JP2011140298A - ハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置を提供する。
【解決手段】内燃機関、複数の電気機械および電気エネルギー貯蔵装置を備え、各電気エネルギー貯蔵装置及び各電気機械それぞれにコンバータを割り当て、割り当てた各コンバータを結合してモジュール式コンバータユニット１７を形成し、コンバータユニットが基本モジュール１８を有し、基本モジュールが第１電気機械に割り当てるコンバータ１６と冷却するための接続部２０，２１と車体に取り付ける締結手段２４とコンバータ及び第１電気機械と接続する接続部２３とを有すると共に、少なくとも１つの補助モジュール１９を有し、補助モジュールが基本モジュールに結合可能で、第２電気機械に割り当てるコンバータ１５と第２電気機械に接続する接続部２５とを有し、補助モジュールを基本モジュールを介して冷却可能に車体に取り付け、電気エネルギー貯蔵装置のコンバータに結合できるように構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１の前段によるハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置に関する。

本技術分野において、ハイブリッド駆動装置を備えた自動車が知られている。ハイブリッド駆動装置は、内燃機関に加えて、発電機またはモータとして作動させることができる少なくとも１つの電気機械を有している。電気エネルギー貯蔵装置がそのまたは各電気機械と相互作用し、そのまたは各電気機械がモータとして作動する時は、大部分（かなりの程度まで）放電され、そのまたは各電気機械が発電機として作動する時は、大部分（かなりの程度まで）充電される。ハイブリッド車両の電気エネルギー貯蔵装置には、コンバータが割り当てられている。さらに、そのまたは各電気機械に、それぞれのコンバータが割り当てられている。ハイブリッド駆動装置が、複数の電気機械、したがって電気機械に割り当てられた複数のコンバータを有する場合、自動車のコンバータの省スペースな統合が問題となる。

米国特許２００８／０２ ５１ ９０９ Ａ１号明細書 米国特許２００６／０２ ０８ ６６０ Ａ１号明細書 欧州特許１ ８４３ ４５６ Ａ２号明細書

この背景に対して、本発明は、ハイブリッド車両の新規なハイブリッド駆動装置を提供するという問題に基づく。

この問題は、請求項１に記載のハイブリッド駆動装置によって解決される。本発明によれば、電気機械に割り当てられたコンバータは、結合されてモジュール式コンバータユニットを形成し、コンバータユニットは基本モジュールを有し、基本モジュールは、第１に、第１電気機械に割り当てられるコンバータと、第２に、コンバータユニットを冷却するための接続部、コンバータユニットを車体構造に取り付ける締結手段、電気エネルギー貯蔵装置に割り当てられるコンバータと電気的に接続する接続部、および第１電気機械に電気的に接続する接続部とを有し、コンバータユニットは、少なくとも１つの補助モジュールをさらに有し、少なくとも１つの補助モジュールは、基本モジュールに結合されることが可能であり、第１に、第２電気機械に割り当てられるコンバータと、第２に、それぞれの第２電気機械に電気的に接続する接続部とを有し、かつ、それぞれの補助モジュールを、基本モジュールを介して冷却することができ、基本モジュールを介して車体構造に取り付けることができ、かつ基本モジュールを介して電気エネルギー貯蔵装置のコンバータに電気的に結合することができるように、基本モジュールに結合されることが可能である。

本発明は、複数の電気機械を備えたハイブリッド駆動装置の場合、電気機械に割り当てられたコンバータが結合されてコンバータユニットを形成するということを提案する。コンバータユニットは基本モジュールを有し、それは、コンバータユニットをハイブリッド車両の車体構造に機械的に取り付け、コンバータユニットを電気エネルギー貯蔵装置のコンバータに電気的に取り付け、かつコンバータユニットを冷却回路に取り付ける目的を果たす。さらに、基本モジュールはコンバータを有し、それはハイブリッド駆動装置の第１電気機械と相互作用する。基本モジュールに加えて、コンバータユニットは少なくとも１つの補助モジュールを備え、それは、基本モジュールに結合されるのが可能であり、かつコンバータを備え、コンバータはハイブリッド駆動装置の第２電気機械と相互作用する。補助モジュールは、基本モジュールを介して、車体構造に機械的に結合され、電気エネルギー貯蔵装置のコンバータに電気的に結合され、かつ冷却の目的で冷却回路に結合される。基本モジュールとそのまたは各補助モジュールとは、各々別個の接続部を介して、基本モジュールまたは補助モジュールのそれぞれのコンバータが相互作用する電気機械に、個々に電気的に結合される。本発明により、ハイブリッド駆動装置の電気機械の複数のコンバータをハイブリッド車両に省スペースで統合することができる。

本発明の有利な発展形態によれば、基本モジュールは、コンバータユニットを冷却するために接続部に接続されかつ内部に冷却媒体が流れる冷却要素を有し、冷却要素は、基本モジュールのコンバータとその補助モジュールまたは各補助モジュールのコンバータとの両方を冷却する。冷却要素により、コンバータユニットの、したがって基本モジュールのコンバータおよびそのまたは各補助モジュールのコンバータの有効な冷却が可能になる。

好ましくは、補助モジュールが基本モジュールに結合されると、前記モジュールのハウジングは、ハウジングの内部間に接続がもたらされるように機械的に接続され、圧力補償弁が基本モジュールのハウジングに割り当てられ、基本モジュールの内部と基本モジュールに結合されるそのまたは各補助モジュールの内部とが、前記圧力補償弁を介して圧力補償の目的で換気されることが可能である。

基本モジュールおよび補助モジュールの内部において好ましくない作動状態の下で蓄積された過剰圧力を、圧力補償弁を用いて補償することができる。

好ましくは、本発明の発展形態を、従属請求項および以下の説明から収集することができる。本発明の例示的な実施形態について、図面を参照して、本発明をこれらの実施形態に限定することなく、より詳細に説明する。

本発明によるハイブリッド駆動装置のブロック回路図を示す。 本発明によるハイブリッド駆動装置の詳細の斜視図を、車体構造の一部とともに示す。 図２に示す詳細を、車体構造を除いた上方からの斜視図で示す。 図２および図３に示す詳細を、車体構造を除いた下方からの斜視図で示す。 図２、図３および図４に示す詳細を、切り離した状態で上方からの斜視図で示す。

本発明は、ハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置に関する。

図１は、非常に図式化した形態で、ハイブリッド駆動装置のアセンブリ（構成要素）、すなわち、内燃機関１０と、複数の、すなわち図示する例示的な実施形態では２つの電気機械１１および１２とを備えるハイブリッド駆動装置を示す。ハイブリッド駆動装置は、内燃機関１０および電気機械１１、１２に加えて、電気エネルギー貯蔵装置１３をさらに備えている。

電気機械１１、１２がモータとして作動する場合、電気エネルギー貯蔵装置１３は、電気機械１１、１２によって大部分（かなりの程度まで）放電され、その場合、電気機械１１、１２は、ハイブリッド車両の出力駆動装置において駆動トルクを提供する。一方、ハイブリッド駆動装置の電気機械１１、１２が発電機として作動する場合、電気エネルギー貯蔵装置１３を、前記電気機械によって大部分（かなりの程度まで）充電することができる。

図１に示すように、電気エネルギー貯蔵装置１３にはコンバータ１４が割り当てられている。さらに、電気機械１１、１２の各々に、コンバータ１５または１６が割り当てられている。

ここで、本発明は、電気機械に１１、１２に割り当てられたコンバータ１５、１６を最適にかつ省スペースでハイブリッド車両に統合することができるようにする、ハイブリッド駆動装置の詳細に関する。この場合に電気機械１１、１２に割り当てられるコンバータ１５、１６は、対応する電気機械１１、１２と相互作用するが、それらに物理的に近接して配置される必要はない。

本発明の文脈では、ハイブリッド駆動装置の電気機械１１、１２に割り当てられかつ前記電気機械と相互作用するコンバータ１５、１６は、結合されてモジュール式コンバータユニット１７を形成する。このモジュール式コンバータユニット１７を図２に、ハイブリッド車両の車体構造２８に取り付けられた状況で示し、図３から図５には、コンバータユニット１７を異なる斜視図で示す。

図示する例示的な実施形態では、コンバータユニット１７は、基本モジュール１８と基本モジュール１８に結合された補助モジュール１９とを有している。基本モジュール１８は、この場合、電気機械１２と相互作用するコンバータ１６を備えており、補助モジュール１９は、電気機械１１と相互作用するコンバータ１５を備えている。

基本モジュール１８は、電気機械１２用のコンバータ１６に加えて、コンバータユニット１７を冷却するための接続部２０、２１、すなわち冷却媒体の順方向流に対応する接続部２０と戻り流に対応する接続部２１とをさらに備えている。モジュール式コンバータユニット１７を、冷却媒体回路に組み込み、冷却媒体用の接続部２０、２１を介して冷却することができる。

モジュール式コンバータユニット１７の基本モジュール１８は、モジュール式コンバータユニット１７を冷却するための接続部２０、２１に加えて、電気エネルギー貯蔵装置１３に割り当てられるコンバータ１４と電気的に接続するための接続部２２をさらに有している。

さらに、モジュール式コンバータユニット１７の基本モジュール１８は、基本モジュール１８によって収容されるコンバータ１６と相互作用する電気機械１２と電気的に接続するための接続部２３を有している。

さらに、モジュール式コンバータユニット１７の基本モジュール１８は、締結手段２４を備え、それを介して、モジュール式コンバータユニット１７をハイブリット車両の車体構造２８に機械的に取り付けることができる。締結手段２４は、好ましくは、モジュール式コンバータユニット１７を車体構造２８に緩衝して取り付けるために、ダンパを備えた締結手段である。この場合、ダンパを、ゴム弾性要素で提供することができる。

すでに述べたように、基本モジュール１８に結合されまたは結合されることが可能な補助モジュール１９は、電気機械１１と相互作用するコンバータ１５と、補助モジュール１９によって収容されるコンバータ１５と電気機械１１とを電気的に接続する接続部２５とを備えている。モジュール式コンバータユニット１７の補助モジュール１９を、基本モジュール１８を介して車体構造２８に機械的に取り付けることができる。さらに、補助モジュール１９を、基本モジュール１８を介して冷却することができる。さらに、補助モジュール１９によって収容されかつ電気機械１１と相互作用するコンバータ１５を、基本モジュール１８、すなわち基本モジュール１８によって収容されるコンバータ１６を介して、電気エネルギー貯蔵装置１３のコンバータ１４に結合することができる。

図示する例示的な実施形態では、したがって、ハイブリッド駆動装置は２つの電気機械１１及び１２と、したがって電気機械１１および１２に割り当てられている２つのコンバータ１５および１６とを備えており、２つのコンバータ１５および１６が結合されて、モジュール式コンバータユニット１７を形成し、それは、基本モジュール１８および補助モジュール１９を有している。モジュール式コンバータユニット１７の車体構造２８への機械的取付と、モジュール式コンバータユニット１７の冷却回路への取付と、コンバータユニット１７の電気エネルギー貯蔵装置１３のコンバータ１４への電気的取付とは、コンバータユニット１７のコンバータ１５、１６のすべてに対して、基本モジュール１８を介して中心的に行われる。補助モジュール１９は、基本モジュール１８に結合され、それぞれの補助モジュール１９によって収容されるコンバータ１５と相互作用する電気機械に、電気的に結合される。

図５に最もよく示すように、基本モジュール１８は、冷却媒体が流れかつ接続部２０、２１に結合されている冷却要素２６を有している。冷却要素２６は、この場合、基本モジュール１８のコンバータ１６を冷却することおよび補助モジュール１９のコンバータ１５を冷却することの両方の目的を果たす。

基本モジュール１８はハウジング２７を有し、補助モジュール１９はハウジング２９を有している。基本モジュール１８および補助モジュール１９の２つのハウジング２７および２９は、各々、内部３０および３１をそれぞれ画成し、そこには、特にコンバータ１５、１６の電気または電子アセンブリ（部品）が収容される。

したがって、補助モジュール１９のハウジング２９によって画成される内部３１には、コンバータ１５のアセンブリ（構成部品）として、コンデンサアセンブリ（蓄電器）３２と、ＩＧＢＴアセンブリ（ＩＧＢＴ部）３３と、複数の電流センサを有する電流測定アセンブリ（電流測定部）３４とが配置されている。

同様に、基本モジュール１８のハウジング２７によって画成される内部３０には、コンバータ１６のアセンブリ（構成部品）として、コンデンサアセンブリ（蓄電器）３５と、ＩＧＢＴアセンブリ（ＩＧＢＴ部）３６と、複数の電流センサを備えた電流測定アセンブリ（電流測定部）３７とが配置されている。

さらに、基本モジュール１８のハウジング２７によって画成される内部３０には、基本モジュール１８のコンバータ１６と電気エネルギー貯蔵装置１３のコンバータ１４と間に接続されるフィルタ３８が配置されている。

補助モジュール１９がモジュール式コンバータユニット１７の基本モジュール１８に結合されると、２つのコンバータ１５、１６が互いに電気的に、すなわちコンバータ１５のコンデンサアセンブリ３２とコンバータ１６のコンデンサアセンブリ３５との間が電気的に接続されるという事実により結合される。２つのコンデンサアセンブリ３２および３５間の電気的接続は、この場合は図５に示すリードスルー３９を介して行われる。

したがって、基本モジュール１８および補助モジュール１９の２つの内部３０および３１は、リードスルー３９を介して互いに接続される。

周囲圧力に対する圧力差を補償することができるために、基本モジュール１８に、図３および図４に示す圧力補償弁４０が割り当てられている。なお、圧力差は、作動中に内部３０、３１の温度変動の結果として形成される。したがって、基本モジュール１８および補助モジュール１９の内部３０、３１に許容できない過剰圧力または負圧がもたらされると、圧力補償弁４０を介して、周囲圧力に対する圧力補償を実施することができる。

さらに、基本モジュール１８に絶縁モニタ４１（図４に示す）が割り当てられており、それを用いて、コンバータユニット１７に対し短絡監視を行うことができる。

基本モジュール１８と補助モジュール１９とを結合するために、基本モジュール１８のハウジング２７に形成されている突起４２が、補助モジュール１９のハウジング２９の窪み（図示せず）と係合する。ハウジング２７、２９を、前記ハウジングに形成された締結部４３を介して互いにねじ留めすることができる。

ハイブリッド駆動装置が、複数の電気機械と、したがって電気機械に割り当てられた複数のコンバータとを有する場合、本発明により、電気機械と相互作用するコンバータを、省スペースでかつ効率よく自動車に統合することが可能になる。

モジュール式コンバータユニット１７の基本モジュール１８は、車体構造２８への機械的取付と、冷却回路への取付と、電気エネルギー貯蔵装置１３のコンバータ１４への電気的取付とを、コンバータユニット１７のコンバータ１５、１６のすべてに対して中心的に行う。基本モジュール１８はまた、基本モジュール１８によって収容されるコンバータ１６と相互作用する電気機械に個別に電気的に結合される。１つのまたは各補助モジュール１９は、それぞれの補助モジュール１９によって収容されるコンバータ１５と相互作用する電気機械に個別に電気的に結合される。それぞれの補助モジュール１９によって収容されるコンバータ１５の電気エネルギー貯蔵装置１３のコンバータ１４への電気的結合は、基本モジュール１８のコンバータ１６を介して行われ、その目的のために、基本モジュールのコンバータ１６のコンデンサアセンブリ３５とそれぞれの補助モジュール１９のコンバータ１５のコンデンサアセンブリ３２との間が電気的に接続される。

１５ コンバータ
１６ コンバータ
１７ モジュール式コンバータユニット
１８ 基本モジュール
１９ 補助モジュール
２０ 接続部
２１ 接続部
２２ 接続部
２３ 接続部
２４ 締結手段
２５ 接続部

Claims (5)

1. 内燃機関、複数の電気機械および電気エネルギー貯蔵装置を備え、前記電気エネルギー貯蔵装置が、前記または各電気機械がモータとして作動する場合は大部分放電されることが可能であり、前記または各電気機械が発電機として作動する場合は大部分充電されることが可能であり、前記電気エネルギー貯蔵装置にコンバータが割り当てられ、さらに各電気機械にそれぞれのコンバータが割り当てられる、ハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置であって、
   ａ）前記電気機械に割り当てられた前記コンバータ（１５、１６）が結合されてモジュール式コンバータユニット（１７）を形成し、
   ｂ）前記コンバータユニット（１７）が基本モジュール（１８）を有し、前記基本モジュールが、第１に、第１電気機械に割り当てられる前記コンバータ（１６）と、第２に、前記コンバータユニットを冷却するための接続部（２０、２１）、前記コンバータユニットを車体構造に取り付ける締結手段（２４）、前記電気エネルギー貯蔵装置に割り当てられる前記コンバータと電気的に接続するための接続部（２２）、および前記第１電気機械と電気的に接続するための接続部（２３）とを有し、
   ｃ）前記コンバータユニット（１７）が、前記基本モジュール（１８）に結合することができる少なくとも１つの補助モジュール（１９）をさらに有し、その補助モジュールまたは各補助モジュールが、それぞれ、第１に、第２電気機械に割り当てられる前記コンバータ（１５）と、第２に、前記それぞれの第２電気機械に電気的に接続するための接続部（２５）とを有し、前記それぞれの補助モジュール（１９）を、前記基本モジュール（１８）を介して冷却することができ、前記基本モジュール（１８）を介して前記車体構造に取り付けることができ、かつ前記基本モジュール（１８）を介して前記電気エネルギー貯蔵装置の前記コンバータに電気的に結合することができるように、前記または各補助モジュール（１９）が前記基本モジュール（１８）に結合されることが可能である、ハイブリッド駆動装置。
2. 前記基本モジュール（１８）が、ダンパを備えた締結手段（２４）を有し、前記締結手段（２４）を介して、前記コンバータユニット（７）が緩衝されて前記車体構造に取り付けられることが可能であることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
3. 前記基本モジュール（１８）が、前記コンバータユニット（１７）を冷却するために前記接続部（２０、２１）に接続されかつ内部に冷却媒体が流れる冷却要素（２６）を備え、前記冷却要素（２６）が、前記基本モジュールの前記コンバータ（１６）と前記または各補助モジュールの前記コンバータ（１５）との両方を冷却することを特徴とする、請求項１または２に記載のハイブリッド駆動装置。
4. 補助モジュール（１９）が前記基本モジュール（１８）に結合されると、前記モジュールのハウジング（２７、２９）が、前記ハウジング（２７、２９）の内部（３０、３１）間に接続がもたらされるように機械的に接続されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
5. 圧力補償弁（４０）が前記基本モジュール（１８）の前記ハウジング（２７）に割り当てられ、前記基本モジュール（１８）の前記内部と前記基本モジュールに結合される前記または各補助モジュール（１９）の前記内部とが、前記圧力補償弁を介して圧力補償の目的で換気されることが可能であることを特徴とする、請求項４に記載のハイブリッド駆動装置。

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