JP2010045949A - 車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用駆動装置において、簡易な構造により、回転電機とインバータとを容易に電気的に接続することができるようにする。
【解決手段】第１ケース５２は、第１ＭＧ１４を収容する。第２ケース５４は、第１ケース５２に連結し、第２ＭＧ１６とこれの外周側に一体に設けられたインバータ３０とを収容する。インバータ３０の側面３１と第１ケース５２とが径方向で重なり合っている構成される。これにより、インバータ３０の側面３１から外部を経由せず、直接に第１ケース５２の内部に導電体を配策することができる。よって、第１モータ１４とインバータ３０とが収容されるケースが異なっても、これらを容易に電気的に接続することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用駆動装置、特に回転電機とインバータとが一体に設けられた車両用駆動装置に関する。

従来の車両用駆動装置に関して、例えば、下記特許文献１には、冷却水路内におけるエアを容易に除去することを目的としたインバータ一体型回転電機が開示されている。この文献においては、回転電機であるモータジェネレータにインバータが据え付けられ、モータジェネレータおよびインバータが一体に形成されている。

また、下記特許文献２においては、複数の電動機（回転電機）を個別のケース部分に内蔵する駆動装置において、各電動機に対応するインバータを一体化した駆動装置が開示されている。この文献においては、駆動装置ケースにインバータケースが取り付けられ、インバータと各電動機が電線やバスバーなどを介して電気的にそれぞれ接続されている。

特開２００５−３３３７４７号公報 特開２００４−３４３８４５号公報

上記特許文献２においては、回転電機が二個ある場合、二個のケース部分のうちの一つにインバータが纏めて取り付けられている。このような構成においては、インバータが取り付けられるケース部分に収容される回転電機とインバータとは近接しているため、これらを容易に電気的に接続することができるが、もう一方の回転電機とインバータとは離れているため、これらの電気的な接続に手間がかかるという問題があった。

本発明の目的は、簡易な構造により、回転電機とインバータとを容易に電気的に接続することができる車両用駆動装置を提供することにある。

本発明は、駆動力を発生する第１及び第２回転電機と、これらの回転電機とバッテリとの間で授受される電力を制御するインバータと、第１回転電機を収容する第１ケースと、第１ケースに連結され、第２回転電機とこれの外周側に一体に設けられたインバータとを収容する第２ケースと、を有する車両用駆動装置において、インバータの側面と第１ケースとが径方向で重なり合っていることを特徴とする。

また、第１回転電機は、これの外周側に、インバータと電気的に接続する端子台を有し、端子台は、インバータに向かい軸方向に伸びていることを特徴とする。

また、端子台は三相交流用の３つの個別端子台で構成され、これらの個別端子台は周方向に間隔を空けて配置されることができる。

また、第１ケースは、これの本体から径方向内側に突出し、個別端子台間の隙間に入り込むように形成された突起部を有することができる。

さらに、突起部には、第１ケースと、第１ケースの端部に配置され、第１ケースの開口を覆うハウジングカバーとを締結するボルトが貫通することができる。

本発明の目的は、簡易な構造により、回転電機とインバータとを容易に電気的に接続することができる車両用駆動装置を提供することにある。

以下、本発明の車両用駆動装置に係る実施形態について、図を用いて説明する。なお、一例として、内燃機関と回転電機との出力で走行する車両、すなわちハイブリッド車両を挙げ、この車両に搭載される車両用駆動装置について説明する。なお、本発明は、ハイブリッド車両に限らず、電気で駆動する電気自動車に搭載される車両用駆動装置にも適用できる。

まず、本実施形態に係る車両用駆動装置５０を搭載するハイブリッド車両１０の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両１０の概略構成を示す図である。ハイブリッド車両１０は、原動機として内燃機関（以下、エンジンと記す）１２と、第１の回転電機（以下、第１ＭＧと記す）１４と、第２の回転電機（以下、第２ＭＧと記す）１６とを有する。原動機１２，１４，１６には、これらの動力を分配、統合する動力分配統合機構１８が接続されている。動力分配統合機構１８には、減速機構２０を介して駆動輪２２が接続されている。各原動機１２，１４，１６の動力は、動力分配統合機構１８により統合された後、減速機構２０を介して駆動輪２２に伝達され、ハイブリッド車両１０が走行する。

ハイブリッド車両１０は、エンジン１２と第１及び第２ＭＧ１４，１６の出力を制御することにより、様々な態様の走行を行うことができる。例えば、エンジン１２または第２ＭＧ１６のどちらか一方で走行する、エンジン１２と第２ＭＧ１６とを協調して走行する、またエンジン１２の出力の一部により第１ＭＧ１４で発電を行うなど様々な態様の走行を行うことができる。さらに、減速時において、駆動輪２２から入力されるハイブリッド車両１０の運動エネルギにより第２ＭＧ１６で回生発電を行うこともできる。

第１及び第２ＭＧ１４，１６は、発電機として機能するとともに、電動機として機能する同期モータである。第１及び第２ＭＧ１４，１６は、インバータ３０を介してバッテリ３２に接続される。インバータ３０は、第１及び第２ＭＧ１４，１６とバッテリ３２との間で授受される電力を制御する。インバータ３０は、第１及び第２ＭＧ１４，１６にそれぞれ対応するインバータ回路（図２参照）を含む。バッテリ３２は、充放電可能な二次電池、例えばニッケル水素二次電池またはリチウムイオン二次電池などで構成される。もちろん、バッテリ３２に代えて二次電池以外の充放電可能な蓄電器、例えばキャパシタを用いることもできる。バッテリ３２に蓄えられる電力は、インバータ３０により直流電流から三相交流電流に変換された後に、第１及び第２ＭＧ１４，１６に供給されて、これらのＭＧ１４，１６を駆動する。また、回生時に第１及び第２ＭＧ１４，１６で発電された電力は、インバータ３０により三相交流電流から直流電流に変換された後に、バッテリ３２に送られて蓄えられる。このように、第１及び第２ＭＧ１４，１６は、電動機および発電機として機能することができる。

インバータ３０について、図２を用いて詳述する。図２は、第１ＭＧ１４とインバータ回路３０ａとを結ぶ電気回路図である。インバータ３０は、２つのインバータ回路を有する。これらのインバータ回路は、第１及び第２ＭＧにそれぞれ対応する。本実施形態においては、第１ＭＧ１４と一方のインバータ回路３０ａとを結ぶ電気回路について説明し、第２ＭＧ１６と他方のインバータ回路とを結ぶ電気回路については説明を省略する。

インバータ回路３０ａにおいては、バッテリ３２に接続される正極母線３６と負極母線３８との間に、Ｕ相アーム４０、Ｖ相アーム４２とＷ相アーム４４が並列に設けられる。Ｕ相アーム４０には、スイッチング素子４６ａとスイッチング素子４６ｂとが直列接続され、Ｖ相アーム４２には、スイッチング素子４６ｃとスイッチング素子４６ｄとが直列接続され、Ｗ相アーム４４には、スイッチング素子４６ｅとスイッチング素子４６ｆとが直列接続される。スイッチング素子４６ａ〜４６ｆは、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、パワートランジスタ、サイリスタ等から構成される。

各相アーム４０，４２，４４の中間点は、第１ＭＧ１４の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、Ｕ相アーム４０の中間点は、第１ＭＧ１４のＵ相コイルの一端に接続され、Ｖ相アーム４２の中間点は、第１ＭＧ１４のＶ相コイルの一端に接続され、Ｗ相アーム４４の中間点は、第１ＭＧ１４のＷ相コイルの一端に接続される。なお、第１ＭＧ１４は、第１ＭＧ１４の各相コイルの他端が中点に共通に接続されて構成される。

また、インバータ回路３０ａにおいては、バッテリ３２に接続される正極母線３６と負極母線３８との間に、コンデンサ４８が各相アーム４０，４２，４４に対し並列に設けられている。コンデンサ４８は、バッテリ３２からインバータ回路３０ａに供給された直流の電圧を平滑化する。

なお、インバータ３０は、バッテリ３２から供給される電力の電圧を昇圧する昇圧コンバータ（図示せず）を含むことができる。

次に、車両用駆動装置５０について図３から５を用いて説明する。図３は、本実施形態における車両用駆動装置５０を示す側面図である。図４は、図３のＡ−Ａ線による断面を示す図である。図５は、図３のＢ方向から見たインバータ３０と端子台６０を示す図である。

車両用駆動装置５０は、第１ＭＧ１４を収容する第１ケース５２と、第２ＭＧ１６とインバータ３０を収容する第２ケース５４とを有する。第二ケース５４は、第２ＭＧを収容する第２ＭＧ収容部５６と、インバータ３０を収容するインバータ収容部５８とを有する。第１及び第２ケース５２，５４は、アルミニウム等の金属から形成されている。

第１ケース５２と第２ケース５４とは、軸方向に連結されている。第１ケース５２は、第１ＭＧ１４の他に、上述した動力分配統合機構１８と減速機構２０とを収容することもできる。第２ケース５４には、第２ＭＧ１６とこれの外周側にインバータ３０とを収容する。第１ＭＧ１４の回転軸（図示せず）と第２ＭＧ１６の回転軸（図示せず）は、互いにずれて軸方向に平行に伸びている。

本発明に係る車両用駆動装置５０は、インバータ３０の側面３１と第１ケース５２とが径方向で重なり合っていることを特徴とする。第２ケース５４に収容されたインバータ３０と第１ケース５２に収容された第１モータ１４とは電気的に接続される。このため、インバータ３０から第１ＭＧ１４までの間を、電線またはバスバーなどの導電体で配策する必要がある。上述のようにインバータ３０の側面３１と第１ケース５２とが径方向で重なり合っているように構成されると、インバータ３０の側面３１から外部を経由せず、直接に第１ケース５２の内部に導電体を配策することができる。よって、第１モータ１４とインバータ３０とを収容するケースが互いに異なっても、これらを容易に電気的に接続することができる。なお、インバータ３０と第２ＭＧ１６は、ともに同じ第２ケース５４に収容されているので、これらを容易に電気的に接続することができる。

本実施形態の車両用駆動装置５０においては、第１ＭＧ１４は、これの外周側に、インバータ３０と電気的に接続する端子台６０を有する。端子台６０は、インバータ３０に向かい軸方向に伸びている。このため、端子台６０とインバータ３０との間の導電体は直線的に配策される。このように導電体が屈曲することなく直線的に配策されることにより、第１ＭＧ１４とインバータ３０との間隔を軸方向において小さくすることができ、車両用駆動装置５０を小型化することができる。

端子台６０は、三相交流用の３つの個別端子台６２で構成される。図４に示されるように、これらの個別端子台６２は、第１ＭＧ１４の外周部に沿って周方向に配置される。これにより、第１ケース５２の径方向の大きさを小さくすることができる。また、個別端子台６２は、周方向に間隔を空けて配置される。本実施形態においては、１つの個別端子台６２のみが他の２つの個別端子台６２に対して間隔を空けて配置されている。そして、個別端子台６２間の隙間には、第１ケース５２の本体から径方向内側に突出した突起部６４が、その隙間に入り込むように形成されている。本実施形態の車両用駆動装置５０によれば、突起部６４が第１ケース５２の本体を補強するので、第１ＭＧ１４などの動作による振動により生じる第１ケース５２の応力が低減し、第１ケース５２の本体の損傷が抑制される。よって、第１ケース５２の耐久性を改善することができる。なお、１つの個別端子台６２のみが他の２つの個別端子台６２に対して間隔を空けて配置されている場合について説明したが、３つの個別端子台６２がそれぞれ間隔を空けて配置されてもよい。この場合は、それぞれの間隔に突起部６４が第１ケース５２の本体から入り込むように形成されることもできる。

また、突起部６４には、第１ケース５２と、第１ケースの端部に配置され、第１ケースの開口を覆うハウジングカバー６８とを締結するボルト６６が貫通している。これにより、第１ＭＧ１４の外周に沿って第１ケース５２に配置されるボルト６６の間隔が、個別端子台６２が３つ設けられることにより大きく空いてしまうことが防止される。よって、第１ケース５２とハウジングカバー６８とにねじれ等が生じたときに、これらが互いに接触する接触面が開いてしまうことを防ぐことができる。

本実施形態におけるハイブリッド車両の概略構成を示す図である。 第１ＭＧとインバータ回路とを結ぶ電気回路図である。 本実施形態における車両用駆動装置を示す側面図である。 図３のＡ−Ａ線による断面を示す図である。 図３のＢ方向から見たインバータと端子台を示す図である。

符号の説明

１０ ハイブリッド車両、１４ 第１ＭＧ、１６ 第２ＭＧ、３０ インバータ、５０ 車両用駆動装置、５２ 第１ケース、５４ 第２ケース、６０ 端子台、６２ 個別端子台、６４ 突起部、６６ ボルト、６８ ハウジングカバー。

Claims (5)

1. 駆動力を発生する第１及び第２回転電機と、
   これらの回転電機とバッテリとの間で授受される電力を制御するインバータと、
   第１回転電機を収容する第１ケースと、
   第１ケースに連結され、第２回転電機とこれの外周側に一体に設けられたインバータとを収容する第２ケースと、
   を有する車両用駆動装置において、
   インバータの側面と第１ケースとが径方向で重なり合っている、
   ことを特徴とする車両用駆動装置。
2. 請求項１に記載の車両用駆動装置において、
   第１回転電機は、これの外周側に、インバータと電気的に接続する端子台を有し、
   端子台は、インバータに向かい軸方向に伸びている、
   ことを特徴とする車両用駆動装置。
3. 請求項２に記載の車両用駆動装置において、
   端子台は三相交流用の３つの個別端子台で構成され、これらの個別端子台は周方向に間隔を空けて配置される、
   ことを特徴とする車両用駆動装置。
4. 請求項３に記載の車両用駆動装置において、
   第１ケースは、これの本体から径方向内側に突出し、個別端子台間の隙間に入り込むように形成された突起部を有する、
   ことを特徴とする車両用駆動装置。
5. 請求項４に記載の車両用駆動装置において、
   突起部には、第１ケースと、第１ケースの端部に配置され、第１ケースの開口を覆うハウジングカバーとを締結するボルトが貫通する、
   ことを特徴とする車両用駆動装置。

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