JP7327529B2 - ハイブリッドシステム - Google Patents

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Description

本発明は、車両に用いられるハイブリッドシステムに関する。
WO2018/047224には、ハイブリッド車両に用いられるシステムの一例であって、駆動用モータを備える駆動ユニットと、発電用エンジン及び発電機を備える発電ユニットとの両者を備えるハイブリッドシステムが開示されている。
WO2018/047224に開示された技術においては、駆動ユニット側のギア列、及び、発電ユニット側のギア列が一体に構成されている。しかしながら、このような構成では筐体が大型化するため、例えば、発電ユニットのエンジンの振動等に起因してギア列に歯打ち音等の異音が生じた際には、その異音は、筐体の壁面などで共鳴した後に筐体の外へと伝播するおそれがある。
そこで、ハイブリッドシステムの筐体の小型化が検討されている。例えば、駆動ユニットと発電ユニットとを別体として車体にマウントすることで、それぞれの筐体の小型化とともに、全体の設置スペースの低減を図ることができる。さらに、駆動ユニット及び発電ユニットのそれぞれの筐体の壁面が小型化されることにより、壁面から伝播する異音が低減されるので、筐体の外へと伝播される異音の低減を図ることができる。
しかしながら、駆動ユニットと発電ユニットとを別体として車体にマウントする場合には、モータが駆動する駆動ユニットと、エンジンが動作する発電ユニットでは振動パターンが異なるため、駆動ユニットと発電ユニットとが互いに近づく方向に揺動するおそれがある。そのため、駆動ユニットと発電ユニットとが接触しないようにするためには、両者の離間距離を長くする必要があるので、ハイブリッドシステムの設置スペースが大きくなるおそれがある。
本発明の一態様のハイブリッドシステムは、車両に備え付けられるハイブリッドシステムである。ハイブリッドシステムは、車輪を駆動するモータを備える駆動ユニットと、エンジン、及び、エンジンによって駆動される発電機を備え、駆動ユニットと離間した状態で隣り合うように設けられる発電ユニットと、を備える。駆動ユニット及び発電ユニットの一方のユニットは、一方のユニットの上部が揺動可能なように一方のユニットの下部第1マウント部材を介して車体にマウント固定される。駆動ユニット及び発電ユニットの他方のユニットは、他方のユニットの下部が揺動可能なように他方のユニットの上部第2マウント部材を介して車体にマウント固定される。
本発明の一態様のハイブリッドシステムによれば、駆動ユニット及び発電ユニットのうち、一方のユニットが下部において車体にマウントされ、他方のユニットが上部にて車体にマウントされる。これにより、上部及び下部においては、一方及び他方のいずれかのユニットの揺動のみを考慮してハイブリッドシステムのレイアウトを設計することができる。その結果、駆動ユニットと発電ユニットとの離間幅をより短くすることができるので、ハイブリッドシステムの設置スペースの低減を図ることができる。
図1は、本実施形態のハイブリッドシステムの斜視図である。 図2は、ハイブリッドシステムの他の斜視図である。 図3は、ハイブリッドシステムの左側面図である。 図4は、図3の一部の拡大図である。 図5は、発電機を右前から見た拡大斜視図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1及び図2は、本発明の実施形態におけるハイブリッドシステムの斜視図である。
ハイブリッドシステム1は、ハイブリッド車両の車体に取り付けられており、車両が走行するための駆動源となる。図1及び図2は、ともに左前方からハイブリッドシステム1を見た図であり、異なる角度からの斜視図である。なお、これらの図には、車両の進行方向を基準として、前方(Fr)、後方(Rr)、右方(R)、及び、左方(L)が、矢印により示されている。また、以下の説明において、前後、左右、及び、上下の方向は、車両の進行方向を基準としたものとする。
ハイブリッドシステム1は、後方に設けられる駆動ユニット10と、駆動ユニット10と離間した状態で隣り合うように設けられる発電ユニット20とを有する。駆動ユニット10は、発電ユニット20の後方において、上部が前方の発電ユニット20に向かって傾斜するように、設けられている。
駆動ユニット10は、バッテリ(不図示)から電力の供給を受けて、車軸(不図示)を回転させる。詳細には、駆動ユニット10は、回転軸が車軸と接続されたモータ11と、モータ11の上部に配置されるインバータ12とを有する。インバータ12は、バッテリから供給される直流電力を所望の交流電力に変換してモータ11へ供給する。インバータ12は、後述のように、発電ユニット20とも接続されている。駆動ユニット10は、さらに、モータ11の回転軸と車軸とを接続するギア列(不図示)を備えてもよい。
駆動ユニット10は、下部において第1マウント部材13、14を介して車体の一部であるフレーム部材に固定されている。詳細には、駆動ユニット10は、後方から第1マウント部材13によって、左方から第1マウント部材14によって車体に固定されている。駆動ユニット10は、さらに、右方から不図示の第1マウント部材を介して車体に固定されている。従って、駆動ユニット10は、下部において、3つの第1マウント部材を介して車体に固定されている。
発電ユニット20は、発電した電力を、駆動ユニット10のインバータ12を介して、バッテリ及びモータ11へと供給する。発電ユニット20は、右部に設けられガソリン等により駆動するエンジン21と、左部に設けられる発電機22と、エンジン21と発電機22との間に設けられ両者を接続するギア列23とを有する。
エンジン21の駆動力は、ギア列23を介して発電機22へと伝えられる。これにより、発電機22は発電を行い、発電された電力は、インバータ12において交流に変換された後に、バッテリや駆動ユニット10へと供給される。また、発電ユニット20は、上部において第2マウント部材24、25を介して車体の一部であるフレーム部材に固定されている。詳細には、発電ユニット20は、左方から第2マウント部材24により、右方から第2マウント部材25を介して車体に固定されている。
このように、インバータ12は、駆動ユニット10においてモータ11と接続されるとともに、発電ユニット20と接続されている。すなわち、インバータ12は、バッテリに蓄えられた電力を直流から交流へ変換した後にモータ11へ供給する系統と、発電機22により発電された電力を交流から直流に変換した後にバッテリ及びモータ11へ供給する系統との2系統の電力変換が可能な装置として構成される。
なお、図1には、駆動ユニット10の左方及び右方において、車体と接続されるショックアブソーバー26、27が示されている。なお、図2においては、ショックアブソーバー26、27は、可読性のために記載が省略されている。
図3は、ハイブリッドシステム1の下部を左側面から見た側面図である。
この図によれば、第1マウント部材13、14により下部が固定された駆動ユニット10と、第2マウント部材24、25により上部が固定された発電ユニット20とが、離間した状態で隣り合うように設けられている。すなわち、駆動ユニット10のモータ11と、発電ユニット20の発電機22とが、前後において所定の距離を隔てて隣り合うように配置されている。
また、駆動ユニット10は上部が発電ユニット20に向かって傾斜するように配置されており、発電ユニット20は、傾斜せずに立設している。さらに、インバータ12と発電機22とはハーネス31を介し電気的に接続されている。インバータ12は、不図示のハーネスを介して、モータ11とも電気的に接続されている。本実施形態では、モータ11、及び、発電機22は三相で駆動するものとし、ハーネス31には3本のケーブルが収容されるものとする。ハーネス31は、駆動ユニット10と発電ユニット20との間に形成される隙間に配索されており、インバータ12及び発電機22との接続箇所の間における中途部位が、モータ11に接続された第1支持部材32により支持されている。
図4は、図3の一部の拡大図である。この図においては、ハーネス31が第1支持部材32により支持される第1支持領域33が拡大されている。
第1支持部材32は、板状で屈曲部を複数有する本体部34を備える。本体部34は、複数の屈曲部が長手方向に沿って複数構成されることで、長手方向の中央近傍に凹部が構成されている。駆動ユニット10と発電ユニット20とが最も接近する場所において、本体部34の凹部は、ボルト35によってモータ11と締結されている。また、本体部34は、長手方向が車幅方向に対して垂直となるように配置されており、車幅方向には傾斜していない。
第1支持部材32は、さらに、本体部34の凹部よりも外側の両端部に設けられた第1保持部材36A、36Bを有する。ボルト35による本体部34の締結点に対して、下方に第1保持部材36Aが、上方に第1保持部材36Bが設けられているものとする。第1保持部材36A、36Bは、ハーネス31が挿入される挿入孔を有した部材であり、ハーネス31の外周を保持可能に構成されている。
このように、ハーネス31の中途部位が、駆動ユニット10において発電ユニット20が最も接近する場所を含む第1支持領域33において、第1支持部材32により固定される。このように構成されることで、駆動ユニット10及び発電ユニット20が揺動する場合に、ハーネス31が発電機22と接触するおそれを低減することができる。
また、ハーネス31の中途部位は、第1支持部材32のボルト35による締結箇所よりも下方の第1保持部材36Aにおいて支持されている。ここで、駆動ユニット10と発電ユニット20との間において下方から上方にハーネス31を配策する場合について、本実施形態と、ボルト35の締結箇所においてハーネス31が固定される比較例とを比較する。
比較例においては、ハーネス31はボルト35の締結箇所の近傍へと配策されるまでに、何かの部材によりガイドされない。これに対して、本実施形態においては、ハーネス31は、第1保持部材36Aによってガイドされた後に、発電ユニット20との距離が最も短くなるボルト35の締結箇所の近傍へと配策される。そのため、本実施形態においては、第1保持部材36Aのガイドにより、ハーネス31の配策をより容易に行うことができる。また、本実施形態において、ハーネス31の配索時には、上下方向に並設された第1保持部材36A、36Bの2つの保持部材によりハーネス31がガイドされるため、駆動ユニット10と発電ユニット20とが最も近接する第1支持領域33において、その上方、及び、下方における配索がしやすくなる。
次に、図3において詳細が示されていない発電機22の左側面に覆われている箇所について説明する。この箇所においては、ハーネス31は、第1保持部材36Aの下方の中途部位が、第2支持部材37を用いて発電機22に固定される。さらに、ハーネス31は、発電機22が有するコネクタ38と接続されている。以下では、発電機22の左側面において覆われた構成であって、図3に示されていない箇所の詳細について、図5を用いて説明する。
図5は、発電機22の右前からの斜視図である。
ハーネス31は、発電機22が有するコネクタ38と端部が接続されるとともに、発電機22に取り付けられた第2支持部材37によって、中途部位が支持されている。すなわち、ハーネス31は、端部においてコネクタ38と接続されるとともに、その端部の近傍における中途部位において第2支持部材37により支持されている。第2支持部材37は、発電機22の下部に固定されている本体部37Aと、本体部37Aの下部に形成される保持部材37Bとを備える。保持部材37Bは、ハーネス31が挿入される挿入孔を有した部材であり、ハーネス31の外周を保持可能に構成される。なお、第2支持部材37によりハーネス31が固定されている領域を、第2支持領域39と称するものとする。
ここで、図3に示されるように、コネクタ38は、発電機22において駆動ユニット10とは反対側に設けられている。つまり、コネクタ38は、発電機22の下部において前方寄りの位置に配置されている。ハーネス31は、大きな弧を描くように屈曲して、上後方のインバータ12へと向かうように配索されている。そのため、駆動ユニット10と発電ユニット20との間の隙間を利用して、ハーネス31をインバータ12と発電機22との接続に用いる場合であっても、ハーネス31が折れ曲がりにくくなり、耐久性の向上を図ることができる。
また、第1支持領域33、及び、第2支持領域39は、車両の車幅方向(左右方向)におけるズレはなく、車幅方向と直交する同一面内に設けられている。そのため、第1支持領域33と第2支持領域39との間のハーネス31は、左右方向におけるズレが生じにくく、上下方向に直線的に配索されることで、ハーネス31が不要に長くなるのが回避される。さらに、ハーネス31が同じ長さであれば、第1支持領域33と第2支持領域39との間において左右方向のズレが生じない場合には、ズレが生じる場合と比較すると、第1支持領域33と第2支持領域39との間において、ハーネス31にたるみやすくなり、余長が生じやすくなる。
また、図3に示されるように、ハーネス31は、第1支持領域33と第2支持領域39とを結ぶ線、例えば、第1保持部材36Aの点Aと第2支持部材37の保持部材37Bの点Bとを結ぶ一点鎖線に対して、発電機22の径方向外側に設けられている。換言すれば、ハーネス31は、円筒状の発電機22の径方向外側、すなわち、発電機22の筐体よりも外径側に設けられている。このような構成となることで、ハーネス31にたるみが生じることとなる。その結果、駆動ユニット10と発電ユニット20とが互いに遠ざかる方向に揺動した場合において、ハーネス31が第1支持領域33と第2支持領域39との間で引っ張られることが抑制できる。
このような実施形態のハイブリッドシステム1によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態のハイブリッドシステム1によれば、駆動ユニット10と発電ユニット20とは、別体で、離間した状態で隣り合うように設けられている。また、駆動ユニット10の下部が第1マウント部材13、14によって車体に固定され、発電ユニット20の上部が第2マウント部材24、25によって車体に固定されている。
このような構成においては、第1マウント部材13、14によって固定されたユニットは、下部のマウント位置を中心として上部が揺動する。また、第2マウント部材24、25によって固定されたユニットは、上部のマウント位置を中心として下部が揺動する。
従って、ハイブリッドシステム1においては、上部では、第1マウント部材13、14によって車体に固定されたユニットの揺動を考慮し、下部では、第2マウント部材24、25によって車体に固定されたユニットの揺動を考慮して、駆動ユニット10と発電ユニット20との間のクリアランスを設計すればよい。このようにすることで、駆動ユニット10及び発電ユニット20の両者の上部同士または下部同士が揺動して互いに近接することを想定する場合よりもクリアランスを短くできるので、ハイブリッドシステム1の小型化を図ることができる。
また、駆動ユニット10に含まれる車輪と接続されるギア列と、発電ユニット20におけるギア列23とは、それぞれが異なるユニットに収容される。そのため、1つのユニットに両者のギア列が収容される場合と比較すると、それぞれのユニットの筐体の壁面が小型化することにより共鳴が低減されるため、騒音の低減を図ることができる。
なお、本実施形態においては、駆動ユニット10が下部でマウントされ、発電ユニット20が上部でマウントされたが、これに限らない。駆動ユニット10が上部でマウントされ、発電ユニット20が下部でマウントされてもよい。すなわち、駆動ユニット10、及び、発電ユニット20のうち、一方のユニットが下部でマウントされ、他方のユニットが上部でマウントされてもよい。
また、駆動ユニット10のマウント位置は、駆動ユニット10の上下方向の長さの中心よりも下方であればよく、また、駆動ユニット10の重心位置が中心よりも上方にある場合には、マウント位置は中心よりも上方にしてもよい。また、同様に、発電ユニット20のマウント位置は、発電ユニット20の上下方向の長さの中心よりも上方であればよく、また、発電ユニット20の重心位置が中心よりも下方にある場合には、マウント位置は中心よりも下方にしてもよい。
本実施形態のハイブリッドシステム1によれば、下部において第1マウント部材13、14によりマウントされている駆動ユニット10において、モータ11の上部にインバータ12が配置されている。
ここで、発電ユニット20はエンジン21を含むため、駆動ユニットよりも重い。仮に、発電ユニット20において、発電機22の上部にインバータ12を配置した状態で、発電ユニット20の上部を第2マウント部材24、25によりマウントしてしまうと、重量の重い発電ユニット20の下部の揺動幅が大きくなってしまうので、駆動ユニット10と発電ユニット20との離間距離を長くしなければならなくなる。
これに対して、本実施形態では、駆動ユニット10において、モータ11の上部にインバータ12を配置した状態で、駆動ユニット10の下部が第1マウント部材13、14によりマウントされている。このような構成においては、重量の軽い駆動ユニット10の上部に設けられた比較的軽量のインバータ12の揺動幅が小さくなるので、モータ11と発電機22との離間距離を短くすることができる。
なお、発電ユニット20において、発電機22の上部にインバータ12を配置した状態で、インバータ12及び発電機22の両者の上部をマウントする構成が考えられるが、このような構成は、マウント部材や発電機22を冷却する冷媒の流路の構成が複雑になるため、好ましくない。そのため、発電機22の上方にインバータ12を設けてしまうと、インバータ12及び発電機22の両者の上部をマウントすることができず、インバータ12のみがマウントされてしまう。そのため、発電ユニット20の下方の揺動が大きくなってしまうので、駆動ユニット10と発電ユニット20との離間距離を長くしなければならなくなる。そこで、下部がマウントされた駆動ユニット10において、モータ11の上部にインバータ12を設けることが、駆動ユニット10と発電ユニット20との間の離間距離を短くする上でのインバータ12の好ましい配置となる。
本実施形態のハイブリッドシステム1によれば、駆動ユニット10が第1マウント部材により車体に固定され、発電ユニット20が第2マウント部材24、25により車体に固定されている。また、発電ユニット20は、駆動ユニット10の前方に配置される。そのため、後方に設けられる駆動ユニット10において、モータ11の上部にインバータ12を配置することにより、車両の前方部分を低くデザインすることができるので、デザインの自由度を高めることができる。また、前方衝突時の外部からの衝撃をインバータ12が受けにくい。また、エンジン21の振動が直接、インバータ12に伝搬されることが抑制されるので、インバータ12の耐久性の向上を図ることができる。
本実施形態のハイブリッドシステム1は、発電機22とインバータ12とを接続する配線であって、駆動ユニット10と発電ユニット20との間に配索されるハーネス31を、さらに備える。そして、発電機22は、駆動ユニット10とは反対側に、すなわち、車両の前後方向において発電機22のロータ軸に対して駆動ユニット10とは反対側に、ハーネス31と接続されるコネクタ38を有する。
ハーネス31の一端が接続されるコネクタ38が、発電機22において駆動ユニット10とは反対側に設けられている。これにより、インバータ12と他端が接続されるハーネス31は、屈曲半径が大きくなることで全長が長くなりやすくなる。その結果、駆動ユニット10と発電ユニット20とが互いに隣接する方向に揺動する場合には、ハーネス31が折れ曲がるおそれが低減されるため、強度を確保しやすくなる。
また、ハーネス31は、ハーネス31の余長が確保されることにより、駆動ユニット10と発電ユニット20とが互いに接近する方向に揺動する場合には、ハーネス31が第1支持領域33と第2支持領域39との間で引っ張られることが抑制される。
本実施形態のハイブリッドシステム1によれば、駆動ユニット10は、発電ユニット20と最も近接する位置である第1支持領域33に、ハーネス31の中途部位を保持するための第1支持部材32が設けられている。このように、発電ユニット20と最も近接する位置においてハーネス31が固定されるので、駆動ユニット10及び発電ユニット20が揺動した場合であっても、駆動ユニット10に固定されたハーネス31が発電ユニット20と接触するおそれを低減することができる。
本実施形態のハイブリッドシステム1によれば、第1支持部材32は、ボルト35によってモータ11と締結される板状の本体部34と、本体部34の両端部に設けられる第1保持部材36A、36Bを備える。
特に、ハーネス31の中途部位は、本体部34のモータ11への締結箇所よりも下方の第1保持部材36Aによって支持されている。このような構成となることで、本体部34の締結箇所に保持部材が設けられる場合と比較すると、駆動ユニット10と発電ユニット20との間にハーネス31を配策する際に、ハーネス31は第1保持部材36Aによって発電ユニット20に最も近接する場所へとガイドされる。そのため、ハーネス31の配策をより容易に行うことができる。
本実施形態のハイブリッドシステム1によれば、ハーネス31の中途部位は、発電ユニット20の第2支持領域39において固定された第2支持部材37を用いて支持されている。この第2支持領域39は、第1支持部材32よりも下方にある。このように構成されることで、ハーネス31の中途部位が支持される箇所が複数となるため、ハーネス31が駆動ユニット10及び発電ユニット20と接触するおそれを低減することができる。
本実施形態のハイブリッドシステム1によれば、第1支持部材32が設けられる第1支持領域33と、第2支持領域39とにおいて、ハーネス31の中途部位が支持されている。そして、第1支持領域33と第2支持領域39とは、左右方向と直交する同一面内に設けられている。
そのため、第1支持領域33と第2支持領域39とが同一面内に設けられない場合と比較すると、ハーネス31が不要に長くなるのが回避される。さらに、ハーネス31が同じ長さであれば、第1支持領域33と第2支持領域39との間において左右方向のズレが生じない場合には、ズレが生じる場合と比較すると、ハーネス31の余長をより長くすることができ、ハーネス31がたるみやすくなる。その結果、駆動ユニット10と発電ユニット20とが揺動する場合に、ハーネス31が第1支持領域33と第2支持領域39との間において引っ張られることを抑制できる。また、ハーネス31を固定する場合において、左右方向の位置を調整する必要がないため、作業性の向上を図ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

Claims (8)

  1. 車両に備え付けられるハイブリッドシステムにおいて、
    前記ハイブリッドシステムは、
    車輪を駆動するモータを備える駆動ユニットと、
    エンジン、及び、前記エンジンによって駆動される発電機を備え、前記駆動ユニットと離間した状態で隣り合うように設けられる発電ユニットと、を備え、
    前記駆動ユニット及び前記発電ユニットの一方のユニットは、前記一方のユニットの上部が揺動可能なように前記一方のユニットの下部が第1マウント部材を介して車体にマウント固定され、
    前記駆動ユニット及び前記発電ユニットの他方のユニットは、前記他方のユニットの下部が揺動可能なように前記他方のユニットの上部が第2マウント部材を介して前記車体にマウント固定される、ハイブリッドシステム。
  2. 請求項1に記載のハイブリッドシステムであって、
    前記ハイブリッドシステムは、前記モータ及び前記発電機を制御するインバータを、さらに備え、
    前記インバータは、前記第1マウント部材により固定される前記一方のユニットの上方に配置される、ハイブリッドシステム。
  3. 請求項2に記載のハイブリッドシステムであって、
    前記駆動ユニットは、前記第1マウント部材を介して、前記車体にマウント固定され、
    前記発電ユニットは、前記第2マウント部材を介して、前記車体にマウント固定され、
    前記駆動ユニットは、前記車両の前後方向において、前記発電ユニットの後方に配置される、ハイブリッドシステム。
  4. 請求項3に記載のハイブリッドシステムであって、
    前記ハイブリッドシステムは、前記発電機と前記インバータとを接続する配線であって、前記駆動ユニットと前記発電ユニットとの間に配索されるハーネスを、さらに備え、
    前記発電機は、前記駆動ユニットとは反対側に、前記ハーネスとの接続部を有する、ハイブリッドシステム。
  5. 請求項4に記載のハイブリッドシステムであって、
    前記駆動ユニットは、前記発電ユニットに最も近接する位置に、前記ハーネスの中途部位を支持する第1支持部材を備える、ハイブリッドシステム。
  6. 請求項5に記載のハイブリッドシステムであって、
    前記第1支持部材は、
    前記駆動ユニットに固定される本体部と、
    前記本体部に取り付けられ、前記ハーネスを保持する保持部と、を備え、
    前記保持部による前記ハーネスの保持位置は、前記本体部の前記駆動ユニットへの固定位置よりも、下方である、ハイブリッドシステム。
  7. 請求項5または6に記載のハイブリッドシステムであって、
    前記発電ユニットは、前記第1支持部材よりも下方の前記ハーネスの中途部位を支持する第2支持部材を備える、ハイブリッドシステム。
  8. 請求項7に記載のハイブリッドシステムであって、
    前記第1支持部材により支持される前記ハーネスの中途部位を第1支持領域とし、前記第2支持部材により支持される前記ハーネスの中途部位を第2支持領域とした場合に、
    前記第1支持領域と前記第2支持領域とは、前記車両の前後方向の同一面内であって、前記車両の車幅方向にずれない位置に設定される、ハイブリッドシステム。
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