DE112007002339T5 - Fahrzeugantriebsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Fahrzeugantriebsvorrichtung mit
einer rotierenden elektrischen Maschine,
einer Leistungssteuerungseinheit, die die rotierende elektrische Maschine steuert, und
einem Gehäuse, in dem die rotierende elektrische Maschine und die Leistungssteuerungseinheit untergebracht sind,
wobei die Leistungssteuerungseinheit aufweist:
einen Umrichter, der die rotierende elektrische Maschine antreibt, und
einen Spannungswandler, der derart aufgebaut ist, dass er eine Drosselspule aufweist, zum Anheben einer Leistungsversorgungsspannung, um die angehobene Spannung an den Umrichter anzulegen, und
die Drosselspule
einen Kern, der zum Übertragen und zum Empfangen von Wärme zu und von dem Gehäuse angeordnet ist, und
eine Spule aufweist, die um den Kern gewickelt ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugantriebsvorrichtung und genauer eine Fahrzeugantriebsvorrichtung, bei der ein Motor und eine Leistungssteuerungseinheit, die den Antrieb des Motors steuert, in einem Gehäuse untergebracht sind.
  • Stand der Technik
  • Die japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 2004-343845 und 2001-119961 offenbaren Techniken zur Verringerung der Größe der Antriebsvorrichtung, indem ein Motor und ein Umrichter in einem Gehäuse zur Integration in der Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug als eine Art einer Fahrzeugantriebsvorrichtung, die mit einem Motor als eine Fahrzeugantriebsenergiequelle bzw. -leistungsquelle versehen ist, untergebracht sind.
  • Jedoch weisen die in den japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 2004-343845 und 2001-119961 jeweils offenbarten Fahrzeugantriebsvorrichtungen für ein Hybridfahrzeug eine Struktur auf, bei der lediglich ein Umrichter an einem Motor montiert ist, was Raum zur Verbesserung in der Position des Schwerpunkts des Fahrzeugs in Bezug auf die Höhenrichtung lässt, wenn die Vorrichtung an dem Fahrzeug angebracht wird. Weiterhin wird die Raumeinsparung beim Montieren der Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug nicht ausreichend berücksichtigt.
  • Um zu ermöglichen, dass die Vorrichtung in verschiedenen Typen von Fahrzeugen eingebaut werden kann, ist es wünschenswert, dass der Umrichter und der Motor innerhalb einer Kontur angeordnet werden können, die angenähert gleich zu derjenigen des Automatikgetriebes ist, die in einem normalen Fahrzeug benachbart zu der Maschine angeordnet ist.
  • Weiterhin wurde in letzter Zeit ein Fahrzeug entwickelt, das mit einem die Batteriespannung anhebenden Wandler zur Verbesserung des Wirkungsgrads ausgerüstet ist. Die vorstehend beschriebenen japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 2004-343845 und 2001-119961 offenbaren nicht das Konzept, dass der Umrichter und der Motor unter Berücksichtigung einer Integration eines Anhebungswandlers (Hochsetzstellers) integriert sind. Die Integration des Hochsetzstellers erfordert ebenfalls die Berücksichtigung der Wärme, die in dem Hochsetzstellerabschnitt erzeugt wird. Insbesondere ist es erforderlich, dass die Drosselspule, die als eine Komponente eine große Größe aufweist, in irgendeiner Form gekühlt wird.
  • Weiterhin unterscheidet sich in Leistungshalbleiterelementen einschließlich eines Hochsetzstellers und eines Umrichters die Wärmemenge entsprechend der Differenz im Leistungsverlust (Energieverlust), der bei dem Schaltvorgängen auftritt. Daher ist es notwendig, wenn der Hochsetzsteller integriert wird, die Kühlung des Leistungshalbleiterelements zusammen mit der Drosselspule wie vorstehend beschrieben zu gewährleisten.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer Fahrzeugantriebsvorrichtung, bei der eine rotierende elektrische Maschine und eine elektrische Schaltungsgruppe (ein Wandler bzw. Steller, ein Umrichter und dergleichen), die die rotierende elektrische Maschine antreiben, integriert sind, die Kühlung der elektrischen Schaltungsgruppe zu gewährleisten und ebenfalls die Größe der Vorrichtung zu verringern.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Eine Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine rotierende elektrische Maschine, eine Leistungssteuerungseinheit, die die rotierende elektrische Maschine steuert, und ein Gehäuse auf, in dem die rotierende elektrische Maschine und die Leistungssteuerungseinheit untergebracht sind. Die Leistungssteuerungseinheit weist einen Umrichter, der die rotierende elektrische Maschine antreibt, und einen Spannungswandler (Spannungssteller) auf, der derart aufgebaut ist, dass er eine Drosselspule aufweist, um eine Leistungsversorgungsspannung anzuheben, so dass die angehobene Spannung an den Umrichter angelegt wird. Die Drosselspule weist einen Kern, der derart angeordnet ist, dass er Wärme auf das Gehäuse überträgt und von dem Gehäuse empfängt, und eine Spule auf, die um den Kern gewickelt ist.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Fahrzeugantriebsvorrichtung ist es möglich, die Antriebsvorrichtung mit einer integrierten Struktur zu implementieren, bei der die rotierende elektrische Maschine sowie der Umrichter und der Spannungswandler zum Antrieb der rotierenden elektrischen Maschine integral untergebracht sind, und ist es ebenfalls möglich, die Wärme zwischen dem Kern der Drosselspule und dem Gehäuse abzuführen. Dementsprechend wird die Wärme zu dem Gehäuse der Antriebsvorrichtung für die integrale Unterbringung abgeführt, das eine größere Wärmekapazität aufweist, wodurch die Gewährleistung der Kühlung der Drosselspule ermöglicht wird. Da dies ermöglicht, dass der Freiheitsgrad bei der Anordnung der Drosselspule erhöht wird, kann die Größe der Vorrichtung verringert werden.
  • Vorzugsweise ist der Kern derart angeordnet, dass zumindest ein Teilabschnitt (Abschnitt) des Kerns sich in Kontakt mit dem Gehäuse befindet, um Wärme abzugeben und aufzunehmen.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Fahrzeugantriebsvorrichtung bewirkt der Kontakt zwischen dem Kern und dem Gehäuse, dass die Wärme direkt zwischen der Drosselspule und dem Gehäuse abgeführt bzw. verteilt wird. Dementsprechend wird die Wärme zu dem Gehäuse mit einer großen Wärmekapazität abgeführt, was ermöglicht, dass das Wärmeabführungsverhalten der Drosselspule gewährleistet wird, die effizient in dem begrenzten Raum angeordnet ist.
  • Vorzugsweise weist die Fahrzeugantriebsvorrichtung weiterhin ein Isolierteil auf, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, und das in zumindest einem Teilabschnitt (Abschnitt) einer Lücke zwischen der Drosselspule und dem Gehäuse angeordnet ist.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Fahrzeugantriebsvorrichtung kann die in der Drosselspule erzeugte Wärme effizient durch Verwendung des Isolierteils als ein Wärmeübertragungsmittel abgeführt werden. Dementsprechend wird die Wärme zu dem Gehäuse mit einer großen Wärmekapazität abgeführt, was eine Verbesserung des Wärmeabführungsverhaltens der Drosselspule ermöglicht, die effizient in dem ergänzten Raum angeordnet ist.
  • Vorzugsweise weist das Isolierteil ein Isolierharz mit einer Wärmeleitfähigkeit auf. Das Isolierharz ist in die Lücke zwischen der Drosselspule und dem Gehäuse gefüllt.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Fahrzeugantriebsvorrichtung kann das Wärmeabführungsverhalten der Drosselspule weiter verbessert werden, da die in der Drosselspule erzeugte Wärme auf das Gehäuse unter Verwendung eines Harzes, in das die Drosselspule vergossen ist, als Wärmeübertragungsmittel verwendet.
  • Vorzugsweise ist weiterhin an dem Fahrzeug eine Verbrennungskraftmaschine angebracht. Die Antriebsvorrichtung weist weiterhin einen Dämpfer (damper), mit dem eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, und ein Leistungsgetriebemechanismus auf, das die von der Brennkraftmaschine erzeugte Leistung mit der durch die rotierende elektrische Maschine erzeugten Leistung zur Übertragung auf eine Antriebswelle kombiniert. Das Gehäuse ist integral bzw. einstückig konfiguriert, um den Dämpfer, die rotierende elektrische Maschine und den Leistungsübertragungsmechanismus unterzubringen.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Fahrzeugantriebsvorrichtung ist die vorliegende Erfindung auf eine Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung angewendet, in der weiter integral (ganzheitlich) der Dämpfer und der Leistungsübertragungsmechanismus untergebracht sind, um dadurch zu ermöglichen, dass die Drosselspule effizient angeordnet wird und die Kühlung gewährleistet wird, mit dem Ergebnis, dass die Antriebsvorrichtung weiter in der Größe verringert werden kann.
  • Vorzugsweise weist die Leistungssteuerungseinheit ein Schaltungselementsubstrat auf, auf dem ein Leistungselement jeweils des Umrichters und des Spannungswandlers montiert ist. Die Drosselspule und das Schaltungselementsubstrat sind in dem Gehäuse derart angeordnet, dass, wenn in einer Richtung einer Rotationswelle bzw. Rotationsachse projiziert, die Drosselspule und das Schaltungselementsubstrat innerhalb einer vertikalen Ausdehnung eines projizierten Abschnitts des Gehäuses fallen, wenn an dem Fahrzeug montiert, in dem der Dämpfer, die rotierende elektrische Maschine und der Leistungsübertragungsmechanismus untergebracht sind.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Fahrzeugantriebsvorrichtung kann die Fahrstabilität des Fahrzeugs verbessert werden, da der Schwerpunkt tiefer gelegt werden kann, wenn die Antriebsvorrichtung an dem Fahrzeug angebracht ist.
  • Vorzugsweise weist die Leistungssteuerungseinheit weiterhin ein Schaltungselementsubstrat auf, auf dem ein Leistungselement jeweils des Umrichters und des Spannungswandlers montiert ist. Die Drosselspule und das Schaltungselementsubstrat sind in dem Gehäuse derart angeordnet, dass, wenn in einer Richtung einer Rotationswelle bzw. Rotationsachse projiziert, die Drosselspule und das Schaltungselementsubstrat innerhalb einer horizontalen Ausdehnung eines projizierten Abschnitts des Gehäuse fallen, wenn an dem Fahrzeug angebracht, in dem der Dämpfer, die rotierende elektrische Maschine und der Leistungsübertragungsmechanismus untergebracht sind.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Fahrzeugantriebsvorrichtung kann die Größe der Antriebsvorrichtung weiter verringert werden.
  • Vorzugsweise weist die Leistungssteuerungseinheit weiterhin ein Schaltungselementsubstrat mit einer flachen Hauptoberfläche auf, auf der ein Leistungselement jeweils des Umrichters und des Spannungswandlers montiert ist. Auf der gegenüberliegenden Seite der flachen Hauptoberfläche des Schaltungselementsubstrats ist ein Strömungsweg vorgesehen, durch den ein das Leistungselementsubstrat kühlendes Kühlmedium fließt. Das Leistungselement des Umrichters oder des Spannungswandlers, das eine relativ größere Wärmemenge aufweist, ist in dem Strömungsweg vor (upstream) dem Leistungselement des Umrichters oder des Spannungswandlers angeordnet, das eine relativ kleinere Wärmemenge aufweist.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Fahrzeugantriebsvorrichtung kann das Leistungselement effizient gekühlt werden, ohne dass ein Bedarf zur Verbesserung des Leistungsvermögens des Kühlsystems besteht. Folglich kann verhindert werden, dass das Kühlsystem in der Größe erhöht wird, und die Vorrichtung kann in der Größe verringert werden.
  • Vorzugsweise weist die rotierende elektrische Maschine erste und zweite rotierende elektrische Maschinen auf. Der Umrichter weist erste und zweite Umrichter auf, die entsprechend jeweils den ersten und zweiten rotierenden elektrischen Maschinen vorgesehen sind. Die Leistungssteuerungseinheit weist weiter ein Schaltungselementsubstrat mit einer flachen Hauptoberfläche auf, auf der ein Leistungselement jeweils der ersten und zweiten Umrichter sowie der Spannungswandler montiert sind. Auf der gegenüberliegenden Seite der flachen Hauptoberfläche des Schaltungselementsubstrats ist ein Strömungsweg vorgesehen, durch den ein das Leistungselementsubstrat kühlendes Kühlmedium fließt. Das Leistungselement der ersten und zweiten Umrichter und des Spannungswandlers, das eine relativ größere Wärmemenge aufweist, ist in dem Strömungsweg vorgelagert gegenüber dem Leistungselement der ersten und zweiten Umrichter und des Spannungswandlers vorgesehen, das eine relativ geringere Wärmemenge aufweist.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Fahrzeugantriebsvorrichtung kann das Leistungselement effizient ohne Bedarf nach einer Verbesserung des Leistungsvermögens des Kühlsystems gekühlt werden. Folglich kann verhindert werden, dass die Größe des Kühlsystems erhöht wird, und kann die Größe der Vorrichtung verringert werden.
  • Vorzugsweise ist die erste rotierende elektrische Maschine ein Motor, der mit einem Antriebsrad des Fahrzeugs gekoppelt ist, und ist die zweite rotierende elektrische Maschine ein Leistungsgenerator, der mit der Brennkraftmaschine gekoppelt ist. Das Leistungselement des ersten Umrichters ist in dem Strömungspfad vor dem Leistungselement des zweiten Umrichters angeordnet.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Fahrzeugantriebsvorrichtung ist der erste Umrichter mit einer größeren Wärmemenge in dem Strömungsweg des Kühlmediums vor (stromaufwärts vor, vorgelagert gegenüber) dem zweiten Umrichter mit einer kleineren Wärmemenge angeordnet, mit dem Ergebnis, dass das Leistungselement effizient ohne Bedarf nach einer Verbesserung des Leistungsvermögens des Kühlsystems gekühlt werden kann.
  • Vorzugsweise ist das Leistungselement des Spannungswandlers in dem Strömungsweg vor dem Leistungselement jeweils der ersten und zweiten Umrichter angeordnet.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Fahrzeugantriebsvorrichtung ist der Spannungswandler, der die größte Wärmemenge aufweist, in dem Strömungsweg des Kühlmediums vor den ersten und zweiten Umrichtern angeordnet, mit dem Ergebnis, dass das Leistungselement effizient ohne Bedarf nach einer Verbesserung des Leistungsvermögens des Kühlsystems gekühlt werden kann.
  • Vorzugsweise weist der Spannungswandler einen Kondensator auf, der eine Ausgangsspannung glättet. Das Schaltungselementsubstrat weist zumindest einen Abschnitt auf, der in einem Bereich zwischen der Drosselspule und dem Kondensator angeordnet ist. Die Leistungssteuerungseinheit weist weiterhin ein Leitungsteil (Leiterteil) auf, das das Leistungselement des Spannungswandlers und die Drosselspule elektrisch miteinander verbindet. Der Strömungsweg ist mit einem Einlass und einem Auslass des Kühlmediums versehen. Das Leistungselement des Spannungswandlers ist näher an der Drosselspule und dem Einlass des Kühlmediums angeordnet, als es das Leistungselement jeweils der ersten und zweiten Umrichter ist.
  • Bei der vorsehend beschriebenen Fahrzeugantriebsvorrichtung kann die Verdrahtungslänge des Leiterteils zum elektrischen Verbinden des Leistungselements des Spannungswandlers und der Drosselspule verkürzt werden. Folglich kann eine Stoßspannung, die bei einem Schaltvorgang des Spannungswandlers auftritt, verringert werden, da die Verdrahtungsinduktivität des Leiterteils verringert werden kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann in der Struktur (dem Aufbau), in der (dem) die rotierende elektrische Maschine und die elektrische Schaltungsgruppe (ein Wandler (Steller), in Umrichter und dergleichen) zum Antrieb der rotierenden elektrischem Maschine integral untergebracht sind, die Kühlung der elektrischen Schaltungsgruppe gewährleistet werden und kann die Vorrichtung in der Größe verringert werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein Schaltbild, das eine Konfiguration in Bezug auf die Motorgeneratorsteuerung eines Hybridfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Leistungsverteilungsvorrichtung und einer Untersetzungsvorrichtung gemäß 1 im Detail.
  • 3 zeigt eine perspektivische Darstellung des Erscheinungsbilds einer Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt eine Draufsicht der Antriebsvorrichtung.
  • 5 zeigt eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung, aus einer Richtung X1 in 4 gesehen.
  • 6 zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang eines Querschnitts VI-VI in 4 genommen ist.
  • 7 zeigt eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung aus einer Richtung X2 in 4.
  • 8 zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang VIII-VIII in 4 genommen ist.
  • 9 zeigt eine Teilquerschnittsansicht, die einen entlang IX-IX in 4 genommen Teilquerschnitt zeigt.
  • 10 zeigt eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt veranschaulicht, der entlang X-X in 9 genommen worden ist.
  • 11 zeigt eine Querschnittsansicht einer Fahrzeugantriebsvorrichtung zur Veranschaulichung einer Modifikation eines Drosselspulenabschnitts.
  • 12 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Wasserkanals des Kühlwassers, das ein Leistungselementsubstrat kühlt.
  • 13 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung einer Modifikation eines Kühlsystems des Leistungselementsubstrats.
  • 14 zeigt ein Blockschaltbild, das als Konzept eine Kühlstruktur des Leistungselementsubstrats gemäß 13 veranschaulicht.
  • Beste Arten zur Ausführung der Erfindung
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche oder entsprechende Komponenten durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind.
  • Wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht, ist die vorliegende Erfindung auf die Struktur (den Aufbau) einer in der Fahrzeugantriebsvorrichtung montierten Leistungssteuerungseinheit und ein Kühlsystemaufbau davon gerichtet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist als ein typisches Beispiel für eine Fahrzeugantriebsvorrichtung mit einer Leistungssteuerungseinheit zunächst ein bevorzugter Aufbau der Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug beschrieben, das mit einem Motor entsprechend einer "rotierenden elektrischen Maschine" und einer Brennkraftmaschine (Maschine) als eine Fahrzeugantriebsleistungsquelle versehen ist. Die nachstehend beschriebene Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung weist einen Aufbau auf, der zur Verkleinerung geeignet ist, bei dem ein Motor (der nachstehend auch als Motor-Generator bezeichnet ist) und ein elektrisches Schaltungssystem mit einem den Motorgenerator angetriebenen Umrichter und einem Wandler mit einer Drosselspule als eine Komponente in dem selben Gehäuse zur Integration untergebracht sind.
  • Jedoch sei zur Bestätigung bemerkt, dass die Anmeldung der vorliegenden Erfindung nicht auf das nachstehend beschriebene mit einer Antriebsvorrichtung ausgerüstete Hybridfahrzeug beschränkt ist, und die vorliegende Erfindung auf ein Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug und dergleichen mit einem beliebigen Aufbau anwendbar ist, falls die Fahrzeugantriebsvorrichtung mit einer Leistungssteuerungseinheit angewendet wird.
  • Beschreibung von Komponenten in dem Fahrzeug
  • 1 zeigt ein Schaltbild, das einen Aufbau in Bezug auf die Motor-Generator-Steuerung eines Hybridfahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Gemäß 1 weist das Fahrzeug 100 eine Antriebsvorrichtung 20, eine Steuerungsvorrichtung 30, eine Batterieeinheit 40 sowie eine Maschine (Brennkraftmaschine) und Räder auf, die nicht gezeigt sind.
  • Die Antriebsvorrichtung 20 weist Motorgeneratoren MG1 und MG2, eine Leistungsverteilungsvorrichtung PSD (power split device), eine Untersetzungsvorrichtung RD und eine Leistungssteuerungseinheit 21 auf, die die Motorgeneratoren MG1 und MG2 steuert.
  • Die Leistungsverteilungsvorrichtung PSD dient im Wesentlichen als ein Mechanismus, der mit einer Brennkraftmaschine 4 und Motorgeneratoren MG1 und MG2 gekoppelt ist, zur Verteilung der Leistung zwischen diesen. Beispielsweise kann als eine Leistungsverteilungsvorrichtung ein Planetengetriebestrang mit drei Rotationswellen eines Sonnenrads, eines Planetenträgers und eines Hohlrads verwendet werden.
  • Zwei der Rotationswellen der Leistungsverteilungsvorrichtung PSD sind mit den Rotationswellen der Brennkraftmaschine 4 und dem Motorgenerator MG1 jeweils verbunden, und die verbleibende eine Rotationswelle ist mit der Untersetzungsvorrichtung RD verbunden. Die Rotation des Motorgenerators MG2 wird durch die Untersetzungsvorrichtung RD, die mit der Leistungsverteilungsvorrichtung PSD integriert ist, verlangsamt und zu der Leistungsverteilungsvorrichtung PSD übertragen.
  • Die Rotationswelle der Untersetzungsvorrichtung RD ist mit dem Rad durch ein Untersetzungsgetriebe und ein Differenzialgetriebe gekoppelt, die nicht gezeigt sind. Es sei bemerkt, dass auf die Untersetzungsvorrichtung RD verzichtet werden kann, und der Aufbau kann derart sein, dass die Rotation des Motorgenerators MG2 auf die Leistungsverteilungsvorrichtung PSD ohne Verlangsamung übertragen wird.
  • An der Batterieeinheit 40 sind Anschlüsse 41 und 42 vorgesehen. Weiterhin sind an der Antriebsvorrichtung 20 Anschlüsse 43 und 44 vorgesehen. Das Fahrzeug 100 weist weiterhin ein Leistungskabel 6, das den Anschluss 41 und den Anschluss 43 miteinander verbindet, und ein Leistungskabel 8 auf, das den Anschluss 42 und den Anschluss 44 miteinander verbindet.
  • Die Batterieeinheit 40 weist eine Batterie B, ein Systemhauptrelais SMR3, das zwischen dem negativen Pol der Batterie B und dem Anschluss 42 geschaltet ist, ein Systemhauptrelais SMR2, das zwischen dem positiven Pol der Batterie B und dem Anschluss 41 geschaltet ist, und ein Systemhauptrelais SMR1 sowie einen Begrenzungswiderstand R auf, die in Reihe zwischen dem positiven Pol der Batterie B und dem Anschluss 41 geschaltet sind. Der Leitungs-/Nichtleitungszustand jedes der Systemhauptrelais SMR1 bis SMR3 wird entsprechend einem Steuerungssignal SE gesteuert, das aus der Steuerungsvorrichtung 30 empfangen wird.
  • Die Batterieeinheit 40 weist weiterhin einen Spannungssensor 10, der eine Spannung VB über den Anschlüssen der Batterie B misst, und einen Stromsensor 11 auf, der einen durch die Batterie B fließenden Strom IB misst.
  • Als die Batterie B kann eine Nickel-Wasserstoff- oder Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, eine Brennstoffzelle und dergleichen verwendet werden. Zusätzlich kann ein Kondensator mit großer Kapazität wie ein elektrischer Doppelschicht-Kondensator als Leistungsspeichervorrichtung (Energiespeichervorrichtung) anstelle der Batterie B verwendet werden.
  • Die Leistungssteuerungseinheit 21 weist Umrichter 22 und 14, die entsprechend den Motorgeneratoren MG1 und MG2 jeweils vorgesehen sind, und einen Hochsetzsteller (Wandler, Boost-Converter) 12 auf, der gemeinsam für die Umrichter 22 und 14 vorgesehen ist.
  • Der Hochsetzsteller 12 hebt die Spannung zwischen den Anschlüssen 43 und 44 an. Der Umrichter 14 wandelt die aus dem Hochsetzsteller 12 angelegte Gleichspannung in eine Dreiphasen-Wechselspannung um und gibt die Spannung zu dem Motorgenerator MG2 aus.
  • Der Hochsetzsteller 12 weist eine Drosselspule L1, bei der ein Ende mit dem Anschluss 43 verbunden ist, IGBT-Elemente Q1 und Q2, die in Reihe über die Ausgangsanschlüsse des Hochsetzstellers 12 geschaltet sind (verbunden sind), der eine angehobene Spannung VH ausgibt, Dioden D1 und D2, die jeweils parallel zu den IGBT-Elementen Q1 und Q2 geschaltet sind (verbunden sind), sowie einen Glättungskondensator C2 auf. Der Glättungskondensator C2 glättet die durch den Hochsetzsteller 12 angehobene Spannung.
  • Das andere Ende der Drosselspule L1 ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q1 und dem Kollektor des IGBT-Elements Q2 verbunden. Die Diode D1 weist eine mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q1 verbundene Kathode und eine mit dem Emitter des IGBT-Elements Q1 verbundene Anode auf. Die Diode D2 weist eine mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q2 verbundene Kathode und eine mit dem Emitter des IGBT-Elements Q2 verbundene Anode auf.
  • Der Umrichter 14 wandelt die aus dem Hochsetzsteller 12 ausgegebene Gleichspannung in eine Dreiphasen-Wechselspannung um und gibt die Spannung zu dem Motorgenerator MG2 aus, der die Räder antreibt. Weiterhin führt gemäß dem regenerativen Bremsen der Umrichter 14 die in dem Motorgenerator MG2 erzeugte Leistung zu dem Hochsetzsteller 12 zurück. In diesem Fall wird der Hochsetzsteller 12 durch eine Steuerungsvorrichtung 30 derart gesteuert, dass er als Tiefsetzstellerschaltung arbeitet.
  • Der Umrichter 14 weist einen U-Phasen-Zweig 15, einen V-Phasen-Zweig 16 und einen W-Phasen-Zweig 17 auf. Die U-, V- und W-Phasen-Zweige 15, 16 und 17 sind parallel zwischen den Ausgangsleitungen des Hochsetzstellers 12 geschaltet.
  • Der U-Phasen-Zweig 15 weist IGBT-Elemente Q3 und Q4, die in Reihe geschaltet sind, sowie Dioden D3 und D4 auf, die jeweils parallel zu dem IGBT-Elementen Q3 und Q4 geschaltet sind. Die Diode D3 weist eine mit dem Kollektor des IGBT- Elements Q3 verbundene Kathode sowie eine mit dem Emitter des IGBT-Elements Q3 verbundene Anode auf. Die Diode D4 weist eine mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q4 verbundene Kathode und eine mit dem Emitter des IGBT-Elemetns Q4 verbundene Anode auf.
  • Der V-Phasen-Zweig 16 weist IGBT-Elemente Q5 und Q6, die in Reihe geschaltet sind, sowie Dioden D5 und D6 auf, die jeweils parallel zu dem IGBT-Elementen Q5 und Q6 geschaltet sind. Die Diode D5 weist eine mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q5 verbundene Kathode sowie eine mit dem Emitter des IGBT-Elements Q5 verbundene Anode auf. Die Diode D6 weist eine mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q6 verbundene Kathode und eine mit dem Emitter des IGBT-Elemetns Q6 verbundene Anode auf.
  • Der W-Phasen-Zweig 17 weist IGBT-Elemente Q7 und Q8, die in Reihe geschaltet sind, sowie Dioden D7 und D8 auf, die jeweils parallel zu dem IGBT-Elementen Q7 und Q8 geschaltet sind. Die Diode D7 weist eine mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q7 verbundene Kathode sowie eine mit dem Emitter des IGBT-Elements Q7 verbundene Anode auf. Die Diode D8 weist eine mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q8 verbundene Kathode und eine mit dem Emitter des IGBT-Elemetns Q8 verbundene Anode auf.
  • Der Zwischenpunkt (Mittelpunkt) jedes Phasenzweigs ist jeweils mit einem Phasenende jeder Phasenspule des Motorgenerators MG2 verbunden. Das heißt, der Motorgenerator MG2 ist ein Dreiphasen-Permanentmagnet-Synchronmotor, bei dem die drei Spulen der U-, V- und W-Phasen jeweils ein Ende aufweisen, die gemeinsam mit einem Neutralpunkt verbunden sind. Das andere Ende der U-Phasen-Spule ist mit einem Verbindungsknoten der IGBT-Elemente Q3 und Q4 verbunden. Das andere Ende der V-Phasen-Spule ist mit einem Verbindungsknoten der IGBT-Elemente Q5 und Q6 verbunden. Das andere Ende der W-Phasen-Spule ist mit einem Verbindungsknoten der IGBT-Elemente Q7 und Q8 verbunden.
  • Ein Stromsensor 24 erfasst den durch den Motorgenerator MG2 fließenden Strom als einen Motorstromwert MCRT2 und gibt dem Motorstromwert MCRT2 zu der Steuerungsvorrichtung 30 aus.
  • Der Umrichter 22 ist mit dem Hochsetzsteller 12 parallel zu dem Umrichter 14 geschaltet. Der Umrichter 22 wandelt die aus dem Hochsetzsteller 12 ausgegebene Gleichspannung in eine Dreiphasen-Wechselspannung um und gibt die Spannung zu dem Motorgenerator MG1 aus. Der Umrichter 22 empfängt die aus dem Hochsetzsteller 12 angehobene Spannung zum Antrieb des Motorgenerators MG1, beispielsweise zum Starten der Brennkraftmaschine.
  • Weiterhin führt der Umrichter 22 die elektrische Leistung, die in dem Motorgenerator MG1 durch das aus der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine übertragene Drehmoment erzeugt wird, zu dem Hochsetzsteller 12 zurück. In diesem Fall wird der Hochsetzsteller 12 durch die Steuerungsvorrichtung 30 derart gesteuert, dass er als Tiefsetzstellerschaltung arbeitet.
  • Obwohl es nicht gezeigt ist, ist der Aufbau innerhalb des Umrichters 22 derselbe wie derjenige des Umrichters 14, weshalb eine ausführliche Beschreibung davon nicht wiederholt wird.
  • Die Steuerungsvorrichtung 30 empfängt Drehmomentbefehlswerte TR1 und TR2, Motordrehzahlen MRN1 und MRN2, jeweils Werte der Spannungen VB, VL, VH und des Stroms IB, die Motorstromwerte MCRT1 und MCRT2 sowie ein Startsignal IGON.
  • Der Drehmomentbefehlswert TR1, die Motordrehzahl MRN1 und der Motorstromwert MCRTl beziehen sich auf den Motorgenerator MG1, und der Drehmomentbefehlswert TR2, die Motordrehzahl MRN2 und der Motorstromwert MCRT2 beziehen sich auf den Motorgenerator MG2.
  • Weiterhin ist die Spannung VB eine Spannung der Batterie B, und ist der Strom IB ein durch die Batterie B fließender Strom. Die Spannung VL ist eine Spannung, auf die durch den Hochsetzsteller 12 anzuheben ist, und die Spannung VH ist eine Spannung, auf die durch den Hochsetzsteller 12 angehoben worden ist.
  • Die Steuerungsvorrichtung 30 führt dem Hochsetzsteller 12 ein Steuerungssignal PWU, das zum Anheben der Spannung anweist, ein Steuerungssignal PWD, um die Spannung abzusenken, und ein Signal CSDN zu, um einen Betrieb zu unterbinden.
  • Weiterhin führt die Steuerungsvorrichtung 30 dem Umrichter 14 eine Antriebsanweisung PWM2 zur Umwandlung der aus dem Hochsetzsteller 12 ausgegebenen Gleichspannung in eine Wechselspannung zum Antrieb des Motorgenerators MG2 sowie eine Regenerationsanweisung PWMC2 zum Umwandeln der durch den Motorgenerator MG2 erzeugten Wechselspannung in eine Gleichspannung sowie zur Zurückführung der Spannung zu der Hochsetzstellerseite zu.
  • In ähnlicher Weise führt die Steuerungsvorrichtung 30 dem Umrichter 22 eine Antriebsanweisung PWMI1 zur Umwandlung der Gleichspannung in eine Wechselspannung zum Antrieb des Motorgenerators MG1 und eine Regenerationsanweisung PWMC1 zur Umwandlung der durch den Motorgenerator MG1 erzeugten Wechselspannung in eine Gleichspannung und zur Zurückführung der Spannung auf die Hochsetzstellerseite zu.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung zur ausführlichen Veranschaulichung der Leistungsverteilungsvorrichtung PSD und der Untersetzungsvorrichtung RD.
  • Gemäß 2 weist die Fahrzeugantriebsvorrichtung den Motorgenerator MG2, die mit der Rotationswelle des Motorgenerators MG2 verbundene Untersetzungsvorrichtung RD, eine Achse, die entsprechend mit der durch die Untersetzungsvorrichtung RD verlangsamten Rotation der Rotationswelle rotiert, die Brennkraftmaschine 4, den Motorgenerator MG1 und die Leistungsverteilungsvorrichtung PSD zur Verteilung der Leistung zwischen der Untersetzungsvorrichtung RD, der Brennkraftmaschine 4 und dem Motorgenerator MG1 auf. Die Untersetzungsvorrichtung RD stellt ein Untersetzungsverhältnis von dem Motorgenerator MG2 zu der Leistungsvorrichtung PSD mit zumindest einem doppelten oder mehr bereit.
  • Eine Kurbelwelle 50 der Brennkraftmaschine 4, ein Rotor 32 des Motorgenerators MG1 und ein Rotor 37 des Motorgenerators MG2 drehen sich um dieselbe Achse.
  • Die Leistungsverteilungsvorrichtung PSD ist in dem Beispiel gemäß 2 ein Planetengetriebe und weist ein Sonnenrad 51, das mit einer hohlen Sonnenradwelle gekoppelt ist, die eine Wellenmitte (Wellenzentrum) aufweist, durch die die Kurbelwelle 50 gelangt, ein Hohlrad (Ringzahnrad) 52, das drehbar auf der selben Achse wie die Kurbelwelle 50 gelagert ist, ein Ritzel 53, das zwischen dem Sonnenrad 51 und dem Hohlrad 52 angeordnet ist und um den äußeren Umlauf des Sonnenrads 51 umläuft bzw. sich dreht, während es sich um die eigene Achse dreht, und einen Planetenträger 54 auf, der mit einem Endabschnitt der Kurbelwelle 50 gekoppelt ist und die Rotationswelle jedes Ritzels 53 stützt.
  • In der Leistungsverteilungsvorrichtung PSD dienen drei Wellen einschließlich einer mit dem Sonnenrad 51 gekoppelten Sonnenradwelle, einem mit dem Hohlrad 52 gekoppeltes Hohlradgehäuse und eine Kurbelwelle 50, die mit dem Planetenträger 54 gekoppelt ist, als Leistungseingabe-/Ausgabewellen. Wenn die Leistung, die zwei dieser Wellen zugeführt bzw. von diesem abgeführt wird, bestimmt wird, wird die Leistung, die der verbleibenden einen Welle zugeführt bzw. von ihr abgeführt wird, auf der Grundlage der Leistung bestimmt, die den anderen zwei Wellen zugeführt wird bzw. von ihnen abgeführt wird.
  • Ein Vorgelegeantriebsrad 70 zur Ableitung bzw. Verzweigung der Leistung ist außerhalb des Hohlradgehäuses vorgesehen und dreht einstückig (integral) mit dem Hohlrad 52. Das Vorgelegeantriebsrad 70 ist mit einem Leistungsübertragungsuntersetzungsgetriebe RG verbunden. Das Leistungsübertragungsuntersetzungsgetriebe RG treibt ein Differenzialgetriebe DEF an. Weiterhin wird auf einer abfallenden Straße oder dergleichen die Drehung der Räder auf das Differentialgetriebe DEF übertragen, und wird das Leistungsübertragungsuntersetzungsgetriebe RG durch das Differentialgetriebe DEF angetrieben.
  • Der Motorgenerator MG1 weist einen Stator 31, der ein rotierendes Magnetfeld bildet, und einen Rotor 32 auf, der innerhalb des Stators 31 angeordnet ist und eine Vielzahl von darin eingebetteten Permanentmagneten aufweist. Der Stator 31 weist einen Statorkern 33 und eine Dreiphasenspule 34 auf, die um den Statorkern 33 gewickelt ist. Der Rotor 32 ist mit der Sonnenradwelle gekoppelt, die sich integral bzw. einstückig mit dem Sonnenrad 51 der Leistungsverteilungsvorrichtung PSD dreht. Der Statorkern 33 ist durch Stapeln dünner elektromagnetischer Stahlplatten (Bleche) geformt und in einem Gehäuse befestigt, das nicht gezeigt ist. Der Motorgenerator MG1 arbeitet als elektrischer Motor zum Drehen und Antreiben des Rotors 32 durch die Interaktion (Wechselwirkung) zwischen einem Magnetfeld durch die in dem Rotor 32 eingebetteten Permanentmagneten und einem durch die Dreiphasenspule 34 gebildeten Magnetfeld. Weiterhin arbeitet der Motorgenerator MG1 ebenfalls als Leistungsgenerator, der eine elektromotorische Kraft an gegenüberliegenden Enden der Dreiphasenspule 34 durch die Interaktion (Wechselwirkung) zwischen dem Magnetfeld durch die Permanentmagneten und der Rotation des Rotors 32 erzeugt.
  • Der Motorgenerator MG2 weist einen Stator 36, der ein rotierendes Magnetfeld bildet, und einen Rotor 37 auf, der innerhalb des Stators 36 angeordnet ist und eine Vielzahl von darin eingebetteten Permanentmagneten aufweist. Der Stator 36 weist einen Statorkern 38 und eine Dreiphasenspule 39 auf, die um den Statorkern 38 gewickelt ist.
  • Der Rotor 37 ist über die Untersetzungsvorrichtung RD mit dem Hohlradgehäuse gekoppelt, das sich einstückig mit dem Hohlrad 52 der Leistungsverteilungsvorrichtung PSD dreht. Der Statorkern 38 ist beispielsweise durch Stapeln dünner elektromagnetischer Stahlplatten (Bleche) geformt und in einem nicht gezeigten Gehäuse befestigt.
  • Der Motorgenerator MG2 arbeitet ebenfalls als Leistungsgenerator, der eine elektromotorische Kraft an gegenüberliegenden Enden der Dreiphasenspule 37 durch Interaktion (Wechselwirkung) zwischen dem Magnetfeld durch den Permanentmagneten und der Rotation des Rotors 37 erzeugt. Weiterhin arbeitet der Motorgenerator MG2 ebenfalls als Elektromotor zum Drehen und Antreiben des Rotors 37 durch die Interaktion zwischen dem Magnetfeld durch die Permanentmagnete und dem durch die Dreiphasenspule 39 geformten Magnetfeld.
  • Die Untersetzungsvorrichtung RD stellt eine Verlangsamung durch die Struktur (den Aufbau) bereit, bei der ein Planetenträger 66 als eines von rotierenden Elementen des Planetengetriebes in dem Gehäuse der Fahrzeugantriebsvorrichtung befestigt ist. Das heißt, dass die Untersetzungsvorrichtung RD ein Sonnenrad 62, das mit der Welle des Rotors 37 gekoppelt ist, ein Hohlrad 38, das sich einstückig mit dem Hohlrad 52 dreht, und ein Ritzel 64 aufweist, das mit dem Hohlrad 68 und dem Sonnenrad 62 in Eingriff steht, um die Rotation des Sonnenrads 62 auf das Hohlrad 68 zu übertragen.
  • Beispielsweise kann das Untersetzungsverhältnis durch Einstellung der Anzahl der Zähne des Hohlrads 38 auf doppelt so viel oder mehr wie die Anzahl der Zähne des Sonnenrads 62 auf das doppelte oder mehr eingestellt werden.
  • Beschreibung der Anordnung der Komponenten in der integrierten Struktur
  • Die Anordnung jeder Komponente in der Antriebsvorrichtung ist nachstehend beschrieben, bei der der Umrichter und der Wandler, die den Motorgenerator antreiben, integral (ganzheitlich) untergebracht sind.
  • 3 zeigt eine perspektivische Darstellung des Erscheinungsbilds der Antriebsvorrichtung 20 für ein Hybridfahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 4 zeigt eine Draufsicht der Antriebsvorrichtung 20.
  • Gemäß 3 und 4 ist das Gehäuse der Antriebsvorrichtung 20 derart aufgebaut, dass es in ein Gehäuse 104 und ein Gehäuse 102 aufgeteilt werden kann. Das Gehäuse 104 dient hauptsächlich zur Unterbringung des Motorgenerators MG1 und das Gehäuse 102 dient hauptsächlich zur Unterbringung des Motorgenerators MG2 und der Leistungssteuerungseinheit 21. Es sei bemerkt, dass das Gehäuse aus einem Metallmaterial wie Aluminium, einem Harzmaterial mit einer Widertandsfähigkeit gegenüber einer Hochtemperaturumgebung und einer Widerstandsfähigkeit gegenüber Schmieröl und der gleichen hergestellt werden kann.
  • Ein Flansch 106 ist in dem Gehäuse 104 gebildet. Ein Flansch 105 ist in dem Gehäuse 102 geformt, und diese Flansche 106 und 105 sind mittels eines Bolzens oder der gleichen befestigt, um dadurch zu bewirken, dass die Gehäuse 104 und 102 miteinander integriert werden.
  • Das Gehäuse 102 ist mit einer Öffnung 108 zum Einbau der Leistungssteuerungseinheit 21 versehen. In der Öffnung 108 ist der Kondensator C2 an der inneren linken Seite (in Fahrtrichtung des Fahrzeugs), ein Leistungselementsubstrat und Anschlusssockel 116 und 118 sind in dem mittleren Abschnitt untergebracht, und eine Drosselspule L1 ist auf der rechten Seite untergebracht. Wenn an dem Fahrzeug montiert, ist die Öffnung 108 durch eine Abdeckung geschlossen. Es sei bemerkt, dass die Anordnung derart umgekehrt werden kann, dass der Kondensator C2 auf der rechten Seite untergebracht wird und die Drosselspule L1 auf der linken Seite untergebracht wird.
  • Das heißt, dass die Drosselspule L1 an einer Seite der Rotationswelle jeder der Motorgeneratoren MG1 und MG2 positioniert ist, und der Kondensator C2 an der anderen Seite davon positioniert ist. Das Leistungselementssubstrat 120 ist in dem Bereich zwischen dem Kondensator C2 und der Drosselspule L1 angeordnet. Der Motorgenerator MG2 ist unterhalb des Leistungselementsubstrats 120 angeordnet.
  • Das Leistungselementsubstrat 120 ist mit dem den Motorgenerator MG1 steuernden Umrichter 22, dem den Motorgenerator MG2 steuernden Umrichter 14 und einem Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12 ausgerüstet.
  • Stromschienen zur Energieversorgung bzw. Leistungszufuhr, die vertikal gestapelt sind, sind in dem Bereich zwischen den Umrichtern 14 und 22 vorgesehen. Aus dem U-Phasen-Zweig 15, dem V-Phasen-Zweig 16 und dem W-Phasen-Zweig des Umrichters 14 verläuft jeweils eine Stromschiene zu dem Anschlusssockel 116, der mit der Statorspule des Motorgenerators MG2 verbunden ist. Gleichermaßen verlaufen ebenfalls aus dem Umrichter 22 drei Stromschienen zu dem Anschlusssockel 18, der mit der Statorspule des Motorgenerators MG1 verbunden ist. Ein Leistungskabel oder eine Stromschiene stellt eine Verbindung zwischen den Anschlusssockeln 118 und 116 und der Statorspulenseite des Motorgenerators MG2 her. Obwohl nicht gezeigt, ist ebenfalls für die Statorspule des Motorgenerators MG1 ein Anschlusssockel vorgesehen.
  • Ein Wasserkanal ist unter dem Leistungselementsubstrat 120 vorgesehen, um das Leistungselementsubstrat 120 zu kühlen, das eine hohe Temperatur erreichen kann. Ein Kühlwassereinlass 114 und ein Kühlwasserauslass 112 für den Wasserkanal sind in dem Gehäuse 102 vorgesehen. Es sei bemerkt, dass diese Ein- und Auslässe beispielsweise durch Schrauben einer Bundmutter (union nut) oder dergleichen durch die Flansche 106 und 105 in das Gehäuse 102 konfiguriert werden.
  • Die aus der Batterieeinheit 40 gemäß 1 an die Anschlüsse 43 und 44 durch die Leistungskabel 68 angelegte Spannung wird durch den Hochsetzsteller 12 einschließlich der Drosselspule L1 und dem Zweigabschnitt 13 angehoben. Die angehobene Spannung wird dann durch den Kondensator C2 geglättet und dem Umrichtern 14 und 22 zugeführt.
  • Somit wird der Hochsetzsteller 12 zum Anheben der anzulegenden Batteriespannung verwendet, mit dem Ergebnis, dass die Batteriespannung auf angenähert 200 V verringert werden kann, während der Motor mit einer hohen Spannung angesteuert wird, die 500 V überschreitet. Folglich wird die elektrische Leistung mit einem kleinen Strom zugeführt, was ermöglicht, den Energieverlust zu verringern und eine hohe Ausgangsleistung des Motors zu erzielen.
  • In dem Fall, dass zusätzlich zu den Umrichtern 14 und 22 und den Motorgeneratoren MG1 und MG2 der Hochsetzsteller 12 ebenfalls als Antriebsvorrichtung 20 integriert wird, sollte berücksichtigt werden, wo die Drosselspule L1 und der Kondensator 2, die relativ große Komponenten sind angeordnet werden.
  • 5 zeigt eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung 20, wie sie aus einer Richtung X1 in 4 gesehen wird.
  • Gemäß 5 ist das Gehäuse 102 mit einer Öffnung 109 zum Einbau und Wartung des Motorgenerators versehen. Wenn sie an dem Fahrzeug montiert ist, ist diese Öffnung 109 durch eine Abdeckung geschlossen.
  • Der Motorgenerator MG2 ist innerhalb der Öffnung 109 angeordnet. Der Rotor 37 ist innerhalb des Stators 36 angeordnet, mit dem die Stromschienen der U-, V- und W-Phasen verbunden sind. Eine hohle Welle 60 kann in dem mittleren Abschnitt des Rotors 37 gesehen werden.
  • Wie es in 5 gezeigt ist, ist, da der Stator 36 des Motorgenerators MG2 sich weit in eine Gehäusekammer des Gehäuses 102 erstreckt, in dem die Leistungssteuerungseinheit 21 untergebracht ist, die Drosselspule L1 an einer Seite des Motorgenerators MG2 angeordnet und ist der Kondensator C2 an der anderen Seite davon angeordnet, was ermöglicht, dass die großen Komponenten effizient untergebracht werden. Folglich kann eine kompakte Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug implementiert werden.
  • 6 zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang eines Querschnitts VI-VI in 4 genommen ist.
  • Unter Bezugnahme auf 6 sind der Querschnitt des Motorgenerators MG2 und der Querschnitt der Unterbringungskammer gezeigt, in der die Leistungssteuerungseinheit 21 untergebracht ist.
  • Die Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung weist den Motorgenerator MG2 und den Motorgenerator MG1, der in der rückwärtigen Richtung des Motorgenerators MG2 vorgesehen ist, die jeweils einen Rotor mit einer koaxial angeordneten Rotationsmittenachse aufweisen, eine Leistungsverteilungsvorrichtung, die koaxial mit der Rotationszentrumsachse der Kurbelwelle angeordnet ist und zwischen den Motorgeneratoren MG1 und MG2 angeordnet ist, und eine Leistungssteuerungseinheit 21 auf, die die Motorgeneratoren MG1 und MG2 steuert.
  • Die Leistungssteuerungseinheit 21 ist mit der Drosselspule L1 und dem Glättungskondensator C2 versehen, die voneinander getrennt sind, von denen zumindest die Drosselspule L1 auf einer Seite angeordnet ist und der Glättungskondensator C2 auf der anderen Seite in Bezug auf die Rotationszentrumsachse des Motorgenerators MG2 angeordnet ist. Die Motorgeneratoren MG1 und MG2, die Leistungsverteilungsvorrichtung PSD und die Leistungssteuerungseinheit 21 sind in dem Gehäuse zur Integration untergebracht.
  • Das Gehäuse 102 ist mit einer zwei Räume voneinander trennenden Unterteilungswand 200 versehen, um zu verhindern, dass Schmieröl in den Motorgenerator MG2 zu der Seite des Leistungselementsubstrats 120 leckt bzw. austritt. Diese Unterteilungswand 200 ist an dessen oberen Oberflächenabschnitt mit einem Wasserkanal 122 zum Kühlen des Leistungselementsubstrats 120 versehen. Der Wasserkanal 122 befindet sich in Kommunikation mit dem Kühlwassereinlass 114 und dem Kühlwasserauslass 112, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
  • Das Leistungsversorgungspotential auf der negativen Seite wird von dem Anschluss 44 durch eine Stromschiene 128 zu dem Leistungselementsubstrat 120 übertragen. Das Leistungsversorgungspotential auf der positiven Seite wird von dem Anschluss 43 durch eine weitere, nicht gezeigte Stromschiene zu der Drosselspule L1 übertragen.
  • Es sei bemerkt, dass der Abschnitt, der eine Rotationswelle 130 des Untersetzungsgetriebes stützt, sich in die Unterbringungskammer erstreckt, in der die Leistungssteuerungseinheit 21 untergebracht ist.
  • In Bezug auf den Querschnittsabschnitt des Motorgenerators MG2 kann der Abschnitt, der die um den Stator 36 gewickelte Spule 39 aufweist, in dem inneren Umfang des Stators gesehen werden, und in dem weiter inneren Umfang können der Rotor 37, eine Unterteilungswand 202 des Gehäuses und eine Hohlwelle 60 des Rotors gesehen werden.
  • 7 zeigt eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung 20, wie sie aus der Richtung X2 in 4 gesehen wird. In 7 ist ein Steuerungssubstrat 121, das ein Leistungselement steuert, oberhalb des Leistungselementsubstrats angeordnet.
  • 8 zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang VIII-VIII in 4 genommen ist.
  • Gemäß 7 und 8 ist die Kurbelwelle 50 der Brennkraftmaschine mit einem Dämpfer (damper) 124 verbunden, und ist die Ausgangswelle des Dämpfers 124 mit der Leistungsverteilungsvorrichtung PSD verbunden.
  • Der Dämpfer 124, der Motorgenerator MG1, die Leistungsverteilungsvorrichtung PSD, die Untersetzungsvorrichtung RD und der Motorgenerator MG2 sind auf derselben Rotationsachse in dieser Reihenfolge von der Seite aus angeordnet, auf der die Brennkraftmaschine sich befindet.
  • Die Welle des Rotors 32 des Motorgenerators MG1 ist hohl, durch die die Ausgangswelle des Dämpfers 124 gelangt.
  • Die Welle des Rotors 32 des Motorgenerators MG1 ist mit dem Sonnenrad 51 auf Seiten der Leistungsverteilungsvorrichtung PSD durch Keilnuten bzw. Rillen befestigt (spline-fit). Die Welle des Dämpfers 124 ist mit dem Planetenträger 54 gekoppelt. Der Planetenträger 54 stützt drehbar die Drehwellen bzw. Rotationswellen des Ritzels 53 um die Welle des Dämpfers 124. Das Ritzel 53 ist im Eingriff mit dem Sonnenrad 51 und dem Hohlrad 52 gemäß 2, das an dem inneren Umlauf des Hohlradgehäuses geformt ist.
  • Die Welle 60 des Motorgenerators MG2 ist auf der Seite der Untersetzungsvorrichtung RD mit dem Sonnenrad 62 durch Keilnuten bzw. Rillen befestigt (spline-fit). Der Planetenträger 66 der Untersetzungsvorrichtung RD ist an der Unterteilungswand 202 des Gehäuses 102 befestigt. Der Planetenträger 66 stützt die Drehwelle des Ritzels 64. Das Ritzel 64 steht im Eingriff mit dem Sonnenrad 62 und dem Hohlrad 68 gemäß 2, das an dem inneren Umlauf des Hohlradgehäuses geformt ist.
  • Wie aus 8 hervorgeht, können der Motorgenerator MG1 und der Dämpfer 124 durch eine Öffnung 111 des Gehäuses 104 auf der rechten Seite in der Figur eingebaut werden, kann der Motorgenerator MG2 durch die Öffnung 109 des Gehäuses 102 auf der linken Seite eingebaut werden, und können die Untersetzungsvorrichtung RD und die Leistungsverteilungsvorrichtung PSD durch die Verbindungsoberflächen (Grenzoberflächen) der Flansche 105 und 106 eingebaut werden.
  • Die Öffnung 109 des Gehäuses 102 ist fest durch eine Abdeckung 71, eine Flüssigdichtung und dergleichen fest abgedichtet, um ein Lecken bzw. Austreten des Schmieröls zu verhindern. Eine Abdeckung 72 ist hinter der Öffnung 111 des Gehäuses 104 vorgesehen, und der Raum, in dem der Motorgenerator MG1 untergebracht ist, ist fest durch eine Dichtungsmass bzw. -paste (liquid gasket), eine Öldichtung 81 oder dergleichen abgedichtet, um ein Lecken bzw. Austreten des Schmieröls zu verhindern.
  • Die Welle des Rotors 32 des Motorgenerators MG1 wird drehbar durch ein Kugellager 78, das zwischen der Welle und der Abdeckung 72 vorgesehen ist, und ein Kugellager 77 gestützt, das zwischen der Welle und einer Unterteilungswand 203 vorgesehen ist. Die Welle des Rotors 32 ist hohl, durch die die Welle des Dämpfers 124 gelangt. Nadellager 79 und 80 sind zwischen der Welle des Rotors 32 und der Welle des Dämpfers 124 vorgesehen.
  • Die Welle des Rotors 37 des Motorgenerators MG2 wird durch ein zwischen der Welle und der Abdeckung 71 vorgesehenes Kugellager 73 und einem zwischen der Welle und der Unterteilungswand 202 vorgesehenen Kugellager 74 drehbar gestützt.
  • Das Hohlradgehäuse mit dem Hohlrad der Untersetzungsvorrichtung RD und dem Hohlrad der Leistungsverteilungsvorrichtung PSD, die beide an dessen inneren Umlauf (an-)geschnitten sind, ist drehbar durch ein Kugellager 75, das zwischen dem Hohlradgehäuse und der Unterteilungswand 202 vorgesehen ist, und einem Kugellager 76 drehbar gestützt, das zwischen dem Hohlradgehäuse und der Unterteilungswand 203 vorgesehen ist.
  • Obwohl die Unterbringungskammer, in der die Leistungssteuerungseinheit 21 untergebracht ist, und die Unterbringungskammer, in der der Motorgenerator MG2 untergebracht ist, durch die Unterteilungswand 202 des Gehäuses 102 getrennt sind, sind die Kammern teilweise miteinander über eine Durchgangsöffnung verbunden, durch die der Anschlusssockel 116 eingesetzt wird. Eine Seite dieses Anschlusssockels 116 ist mit der Stromschiene der Starterspule des Motorgenerators MG2 verbunden und die andere Seite des Anschlusssockels 116 ist mit der Stromschiene des Umrichters 114 verbunden. Ein leitendes Teil gelangt durch den Anschlusssockel 116 derart, dass diese Stromschienen elektrisch miteinander verbunden werden können. Das heißt, dass der Anschlusssockel 116 derart aufgebaut ist, dass dem Schmierölinhalt aus der Seite des Motorgenerators MG2 nicht ermöglicht wird, hindurchzugelangen, jedoch ermöglicht, dass Energie bzw. Strom dadurch geführt wird.
  • Gleichermaßen sind der Raum, in der die Leistungssteuerungseinheit 21 untergebracht ist, und der Raum, in der der Motorgenerator MG1 untergebracht ist, miteinander über den Anschlusssockel 118 derart verbunden, dass ein Fließen von Strom dadurch ermöglicht wird, jedoch ein Hindurchgelangen des Schmierölinhalts nicht ermöglicht wird.
  • 9 zeigt eine Teilquerschnittsansicht, die einen Teilquerschnitt zeigt, der entlang IX-IX in 4 genommen ist. Weiterhin zeigt 10 eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt zeigt, die entlang X-X in 9 genommen ist.
  • Gemäß 9 und 10 ist der Querschnitt der Drosselspule L1 in der Unterbringungskammer gezeigt, in der die Leistungssteuerungseinheit 21 untergebracht ist. Die Drosselspule L1 weist beispielsweise eine Struktur auf, bei der eine Spule 212 um einen Kern 210 gewickelt ist, der durch Stapeln elektromagnetischer Stahlplatten (Bleche) geformt ist.
  • Weiterhin ist, wie es in 10 gezeigt ist, eine Drehwelle 130 des Leistungsübertragungs-Untersetzungsgetriebes RG gemäß 6 in der Nähe der Drosselspule L1 angeordnet, und ist ein angetriebenes Vorgelegerad 132 des Leistungsübertragungs-Untersetzungsgetriebes RG in dem mittleren Abschnitt gezeigt. Das angetriebene Vorgelegerad 132 steht im Eingriff mit dem Antriebsvorgelegerad 70 gemäß 2 koaxial mit dem angetriebenen Vorgelegerad 132 ist ein Endantriebszahnrad 133, und ein Differentialzahnrad DEF als endgültiges angetriebenes Zahnrad, das damit im Eingriff steht, ist unterhalb davon gezeigt.
  • Es sei bemerkt, dass die Leistungsverteilungsvorrichtung PSD, das Untersetzungsgetriebe RG, das das Drehmoment aus der Leistungsverteilungsvorrichtung PSD empfängt, und das Differentialgetriebe DEF, das mit dem Untersetzungsgetriebe RG in Eingriff steht und das Drehmoment auf die Räder überträgt, insgesamt einen "Leistungsübertragungsmechanismus" entspricht, der die von der Brennkraftmaschine erzeugte Leistung mit der durch die Motorgeneratoren MG1 und MG2 erzeugte Leistung kombiniert und die resultierende Leistung auf die Antriebswelle überträgt.
  • Weiterhin entsprechen das Untersetzungsgetriebe RG und das Differentialgetriebe DEF jeweils einem "Leistungsübertragungsgetriebe", auf das das Drehmoment aus der Leistungsverteilungsvorrichtung PSD übertragen wird. Jedoch sind das Untersetzungsgetriebe RG und das Differentialgetriebe DEF nicht stets notwendig, und die vorliegende Erfindung ist ebenfalls auf ein Fahrzeug anwendbar, das einen Aufbau ohne Untersetzungsgetriebe RG aufweist oder einen Hinterradantriebsaufbau aufweist, bei dem das Differentialgetriebe DEF nicht mit der Antriebsvorrichtung integriert ist.
  • Weiterhin ist die vorliegende Erfindung auf ein Parallel-Hybrid anwendbar, bei dem der Motor Assistenz bzw. Unterstützung während der Beschleunigung der Brennkraftmaschine und dergleichen bereitstellt und ebenfalls auf einen Aufbau anwendbar, bei dem lediglich ein Motor mit der Antriebsvorrichtung integriert ist.
  • Beschreibung der Anordnung der Drosselspule L1 Gemäß 9 und 10 ist die Drosselspule L1 derart angeordnet, dass zumindest ein Teilabschnitt des Kerns 210 in Kontakt mit der Unterteilungswand des Gehäuses 102 gelangt, die eine Unterbringungskammer bildet, in der die Leistungssteuerungseinheit 21 untergebracht ist.
  • Diese Anordnung ermöglicht, dass Wärme direkt zwischen dem Kern 210 und dem Gehäuse 102 ausgetauscht werden kann. Die Antriebsvorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen integrierten Aufbau bewirkt einen Anstieg der Wärmekapazität des Gehäuses 102, in dem der Motorgenerator MG2 sowie der Umrichter und der Hochsetzsteller untergebracht sind, die den Motorgenerator MG2 steuern. Dies ermöglicht, dass das Kühlsystem derart aufgebaut wird, dass die in dem Kern 210 erzeugte Wärme zu dem Gehäuse 102 mit einer großen Wärmekapazität abgeführt wird. Folglich kann der Temperaturanstieg in der Drosselspule L1 unterdrückt werden, um dadurch zu ermöglichen, eine Wirkungsgradverschlechterung in dem Hochsetzsteller zu verhindern.
  • In Bezug auf die Anordnung der Drosselspule L1, wie sie in 9 und 10 gezeigt ist, ist die Spule 212 derart angeordnet, dass diese nicht das Gehäuse 102 berührt, um dadurch eine elektrische Isolierung zwischen der Spule 212 und dem Gehäuse 102 zu gewährleisten.
  • Somit wird gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Wärme zu dem Gehäuse 102 mit einer großen Wärmekapazität abgeführt, was ermöglicht, dass die Kühlung der Drosselspule L1 gewährleistet wird. Dementsprechend wird es möglich, die Begrenzungen auf die Anordnung zu überwinden, die durch Anordnen der Drosselspule L1 in der Nähe des Kühlsystems des Leistungselementsubstrats 120 oder durch zusätzliches Bereitstellen des Kühlmittels zum Kühlen der Drosselspule verursacht werden. Dies ermöglicht die Erhöhung des Freiheitsgrades in der Anordnung der Drosselspule L1.
  • Als Ergebnis kann in der Fahrzeugantriebsvorrichtung, bei der der Motorgenerator sowie der Umrichter und der Hochsetzsteller zum Antrieb des Motorgenerators integriert sind, die Drosselspule L1 effizient in dem begrenzten Raum angeordnet werden, um dadurch zu ermöglichen, dass die Größe der Vorrichtung verringert werden kann. Das heißt, dass bei der Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Kühlung der Drosselspule L1 gewährleistet werden kann, während die Größe der Vorrichtung verringert werden kann.
  • Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung das Gehäuse derart konfiguriert und die Drosselspule L1 derart angeordnet, dass, wenn das Gehäuse in die Richtung der Rotationswelle projiziert wird, die Höhe des projizierten Abschnitts des Gehäuses, wenn an dem Fahrzeug montiert, in dem die Drosselspule L1 untergebracht ist, zumindest nicht die Höhe des verbleibenden Raums des Gehäuses überschreitet, dass heißt, die Höhe des Abschnitts, in dem der Dämpfer 124, der Motorgenerator MG2, das Leistungsübertragungs-Untersetzungsgetriebe RG und das Differentialgetriebe DEF untergebracht sind. Insbesondere sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Leistungselementsubstrat 120, die Drosselspule L1 und der Kondensator C2, die die Leistungssteuerungseinheit 21 bilden, innerhalb der vertikalen Abmessung bzw. Ausdehnung der Fahrzeugantriebsvorrichtung angeordnet, die durch den äußeren Rand des Gehäuseabschnitts, in dem das Differentialgetriebe DEF untergebracht ist, und dem äußeren Rand des Gehäuseabschnitts, in dem der Dämpfer 124 untergebracht ist, abgegrenzt ist. Folglich kann der Schwerpunkt des Fahrzeugs niedriger gemacht werden und kann die Fahrstabilität des Fahrzeugs verbessert werden.
  • Weiterhin ist das Gehäuse derart konfiguriert und ist die Leistungssteuerungseinheit 21 derart angeordnet, dass, wenn an dem Fahrzeug montiert, der projizierte Abschnitt des Gehäuses, in dem die Leistungssteuerungseinheit 21 untergebracht ist, in horizontaler Richtung innerhalb des projizierten Abschnitts des verbleibenden Raums des Gehäuses angeordnet ist. Dies bewirkt, dass die Größe der Fahrzeugantriebsvorrichtung verringert werden kann.
  • Modifikation
  • Die Drosselspule L1 kann wie mit einer in 11 gezeigten Modifikation konfiguriert werden.
  • 11 zeigt eine Querschnittsansicht einer Fahrzeugantriebsvorrichtung zur Veranschaulichung einer Modifikation des Drosselspulenabschnitts.
  • Gemäß 11 ist im Vergleich zu dem jeweils in 9 und 10 gezeigten Aufbau die Drosselspule L1 dahingehend unterschiedlich, dass diese durch ein Isolierteil 214 vergossen ist, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist.
  • Genauer ist die Drosselspule L1 derart angeordnet, dass ein Teil des Kerns 210 in Kontakt mit dem Gehäuse 102 gelangt, ähnlich wie in 9 und 10 gezeigt. Das Isolierteil 214 ist in der Lücke zwischen der Drosselspule L1 und dem Gehäuse 102 vorgesehen. Als ein Material für das Isolierteil 214 kann beispielsweise Epoxydharz und dergleichen verwendet werden, was Isoliereigenschaften und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Es sei bemerkt, dass, wenn Harz für das Isolierteil 214 verwendet wird, Harz derart eingefüllt wird, dass die Lücke zwischen der Drosselspule L1 und der Unterteilungswand 202 gefüllt wird.
  • Weiterhin kann gemäß einem anderen Beispiel ein Aufbau vorgesehen sein, bei dem die Lücke zwischen der Drosselspule L1 und dem Gehäuse 102 beispielsweise mit Fett gefüllt ist, um die Wärme der Drosselspule L1 auf das Gehäuse 102 zum Abführen übertragen wird.
  • Gemäß der vorliegenden Modifikation ist das Isolierteil 214 mit der Wärmeleitfähigkeit zwischen der Drosselspule L1 und der Unterteilungswand 102 angeordnet, was bewirkt, dass die Wärme der Drosselspule L1 direkt von dem Kern 210 auf das Gehäuse 102 zum Abführen übertragen wird und ebenfalls auf das Gehäuse 102 zum Abführen unter Verwendung des Isolierteils 214 als ein Wärmeübermittlungsmittel übertragen wird. Das heißt, dass die Wärme der Drosselspule L1 effizient zu dem Gehäuse 102 mit einer großen Wärmekapazität abgeführt werden kann. Daher kann mit der vorliegenden Modifikation im Vergleich zu dem jeweils in 9 und 10 gezeigten Aufbau das Wärmeabführverhalten der Drosselspule L1 weiter verbessert werden.
  • Außerdem kann gemäß der vorliegenden Modifikation die Kühlung der Drosselspule L1 gewährleistet werden, die effizient unter Verwendung des leeren Raums in dem Gehäuse angeordnet ist. Folglich kann die Größe der Antriebsvorrichtung verringert werden, während der Temperaturanstieg in der Drosselspule L1 unterdrückt wird.
  • Weiterhin kann der Schwerpunkt des Fahrzeugs abgesenkt werden und die Fahrstabilität des Fahrzeugs verbessert werden, da die Drosselspule L1 innerhalb der vertikalen Ausdehnung der Fahrzeugantriebsvorrichtung angeordnet ist, die durch die äußere Kante des Gehäuseabschnitts, in dem das Differentialgetriebe DEF untergebracht ist, und der äußeren Kante des Gehäuseabschnitts abgegrenzt ist, in der der Dämpfer 124 untergebracht ist.
  • Beschreibung des Kühlsystems des Leistungselementsubstrats 120
  • 12 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Wasserkanals des Kühlwassers, das das Leistungselementsubstrat 120 kühlt.
  • 12 zeigt den Zustand, in dem das Leistungselementsubstrat 120 gemäß 4 entfernt ist. Das Kühlwasser fließt von dem Kühlwassereinlass 114 in die durch die Pfeile 141 bis 147 gezeigte Richtung und wird aus dem Kühlwasserauslass 112 ausgestoßen. Das Kühlwasser wird dann zu einem (nicht gezeigten) Kühler geliefert, der in dem vorderen Abschnitt des Fahrzeugs angeordnet ist. Eine Rippe oder Lamelle ist an der äußeren Oberfläche des Gehäuses 102 oder an der unteren Oberfläche des Leistungselementsubstrats 120 derart vorgesehen, dass das Kühlwasser wie durch die Pfeile 141 bis 147 gezeigt fließt.
  • Es sei bemerkt, dass das Leistungselementsubstrat 120 mit einer Dichtungsmasse bzw. -paste (liquid gasket, Flüssigdichtung) derart beschichtet ist, dass eine Wasserdichtigkeit beibehalten wird, und durch die Schrauböffnungen 151 bis 159 festgeschraubt ist.
  • Obwohl unter Bezugnahme auf 12 das Beispiel beschrieben worden ist, bei dem das Leistungselementsubstrat 120 wasserdicht bedeckt ist, können beispielsweise der Kühlwassereinlass 114 und der Kühlwasserauslass 112 miteinander verbunden sein und kann eine Verrohrung, die mit einem durch die Pfeile 141 bis 147 gezeigten Strömungsweg versehen ist, darin eingebettet sein.
  • Das vorstehend beschriebene Kühlsystem mit einem Strömungsweg des Kühlwassers wird bei dem Leistungselementsubstrat 120 gemäß 4 angewandt, was zu einem Aufbau führt, in dem der Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12 und die Umrichter 14 und 22 in Reihe in dem Strömungsweg des Kühlwassers angeordnet sind. Dementsprechend kann ein Kühlsystem gemeinsam für den Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12 und die Umrichter 14 und 22 vorgesehen werden, weshalb das Kühlsystem in dem Fahrzeug verkleinert werden kann.
  • Weiterhin ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in dem vorstehend beschriebenen Anordnungsaufbau von dem Kühlwassereinlass 114 aus gesehen der Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12 vor den Umrichtern 14 und 22 angeordnet.
  • Der vorstehend beschriebene Anordnungsaufbau ist vorgesehen, da die Wärmemenge des Zweigabschnitts 13 des Hochsetzstellers 12 größer als die Wärmemenge jeweils der Umrichter 14 und 22 ist, weshalb der Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12 sowie die Umrichter 14 und 22 in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite von dem Kühlwassereinlass 114 aus gesehen angeordnet sind, um dadurch effizient das Leistungselementsubstrat 120 zu kühlen.
  • Genauer unterscheidet sich bei dem Leistungselementsubstrat 120 die Wärmemenge zwischen dem Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12 und den Umrichtern 14 und 22 aufgrund des Unterschieds im Leistungsverlust, der während des Schaltvorgangs auftritt. Insbesondere ist die Schaltfrequenz des Leistungselements in dem Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12 höher als bei den Umrichtern 14 und 22, was bewirkt, dass der bei Ein- oder Ausschalten des Leistungselements auftretende Schaltverlust im Vergleich zu den Umrichtern 14 und 22 erhöht ist. Dementsprechend tendiert der Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12 dazu, eine größere Wärmemenge als die der Umrichter 14 und 22 aufzuweisen.
  • In diesem Fall wird, falls der Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12 in den Strömungsweg des Kühlwassers nach (stromabwärts von, nachgelagert gegenüber) den Umrichtern 14 und 22 angeordnet wird, das Kühlwasser, dessen Temperatur aufgrund des Wärmeaustausches mit den Umrichtern 14 und 22 erhöht ist, den Zweigabschnitt 13 zugeführt, was es schwierig macht, die Kühlung des Zweigabschnitts 13 mit hoher Temperatur zu gewährleisten.
  • Im Gegensatz dazu wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Kühlwasser mit niedriger Temperatur dem Zweigabschnitt 13 zugeführt, was die Gewährleistung der Kühlung des Zweigabschnitts 13 gewährleistet, da der Zweigabschnitt 13 vor den Umrichtern 14 und 22 (vorgelagert) angeordnet ist. Obwohl das Kühlwasser, das einem Wärmeaustausch mit dem Zweigabschnitt 13 mit einer großen Wärmemengen unterzogen worden ist, den Umrichtern 14 und 22 zugeführt wird, wird das Kühlverhalten für die Umrichter 14 und 22 mit relativ niedriger Temperatur aufgrund deren kleinerer Wärmemenge nicht verschlechtert. Dementsprechend kann das Leistungselementsubstrat 120 effizient gekühlt werden, ohne dass es einen Bedarf zur Verbesserung des Leistungsvermögens des Kühlsystems wie eine Erhöhung der Strömungsrate des Kühlwassers gibt. Folglich kann verhindert werden, dass die Größe des Kühlsystems erhöht wird, was effektiv bei der Verringerung der Größe der Antriebsvorrichtung ist.
  • Modifikation
  • 13 zeigt eine Darstellung einer Modifikation des Kühlsystems des Leistungselementsubstrats 120.
  • In 13 ist das Leistungselementsubstrat 120 gemäß 4 veranschaulicht. Das Leistungselementsubstrat 120 ist in dem Bereich zwischen dem Kondensator C2 und der Drosselspule L1 angeordnet, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Das Leistungselementsubstrat 120 ist mit dem Umrichter 22, der den Motorgenerator MG1 steuert, dem Umrichter 14, der den Motorgenerator MG2 steuert, und dem Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12 ausgerüstet. Es sei bemerkt, dass der Strömungsweg des Kühlwassers gemäß 12 unterhalb des Leistungselementsubstrats 120 vorgesehen ist.
  • Gemäß der vorliegenden Modifikation ist in dem Leistungselementsubstrat 120 der Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12 an der am weitesten vorgelagert gelegenen Seite des Strömungswegs des Kühlwassers angeordnet, ist der Umrichter 14 im Strömungsweg nachgelagert (stromabwärts) angeordnet, und ist der Umrichter 22 an der am meisten nachgelagert (stromabwärts) gelegenen Seite des Strömungswegs angeordnet. 4 zeigt schematisch den Kühlaufbau bzw. die Kühlstruktur des Leistungselementsubstrats gemäß 13.
  • Gemäß 14 ist ein Kühlmittelweg 402 zwischen einem ersten Anschluss eines Kühlers 400 und dem Leistungselementsubstrat 120 vorgesehen, ist ein Kühlmittelweg 404 zwischen dem Leistungselementsubstrat 120 und einer Wasserpumpe 408 vorgesehen, und ist ein Kühlmittelweg 406 zwischen der Wasserpumpe 408 und einem zweiten Anschluss des Kühlers 400 vorgesehen. Es sei bemerkt, dass die Kühlwege 402 und 404 mit dem Kühlwassereinlass 114 und dem Kühlwasserauslass 112 jeweils gekoppelt sind, die in 13 gezeigt sind.
  • Die Wasserpumpe 408, die zum Zirkulieren des Kühlwassers wie eine Frostschutzmittellösung dient, zirkuliert das Kühlwasser in die Richtung der in der Figur gezeigten Pfeile. Der Kühler 400 kühlt das Kühlwasser, das durch das Leistungselementsubstrat 120 gelangt ist.
  • In dem Leistungselementsubstrat 120 sind der Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12, der Umrichter 14 und der Umrichter 22 in Reihe in den Strömungsweg verbunden, der nicht gezeigt ist. Weiterhin sind der Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12, der Umrichter 14 und der Umrichter 22 in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite wenn vom Kühler 400 gesehen angeordnet.
  • Dieser Anordnungsaufbau ist unter Berücksichtigung der Tatsache vorgesehen, dass die Wärmemenge zwischen dem Umrichter 14 und dem Umrichter 22 sich unterscheidet, zusätzlich zu der Tatsache, dass die Wärmemenge des Zweigabschnitts 13 des Hochsetzstellers 12 relativ groß ist, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
  • Genauer tendiert gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Motorgenerator MG2 dazu, einen höheren Antriebsstrom als denjenigen des Motorgenerators MG1 aufzuweisen, da der Motorgenerator MG1 hauptsächlich zur Erzeugung elektrischer Leistung verwendet wird und der Motorgenerator MG2 hauptsächlich zur Erzeugung einer Fahrzeugantriebskraft erzeugt wird. Daher weist der Umrichter 14 einen höheren durch das Leistungselement fließenden Strom als denjenigen des Umrichters 22 auf, und bewirkt daher einen stetigen Verlust, der dann auftritt, wenn das Leistungselement ein- oder ausgeschaltet wird, der im Vergleich zu dem Umrichter 22 erhöht ist. Das heißt, dass die Wärmemenge in dem Umrichter 14 größer als in dem Umrichter 22 ist, mit dem Ergebnis, dass eine Beziehung zwischen dem Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12 und den Umrichtern 14 und 22 derart aufgebaut wird, dass die Wärmemenge in dem Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12 am größten ist und in dem Umrichter 22 am geringsten ist.
  • Dementsprechend sind gemäß der vorliegenden Modifikation der Hochsetzsteller 12, der Umrichter 14 und der Umrichter 22 in absteigender Reihenfolge der Wärmemenge von der vorgelagerten (stromaufwärtigen) Seite aus angeordnet, um dadurch zu ermöglichen, dass das Leistungselementsubstrat 120 effizienter gekühlt wird, ohne dass es einen Bedarf zur Verbesserung des Leistungsvermögens des Kühlsystems gibt. Als Ergebnis kann verhindert werden, dass die Größe des Kühlsystems erhöht wird, was dazu beiträgt, dass die Größe der Antriebsvorrichtung weiter verringert werden kann.
  • Obwohl das Beispiel, in dem der Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12, der Umrichter 14 und der Umrichter 22 in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite von dem Kühlwassereinlass 114 aus gesehen angeordnet sind, in der vorliegenden Modifikation beschrieben worden ist, ist die Anordnungsreihenfolge nicht auf diese Beispiele beschränkt, und die Komponenten können in absteigender Reihenfolge der Wärmemenge angeordnet werden.
  • Weiterhin sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und dessen Modifikation der Kühlwassereinlass 114 und der Kühlwasserauslass 112 des Strömungswegs auf Seiten des Motorgenerators MG1 vorgesehen, was ermöglicht, dass der Weg zur Zufuhr und zum Ausstoßen des Kühlwassers selbst in dem Fall gewährleistet wird, wenn der Kondensator C2 und die Drosselspule L1 auf entgegen gesetzten Seiten des Leistungselementsubstrats 120 angeordnet werden. Der Einlass und der Auslass können auf der entgegengesetzten Seite des Motorgenerators MG1 angeordnet werden. Jedoch wird in dem Fall, in dem die Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug in dem Maschinenraum angeordnet wird, der Körper in Nähe dazu angeordnet, was die Bearbeitbarkeit verschlechtert. Dementsprechend ist es vorzuziehen, den Kühlwassereinlass 114 und den Kühlwasserauslass 112 des Strömungswegs auf Seiten des Motorgenerators MG1 vorzusehen.
  • Da die Drosselspule L1 nahe an dem Zweigabschnitt 13 des Hochsetzstellers 12 angeordnet ist, kann die Verdrahtungslänge des Leitungsteils (beispielsweise die Stromschienen 300 und 302 gemäß 13) zur elektrischen Verbindung des Zweigabschnitts 13 und der Drosselspule L1 verkürzt werden. Folglich kann, da die Verdrahtungsinduktivität des Leiterteils verringert werden kann, die bei einem Schaltvorgang des Zweigabschnitts 13 erzeugte Stoßspannung verringert werden.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann, obwohl die Antriebsvorrichtung implementiert werden kann, die Integral den Motorgenerator sowie den Umrichter und den Hochsetzsteller zum Antrieb des Motorgenerators untergebracht sind, das Wärmeabführverhalten der Drosselspule, die effizient in einem begrenzten Raum angeordnet ist, ebenfalls in der integrierten Struktur verbessert werden.
  • Weiterhin kann in dem Leistungselementsubstrat, auf den die Leistungselemente einschließlich eines Umrichters und eines Hochsetzstellers integral montiert sind, die Kühlung gewährleistet werden, ohne dass das Leistungsvermögen des Kühlsystems verbessert werden muss.
  • Folglich kann die Kühlung der elektrischen Schaltungsgruppe gewährleistet werden, während die Antriebsvorrichtung in der Größe verringert werden kann.
  • Es sei bemerkt, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele veranschaulichend sind und in jederlei Hinsicht nicht einschränkend sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch die Patentansprüche und nicht durch die Beschreibung definiert, und soll jegliche Modifikationen innerhalb des Umfangs und äquivalenter Bedeutung zu den Patentansprüchen umfassen.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung kann für eine Fahrzeugantriebsvorrichtung verwendet werden, bei der eine rotierende elektrische Maschine und eine elektrische Schaltungsgruppe (ein Wandler (Steller), ein Umrichter und dergleichen), die die rotierende elektrische Maschine antreibt, integriert werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Eine Fahrzeugantriebsvorrichtung weist einen Motorgenerator (MG2), eine Leistungssteuerungseinheit (21), die den Motorgenerator (MG2) steuert, und ein Gehäuse auf, in dem der Motorgenerator (MG2) und die Leistungssteuerungseinheit (21) untergebracht sind. Die Leistungsteuerungseinheit (21) weist einen ersten Umrichter, der den Motorgenerator (MG2) antreibt, und einen Spannungswandler auf, der eine Leistungsversorgungsspannung anhebt, um die Spannung an den ersten Umrichter anzulegen. Eine Drosselspule (L1), die eine Komponente des Spannungswandlers ist, ist derart angeordnet, dass zumindest ein Abschnitt eines Kerns in Kontakt mit dem Gehäuse gelangt, um Wärme auszutauschen. Folglich wird die Wärme zu dem Gehäuse zur integralen Unterbringung abgeführt, das eine großen Wärmekapazität aufweist, um dadurch zu ermöglichen, dass das Wärmeabführverhalten der Drosselspule (L1) gewährleistet wird, die in dem begrenzten Raum angeordnet ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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    • - JP 2001-119961 [0002, 0003, 0005]

Claims (12)

  1. Fahrzeugantriebsvorrichtung mit einer rotierenden elektrischen Maschine, einer Leistungssteuerungseinheit, die die rotierende elektrische Maschine steuert, und einem Gehäuse, in dem die rotierende elektrische Maschine und die Leistungssteuerungseinheit untergebracht sind, wobei die Leistungssteuerungseinheit aufweist: einen Umrichter, der die rotierende elektrische Maschine antreibt, und einen Spannungswandler, der derart aufgebaut ist, dass er eine Drosselspule aufweist, zum Anheben einer Leistungsversorgungsspannung, um die angehobene Spannung an den Umrichter anzulegen, und die Drosselspule einen Kern, der zum Übertragen und zum Empfangen von Wärme zu und von dem Gehäuse angeordnet ist, und eine Spule aufweist, die um den Kern gewickelt ist.
  2. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kern derart angeordnet ist, dass sich zumindest ein Abschnitt des Kerns in Kontakt mit dem Gehäuse befindet, um die Wärme zu übertragen und zu empfangen.
  3. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin mit einem Isolierteil, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, und zumindest in einem Teilabschnitt einer Lücke zwischen der Drosselspule und dem Gehäuse angeordnet ist.
  4. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Isolierteil ein Isolierharz mit einer Wärmeleitfähigkeit aufweist, und das Isolierharz in die Lücke zwischen der Drosselspule und dem Gehäuse gefüllt ist.
  5. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei weiterhin eine Brennkraftmaschine an dem Fahrzeug angebracht ist, die Antriebsvorrichtung weiterhin einen Dämpfer, mit dem eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, und einen Leistungsübertragungsmechanismus aufweist, der durch von der Brennkraftmaschine erzeugte Leistung mit von der rotierenden elektrischen Maschine erzeugte Leistung zur Übertragung auf eine Antriebswelle kombiniert, und das Gehäuse integral eingerichtet ist, den Dämpfer, die rotierende elektrische Maschine und den Leistungsübertragungsmechanismus aufzunehmen.
  6. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Leistungssteuerungseinheit weiterhin ein Schaltungselementsubstrat aufweist, auf dem ein Leistungselement jeweils des Umrichters und des Spannungswandlers montiert sind, und die Drosselspule und das Schaltungselementsubstrat in dem Gehäuse derart angeordnet sind, dass, wenn in einer Richtung einer Rotationswelle projiziert, die Drosselspule und das Schaltungselementsubstrat innerhalb einer vertikalen Ausdehnung eines projizierten Abschnitts des Gehäuses fallen, wenn an dem Fahrzeug montiert, in dem der Dämpfer, die rotierende elektrische Maschine und der Leistungsübertragungsmechanismus untergebracht sind.
  7. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Leistungssteuerungseinheit weiterhin ein Schaltungselementsubstrat aufweist, auf dem ein Leistungselement jeweils des Umrichters und des Spannungswandlers montiert sind, und die Drosselspule und das Schaltungselementsubstrat in dem Gehäuse derart angeordnet sind, dass, wenn in eine Richtung einer Rotationswelle projiziert, die Drosselspule und das Schaltungselementsubstrat innerhalb einer horizontalen Ausdehnung eines projizierten Abschnitts des Gehäuses fallen, wenn an dem Fahrzeug montiert, in das der Dämpfer, die rotierende elektrische Maschine und der Leistungsübertragungsmechanismus untergebracht sind.
  8. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leistungssteuerungseinheit weiterhin ein Schaltungselementsubstrat mit einer ebenen Hauptoberfläche aufweist, auf der ein Leistungselement jeweils des Umrichters und des Spannungswandlers montiert sind, auf einer entgegengesetzten Seite der ebenen Hauptoberfläche des Schaltungselementsubstrats ein Strömungsweg vorgesehen ist, durch den ein Kühlmedium fließt, das das Leistungselementsubstrat kühlt, und das Leistungselement des Umrichters und des Spannungswandlers, das einer relativ größere Wärmemenge aufweist, in dem Strömungsweg gegenüber dem Leistungselement des Umrichters und des Spannungswandlers, das eine relativ kleinerer Wärmemenge aufweist, vorgelagert angeordnet ist.
  9. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die rotierende elektrische Maschine erste und zweite rotierende Maschinen aufweist, der Umrichter erste und zweite Umrichter aufweist, die entsprechend den ersten und zweiten rotierenden elektrischen Maschinen jeweils vorgesehen sind, die Leistungssteuerungseinheit weiterhin ein Schaltungselementsubstrat mit einer ebenen Hauptoberfläche aufweist, auf der ein Leistungselement jeweils der ersten und zweiten Umrichter und des Spannungswandlers montiert sind, auf einer entgegengesetzten Seite der ebenen Hauptoberfläche des Schaltungselementsubstrats ein Strömungsweg vorgesehen ist, durch den ein Kühlmedium fließt, das das Leistungselementsubstrat kühlt, und das Leistungselement der ersten und zweiten Umrichter und des Spannungswandlers, das eine relativ größere Wärmemenge aufweist, in dem Strömungsweg gegenüber dem Leistungselement der ersten und zweiten Umrichter und des Spannungswandlers, das einer relativ kleinere Wärmemenge aufweist, vorgelagert angeordnet ist.
  10. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die erste rotierende elektrische Maschine ein mit einem Antriebsrad des Fahrzeugs gekoppelter Motor ist, die zweite rotierende elektrische Maschine ein Leistungsgenerator ist, der mit der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, und das Leistungselement des ersten Umrichters in dem Strömungsweg gegenüber dem Leistungselement des zweiten Umrichters vorgelagert angeordnet ist.
  11. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Leistungselement des Spannungswandlers in dem Strömungsweg gegenüber dem Leistungselement jeweils der ersten und zweiten Umrichter vorgelagert angeordnet ist.
  12. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Spannungswandler weiterhin einen Kondensator zum Glätten einer Ausgangsspannung aufweist, das Schaltungselementsubstrat zumindest einen Abschnitt aufweist, der in einem Bereich zwischen der Drosselspule und dem Kondensator angeordnet ist, die Leistungssteuerungseinheit weiterhin ein Leiterteil aufweist, das das Leistungselement des Spannungswandlers und die Drosselspule elektrisch verbindet, der Strömungsweg mit einem Einlass und einem Auslass des Kühlmediums versehen ist, und das Leistungselement des Spannungswandlers näher an der Drosselspule und dem Einlass des Kühlmediums angeordnet ist, als es das Leistungselement jeweils des ersten und des zweiten Umrichters ist.
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