CN101523703A - 车辆驱动装置 - Google Patents

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CN101523703A CNA2007800371743A CN200780037174A CN101523703A CN 101523703 A CN101523703 A CN 101523703A CN A2007800371743 A CNA2007800371743 A CN A2007800371743A CN 200780037174 A CN200780037174 A CN 200780037174A CN 101523703 A CN101523703 A CN 101523703A
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drive unit
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power component
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远藤康浩
水谷良治
立松和高
吉田忠史
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Abstract

车辆驱动装置包括：电动发动机(MG2)、对电动发动机(MG2)进行控制的功率控制单元(21)、以及容纳电动发动机(MG2)和功率控制单元(21)的壳体。功率控制单元(21)包括驱动电动发动机(MG2)的第一逆变器以及将电源电压升压后提供给第一逆变器的电压转换器。作为电压转换器的构成部件的电抗器(L1)被配置为铁芯的至少一部分与壳体接触并进行热交换。如此由于一体地容纳，因此能够使热量散到热容量大的壳体上来确保配置在有限空间内的电抗器(L1)的散热性。

Description

车辆驱动装置
技术领域
本发明涉及车辆驱动装置，更确定地说，涉及将对电动机进行驱动控制的功率控制单元和电动机收在一个壳体中的车辆驱动装置。
背景技术
在日本专利文献特开2004-343845号公报和日本专利文献特开2001-119961号公报中公开了在作为车辆驱动装置的一种的将电动机用作车辆驱动力源的混合动力车辆的驱动装置中，通过将电动机和逆变器收在一个壳体内构成一体以实现驱动装置的小型化的技术。
但是，日本专利文献特开2004-343845号公报和日本专利文献特开2001-119961号公报中公开的混合动力车辆的驱动装置具有只将逆变器置于电动机上的构造，因此在高度方向上，对于安装在车辆上时的车辆重心位置还存在有待改善的余地。并且，也没有充分考虑如何节省混合动力车辆的安装驱动装置的空间。
为了能够安装到多种车型上，最好能够将逆变器和电动机配置在与自动变速器大致相等的轮廓内，该自动变速器在通常的车辆中与发动机邻接配置。
另外，近年来开发出了为提高效率而安装有对电池电压进行升压的转换器的车辆。在上述日本专利文献特开2004-343845号公报和日本专利文献特开2001-119961号公报中没有公开考虑升压转换器的一体化而将逆变器和电动机构成一体的概念。在将升压转换器一体化时，还需要考虑升压转换器部分的发热。特别是需要对作为尺寸较大部件的电抗器采取冷却措施。
并且，构成升压转换器和逆变器的功率半导体元件根据开关动作时产生的功率损失的不同而发热量时大时小。因此，当将升压转换器一体化时，与上述电抗器一并，还需要保证功率半导体元件的冷却性。
本发明的目的在于，在将旋转电机和驱动旋转电机的电路组群(转换器、逆变器等)做成一体的车辆的驱动装置中，既保证电路组群的冷却性又减小装置尺寸。
发明内容
本发明的车辆驱动装置包括：旋转电机；功率控制单元，对旋转电机进行控制；以及壳体，容纳旋转电机和功率控制单元。功率控制单元包括：逆变器，驱动旋转电机；以及电压转换器，包括电抗器，并用于将电源电压升压后提供给逆变器。电抗器包括：铁芯，被配置为向壳体传导热量并从壳体接受热量；和线圈，被缠绕在铁芯上。
根据上述的车辆驱动装置，能够实现一体地容纳旋转电机、用于驱动旋转电机的逆变器和电压转换器的一体化构造的驱动装置，并能够在电抗器的铁芯和壳体之间进行散热。从而，为了一体地容纳，可将热容量大的驱动装置的壳体作为散热前端来确保电抗器的冷却性。其结果是，电抗器的配置自由度变高，因此能够减小装置尺寸。
优选的是，铁芯被配置为至少有一部分与壳体接触来进行热的传导和接受。
根据上述的车辆驱动装置，通过使铁芯和壳体接触而使电抗器和壳体之间直接进行散热。由此，能够使热量散到热容量大的壳体上来确保有效地配置在有限空间内的电抗器的散热性。
优选的是，车辆驱动装置还具有绝缘部件，该绝缘部件具有热传导性，并被配置在设置于电抗器和壳体之间的间隙的至少一部分中。
根据所述车辆驱动装置，能够将绝缘部件作为热传导介质而有效地将在电抗器中的发热散热到壳体上。因此，使热量散到热容量大的壳体上，能够提高高效地配置在有限空间的电抗器的散热性。
优选的是，绝缘部件包括具有热传导性的绝缘树脂，绝缘树脂被填充在设置于电抗器和壳体之间的间隙中。
根据所述车辆驱动装置，由于将模塑电抗器的树脂作为热传导介质而将电抗器发出的热量散热到壳体上，因此能够进一步提高电抗器的散热性。
优选的是，在车辆上还安装有内燃机。驱动装置还包括：减震器，与内燃机的曲轴结合；以及动力传递机构，将内燃机所产生的动力和旋转电机所产生的动力合成后传递给驱动轴。壳体以容纳减震器、旋转电机以及动力传递机构的方式一体地构成。
根据所述车辆驱动装置，通过将本发明应用在还将减震器和动力传递机构一体地容纳的混合动力车辆的驱动装置中，能够在高效地配置电抗器的通知确保冷却性，从而能够进一步减小驱动装置的尺寸。
优选的是，功率控制单元还包括电路元件基板，在该电路元件基板上安装有逆变器和电压转换器的功率元件。电抗器和电路元件基板被配置在壳体内，使得在沿着旋转轴方向投影时，电抗器和电路元件基板落入壳体的容纳了减震器、旋转电机以及动力传递机构的部分的投影部分在被安装至车辆时的竖直方向的尺寸内。
根据所述车辆驱动装置，由于在将驱动装置安装在车辆上时，能够降低重心，因此能够增加车辆的行驶稳定性。
优选的是，功率控制单元还包括电路元件基板，在该电路元件基板上安装有逆变器和电压转换器的功率元件。电抗器和电路元件基板被配置在壳体内，使得在沿着旋转轴方向投影时，电抗器和电路元件基板落入壳体的容纳了减震器、旋转电机以及动力传递机构的部分的投影部分在被安装至车辆时的水平方向的尺寸内。
根据所述车辆驱动装置，能够进一步减小驱动装置的尺寸。
优选的是，功率控制单元还包括电路元件基板，该电路元件基板在主平面上安装有逆变器和电压转换器的功率元件。在电路元件基板的与主平面相反的一侧设有输送用于冷却功率元件基板的冷却介质的流道。逆变器和所述电压转换器中发热量相对大的功率元件在流道中被配置在比逆变器和电压转换器中发热量相对小的功率元件更靠上游的一侧。
根据所述车辆驱动装置，不需要提高冷却系统的能力就能够有效地冷却功率元件。结果，能够防止冷却系统的尺寸变大，能够减小装置尺寸。
优选的是，旋转电机包括第一和第二旋转电机。逆变器包括与第一和第二旋转电机分别对应设置的第一和第二逆变器。功率控制单元还包括电路元件基板，该电路元件基板在主平面上安装有第一和第二逆变器以及电压转换器的功率元件。在电路元件基板的与主平面相反的一侧设有输送用于冷却功率元件基板的冷却介质的流道。第一和第二逆变器以及电压转换器中发热量相对大的功率元件在流道中被配置在比第一和第二逆变器以及电压转换器中发热量相对小的功率元件更靠上游的一侧。
根据所述车辆驱动装置，不需要提高冷却系统的能力就能够有效地冷却功率元件。结果，能够防止冷却系统的尺寸变大，实现减小装置尺寸。
优选的是，第一旋转电机是与车辆的驱动轮连结的电动机，第二旋转电机是与内燃机连结的发电机。第一逆变器的功率元件在流道中被配置在比第二逆变器的功率元件更靠上游的一侧。
根据所述车辆驱动装置，在冷却介质的流道中，通过将发热量较大的第一逆变器配置在发热量较小的第二逆变器的上游侧，不需要提高冷却系统的能力就能够高效地冷却功率元件。
优选的是，电压转换器的功率元件在流道中被配置在比第一和第二逆变器的功率元件更靠上游的一侧。
根据所述车辆驱动装置，在冷却介质的流道中，通过将发热量最大的电压转换器配置在第一逆变器和第二逆变器的上游侧，不需要提高冷却系统的能力就能够高效地冷却功率元件。
优选的是，电压转换器还包括用于将输出电压平滑化的电容器。电路元件基板至少有一部分被配置在电抗器和电容器之间的区域上。功率控制单元还包括用于电连接电压转换器的功率元件和电抗器的导线部件。流道设有冷却介质的入口和出口。电压转换器的功率元件比第一和第二逆变器的功率元件更靠近电抗器和冷却介质的入口而配置。
根据所述车辆驱动装置，能够缩短用于电连接电压转换器的功率元件和电抗器的导线部件的布线长度。其结果是，由于能够缩小该导线部件的布线电感，因此能够降低在电压转换器进行开关动作时产生的浪涌电压。
根据本发明，在将旋转电机以及用于驱动旋转电机的电路组群(转换器、逆变器等)一体容纳的构造中，能够在确保电路组群的冷却性的同时减小装置的尺寸。
附图说明
图1是示出本发明实施方式涉及的与混合动力车辆的电动发动机控制有关的构成的电路图；
图2是用于说明图1中的动力分配机构和减速器的详细情况的示意图；
图3是示出本发明实施方式涉及的混合动力车辆的驱动装置的外观的立体图；
图4是驱动装置的俯视图；
图5是从图4的X1方向观看驱动装置的侧视图；
图6是图4的VI—VI截面的截面图；
图7是从图4的X2方向观看驱动装置的侧视图；
图8是图4的VIII—VIII截面的截面图；
图9是表示图4的IX—IX的部分截面的部分截面图；
图10是表示图9中的X—X截面的截面图；
图11是用于示出电抗器部分的变形例的车辆的驱动装置的截面图；
图12是用于说明用于冷却功率元件基板的冷却水的通水路径的图；
图13是用于说明功率元件基板的冷却系统的变形例的图；
图14是概念性地示出图13所示功率元件基板的冷却构造的框图。
具体实施方式
下面，参考附图对本发明的实施方式进行详细的说明。图中相同标号表示相同或相当的部分。
通过以下说明可知，本发明面向安装在车辆的驱动装置上的功率控制单元的构造及其冷却系统构成。在本实施方式中，作为包含功率控制单元的车辆的驱动装置的代表例，首先对具有电动机和内燃机(发动机)作为车辆驱动力源的混合动力车辆的驱动装置的优选构成进行说明，其中所述电动机是旋转电机。下面说明的混合动力车辆的驱动装置具有将电动机(下面也称为电动发动机)和电路系统容纳在同一壳体中而构成一体的适于小型化的构成，所述电路系统包括驱动所述电动发动机的逆变器和具有电抗器作为结构部件的转换器。
但是，这里事先明确本发明的应用：本发明并不限定于安装了下述这样的驱动装置的混合动力车辆，只要是包含功率控制单元的车辆的驱动装置，本发明就也可应用于任意结构的混合动力车辆和电动汽车等。
[车辆的构成构件的说明]
图1是示出本发明实施方式涉及的与混合动力车辆100的电动发动机控制有关的构成的电路图。
参考图1，车辆100包括：驱动装置20、控制装置30、电池单元40、以及没有图示的发动机和车轮。
驱动装置20包括：电动发动机MG1和MG2、动力分配机构PSD、减速器RD、控制电动发动机MG1、MG2的功率控制单元21。
动力分配机构PSD基本上是与发动机4和电动发动机MG1、MG2结合并在它们之间分配动力的机构。例如可使用具有太阳齿轮、行星齿轮架、内啮合齿轮的三个旋转轴的行星齿轮机构，作为动力分配机构。
动力分配机构PSD的两个旋转轴分别与发动机4、电动发动机MG1的各个旋转轴连接，另一个旋转轴与减速器RD连接。电动发动机MG2的旋转在通过与动力分配机构PSD构成一体的减速器RD减速后传递给动力分配机构PSD。
减速器RD的旋转轴通过没有图示的减速齿轮和差速器齿轮而与车轮结合。减速器RD不是必须的，也可以是不使电动发动机MG2的旋转减速而传递给动力分配机构PSD的构成。
在电池单元40中设置有端子41、42。另外，在驱动装置20中设置有端子43、44。车辆100还包括连接端子41和端子43的电力电缆6以及连接端子42和端子44的电力电缆8。
电池单元40包括：电池B、连接在电池B的负极与端子42之间的系统主继电器SMR3、连接在电池B的正极与端子41之间的系统主继电器SMR2、以及串联连接在电池B的正极和端子41之间的系统主继电器SMR1和限制电阻R。由从控制装置30提供而来的控制信号SE控制系统主继电器SMR1～SMR3的导通/非导通状态。
电池单元40还包括测量电池B的端子间的电压VB的电压传感器10和检测流过电池B的电流IB的电流传感器11。
作为电池B，能够使用镍氢、锂离子等二次电池或燃料电池等。另外，作为替代电池B的蓄电装置，也能够使用双电荷层电容器等大容量的电容器。
功率控制单元21包括分别与电动发动机MG1、MG2对应设置的逆变器22、14以及设置为共用于逆变器22、14的升压转换器12。
升压转换器12对端子43、44之间的电压进行升压。逆变器14将从升压转换器12提供而来的直流电压转换成三相交流，并将转换后的交流电输出给电动发动机MG2。
升压转换器12包括：一个端子与端子43连接的电抗器L1；串联连接在输出升压后的电压VH的升压转换器12的输出端子之间的IGBT元件Q1、Q2；分别与IGBT元件Q1、Q2并联连接的二极管D1、D2；以及用于平滑化的电容器C2。电容器C2将通过升压转换器12升压的电压平滑化。
电抗器L1的另一端与IGBT元件Q1的发射极和IGBT元件Q2的集电极连接。二极管D1的负极与IGBT元件Q1的集电极连接，二极管D1的正极与IGBT元件Q1的发射极连接。二极管D2的负极与IGBT元件Q2的集电极连接，二极管D2的正极与IGBT元件Q2的发射极连接。
逆变器14将升压转换器12输出的直流电压转换成三相交流，并向驱动车轮的电动发动机MG2输出转换后的交流电。另外，逆变器14随着再生制动将在电动发动机MG2中发电的电力返回给升压转换器12。此时，升压转换器12被控制装置30控制以作为降压电路进行动作。
逆变器14包括U相臂15、V相臂16以及W相臂17。U相臂15、V相臂16以及W相臂17并联连接在升压转换器12的输出线之间。
U相臂15包括串联连接的IGBT元件Q3、Q4以及分别与IGBT元件Q3、Q4并联连接的二极管D3、D4。二极管D3的负极与IGBT元件Q3的集电极连接，二极管D3的正极与IGBT元件Q3的发射极连接。二极管D4的负极与IGBT元件Q4的集电极连接，二极管D4的正极与IGBT元件Q4的发射极连接。
V相臂16包括串联连接的IGBT元件Q5、Q6以及分别与IGBT元件Q5、Q6并联连接的二极管D5、D6。二极管D5的负极与IGBT元件Q5的集电极连接，二极管D5的正极与IGBT元件Q5的发射极连接。二极管D6的负极与IGBT元件Q6的集电极连接，二极管D6的正极与IGBT元件Q6的发射极连接。
W相臂17包括串联连接的IGBT元件Q7、Q8以及分别与IGBT元件Q7、Q8并联连接的二极管D7、D8。二极管D7的负极与IGBT元件Q7的集电极连接，二极管D7的负极与IGBT元件Q7的发射极连接。二极管D8的负极与IGBT元件Q8的集电极连接，二极管D8的正极与IGBT元件Q8的发射极连接。
各个相臂的中间点与电动发动机MG2的各相绕组的各相端连接。即，电动发动机MG2是三相的永磁同步电动机，U、V、W相的三个绕组中的每一个绕组的一个端子同时连接在中性点上。并且，U相绕组的另一端与IGBT元件Q3、Q4的连接节点连接。另外V相绕组的另一端与IGBT元件Q5、Q6的连接节点连接。另外W相绕组的另一端与IGBT元件Q7、Q8的连接节点连接。
电流传感器24将在电动发动机MG2中流动的电流检测为电动机电流值MCRT2，并将电动机电流值MCRT2输出给控制装置30。
逆变器22与逆变器14并联地连接到升压转换器12。逆变器22将升压转换器12输出的直流电压转换成三相交流后输出给电动发动机MG1。逆变器22从升压转换器12接受经升压的电压，例如为了启动发动机而驱动电动发动机MG1。
另外，逆变器22将由电动发动机MG1通过从发动机的曲轴传递而来的旋转转矩而发出的电力返回给升压转换器12。此时，升压转换器12被控制装置30控制以作为降压电路进行动作。
逆变器22的内部构成没有图示，但与逆变器14相同，因此不重复进行详细说明。
控制装置30接收转矩指令值TR1、TR2，电动机转速MRN1、MRN2，电压VB、VL、VH，电流IB的各个值，电动机电流值MCRT1、MCRT2，以及起动信号IGON。
这里，转矩指令值TR1、电动机转速MRN1、以及电动机电流值MCRT1与电动发动机MG1有关，转矩指令值TR2、电动机转速MRN2、以及电动机电流值MCRT2与电动发动机MG2有关。
另外，电压VB是电池B的电压，电流IB是在电池B中流动的电流。电压VL是升压转换器12的升压前电压，电压VH是升压转换器12的升压后电压。
并且，控制装置30向升压转换器12输出进行升压指示的控制信号PWU、进行降压指示的控制信号PWD、以及指示禁止动作的信号CSDN。
并且，控制装置30向逆变器14输出驱动指示PWMI2和再生指示PWMC2，驱动指示PWMI2用于指示将升压转换器12的输出、即直流电压转换成用于驱动电动发动机MG2的交流电压，再生指示PWMC2用于指示将由电动发动机MG2发电的交流电压转换成直流电压并返回给升压转换器12侧。
同样，控制装置30向逆变器22输出驱动指示PWMI1和再生指示PWMC1，驱动指示PWMI1用于指示将直流电压转换成用于驱动电动发动机MG1的交流电压，再生指示PWMC2用于指示将由电动发动机MG1发电的交流电压转换成直流电压并返回给升压转换器12侧。
图2是用于说明图1中的动力分配机构PSD和减速器RD的详细情况的示意图。
参考图2，该车辆驱动装置包括：电动发动机MG2，与电动发动机MG2的旋转轴连接的减速器RD，随着由减速器RD减速的旋转轴的旋转而旋转的车轴，发动机4，电动发动机MG1，以及在减速器RD、发动机4、以及电动发动机MG1之间进行动力分配的动力分配机构PSD。减速器RD的从电动发动机MG2到动力分配机构PSD的减速比例如为2倍以上。
发动机4的曲轴50、电动发动机MG1的转子32、以及电动发动机MG2的转子37以相同的轴为中心进行旋转。
动力分配机构PSD在图2所示的例子中为行星齿轮，其包括：与中空的太阳轴结合的太阳齿轮51、被支撑为可与曲轴50同轴旋转的内啮合齿轮52、被配置在太阳齿轮51和内啮合齿轮52之间并绕着太阳齿轮51的外周在自转的同时公转的小齿轮53、以及与曲轴50的端部结合并支撑各个小齿轮53的旋转轴的行星齿轮架54，其中，太阳轴的中心被曲轴50贯穿。
动力分配机构PSD将与太阳齿轮51结合的太阳齿轮轴、与内啮合齿轮52结合的内啮合齿轮箱、以及与行星齿轮架54结合的曲轴50的三个轴作为动力的输入输出轴。并且，一旦向这三个轴中的任意两个轴输入或从该任意两个轴输出的动力被确定，则向其余一个轴输入或从该一个轴输出的动力基于其他两个轴的输入输出动力而确定。
用于取得动力的反转驱动齿轮70被设置在内啮合齿轮箱的外侧，并与内啮合齿轮52一体地旋转。反转驱动齿轮70与动力传递减速齿轮RG连接。从而，动力在在反转驱动齿轮70和动力传递减速齿轮RG之间传递。动力传递减速齿轮RG驱动差速器齿轮DEF。另外，在下坡等时，车轮的旋转被传递给差速器齿轮DEF，动力传递减速齿轮RG被差速器齿轮DEF驱动。
电动发动机MG1包括形成旋转磁场的定子31以及被配置在定子31内部并嵌有多个永久磁铁的转子32。定子31包括定子铁芯33以及缠绕在定子铁芯33上的三相绕组34。转子32结合在与动力分配机构PSD的太阳齿轮51一体地旋转的太阳齿轮轴上。定子铁芯33通过层叠电磁钢板的薄板而形成，并被固定在没有图示的外壳上。
电动发动机MG1通过由内置在转子32内的永久磁石产生的磁场和由三相绕组34形成的磁场的相互作用而作为用于旋转驱动转子32的电动机进行动作。另外，电动发动机MG1通过由永久磁铁产生的磁场和转子32的旋转的相互作用，还作为使三相绕组34的两端产生电动势的发电机而进行动作。
电动发动机MG2包括形成旋转磁场的定子36以及被配置在定子36内部并嵌有多个永久磁铁的转子37。定子36包括定子铁芯38以及缠绕在定子铁芯38上的三相绕组39。
转子37通过减速器RD而结合在与动力分配机构PSD的内啮合齿轮52一体地旋转的内啮合齿轮箱上。定子铁芯38例如通过层叠电磁钢板的薄板而形成，并被固定在没有图示的外壳上。
电动发动机MG2通过由永久磁铁产生的磁场和转子37的旋转的相互作用还作为使三相绕组39的两端产生电动势的发电机而进行动作。另外，电动发动机MG2通过由永久磁石产生的磁场和由三相绕组39形成的磁场的相互作用而作为用于旋转驱动转子37的电动机进行动作。
减速器RD通过将作为行星齿轮的旋转构件之一的行星齿轮架66固定在车辆驱动装置的壳体上的构造来进行减速。即，减速器RD包括：与转子37的轴结合的太阳齿轮62、与内啮合齿轮52一体地旋转的内啮合齿轮68、以及与内啮合齿轮68以及太阳齿轮62啮合并将太阳齿轮62的旋转传递给内啮合齿轮68的小齿轮64。
例如，通过使内啮合齿轮68的齿数为太阳齿轮62的齿数的2倍以上，能够将减速比设为2倍以上。
[一体化构造中的构成部件的配置说明]
接着，对将用于驱动电动发动机的逆变器以及转换器一体地容纳的驱动装置中的各构成部件的配置进行说明。
图3是示出本发明实施方式涉及的混合动力车辆的驱动装置20的外观的立体图。图4是驱动装置20的俯视图。
参考图3、图4，驱动装置20的壳体可分开地构成为壳体104和壳体102。壳体104主要是容纳电动发动机MG1的部分，壳体102主要是容纳电动发动机MG2和功率控制单元21的部分。壳体能够由铝等金属材料或具有耐高温环境和耐润滑油的树脂材料等构成。
在壳体104上形成有凸缘106，在壳体102上形成有凸缘105，通过用螺栓等固定凸缘106和凸缘105，壳体104和壳体102被构成为一体。
在壳体102上设有用于安装功率控制单元21的开口部108。在该开口部108的内部左侧部分(车辆行进方向侧)容纳有电容器C2，在中央部分容纳有功率元件基板120和端子台116、118，在右侧部分容纳有电抗器L1。另外，该开口部108在被安装在车辆上的状态下被盖关闭。另外，也可以以将电容器C2容纳在右侧、将电抗器L1容纳在左侧的方式交换位置。
即，电抗器L1被配置在电动发动机MG1和MG2的旋转轴的一侧，电容器C2被配置在旋转轴的另一侧。并且，功率元件基板120被配置在电容器C2和电抗器L1之间的区域。电动发动机MG2被配置在功率元件基板120的下方。
在功率元件基板120上安装有：控制电动发动机MG1的逆变器22、控制电动发动机MG2的逆变器14、以及升压转换器12的臂部13。
在逆变器14和逆变器22之间的区域设置有上下重叠配置的电源用汇流条。从逆变器14的U相臂15、V相臂16、W相臂17各有一个汇流条朝着与电动发动机MG2的定子绕组连接的端子台116而设置。同样地，从逆变器22有三个汇流条朝着与电动发动机MG1的定子绕组连接的端子台118而设置。电动发动机MG2的定子绕组侧的端子台118和端子台116通过电力电缆或汇流条而相连。虽然省略了图示，但针对电动发动机MG1的定子绕组也设置了端子台。
由于功率元件基板120会变为高温，因此为对其进行冷却，在功率元件基板120的下方设置了通水路径，通水路径的冷却水入口114和冷却水出口112被设置在壳体102上。该入口和出口等例如可贯穿壳体102的凸缘106、105并打入联管螺母等来形成。
从图1的电池单元经由电力电缆6、8提供到端子43、44上的电压经升压转换器12被升压并经电容器C2平滑之后被提供给逆变器14和22，升压转换器12包括电抗器L1和臂部13。
如上所述，通过使用升压转换器12将电池电压升压后使用，能够将电池电压降低到200V左右，并以超过500V的高电压驱动电动发动机，通过以小电流进行供电，能够抑制电能损失并实现电动机的高输出。
当将逆变器14、22和电动发动机MG1、MG2以及升压转换器12构成为一体作为驱动装置20时，作为较大部件的电抗器L1和电容器C2的配置位置成为问题。
图5是从图4的XI方向观看驱动装置20的侧视图。
参考图5，在壳体102上设有用于安装和维护电动发动机的开口部109，该开口部109在被安装到车辆上的状态下被盖关闭。
在开口部109的内部配置有电动发动机MG2。在与U、V、W相的汇流条连接的定子36的内部配置有转子37。在转子37的中央部分能看见中空的轴60。
如图5所示，由于电动发动机MG2的定子36较深地深入到壳体102的容纳功率控制单元21的容纳室中，因此将电抗器L1配置在电动发动机MG2的一侧，并且将电容器C2配置在电动发动机MG2的另一侧，从而高效地容纳了大型部件。因此，能够紧凑地实现混合动力车辆的驱动装置。
图6是图4的VI—VI截面的截面图。
参考图6，示出了电动发动机MG2的截面和容纳功率控制单元21容纳室的截面。
该混合动力车辆的驱动装置包括：各转子的旋转中心轴被同轴配置的电动发动机MG2和配置在电动发动机MG2里侧的电动发动机MG1；与曲轴的旋转中心同轴配置并位于电动发动机MG1和电动发动机MG2之间的动力分配机构；以及用于控制电动发动机MG1、MG2的功率控制单元21。
功率控制单元21相对于电动发动机MG2的旋转中心轴，至少在一侧配置电抗器L1并在另一侧配置用于平滑化的电容器C2。电动发动机MG1、MG2、动力分配机构PSD以及功率控制单元21被容纳在壳体中构成一体。
在壳体102上设有间隔出两个空间的间隔壁200以避免电动发动机MG2的润滑油向功率元件基板120侧泄露。在该间隔壁200的上面部分设有用于冷却功率元件基板120的通水路径122，该通水路径122与前面说明的冷却水入口114以及冷却水出口112连通。
从端子44通过汇流条128向功率元件基板120传递负极侧的电源电位。另外，从端子43通过没有图示的另一汇流条向电抗器L1传递正的电源电位。
支撑减速齿轮的旋转轴130的部分深入在容纳该功率控制单元21的容纳室中。
当对电动发动机MG2的截面部分进行说明时，在定子的内周侧可看到定子36的绕组39的缠绕部分，并且在该缠绕部分的内周可看到转子37、壳体的间隔壁202、以及转子的中空轴60。
图7是从图4的X2方向观看驱动装置20的侧视图。在图7中，控制功率元件的控制基板121被配置在功率元件基板的上部。
图8是沿图4的VIII—VIII的截面图。
参考图7、图8，发动机的曲轴50与减震器124连接，减震器124的输入输出轴与动力分配机构PSD连接。
从发动机被配置的一侧起，以减震器124、电动发动机MG1、动力分配机构PSD、减速器RD、以及电动发动机MG2的顺序在同一旋转轴上依次排列配置了这些各部分。电动发动机MG1的转子32的轴是中空的，来自减震器124的输出轴穿过该中空部分。
电动发动机MG1的转子32的轴在动力分配机构PSD侧与太阳齿轮51花键嵌合。减震器124的轴与行星齿轮架54结合。行星齿轮架54支撑小齿轮53的旋转轴以使其可绕减震器124的轴旋转。小齿轮53与太阳齿轮51以及形成在内啮合齿轮箱内周上的图2的内啮合齿轮52啮合。
另外，电动发动机MG2的轴60的减速器RD侧与太阳齿轮62花键嵌合。减速器RD的行星齿轮架66被固定在壳体102的间隔壁202。行星齿轮架66支撑小齿轮64的旋转轴。小齿轮64与太阳齿轮62以及形成在内啮合齿轮箱内周上的图2的内啮合齿轮68啮合。
从图8可知，电动发动机MG1和减震器124能够从壳体104的图右方的开口部111安装，电动发动机MG2能够从壳体102的左方的开口部109安装，减速器RD和动力分配机构PSD能够从凸缘105、106的配合面安装。
壳体102的开口部109通过盖71和液态密封垫等密封以避免润滑油漏出。在壳体104的开口部111的内侧深处设有盖72，容纳电动发动机MG1的空间通过液态密封垫等或油封81等密封以避免润滑油漏出。
电动发动机MG1的转子32的轴通过设置在其与盖72之间的球轴承78以及设置在其与间隔壁203之间的球轴承77而被旋转自如地支撑。转子32的轴是中空的，减震器124的轴贯穿其内部。在转子32的轴和减震器124的轴之间设置有滚针轴承79、80。
电动发动机MG2的转子37的轴通过设置在其与盖71之间的球轴承73以及设置在其与间隔壁202之间的球轴承74而被旋转自如地支撑。
在内周刻有减速器RD的内啮合齿轮和动力分配机构PSD的内啮合齿轮的内啮合齿轮箱通过设置在其与间隔壁202之间的球轴承75和设置在其与间隔壁203之间的球轴承76被旋转自如地支撑。
容纳功率控制单元21的容纳室和容纳电动发动机MG2的容纳室被壳体102的间隔壁202隔开，但是，其一部分通过被插入端子台116的贯通孔而相连。电动发动机MG2的定子绕组的汇流条被连接在该端子台116的一侧，逆变器14的汇流条被连接在该端子台116的另一侧。并且，导电性部件通过端子台116的内部，以便可电连接这些汇流条。即，端子台116被构成为不使来自电动发动机MG2侧的润滑油部分通过并使电通过。
同样地，容纳功率控制单元21的空间和容纳电动发动机MG1的空间通过端子台118以使电通过但不使润滑油部分通过的状态被连接。
图9是示出沿图4的IX—IX的部分截面的部分截面图。并且，图10是示出图9中的X—X截面的截面图。
参考图9和图10可知，在容纳功率控制单元21的容纳室中示出了电抗器L1的截面。电抗器L1例如具有将线圈212缠绕在层叠电磁钢板而成的铁芯210上的结构。
并且，如图10所示，图6所示的动力传递减速齿轮RG的旋转轴130接近电抗器L1而配置，动力传递减速齿轮RG的反转从动齿轮132被示于中央部分。该反转从动齿轮132与图2的反转驱动齿轮70啮合。并且，在该反转从动齿轮132的同轴上设置有末端驱动齿轮133，与该末端驱动齿轮133的下方示出了与其啮合的末端驱动齿轮、即差速器齿轮DEF。
另外，动力分配机构PSD、从动力分配机构PSD接受转矩传递的减速齿轮RG、与减速齿轮RG啮合并向车轮传递转矩的差速器齿轮DEF作为整体相当于将发动机所产生的动力与电动发动机MG1、MG2所产生的动力合成后传递给驱动轴的“动力传递机构”。
另外，减速齿轮RG和差速器齿轮DEF都相当于从动力分配机构PSD接受转矩传递的“动力传递齿轮”。但是，减速齿轮RG和差速器齿轮DEF不是必须的，本申请的发明也可应用于没有减速齿轮RG的结构或者差速器齿轮DEF没有被一体化到驱动装置上的后轮驱动配置的车辆。
并且，本申请发明也可应用于诸如在发动机加速时由电动机进行辅助的并联式混合动力，另外也可应用于只将电动机一体化到驱动装置上的结构。
[电抗器L1的配置说明]
参考图9和图10，电抗器L1被配置为铁芯210的至少一部分与形成用于容纳功率控制单元21的容纳室的壳体102的间隔壁相接触。
通过如此配置，能够在铁芯210和壳体102之间直接进行热交换。在上述一体化结构的驱动装置中，容纳电动发动机MG2和控制电动发动机MG2的逆变器以及升压转换器的壳体102的热容量变大。因此，能够使热量散到该热容量大的壳体102上来构成对铁芯210发出的热量进行散热的冷却系统。其结果是，能够抑制电抗器L1的温度上升来避免升压转换器的效率下降。
另外，在图9和图10所示的电抗器L1的配置中，通过将线圈212与壳体102非接触地配置，确保了线圈212和壳体102之间的电绝缘。
如此，根据本发明的实施方式，能够使热量散到热容量大的壳体102上来确保电抗器L1的冷却性。因此可将电抗器L1配置在功率元件基板120的冷却系统的附近，或者可消除由于另外新设置用于冷却电抗器的冷却介质而在配置上带来的限制，从而能够提高电抗器L1的配置自由度。
其结果是，在将电动发动机、用于驱动电动发动机的逆变器以及升压转换器一体化的车辆驱动装置中，由于可将电抗器L1高效地配置在有限的空间中，因此能够减小装置尺寸。即，根据本发明的车辆驱动装置，能够在确保电抗器L1的冷却性的同时减小装置尺寸。
并且，根据本发明，构成壳体并配置电抗器L1，以使得在沿旋转轴方向投影壳体时，壳体的容纳电抗器L1的部分的投影部在被安装至车辆上时的高度至少不超过其余壳体的空间、即容纳减震器124、电动发动机MG2、动力传递减速齿轮RG以及差速器齿轮DEF的部分的高度。特别是在本实施方式中，构成功率控制单元21的功率元件基板120、电抗器L1、以及电容器C2都被配置在由容纳差速器齿轮DEF的壳体部分的外边缘和容纳减震器124的壳体部分的外边缘确定的车辆驱动装置在竖直方向上的尺寸的内侧。由此，能够降低车辆的重心，能够增强车辆的行驶稳定性。
另外，构成壳体并配置功率控制单元21，以使得在被安装至车辆上时的水平方向上，壳体的容纳功率控制单元21的部分的投影部的位置位于其余壳体空间的投影部的内侧。由此，能够缩小车辆驱动装置的尺寸。
[变形例]
另外，电抗器L1的部分也可以如图11所示的变形例这样构成。
图11示出了用于示出电抗器部分的变形例的车辆驱动装置的截面图。
参考图11可知，电抗器L1与图9和图10所示的结构相比，其不同点在于被具有热传导性的绝缘部件214模塑。
具体而言，电抗器L1与图9和图10所示的一样被配置为铁芯210的一部分与壳体102接触。并且，在形成在电抗器L1和壳体102之间的间隙中设置了绝缘部件214。
作为绝缘部件214的材料，例如能够使用同时具有绝缘性和高热传导性的环氧树脂等。另外，在绝缘部件214使用树脂的情况下，在电抗器L1和间隔壁202的间隙内填充树脂。
另外，作为另一例子，例如也可以采用用润滑脂等填埋电抗器L1和壳体102的间隙以将电抗器L1的热量传递给壳体102来进行散热的构成。
在本实施例中，将热传导性的绝缘部件214置于电抗器L1和间隔壁102之间，由此电抗器L1的热从铁芯210直接传递到壳体102上而被散热，同时将绝缘部件214作为热传导介质传递到壳体102上而被散热。即，能够使热量散到热容量大的壳体102上来高效地散去电抗器L1的热量。因此，根据本变形例，与图9和图10所示的结构相比，能够进一步提高电抗器L1的散热性。
在上述的本变形例中，也能够有效地确保利用壳体内形成的空余空间配置的电抗器L1的冷却性。其结果是，能够抑制电抗器L1的温度上升，并能够减小驱动装置的尺寸。
并且，通过将电抗器L1配置在由容纳差速器齿轮DEF的壳体部分的外边缘和容纳减震器124的壳体部分的外边缘确定的车辆驱动装置在竖直方向上的尺寸的内侧，能够降低车辆的重心，从而能够提高车辆的行驶稳定性。
[功率元件基板120的冷却系统的说明]
图12是用于说明冷却功率元件基板120的冷却水的通水路径的图。
参考图12，示出了拆掉图4的功率元件基板120的状态。冷却水从冷却水入口114沿着箭头141～147所示的方向流动，并从冷却水出口112排出，之后冷却水被送至配置于车辆前方的散热器(没有图示)。在壳体102的表面或功率元件基板120的背面设置有肋条或风扇，以使冷却水按照该箭头141～147所示的方向流动。
功率元件基板120为了保持水密性而涂敷有液态密封垫，并且使用螺纹孔151～159被螺钉固定。
在图12中，说明了将功率元件基板120设水密性的盖的情况，但例如也可以连接冷却水入口114和冷却水出口112并在内部嵌入设置箭头141～147所示的流道的配管。
通过将具有这种冷却水流道的冷却系统应用于图4所示的功率元件基板20，升压转换器12的臂部13以及逆变器14、22将具有沿着冷却水的流道串列配置的构成。由此，能够使升压转换器12的臂部13和逆变器14、22共用冷却系统，从而可缩小车辆中的冷却系统的尺寸。
并且，根据本实施方式，在这样的构成中，从冷却水入口114观看，升压转换器12的臂部13被配置在逆变器14、22的上游侧。
设置这种配置构成是因为：由于升压转换器12的臂部13的发热量大于逆变器14和逆变器22的发热量，因此从冷却水入口114观看的上游侧起依次配置升压转换器12的臂部13和逆变器14、22，以此有效地冷却功率元件基板120。
详细地说，在功率元件基板120中，在升压转换器12的臂部13和逆变器14、22之间，因开关动作时所产生的电力损耗的不同，发热量会有大有小。特别是升压转换器12的臂部13的功率元件的开关频率大于逆变器14、22的功率元件的开关频率，因此与逆变器14、22相比，功率元件在开启或关断时所产生的开关损失较大。因此，升压转换器12的臂部13与逆变器14、22相比具有发热量更大的趋势。
此时，若在冷却水的流道中升压转换器12的臂部13被配置在比逆变器14、22更靠下游的一侧，则由于通过与逆变器14、22进行热交换而温度变高了的冷却水被提供给臂部13，因此难以确保高温的臂部13的冷却性。
相对于此，根据本实施方式，通过将臂部13配置在比逆变器14、22更靠上游的一侧，会有低温的冷却水被提供给臂部13，因此能够确保臂部13的冷却性。另外，与发热量大的臂部13进行热交换后的冷却水被提供给逆变器14、22，但对于发热量小、温度较低的逆变器14、22来说，冷却性不会受损失。因此，不需要诸如增加冷却水流量这样来提高冷却系统的能力，就能够有效地冷却功率元件基板120。其结果是，由于能够防止冷却系统的尺寸变大，因此有利于驱动装置的小型化。
[变形例]
图13是用于说明功率元件基板120的冷却系统的变形例的图。
图13示意性地示出了图4的功率元件基板120。如上所述，功率元件基板120被配置在电容器C2和电抗器L1之间的区域上。并且，在功率元件基板120上安装了控制电动发动机MG1的逆变器22、控制电动发动机MG2的逆变器14、以及升压转换器12的臂部13。在功率元件基板120的下方设置有图12所示的冷却水的流道。
本变形例中，在功率元件基板120中，升压转换器12的臂部13被配置在冷却水流道的最上游，逆变器14被配置在该流道的下游侧，逆变器22被配置在该流道的最下游侧。图14概念性地示出了图13所示的功率元件基板的冷却构造。
参考图14，在散热器400的第一端口和功率元件基板120之间设置了冷却介质通路402，在功率元件基板120和水泵408之间设置了冷却介质通路404，并在水泵408和散热器400的第二端口之间设置了冷却介质通路406。另外，冷却介质通路402和404分别与图13所示的冷却水入口114和冷却水出口112结合。
水泵408是用于使不冻液等冷却水循环的泵，使冷却水沿着图中示出的箭头方向循环。散热器400对经由功率元件基板120而来的冷却水进行冷却。
并且，在功率元件基板120中，升压转换器12的臂部13、逆变器14以及逆变器22沿着没有图示的流道串列连接。并且，从散热器400观看，从上游侧起依次配置了升压转换器12的臂部13、逆变器14、以及逆变器22。
这样的配置构成是考虑如上所述升压转换器12的臂部13的发热量相对较大并且逆变器14和逆变器22间的发热量不同的因素而得出的。
详细地说，在本实施方式中，由于电动发动机MG1主要用于发电，电动发动机MG2主要用于产生车辆驱动力，因此相比于电动发动机MG1的驱动电流，电动发动机MG2的驱动电流具有更高的趋势。因此，流过逆变器14的功率元件的电流大于流过逆变器22的功率元件的电流，相应地，与逆变器22相比，逆变器14的功率元件接通或关断时所产生的固定损失更大。即，逆变器14的发热量大于逆变器22的发热量，其结果是在升压转换器12的臂部13和逆变器14、22之间有以下关系成立，即：升压转换器12的臂部13的发热量最大，逆变器22的发热量最小。
因此，本实施例中，通过按发热量从大到小的升压转换器12、逆变器14、以及逆变器22的顺序从上游侧起依次进行配置，不需要提高冷却系统的能力，就能够进一步有效地冷却功率元件基板120。其结果是，由于能够防止冷却系统的尺寸变大，因此更有利于驱动装置的小型化。
在本变形例中，对从冷却水入口114观看从上游侧起依次配置升压转换器12的臂部13、逆变器14以及逆变器22的情况进行了说明，但配置顺序不限于此，只要是从发热量大的开始依次配置的构成即可。
另外，根据本实施方式及其变形例，即使通过在电动发动机MG1侧设置流道的冷却水入口114和冷却水出口112而在功率元件基板120的两侧配置电容器C2和电抗器L1，也能够确保冷却水的输入输出路径。虽然也可以将流道的冷却水入口114和冷却水出口112设置在电动发动机MG1的相反侧，但在将混合动力车辆的驱动装置配置在发动机室的情况下，由于主体靠近其，操作性差，因此优选在电动发动机MG1侧设置流道的冷却水入口114和冷却水出口112。
另外，通过将电抗器L1靠近升压转换器12的臂部13而配置，能够缩短用于将臂部13和电抗器L1电连接的导线部件(例如，图13的汇流条300、302)的布线长度。其结果是，由于能够缩小该导线部件的布线电感，因此能够降低臂部13进行开关动作时所产生的浪涌电压。
如上所述，根据本发明的实施方式，能够实现将电动发送机以及用于电动发动机驱动的逆变器和升压转换器一体地容纳的驱动装置，并且在一体化构造中还能提高高效配置在有限的空间内的电抗器的散热性。
另外，在将构成逆变器和升压转换器的功率元件一体地安装的功率元件基板中，不提高冷却系统的能力就能够确保冷却性。
其结果是，能够在确保电路组群的冷却性的同时减小驱动装置的尺寸。
应当认为此次公开的实施方式在所有方面都只是例示性的而不是用来限制的。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求给出，并且应包含与权利要求等同的含义以及范围内的所有变更。
产业上的实用性
本发明能够应用于将旋转电机和驱动旋转电机的电路组群(转换器、逆变器等)一体化的车辆的驱动装置。

Claims (12)

1.一种车辆驱动装置，包括：
旋转电机；
功率控制单元，对所述旋转电机进行控制；以及
壳体，容纳所述旋转电机和所述功率控制单元，
所述功率控制单元包括：
逆变器，驱动所述旋转电机；以及
电压转换器，包括电抗器，并用于将电源电压升压后提供给所述逆变器，
所述电抗器包括：
铁芯，被配置为向所述壳体传导热量并从所述壳体接受热量；和线圈，被缠绕在所述铁芯上。
2.如权利要求1所述的车辆驱动装置，其中，
所述铁芯被配置为至少有一部分与所述壳体接触来进行热的传导和接受。
3.如权利要求2所述的车辆驱动装置，其中，
还具有绝缘部件，该绝缘部件具有热传导性，并被配置在设置于所述电抗器和所述壳体之间的间隙的至少一部分中。
4.如权利要求3所述的车辆驱动装置，其中，
所述绝缘部件包括具有热传导性的绝缘树脂，
所述绝缘树脂被填充在设置于所述电抗器和所述壳体之间的间隙中。
5.如权利要求1至4中任一项所述的车辆驱动装置，其中，
在所述车辆上还安装有内燃机，
所述驱动装置还包括：
减震器，与所述内燃机的曲轴结合；以及
动力传递机构，将所述内燃机所产生的动力和所述旋转电机所产生的动力合成后传递给驱动轴，
所述壳体以容纳所述减震器、所述旋转电机以及所述动力传递机构的方式一体地构成。
6.如权利要求5所述的车辆驱动装置，其中，
所述功率控制单元还包括电路元件基板，在该电路元件基板上安装有所述逆变器和所述电压转换器的功率元件，
所述电抗器和所述电路元件基板被配置在所述壳体内，使得在沿着旋转轴方向投影时，所述电抗器和所述电路元件基板落入所述壳体的容纳了所述减震器、所述旋转电机以及所述动力传递机构的部分的投影部分在被安装至车辆时的竖直方向的尺寸内。
7.如权利要求5所述的车辆驱动装置，其中，
所述功率控制单元还包括电路元件基板，在该电路元件基板上安装有所述逆变器和所述电压转换器的功率元件，
所述电抗器和所述电路元件基板被配置在所述壳体内，使得在沿着旋转轴方向投影时，所述电抗器和所述电路元件基板落入所述壳体的容纳了所述减震器、所述旋转电机以及所述动力传递机构的部分的投影部分在被安装至车辆时的水平方向的尺寸内。
8.如权利要求1所述的车辆驱动装置，其中，
所述功率控制单元还包括电路元件基板，该电路元件基板在主平面上安装有所述逆变器和所述电压转换器的功率元件，
在所述电路元件基板的与主平面相反的一侧设有输送用于冷却所述功率元件基板的冷却介质的流道，
所述逆变器和所述电压转换器中发热量相对大的功率元件在所述流道中被配置在比所述逆变器和所述电压转换器中发热量相对小的功率元件更靠上游的一侧。
9.如权利要求1所述的车辆驱动装置，其中，
所述旋转电机包括第一和第二旋转电机，
所述逆变器包括与所述第一和第二旋转电机分别对应设置的第一和第二逆变器，
所述功率控制单元还包括电路元件基板，该电路元件基板在主平面上安装有所述第一和第二逆变器以及所述电压转换器的功率元件，
在所述电路元件基板的与主平面相反的一侧设有输送用于冷却所述功率元件基板的冷却介质的流道，
所述第一和第二逆变器以及所述电压转换器中发热量相对大的功率元件在所述流道中被配置在比所述第一和第二逆变器以及所述电压转换器中发热量相对小的功率元件更靠上游的一侧。
10.如权利要求9所述的车辆驱动装置，其中，
所述第一旋转电机是与所述车辆的驱动轮连结的电动机，
所述第二旋转电机是与所述内燃机连结的发电机，
所述第一逆变器的功率元件在所述流道中被配置在比所述第二逆变器的功率元件更靠上游的一侧。
11.如权利要求10所述的车辆驱动装置，其中，
所述电压转换器的功率元件在所述流道中被配置在比所述第一和第二逆变器的功率元件更靠上游的一侧。
12.如权利要求11所述的车辆驱动装置，其中，
所述电压转换器还包括用于将输出电压平滑化的电容器，
所述电路元件基板至少有一部分被配置在所述电抗器和所述电容器之间的区域上，
所述功率控制单元还包括用于电连接所述电压转换器的功率元件和所述电抗器的导线部件，
所述流道设有所述冷却介质的入口和出口，
所述电压转换器的功率元件比所述第一和第二逆变器的功率元件更靠近所述电抗器和所述冷却介质的入口而配置。
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