JP2008113540A

JP2008113540A - 車両の駆動装置

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Publication number: JP2008113540A
Application number: JP2007035072A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Endo; 康浩遠藤; Ryoji Mizutani; 良治水谷; Kazutaka Tatematsu; 和高立松; Tadashi Yoshida; 忠史吉田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-10-04
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2027-02-15
Also published as: DE112007002339T5; US20100072865A1; DE112007002339B4; US7851954B2; WO2008041761A1; CN101523703A; CN101523703B; JP4645602B2

Abstract

【課題】回転電機および回転電機を駆動する電気回路群（コンバータ、インバータ等）を一体化した車両の駆動装置において、電気回路群の冷却性確保と装置体格の小型化とを両立する。
【解決手段】車両の駆動装置は、モータジェネレータＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ２の制御を行なうパワー制御ユニット２１と、モータジェネレータＭＧ２およびパワー制御ユニット２１を収容するケースとを備える。パワー制御ユニット２１は、モータジェネレータＭＧ２を駆動する第１のインバータと、電源電圧を昇圧して第１のインバータに与える電圧コンバータとを含む。電圧コンバータの構成部品であるリアクトルＬ１は、コアの少なくとも一部がケースに接触して熱交換を行なうように配置される。これにより、一体化収容のために熱容量が大きいケースを放熱先として、限られたスペースに配置されたリアクトルＬ１の放熱性を確保できる。
【選択図】図６

Description

この発明は、車両の駆動装置に関し、より特定的には、モータを駆動制御するパワー制御ユニットとモータとを１つのケースに収めた車両の駆動装置に関する。

車両の駆動装置の一種として、モータを車両駆動力源として備えたハイブリッド車両の駆動装置においては、モータとインバータとを１つのケースに収めて一体化することによって駆動装置の小型化を図る技術が、特開２００４−３４３８４５号公報（特許文献１）および特開２００１−１１９９６１号公報（特許文献２）に開示されている。
特開２００４−３４３８４５号公報特開２００１−１１９９６１号公報特開２００６−２６４４７３号公報特開２００６−２１０６０５号公報

しかしながら、特開２００４−３４３８４５号公報（特許文献１）および特開２００１−１１９９６１号公報（特許文献２）に開示されるハイブリッド車両の駆動装置は、モータの上にインバータを載せただけの構造であり、高さ方向に関し車両に搭載した場合の車両重心位置について改善の余地がある。さらに、ハイブリッド車両の駆動装置を搭載するスペースの省スペース化も十分に考慮されていない。

多くの車種に搭載可能とするためには、通常の車両でエンジンに隣接配置されている自動変速機と略同等の輪郭内にインバータとモータとを配置することができることが望ましい。

また、近年、効率向上のためにバッテリ電圧を昇圧するコンバータを搭載する車両の開発されている。上記の特許文献１および２には、昇圧コンバータの一体化を考慮してインバータとモータとを一体化する概念については開示されていない。昇圧コンバータを一体化するに際しては、昇圧コンバータ部分の発熱に対する考慮も必要となる。特に、部品として体格の大きいリアクトルについては、冷却するための工夫が必要となる。

さらに、昇圧コンバータおよびインバータを構成するパワー半導体素子においては、スイッチング動作時に発生する電力損失の違いに応じて発熱量に大小関係が生じる。したがって、昇圧コンバータを一体化するに際しては、上記リアクトルと併せて、パワー半導体素子の冷却性を確保することも必要となる。

この発明の目的は、回転電機および回転電機を駆動する電気回路群（コンバータ、インバータ等）を一体化した車両の駆動装置において、電気回路群の冷却性確保と装置体格の小型化とを両立することである。

本発明による車両の駆動装置は、回転電機と、回転電機の制御を行なうパワー制御ユニットと、回転電機およびパワー制御ユニットを収容するケースとを備える。パワー制御ユニットは、回転電機を駆動するインバータと、リアクトルを含んで構成され、電源電圧を昇圧してインバータに与えるための電圧コンバータとを含む。リアクトルは、ケースと熱の授受を行なうように配されたコアと、コアに巻回されるコイルとを含む。

上記の車両の駆動装置によれば、回転電機および回転電機駆動のためのインバータおよび電圧コンバータを一体的に収容した一体化構造の駆動装置を実現するとともに、リアクトルのコアとケースとの間で放熱を行なうことができる。したがって、一体化収容のために熱容量が大きい駆動装置のケースを放熱先として、リアクトルの冷却性を確保することができる。この結果、リアクトルの配置自由度が高まるので、装置体格の小型化を実現することができる。

好ましくは、コアは、少なくとも一部がケースに接触して熱の授受を行なうように配置される。

上記の車両の駆動装置によれば、コアとケースとを接触させることによってリアクトルとケースとの間で直接的に放熱が行なわれる。これにより、熱容量の大きいケースとを放熱先として、限られたスペースに効率的に配置されたリアクトルの放熱性を確保することができる。

好ましくは、車両の駆動装置は、リアクトルとケースとの間に設けられる間隙の少なくとも一部に配された、熱伝導性を有する絶縁部材をさらに備える。

上記の車両の駆動装置によれば、リアクトルでの発熱を、絶縁部材を熱伝達剤として効率良くケースに放熱することができる。したがって、熱容量の大きいケースを放熱先として、限られたスペースに効率良く配置されたリアクトルの放熱性を高めることができる。

好ましくは、絶縁部材は、熱伝導性を有する絶縁樹脂を含む。絶縁樹脂は、リアクトルとケースとの間に設けられる間隙に充填される。

上記の車両の駆動装置によれば、リアクトルでの発熱は、リアクトルをモールドする樹脂を熱伝達剤としてケースに放熱されるため、リアクトルの放熱性をさらに高めることができる。

好ましくは、車両には内燃機関がさらに搭載される。駆動装置は、内燃機関のクランクシャフトが結合されるダンパと、内燃機関の発生した動力に回転電機の発生した動力を合成して駆動軸に伝達する動力伝達機構とをさらに備える。ケースは、ダンパ、回転電機、および動力伝達機構を収容するように一体的に構成される。

上記の車両の駆動装置によれば、ダンパおよび動力伝達機構をさらに一体的に収容したハイブリッド車両の駆動装置に本発明を適用して、リアクトルの効率的な配置と冷却性確保とを両立し、駆動装置体格のさらなる小型化を実現することができる。

好ましくは、パワー制御ユニットは、インバータおよび電圧コンバータのパワー素子が搭載された回路素子基板をさらに含む。リアクトルおよび回路素子基板は、回転軸方向から投影した場合に、ケースのダンパ、回転電機、および動力伝達機構を収容する部分の投影部の車両搭載時の鉛直方向の寸法に収まるように、ケース内に配置される。

上記の車両の駆動装置によれば、駆動装置を車両に搭載した場合に重心を低くすることができるため、車両の走行安定性を増すことができる。

好ましくは、パワー制御ユニットは、インバータおよび電圧コンバータのパワー素子が搭載された回路素子基板をさらに含む。リアクトルおよび回路素子基板は、回転軸方向から投影した場合に、ケースのダンパ、回転電機、および動力伝達機構を収容する部分の投影部の車両搭載時の水平方向の寸法に収まるように、ケース内に配置される。

上記の車両の駆動装置によれば、駆動装置体格のさらなる小型化を実現することができる。

好ましくは、パワー制御ユニットは、主平面に、インバータおよび電圧コンバータのパワー素子が搭載された回路素子基板をさらに含む。回路素子基板の主平面の反対側には、パワー素子基板を冷却する冷却媒体を通流する流路が設けられる。インバータおよび電圧コンバータのうちの相対的に発熱量が大きい方のパワー素子は、流路において、インバータおよび電圧コンバータのうちの相対的に発熱量が小さい方のパワー素子よりも上流側に配設される。

上記の車両の駆動装置によれば、冷却系統の能力を高める必要なく、パワー素子を効率良く冷却することができる。その結果、冷却系統の大型化を防止でき、装置体格の小型化を実現することができる。

好ましくは、回転電機は、第１および第２の回転電機を含む。インバータは、第１および第２の回転電機にそれぞれ対応して設けられる第１および第２のインバータを含む。パワー制御ユニットは、主平面に、第１および第２のインバータおよび電圧コンバータのパワー素子が搭載された回路素子基板をさらに含む。回路素子基板の主平面の反対側には、パワー素子基板を冷却する冷却媒体を通流する流路が設けられる。第１および第２のインバータおよび電圧コンバータのうちの相対的に発熱量が大きい方のパワー素子は、流路において、第１および第２のインバータおよび電圧コンバータのうちの相対的に発熱量が小さい方のパワー素子よりも上流側に配設される。

好ましくは、第１の回転電機は、車両の駆動輪に連結されるモータであり、第２の回転電機は、内燃機関に連結される発電機である。第１のインバータのパワー素子は、流路において、第２のインバータのパワー素子よりも上流側に配設される。

上記の車両の駆動装置によれば、冷却媒体の流路において、発熱量の大きい第１のインバータを発熱量の小さい第２のインバータの上流側に配設することにより、冷却系統の能力を高める必要なく、パワー素子を効率良く冷却することができる。

好ましくは、電圧コンバータのパワー素子は、流路において、第１および第２のインバータのパワー素子よりも上流側に配設される。

上記の車両の駆動装置によれば、冷却媒体の流路において、発熱量が最も大きい電圧コンバータを第１のインバータおよび第２のインバータの上流側に配設することにより、冷却系統の能力を高める必要なく、パワー素子を効率良く冷却することができる。

好ましくは、電圧コンバータは、出力電圧を平滑化するためのコンデンサをさらに含む。回路素子基板は、少なくとも一部分がリアクトルとコンデンサとの間の領域に配置される。パワー制御ユニットは、電圧コンバータのパワー素子とリアクトルとを電気的に接続するための導線部材をさらに含む。流路は、冷却媒体の入口と出口とが設けられる。電圧コンバータのパワー素子は、第１および第２のインバータのパワー素子よりも、リアクトルおよび冷却媒体の入口に近接するように配設される。

上記の車両の駆動装置によれば、電圧コンバータのパワー素子とリアクトルとを電気的に接続するための導線部材の配線長を短くすることができる。その結果、当該導線部材の配線インダクタンスを小さくできるため、電圧コンバータのスイッチング動作時に発生するサージ電圧を低減することができる。

本発明によれば、回転電機および回転電機を駆動するための電気回路群（コンバータ、インバータ等）を一体化収容した構造において、電気回路群の冷却性確保と装置体格の小型化とを両立することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

以下の説明で明らかとなるように、本発明は、車両の駆動装置に搭載されたパワー制御ユニットの構造およびその冷却系構成に向けられている。本実施の形態では、パワー制御ユニットを含む車両の駆動装置の代表例として、「回転電機」であるモータおよび内燃機関（エンジン）を車両駆動力源として備えるハイブリッド車両の駆動装置の好ましい構成についてまず説明する。以下に説明するハイブリッド車両の駆動装置は、モータ（以下、モータジェネレータとも称する）と、当該モータジェネレータを駆動するインバータおよびリアクトルを構成部品として有するコンバータを含む電気回路系とが同一ケース内に収容されて一体化された小型化に適した構成を有している。

ただし、本発明の適用は、以下に説明するような駆動装置を搭載したハイブリッド車両に限定されるものではなく、パワー制御ユニットを含む車両の駆動装置であれば、任意の構成のハイブリッド車両および電気自動車等に本発明を適用可能である点について確認的に記載しておく。

［車両の構成要素の説明］
図１は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両１００のモータジェネレータ制御に関する構成を示す回路図である。

図１を参照して、車両１００は、駆動装置２０と、制御装置３０と、電池ユニット４０と、図示しないエンジンおよび車輪とを含む。

駆動装置２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構ＰＳＤと、減速機ＲＤと、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を行なうパワー制御ユニット２１とを備える。

動力分割機構ＰＳＤは、基本的には、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。

動力分割機構ＰＳＤの２つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１の各回転軸にそれぞれ接続され、他の１つの回転軸は減速機ＲＤに接続される。動力分割機構ＰＳＤと一体化された減速機ＲＤによってモータジェネレータＭＧ２の回転は減速されて動力分割機構ＰＳＤに伝達される。

減速機ＲＤの回転軸は、図示しない減速ギヤやディファレンシャルギヤによって車輪に結合されている。なお、減速機ＲＤは必須ではなく、モータジェネレータＭＧ２の回転を減速せずに動力分割機構ＰＳＤに伝達する構成でもよい。

電池ユニット４０には端子４１，４２が設けられている。また駆動装置２０には端子４３，４４が設けられている。車両１００は、さらに、端子４１と端子４３とを結ぶパワーケーブル６と、端子４２と端子４４とを結ぶパワーケーブル８とを含む。

電池ユニット４０は、バッテリＢと、バッテリＢの負極と端子４２との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３と、バッテリＢの正極と端子４１との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、バッテリＢの正極と端子４１との間に直列に接続される、システムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒとを含む。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。

電池ユニット４０は、さらに、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを測定する電圧センサ１０と、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検知する電流センサ１１とを含む。

バッテリＢとしては、ニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や燃料電池などを用いることができる。また、バッテリＢに代わる蓄電装置として電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタを用いることもできる。

パワー制御ユニット２１は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２にそれぞれ対応して設けられるインバータ２２，１４と、インバータ２２，１４に共通して設けられる昇圧コンバータ１２とを含む。

昇圧コンバータ１２は、端子４３，４４間の電圧を昇圧する。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータＭＧ２に出力する。

昇圧コンバータ１２は、一方端が端子４３に接続されるリアクトルＬ１と、昇圧後の電圧ＶＨを出力する昇圧コンバータ１２の出力端子間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２と、平滑用のコンデンサＣ２とを含む。コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する。

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

インバータ１４は車輪を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ１４は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６，およびＷ相アーム１７は、昇圧コンバータ１２の出力ライン間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子
Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。

Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。

Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。

各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ２は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。

電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ２に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置３０へ出力する。

インバータ２２は、昇圧コンバータ１２に対してインバータ１４と並列的に接続される。インバータ２２は、モータジェネレータＭＧ１に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。インバータ２２は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けてたとえばエンジンを始動させるためにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。

また、インバータ２２は、エンジンのクランクシャフトから伝達される回転トルクによってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

インバータ２２の内部の構成は、図示しないがインバータ１４と同様であり、詳細な説明は繰返さない。

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流ＩＢの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動信号ＩＧＯＮを受ける。

ここで、トルク指令値ＴＲ１，モータ回転数ＭＲＮ１およびモータ電流値ＭＣＲＴ１はモータジェネレータＭＧ１に関するものであり、トルク指令値ＴＲ２，モータ回転数ＭＲＮ２およびモータ電流値ＭＣＲＴ２はモータジェネレータＭＧ２に関するものである。

また、電圧ＶＢはバッテリＢの電圧であり、電流ＩＢは、バッテリＢに流れる電流である。電圧ＶＬは昇圧コンバータ１２の昇圧前電圧であり、電圧ＶＨは昇圧コンバータ１２の昇圧後電圧である。

そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤおよび動作禁止を指示する信号ＣＳＤＮを出力する。

さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ２とを出力する。

同様に制御装置３０は、インバータ２２に対して直流電圧をモータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。

図２は、図１における動力分割機構ＰＳＤおよび減速機ＲＤの詳細を説明するための模式図である。

図２を参照して、この車両駆動装置は、モータジェネレータＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ２の回転軸に接続される減速機ＲＤと、減速機ＲＤで減速された回転軸の回転に応じて回転する車軸と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１と、減速機ＲＤとエンジン４とモータジェネレータＭＧ１との間で動力分配を行なう動力分割機構ＰＳＤとを備える。減速機ＲＤは、モータジェネレータＭＧ２から動力分割機構ＰＳＤへの減速比が、たとえば２倍以上である。

エンジン４のクランクシャフト５０とモータジェネレータＭＧ１のロータ３２とモータジェネレータＭＧ２のロータ３７とは同じ軸を中心に回転する。

動力分割機構ＰＳＤは、図２に示す例ではプラネタリギヤであり、クランクシャフト５０に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸に結合されたサンギヤ５１と、クランクシャフト５０と同軸上を回転可能に支持されているリングギヤ５２と、サンギヤ５１とリングギヤ５２との間に配置され、サンギヤ５１の外周を自転しながら公転するピニオンギヤ５３と、クランクシャフト５０の端部に結合され各ピニオンギヤ５３の回転軸を支持するプラネタリキャリヤ５４とを含む。

動力分割機構ＰＳＤは、サンギヤ５１に結合されたサンギヤ軸と、リングギヤ５２に結合されたリングギヤケースおよびプラネタリキャリヤ５４に結合されたクランクシャフト５０の３軸が動力の入出力軸とされる。そしてこの３軸のうちいずれか２軸へ入出力される動力が決定されると、残りの１軸に入出力される動力は他の２軸へ入出力される動力に基づいて定まる。

動力の取出用のカウンタドライブギヤ７０がリングギヤケースの外側に設けられ、リングギヤ５２と一体的に回転する。カウンタドライブギヤ７０は、動力伝達減速ギヤＲＧに接続されている。そしてカウンタドライブギヤ７０と動力伝達減速ギヤＲＧとの間で動力の伝達がなされる。動力伝達減速ギヤＲＧはディファレンシャルギヤＤＥＦを駆動する。また、下り坂等では車輪の回転がディファレンシャルギヤＤＥＦに伝達され、動力伝達減速ギヤＲＧはディファレンシャルギヤＤＥＦによって駆動される。

モータジェネレータＭＧ１は、回転磁界を形成するステータ３１と、ステータ３１内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれているロータ３２とを含む。ステータ３１は、ステータコア３３と、ステータコア３３に巻回される三相コイル３４とを含む。ロータ３２は、動力分割機構ＰＳＤのサンギヤ５１と一体的に回転するサンギヤ軸に結合されている。ステータコア３３は、電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。

モータジェネレータＭＧ１は、ロータ３２に埋め込まれた永久磁石による磁界と三相コイル３４によって形成される磁界との相互作用によりロータ３２を回転駆動する電動機として動作する。またモータジェネレータＭＧ１は、永久磁石による磁界とロータ３２の回転との相互作用により三相コイル３４の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。

モータジェネレータＭＧ２は、回転磁界を形成するステータ３６と、ステータ３６内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれたロータ３７とを含む。ステータ３６は、ステータコア３８と、ステータコア３８に巻回される三相コイル３９とを含む。

ロータ３７は、動力分割機構ＰＳＤのリングギヤ５２と一体的に回転するリングギヤケースに減速機ＲＤによって結合されている。ステータコア３８は、たとえば電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。

モータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界とロータ３７の回転との相互作用により三相コイル３９の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。またモータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界と三相コイル３９によって形成される磁界との相互作用によりロータ３７を回転駆動する電動機として動作する。

減速機ＲＤは、プラネタリギヤの回転要素の一つであるプラネタリキャリヤ６６が車両駆動装置のケースに固定された構造により減速を行なう。すなわち、減速機ＲＤは、ロータ３７のシャフトに結合されたサンギヤ６２と、リングギヤ５２と一体的に回転するリングギヤ６８と、リングギヤ６８およびサンギヤ６２に噛み合いサンギヤ６２の回転をリングギヤ６８に伝達するピニオンギヤ６４とを含む。

たとえば、サンギヤ６２の歯数に対しリングギヤ６８の歯数を２倍以上にすることにより、減速比を２倍以上にすることができる。

［一体化構造における構成要素の配置説明］
次に、モータジェネレータを駆動するインバータおよびコンバータを一体的に収容する駆動装置での各構成要素の配置について説明する。

図３は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の駆動装置２０の外観を示す斜視図である。図４は、駆動装置２０の平面図である。

図３、図４を参照して、駆動装置２０のケースは、ケース１０４とケース１０２とに分割可能に構成されている。ケース１０４は主としてモータジェネレータＭＧ１を収容する部分であり、ケース１０２は、主としてモータジェネレータＭＧ２およびパワー制御ユニット２１を収容する部分である。なお、ケースは、アルミなどの金属材料や耐高温環境および耐潤滑油を備える樹脂材料などで構成することができる。

ケース１０４にはフランジ１０６が形成され、ケース１０２にはフランジ１０５が形成され、フランジ１０６とフランジ１０５とがボルト等で固定されることにより、ケース１０４とケース１０２とが一体化される。

ケース１０２にはパワー制御ユニット２１を組付けるための開口部１０８が設けられている。この開口部１０８の内部左側部分（車両進行方向側）にはコンデンサＣ２が収容され、中央部分にはパワー素子基板１２０と端子台１１６，１１８とが収容され、右側部分にはリアクトルＬ１が収容されている。なお、この開口部１０８は、車両搭載状態においては蓋により閉じられている。また、コンデンサＣ２を右側に、リアクトルＬ１を左側に収容するように入れ換えても良い。

つまり、リアクトルＬ１はモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の回転軸の一方側に配置され、コンデンサＣ２は回転軸の他方側に配置される。そしてコンデンサＣ２とリアクトルＬ１との間の領域にパワー素子基板１２０が配置されている。パワー素子基板１２０の下方にはモータジェネレータＭＧ２が配置されている。

パワー素子基板１２０には、モータジェネレータＭＧ１を制御するインバータ２２と、モータジェネレータＭＧ２を制御するインバータ１４と、昇圧コンバータ１２のアーム部１３とが搭載されている。

インバータ１４とインバータ２２との間の領域には上下に重ねて配置された電源用バスバーが設けられている。インバータ１４のＵ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、Ｗ相アーム１７からはそれぞれ１本ずつのバスバーがモータジェネレータＭＧ２のステータコイルにつながる端子台１１６に向けて設けられている。同様にインバータ２２からも３本のバスバーがモータジェネレータＭＧ１のステータコイルにつながる端子台１１８に向けて設けられている。モータジェネレータＭＧ２のステータコイル側の端子台１１８と端子台１１６との間は、パワーケーブルあるいはバスバーにより接続される。図示を省略しているが、モータジェネレータＭＧ１のステータコイルに対しても端子台が設けられている。

パワー素子基板１２０は高温になるためこれを冷却するためにパワー素子基板１２０の下には通水路が設けられており、通水路への冷却水入口１１４と冷却水出口１１２とがケース１０２に設けられている。なお、この入口や出口などは、たとえば、ケース１０２に対し、フランジ１０６，１０５を貫通させてユニオンナット等を打ち込んで構成される。

図１の電池ユニット４０から端子４３，４４にパワーケーブル６，８を介して与えられた電圧はリアクトルＬ１およびアーム部１３を含む昇圧コンバータ１２によって昇圧されコンデンサＣ２によって平滑化されてインバータ１４および２２に供給される。

このように昇圧コンバータ１２を用いて電池電圧を昇圧して用いることによりバッテリ電圧を２００Ｖ程度に低減しつつ、かつモータジェネレータを５００Ｖを超える高電圧で駆動することが可能となり、電力供給を小電流で行なうことにより電気損失を抑制しかつモータの高出力を実現することができる。

駆動装置２０として、インバータ１４，２２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に加えて、昇圧コンバータ１２も含めて一体化する場合には、比較的大きな部品であるリアクトルＬ１およびコンデンサＣ２の配置場所が問題となる。

図５は、駆動装置２０を図４のＸ１方向から見た側面図である。
図５を参照して、ケース１０２にはモータジェネレータ組付け用および保守用の開口部１０９が設けられており、この開口部１０９は車両搭載状態においては蓋により閉じられている。

開口部１０９の内部にはモータジェネレータＭＧ２が配置されている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相のバスバーが接続されるステータ３６の内部にロータ３７が配置されている。ロータ３７の中央部分には中空のシャフト６０が見えている。

図５に示すように、ケース１０２のパワー制御ユニット２１を収容する収容室にはモータジェネレータＭＧ２のステータ３６が大きく食い込んでいるので、モータジェネレータＭＧ２の一方側にはリアクトルＬ１が配置され、かつ、他方側にはコンデンサＣ２が配置され、大型部品を効率良く収容している。このため、コンパクトなハイブリッド車両の駆動装置が実現できている。

図６は、図４のＶＩ−ＶＩ断面における断面図である。
図６を参照して、モータジェネレータＭＧ２の断面およびパワー制御ユニット２１を収容する収容室の断面が示されている。

このハイブリッド車両の駆動装置は、同軸上に各ロータの回転中心軸が配置されるモータジェネレータＭＧ２およびＭＧ２の奥に配置されるモータジェネレータＭＧ１と、クランクシャフトの回転中心軸と同軸上にかつモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の間に配置される動力分割機構と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を行なうパワー制御ユニット２１とを備える。

パワー制御ユニット２１は、モータジェネレータＭＧ２の回転中心軸に対し、少なくとも一方側にリアクトルＬ１が他方側に平滑用のコンデンサＣ２が分割配置される。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、動力分割機構ＰＳＤ、およびパワー制御ユニット２１は、ケースに収容されて一体化されている。

モータジェネレータＭＧ２の潤滑油がパワー素子基板１２０側に漏れ出ないようにケース１０２には２つの空間を仕切る仕切り隔壁２００が設けられている。この隔壁２００の上面部分にはパワー素子基板１２０を冷却するための通水路１２２が設けられ、この通水路１２２は先に説明した冷却水入口１１４および冷却水出口１１２と連通している。

端子４４からはバスバー１２８によってマイナス側の電源電位がパワー素子基板１２０に伝達される。また、端子４３からは図示しないが他のバスバーによってリアクトルＬ１に対して正の電源電位が伝達される。

なお、このパワー制御ユニット２１を収容する収容室には減速ギヤの回転軸１３０を支持する部分が食い込んでいる。

モータジェネレータＭＧ２の断面部分について説明すると、ステータ３６のコイル３９の巻回部分がステータ内周側に見えており、さらにその内周には、ロータ３７、ケースの隔壁２０２およびロータの中空のシャフト６０が見えている。

図７は、図４のＸ２方向から駆動装置２０を見た側面図である。図７において、パワー素子基板の上部にパワー素子を制御する制御基板１２１が配置されている。

図８は、図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図である。
図７、図８を参照して、エンジンのクランクシャフト５０はダンパ１２４に接続され、ダンパ１２４の出力軸は動力分割機構ＰＳＤに接続される。

エンジンが配置される側からはダンパ１２４、モータジェネレータＭＧ１、動力分割機構ＰＳＤ、減速機ＲＤおよびモータジェネレータＭＧ２の順で、同一の回転軸上に並んでこれらが配置されている。モータジェネレータＭＧ１のロータ３２のシャフトは中空であり、この中空部分にダンパ１２４からの出力軸が貫通している。

モータジェネレータＭＧ１のロータ３２のシャフトは、動力分割機構ＰＳＤ側にサンギヤ５１とスプライン嵌合されている。ダンパ１２４のシャフトは、プラネタリキャリヤ５４と結合されている。プラネタリキャリヤ５４は、ピニオンギヤ５３の回転軸をダンパ１２４のシャフトの周りに回転自在に支持する。ピニオンギヤ５３は、サンギヤ５１およびリングギヤケースの内周に形成された図２のリングギヤ５２と噛み合う。

またモータジェネレータＭＧ２のシャフト６０の減速機ＲＤ側は、サンギヤ６２とスプライン嵌合されている。減速機ＲＤのプラネタリキャリヤ６６は、ケース１０２の隔壁２０２に固定されている。プラネタリキャリヤ６６は、ピニオンギヤ６４の回転軸を支持する。ピニオンギヤ６４は、サンギヤ６２およびリングギヤケースの内周に形成された図２のリングギヤ６８と噛み合う。

図８から理解されるように、モータジェネレータＭＧ１およびダンパ１２４はケース１０４の図右方向の開口部１１１から組付けることができ、モータジェネレータＭＧ２はケース１０２の左方向の開口部１０９から組付けることができ、減速機ＲＤおよび動力分割機構ＰＳＤはフランジ１０５，１０６の合わせ面から組付けることができる。

ケース１０２の開口部１０９は、潤滑油が漏れないように蓋７１および液状ガスケット等で密閉される。ケース１０４の開口部１１１の奥には蓋７２が設けられ、モータジェネレータＭＧ１を収容する空間は潤滑油が漏れないように液状ガスケット等やオイルシール８１によって密閉される。

モータジェネレータＭＧ１のロータ３２のシャフトは、蓋７２との間に設けられたボールベアリング７８および隔壁２０３との間に設けられたボールベアリング７７によって回転自在に支持されている。ロータ３２のシャフトは中空であり、ダンパ１２４のシャフトがその内部を貫通している。ロータ３２のシャフトとダンパ１２４のシャフトの間にはニードルベアリング７９，８０が設けられている。

モータジェネレータＭＧ２のロータ３７のシャフトは、蓋７１との間に設けられたボールベアリング７３および隔壁２０２との間に設けられたボールベアリング７４によって回転自在に支持されている。

減速機ＲＤのリングギヤと動力分割機構ＰＳＤのリングギヤがともに内周に刻まれたリングギヤケースは、隔壁２０２との間に設けられたボールベアリング７５および隔壁２０３との間に設けられたボールベアリング７６によって、回転自在に支持されている。

パワー制御ユニット２１を収容する収容室とモータジェネレータＭＧ２を収容する収容室とはケース１０２の隔壁２０２で隔てられているが、その一部は端子台１１６が挿入される貫通孔でつながっている。この端子台１１６にはモータジェネレータＭＧ２のステータコイルのバスバーが一方側に接続され、インバータ１４のバスバーが他方側に接続される。そしてこれらのバスバーを電気的に接続可能なように、端子台１１６の内部には導電性部材が通されている。つまり端子台１１６は、モータジェネレータＭＧ２側からの潤滑油分を通さないでかつ電気を通すように構成されている。

同様に、端子台１１８によって、パワー制御ユニット２１が収容される空間とモータジェネレータＭＧ１が収容される空間とが、電気を通しかつ潤滑油分を通さない状態で接続されている。

図９は、図４のＩＸ−ＩＸにおける部分断面を示した部分断面図である。さらに、図１０は、図９におけるＸ−Ｘ断面を示した断面図である。

図９および図１０を参照して、パワー制御ユニット２１を収容する収容室においてはリアクトルＬ１の断面が示されている。リアクトルＬ１は、たとえば電磁鋼板が積層されたコア２１０にコイル２１２が巻回された構造を有する。

さらに、図１０に示されるように、リアクトルＬ１に近接して、図６で示された動力伝達減速ギヤＲＧの回転軸１３０が配置され、動力伝達減速ギヤＲＧのカウンタドリブンギヤ１３２が中央部に示される。このカウンタドリブンギヤ１３２は図２のカウンタドライブギヤ７０と噛み合う。そしてこのカウンタドリブンギヤ１３２の同軸上にファイナルドライブギヤ１３３が設けられ、これに噛み合うファイナルドリブンギヤであるディファレンシャルギヤＤＥＦがその下方に示されている。

なお、動力分割機構ＰＳＤと、動力分割機構ＰＳＤからのトルクが伝達される減速ギヤＲＧと、減速ギヤＲＧと噛み合い車輪にトルクを伝達するディファレンシャルギヤＤＥＦとは、全体として、エンジンの発生した動力にモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発生した動力を合成して駆動軸に伝達する「動力伝達機構」に相当する。

また、減速ギヤＲＧおよびディファレンシャルギヤＤＥＦはいずれも、動力分割機構ＰＳＤからのトルクが伝達される「動力伝達ギヤ」に相当する。しかし、減速ギヤＲＧおよびディファレンシャルギヤＤＥＦは必須ではなく、本願発明は、減速ギヤＲＧの無い構成や、ディファレンシャルギヤＤＥＦが駆動装置に一体化されない後輪駆動の構成の車両にも適用が可能である。

さらに、本願発明は、エンジンの加速時等にモータでアシストするようなパラレルハイブリッドにも適用が可能であり、またモータを駆動装置に１つしか一体化させていない構成にも適用が可能である。

［リアクトルＬ１の配置の説明］
図９および図１０を参照して、リアクトルＬ１は、コア２１０の少なくとも一部が、パワー制御ユニット２１を収容する収容室を形成するケース１０２の隔壁に接触するように配置される。

このような配置としたことにより、コア２１０とケース１０２との間では直接的に熱交換を行なうことが可能となる。上記一体化構造の駆動装置では、モータジェネレータＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ２の制御を行なうインバータおよび昇圧コンバータを収容するケース１０２の熱容量が大きくなる。したがって、この熱容量の大きいケース１０２を放熱先として、コア２１０での発熱が放熱される冷却系を構成することができる。その結果、リアクトルＬ１の温度上昇を抑えて昇圧コンバータの効率低下を回避することができる。

なお、図９および図１０で示したリアクトルＬ１の配置において、コイル２１２に関しては、ケース１０２と非接触となるように配置することによって、コイル２１２とケース１０２との間の電気的絶縁を確保している。

このように本発明の実施の形態によれば、熱容量の大きいケース１０２を放熱先としてリアクトルＬ１の冷却性を確保することができる。そのため、リアクトルＬ１をパワー素子基板１２０の冷却系の近傍に配置すること、あるいは、リアクトル冷却用の冷媒を新たに設けることによる配置上の制約を解消することが可能となり、リアクトルＬ１の配置の自由度を高めることができる。

その結果、モータジェネレータおよびモータジェネレータ駆動のためのインバータおよび昇圧コンバータを一体化した車両の駆動装置において、限られたスペースにリアクトルＬ１を効率的に配置することが可能となるため、装置体格を小型化することができる。すなわち、本発明による車両の駆動装置によれば、リアクトルＬ１の冷却性確保と装置体格の小型化とを両立させることができる。

さらに、この発明によれば、ケースを回転軸方向から投影した場合に、ケースのリアクトルＬ１を収容する部分の投影部の車両搭載時の高さが、残りのケースの空間、すなわち、ダンパ１２４、モータジェネレータＭＧ２、動力伝達減速ギヤＲＧおよびディファレンシャルギヤＤＥＦを収容する部分の高さを少なくとも超えないように、ケースが構成されリアクトルＬ１が配置される。特に、本実施の形態では、パワー制御ユニット２１を構成するパワー素子基板１２０、リアクトルＬ１およびコンデンサＣ２のいずれもが、ディファレンシャルギヤＤＥＦを収容するケース部分の外縁とダンパ１２４を収容するケース部分の外縁とで定まる車両駆動装置の鉛直方向の寸法の内側に配置される。これにより、車両の重心を低くすることができ、車両の走行安定性を増すことができる。

また、車両搭載時の水平方向において、ケースのパワー制御ユニット２１とを収容する部分の投影部の位置が残りのケースの空間の投影部の内側に位置するように、ケースが構成されパワー制御ユニット２１が配置される。これにより、車両駆動装置の体格を小さくしている。

［変形例］
また、リアクトルＬ１部分については、図１１に示す変形例とすることも可能である。

図１１には、リアクトル部分の変形例を示すための車両の駆動装置の断面図が示される。

図１１を参照して、リアクトルＬ１は、図９および図１０で示した構成と比較して、熱伝導性を有する絶縁部材２１４でモールドされている点が異なる。

詳細には、リアクトルＬ１は、図９および図１０で示したのと同様に、コア２１０の一部がケース１０２と接触するように配置される。そして、リアクトルＬ１とケース１０２との間に形成される間隙には絶縁部材２１４が設けられる。

絶縁部材２１４の材料としては、例えば絶縁性と高い熱伝導性とを兼ね備えるエポキシ樹脂などを用いることができる。なお、絶縁部材２１４に樹脂を用いた場合、リアクトルＬ１と隔壁２０２との間隙を埋めるように樹脂が充填される。

また、別の例として、例えばグリースなどでリアクトルＬ１とケース１０２との間隙を埋めてリアクトルＬ１の熱をケース１０２に伝達して放熱するような構造としても良い。

本変形例では、リアクトルＬ１と隔壁１０２との間に熱伝導性の絶縁部材２１４を介在させたことにより、リアクトルＬ１の熱は、コア２１０からケース１０２に直接的に伝達して放熱されるとともに、絶縁部材２１４を熱伝達剤としてケース１０２に伝達して放熱されることになる。すなわち、熱容量の大きいケース１０２を放熱先として、リアクトルＬ１の熱を効率良く放熱することができる。したがって、本変更例によれば、図９および図１０で示した構成と比較して、リアクトルＬ１の放熱性をより一層高めることができる。

このように本変形例においても、ケース内に形成された空きスペースを有効に利用して配置されたリアクトルＬ１の冷却性を確保することができる。その結果、リアクトルＬ１の温度上昇を抑えながら、駆動装置の体格の小型化を実現することができる。

さらに、リアクトルＬ１を、ディファレンシャルギヤＤＥＦを収容するケース部分の外縁とダンパ１２４を収容するケース部分の外縁とで定まる車両駆動装置の鉛直方向の寸法の内側に配置することによって、車両の重心を低くすることができ、車両の走行安定性を増すことができる。

［パワー素子基板１２０の冷却系統の説明］
図１２は、パワー素子基板１２０を冷却する冷却水の通水路を説明するための図である。

図１２を参照して、図４のパワー素子基板１２０を取外した状態が示されている。冷却水入口１１４から冷却水が矢印１４１〜１４７に示す向きで流れ、冷却水出口１１２から排出され、冷却水は車両前方に配置されるラジエータ（図示せず）に送出される。この矢印１４１〜１４７で示すように冷却水が流れるようにケース１０２の表面またはパワー素子基板１２０の裏面にはリブまたはフィンが設けられている。

なお、パワー素子基板１２０は水密性を保つため液状ガスケットなどが塗布され、そしてねじ穴１５１〜１５９を用いてねじ止めされる。

なお、図１２では、パワー素子基板１２０を水密性の蓋をした場合を説明したが、例えば冷却水入口１１４と冷却水出口１１２とを結び矢印１４１〜１４７に示す流路が設けられた配管を内部に埋設しておいてもよい。

このような冷却水の流路を有する冷却系統を、図４に示したパワー素子基板１２０に適用することによって、昇圧コンバータ１２のアーム部１３およびインバータ１４，２２は、冷却水の流路において直列に配設された構成となる。これにより、昇圧コンバータ１２のアーム部１３およびインバータ１４，２２の冷却系統を共通化することができ、車両における冷却システムの小型化が図られる。

さらに、本実施の形態によれば、このような配設構成において、昇圧コンバータ１２のアーム部１３は、冷却水入口１１４から見てインバータ１４，２２の上流側に配設されている。

このような配設構成とするのは、昇圧コンバータ１２のアーム部１３の発熱量が、インバータ１４およびインバータ２２の発熱量よりも大きいため、冷却水入口１１４から見て昇圧コンバータ１２のアーム部１３およびインバータ１４，２２の順に上流側から配設し、パワー素子基板１２０を効率的に冷却するためである。

詳細には、パワー素子基板１２０において、昇圧コンバータ１２のアーム部１３およびインバータ１４，２２の間には、スイッチング動作時に発生する電力損失の違いに起因して発熱量に大小関係が生じる。特に、昇圧コンバータ１２のアーム部１３は、パワー素子のスイッチング周波数がインバータ１４，２２よりも高い分、インバータ１４，２２と比べて、パワー素子のターンオンまたはターンオフ時に発生するスイッチング損失が大きくなる。そのため、昇圧コンバータ１２のアーム部１３は、インバータ１４，２２よりも発熱量が大きい傾向にある。

このとき冷却水の流路において、昇圧コンバータ１２のアーム部１３がインバータ１４，２２よりも下流側に配設されていれば、インバータ１４，２２との熱交換により温度が高くなった冷却水がアーム部１３に供給されるため、高温のアーム部１３の冷却性を確保することが困難となる。

これに対して、本実施の形態によれば、アーム部１３をインバータ１４，２２よりも上流側に配設することによって、低温の冷却水がアーム部１３に供給されるため、アーム部１３の冷却性を確保できる。なお、発熱量が大きいアーム部１３と熱交換を行なった後の冷却水がインバータ１４，２２に供給されることになるが、発熱量が小さく比較的低温となるインバータ１４，２２に対しては冷却性が損なわれることがない。したがって、冷却水の流量を増加するといった冷却系統の能力を高める必要なく、パワー素子基板１２０を効率的に冷却することができる。その結果、冷却系統の大型化を防止することができるため、駆動装置の体格の小型化に有効である。

［変形例］
図１３は、パワー素子基板１２０の冷却系統の変形例を説明するための図である。

図１３を参照して、図４のパワー素子基板１２０が模式的に示されている。パワー素子基板１２０は、上述したようにコンデンサＣ２とリアクトルＬ１との間の領域に配置されている。そして、パワー素子基板１２０には、モータジェネレータＭＧ１を制御するインバータ２２と、モータジェネレータＭＧ２を制御するインバータ１４と、昇圧コンバータ１２のアーム部１３とが搭載されている。なお、パワー素子基板１２０の下方には、図１２で示した冷却水の流路が設けられている。

本変形例では、パワー素子基板１２０において、昇圧コンバータ１２のアーム部１３が冷却水の流路の最上流に配設され、インバータ１４が当該流路の下流側に配設され、インバータ２２が当該流路の最下流に配設される。図１４には、図１３に示されるパワー素子基板の冷却構造が概念的に示される。

図１４を参照して、ラジエータ４００の第１ポートとパワー素子基板１２０との間に冷媒路４０２が設けられ、パワー素子基板１２０とウォーターポンプ４０８との間に冷媒路４０４が設けられ、ウォーターポンプ４０８とラジエータ４００の第２ポートとの間に冷媒路４０６が設けられる。なお、冷媒路４０２および４０４は、図１３に示した冷却水入口１１４および冷却水出口１１２にそれぞれ結合されている。

ウォーターポンプ４０８は、不凍液などの冷却水を循環させるためのポンプであって、図に示される矢印の方向に冷却水を循環させる。ラジエータ４００は、パワー素子基板１２０を経由してきた冷却水を冷却する。

そして、パワー素子基板１２０においては、昇圧コンバータ１２のアーム部１３、インバータ１４およびインバータ２２が、図示しない流路において直列に接続されている。さらに、ラジエータ４００からみて上流側から昇圧コンバータ１２のアーム部１３、インバータ１４およびインバータ２２の順に配設されている。

このような配設構成は、上述したように昇圧コンバータ１２のアーム部１３の発熱量が相対的に大きいことに加えて、インバータ１４およびインバータ２２の間で発熱量が異なることを考慮したものである。

詳細には、本実施の形態では、モータジェネレータＭＧ１は主に発電用途に用いられ、モータジェネレータＭＧ２は主に車両駆動力発生用に用いられるため、モータジェネレータＭＧ１の駆動電流よりもモータジェネレータＭＧ２の駆動電流が高くなる傾向がある。そのため、インバータ１４は、パワー素子を流れる電流がインバータ２２よりも高い分、インバータ２２と比べて、パワー素子のオン状態またはオフ状態時に発生する定常損失が大きくなる。すなわち、インバータ１４は、インバータ２２よりも発熱量が大きくなり、その結果、昇圧コンバータ１２のアーム部１３およびインバータ１４，２２の間には、昇圧コンバータ１２のアーム部１３の発熱量が最も大きく、インバータ２２の発熱量が最も小さくなるという関係が成り立つ。

そこで、本変形例では、発熱量の大きい昇圧コンバータ１２、インバータ１４およびインバータ２２の順に上流側から配設することによって、冷却系統の能力を高める必要なく、パワー素子基板１２０をより効率的に冷却することができる。その結果、冷却系統の大型化を防止することができるため、駆動装置の体格の小型化により一層有効である。

なお、本変形例では、冷却水入口１１４からみて上流側から昇圧コンバータ１２のアーム部１３、インバータ１４およびインバータ２２の順に配設する場合について説明したが、配設する順序は当該場合に限定されず、発熱量が大きいものから順に配設する構成とすればよい。

また、本実施の形態およびその変形例によれば、モータジェネレータＭＧ１側に流路の冷却水入口１１４および冷却水出口１１２を設けることにより、コンデンサＣ２およびリアクトルＬ１をパワー素子基板１２０の両側に配置しても、冷却水の入出力経路を確保することができる。なお、モータジェネレータＭＧ１の反対側に設けることも可能ではあるが、ハイブリッド車両の駆動装置をエンジンルームに配置した場合には、ボディが近接しているので作業性が悪いためモータジェネレータＭＧ１側に流路の冷却水入口１１４および冷却水出口１１２を設けるのが好ましい。

なお、リアクトルＬ１を、昇圧コンバータ１２のアーム部１３に近接するように配置することによって、アーム部１３とリアクトルＬ１とを電気的に接続するための導線部材（例えば、図１３のバスバー３００，３０２）の配線長を短くすることができる。その結果、当該導線部材の配線インダクタンスを小さくできるため、アーム部１３のスイッチング動作時に発生するサージ電圧を低減することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、モータジェネレータおよびモータジェネレータ駆動のためのインバータおよび昇圧コンバータを一体的に収容した駆動装置を実現するとともに、一体化構造においても、限られたスペースに効率的に配置されたリアクトルの放熱性を高めることができる。

また、インバータおよび昇圧コンバータを構成するパワー素子を一体的に搭載したパワー素子基板において、冷却系統の能力を高めることなく、冷却性を確保することが可能となる。

その結果、電気回路群の冷却性の確保と駆動装置体格の小型化との両立が実現される。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１に係るハイブリッド車両のモータジェネレータ制御に関する構成を示す回路図である。図１における動力分割機構および減速機の詳細を説明するための模式図である。本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の外観を示す斜視図である。駆動装置の平面図である。駆動装置を図４のＸ１方向から見た側面図である。図４のＶＩ−ＶＩ断面における断面図である。図４のＸ２方向から駆動装置を見た側面図である。図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図である。図４のＩＸ−ＩＸにおける部分断面を示した部分断面図である。図９におけるＸ−Ｘ断面を示した断面図である。リアクトル部分の変形例を示すための車両の駆動装置の断面図である。パワー素子基板を冷却する冷却水の通水路を説明するための図である。パワー素子基板の冷却系統の変形例を説明するための図である。図１３に示されるパワー素子基板の冷却構造を概念的に示したブロック図である。

符号の説明

４エンジン、６，８パワーケーブル、１０電圧センサ、１１，２４電流センサ、１２昇圧コンバータ、１３アーム部、１４，２２インバータ、１５Ｕ相アーム、１６Ｖ相アーム、１７Ｗ相アーム、２０駆動装置、２１パワー制御ユニット、２４電流センサ、３０制御装置、３１，３６ステータ、３２，３７ロータ、３３，３８ステータコア、３４，３９三相コイル、４０電池ユニット、４１〜４４端子、５０クランクシャフト、５１，６２サンギヤ、５２，６８リングギヤ、５３，６４ピニオンギヤ、５４，６６プラネタリキャリヤ、６０シャフト、７０カウンタドライブギヤ、７１，７２蓋、７３〜７８ボールベアリング、７９，８０ニードルベアリング、８１オイルシール、１００ハイブリッド車両、１０２，１０４ケース、１０５，１０６フランジ、１０８，１０９，１１１開口部、１１２冷却水出口、１１４冷却水入口、１１６，１１８端子台、１２０パワー素子基板、１２１制御基板、１２２通水路、１２４ダンパ、１２８バスバー、１３０回転軸、１３２カウンタドリブンギヤ、１３３ファイナルドライブギヤ、２００，２０２，２０３隔壁、２１０コア、２１２コイル、２１４絶縁部材、３００，３０２バスバー、４００ラジエータ、４０２，４０４，４０６冷媒路、４０８ウォーターポンプ、Ｂバッテリ、Ｃ２コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ダイオード、ＤＥＦディファレンシャルギヤ、Ｌ１リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２モータジェネレータ、ＰＳＤ動力分割機構、Ｑ１〜Ｑ８ＩＧＢＴ素子、Ｒ制限抵抗、ＲＤ減速機、ＲＧ動力伝達減速ギヤ、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３システムメインリレー。

Claims

回転電機と、
前記回転電機の制御を行なうパワー制御ユニットと、
前記回転電機および前記パワー制御ユニットを収容するケースとを備え、
前記パワー制御ユニットは、
前記回転電機を駆動するインバータと、
リアクトルを含んで構成され、電源電圧を昇圧して前記インバータに与えるための電圧コンバータとを含み、
前記リアクトルは、
前記ケースと熱の授受を行なうように配されたコアと、
前記コアに巻回されるコイルとを含む、車両の駆動装置。
前記コアは、少なくとも一部が前記ケースに接触して熱の授受を行なうように配置される、請求項１に記載の車両の駆動装置。
前記リアクトルと前記ケースとの間に設けられる間隙の少なくとも一部に配された、熱伝導性を有する絶縁部材をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の車両の駆動装置。
前記絶縁部材は、熱伝導性を有する絶縁樹脂を含み、
前記絶縁樹脂は、前記リアクトルと前記ケースとの間に設けられる間隙に充填される、請求項３に記載の車両の駆動装置。
前記車両には内燃機関がさらに搭載され、
前記駆動装置は、
前記内燃機関のクランクシャフトが結合されるダンパと、
前記内燃機関の発生した動力に前記回転電機の発生した動力を合成して駆動軸に伝達する動力伝達機構とをさらに備え、
前記ケースは、前記ダンパ、前記回転電機、および前記動力伝達機構を収容するように一体的に構成される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両の駆動装置。
前記パワー制御ユニットは、前記インバータおよび前記電圧コンバータのパワー素子が搭載された回路素子基板をさらに含み、
前記リアクトルおよび前記回路素子基板は、回転軸方向から投影した場合に、前記ケースの前記ダンパ、前記回転電機、および前記動力伝達機構を収容する部分の投影部の車両搭載時の鉛直方向の寸法に収まるように、前記ケース内に配置される、請求項５に記載の車両の駆動装置。
前記パワー制御ユニットは、前記インバータおよび前記電圧コンバータのパワー素子が搭載された回路素子基板をさらに含み、
前記リアクトルおよび前記回路素子基板は、回転軸方向から投影した場合に、前記ケースの前記ダンパ、前記回転電機、および前記動力伝達機構を収容する部分の投影部の車両搭載時の水平方向の寸法に収まるように、前記ケース内に配置される、請求項５に記載の車両の駆動装置。
前記パワー制御ユニットは、主平面に、前記インバータおよび前記電圧コンバータのパワー素子が搭載された回路素子基板をさらに含み、
前記回路素子基板の主平面の反対側には、前記パワー素子基板を冷却する冷却媒体を通流する流路が設けられ、
前記インバータおよび前記電圧コンバータのうちの相対的に発熱量が大きい方のパワー素子は、前記流路において、前記インバータおよび前記電圧コンバータのうちの相対的に発熱量が小さい方のパワー素子よりも上流側に配設される、請求項１に記載の車両の駆動装置。
前記回転電機は、第１および第２の回転電機を含み、
前記インバータは、前記第１および第２の回転電機にそれぞれ対応して設けられる第１および第２のインバータを含み、
前記パワー制御ユニットは、主平面に、前記第１および第２のインバータおよび前記電圧コンバータのパワー素子が搭載された回路素子基板をさらに含み、
前記回路素子基板の主平面の反対側には、前記パワー素子基板を冷却する冷却媒体を通流する流路が設けられ、
前記第１および第２のインバータおよび前記電圧コンバータのうちの相対的に発熱量が大きい方のパワー素子は、前記流路において、前記第１および第２のインバータおよび前記電圧コンバータのうちの相対的に発熱量が小さい方のパワー素子よりも上流側に配設される、請求項１に記載の車両の駆動装置。
前記第１の回転電機は、前記車両の駆動輪に連結されるモータであり、
前記第２の回転電機は、前記内燃機関に連結される発電機であり、
前記第１のインバータのパワー素子は、前記流路において、前記第２のインバータのパワー素子よりも上流側に配設される、請求項９に記載の車両の駆動装置。
前記電圧コンバータのパワー素子は、前記流路において、前記第１および第２のインバータのパワー素子よりも上流側に配設される、請求項１０に記載の車両の駆動装置。
前記電圧コンバータは、出力電圧を平滑化するためのコンデンサをさらに含み、
前記回路素子基板は、少なくとも一部分が前記リアクトルと前記コンデンサとの間の領域に配置され、
前記パワー制御ユニットは、前記電圧コンバータのパワー素子と前記リアクトルとを電気的に接続するための導線部材をさらに含み、
前記流路は、前記冷却媒体の入口と出口とが設けられ、
前記電圧コンバータのパワー素子は、前記第１および第２のインバータのパワー素子よりも、前記リアクトルおよび前記冷却媒体の入口に近接するように配設される、請求項１１に記載の車両の駆動装置。