前輪14a、 14B上的驅(qū) 動(dòng)軸28連接；電動(dòng)機(jī)MG1，旋轉(zhuǎn)軸26與行星齒輪30連接，并能夠發(fā) 電；電動(dòng)機(jī)MG2，向驅(qū)動(dòng)軸28輸入輸出動(dòng)力；電池36，通過(guò)變換器32、 34與電動(dòng)機(jī)MG1及電動(dòng)機(jī)MG2進(jìn)行電力交換；以及電子控制單元40， 控制實(shí)施例的混合動(dòng)力汽車10整體。實(shí)施例的混合動(dòng)力汽車10的通過(guò)速 器齒輪16來(lái)連接的后輪18a、 18b作為從動(dòng)輪而工作。
電動(dòng)機(jī)MG1和電動(dòng)機(jī)MG2均都構(gòu)成為能夠作為發(fā)電機(jī)而驅(qū)動(dòng)并且能 夠作為電動(dòng)機(jī)而驅(qū)動(dòng)的公知的同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，通過(guò)變換器32、 34與電 池36進(jìn)行電力交換。連接變換器32、 34和電池36的電線構(gòu)成為各變換器 32、 34共同使用的正極母線和負(fù)極母線，形成為能夠?qū)㈦妱?dòng)機(jī)MG1、 MG2中的任一個(gè)發(fā)出的電力使用在另一個(gè)電動(dòng)機(jī)上。因此，電池36會(huì)根 據(jù)電動(dòng)機(jī)MG1、 MG2中的任一個(gè)所產(chǎn)生的電力或不足的電力來(lái)進(jìn)行充放 電。如果電動(dòng)機(jī)MG1、 MG2的電力收支處于平衡，則電池36不會(huì)充放 電。
電池36構(gòu)成為鋰離子電池，并使用如下的電池，當(dāng)將正極的總電極 面積Sl和負(fù)極的總電極面積S2中較小的一個(gè)設(shè)為電池的總電極面積Sb 時(shí)，在與電動(dòng)機(jī)MG2的牽引側(cè)的額定輸出(最大輸出)Pm2max的關(guān)系中 作為第一必要條件滿足Sb / Pm2max > 0.09 (平方米/kW)，在與電動(dòng)機(jī) MG1的再生側(cè)的額定輸出Pmlmin及電動(dòng)機(jī)MG2的再生側(cè)的額定輸出 Pm2min的關(guān)系中作為第二必要條件滿足Sb / ( I Pmlmin + Pm2min I ) > 0.04 (平方米/kW)。對(duì)于這樣的第一必要條件和第二必要條件將在后敘 述。
電子控制單元40構(gòu)成為以CPU 42為核心的微處理器，除了 CPU 42 還包括儲(chǔ)存處理程序的ROM 44、臨時(shí)性地儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的RAM 46、以及未 圖示的輸入輸出端口和通信端口。電子控制單元40中經(jīng)由輸入端口輸入 有來(lái)自檢測(cè)換擋桿51的操作位置的換擋位置傳感器52的換擋位置SP、來(lái) 自檢測(cè)加速踏板53的踩下量的加速踏板位置傳感器54的加速量Acc、來(lái) 自檢測(cè)制動(dòng)踏板55的踩下量的制動(dòng)踏板位置傳感器56的制動(dòng)踏板位置 BP、來(lái)自車速傳感器58的車速V、以及來(lái)自檢測(cè)安裝在電動(dòng)機(jī)MG1和電動(dòng)機(jī)MG2上的未圖示的轉(zhuǎn)速傳感器的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等，根據(jù)這些輸入數(shù)據(jù) 來(lái)驅(qū)動(dòng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)22、以及電動(dòng)機(jī)MG1和電動(dòng)機(jī)MG2。
這樣構(gòu)成的實(shí)施例的混合動(dòng)力汽車IO根據(jù)與駕駛員的加速踏板53的 踩下量對(duì)應(yīng)的加速量Acc和車速V來(lái)計(jì)算應(yīng)該向驅(qū)動(dòng)軸28輸出的要求扭 矩，運(yùn)行控制發(fā)動(dòng)機(jī)22、電動(dòng)機(jī)MG1、以及電動(dòng)機(jī)MG2，使得向驅(qū)動(dòng)軸 28輸出與該要求扭矩對(duì)應(yīng)的要求動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)22、電動(dòng)機(jī)MG1、以及電 動(dòng)機(jī)MG2的運(yùn)行控制包括扭矩轉(zhuǎn)換運(yùn)行模式，運(yùn)行控制發(fā)動(dòng)機(jī)22使得 從發(fā)動(dòng)機(jī)22輸出與要求動(dòng)力相當(dāng)?shù)膭?dòng)力并且驅(qū)動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)MG1和電動(dòng) 機(jī)MG2使得從發(fā)動(dòng)機(jī)22輸出的全部動(dòng)力被行星齒輪30、電動(dòng)機(jī)MG1、 以及電動(dòng)機(jī)MG2進(jìn)行扭矩轉(zhuǎn)換并輸出給驅(qū)動(dòng)軸28;充放電運(yùn)行模式，運(yùn) 行控制發(fā)動(dòng)機(jī)22使得從發(fā)動(dòng)機(jī)22輸出與要求動(dòng)力和電池36進(jìn)行充放電所 需的電力的總和相當(dāng)?shù)膭?dòng)力并且驅(qū)動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)MG1和電動(dòng)機(jī)MG2使得 伴隨電池36的充放電從發(fā)動(dòng)機(jī)22輸出的全部或部分動(dòng)力由行星齒輪30、 電動(dòng)機(jī)MG1、以及電動(dòng)機(jī)MG2進(jìn)行扭矩轉(zhuǎn)換并向驅(qū)動(dòng)軸28輸出要求動(dòng) 力；以及馬達(dá)運(yùn)行模式，停止發(fā)動(dòng)機(jī)22的運(yùn)行，進(jìn)行運(yùn)行控制使得來(lái)自 發(fā)動(dòng)機(jī)MG2的與要求動(dòng)力相當(dāng)?shù)膭?dòng)力被輸出給驅(qū)動(dòng)軸28;等等。
下面，對(duì)電池36、電動(dòng)機(jī)MG1、以及電動(dòng)機(jī)MG2的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。 如實(shí)施例的電池36那樣，鋰離子電池等二次電池通過(guò)正極以及負(fù)極的電 極反應(yīng)來(lái)進(jìn)行充電和放電，因此能夠通過(guò)電極面積來(lái)確定最大的充電功率 和放電功率。而且，由于電極反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)，故根據(jù)溫度條件的不同也 是不同的，即使是相伺的電極面積，最大的充電功率和放電功率根據(jù)電池 溫度而不同。 一般在電池溫度低時(shí)，充電功率和放電功率也變小?，F(xiàn)在， 如果考慮在零下20度等的低溫下通過(guò)馬達(dá)運(yùn)行模式來(lái)從電動(dòng)機(jī)MG2輸出 最大扭矩的情況，則在低溫下也需要從電池36輸出電動(dòng)機(jī)MG2的額定輸 出。如果在普通轎車上安裝本實(shí)施例的動(dòng)力輸出裝置20，并將能夠在低溫 下從電池36輸出電動(dòng)機(jī)MG2的額定輸出的條件作為電池的總電極面積Sb 與電動(dòng)機(jī)MG2的牽引側(cè)的額定輸出Pm2max的關(guān)系而求出，則當(dāng)電池36 是鋰離子電池時(shí)變成Sb/Pm2max〉0.09 (平方米/kW)。這就是第一必要 條件。圖2示出從電動(dòng)機(jī)MG2輸出了牽引側(cè)的額定輸出Pm2max時(shí)電池36的總電極面積Sb相對(duì)于額定輸出Pm2max的比率(Sb / Pm2max)與超 過(guò)電池36的容許電壓的比例即電池容許電壓超過(guò)率的關(guān)系。如圖所示， 在比率(Sb/Pm2max)超過(guò)了 0.09 (平方米/kW)的范圍內(nèi)，電池容許電 壓超過(guò)率小于100%，可知能夠在電池36的容許電壓范圍內(nèi)從MG2輸出 牽引側(cè)的額定輸出Pm2max。下面，考慮在大力踩下加速踏板53而起動(dòng)時(shí) 前輪14a、 14b發(fā)生了打滑的情況，在大力踩下加速踏板53而起動(dòng)時(shí)，運(yùn) 行發(fā)動(dòng)機(jī)22，利用大再生扭矩來(lái)再生控制電動(dòng)機(jī)MG1，電動(dòng)機(jī)MG2輸出 起動(dòng)用的大扭矩。如果這時(shí)前輪14a、 14b發(fā)生打滑，則前輪14a、 14b會(huì) 空轉(zhuǎn)，之后，當(dāng)在某個(gè)時(shí)候空轉(zhuǎn)的前輪14a、 14b抓地時(shí)，瞬間性地電動(dòng)機(jī) MG2也會(huì)被再生控制，雖然是瞬間性的，但是電池36會(huì)被電動(dòng)機(jī)MG1的 再生電力和電動(dòng)機(jī)MG2的再生電力充電。因此，如果將能夠瞬間性地通 過(guò)電動(dòng)機(jī)MG1的再生電力和電動(dòng)機(jī)MG2的再生電力來(lái)進(jìn)行充電的條件作 為龜池的總電極面積Sb與電動(dòng)機(jī)MG1的再生側(cè)的額定輸出Pmlmin以及 電動(dòng)機(jī)MG2的再生側(cè)的額定輸出Pm2min的關(guān)系而求出，則當(dāng)電池36是 鋰離子電池時(shí)變成Sb/( I Pmlmin + Pm2min | ) > 0.04 (平方米/kW)。這 就是第二必要條件。圖3示出從電動(dòng)機(jī)MG1和電動(dòng)機(jī)MG2輸出了再生側(cè) 的額定輸出Pmlmin、 Pm2min時(shí)電池36的總電極面積Sb相對(duì)于額定輸出 Pmlmin、 Pm2min的總和的絕對(duì)值的比率(Sb / 1 Pmlmin + Pm2min I ) 與超過(guò)電池36的容許電壓的比例即電池容許電壓超過(guò)率的關(guān)系。如圖所 示，在比率(Sb / I Pmlmin + Pm2min | )超過(guò)了 0.04 (平方米/ kW)的 范圍內(nèi)，電池容許電壓超過(guò)率小于100%，可知能夠在電池36的容許電壓 范圍內(nèi)從電動(dòng)機(jī)MG1和電動(dòng)機(jī)MG2輸出再生側(cè)的額定輸出Pmlmin、 Pm2min。因此，在本實(shí)施例的電池36中，通過(guò)構(gòu)成既滿足作為第一必要 條件的Sb / Pm2max > 0.09 (平方米/kW)又滿足作為第二必要條件的Sb / (I Pmlmin + Pm2min I ) > 0.04 (平方米/kW)的電極條件的鋰離子電池， 能夠使電動(dòng)機(jī)MG2的驅(qū)動(dòng)特性充分發(fā)揮并且能夠使電動(dòng)機(jī)MG1的發(fā)電特 性以及電動(dòng)機(jī)MG2的發(fā)電特性充分發(fā)揮。在這里，由于在實(shí)施例中同時(shí) 第一必要條件與第二必要條件即可，故構(gòu)成了在滿足兩個(gè)必要條件的范圍 內(nèi)使總電極面積Sb變成最小面積的電池36。由此，能夠使電動(dòng)機(jī)MG1和電動(dòng)機(jī)MG2的性能充分發(fā)揮并且能夠使用盡可能小的電池36。
根據(jù)以上說(shuō)明的實(shí)施例中安裝有動(dòng)力輸出裝置20的混合動(dòng)力汽車 10，將電池的總電極面積Sb與電動(dòng)機(jī)MG2的牽引側(cè)的額定輸出(最大輸 出)Pm2max的關(guān)系滿足作為第一必要條件的Sb / Pm2max > 0.09 (平方米 /kW)并且電池的總電極面積Sb與電動(dòng)機(jī)MG1的再生側(cè)的額定輸出 Pmlmin以及電動(dòng)機(jī)MG2的再生側(cè)的額定輸出Pm2min的關(guān)系滿足作為第 二必要條件的Sb / ( I Pmlmin + Pm2min | ) > 0.04 (平方米/kW)的鋰離子 電池作為電池36使用，由此能夠使電動(dòng)機(jī)MG2的驅(qū)動(dòng)特性充分發(fā)揮并且 能夠使電動(dòng)機(jī)MG1的發(fā)電特性以及電動(dòng)機(jī)MG2的發(fā)電特性充分發(fā)揮。而 且，通過(guò)構(gòu)成在滿足兩個(gè)必要條件的范圍內(nèi)使總電極面積Sb變成最小面 積的電池36，能夠使電動(dòng)機(jī)MG1和電動(dòng)機(jī)MG2的性能充分發(fā)揮并且能夠 使用盡可能小的電池36，從而能夠使車輛的耗油率下降。
在實(shí)施例的安裝動(dòng)力輸出裝置20的混合動(dòng)力汽車10中，作為電池36 使用了鋰離子電池，但是作為電池36也可以使用鋰離子電池以外的二次 電池、鎳氫電池等各種二次電池。在這種情況下，利用所使用的二次電池 進(jìn)行了最大額定輸出的放電或充電時(shí)每單位面積的電力相對(duì)于鋰離子電池 進(jìn)行了最大額定輸出的放電或充電時(shí)每單位面積的電力之比，來(lái)調(diào)整作為 第一必要條件的Sb / Pm2max > 0.09 (平方米/kW)和作為第二必要條件的 Sb/( I Pmlmin+ Pm2min | ) > 0.04 (平方米/kW)即可。
在實(shí)施例的安裝動(dòng)力輸出裝置20的混合動(dòng)力汽車10中，包括發(fā)動(dòng)機(jī) 22、行星齒輪30、電動(dòng)機(jī)MG1、電動(dòng)機(jī)MG2、以及與電動(dòng)機(jī)MG1和電 動(dòng)機(jī)MG2進(jìn)行電力交換的電池36，但是對(duì)于圖4的變形例的安裝有動(dòng)力 輸出裝置20B的混合動(dòng)力汽車，在實(shí)施例的混合動(dòng)力汽車10的基礎(chǔ)上還 可以包括向經(jīng)由差速器齒輪16與后輪18a、 18b連接的后輪側(cè)的驅(qū)動(dòng)軸29 輸入輸出動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)MG3。在這種情況下，在電池的總電極面積Sb與 電動(dòng)機(jī)MG3的牽引側(cè)的額定輸出Pm3max的關(guān)系中，如使用電動(dòng)機(jī)MG2 的牽引側(cè)的額定輸出Pm2max，則第一必要條件為Sb / (Pm2max + Pm3max) > 0.09 (平方米/kW)。即，能夠?qū)⒌谝槐匾獥l件考慮為用電池 的總電極面積Sb除以能夠向驅(qū)動(dòng)軸28和驅(qū)動(dòng)軸29輸出動(dòng)力的全部電動(dòng)機(jī)的牽引側(cè)的額定輸出總和時(shí)的必要條件。而且，在電池的總電極面積Sb
與電動(dòng)機(jī)MG3的再生側(cè)的額定輸出Pm3min的關(guān)系中，如使用電動(dòng)機(jī) MG2的再生側(cè)的額定輸出Pm2min，第二必要條件為Sb / ( I Pmlmin + Pm2min + Pm3min | ) > 0.04 (平方米/kW)。即，能夠?qū)⒌诙匾獥l件考 慮為用電池的總電極面積Sb除以全部電動(dòng)機(jī)的再生側(cè)的額定輸出總和時(shí) 的必要條件。
這樣，只要將第一必要條件考慮為用電池的總電極面積Sb除以能夠 向驅(qū)動(dòng)軸28或驅(qū)動(dòng)軸29輸出動(dòng)力的全部電動(dòng)機(jī)的牽引側(cè)的額定輸出總和 時(shí)的必要條件，并將第二必要條件考慮為用電池的總電極面積Sb除以全 部電動(dòng)機(jī)的再生側(cè)的額定輸出總和時(shí)的必要條件，就能替代行星齒輪30 和電動(dòng)機(jī)MG1而適用于安裝圖5中例示的變形例的動(dòng)力輸出裝置20C 的混合動(dòng)力汽車的電池36，其中動(dòng)力輸出裝置20C包括具有外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn) 子的雙轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)TRMG;安裝圖6中例示的變形例的動(dòng)力輸出裝置20D 的混合動(dòng)力汽車的電池36，其中動(dòng)力輸出裝置20D經(jīng)由變速機(jī)60來(lái)輸出 來(lái)自電動(dòng)機(jī)MG的動(dòng)力并能夠通過(guò)離合器23來(lái)分開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)22;以及安裝 圖7中例示的變形例的動(dòng)力輸出裝置20E的混合動(dòng)力汽車的電池36，其中 動(dòng)力輸出裝置20E只具備電動(dòng)機(jī)MG并未具備發(fā)動(dòng)機(jī)22。安裝圖l的動(dòng)力 輸出裝置20的混合動(dòng)力汽車10、安裝圖5的變形例的動(dòng)力輸出裝置20C 的混合動(dòng)力汽車、安裝圖6的變形例的動(dòng)力輸出裝置20D的混合動(dòng)力汽 車、以及安裝圖7的變形例的動(dòng)力輸出裝置20E的混合動(dòng)力汽車均具備差 速器齒輪12、 16，但是也可以都不具備差速器齒輪12、 16。
在安裝有實(shí)施例的動(dòng)力輸出裝置20的混合動(dòng)力汽車10中，使用了滿 足作為第一必要條件的Sb / Pm2max > 0.09 (平方米/kW)并且滿足作為第 二必要條件的Sb / ( I Pmlmin + Pm2min | ) > 0.04 (平方米/kW)的鋰離子 電池作為電池36，但是也可以使用滿足作為第一必要條件的Sb / Pm2max > 0.09 (平方米/kW)而不滿足作為第二必要條件的Sb / ( I Pmlmin + Pm2min | ) > 0.04 (平方米/kW)的鋰離子電池作為電池36，相反，也可 以使用不滿足作為第一必要條件的Sb/Pm2max〉0.09 (平方米/kW)而滿 足作為第二必要條件的Sb / ( I Pmlmin + Pm2min I ) > 0.04 (平方米/kW)的鋰離子電池作為電池36。
在實(shí)施例中，說(shuō)明了安裝實(shí)施例的動(dòng)力輸出裝置20的混合動(dòng)力汽車 10，但是也能適用于在不能安裝在混合動(dòng)力汽車等車輛上的動(dòng)力輸出裝置 上使用的二次電池。而且，不僅是這樣的動(dòng)力輸出裝置20和混合動(dòng)力汽 車10的形態(tài)，二次電池的設(shè)定方法的形態(tài)也可以。
以上，用實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，但是本發(fā)明不限于這 樣的實(shí)施例，更不用說(shuō)在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)以各種方式實(shí)施。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明可用于動(dòng)力輸出裝置的制造產(chǎn)業(yè)等。
權(quán)利要求
1. 一種動(dòng)力輸出裝置，能夠向至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力，所述動(dòng)力輸出裝置包括至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)能夠向所述驅(qū)動(dòng)軸輸入輸出動(dòng)力；以及二次電池，能夠與任一個(gè)所述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電力交換，并具有電極總面積相對(duì)于該電動(dòng)機(jī)的牽引側(cè)的額定輸出總和的比率大于等于第一預(yù)定比率的電極。
2. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力輸出裝置，其中，所述第一預(yù)定比率是根據(jù)從所述二次電池進(jìn)行最大額定輸出的放電時(shí) 電極每單位面積的電力來(lái)設(shè)定的比率。
3. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力輸出裝置，其中，所述二次電池是鋰離子電池， 所述第一預(yù)定比率是0.04 (平方米/kW)。
4. 一種動(dòng)力輸出裝置，能夠向至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力，所述動(dòng)力輸 出裝置包括至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)能夠向所述驅(qū)動(dòng)軸輸入輸出動(dòng)力； 動(dòng)力源，輸出動(dòng)力；至少一個(gè)發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)能夠在所述電動(dòng)機(jī)向驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力的時(shí) 候利用來(lái)自所述動(dòng)力源的動(dòng)力進(jìn)行發(fā)電；以及二次電池，能夠與所述電動(dòng)機(jī)及所述發(fā)電機(jī)的任一個(gè)進(jìn)行電力交換， 并具有電極總面積相對(duì)于該電動(dòng)機(jī)的再生側(cè)的額定輸出總和與所述發(fā)電機(jī) 的額定輸出總和之和的比率大于等于第二預(yù)定比率的電極。
5. 如權(quán)利要求4所述的動(dòng)力輸出裝置，其中，所述第二預(yù)定比率是根據(jù)對(duì)所述二次電池進(jìn)行最大額定輸出的充電時(shí) 電極每單位面積的電力來(lái)設(shè)定的比率。
6. 如權(quán)利要求4所述的動(dòng)力輸出裝置，其中， 所述二次電池是鋰離子電池， 所述第二預(yù)定比率是0.09 (平方米/kW)。
7. 如權(quán)利要求4所述的動(dòng)力輸出裝置，其中，還包括三軸式動(dòng)力輸入輸出單元，其與所述動(dòng)力源的輸出軸、所述驅(qū) 動(dòng)軸、以及所述發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸這三個(gè)軸連接，并根據(jù)向該三個(gè)軸中的任 意兩個(gè)軸輸入輸出的動(dòng)力來(lái)向余下的軸輸入輸出動(dòng)力。
8. —種動(dòng)力輸出裝置，能夠向至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力，所述動(dòng)力輸出裝置包括至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)能夠向所述驅(qū)動(dòng)軸輸入輸出動(dòng)力； 動(dòng)力源，輸出動(dòng)力；至少一個(gè)發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)能夠在所述電動(dòng)機(jī)向驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力的時(shí) 候利用來(lái)自所述動(dòng)力源的動(dòng)力進(jìn)行發(fā)電；以及二次電池，能夠與所述電動(dòng)機(jī)及所述發(fā)電機(jī)的任一個(gè)進(jìn)行電力交換， 具有電極總面積相對(duì)于所述電動(dòng)機(jī)的牽引側(cè)的額定輸出總和的比率大于等 于第一預(yù)定比率、并且電極總面積相對(duì)于所述電動(dòng)機(jī)的再生側(cè)的額定輸出 總和與所述發(fā)電機(jī)的額定輸出總和之和的比率大于等于第二預(yù)定比率的電 極。
9. 如權(quán)利要求8所述的動(dòng)力輸出裝置，其中，所述第一預(yù)定比率是根據(jù)從所述二次電池進(jìn)行最大額定輸出的放電時(shí) 電極每單位面積的電力來(lái)設(shè)定的比率。
10. 如權(quán)利要求8所述的動(dòng)力輸出裝置，其中，所述第二預(yù)定比率是根據(jù)對(duì)所述二次電池進(jìn)行最大額定輸出的充電時(shí) 電極每單位面積的電力來(lái)設(shè)定的比率。
11. 如權(quán)利要求8所述的動(dòng)力輸出裝置，其中， 所述二次電池是鋰離子電池， 所述第一預(yù)定比率是0.04 (平方米/kW)。
12. 如權(quán)利要求8所述的動(dòng)力輸出裝置，其中， 所述二次電池是鋰離子電池， 所述第二預(yù)定比率是0.09 (平方米/kW)。
13. 如權(quán)利要求8所述的動(dòng)力輸出裝置，其中，還包括三軸式動(dòng)力輸入輸出單元，其與所述動(dòng)力源的輸出軸、所述驅(qū)動(dòng)軸、以及所述發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸這三個(gè)軸連接，并根據(jù)向該三個(gè)軸中的任 意兩個(gè)軸輸入輸出的動(dòng)力來(lái)向余下的軸輸入輸出動(dòng)力。
14. 一種二次電池的設(shè)定方法，是如下的動(dòng)力輸出裝置中的二次電池的設(shè)定方法，該動(dòng)力輸出裝置包括能夠向至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸輸入輸出動(dòng)力的至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)以及能夠與任一個(gè)所述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電力交換的二次電池，所述二次電池的設(shè)定方法的特征在于，設(shè)定所述二次電池的性能，使其具有電極總面積相對(duì)于所述電動(dòng)機(jī)的 牽引側(cè)的額定輸出總和的比率大于等于第一預(yù)定比率的電極。
15. —種二次電池的設(shè)定方法，是如下的動(dòng)力輸出裝置中的二次電池 的設(shè)定方法，該動(dòng)力輸出裝置包括能夠向至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸輸入輸出動(dòng)力的 至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)、輸出動(dòng)力的動(dòng)力源、能夠在所述電動(dòng)機(jī)向驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng) 力的時(shí)候利用來(lái)自所述動(dòng)力源的動(dòng)力進(jìn)行發(fā)電的至少一個(gè)發(fā)電機(jī)、以及能 夠與所述電動(dòng)機(jī)及所述發(fā)電機(jī)的任一個(gè)進(jìn)行電力交換的二次電池，所述二 次電池的設(shè)定方法的特征在于，設(shè)定所述二次電池的性能，使其具有電極總面積相對(duì)于所述電動(dòng)機(jī)的 再生側(cè)的額定輸出總和與所述發(fā)電機(jī)的額定輸出總和之和的比率大于等于 第二預(yù)定比率的電極。
16. —種二次電池的設(shè)定方法，是如下的動(dòng)力輸出裝置中的二次電池的設(shè)定方法，該動(dòng)力輸出裝置包括能夠向至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸輸入輸出動(dòng)力的 至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)、輸出動(dòng)力的動(dòng)力源、能夠在所述電動(dòng)機(jī)向驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng) 力的時(shí)候利用來(lái)自所述動(dòng)力源的動(dòng)力進(jìn)行發(fā)電的至少一個(gè)發(fā)電機(jī)、以及能 夠與所述電動(dòng)機(jī)及所述發(fā)電機(jī)的任一個(gè)進(jìn)行電力交換的二次電池，所述二 次電池的設(shè)定方法的特征在于，設(shè)定所述二次電池的性能，使其具有電極總面積相對(duì)于所述電動(dòng)機(jī)的 牽引側(cè)的額定輸出總和的比率大于等于第一預(yù)定比率并且電極總面積相對(duì) 于所述電動(dòng)機(jī)的再生側(cè)的額定輸出總和與所述發(fā)電機(jī)的額定輸出總和之和 的比率大于等于第二預(yù)定比率的電極。
全文摘要
將電池的總電極面積Sb與電動(dòng)機(jī)(MG2)的牽引側(cè)的額定輸出(最大功率)Pm2max的關(guān)系滿足作為第一必要條件的Sb/Pm2max＞0.09(平方米/kW)并且電池的總電極面積Sb與電動(dòng)機(jī)(MG1)的再生側(cè)的額定輸出Pm1min以及電動(dòng)機(jī)(MG2)的再生側(cè)的額定輸出Pm2min的關(guān)系滿足作為第二必要條件的Sb/(|Pm1min+Pm2min|)＞0.04(平方米/kW)的鋰離子電池作為電池(36)使用。由此，能夠使電動(dòng)機(jī)(MG2)的驅(qū)動(dòng)特性充分發(fā)揮并且能夠使電動(dòng)機(jī)(MG1)的發(fā)電特性以及電動(dòng)機(jī)(MG2)的發(fā)電特性充分發(fā)揮。
文檔編號(hào)B60L11/18GK101443210SQ20078001689
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2007年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月10日
發(fā)明者石倉(cāng)誠(chéng) 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社