DE102016208902B4

DE102016208902B4 - Elektrisch angetriebenes Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016208902B4
Application number: DE102016208902.1A
Authority: DE
Inventors: Hidetoshi Kusumi; Ikkei OHGITANI
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-05-25
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2036-05-24
Also published as: US10195929B2; JP6240118B2; US9840137B2; US20160347161A1; US20180065463A1; CN106208187A; CN106208187B; DE102016208902A1; JP2016215947A

Abstract

Elektrisch angetriebenes Fahrzeug (10) mit:einer drehenden elektrischen Maschine (MG1, MG2), die dazu aufgebaut ist, das Fahrzeug anzutreiben;einer Hochkapazitätsbatterieeinheit (22), die dazu aufgebaut ist, eine vergleichsweise hohe Kapazität aufzuweisen, und einer Hochleistungsbatterieeinheit (24), die dazu aufgebaut ist, eine vergleichsweise hohe Leistungsabgabe aufzuweisen, die beide elektrische Energie an die drehende elektrische Maschine (MG1, MG2) abgeben; undeinem Ladeeinlass (18), der dazu aufgebaut ist, als Ladeanschluss einer externen Energiequelle zu dienen;wobei die Hochkapazitätsbatterieeinheit (22) dazu aufgebaut ist, näher als die Hochleistungsbatterieeinheit (24) beim Ladeeinlass (18) positioniert zu sein; und die Hochkapazitätsbatterieeinheit (22) und die Hochleistungsbatterieeinheit (24) unter einem Bodenblech (30) angeordnet sind.

Description

HINTERGRUND
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge, die drehende elektrische Maschinen als Antriebsquelle nutzen, wie Hybridfahrzeuge und elektrische Automobile, sind mit DC- bzw. Gleichstromversorgungen versehen. Beispielsweise offenbart die internationale Veröffentlichung Nr. WO 2013/ 157 049 A1 ein Hybridfahrzeug, das eine Hochleistungsbatterieeinheit aufweist, die eine relativ hohe Ausgangsleistung (W) bereitstellt, und eine Hochkapazitätsbatterieeinheit, die eine relativ hohe Kapazität (Ah) bereitstellt.
Die WO 2013/ 030 884 A1 offenbart, eine Hochleistungsbatterie und eine Hochkapazitätsbatterie im Fahrzeug so anzuordnen, dass die Hochleistungsbatterie in der Fahrgastzelle, z.B. über der Hinterradachse, und die Hochkapazitätsbatterie außerhalb der Fahrgastzelle, z.B. unter dem Boden, liegt.
Die JP 2011 - 20 553 A zeigt eine Montageanordnung, bei der beim Aufladen eines Hochspannungsakkus Leistungsverluste vermieden werden, indem ein Kabelbaum zwischen Hochspannungsladeanschluss und Schaltkasten verkürzt wird, um die durchgeleitete Hochspannungsleistung möglichst verlustarm durch den Kabelbaum zu schicken.
Die JP 2014 - 79 081 A lehrt ein Fahrzeug mit Stromzuführung zu zugehöriger Steuerung. Während eine erste Batterie über einen Konverter geladen wird, stellt eine zweite Batterie Fahrstrom und Strom zum Laden der ersten Batterie über einen Inverter bereit. Ein Zurückfließen des Stroms in die zweite Batterie wird über eine Diode verhindert.
Die JP 2015-220 772 A beschreibt ein Fahrzeug mit zwei Batterien, von denen die eine Strom zum Beschleunigen abgibt, aber keinen regenerativ erzeugten Strom vom Elektromotor aufnimmt. Auf diese Weise werden das Laden/Entladen und die damit verbundene Aufheizung der einen Batterie eingeschränkt, so dass diese Batterie länger hält.
Die JP 2013 - 180 729 A erläutert einen Kabelbaumaufbau eines Elektrofahrzeugs. Dieser verhindert, dass sich ein Ladekabelbaum und ein Ladeanschluss mit entweder Schnellladefunktion oder herkömmlicher Ladefunktion in die Quere kommen. Dazu wird der Ladebaum mit Schnellladefunktion länger als der Kabelbaum mit herkömmlicher Ladefunktion hergestellt.
Die JP 2012 - 116 461 A schließlich offenbart ein Kühlsystem für eine Hochspannungsbatterie. Eine Unterflurbatterie wird nach dieser Lehre durch einen Ansaugrüssel im Fahrgastraum mit Kühlluft versorgt, und die aufgewärmte Kühlluft wird in den Kofferraum abgegeben.
In einem Elektrofahrzeugantriebsmodus (EV-Antriebsmodus), in dem ein Fahrzeug nur durch eine drehende elektrische Maschine angetrieben wird, wird elektrische Energie hauptsächlich von der Hochkapazitätsbatterieeinheit an die drehende elektrische Maschine abgegeben. Wenn eine Abgabeanforderung empfangen wird, die die maximale Abgabe der Hochkapazitätsbatterieeinheit übersteigt, wird elektrische Energie von der Hochleistungsbatterieeinheit statt der Hochkapazitätsbatterieeinheit zugeführt.
Um diese Batterieeinheiten zu laden, wird ein „externes Laden“ durch eine externe Stromzufuhr in sogenannten Plug-In Hybridfahrzeugen durchgeführt. Ein derartiges Fahrzeug ist mit einem Stecker (Ladeanschluss) versehen, der als „Ladeeinlass“ bzw. „Ladeeingang“ zum Verbinden einer externen Stromversorgung bezeichnet wird.
Der Ladeeinlass kann an einem Fahrzeugheck angeordnet sein. Die internationale Veröffentlichung mit der Nummer WO 2013/157049 beschreibt, dass die Hochkapazitätsbatterieeinheit und die Hochleistungsbatterieeinheit in einem Kofferraum auf einer Rückseite des Fahrzeugs vorgesehen sind. Durch Anordnen des Ladeeinlasses, der Hochkapazitätsbatterieeinheit und der Hochleistungsbatterieeinheit nahe beieinander an einer Rückseite des Fahrzeugs kann ein Verdrahtungswiderstand bei den externen Ladekomponenten unterdrückt werden.
KURZE ERLÄUTERUNG
Um die Reichweite im EV-Antriebsmodus zu erhöhen, ist eine größere Batterieeinheit nötig. Wenn jedoch eine Batterieeinheit zu groß ist, können die Hochkapazitätsbatterieeinheit und die Hochleistungsbatterieeinheit auf Grund der Beschränkungen eines Fahrzeuglayouts nicht in der Nähe des Ladeeinlasses platziert sein. Somit werden die Verdrahtungswiderstände zwischen jeder Batterieeinheit und eines Ladeeinlasses erhöht. Ein größerer Verdrahtungswiderstand verursacht einen größeren Energieverlust während des externen Ladens. Demgemäß löst die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug zu schaffen, das eine Erhöhung eines Leistungsverlusts während des externen Ladens durch eine Anordnung der Batterieeinheiten verringern bzw. unterdrücken kann.
Ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine drehende elektrische Maschine zum Antreiben des Fahrzeugs, eine Hochkapazitätsbatterieeinheit mit einer vergleichsweise hohen Kapazität und eine Hochleistungsbatterieeinheit mit einer vergleichsweise hohen Leistungsabgabe, die beide elektrischen Strom an die drehende elektrische Maschine zuführen, und einen Ladeeinlass, der als ein Ladeanschluss einer externen Stromversorgung dient. Die Hochkapazitätsbatterieeinheit empfängt mehr Ladeenergie bzw. Ladeleistung vom Ladeeinlass als die Hochleistungsbatterieeinheit, und ist näher als die Hochleistungsbatterieeinheit beim Ladeeinlass positioniert.
Ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine drehende elektrische Maschine zum Antrieb des Fahrzeugs, und eine Hochkapazitätsbatterieeinheit mit einer vergleichsweise hohen Kapazität, und eine Hochleistungsbatterieeinheit mit einer vergleichsweise hohen Energie, die beide elektrische Energie an die drehende elektrische Maschine zuführen, und einen Ladeeinlass, der als ein Ladeanschluss einer externen Stromzufuhr dient. Der Ladeeinlass ist mit der Hochkapazitätsbatterieeinheit über eine erste Energie- bzw. Stromverdrahtung und auch mit der Hochleistungsbatterieeinheit über eine zweite Stromverdrahtung bzw. Stromzufuhr verbunden. Die erste Stromverdrahtung ist kürzer als die zweite Stromverdrahtung.
Es ist zu bevorzugen, dass in der vorstehenden beschriebenen Erfindung ein Anteil des elektrischen Stroms, den die Hochkapazitätsbatterieeinheit an die drehende elektrische Maschine abgibt, höher als ein Anteil des elektrischen Stroms ist, den die Hochleistungsbatterieeinheit an die drehende elektrische Maschine abgibt.
Es ist weiterhin zu bevorzugen, dass in der vorstehend beschriebenen Erfindung die Hochkapazitätsbatterieeinheit und Hochleistungsbatterieeinheit in einem einzigen bzw. gemeinsamen Gehäuse enthalten sind, das unter einem Bodenblech positioniert ist. Es ist weiter zu bevorzugen, dass in der vorstehend beschriebenen Erfindung das elektrisch angetriebene Fahrzeug zudem einen Kühlventilator umfasst, der Kühlluft an die Hochkapazitätsbatterieeinheit zuführt, und der Kühlventilator unter einem Rücksitz des Fahrzeugs positioniert ist. Nach der vorliegenden Erfindung können die Batterieeinheiten so angeordnet sein, dass eine Erhöhung des Energieverlusts während des externen Ladens unterdrückt werden kann.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird weiterhin mit Bezug auf die nachstehenden beigefügten Figuren beschrieben, in denen ähnliche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten ähnliche Teile bezeichnen:

1 zeigt ein Beispiel einer Seitenansicht eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt ein Beispiel einer Draufsicht eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt Beispiele eines ersten Verbindungsblocks und eines zweiten Verbindungsblocks, die jede Batterieeinheit mit einem Ladeeinlass und einer Leistungssteuereinheit verbinden / davon trennen;
4 zeigt ein Beispiel eines perspektivischen Schaubilds eines Batteriemoduls einer Hochkapazitätsbatterieeinheit;
5 zeigt ein Beispiel eines perspektivischen Schaubilds eines Batteriestapels einer Hochleistungsbatterieeinheit;
6 zeigt ein Beispiel einer Draufsicht eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
7 zeigt Beispiele eines ersten Verbindungsblocks und eines zweiten Verbindungsblocks, die jede Batterieeinheit mit einem Ladeeinlass und einer Leistungssteuerschaltung nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbinden / davon trennen.

ERLÄUTERUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
< Gesamtaufbau>
1 und 2 zeigen ein Beispiel eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt zeigt 1 eine Seitenansicht des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 und 2 zeigt eine Draufsicht des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10. Erwähnenswert ist, dass einige Elemente wie eine Tür und eine Mittelsäule in den Figuren weggelassen werden, um die Positionsbeziehung zwischen einem Batteriepack bzw. Batteriegebinde 12 und einem Vordersitz 14 und zwischen dem Batteriepack 12 und einem Rücksitz 16 klarzustellen.
Das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 umfasst einen Ladeeinlass 18, eine Batterieladevorrichtung 20, das Batteriepack 12, eine Leistungssteuereinheit PCU (power control unit), eine erste drehende elektrische Maschine MG1, eine zweite drehende elektrische Maschine MG2, eine Brennkraftmaschine 23 und eine Steuer-ECU. Das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10, das als ein Beispiel in den 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Hybridfahrzeug, das die ersten und zweiten drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 und die Brennkraftmaschine 23 als Antriebsquellen verwendet.
Im EV-Antriebsmodus, in dem das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 nur durch die zweite drehende elektrische Maschine MG2 angetrieben wird, wird elektrische Energie an die zweite drehende elektrische Maschine MG2 hauptsächlich von einer Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 des Batteriepacks 12 zugeführt. Wenn eine Leistungsforderung empfangen wird, die die Maximalleistung (W) der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 übersteigt, wird elektrische Energie von einer Hochleistungsbatterieeinheit 24 des Batteriepacks 12 anstelle der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 an die zweite drehende elektrische Maschine MG2 abgegeben.
Zudem wird der Modus aus dem EV-Modus in einen HV-Modus umgeschaltet, in dem das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 durch eine Kombination der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2 und der Brennkraftmaschine 23 angetrieben wird, wenn der Ladezustand (SOC, state of charge) der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 oder der Hochleistungsbatterieeinheit 24 auf einen vorab festgelegten Wert sinkt. Die Antriebskraft der Maschine 23 mit interner Verbrennung wird zwischen den Antriebsrädern und der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 so unterteilt, dass die erste drehende elektrische Maschine MG1 sowohl für den Antrieb als auch für die Stromerzeugung verwendet wird. Die elektrische Energie bzw. Leistung, die von der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 erzeugt wird, wird teilweise so an die zweite drehende elektrische Maschine MG2 verteilt, dass die Antriebskraft der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2 an die Antriebsräder übertragen wird. Zudem wird die verbleibende Energie bzw. Leistung, die von der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 erzeugt wird, teilweise an die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und die Hochleistungsbatterieeinheit 24 zugeführt.
Zudem wird in einem Fahrzeugbremsvorgang ein Regenerativbremsen durch die zweite drehende elektrische Maschine MG2 durchgeführt. Die regenerierte Leistung, die man während dieses Vorgangs erhält, wird der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und der Hochleistungsbatterieeinheit 24 zugeführt.
Zudem ist das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 als ein so genanntes Plug-In Fahrzeug ausgeführt, das extern durch eine (nicht gezeigte) externe Stromquelle ladbar ist (externes Laden). Das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 weist den Ladeeinlass 18 auf, der als ein Ladeanschluss einer (nicht gezeigte) externen Stromversorgung dient.
Wie nachstehend beschrieben ist die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 dazu aufgebaut, mehr Ladeenergie vom Ladeeinlass 18 aufzunehmen, als die Hochleistungsbatterieeinheit 24 aufnimmt. Zusätzlich ist in der vorliegenden Ausführungsform die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 relativ nahe beim Ladeeinlass 18 angeordnet. Genauer gesagt ist die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 näher am Ladeeinlass 18 als die Hochleistungsbatterieeinheit 24 angeordnet. Eine solche Anordnung kann die Verdrahtung zwischen der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und dem Ladeeinlass 18 kürzer machen. Demgemäß kann die durch einen Verdrahtungswiderstand während des externen Ladens verursachte Erhöhung des Energieverlusts unterdrückt werden.
<Einzelheiten jedes Elements>
Der Ladeeinlass 18 ist ein Ladeanschluss einer externen Stromquelle. Der Ladeeinlass 18 wird auch als ein „Elektrofahrzeugladekabel“ bezeichnet. Der Ladeeinlass 18 umfasst beispielsweise eine Buchse, die mit einem Stecker eines Ladekabels verbunden ist, das mit der externen Stromversorgung verbunden ist. Der Ladeeinlass 18 ist weiterhin mit der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 des Batteriepacks 12 über eine Ladeverdrahtung 19 verbunden. In dem in 1 und 2 gezeigten Beispiel ist der Ladeeinlass 18 an der hinteren rechten Seite des Fahrzeugs vorgesehen.
Die Batterieladevorrichtung 20 wird auch als „EV-Ladevorrichtung“ bezeichnet. Die Batterieladevorrichtung 20 ist zwischen dem Ladeeinlass 18 und dem Batteriepack 12 verbunden. Die Batterieladevorrichtung 20 umfasst beispielsweise eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung (PFC), und einen DC-DCWandler (die beide nicht gezeigt sind). Der von einer Haushaltsstromquelle (beispielsweise 100 V oder 200 V Wechselstrom), die eine externe Stromquelle ist, zugeführte Wechselstrom wird von der Leistungsfaktorkorrekturschaltung in Gleichstrom umgewandelt. Der umgewandelte Gleichstrom wird dem Batteriepack 12 nach der Verstärkung durch einen DC-DC-Wandler zugeführt.
Das Batteriepack 12 umfasst ein Gehäuse 26, die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22, die Hochleistungsbatterieeinheit 24, einen ersten Verbindungsblock 24, einen zweiten Verbindungsblock 27, einen ersten Kühlventilator 34 und einen zweiten Kühlventilator 51.
Wie in 1 gezeigt ist das Batteriepack 12 unter einem Bodenblech 30 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 positioniert. Weil die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und die Hochleistungsbatterieeinheit 24, die beide relativ schwere Elemente des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 sind, unter dem Bodenblech 30 positioniert sind, kann das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 dank des niedrigen Schwerpunkts stabil fahren.
Das Gehäuse 26, das ein Schutzteil für die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und die Hochleistungsbatterieeinheit 24 ist, ist unter dem Bodenblech 30 positioniert. Weil die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und die Hochleistungsbatterieeinheit 24 beide im einzelnen Gehäuse 26 enthalten sein können, können die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und die Hochleistungsbatterieeinheit 24 zusammen angebracht und entfernt werden.
Der erste Kühlventilator 34 führt Kühlluft an jedes der Batteriemodule 32 der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 zu. Wie in 1 gezeigt ist der erste Kühlventilator 34 unter dem Rücksitz 16 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 positioniert. Wie vorstehend beschrieben führt die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 elektrische Energie im EV-Modus zu, der ein vergleichsweise geräuschloser Modus ist, bei dem lediglich die zweite drehende elektrische Maschine MG2 angetrieben wird (ohne die Brennkraftmaschine 23 anzutreiben). Weil die Temperatur der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 während der Zufuhr von Strom ansteigt, wird entsprechend der erste Kühlventilator 34 angetrieben. Beim Antreiben des ersten Kühlventilators 34 in einer vergleichsweise geräuschlosen Umgebung wie im EV-Antriebsmodus kann ein durch das Antriebsgeräusch des ersten Kühlventilators 34 oder dergleichen verursachtes Unbehagen des Fahrers im Vordersitz verringert werden, indem der erste Kühlventilator 34 weg vom Vordersitz angeordnet ist.
Der zweite Kühlventilator 51 führt Kühlluft an Batteriestapel 50 der Hochleistungsbatterieeinheit 24 zu. Wie in 1 gezeigt ist der zweite Kühlventilator 51 unter dem Vordersitz 14 positioniert. Wie vorstehend beschrieben wird die Hochleistungsbatterieeinheit 24 als Unterstützung für die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 im EV-Antriebsmodus verwendet. Demgemäß wird der zweite Kühlventilator 51 im EV-Antriebsmodus seltener genutzt. Daher verursacht der zweite Kühlventilator 51 fast kein Unbehagen beim Fahrer oder anderen Insassen, obwohl der zweite Kühlventilator 51 unter dem Vordersitz angeordnet ist.
Der erste Verbindungsblock 25 ist ein Verbindungsteil, das die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 mit der Batterieladeeinheit 20 und die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 mit der Leistungssteuereinheit PCU verbindet bzw. diese trennt. Der erste Verbindungsblock 25 ist als ein Beispiel oben in 3 gezeigt. Der erste Verbindungsblock 25 umfasst ein Systemhauptrelais SMR 1 und ein Laderelais CHR.
Das Systemhauptrelais bzw. der Systemhauptschalter SMR 1 verbindet die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 mit der Leistungssteuereinheit PCU bzw. trennt diese. Das Systemhauptrelais SMR1 umfasst ein Relais bzw. einen Schalter SMRB1 auf der positiven Seite auf einer Hochpotentialseite (positiven Seite) und ein Relais SMRG1 auf einer Niedrigpotentialseite (negativen Seite). Zudem ist parallel zum Relais SMRG1 auf der negativen Seite ein Vorladerelais SMRP1 verbunden. Das Vorladerelais SMRP1 ist mit einem Widerstand RR1 verbunden. Das Vorladerelais SMRP1 und der Widerstand RR1 werden verwendet, um einen beim Verbinden der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und der Stromsteuereinheit PCU mit der Schaltung erzeugten Einschaltstrom zu verhindern.
Das Laderelais CHR verbindet die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 mit der Batterieladevorrichtung 20 bzw. trennt diese. Das Laderelais CHR umfasst ein Relais CHRB auf der positiven Seite auf einer Hochpotentialseite (positiven Seite) und ein Relais CHRG auf der Negativseite auf einer Niederpotentialseite (negativen Seite).
Der zweite Verbindungsblock 27 ist als ein Beispiel in 3 unten gezeigt. Wie vorstehend beschrieben weist die Hochleistungsbatterieeinheit 24 keine Verdrahtung auf, die direkt mit dem Ladeeinlass 18 und der Batterieladeeinheit 20 verbunden ist, sondern weist eine Verdrahtung auf, die sie nur mit der Leistungssteuereinheit PCU verbindet. Demgemäß ist der zweite Verbindungsblock 27 nur mit einem Systemhauptrelais SMR2 versehen, das genutzt wird, um ihn mit der Leistungssteuereinheit PCU zu verbinden.
Ähnlich wie das Systemhauptrelais SMR1 des ersten Verbindungsblocks 25 umfasst das Systemhauptrelais SMR2 ein Relais SMRB2 auf der positiven Seite auf einer Hochpotentialseite (positiven Seite) und ein Relais SMRG2 auf der Negativseite auf einer Niederpotentialseite (negativen Seite). Zudem ist parallel zum Relais SMRG2 auf der negativen Seite ein Vorladerelais SMRP2 verbunden. Das Vorladerelais SMRP2 ist mit einem Widerstand RR2 verbunden.
Die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 umfasst zwei oder mehr Batteriemodule 32. 4 zeigt ein Beispiel des Batteriemoduls 32. Jedes Batteriemodul 32 umfasst zwei oder mehr zylindrische Batterien 36, und eine Positivstromschienenbaugruppe 46 und eine Negativstromschienenbaugruppe 48 zum Verbinden der zylindrischen Batterien 36.
Die zylindrischen Batterien 36 sind Sekundärbatterien bzw. Akkumulatoren, die lade- und entladefähig sind, beispielsweise Nickel-Wasserstoff-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien, die in zylindrischen Behältern enthalten sind. Als ein Beispiel sind die zylindrischen Batterien 36 Lithium-Ionen-Batterien vom 18650-Typ.
Die zylindrischen Batterien 36 sind in einer Kunststoff- bzw. Kunstharzabdeckung 40 enthalten, die Löcher auf einer oberen Oberfläche aufweist. Durch die Löcher stehen positive Elektroden der zylindrischen Batterien 36 vor. Eine Positivstromschienenbaugruppe 46 ist an den vorstehenden Elektroden angebracht.
Die Positivstromschienenbaugruppe 46 umfasst einen leitfähigen Körper, der in zwei oder mehr Abschnitte unterteilt ist, die voneinander getrennt sind. Demgemäß sind die positiven Elektroden durch Anbringen der Positivstromschienenbaugruppe 46 an den positiven Elektroden der zylindrischen Batterien 36 in einzelne Gruppen unterteilt, die parallel zueinander verbunden sind.
Die negativen Enden der zylindrischen Batterien 36 sind jeweils in Löcher einer Wärmeabgabeplatte 38 eingefügt. Eine Negativstromschienenbaugruppe 48 ist an Negativelektroden der zylindrischen Batterien 36 angebracht, die durch die Löcher vorstehen.
Ähnlich der Positivstromschienenbaugruppe 46 umfasst die Negativstromschienenbaugruppe 48 einen leitfähigen Körper, der in zwei oder mehr Abschnitte unterteilt ist, die voneinander isoliert sind. Demgemäß sind die negativen Elektroden durch Anbringen der Negativstromschienenbaugruppe 48 einen negativen Elektroden der zylindrischen Batterien 36 in einige Gruppen unterteilt, die parallel zueinander geschaltet sind.
Die zylindrischen Batterien 36 sind in zwei oder mehr Gruppen unterteilt, die parallel zueinander durch die Positivstromschienenbaugruppe 46 und die Negativstromschienenbaugruppe 48 verbunden sind. Zudem sind diese Gruppen durch eine (nicht gezeigte) Verbindungsstromschiene in Reihe verbunden.
Die Hochleistungsbatterieeinheit 24 umfasst zwei oder mehr Batteriestapel bzw. -packs 50. 5 zeigt ein Beispiel des Batteriestapels 50. Jeder Batteriestapel 50 ist dazu aufgebaut, zwei oder mehr rechteckige Batterien 52 zu umfassen, die darin gestapelt sind. Jeder der Batteriestapel 50 umfasst zudem einen Belüftungsabstandshalter 54, der zwischen den rechteckigen Batterien 52 eingefügt ist, Endplatten 56, die an beiden Enden der Batteriestapel 50 angeordnet sind, ein Halteband 58, das die gestapelten Elemente zusammenhält, und Stromschienen 60A, 60B.
Die rechteckigen Batterien 52 sind Sekundärbatterien wie Lithium-Ionen-Batterien und Nickel-Wasserstoff-Batterien. Die rechteckigen Batterien 52 sind so gestapelt, dass die positiven Elektroden und die negativen Elektroden abwechselnd angeordnet sind. Die Stromschienen 60A, 60B sind entlang der Stapelrichtung der rechteckigen Batterien 52 angeordnet, um die positiven Elektroden und die negativen Elektroden der rechteckigen Batterien 52 zu verbinden. Die rechteckigen Batterien 52 sind durch die Stromschienen 60A, 60B in Reihe verbunden. Durch Verbinden der Batteriestapel 50 in Reihe miteinander werden zusammen montierte Batterien so geformt, dass die rechteckigen Batterien 52 in Reihenschaltung verbunden sind.
Die Eigenschaften der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und der Hochleistungsbatterieeinheit 24 werden nachstehend verglichen. Die zylindrischen Batterien 36 oder die rechteckigen Batterien 52 sind so verbunden, dass aus diesen beiden Batterieeinheiten die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 eine höhere Kapazität (in Ah) aufweist, und die Hochleistungsbatterieeinheit 24 eine höhere Leistung (in W) aufweist.
Genauer gesagt ist die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 dazu aufgebaut, eine Energiedichte aufzuweisen, die höher als die der Hochleistungsbatterieeinheit 24 ist. Die Energiedichte kann beispielsweise als Energie pro Gewichtseinheit (Wh/kg) jeder Batterieeinheit oder Energie pro Volumeneinheit jeder Batterieeinheit (Wh/m³) ausgedrückt werden. In anderen Worten ist die Energie (Wh) der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 höher als die der Hochleistungsbatterieeinheit 24, wenn die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und die Hochleistungsbatterieeinheit 24 dasselbe Gewicht oder Volumen aufweisen. Somit umfasst die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 beim Laden einen breiteren Energiebereich (Wh) zwischen dem unteren Grenzwert des SOC und der vollständigen Ladung als die Hochleistungsbatterieeinheit 24.
Die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 ist auch dazu aufgebaut, eine höhere Kapazitätsdichte als die Hochleistungsbatterieeinheit 24 aufzuweisen. Die Kapazitätsdichte kann beispielsweise als Kapazität pro Gewichtseinheit (Ah/kg) jeder Batterieeinheit oder Kapazität pro Volumeneinheit jeder Batterieeinheit (Ah/m³) ausgedrückt sein. In anderen Worten ist die Stromabgabekapazität (Ah) der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 höher als die der Hochleistungsbatterieeinheit 24, wenn die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und die Hochleistungsbatterieeinheit 24 dasselbe Gewicht oder Volumen aufweisen.
Dagegen ist die Hochleistungsbatterieeinheit 24 dazu aufgebaut, eine höhere Abgabeleistungsdichte als die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 aufzuweisen. Die Abgabeleistungsdichte kann beispielsweise als Abgabeleistung pro Gewichtseinheit (W/kg) jeder Batterieeinheit oder Abgabeleistung pro Volumeneinheit jeder Batterieeinheit (W/m³) ausgedrückt werden. In anderen Worten hat die Hochleistungsbatterieeinheit 24 die höhere Abgabeleistung (W) als die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22, wenn die Hochleistungsbatterieeinheit 24 und die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 dasselbe Gewicht oder Volumen aufweisen.
Die Abgabeleistungsdichte kann auch als elektrischer Strom pro Einheitsfläche (A/m²) jeder Batterieeinheit ausgedrückt sein. In anderen Worten kann die Hochleistungsbatterieeinheit 24 einen höheren elektrischen Strom (A) als die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 zulassen, wenn die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und die Hochleistungsbatterieeinheit 24 dieselbe Fläche bzw. Stromdurchtrittsfläche aufweisen.
Auf der Grundlage derartiger Eigenschaften stellt die vorliegende Ausführungsform eine höhere ladbare Energie von einer externen Stromquelle für die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 als eine ladbare Energie von einer externen Stromquelle für die Hochausgabebatterieeinheit 24 bereit. Beispielsweise kann die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 dazu aufgebaut sein, hauptsächlich durch eine externe Stromzufuhr geladen zu sein, während die Hochleistungsbatterieeinheit 24 dazu aufgebaut sein kann, nicht von einer externen Stromzufuhr ladbar zu sein, sondern nur durch elektrischen Strom (regenerierten oder erzeugten elektrischen Strom) von den ersten und zweiten drehenden elektrischen Maschinen MG1, MG2 ladbar zu sein (extern ladbare Energie = 0). Durch Laden der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 mit der vergleichsweise hohen Kapazität (ladbaren Größe) unter Verwendung einer externen Stromquelle kann die von den drehenden elektrischen Maschinen MG1, MG2 verlangte Ladeenergie verringert werden.
Wie in 2 gezeigt ist in der vorliegenden Ausführungsform die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 näher am Ladeanschluss 18 als die Hochleistungsbatterieeinheit 24 positioniert. Auf diese Weise kann die Erhöhung des Leistungsverlusts, der durch einen Verdrahtungswiderstand während des externen Ladens verursacht wird, unterdrückt bzw. verringert werden, weil die Drahtlänge zwischen der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und dem Ladeeinlass 18 verkürzt werden kann.
Zudem ist in der vorliegenden Ausführungsform die Hochleistungsbatterieeinheit 24 näher als die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 an den drehenden elektrischen Maschinen MG1, MG2 angeordnet. Auf diese Weise kann die Erhöhung des durch einen Verdrahtungswiderstand während des internen Ladens verursachten Leistungsverlusts verringert werden, weil die Drahtlänge zwischen der Hochleistungsbatterieeinheit 24 und den ersten und zweiten drehenden elektrischen Maschinen MG1, MG2 kürzer sein kann.
In der vorliegenden Ausführungsform als einem Beispiel der vorstehend beschriebenen Anordnung sind die Elemente von der Vorderseite zur Rückseite des Fahrzeugs in der Reihenfolge der ersten und der zweiten drehenden elektrischen Maschinen MG1, MG2 der Hochleistungsbatterieeinheit 24, der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und des Ladeeinlasses 18 vorgesehen.
Zurück zur 2 wird die Leistungssteuereinheit PCU zwischen dem Paar aus Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und der Hochleistungsbatterieeinheit 24 und dem Paar der ersten drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 so vorgesehen, dass die Leistungssteuereinheit PCU eine Inverswandlung und DC-AC-Wandlung des elektrischen Stroms durchführt. Die Leistungssteuereinheit PCU umfasst einen DC-DC-Wandler, der den DC-Strom der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und der Hochleistungsbatterieeinheit 24 verstärkt, und einen Inverter, der den verstärkten DC-Strom in Drei-Phasen-AC-Strom umwandelt. Dreiphasenwechselstrom, der durch die ersten und zweiten drehende elektrische Maschinen MG1, MG2 regeneriert oder erzeugt wird, wird vom Inverter in Gleichstrom umgewandelt, und dann durch den DC/DC-Konverter abwärtsgewandelt, bevor er der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und Hochleistungsbatterieeinheit 24 zugeführt wird.
Die erste drehende elektrische Maschine MG1 erzeugt Strom, indem sie durch die Maschine 23 mit interner Verbrennung angetrieben wird. Der erzeugte Strom wird der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2, der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und der Hochleistungsbatterieeinheit 24 zugeführt. Um die Maschine 23 mit interner Verbrennung aus einem gestoppten Zustand zu starten, wird der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 elektrischer Strom zugeführt, um die Maschine 23 mit interner Verbrennung anzulassen. Weil die für das Anlassen benötigte elektrische Leistung (kW) vergleichsweise hoch ist, wird elektrische Energie von der Hochleistungsbatterieeinheit 24 an die erste drehende elektrische Maschine MG1 zugeführt.
Als Antwort auf die elektrische Energie, die von der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und der Hochleistungsbatterieeinheit 24, und zusätzlich von der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 zugeführt wird, wenn die erste drehende elektrische Maschine MG1 angetrieben ist, überträgt die zweite drehende elektrische Maschine MG2 Antriebsleistung an die Antriebsräder des elektrisch angetriebenes Fahrzeugs 10. Wenn sich das elektrisch angetriebene Fahrzeug in einem Bremsvorgang befindet, führt die zweite drehende elektrische Maschine MG2 Regenerativbremsen durch. Die elektrische Energie, die beim Regenerativbremsen regeneriert wird, wird der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und der Hochleistungsbatterieeinheit 24 zugeführt.
Die Steuer-ECU wird auch als „Leistungsmanagementsteuercomputer“ bezeichnet. Auf der Grundlage von Signalen von einem Sensor oder dergleichen, der im elektrisch angetriebenen Fahrzeug 10 vorgesehen ist, steuert bzw. regelt die Steuer-ECU die Abgabe der Maschine 23 mit interner Verbrennung und der ersten und zweiten drehenden elektrischen Maschinen MG1, MG2. Die Steuer-ECU steuert auch EIN/AUS Vorgänge von Relais in dem ersten und dem zweiten Verbindungsblock 25, 27. Die Steuer-ECU überwacht zudem den Ladezustand (SOC) der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und der Hochleistungsbatterieeinheit 24, um die elektrische Energie dieser Einheiten zu steuern. Beispielsweise kann die Steuer-ECU elektrische Ströme und Spannungen der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und der Hochleistungsbatteriereinheit 24 unter Verwendung eines Sensors wie eines Stromsensors und eines Spannungssensors (die beide nicht gezeigt sind) so erhalten, dass sie den Ladezustand der Batterieeinheiten 22, 24 auf der Grundlage dieser erhaltenen Werte berechnet oder abschätzt. Weil Verfahren zum Berechnen oder Abschätzen des SOC auf der Grundlage des Stroms und der Spannungswerte gut bekannt sind, werden Beschreibungen der Verfahren hier weggelassen.
Die Steuer-ECU steuert den elektrischen Strom der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und der Hochleistungsbatterieeinheit 24 so, dass mit Bezug auf die elektrische Energie (Wh), die den ersten und zweiten drehenden elektrischen Maschinen MG1, MG2 zugeführt wird, der Anteil der elektrischen Energie, die von der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 zugeführt wird, größer als der Anteil der elektrischen Energie ist, die von der Hochleistungsbatterieeinheit 24 zugeführt wird.
Als ein Beispiel der elektrischen Leistungssteuerung steuert die Steuer-ECU die elektrische Energie der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 in einem Lade-Entlade- (CD- bzw. Charge-Depleting-) Modus, in dem die gespeicherte elektrische Energie entladen wird. Im CD-Modus wird die Abgabe von der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 fortgesetzt, bis die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 auf den Minimal-SOC fällt, unter dem ein Tiefentladen auftritt, das eine Verschlechterung verursacht.
Zudem steuert die Steuer-ECU die elektrische Energie der Hochleistungsbatterieeinheit 24 in einem Ladungshalte- (CS-, Charge Sustaining) Modus, in dem versucht wird, den SOC wiederherzustellen, indem in den HV-Modus umgeschaltet wird, bevor die geladene elektrische Energie vollständig entladen ist. Im CS-Modus wird ein EV/HV Umschaltbestimmungswert mit einem ausreichenden Abstand höher als der untere Grenzwert des SOC festgelegt. Die Hochleistungsbatterieeinheit 24 setzt das Entladen fort, bis der SOC der Hochleistungsbatterieeinheit 24 auf den EV/HV-Umschaltbestimmungswert fällt. Nachdem der SOC der Hochleistungsbatterieeinheit 24 den EV/HV-Umschaltbestimmungswert erreicht, startet die Steuer-ECU die Maschine 23 mit internen Verbrennung, um die erste drehende elektrische Maschine MG1 anzutreiben. Die durch diesen Antrieb erzeugte elektrische Energie wird der Hochleistungsbatterieeinheit 24 so zugeführt, dass der SOC der Hochleistungsbatterieeinheit 24 zumindest beibehalten wird. Danach wird die elektrische Energie gesteuert, um zu vermeiden, dass der SOC der Hochleistungsbatterieeinheit 24 unter den EV/HV-Umschaltbestimmungswert fällt.
Durch Einstellen des CD-Modus für die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 mit vergleichsweise hoher Kapazität (Ah) so, dass die geladene elektrische Energie bis zum unteren Grenzwert des SOC verwendet wird, aber Einstellen des CS-Modus für die Hochleistungsbatterieeinheit 24 mit einer geringeren Kapazität so, dass der SOC auf einem höheren Pegel beibehalten wird, wird die entladbare elektrische Energie (Wh) der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 höher als die der Hochleistungsbatterieeinheit 24. Als ein Ergebnis wird in der elektrischen Energie (Wh), die den ersten und zweiten drehenden elektrischen Maschinen MG1, MG2 zugeführt wird, der Anteil der elektrischen Energie, die von der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 zugeführt wird, höher als der von der Hochleistungsbatterieeinheit 24.
Zudem weist die Hochkapazitätsbatterie 22 offensichtlich eine höhere ladbare elektrische Energie auf, bis sie vollständig geladen ist, als die Hochleistungsbatterieeinheit 24, weil die abgegebene elektrische Energie höher als die der Hochleistungsbatterieeinheit 24 ist. Auf der Grundlage dieser Eigenschaften wird in der vorliegenden Ausführungsform die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 hauptsächlich durch eine externe Stromzufuhr geladen. Durch externes Laden der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22, die eine höhere elektrische Energie für das Laden benötigt, kann die Ladebelastung der ersten und zweiten drehenden elektrischen Maschinen MG1, MG2 verringert werden.
<Ladevorgänge>
Die nachstehend beschriebenen Vorgänge werden durchgeführt, um die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und die Hochleistungsbatterieeinheit 24 zu laden. Zunächst wird ein externes Laden beschrieben. Vor dem externen Laden geht das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 in einen Zustand ausgeschalteter Zündung (beispielsweise ist die Steuer-ECU aus). Bei dieser Gelegenheit sind das Systemhauptrelais SMR1 und das Laderelais CHR des ersten Verbindungsblocks 25 und das Systemhauptrelais SMR2 des zweiten Verbindungsblocks 27 AUS.
Als Antwort auf eine Verbindung eines Ladekabels mit dem Ladeeinlass 18 wird die Steuer-ECU aktiviert, um das Laderelais CHR des ersten Verbindungsblocks 25 EIN zu schalten (die Systemhauptschalter SMR1, SMR2 werden auf AUS gehalten). Die elektrische Energie wird von einer externen Stromzufuhr an die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 über den Ladeeinlass 18, die Batterieladevorrichtung 20 und den ersten Verbindungsblock 25 zugeführt. Die Steuer-ECU überwacht das Erholen des Ladezustands der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 durch Erhalt von Stromwerten und Spannungswerten von einem Stromsensor und einem Spannungssensor (die beide nicht gezeigt sind). Zudem schaltet die Steuer-ECU das Laderelais CHR des ersten Verbindungsblocks 25 AUS, wenn die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 vollständig geladen ist. Die Steuer-ECU zeigt durch eine (nicht gezeigte) Anzeige oder dergleichen (beispielsweise durch Umschalten einer Anzeigeleuchte von EIN auf AUS) an, dass die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 vollständig geladen ist. Dann wird die Steuer-ECU AUS geschaltet.
Wie vorstehend beschrieben wird die Hochleistungsbatterieeinheit 24 lediglich durch die drehenden elektrischen Maschinen MG1, MG2 geladen. Wenn der (nicht gezeigte) Zündschalter gedrückt wird, um die Steuer-ECU EIN zu schalten, schaltet die Steuer - ECU den Systemhauptschalter SMR1 des ersten Verbindungsblocks 25 aus einem AUS-Zustand EIN. Das Laderelais CHR des ersten Verbindungsblocks 25 und der Systemhauptschalter SMR2 des zweiten Verbindungsblocks 27 werden AUS gehalten. Als Antwort auf das EIN des Systemhauptschalter SMR1 wird elektrische Energie von der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 an die zweite drehende elektrische Maschine MG2 zugeführt, was die vorstehend beschriebene EV-Fahrt des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 ermöglicht.
Wenn der Fahrmodus des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 vom EV-Fahrmodus in den vorstehend beschriebenen HV-Modus umgeschaltet wird, wird die Maschine 23 mit interner Verbrennung gestartet, um die erste drehende elektrische Maschine MG1 sowohl für den Antrieb als auch für die Stromerzeugung zu nutzen. Die Steuer-ECU schaltet den Systemhauptschalter SMR1 des ersten Verbindungsblocks 25 AUS und schaltet den Hauptschalter SMR2 der zweiten Verbindungsblocks 27 EIN. Das Laderelais CHR des ersten Verbindungsblocks 25 wird AUS gehalten. Als Antwort auf das EIN des Systemhauptschalters SMR2 des zweiten Verbindungsblocks 27 wird der erzeugte elektrische Strom von der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 über die Leistungssteuereinheit PCU und den zweiten Verbindungsblock 27 an die Hochleistungsbatterieeinheit 24 zugeführt.
Wenn die Hochleistungsbatterieeinheit 24 vollständig geladen ist und die erste drehende elektrische Maschine MG1 fortgesetzt sowohl für den Antrieb als auch die Stromerzeugung verwendet wird, kann die elektrische Energie von der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 an die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 zugeführt werden, indem der Systemhauptschalter SMR2 des zweiten Verbindungsblocks 27 von EIN auf AUS geschaltet wird und der Systemhauptschalter SMR1 des ersten Verbindungsblocks 25 von AUS auf EIN geschaltet wird.
<Zweite Ausführungsform>
6 zeigt eine Draufsicht des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 wie in 6 gezeigt unterscheidet sich vom elektrisch angetriebenen Fahrzeug 10 wie in 2 gezeigt dadurch, dass zusätzlich zur erster Verdrahtung 64 (einem Paar von Positiv- und Negativdrähten), die die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und die Batterieladeeinheit 20 direkt verbindet, eine zweite Verdrahtung 66 (ein Paar von Drähten) für die direkte Verbindung der Hochleistungsbatterieeinheit 24 und der Batterieladeeinheit 20 vorgesehen ist. Zudem umfasst der zweite Verbindungsblock passend zu diesen Aufbau wie in 7 gezeigt ein Systemhauptrelais SMR2 (ein Relais SMRB2 auf der positiven Seite, ein Relais SMRG2 auf der negativen Seite, ein Vorladerelais SMRP2, und einen Widerstand RR2) und ein Laderelais CHR2 (ein Relais CHRB2 auf der positiven Seite und ein Relais CHRG2 auf der negativen Seite).
Zudem ist die erste Verdrahtung 64 so angeordnet, dass sie eine kürzere Länge als die zweite Verdrahtung 66 aufweist. Genauer gesagt ist die Verdrahtung zwischen der Batterieladevorrichtung 20 und dem ersten Verbindungsblock 25 so angeordnet, dass sie kürzer als die Verdrahtung zwischen der Batterieladeeinheit 20 und dem zweiten Verbindungsblock 27 ist, während die Verdrahtung zwischen dem Ladeeinlass 18 und der Batterieladevorrichtung 20 gemeinsam verwendet wird.
In dieser zweiten Ausführungsform ist die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 auch dazu aufgebaut, mehr Ladeenergie von einer externen Stromquelle zu empfangen, als die Hochleistungsbatterieeinheit 24 aufnimmt. Beispielsweise steuert die Steuer-ECU die elektrische Energie jeder Batterieeinheit beim elektrischen Laden der beiden Batterieeinheiten so, dass die Ladeenergie (Wh), die zum vollständigen Laden der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 benötigt bzw. verwendet wird, höher ist als die Ladeenergie (Wh), die benötigt wird, um die Hochleistungsbatterieeinheit 24 zu laden.
Wie vorstehend beschrieben wird die elektrische Energie der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 im CD-Modus gesteuert, in dem die geladene Energie bis zur unteren Grenze erschöpft wird, während die elektrische Energie der Hochleistungsbatterieeinheit 24 im CS-Modus gesteuert wird, in dem der SOC auf einem bestimmten höheren Pegel beibehalten wird. Wegen dieses Unterschieds im elektrischen Energiesteuermodus wird der Ladezustand der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 geringer als jener der Hochleistungsbatterieeinheit 24, wenn das externe Laden nach dem Antrieb des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 startet. Weil der SOC der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22, die eine höhere Kapazität (Ah) aufweist, niedriger als der der Hochleistungsbatterieeinheit 24 wird, die eine geringere Kapazität aufweist, ist die elektrische Energie (Wh), die benötigt wird, um die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 vollständig zu laden, höher als die elektrische Energie, die benötigt wird, um die Hochleistungsbatterieeinheit 24 vollständig zu laden. Dadurch, dass die erste Verdrahtung 64, die die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22, die eine größere elektrische Energie bis zum vollständigen Laden benötigt, mit dem Ladeeinlass 18 verbindet, kürzer als die zweite Verdrahtung 66 vorgesehen ist, die die Hochleistungsbatterieeinheit 24 mit dem Ladeeinlass 18 verbindet, kann die Erhöhung des elektrischen Energieverlusts unterdrückt bzw. verringert werden, die durch das externe Laden verursacht wird.
Während des externen Ladens werden beispielsweise die nachstehend beschriebenen Vorgänge durchgeführt. Beim Beginn des externen Ladens werden die Laderelais CHR1, CHR2 der ersten und zweiten Verbindungsblöcke 25, 27 von AUS auf EIN umgeschaltet, um das Laden der Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und der Hochleistungsbatterieeinheit 24 zu starten (wobei die Systemhauptschalter SMR1, SMR2 AUS gehaltet werden). Die Steuer-ECU berechnet den Erholungszustand des SOC jeder der Batterieeinheiten 22, 24 durch Überwachen von elektrischen Strömen und Spannungen der Batterieeinheiten 22, 24, die von einem Sensor für den elektrischen Strom oder einen Spannungssensor erhalten werden (die beide nicht gezeigt sind). Nach einem bestimmten Zeitabschnitt wird die Hochleistungsbatterieeinheit 24 zuerst vollständig geladen und das Laderelais CHR2 AUS geschaltet. Dann wird die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 vollständig geladen und das Laderelais CHR1 wird AUS geschaltet. Hinsichtlich des Ladens mit dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug 10 im HV-Fahrtmodus wird die vorstehend beschriebene Steuerung durchgeführt (die Laderelais CHR1, CHR2 werden beide AUS gehalten).
Man bemerke, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, und alle Variationen und Modifizierungen umfasst, die nicht vom technischen Gebiet und der Essenz der vorliegenden Erfindung abweichen, die in den Ansprüchen definiert sind.
Zusammenfassend leistet die Erfindung Folgendes:

Ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug 10 umfasst eine Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 und eine Hochleistungsbatterieeinheit 24, die beide elektrische Energie an drehende elektrische Maschinen MG1, MG2 zuführen, und einen Ladeeinlass 18, der als ein Ladeanschluss einer externen Energiequelle dient. Die Hochkapazitätsbatterieeinheit 22 empfängt mehr Ladeleistung vom Ladeeinlass 18 als die Hochleistungsbatterieeinheit und ist näher als die Hochleistungsbatterieeinheit 24 beim Ladeeinlass 18 angeordnet.
Auf diese Weise kann eine Erhöhung des Verlusts an elektrischer Energie, der durch einen Verdrahtungswiderstand während eines externen Ladens verursacht wird, in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug vom Plug-in-Typ unterdrückt werden, das durch eine externe Energiequelle ladbar ist.

Claims

Elektrisch angetriebenes Fahrzeug (10) mit: einer drehenden elektrischen Maschine (MG1, MG2), die dazu aufgebaut ist, das Fahrzeug anzutreiben; einer Hochkapazitätsbatterieeinheit (22), die dazu aufgebaut ist, eine vergleichsweise hohe Kapazität aufzuweisen, und einer Hochleistungsbatterieeinheit (24), die dazu aufgebaut ist, eine vergleichsweise hohe Leistungsabgabe aufzuweisen, die beide elektrische Energie an die drehende elektrische Maschine (MG1, MG2) abgeben; und einem Ladeeinlass (18), der dazu aufgebaut ist, als Ladeanschluss einer externen Energiequelle zu dienen; wobei die Hochkapazitätsbatterieeinheit (22) dazu aufgebaut ist, näher als die Hochleistungsbatterieeinheit (24) beim Ladeeinlass (18) positioniert zu sein; und die Hochkapazitätsbatterieeinheit (22) und die Hochleistungsbatterieeinheit (24) unter einem Bodenblech (30) angeordnet sind.
Elektrisch angetriebenes Fahrzeug (10) mit: einer drehenden elektrischen Maschine (MG1, MG2), die dazu aufgebaut ist, das Fahrzeug anzutreiben; einer Hochkapazitätsbatterieeinheit (22), die dazu aufgebaut ist, eine vergleichsweise hohe Kapazität aufzuweisen, und einer Hochleistungsbatterieeinheit (24), die dazu aufgebaut ist, eine vergleichsweise hohe Leistungsabgabe aufzuweisen, die beide elektrische Energie an die drehende elektrische Maschine (MG1, MG2) abgeben; und einem Ladeeinlass (18), der dazu aufgebaut ist, als ein Ladeanschluss einer externen Energiequelle zu dienen, wobei der Ladeeinlass (18) sowohl mit der Hochkapazitätsbatterieeinheit (22) über eine erste Leistungsverdrahtung (64) als auch mit der Hochleistungsbatterieeinheit (24) über eine zweite Leistungsverdrahtung (66) verbunden ist; wobei die erste Leistungsverdrahtung (64) kürzer als die zweite Leistungsverdrahtung (66) ist; und die Hochkapazitätsbatterieeinheit (22) und die Hochleistungsbatterieeinheit (24) unter einem Bodenblech (30) angeordnet sind.
Elektrisch angetriebenes Fahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei aus der elektrischen Energie, die der drehenden elektrischen Maschine (MG1, MG2) zugeführt wird, ein Anteil der elektrischen Energie, der von der Hochkapazitätsbatterieeinheit (22) an die drehende elektrische Maschine (MG1, MG2) zugeführt wird, als höher als ein Anteil der elektrischen Energie vorgesehen ist, der von der Hochleistungsbatterieeinheit (24) an die drehende elektrische Maschine (MG1, MG2) zugeführt wird.
Elektrisches angetriebenes Fahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Hochkapazitätsbatterieeinheit (22) und die Hochleistungsbatterieeinheit (24) in einem einzigen Gehäuse (26) enthalten sind, das unter dem Bodenblech (30) positioniert ist.
Elektrisch angetriebenes Fahrzeug (10) nach Anspruch 4, wobei das elektrisch angetriebene Fahrzeug (10) weiterhin einen Kühlventilator (34) aufweist, der Kühlluft für die Hochkapazitätsbatterieeinheit (22) zuführt, und der Kühlventilator (34) unter einem Rücksitz (16) des Fahrzeugs positioniert ist.