CN1663837A - 车辆驱动装置和使用该装置的电动四轮驱动车辆 - Google Patents

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宫本正悟
浜井九五
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Abstract

本发明提供一种廉价且能有效冷却电动机和逆变器的车辆驱动装置，其包括：用于驱动车轮(22R、22L)的电动机(1)；用于驱动电动机(1)的逆变器(2)；用于检测电动机(1)旋转的旋转传感器(1a)；用于将电动机(1)的输出传递到车轮的齿轮机构(3A、3B)；通过电动机(1)驱动的用于使油循环的油泵(6)；以及收容电动机(1)、逆变器(2)、旋转传感器(1a)、齿轮机构(3A、3B)、和油泵(6)的机箱(7、8、9)。使电动机(1)、逆变器(2)、旋转传感器(1a)、齿轮机构(3A、3B)、油泵(6)以及机箱(7、8、9)为一体的结构。

Description

车辆驱动装置和使用该装置的电动四轮驱动车辆
技术领域
本发明涉及使用电动机的车辆驱动装置和使用该装置的电动四轮驱动车辆，特别涉及优选适用于用内燃机驱动前后轮中的一方的车轮、而用电动机驱动另一方的车轮的电动四轮驱动车辆上所使用的车辆驱动装置和使用该装置的电动四轮驱动车辆。
背景技术
以往，在使用电动机的车辆驱动装置中，有必要在冷却电动机的同时还冷却逆变器，该逆变器安装了多个用于通过将电池的直流电压变换成交流电压而供给电动机的功率半导体元件。因此，已知例如在特开平7-99750号公报中记载的，在电动机和包含逆变器的控制器之间设置冷却水通路，通过内燃机的冷却水同时冷却电动机和控制器的技术。
但是，在用内燃机驱动前后轮中的一方的车轮而用电动机驱动另一方车轮的电动四轮驱动车辆中，当内燃机配置在前轮一侧时，为了冷却在后轮一侧配置的电动机和逆变器，必须从车辆前方到后方设置冷却配管，存在这种配管长度变得过长的不现实问题。尽管通过假定只将逆变器配置在内燃机附近的结构而有可能通过内燃机的冷却水来冷却逆变器，但当电动机和逆变器的距离远时，必须有大量的电气配线设计，产生在大电流时电气配线损失变大之类的问题。
与此相对，例如已知有在特开平7-288950号公报中记载的，通过使电动机和逆变器成为一体、使油在逆变器冷却室和电动机内部流动、利用电动机转子的离心力来冷却电动机壳和转子的技术。根据该方法，消除了在使用内燃机的冷却水冷却电动机和逆变器时的上述问题。
专利文献1：特开平7-99750号公报
专利文献2：特开平7-28850号公报
但是，根据特开平7-288950号公报中的记载，电动机的内部部件必须由耐油性的材料构成。并且必须形成空心的轴(shaft)，或者设置喷嘴(nozzle)，因此存在成本变高之类的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够有效地冷却电动机和逆变器，并且廉价的车辆驱动装置和使用该装置的电动四轮驱动车辆。
(1)为了实现上述目的，本发明提供一种车辆驱动装置，包括：用于驱动车轮的电动机；用于驱动该电动机的逆变器；用于检测所述电动机旋转的旋转传感器；用于将所述电动机的输出传递到车轮的齿轮机构；通过所述电动机驱动的用于使油循环的油循环装置；以及收容所述电动机、所述逆变器、所述旋转传感器、所述齿轮机构、和所述油循环机构的机箱，使所述电动机、所述逆变器、所述旋转传感器、所述齿轮机构、所述油循环装置以及所述机箱为一体的结构。
根据该构成，能够有效地冷却电动机和逆变器，并且还能够降低成本。
(2)在上述(1)中，优选：使用所述油循环装置，将在所述齿轮机构部的润滑中所使用的油提供给收容了所述电动机和所述逆变器的机箱内，用油来冷却所述齿轮机构以及所述逆变器和所述电动机。
(3)在上述(1)中，优选：所述油循环装置同时冷却电动机和逆变器，并且在其下游侧配置有齿轮机构和差速器机构。
(4)在上述(1)中，优选：为避免在车辆转弯时产生的内外轮速度差而使用的差速器齿轮也采用与所述机箱成一体的结构。
(5)在上述(1)中，优选：还包括离合器，其配置在所述电动机和通过该电动机驱动的车轮之间，用于接通/断开从所述电动机到所述车轮的动力传递。
(6)在上述(1)中，优选：在所述逆变器上装有用于驱动该逆变器的逆变器驱动器部。
(7)在上述(1)中，优选：收容所述电动机、所述逆变器和所述旋转传感器的机箱采用一体的机箱。
(8)为了实现上述目的，本发明提供一种电动四轮驱动车辆，其具有用于驱动前后轮中的一方的车轮的内燃机和用于驱动另一方的车轮的电动机，其包括：用于驱动所述电动机的逆变器；用于检测所述电动机旋转的旋转传感器；用于将所述电动机的输出传递到车轮的齿轮机构；通过所述电动机驱动的用于使油循环的油循环装置；以及收容所述电动机、所述逆变器、所述旋转传感器、所述齿轮机构、和所述油循环机构的机箱，使所述电动机、所述逆变器、所述旋转传感器、所述齿轮机构、所述油循环装置以及所述机箱为一体的结构。
根据该构成，能够有效地冷却电动机和逆变器，并且还能够降低成本。
(9)为了实现上述目的，本发明提供一种电机系统，其整体搭载于如下的单元，该单元被构成为使得将旋转驱动力传递到车轮驱动轴的差速机构和将旋转驱动力减速并传递到该差速机构的减速机构成为一体、并使润滑介质在差速机构和减速机构中循环，其具有：用于产生向所述减速机构传递的旋转驱动力的电动机；以及用于通过控制提供给该电动机的电力来控制所述电动机之驱动的电力变换装置，用于使冷却介质流通的冷却通路被形成在所述电动机的外壳和所述电力变换装置的外壳上，在所述差速机构和减速机构中循环的所述润滑介质作为冷却介质被提供给所述冷却通路，所述电动机和所述电力变换装置通过在所述冷却通路中流动的润滑介质而从其外壳侧被冷却。
根据该构成，能够有效地冷却电动机和逆变器，并且还能够降低成本。
(10)在上述(9)中，优选：相对于在所述差速机构和减速机构中循环的循环介质的流动，所述冷却通路处于比所述差速机构和减速机构更上游侧的位置。
(11)在上述(9)中，优选：所述冷却通路接受从用于接受所述电动机的旋转驱动力的传递的循环装置中送出的循环介质的供给。
(12)为了实现上述目的，本发明提供一种四轮驱动汽车使用的电机系统，其搭载于通过内燃机驱动前后轮中的一方的驱动轴、而通过电动力驱动另一方的驱动轴的四轮驱动汽车，并且，整体搭载于如下的单元，该单元被构成为使得将旋转驱动力传递到前后轮中的另一方的驱动轴的差速机构和将旋转驱动力减速并传递到该差速机构的减速机构成为一体、并使润滑介质在差速机构和减速机构中循环，其具有：用于产生向所述减速机构传递的旋转驱动力的电动机；以及用于通过控制提供给该电动机的电力来控制所述电动机之驱动的电力变换装置，用于使冷却介质流通的冷却通路被形成在所述电动机的外壳和所述电力变换装置的外壳上，在所述差速机构和减速机构中循环的所述润滑介质作为冷却介质被提供给所述冷却通路，所述电动机和所述电力变换装置通过在所述冷却通路中流动的润滑介质而从其外壳侧被冷却。
根据该构成，能够有效地冷却电动机和逆变器，并且还能够降低成本。
(13)在上述(12)中，优选：相对于在所述差速机构和减速机构中循环的循环介质的流动，所述冷却通路处于比所述差速机构和减速机构更上游侧的位置。
(14)在上述(12)中，优选：所述冷却通路接受从用于接受所述电动机的旋转驱动力的传递的循环装置中送出的循环介质的供给。
(15)在上述(12)中，优选：包括通过内燃机旋转驱动的发电机，所述发电机是为产生所述电动机的驱动用电力而设置的专用机，并且被电连接到所述电力变换装置的输入侧。
(16)为了实现上述目的，本发明提供一种四轮驱动汽车使用的电机系统，其搭载于通过内燃机驱动前后轮中的一方的驱动轴、而通过电动力驱动另一方的驱动轴的四轮驱动汽车，其具有：用于将旋转驱动力传递到前后轮中的另一方的驱动轴的差速机构；用于将旋转驱动力减速并传递到该差速机构的减速机构；用于产生向该减速机构传递的旋转驱动力的电动机；以及用于通过控制提供给该电动机的电力来控制所述电动机之驱动的电力变换装置，所述差速机构、所述减速机构、所述电动机和所述电力变换装置构成一体地设置在机箱内的一个单元，润滑介质在所述差速机构和所述减速机构内循环，将用于使冷却介质流通的冷却通路形成在所述电动机的外壳部分和所述电力变换装置的外壳部分上，使所述润滑介质作为冷却介质提供给所述冷却通路，所述电动机和所述电力变换装置通过在所述冷却通路中流动的润滑介质而从其外壳侧被冷却。
根据该构成，能够有效地冷却电动机和逆变器，并且还能够降低成本。
(17)在上述(16)中，优选：将在所述差速机构和所述减速机构中进行循环之前的所述循环介质提供给所述冷却通路。
(18)在上述(16)中，优选：通过接受所述电动机的旋转驱动力的传递来循环所述循环介质的循环装置设置在所述单元中，从所述循环装置送出的所述循环介质被提供给所述冷却通路。
(19)在上述(16)中，优选：所述冷却通路构成在用于构成所述电动机的外壳和所述电力变换装置的外壳的所述机箱上，所述电动机和所述电力变换装置将所述冷却通路作为界限而并设，使得能够通用所述冷却通路。
(20)在上述(16)中，优选：包括通过内燃机旋转驱动的发电机，所述发电机是为产生所述电动机的驱动用电力而设置的专用机，并且被电连接到所述电力变换装置的输入侧。
根据本发明，能够有效冷却电动机和逆变器，并且还能够降低车辆驱动装置和使用该装置的电动四轮驱动车辆的成本。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的车辆驱动装置之结构的剖视图。
图2是表示本发明一实施方式的车辆驱动装置变形例之结构的主要部分剖视图。
图3是表示本发明一实施方式的车辆驱动装置中冷却油的流动的结构模式图。
图4是适用了本发明一实施方式之车辆驱动装置的四轮驱动车辆的系统结构图。
图5是表示本发明一实施方式的车辆驱动装置的控制内容的流程图。
图中：1-电动机，2-逆变器，2a-电动机控制单元，3-减速器，4-差速器齿轮(differential gear)，5-油泵(oil pump)，6-离合器(clutch)，7-电动机逆变器箱，7a-逆变器箱，8-减速器箱，9-差速器箱，9a-储油槽(drain tank)，10R、10L-驱动轴，11A、11B-油路，12-逆变器箱散热片(fin)，21R、21L-前轮，22R、22L-后轮，23-内燃机，24-配件用发电机，25-电动机驱动用发电机，26-配件用电池，27-电动机驱动用电池，28-变速箱，29-四轮驱动用控制单元，30R、30L-前轮车速传感器，31R、31L-后轮车速传感器，40、41-温度传感器。
具体实施方式
下面，参考图1～图5，说明本发明一实施方式的车辆驱动装置的构成。
首先，使用图1，说明本实施方式的车辆驱动装置的整体构成。
图1是表示本发明一实施方式的车辆驱动装置之结构的剖视图。图中，点划线A-A的左侧是与地面成水平切断的水平剖视图，点划线A-A的右侧是相对于地面垂直切断的纵向剖视图。即，图示左边的驱动轴10是与地面水平。图示右边的逆变器2被配置在电动机1的上部。
在本实施方式中，电动机1、旋转传感器1a、逆变器2、减速器3、差速器齿轮4、油泵5和离合器6被一体地收装在电动机逆变器箱7、减速器箱8和差速器箱9的内部。
电动机1包括：作为定子的电枢1A；在电枢1A的内周侧通过轴承1C，1C’被可旋转地支撑的转子即励磁电极1B。电枢1A包括与U相、V相和W相的3相对应的电枢线圈1D。电枢1A被固定在机箱7的内周侧。轴承1C被安装在机箱7的内侧侧壁面上。轴承1C’被安装在机箱7所安装的前部轴承架(bracket)7B上。通过轴承1C，1C’，可旋转地支撑励磁电极1B的轴1E。在轴1E的右侧端部，安装了旋转传感器1a，其检测电动机1的旋转位置。
在机箱7的上部设置了用于收装逆变器2的空间，逆变器2被固定保持在该空间中。逆变器2内装有用于驱动电动机1的电动机控制器。逆变器2将通过连接器2C从外部电池供给的直流电变换成交流电。被变换的交流经过配线板2A被提供给电动机1的电枢线圈1D，使励磁电极1B旋转。励磁电极1B的旋转驱动力作为电动机1的驱动力从轴1E输出。配线板2A通过将与U相、V相和W相之3相对应的铜制3根母线(bus bar)用绝缘材料整体形成而制成。旋转传感器1a的检测输出通过配线2B被输入到逆变器2中设置的电动机控制器单元。
这里，作为电动机1来说，以将电枢作为定子、励磁电极作为转子的同步电动机为例，这是为了将电枢线圈的电压、电流设定得较高、而且使其功耗也较高，用周围的冷却介质积极促进冷却。尽管励磁电极也可以用永磁体，但通过将励磁电极由线圈形成，且电路用直流低压电路作成需要功率小的模型，可以通过控制励磁电极的电流，调整电动机的励磁量而提高电动机的驱动范围。而且，代替同步电动机，也可以使用感应电动机。但是，在如同直流电动机那样，将励磁电极做成定子、将电枢做成转子的电动机中，积极地进行电动机的冷却是困难的。
在电动机1的上侧，在和逆变器2之间，形成了冷却油导入通路11A。在电动机1的下侧设置了冷却油排出通路11B。在电动机1的外周侧形成了冷却油通路。通过后述的油泵5被提供给冷却油导入通路11A的冷却油冷却逆变器2，并经过冷却油通路在到达冷却油排出通路11B的过程中冷却电动机1。
在电动机1的轴1E上连接了减速器3和油泵5。油泵5是通过电动机1被机械驱动的。例如具有内接形齿轮泵。油泵5由第一套筒(casing)5A、第二套筒5B、以及与在第一和第二套筒5A、5B内侧形成的内齿轮啮合的小齿轮5C构成。小齿轮5C被固定在电动机1的轴1E上。
在油泵5上设置了未图示的吸入口和排出口。轴1E旋转时，小齿轮5C与内齿轮啮合而旋转，吸入口侧的啮合部的容积增大，从而产生负压并吸入润滑油。吸入的润滑油被传送到排出口侧，于是，通过缩小由齿形成的腔室容积来产生高压，并从排出口排出润滑油。
导管被连接到吸入口，从导管的另一端吸取在机箱7、8、9的下部设置的储油槽内储蓄的润滑油。导管被连接到排出口，被排出的润滑油沿箭头C1方向通过导管传输、被提供给冷却油导入通路11A来冷却逆变器2。然后，沿箭头C2方向流动，冷却电动机1的外周，在从电动机1的下部沿箭头C3方向排出之后，冷却减速器3和差速器齿轮4，之后返回到储油槽。
储油槽在安装于车辆时被形成在下方的位置。储油槽的周围设置了散热片，蓄积的润滑油的热沿着散热片通过外部空气冷却，被冷却的润滑油，在使用油泵5通过逆变器2和电动机1之间的通路11A而在电动机周围回转之后，进行减速器3和差速器齿轮4等的润滑。在安装有电动机1和逆变器2的机箱7中，在外周部设置了冷却散热片7A，通过利用外部空气从机箱外侧进行冷却，可以获得更高的冷却效果。
减速器3由行星齿轮机构3A和直齿轮机构3B构成。在行星齿轮机构3A和直齿轮机构3B之间，设置了离合器6。行星齿轮机构3A的输出通过离合器6而传递到直齿轮机构3B。
行星齿轮结构3A是由在轴1E上连接的太阳齿轮(外齿轮)3A1、3个行星齿轮3A2和太阳齿轮(内齿轮)3A3构成的行星齿轮机构。轴1E的旋转通过太阳齿轮(外齿轮)3A1和行星齿轮3A2而传递到太阳齿轮(内齿轮)3A3。
离合器6是电磁离合器，如后述，通过4WD控制器单元，其进行结合、松开控制，传递车轮和电动机的驱动力，或切断驱动力的传递。
直齿轮结构3B由直齿轮3B1、直齿轮3B2、与直齿轮3B2同轴的锥齿轮3B3构成。直齿轮3B1被固定在离合器6的输出轴上，通过直齿轮3B2和直齿轮3B3，驱动力被传递到差速器齿轮4上。而且减速器3的减速比例如为3～4.5。
差速器齿轮4由在差速齿轮箱4A中固定的锥齿轮4B、小锥齿轮4C、4D、大锥齿轮4E、4F构成。使用差速器齿轮4是为了避免在车辆转弯时产生的内外轮的速度差。大锥齿轮4E、4F分别被固定在右侧驱动轴10R和左侧驱动轴10L上。从直齿轮机构3B的锥齿轮3B3传来的旋转驱动力按照锥齿轮4B-小锥齿轮4C、4D-大锥齿轮4E、4F进行传递，进而旋转驱动轴10R、10L。车轮被分别安装在驱动轴10R、10L上。
如上述，电动机1的旋转驱动力通过减速器3、差速器齿轮4传递到车轮，使车辆行驶。通过电动机1的旋转驱动力来驱动油泵5。减速器3、差速器齿轮4的一部分浸入到储油槽中蓄积的润滑油中，通过减速器3、差速器齿轮4的旋转，润滑油被提供给减速器3和差速器齿轮4。
如以上说明，在本实施方式中，由于采用将电动机1、旋转传感器1a、逆变器2、减速器3、差速器齿轮4、油泵5和离合器6整体安装在机箱7、8、9内部的结构，因此具有紧凑(compact)的效果。而且，尽管差速器齿轮4也能够安装到别的机箱中，但根据紧凑化的观点，如图1所示，其优选为整体安装在机箱内。
电动机1、逆变器2、减速器3、差速器齿轮4、油泵5和离合器6被配置成垂直于与车轮连接的驱动轴10。通过这种垂直配置，与将这些结构部件1、......、6相对于驱动轴10被平行配置的情况相比，能够增加内燃机所连接的排气管之布置(layout)的自由度。而且，由于增加了与悬架(suspension)行程(stroke)相关的自由度，适用范围从通常的载人车辆推广到面向越野的车辆。
由于是通过使用用于润滑减速器3和差速器齿轮4的润滑油来冷却逆变器2和电动机1的结构，所以即使对于如通过内燃机的冷却水来冷却的情况那样，内燃机和电动机相分离结构的电动四轮驱动车辆也能够适用，并能够有效地冷却电动机和逆变器。
作为将润滑油提供给逆变器2和电动机1的机构，通过使用由电动机1驱动的油泵5，而不需要用于提供润滑油的特别结构，能够廉价地设置润滑油供给机构。
而且，由于使逆变器2靠近电动机1而安装在机箱7的内部，因此可以通过使用在机箱7内部配置的配线板2A来进行电动机1和逆变器2之间的配线，没有必要将配线引出到机箱7的外部。当配线引出到机箱的外部时，必须进行使用金属封油环(grommet)的防水处理。由于不需要这种防水处理，配线操作也变得容易。
由于旋转传感器1a也安装在机箱7的内部，通过使用在机箱7内部配置的配线2B来进行旋转传感器1a和逆变器2之间的配线，使得不需要防水处理，配线操作也变得容易。
在上述结构中，使油在电动机1、逆变器2、减速器3之间循环的油泵5被连接到电动机1的轴上，但是，不连接到电动机1的轴而是连接到构成了多级结构的减速器3之齿轮机构的轴上也是可以的。尽管油泵5也可以将电动油泵配置到与减速器3、电动机1不同的物体上，但由于使电动油泵配置在电动机1、逆变器2、减速器3的外侧而变成大型化，以及还要在外侧配置进行吸入和排出的软管而必须有防止飞石等的保护，因此连接到电动机1或者减速器3之轴上的结构的方式能够小型化。
下面，使用图2，说明图1所示实施方式的变形例。
图2是表示本发明一实施方式的车辆驱动装置变形例之结构的主要部分剖视图。与图1相同的标记表示了相同的部分。
散热片12A形成在逆变器2的机箱12上。散热片12A做成浸入冷却油导入通路11A那样的结构。通过该结构，能够更有效地冷却在逆变器2底面设置的MOS芯片。也可以做成通过安装逆变器2的机箱7a，形成油路的结构。
下面，使用图3说明本实施方式的车辆驱动装置中的冷却油的流动。
图3是表示本发明的一实施方式的车辆驱动装置中冷却油流动的结构模式图。
在安装了散热片9b的储油槽9a中冷却的油(冷却油)通过油泵5被往上吸，送到在下面设置有MOS芯片等的逆变器2的底部。油在冷却了逆变器2之后，在电动机1的外周侧面流动，此后，被送至离合器6和减速器3、差速器4以用来润滑。减速器3和差速器4做成将其一部分浸入到储油槽9a那样的结构，并且构成使在电动机侧面流动的油返回到储油槽那样的油路的结构。
如上述，通过将冷状态的冷却油最初提供给逆变器2，能够有效地冷却逆变器2。
而且图中，如虚线D1所示，使冷却了电动机1的冷却油直接返回到储油槽9a，在另一方面，如虚线D2所示，也可以从储油槽9a将冷却油直接提供给减速器3和差速器4。
下面，使用图4说明适用了本实施方式之车辆驱动装置的四轮驱动车辆的构成。
图4是适用了本发明的一实施方式之车辆驱动装置的四轮驱动车辆的系统结构图。与图1相同的标记表示了相同的部分。
四轮驱动车辆的前轮21R、21L由内燃机23通过变速箱(transmission)28而驱动。后轮22R、22L由电动机1通过减速器3A、3B、差速器齿轮4而驱动。
通过发动机控制单元(ECU)32控制内燃机23。前轮21R、21L上设置的前轮车速传感器30R、30L的输出及后轮22R、22L上设置的后轮车速传感器31R、31L的输出被输入到四轮驱动控制单元(4WDC/U)29。从ECU32将发动机转速Ne和油门开度θth的信息提供给4WDC/U 29。而且，来自用于检测逆变器2温度的温度传感器40和用于检测电动机1温度的温度传感器41的输出被输入到4WDC/U 29。4WDC/U 29基于发动机转速Ne、油门开度θth、车速传感器30、31和温度传感器40、41的输出来控制马达控制器单元(M/C)2a和离合器6。使用图5详细说明4WDC/U29和M/C 2a的控制内容。
逆变器2由U相上臂的半导体开关元件SWuu、U相下臂的半导体开关元件SWul、V相上臂的半导体开关元件SWvu、V相下臂的半导体开关元件SWvl、W相上臂的半导体开关元件SWwu、W相下臂的半导体开关元件SWwl构成。作为半导体开关元件，例如使用MOSFET。
M/C 2a基于来自4WDC/U 29的指令值(例如马达转矩和马达转速)来控制半导体开关元件SW的开关操作。如使用图1说明的那样，M/C 2a被整体地安装在用于安装逆变器2的机箱内。
在内燃机室内配置了用于实现充电发电系统的配件用发电机24和电动机驱动用发电机25。发电机24、25被内燃机23分别通过皮带驱动，其输出蓄积在配件用电池26和电动机驱动用电池27内。在上述例子中，尽管另外设置了配件和电动机驱动用的电池26、27，但是，通过使用升压或者降压电路，使配件和电动机驱动用电池通用也是可以的。在发电机中，使配件和电动机驱动用的发电机24、25通用也是可能的。而且，将由高输出发电机获得的电力直接连接到逆变器2也是可以的。
电动机1通过减速器3A、3B、离合器6、差速器齿轮4被连接到后轮22的驱动轴10R、10L。当离合器6被结合时，电动机1的输出轴通过离合器被连接到减速器3A、3B。当离合器6被放开时，电动机1从后轮22被断开。例如，如果车速变成40km/h，4WDC/U 29通过切断离合器6而只用前轮21的驱动系统，与在整个车速范围内使电动机工作的系统相比，其能够改善燃料耗费。
在行车时，当电动机1和逆变器2的温度高时，4WDC/U 29通过断开离合器6，使电动机1在只作用油泵5的轻负载下旋转，即使在不进行四轮驱动时，也能够使电动机1和逆变器2通过油泵5冷却。
在高速和下坡路行车时，将电动机1用作为发电机，由于在逆变器2中还设置了发电使用的整流电路，并且还由于在车辆内设置了通过电动机1充电或者消耗发电的设备，因此能够获得再生制动和发电制动之类的制动力。
下面，使用图5说明本实施方式的车辆驱动装置的动作。
图5是表示本发明的一实施方式的车辆驱动装置的控制内容的流程图。图5的流程图表示了图4所示4WDC/U 29和M/C 2a的控制内容。步骤s100～s155是4WDC/U 29的控制内容，步骤s200～s230是M/C 2a的控制内容。从内燃机23通过变速箱28所驱动的车轮是前轮21，通过电动机1驱动的车轮是后轮22。
在步骤s100，四轮驱动控制器单元(4WDC/U)29输入来自电动机1温度传感器41和逆变器2的温度传感器40的温度信号。
接着，在步骤s105，4WDC/U 29判定两者是否在规定温度以下。当在规定温度以下时，前进到步骤s110，当在规定温度以上时，前进到步骤s150。
当两者在规定温度以下时，在步骤s110，4WDC/U 29进行输入前后车轮速度传感器30R、30L、31R、31L以及将低速度一侧作为车速等的处理。
接着，在步骤s115，4WDC/U 29算出前轮21R、21L和后轮22R、22L的转速差。
接着，在步骤s125，4WDC/U 29根据在步骤s110和步骤s115算出的车速和前轮21与后轮22的转速差来判断是否有必要进行四轮驱动动作。例如，当判断出车速为40km/h以下并且前轮21和后轮22的转速差是规定转速以上(为滑动状态)时，判断有必要进行四轮驱动动作。在必须进行四轮驱动动作时前进到步骤s125。在不必要进行四轮驱动动作时，前进到步骤s140，并通过离合器6切断后轮22和电动机1，停止系统。
在必须进行四轮驱动动作时，在步骤s125，4WDC/U 29输出离合器6的接通(ON)信号。
接着，在步骤s130，4WDC/U 29输入油门开度θth。
接着，在步骤s135，4WDC/U 29算出与油门开度θth对应的马达转速，以及从马达转速和前轮21与后轮22的转速差算出驱动转矩。此时，如果电动机是可以励磁控制的，则还算出马达励磁量。所算出的马达转矩、马达转速以及根据需要的马达励磁量被输出到电动机控制器(M/C)2a。
接着，电动机控制器(M/C)2a在步骤s200输入诸如在四轮驱动用控制器单元(4WDC/U)29中算出的目标马达转速和目标马达转矩等必要的马达特性。
接着，在步骤s210，M/C 2a输入来自电动机1的旋转传感器1a的位置信号。
接着，在步骤s220，M/C 2a基于在四轮驱动用控制器单元(4WDC/U)29中算出的目标马达转速和目标马达转矩以及来自电动机1的旋转传感器1a的位置信号，算出逆变器2中的开关(switching)频率。
接着，在步骤s230，M/C 2a基于在步骤s220算出的开关频率，通过输出对于逆变器2的开关信号，将合适的输入电压电流输入到电动机1，从电动机1将实际转矩和转速输入到后轮。
作为步骤s105的判定结果，当来自电动机1和逆变器2的温度在规定温度以上时，在步骤s150，4WDC/U 29断开离合器6，以只作用油泵5的轻负载作用电动机1，冷却电动机1和逆变器2。
接着，在步骤s155，4WDC/U 29降低目标马达转矩，使得减轻电动机1和逆变器2的负荷，并算出马达转速，还根据需要算出马达励磁量。所算出的马达转矩、马达转速、根据需要的马达励磁量被输出到电动机控制器(M/C)2a。在M/C 2a中的处理(步骤s200～s230)如前述。而且如果电动机1和逆变器2的温度上升，还能够进行关掉系统那样的控制。
四轮驱动成为必要并不是局限于滑动时，如在怠速停止时那样、内燃机停止的状态下，在想直接发动车辆等时也是可以利用的。
如上述，根据本实施方式，在能够有效地冷却电动机和逆变器的同时，也能够降低车辆驱动装置的成本。即，通过将电动机、逆变器、齿轮机构做成一体，以及通过利用在齿轮机构中本来必要的油循环机构来冷却电动机和逆变器，能够做成小型化和便宜化。
通过将电动机、逆变器、电气离合器做成一体，能够将配线集中在一个地点而获得车辆配线的简单化。
由于安装了离合器，不依赖于车轮的驱动，当希望冷却电动机和逆变器时，可单独地通过油润滑来冷却。
当车辆不需要来自电动机的驱动力时，在不用将电力供给电动机的同时，通过利用离合器切断电动机，能够防止电动机成为牵连的负荷。

Claims (20)

1.一种车辆驱动装置，其特征在于，包括：
用于驱动车轮的电动机；
用于驱动该电动机的逆变器；
用于检测所述电动机旋转的旋转传感器；
用于将所述电动机的输出传递到车轮的齿轮机构；
通过所述电动机驱动的用于使油循环的油循环装置；以及
收容所述电动机、所述逆变器、所述旋转传感器、所述齿轮机构、和所述油循环机构的机箱，
使所述电动机、所述逆变器、所述旋转传感器、所述齿轮机构、所述油循环装置以及所述机箱为一体的结构。
2.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，使用所述油循环装置，将在所述齿轮机构部的润滑中所使用的油供给到收容了所述电动机和所述逆变器的机箱内，用油来冷却所述齿轮机构以及所述逆变器和所述电动机。
3.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，所述油循环装置同时冷却电动机和逆变器，并且在其下游侧配置有齿轮机构和差速器机构。
4.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，为避免在车辆转弯时产生的内外轮速度差而使用的差速器齿轮也采用与所述机箱成一体的结构。
5.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，还包括离合器，其配置在所述电动机和通过该电动机驱动的车轮之间，用于接通/断开从所述电动机到所述车轮的动力传递。
6.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，在所述逆变器上装有用于驱动该逆变器的逆变器驱动器部。
7.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，收容所述电动机、所述逆变器和所述旋转传感器的机箱采用一体的机箱。
8.一种电动四轮驱动车辆，其具有用于驱动前后轮中的一方的车轮的内燃机和用于驱动另一方的车轮的电动机，其特征在于，包括：
用于驱动所述电动机的逆变器；
用于检测所述电动机旋转的旋转传感器；
用于将所述电动机的输出传递到车轮的齿轮机构；
通过所述电动机驱动的用于使油循环的油循环装置；以及
收容所述电动机、所述逆变器、所述旋转传感器、所述齿轮机构、和所述油循环机构的机箱，
使所述电动机、所述逆变器、所述旋转传感器、所述齿轮机构、所述油循环装置以及所述机箱为一体的结构。
9.一种电机系统，其整体搭载于如下的单元，该单元被构成为使得将旋转驱动力传递到车轮驱动轴的差速机构和将旋转驱动力减速并传递到该差速机构的减速机构成为一体、并使润滑介质在差速机构和减速机构中循环，其特征在于，具有：
用于产生向所述减速机构传递的旋转驱动力的电动机；以及
用于通过控制提供给该电动机的电力来控制所述电动机之驱动的电力变换装置，
用于使冷却介质流通的冷却通路被形成在所述电动机的外壳和所述电力变换装置的外壳上，
在所述差速机构和减速机构中循环的所述润滑介质作为冷却介质被提供给所述冷却通路，
所述电动机和所述电力变换装置通过在所述冷却通路中流动的润滑介质而从其外壳侧被冷却。
10.根据权利要求9所述的电机系统，其特征在于，相对于在所述差速机构和减速机构中循环的循环介质的流动，所述冷却通路处于比所述差速机构和减速机构更上游侧的位置。
11.根据权利要求9所述的电机系统，其特征在于，所述冷却通路接受从用于接受所述电动机的旋转驱动力的传递的循环装置中送出的循环介质的供给。
12.一种四轮驱动汽车使用的电机系统，其搭载于通过内燃机驱动前后轮中的一方的驱动轴、而通过电动力驱动另一方的驱动轴的四轮驱动汽车，并且，整体搭载于如下的单元，该单元被构成为使得将旋转驱动力传递到前后轮中的另一方的驱动轴的差速机构和将旋转驱动力减速并传递到该差速机构的减速机构成为一体、并使润滑介质在差速机构和减速机构中循环，其特征在于：具有：
用于产生向所述减速机构传递的旋转驱动力的电动机；以及
用于通过控制提供给该电动机的电力来控制所述电动机之驱动的电力变换装置，
用于使冷却介质流通的冷却通路被形成在所述电动机的外壳和所述电力变换装置的外壳上，
在所述差速机构和减速机构中循环的所述润滑介质作为冷却介质被提供给所述冷却通路，
所述电动机和所述电力变换装置通过在所述冷却通路中流动的润滑介质而从其外壳侧被冷却。
13.根据权利要求12所述的四轮驱动汽车使用的电机系统，其特征在于，相对于在所述差速机构和减速机构中循环的循环介质的流动，所述冷却通路处于比所述差速机构和减速机构更上游侧的位置。
14.根据权利要求12所述的四轮驱动汽车使用的电机系统，其特征在于，所述冷却通路接受从用于接受所述电动机的旋转驱动力的传递的循环装置中送出的循环介质的供给。
15.根据权利要求12所述的四轮驱动汽车使用的电机系统，其特征在于，包括通过内燃机旋转驱动的发电机，
所述发电机是为产生所述电动机的驱动用电力而设置的专用机，并且被电连接到所述电力变换装置的输入侧。
16.一种四轮驱动汽车使用的电机系统，其搭载于通过内燃机驱动前后轮中的一方的驱动轴、而通过电动力驱动另一方的驱动轴的四轮驱动汽车，其特征在于，具有：
用于将旋转驱动力传递到前后轮中的另一方的驱动轴的差速机构；
用于将旋转驱动力减速并传递到该差速机构的减速机构；
用于产生向该减速机构传递的旋转驱动力的电动机；以及
用于通过控制提供给该电动机的电力来控制所述电动机之驱动的电力变换装置，
所述差速机构、所述减速机构、所述电动机和所述电力变换装置构成一体地设置在机箱内的一个单元，
润滑介质在所述差速机构和所述减速机构内循环，
将用于使冷却介质流通的冷却通路形成在所述电动机的外壳部分和所述电力变换装置的外壳部分上，
使所述润滑介质作为冷却介质提供给所述冷却通路，
所述电动机和所述电力变换装置通过在所述冷却通路中流动的润滑介质而从其外壳侧被冷却。
17.根据权利要求16所述的四轮驱动汽车使用的电机系统，其特征在于，将在所述差速机构和所述减速机构中进行循环之前的所述循环介质提供给所述冷却通路。
18.根据权利要求16所述的四轮驱动汽车使用的电机系统，其特征在于，通过接受所述电动机的旋转驱动力的传递来循环所述循环介质的循环装置设置在所述单元中，
从所述循环装置送出的所述循环介质被提供给所述冷却通路。
19.根据权利要求16所述的四轮驱动汽车使用的电机系统，其特征在于，所述冷却通路构成在用于构成所述电动机的外壳和所述电力变换装置的外壳的所述机箱上，
所述电动机和所述电力变换装置将所述冷却通路作为界限而并设，使得能够通用所述冷却通路。
20.根据权利要求16所述的四轮驱动汽车使用的电机系统，其特征在于，包括通过内燃机旋转驱动的发电机，
所述发电机是为产生所述电动机的驱动用电力而设置的专用机，并且被电连接到所述电力变换装置的输入侧。
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