WO2007049808A1 - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

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WO2007049808A1
WO2007049808A1 PCT/JP2006/321932 JP2006321932W WO2007049808A1 WO 2007049808 A1 WO2007049808 A1 WO 2007049808A1 JP 2006321932 W JP2006321932 W JP 2006321932W WO 2007049808 A1 WO2007049808 A1 WO 2007049808A1
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electrical machine
control unit
rotating electrical
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English (en)
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Tadafumi Yoshida
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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    • Y10S903/00Hybrid electric vehicles, HEVS
    • Y10S903/902Prime movers comprising electrical and internal combustion motors
    • Y10S903/903Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
    • Y10S903/952Housing details

Definitions

  • the present invention relates to a drive device for a hybrid vehicle, and more particularly to a drive device for a hybrid vehicle in which an inverter and a motor are housed in one case.
  • the current hybrid vehicle has a large box-type case with an inverter.
  • Patent Document 1 discloses a drive device for a hybrid vehicle in which a motor and an inverter are integrated.
  • a drive device case formed by connecting case portions that individually accommodate a plurality of electric motors and a plurality of inverters individually corresponding to the plurality of electric motors
  • a plurality of inverters are connected to the case. It is disclosed that a flow path for cooling the inverter is formed at one of the parts together and formed between the case part with the inverter and each inverter. As a result, integration of the inverter corresponding to each electric motor into the drive device and inverter cooling are compatible.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 4-3 4 4 8 4 5
  • the case portion storing the motor and the case portion storing the inverter are connected Is the structure.
  • the hybrid vehicle drive device according to Patent Document 1 has a structure in which electromagnetic noise due to the switching operation of the power element in the inverter easily leaks from the connecting portion.
  • the inverter since the inverter is simply mounted on the motor, there is room for improvement in the position of the center of gravity of the vehicle when mounted on the vehicle in the height direction. In addition, space saving for mounting a drive device for hybrid vehicles has not been fully considered. From the standpoint of being able to be mounted on many vehicle types, it is desirable that the inverter and the motor can be arranged within the same outline as the automatic transmission that is arranged adjacent to the engine in a normal vehicle. Disclosure of the invention.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to leak electromagnetic noise to the outside of a drive device in a drive device of a hybrid vehicle in which an inverter is integrated. Is to prevent.
  • a drive device for a hybrid vehicle includes a power transmission mechanism, a power control unit, a case, a cover member, and a fixing member.
  • the power transmission mechanism synthesizes the power generated by the rotating electric machine with the power generated by the internal combustion engine and transmits the resultant power to the drive shaft.
  • the power control unit controls the rotating electrical machine.
  • the case has a structure in which a first housing part for housing a power control unit and at least a second housing part for housing a rotating electrical machine are molded.
  • the cover member is fixed to the case so as to cover the opening of the first housing portion.
  • the case part (first housing part) of the power control unit and the case part (second housing part) of the rotating electrical machine are integrally molded.
  • the mating surface (connecting part) does not occur. For this reason, compared with a case structure in which these case portions are separately formed and connected, a structure in which electromagnetic noise generated by the power control unit is difficult to leak out of the case can be achieved. Therefore, it is possible to reduce costs for electromagnetic noise leakage countermeasures and to prevent electromagnetic noise leakage outside the drive unit.
  • the hybrid vehicle drive apparatus further includes a damper coupled to the crankshaft of the internal combustion engine.
  • the rotating electrical machine is the rotating shaft of the damper And their rotational axes are arranged to overlap.
  • the second housing part is configured to house the rotating electrical machine, the damper, and the power transmission mechanism, and the first housing part is perpendicular to the rotation axis direction and perpendicular to the vertical direction when mounted on the vehicle.
  • the power control unit is provided so as to fit in the horizontal dimension when the vehicle is mounted on the projection unit of the second housing unit.
  • the hybrid vehicle drive device since the horizontal dimension of the drive device can be suppressed, the physique of the drive device can be miniaturized and the vehicle mountability can be improved.
  • the power control unit is mounted with an inverter power element provided corresponding to the rotating electrical machine, and is disposed above when the rotating electrical machine is mounted on the vehicle.
  • a circuit board According to the hybrid vehicle drive device, a circuit board on which a power element that is a source of electromagnetic noise is mounted is stored in the first housing portion, so that the electromagnetic noise does not easily leak out of the case. Can do.
  • the control unit includes an inverter provided corresponding to the rotating electrical machine and a voltage converter configured to generate an input voltage of the inverter.
  • the voltage converter includes a reactor disposed on one side with respect to the rotating shaft of the rotating electrical machine and a capacitor disposed on the other side with respect to the rotating shaft of the rotating electrical machine.
  • the power control unit further includes a circuit board that is disposed at least partially in a region between the reactor and the capacitor and on which the inverter and the power element of the voltage converter are mounted.
  • the circuit board can be arranged so as not to overlap the reactor and the capacitor when viewed from the vertical direction when the vehicle is mounted. Therefore, avoid an increase in the vehicle height dimension of the drive device due to the circuit board arrangement. As a result, the center of gravity of the vehicle can be lowered and the running stability can be improved.
  • the hybrid vehicle driving apparatus according to the present invention further includes a damper coupled to the crankshaft of the internal combustion engine.
  • the rotating electrical machine is arranged so that the rotating shaft of the damper and the rotating shaft overlap.
  • the power control unit is designed so that, when projected from the direction of the rotation axis, it fits in the horizontal dimension when the vehicle is mounted on the projection portion of the portion that houses the case damper, rotating electric machine, and power transmission mechanism. Placed in the network.
  • the size of the drive device can be reduced by reducing the vehicle longitudinal dimension.
  • the drive device for the hybrid vehicle according to the present invention further includes a damper coupled to the crankshaft of the internal combustion engine.
  • the rotating electrical machine is arranged so that the rotating shaft of the damper and the rotating shaft overlap.
  • the case is arranged so that it fits in the vertical dimension when the vehicle is mounted on the projection portion of the case that houses the case damper, the rotating electrical machine, and the power transmission mechanism. Placed inside.
  • the drive device can be miniaturized by reducing the size in the vehicle height direction. As a result, the center of gravity of the vehicle can be lowered and the running stability can be improved.
  • the hybrid vehicle drive device of the present invention in a hybrid vehicle drive device integrated with an inverter and reduced in size, it is possible to prevent leakage of electromagnetic noise from the inverter to the outside of the drive device.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration relating to motor generator control of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining details of the power split mechanism and the speed reducer in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the drive device for a hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view of the drive device shown in FIG.
  • FIG. 5A is a conceptual diagram illustrating a structure for preventing leakage of electromagnetic noise in a driving device shown as a comparative example.
  • FIG. 5B is a conceptual diagram illustrating a structure for preventing leakage of electromagnetic noise in the drive device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view of the drive device viewed from the X1 direction in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line V I I—V I I of FIG.
  • FIG. 8 is a side view of the drive device viewed from the X2 direction in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along I X— ⁇ X in FIG. '
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line XX in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram showing the case outline and the components housed inside when the case is projected from the direction of the rotation axis.
  • FIG. 12 is a diagram showing a case outline and components housed inside when the case is projected from a direction perpendicular to the rotation axis direction and perpendicular to the vertical direction.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a motor-generator of a hybrid vehicle 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration related to data control.
  • vehicle 100 includes a battery unit 40, a drive device 20, a control device 30, and an engine and wheels (not shown).
  • Drive device 20 includes motor generators MG 1 and MG 2, power split mechanism P SD, reduction gear R D, and power control unit 21 that controls motor generators MG 1 and MG 2.
  • the power split mechanism PSD is basically a mechanism that is coupled to the engine 4 and the motor generators MG 1 and MG 2 shown in FIG. 2 and distributes the power between them.
  • a planetary gear mechanism having two rotating shafts can be used.
  • the two rotary shafts of power split mechanism PSD are connected to the rotary shafts of engine 4 and motor generator MG1, respectively, and the other rotary shaft is connected to reducer RD.
  • the rotation of motor generator MG 2 is decelerated and transmitted to power split device P SD by reduction gear RD integrated with power split device P SD.
  • the rotation shaft of the speed reducer is coupled to the wheel by a reduction gear or a differential gear (not shown) as will be described later.
  • the battery unit 40 is provided with terminals 4 1 and 4 2.
  • the drive unit 20 is provided with terminals 4 3 and 44.
  • Vehicle 100 further includes a power cable 6 that connects terminal 4 1 and terminal 4 3, and a power cable 8 that connects terminal 4 2 and terminal 44.
  • the battery unit 40 is connected between the battery B, the system main relay SMR3 connected between the negative electrode of the battery B and the terminal 42, and the positive electrode of the battery B and the terminal 41. Includes system main relay SMR2 and system main relay SMR1 and limiting resistor R connected in series between the positive terminal of battery B and terminal 41.
  • the system main relays SMR 1 to SMR 3 are controlled to be in a conductive / non-conductive state in accordance with a control signal S E given from the control device 30.
  • the battery unit 40 further includes a voltage sensor 10 that measures the voltage VB between the terminals of the battery B, and a current sensor 11 that detects the current IB flowing through the battery B.
  • a nickel hydride or lithium ion secondary battery or a fuel cell can be used as the battery B.
  • a large-capacity capacitor such as an electric double layer capacitor can be used as a power storage device instead of the battery B.
  • Power control unit 2 1 includes inverters 2 2 and 14 provided corresponding to motor generators MG 1 and MG 2 respectively, and boost converter 12 provided in common with inverters 2 2 and 14 .
  • Boost converter 12 boosts the voltage between terminals 4 3 and 44.
  • Inverter 14 converts the DC voltage supplied from boost converter 12 into a three-phase AC and outputs it to motor generator MG2.
  • Boost converter 1 2 has a reactor 1 whose one end is connected to terminal 4 3 and Boost converter that outputs the voltage VH after compression 1 2 108 diodes ⁇ 31, Q2 connected in series between the output terminals of 2 and 108 diodes ⁇ 31, Q 2 diodes connected in parallel to Q 2 respectively Includes D 2 and smoothing capacitor C 2.
  • the smoothing capacitor C 2 smoothes the voltage boosted by the boost converter 12.
  • the IGBT element is described as a representative example of a power semiconductor switching element (hereinafter also referred to as a power element) for power conversion. That is, other power elements may be applied instead of the I GBT elements.
  • reactor L 1 The other end of reactor L 1 is connected to the I 08 element (31 emitter and I & 8 element ⁇ 3 2 collector. Diode D 1 force sword is connected to the I 08 element ⁇ 31 collector.
  • the anode of diode D 1 is connected to the emitter of I GBT element Q 1.
  • the cathode of diode D 2 is connected to the collector of I GBT element Q 2 and the anode of diode D 2 is connected to I GBT
  • the inverter 14 is connected to the emitter of the element Q 2.
  • the inverter 14 converts the DC voltage output from the boost converter 1 2 into a three-phase AC and outputs it to the motor generator MG 2 that drives the wheels.
  • the motor 14 returns the electric power generated in the motor generator MG 2 to the boost converter 12.
  • the boost converter 12 is controlled by the control device 30 so as to operate as a step-down circuit.
  • Chamber 14 includes a U-phase arm 15, a V-phase arm 16, and a W-phase arm 17.
  • U-phase arm 15, V-phase arm 16, and W-phase arm 17 are connected in parallel between the output lines of boost converter 12.
  • U-phase arm 15 includes I GBT elements Q 3 and Q 4 connected in series, and diodes D 3 and D 4 connected in parallel with I GBT elements Q 3 and Q 4, respectively.
  • the power sword of diode D 3 is connected to the collector of I GBT element Q 3, and the anode of diode D 3 is connected to the emitter of I 08 element 03.
  • the cathode of diode D4 is connected to the collector of I GBT element Q4, and the anode of diode D4 is I. Connected to the 8-element 04 emitter.
  • V-phase arm 16 includes I GBT elements Q 5 and Q 6 connected in series, and diodes D 5 and D 6 connected in parallel with I GBT elements Q 5 and Q 6, respectively.
  • Diode D 5's force sword is connected to the collector of I GBT element Q 5 and diode D 5
  • the anode is connected to the emitter of the I GBT element Q5.
  • the cathode of diode D6 is connected to the collector of I GBT element Q 6 and the anode of diode D 6 is connected to the emitter of I 08 element 06.
  • W-phase arm 17 includes I GBT elements Q 7 and Q 8 connected in series and diodes D 7 and D 8 connected in parallel with I GBT elements Q 7 and Q 8, respectively.
  • Diode D7's force sword is connected to the collector of I GBT element Q7, and diode D7's anode is connected to the emitter of I08-element 07.
  • the cathode of diode D 8 is connected to the collector of I GBT element Q8, and the anode of diode D 8 is connected to the emitter of I GBT element Q 8.
  • each phase arm is connected to each phase end of each phase coil of motor generator MG2. That is, the motor generator MG 2 is a three-phase permanent magnet synchronous motor, and one end of each of the three coils of the U, V, and W phases is connected to the neutral point.
  • the other end of the U-phase coil is connected to the connection node of I GB T elements Q 3 and Q 4.
  • the other end of the V-phase coil is connected to the connection node of I GBT elements Q5 and Q6.
  • the other end of the W-phase coil is connected to the connection node of IGBT elements Q7 and Q8.
  • Inverter 22 is connected to boost converter 12 in parallel with inverter 14. The inverter 22 converts the DC voltage output from the step-up comparator 12 to the motor generator MG 1 into a three-phase AC and outputs it. Inverter 22 receives the boosted voltage from boost converter 12 and drives motor generator MG 1 to start the engine, for example.
  • Inverter 22 returns the electric power generated by motor generator MG 1 to boost converter 12 by the rotational torque transmitted from the crankshaft of the engine. At this time, boost converter 12 is controlled by control device 30 to operate as a step-down circuit.
  • Control device 30 has torque command values TR 1 and TR 2, motor rotation speed MR l and MR N2, voltages VB, VL and VH, current IB values, motor current values MCRT l and MC RT 2, and start signal I GON Receive.
  • torque command value TR 1 motor speed MRN 1 and motor current value MC RT 1 are related to motor generator MG 1
  • torque command value TR 2 motor speed MR N 2 and motor current value MCRT 2 are The present invention relates to the motor generator MG 2.
  • Voltage VB is the voltage of battery B
  • current IB is the current flowing in battery B
  • Voltage VL is a voltage before boosting of boost converter 12
  • voltage VH is a voltage after boosting of boost converter 12.
  • Control device 30 then outputs a control signal P WU for instructing boosting to boost converter 12, control signal P WD for instructing step-down and signal C SDN for instructing prohibition of operation.
  • control device 30 provides a drive instruction PWMI 2 for converting DC voltage, which is the output of boost converter 12 to inverter 14, into AC voltage for driving motor generator MG 2, and motor generator MG 2.
  • Regenerative instruction PWMC 2 that converts the AC voltage generated in step 1 into a DC voltage and returns it to the boost converter 12 side is output.
  • the control device 30 converts the DC voltage from the inverter 22 into an AC voltage for driving the motor generator MG 1 and the AC voltage generated by the motor generator MG 1 into a DC voltage.
  • Regenerative instruction PWMC 1 is output after conversion and returning to the boost converter 1 2 side.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining details of the power split mechanism PSD and the speed reducer RD in FIG.
  • this vehicle drive device rotates according to the rotation of motor generator MG 2, reduction gear RD connected to the rotation shaft of motor generator MG 2, and the rotation shaft decelerated by reduction gear RD.
  • an engine 4 a motor generator MG 1, a reduction gear RD, and a power split mechanism PSD that distributes power between the engine 4 and the motor generator MG 1.
  • Reducer RD has a reduction ratio from motor generator MG 2 to power split mechanism P SD of, for example, twice or more.
  • the crankshaft 50 of engine 4 and the rotor 3 2 of motor generator MG 1 and the rotor 3 7 of motor generator MG 2 rotate around the same axis.
  • the power split mechanism PSD is a planetary gear in the example shown in FIG. 2, and can be rotated coaxially with a sun gear 51 connected to a hollow sun gear shaft penetrating the crankshaft 50 through the shaft center and the crankshaft 50. Is connected between the ring gear 5 2 supported by the shaft, the pinion gear 5 3 disposed between the sun gear 51 and the ring gear 52, and revolving while rotating on the outer periphery of the sun gear 51, and the end of the crankshaft 50 And a planetary carrier 5 4 that supports the rotation shaft of each pinion gear 5 3.
  • the power split mechanism PSD consists of a sun gear shaft coupled to the sun gear 51, a ring gear case coupled to the ring gear 52, and a planetary carrier. It is said. When the power input / output to / from any two of these three axes is determined, the power input / output to / from the remaining one axis is determined based on the power input / output to the other two axes.
  • a counter drive gear 70 for taking out the power is provided outside the ring gear case, and rotates integrally with the ring gear 52.
  • the counter drive gear 70 is connected to the power transmission reduction gear RG. Power is transmitted between the counter drive gear 70 and the power transmission reduction gear RG.
  • the power transmission reduction gear R G drives the differential gear D E F. On the downhill, the wheel rotation is transmitted to the differential gear D E F, and the power transmission reduction gear R G is driven by the differential gear D E F.
  • Motor generator MG 1 includes a stator 31 that forms a rotating magnetic field, and a rotor 3 2 that is arranged inside stator 31 and has a plurality of permanent magnets embedded therein.
  • the stator 3 1 includes a stator core 3 3 and a three-phase coil 3 4 wound around the stator core 3 3.
  • Rotor 32 is coupled to a sun gear shaft that rotates integrally with sun gear 51 of power split mechanism PSD.
  • the stator core 33 is formed by laminating thin magnetic steel plates and is fixed to a case (not shown).
  • Motor generator MG 1 operates as an electric motor that rotationally drives rotor 3 2 by the interaction between the magnetic field generated by the permanent magnet embedded in rotor 3 2 and the magnetic field formed by three-phase coil 3 4.
  • the motor generator MG 1 is a permanent magnet. It also operates as a generator that generates electromotive force in both of the three-phase coils 3 4 due to the interaction between the magnetic field and the rotation of the rotor 3 2. '
  • Motor generator MG 2 includes a stator 36 that forms a rotating magnetic field, and a rotor 37 that is disposed inside stator 31 and has a plurality of permanent magnets embedded therein.
  • the stator 3 6 includes a stator core 3 8 and a three-phase coil 39 that is wound around the stator core 3 8.
  • the rotor 37 is coupled to a ring gear case that rotates integrally with the ring gear 52 of the power split mechanism PSD by a speed reducer R D.
  • Stator core '38 is formed, for example, by laminating thin magnetic steel plates and is fixed to a case (not shown). .
  • Motor generator MG 2 also operates as a generator that generates an electromotive force at both ends of three-phase coil 39 by the interaction between the magnetic field generated by the permanent magnet and the rotation of rotor 37.
  • Motor generator MG 2 operates as an electric motor that rotates rotor 37 by the interaction between the magnetic field generated by the permanent magnet and the magnetic field formed by three-phase coil 39.
  • the speed reducer R D speeds up with a structure in which a planetary carrier 66, which is one of the rotating elements of the planetary gear, is fixed to the case of the vehicle drive device.
  • the reduction gear RD is in mesh with the sun gear 6 2 coupled to the shaft of the rotor 3 7, the ring gear 6 8 that rotates integrally with the ring gear 52, and the ring gear 6 8 and the sun gear 6 2.
  • a pinion gear 6 4 for transmitting the rotation of the motor to the ring gear 6 8.
  • the speed ratio can be increased by more than twice.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of drive device 20 of the hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a plan view of drive device 20.
  • case 1 0 1 of drive device 20 is configured to be divided into case 1 0 4 and case 1 0 2.
  • Case 10 04 is a part that mainly accommodates motor generator MG 1, and Case 1 0 2 is mainly used for motor generator. —The part that houses the MG 2 fe and control unit.
  • the case 1 0 4 is formed with a flange 1 0 6, the case 1 0 2 is formed with a flange 1 0 5, and the flange 1 0 6 and the flange 1 0 5 are fixed to each other by a bolt or the like. 0 4 and case 1 0 2 are connected and integrated.
  • the case 102 is provided with an opening 108 for assembling the partition control unit. After assembly of the power control unit, the opening 1 0 8 is covered by the cover 1 5 0. That is, when the vehicle is completed, the entire drive device 20 is stored in the case 1001 and the cover 1510.
  • a capacitor C 2 is accommodated in the left side portion (vehicle traveling direction side) of the opening 10 0 80, and a single element substrate 1 2 0 and terminal blocks 1 1 6 and 1 1 8 are accommodated in the center portion.
  • Reactor L 1 is housed on the right side.
  • the opening 10 8 is closed by a lid when mounted on the vehicle. Further, the capacitor C 2 may be replaced on the right side and the reactor L 1 may be stored on the left side.
  • the reactor 1 is arranged on one side of the rotation shafts of the motor generators MG 1 and MG 2, and the capacitor C 2 is arranged on the other side of the rotation shaft.
  • a power element substrate 120 is disposed in a region between the capacitor C 2 and the reactor 1.
  • a motor generator MG 2 is arranged below the power element substrate 120.
  • Inverter 2 2 for controlling motor generator MG 1, inverter 14 for controlling motor generator MG 2, and arm portion 13 of the boost converter are mounted on power element substrate 120.
  • Inverter 1 4 U-phase arm 15, V-phase arm 16 and W-phase arm 17 each have one bus bar facing terminal block 1 1 6 connected to the stator coil of motor generator MG 2. Yes.
  • three bus bars are provided toward the terminal block 1 1 8 connected to the stator coil of the motor generator MG 1.
  • a water passage is provided under the single element substrate 1 2 0 to cool it, and the cooling water inlet 1 1 4 and the cooling water are connected to the water passage.
  • An outlet 1 1 2 is provided in the case 1 0 2.
  • the entrance and the exit are configured by driving a nut nut or the like through the flanges 10 06 and 10 5 with respect to the case 102, for example.
  • the voltage applied from the battery unit 40 in FIG. 1 to the terminals 4 3 and 4 4 via the power cable is boosted by the boost converter 12 including the reactor 1 and the arm portion 13 and the capacitor C 2 And is supplied to the inverters 14 and 2 2.
  • the motor generator can be driven at a high voltage exceeding 500 V while reducing the battery voltage to approximately 200 V. As a result, electric loss can be suppressed and high output of the motor can be realized by supplying power with a small current.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a structure for preventing leakage of electromagnetic noise in the drive device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A shows a comparative example similar to the above-mentioned Patent Document 1, and FIG.
  • FIG. 5B shows a comparison example of the electromagnetic noise leakage prevention structure in a hybrid vehicle drive device integrated with an inverter.
  • a structure according to an embodiment is shown.
  • a case member CS 1 forming a motor generator housing space MS and a case member CS 2 forming a housing space IS for a power control unit such as an inverter.
  • each of the case members CS 1 and CS 2 requires an opening for taking out a wiring or a bus bar for electrically connecting the inverter and the motor generator. Then, by connecting the case members CS 1 and CS 2 by the fixing member f X, the drive device including the motor generator and the inverter are integrated.
  • the upper part of the case member CS 2 is provided with an opening for assembling the power control unit. This opening is finally a cover member connected to the case member CS 2 by the fixing member fX. Covered by CV.
  • the power control unit including the inverter is shielded from the outside of the driving device 20 by the case member CS 2 and the cover member CV.
  • each of the mating surfaces F S 1 and F S 2 must have an appropriate connection structure to prevent electromagnetic noise leakage. .
  • the case CSO includes the motor housing portion CM that forms the motor generator housing space MS, and the power of the inverter and the like.
  • the inverter accommodating portion CI forming the accommodating space IS for the control unit is integrally molded. That is, in the case C S O, the inverter accommodating portion CI and the motor accommodating portion CM are continuously provided without the mating surface F S 2 in FIG. 5A.
  • Such an integrally molded case C S 0 can be manufactured, for example, by forging an aluminum alloy.
  • the cover member CV is provided in the same manner as in FIG. 5A, so that the power control unit including the inverter has a case CS 0 in which the inverter housing portion CI and the motor housing portion CM are integrally molded, and The cover member CV is shielded from the outside of the driving device 2 0.
  • FIG. 6 is a side view of the driving device 20 as viewed from the X1 direction in FIG.
  • case 1002 is provided with an opening 1009 for mounting and maintaining the motor generator, and this opening 1009 is covered by a lid (not shown) when mounted on the vehicle. Closed.
  • a motor generator MG 2 is arranged inside the opening 1 0 9.
  • a rotor 37 is disposed inside a stator 36 to which a W-phase bus bar is connected.
  • a hollow shaft 60 can be seen in the central part of the rotor 37.
  • the space IS that accommodates the power control unit 2 1 of the case 102 has a large amount of stator 3 6 of the motor MG 2 in the space IS.
  • Reactor L. 1 is placed on one side of generator MG 2 and capacitor C 2 is placed on the other side to efficiently accommodate large parts. For this reason, a compact hybrid vehicle drive device has been realized.
  • a cover 1 5 0 is attached to the case 1 0 2 by a bolt 1 5 2 as a fixing member in an opening provided above the accommodation space of the power control unit 21 1.
  • the storage space for the motor MG 2 (storage room) the storage part that forms the MS and the storage space for the power control unit 21 (storage) (Chamber) It has a structure in which the storage part that forms the IS is molded into a body.
  • the mating surface between the integrally molded case 102 and the cover 150 must have a connection structure that prevents leakage of electromagnetic noise from the inside.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line V I I -V I I in FIG.
  • FIG. 7 a cross section of motor generator MG 2 and a cross section of a housing chamber for housing part control unit 21 are shown.
  • This hybrid vehicle drive system is composed of motor generators MG 2 and MG 2 arranged on the same axis as the rotation center axis of each rotor, and coaxial with the rotation center axis of the crankshaft. And a power split mechanism arranged between motor generators MG 1 and MG 2 and a power control unit 21 for controlling motor generators MG 1 and MG 2.
  • Power control unit 2 1 is at least on one side with respect to the rotation center axis of motor generator MG 2.
  • Reactor L1 is smoothing on the other side.
  • Capacitor 'C2 is divided.
  • Motor generators MG 1, MG 2, power split mechanism, and power control unit 21 are housed in a metal case and integrated.
  • the case 1002 is provided with a partition wall portion 200 that partitions the two spaces so that the lubricating oil of the motor generator MG2 does not leak to the power element substrate 120.
  • a water channel 1 2 2 for cooling the power element substrate 1 2 20 is provided on the upper surface portion of the partition wall 2 200, and this water channel 1 2 2 is provided with the cooling water inlet 1 1 4 and the cooling water described above. It communicates with the water outlet 1 1 2. ,
  • the power supply potential on the negative side is transmitted from the terminal 44 to the power element substrate 120 via the bus bar 1 2 8. Further, although not shown, a positive power supply potential is transmitted to the reaction node L 1 from the terminal 43 by another bus bar.
  • the cross section of the motor generator MG 2 will be described.
  • the winding portion of the coil 3 9 of the stator 3 6 can be seen on the inner peripheral side of the stator. Further, on the inner periphery, the rotor 3 7 and the case partition 2 0 2 And the rotor hollow shaft 60 is visible.
  • FIG. 8 is a side view of the driving device 20 viewed from the X2 direction in FIG.
  • a control board 1 2 1 for controlling the power element is arranged on the power element board.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line I X—I X in FIG.
  • crankshaft 50 of the engine is connected to damper 1 2 4, and the output shaft of damper 1 2 4 is connected to power split mechanism P S D.
  • damper 1 2 4 From the side where the engine is placed, damper 1 2 4, motor generator MG 1, power split mechanism PSD, reduction gear RD and motor generator MG 2 are arranged side by side on the same rotating shaft. .
  • the shaft of rotor 3 2 of motor generator MG 1 is hollow, and the output shaft from damper 1 2 4 passes through this hollow portion.
  • the shaft of rotor 3 2 of motor generator MG 1 is spline-fitted with sun gear 51 on the power split mechanism PSD side.
  • the shaft of the damper 1 2 4 is connected to the planetary carrier 5 4.
  • Planetary Quillaja 5 4, Piniongi The rotating shaft of the rotor 5 3 is supported rotatably around the shaft of the damper 1 2 4.
  • the pinion gear 5 3 meshes with the sun gear 51 and the ring gear 52 shown in FIG. 2 formed on the inner periphery of the ring gear case.
  • the reduction gear RD side of the rotor shaft 60 of the motor generator MG 2 is spline-fitted with the sun gear 62.
  • the planetary carrier 66 of the reduction gear R D is fixed to the partition wall 20 2 of the case 10 2.
  • the planetary carrier 6 6 supports the rotation shaft of the pinion gear 6 4.
  • the pinion gear 64 meshes with the sun gear 62 and the ring gear 68 shown in FIG. 2 formed on the inner periphery of the ring gear case. '' As can be seen from Fig.
  • the motor generator MG 1 and the damper 1 2 4 can be assembled from the opening 1 1 1 in the right direction of the case 1 0 4 and the motor generator MG 2 is the case 1 0 2
  • the reduction gear RD and the power split mechanism PSD can be assembled from the mating surfaces of the flanges 1 0 5 and 1 0 6.
  • the opening 1 0 9 of the case 1 0 2 is sealed with a lid 7 1 and a liquid gasket so that the lubricating oil does not leak.
  • a cover 7 2 is provided at the back of the opening 1 1 1 of the case 10 4, and the space for accommodating the MG 1 is sealed with an oil seal 81 such as a liquid gasket so that the lubricating oil does not leak.
  • the shaft of the rotor 3 2 of the motor generator MG 1 is rotatably supported by a ball bearing 7 8 provided between the lid 7 2 and a ball bearing 7 7 provided between the partition walls 20 3.
  • the shaft of the rotor 3 2 is hollow, and the shaft of the damper 1 2 4 passes through the inside thereof.
  • two dollar bearings 7 9 and 80 are provided between the shaft of the rotor 3 2 and the shaft of the damper 1 2 4, two dollar bearings 7 9 and 80 are provided.
  • the shaft of the rotor 37 of the motor generator MG 2 is rotatable by the ball bearing 7 3 provided between the lid 7 1 and the ball bearing 7 4 between the partition 7 2 It is supported.
  • the ring gear case in which the ring gear of the reduction gear RD and the ring gear of the power split mechanism PSD are both engraved on the inner periphery is provided between the ball bearing 75 and the partition 20 3 provided between the partition 20
  • the ball bearing 7 6 is supported by itself.
  • the storage chamber for storing the power control unit 2 1 and the storage chamber for storing the motor generator MG 2 are separated by a partition wall 20 2 of the case 100 2, but a part of the terminal block 1 1 6 is inserted in part of the storage chamber Are connected by through holes.
  • the terminal block 1 16 is connected to the bus bar of the stator coil of the motor generator MG 2 on one side, and the bus bar of the inverter 14 is connected to the other side.
  • a conductive member is passed through the terminal block 1 16 so that these bus bars can be electrically connected.
  • the terminal block 1 1 6 is configured to pass electricity without passing through the lubricating oil from the motor generator MG 2 side.
  • terminal block 1 1 8 connects the space in which the power control unit is accommodated and the space in which the motor generator MG 1 is accommodated in a state where electricity is passed and lubricant is not passed. .
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line XX in FIG.
  • FIG. 10 a cross section of reactor L 1 is shown in the storage chamber for storing power control unit 21.
  • the rear title L 1 has a structure in which, for example, a coil is wound around a core in which electromagnetic steel sheets are laminated.
  • the rotation shaft 130 of the reduction gear RG shown in FIG. 7 is arranged, and the counter driven gear 13 32 of the reduction gear RG is shown in the center.
  • the counter driven gear 1 3 2 meshes with the counter drive gear 70 of FIG.
  • a final drive gear 1 3 3 is provided on the same axis as the counter driven gear 1 3 2, and a differential gear D EF which is a final driven gear meshing with the final drive gear 1 3 3 is shown below the gear.
  • FIG. 11 is a diagram showing the case outline and the components housed inside when the case is projected from the direction of the rotation axis.
  • a damper 1 2 4 to which a crankshaft of an internal combustion engine is coupled and a rotor arranged so that the rotating shaft of the damper 1 2 4 and the rotating shaft overlap with each other inside a case of a vehicle drive device
  • Motor generator MG 2 having a stator arranged around the rotor, power split mechanism PSD that receives torque from damper 1 2 4 and torque from motor generator MG 2, and approximately the rotational axis of damper 1 2 4
  • a reduction gear that has a rotating shaft that is offset in parallel and that transmits torque from the power split mechanism PSD.
  • a differential gear DEF that has a rotational axis that is substantially parallel to the rotational axis of the damper 1 2 4, meshes with the reduction gear RG and transmits torque to the wheels, and the motor generator MG 2
  • the control board 1 2 0, the reactor 1 and the power control unit 2 1 including the capacitor C 2 are shown: the case is damper 1 2 4, motor generator MG 2, reduction gear RG, differential gear DEF And power control unit 21.
  • the horizontal dimension when the vehicle drive device is mounted on the vehicle is X3.
  • the dimension X 3 is determined at both ends by the outer edge of the case portion that accommodates the differential gear D EF and the outer edge of the case 104 that accommodates the damper 12 4. Therefore, it can be seen that the capacitor C 2, the substrate 1 20, and the reactor L 1 constituting the power control unit are inside the dimension X 3.
  • the dimension in the vertical direction (height direction) when the vehicle drive device is mounted on a vehicle is Y3.
  • the lower end of this dimension Y3 is determined by the outer edge of the part that houses the differential gear D E F of the case.
  • the upper end of the dimension Y 3 is determined by the outer edge of the part that accommodates the case damper 1 2 4. Therefore, it can be seen that the capacitor C 2, the substrate 120 and the reactor L 1 constituting the power control unit 21 are arranged inside the dimension Y 3.
  • the height of the projection part of the case that accommodates the case's power control unit 21 when mounted on the vehicle is the space of the remaining case, that is, damper 1 2 4, motor generator
  • the case is configured and the power control unit 21 is arranged so as not to exceed at least the height when the vehicle mounted on the projection portion of the portion that accommodates the MG 2, the reduction gear RG, and the differential gear DEF.
  • the center of gravity of the vehicle can be lowered and the running stability can be increased.
  • the case in the horizontal direction when the vehicle is mounted, the case is configured and power controlled so that the position of the projection part of the case that accommodates the power control unit 21 of the case is positioned inside the projection part of the remaining case space. Unit 2 1 is placed. This reduces the size of the vehicle drive device.
  • Fig. 12 shows that the case is thrown from the direction perpendicular to the rotation axis direction and perpendicular to the vertical direction. It is the figure which showed the case outline and the components accommodated in an inside, when it shades. '' Referring to Fig. 12, dimension X 3 in the direction perpendicular to the vertical direction when mounted on the vehicle is also the force at both ends. It can be seen that the capacitor C 2, the board 120, and the reactor L 1 that are determined by the outer edge of the power control unit are inside the dimension Z 3.
  • the vertical dimension (height direction) dimension Y 3 is determined by the portion that accommodates damper 124, motor generator MG 2, reduction gear RG, and differential gear DEF.
  • the portion that accommodates the power control unit 21 including the substrate 120, the reactor 1, and the capacitor C 2 is perpendicular to the rotational axis direction and perpendicular to the vertical direction when mounted on the vehicle. Is projected so that the projection part is included in the remaining case space, that is, the projection part of the part that accommodates the damper 1 24, the motor generator MG 2, the reduction gear RG, and the differential gear DE F. .
  • the reduction gear RD and the power split device mechanism P SD, the low speed gear RG and the differential gear DEF are arranged, and the power control unit is utilized using the surrounding free space.
  • the component element board 120, the reactor L 1 and the capacitor C 2 are arranged.
  • Fig. 1.1 not only the empty space on one side is used for motor generator MG 2, but also reactor L 1 and capacitor C 2 are arranged in the empty space on both sides.
  • the weight balance with respect to the motor generator MG 2 is improved, and further space saving can be achieved.
  • the power split mechanism PSD, the reduction gear RG to which the torque from the power split mechanism PSD is transmitted, and the differential gear DE F that transmits the torque to the wheels mixed with the reduction gear RG as a whole are This is equivalent to a “power transmission mechanism” that combines the power generated by motor generators MG 1 and MG 2 with the generated power and transmits it to the drive shaft.
  • the reduction gear RG and the differential gear DEF are both power transmission gears to which torque from the power distribution mechanism PSD is transmitted.
  • the reduction gear RG and the differential gear DEF are not indispensable. Is also applicable.
  • the present invention can be applied to a parallel hybrid that is assisted by a motor when the engine is accelerated, etc., and can also be applied to a configuration in which only one motor is integrated with a drive unit. is there.
  • the case of the hybrid vehicle driving device integrated with the power control unit including the inverter is accommodated in the motor generator housing portion and the power control unit (inverter) housing.
  • the center of gravity can be kept low when the drive device of the hybrid vehicle is mounted on the vehicle, and the running performance of the vehicle can be improved compared to the conventional case. . Furthermore, it is possible to save space in the engine room.
  • the side space of the transaxle that is, the motor generator MG2 and the power split mechanism, can be used to reduce the height of the power control unit including the inverter and to be disposed compactly. Since it was possible to approximate the shape of the transaxle part of a gasoline vehicle, it is possible to realize a drive device for a hybrid vehicle that can be mounted on more types of vehicles.

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Abstract

モータジェネレータおよびインバータを一体的に収容するためのケース(CS0)は、インバータ収納スペース(IS)を形成する収容部(CI)と、モータ収納スペース(MS)を形成する収容部(CM)とを含む。ケース(CS0)は、収容部(CI)および収容部(CM)が一体成型された構造を有する。これより、インバータおよびモータジェネレータが一体収容されたハイブリッド車両の駆動装置において、インバータからの電磁ノイズが駆動装置外部への漏洩することを防止する。

Description

明細書 ハイブリッド車両の駆動 ¾ 技術分野
この発明は、 ハイブリッド車両の駆動装置に関し、 特にインバ一タとモータを 1つのケースに収めたハイブリツド車両の駆動装置に関する。 背景技術
現状のハイブリッド車は、 インバータの大きな箱型ケースがあり、 それがシャ
—シに固定されその下にモータケース (トランスアクスル) が配置されるという 構成をとつているものが多い。 なるべく多くの車種に搭載することができるハイ プリッド車両の駆動装置について考慮すると、 ケースが 2個の構成であると車種 ごとにその配置が最適化されることになり部品の共通化が図りにくレ、。
本来、 組合せて動作することが必要なユニットは 1つのケースに収めて一体化 してしまうことが望ましい。 特開 2 0 0 4 _ 3 4 3 8 4 5号公報 (以下、 特許文 献 1 ) には、 モータとインバータとを一体化したハイブリッド車両の駆動装置が 開示されている。 特許文献 1では、 複数の電動機を個々に収容するケース部分を 連結してなる駆動装置ケースと、 複数の電動機に個々に対応する複数のインバ一 タとを備える構成において、 複数のインバータを上記ケース部分の 1つにまとめ て付設し、 インバータを冷却する流路を、 インバ一タを付設したケース部分と各 インバータとの問に形成することが開示されている。 これにより、 各電動機に対 応するィンバータの駆動装置への一体化と、 インバ一タ冷却とが両立される。
しかしながら、 特開 2 0 0 4— 3 4 3 8 4 5号公報 (特許文献 1 ) に開示され る駆動装置ケースは、 モータを格納するケース部分と、 インバータを格納するケ —ス部分とが連結される構造である。 このため、 特許文献 1によるハイブリッド 車両の駆動装置では、 インバータでのパワー素子のスィツチング動作による電磁 ノイズが、 上記連結部分から漏洩し易い構造となる。 このため、 インバータのケ —ス部分と他の部位との連結部分について電磁ノイズの漏洩防止対策を施す必要 が生じ、 かつ、 対策が不十分でない場合には、 漏洩した電磁ノイズにより車両に 搭載された他の機器に悪影響を与える可能性がある。
また、 モータの上にインバータを載せただけの構造であるので、 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 プ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観点から考えると、 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ほぼ同等の輪郭内にィ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。 . 発明の開示 .
この発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、 この発明の目 的は、 インバ一タが一体化されたハイブリッド車両の駆動装置において、 駆動装 置外部への電磁ノィズの漏洩を防止することである。
この発明によるハイブリッド車両の駆動装置は、 動力伝達機構と、 パワー制御 ユニットと、 ケースと、 カバー部材と、 固定部材とを備える。 動力伝達機構は、 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。 パワー制御ユニッ トは、 回転電機の制御を行なう。 ケースは、 パワー制御ュニッ トを収容するための第 1の収容部と、 少なくとも回転電機を収容するための第 2 の収容部とがー体成型された構造を有する。 カバー部材は、 第 1の収容部の開口 部を覆うようにケースに対して固定される。
上記ハイプリッ ド車両の駆動装置によれば、 パワー制御ュニッ 卜のケース部分 (第 1の収容部) と回転電機のケース部分 (第 2の収容部) とが一体成型される ので、 ケースに両者の合わせ面 (連結部) が発生しない。 このため、 これらのケ —ス部分を別個に形成して連結するケース構造と比較して、 パワー制御ュニット が発生する電磁ノイズがケース外に漏洩し難い構造とすることができる。 したが つて、 電磁ノイズ漏洩対策のためのコスト削減および、 駆動装置外部への電磁ノ ィズ漏洩の防止が可能となる。
好ましくは、 この発明によるハイブリッド車両の駆動装置は、 内燃機関のクラ ンクシャフ トと結合されるダンバをさらに備える。 回転電機は、 ダンバの回転軸 とその回転軸が重なるように配置される。 さらに、 第 2の収容部は、 回転電機、 ダンバおよび動力伝達機構を収容するように構成され、 第 1の収容部は、 回転軸 方向と直交し、 かつ車両搭載時の鉛直方向に直交する方向から投影した場合に、 パワー制御ュニットが第 2の収容部の投影部の車^搭載時の水平方向の寸法 収 まるように設けられる。
上記ハイプリッド車両の駆動装置によれば、 駆動装置の水平方向の寸法を抑制 することができるので、 駆動装置の体格を小型化して車両搭載性を向上すること ができる。
また好ましくは、 この ¾明によるハイプリッド車両の駆動装置では、 パワー制 御ユニットは、 回転電機に対応して設けられるインバ一タのパワー素子が搭載さ れ、 回転電機の車両搭載時における上方に配置された回路基板をさらに含む。 上記ハイプリッド車両の駆動装置によれば、 電磁ノイズの発生源となるパワー 素子が搭載された回路基板を上記第 1の収容部に格納して、 電磁ノイズがケース 外に漏洩し難い構造とすることができる。
あるいは好ましくは、 この発明によるハイブリ ッド車両の駆動装置では、 パヮ
—制御ユニットは、 回転電機に対応して設けられるインバータと、 インバ一タの 入力電圧を発生するように構成された電圧コンバータとを含む。 電圧コンバータ は、 回転電機の回転軸に対する一方側に配置されるリアク トルと、 回転電機の回 転軸に対する他方側に配置されるコンデンサとを有する。 ' ' 上記ハイブリッド車両の駆動装置によれば、 回転電機の一方側および他方側の 空きスペースを利用して。 電圧コンバータの構成部品であるコンデンサおよびリ ァク トルを配置できる。 したがって、 省スペース化により駆動装置を小型化する とともに、 回転電機に対する重量バランスを改善できる。
特にこのような構成では、 パワー制御ユニットは、 少なくとも一部分がリアク トルとコンデンサの間の領域に配置され、 インバ一タおよび電圧コンバータのパ ヮー素子が搭載された回路基板をさらに含む。
上記ハイプリッド車両の駆動装置によれば、 車両搭载時の鉛直方向から見て、 回路基板をリアク トルおよびコンデンサと重なり合わないように配置できる。 し たがって、 回路基板の配置による駆動装置の車両高さ方向の寸法増大を回避する ことにより、 車両の重心を低くすることができ、 走行安定性を向上できる。 また好ましくは、 この発明によるハイブリッド車両の駆動装置は、 内燃機関の クランクシャフトと結合されるダンバをさらに備える。 回転電機は、 ダンバの回 転軸とその回転軸が重なるように配置される。 さらに、 パワー制御ユニットは、 回転軸方向から投影した場合に、 ケースのダンバ、 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。
上記ハイプリッド車両の駆動装置によれば、 車両前後方向の寸法を縮小して、 駆動装置を小型化するこ ができる。 '
あるいは好ましくは、 この発明によるハイブリッド車両.の駆動装置は、 内燃機 関のクランクシャフトと結合されるダンバをさらに備える。 回転電機は、 ダンバ の回転軸とその回転軸が重なるように配置される。 さらに、 パワー制御ユニット は、 回転軸方向から投影した場合に、 ケースのダンバ、 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。
上記ハイプリッド車両の駆動装置によれば、 車両高さ方向の寸法を縮小して駆 動装置を小型化できる。 この結果、 車両の重心を低くすることができ、 走行安定 性を向上できる。
したがって、 この発明によるハイブリッド車両の駆動装置によれば、 インバー タと一体化され小型化されたハイプリッド車両の駆動装置において、 インバータ からの電磁ノィズの駆動装置外への漏洩を防止することが可能となる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施の形態に係るハイプ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 2は、 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。
図 3は、 本発明の実施の形態に係るハイプリッド車両の駆動装置の外観を示す 斜視図である。 図 4は、 図 3に示した駆動装置の平面図である。
図 5 Aは、 比較例として示される駆動装置における電磁ノイズの漏洩防止構造 を説明する概念図である。
図 5 Bは、 本発明の実施の形態に係る駆動装置における電磁ノイズの漏洩防止 構造を説明する概念図である。
図 6は、 駆動装置を図 4の X 1方向から見た側面図である。
図 7は、 図 4の V I I— V I I断面における断面図である。
図 8は、 図 4の X 2方向から駆動装置を見た側面図である。
図 9は、 図 4の I X— ϊ Xにおける断面図である。 '
図 1 0は、 図 4の X— Xにおける断面を示した断面図である。
図 1 1は、 ケースを回転軸方向から投影した場合に、 ケース輪郭と内部に収容 される部品とを示した図である。
図 1 2は、 ケースを回転軸方向と直交し、 かつ鉛直方向に直交する方向から投 影した場合に、 ケース輪郭と内部に収容される部品とを示した図である。 発明を実施するための最良の形態
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。
[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 1 0 0のモータジエネレ
—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 1 0 0は、 電池ュニット 4 0と、 駆動装置 2 0と、 制御 装置 3 0と、 図示しないエンジンおよび車輪とを含む。
駆動装置 2 0は、 モータジェネレータ MG 1 , MG 2と、 動力分割機構 P S D と、 減速機 R Dと、 モータジェネレータ MG 1, MG 2の制御を行なうパワー制 御ュニット 2 1とを備える。
動力分割機構 P S Dは、 基本的には、 後で図 2で示すエンジン 4とモータジェ ネレータ M G 1, MG 2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、 プラネタリキヤリャ、 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 P SDの 2つの回転軸がエンジン 4、 モータジェネレータ MG 1 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 P SDと一体化された減速機 RDによってモータジェネレータ MG 2の回転は減速されて動力分割機構 P SDに伝達される。
なお減速機の回転軸は、 後に説明するように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。
電池ユニット 40には端子 4 1 , 4 2が設けられている。 また駆動装置 20に は端子 4 3, 44が設けられている。 車両 1 00は、 さらに、 端子 4 1と端子 4 3とを結ぶパワーケ一ブル 6と、 端子 4 2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、 ノ ッテリ Bと、 バッテリ Bの負極と端子 4 2との間に接 続されるシステムメインリレ一 S MR 3と、 バッテリ Bの正極と端子 4 1との間 に接続されるシステムメインリレー S MR 2と、 バッテリ Bの正極と端子 4 1と の間に直列に接続される、 システムメインリ レー SMR 1および制限抵抗 Rとを 含む。 システムメインリ レー SMR 1〜SMR 3は、 制御装置 30から与えられ る制御信号 S E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 1 0と、 バッテリ Bに流れる電流 I Bを検知する電流センサ 1 1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 2 1は、 モータジェネレータ MG 1, MG 2にそれぞれ対 応して設けられるインバータ 2 2, 1 4と、 インバータ 2 2, 1 4に共通して設 けられる昇圧コンバータ 1 2とを含む。
昇圧コンバータ 1 2は、 端子 4 3, 44間の電圧を昇圧する。 インバータ 1 4 は、 昇圧コンバータ 1 2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 エネレ一タ MG 2に出力する。
昇圧コンバータ 1 2は、 一方端が端子 4 3に接続されるリアク トルし 1と、 昇 圧後の電圧 VHを出力する昇圧コンバータ 1 2の出力端子間に直列に接続される 108丁素子<31, Q2と、 108丁素子<31, Q 2にそれぞれ並列に接続され るダイオード D l, D 2と、 平滑用コンデンサ C 2とを含む。 平滑用コンデンサ C 2は、 昇圧コンバータ 1 2によって昇圧された電圧を平滑化する。 なお、 本実 施の形態において、 I GBT素子は、 電力変換のための電力用半導体スィッチン グ素子 (以下、 パワー素子とも称する) の代表例として記載される。 すなわち、 I GBT素子に代えて、 他のパワー素子を適用しても良い。
リアク トル L 1の他方端は I 08丁素子(31のエミッタおよび I &8丁素子<3 2のコレクタに接続される。 ダイォード D 1の力ソードは I 08丁素子<31のコ レクタと接続され、 ダイオード D 1のアノードは I GBT.素子 Q 1のェミッタと 接続される。 ダイォ一ド D 2のカソードは I GBT素子 Q 2のコレクタと接続さ れ、 ダイォ一ド D 2のアノードは I GBT素子 Q 2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 MG 2に対して昇圧コン バ一タ 1 2の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。 またインバ一タ 14は、 回生制動に伴い、 モータジェネレータ MG 2において発電された電力を 昇圧コンバータ 1 2に戻す。 このとき昇圧コンバータ 1 2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。
ィンバ一タ 14は、 U相アーム 1 5と、 V相アーム 16と、 W相アーム 1 7と を含む。 U相アーム 1 5, V相アーム 16, および W相アーム 1 7は、 昇圧コン バータ 1 2の出力ライン間に並列に接続される。
U相アーム 1 5は、 直列接続された I GBT素子 Q 3, Q4と、 I GBT素子 Q 3, Q 4とそれぞれ並列に接続されるダイオード D 3, D 4とを含む。 ダイォ ード D 3の力ソードは I GBT素子 Q 3のコレクタと接続され、 ダイオード D 3 のアノードは I〇8丁素子03のェミッタと接続される。 ダイオード D 4のカソ ードは I GBT素子 Q 4のコレクタと接続され、 ダイオード D 4のアノードは I 。8丁素子04のェミッタと接続される。
V相アーム 16は、 直列接続された I GBT素子 Q 5, Q6と、 I GBT素子 Q5, Q 6とそれぞれ並列に接続されるダイオード D 5, D 6とを含む。 ダイォ —ド D 5の力ソードは I GBT素子 Q 5のコレクタと接続され、 ダイオード D 5 のアノードは I GBT素子 Q5のエミッタと接続される。 ダイォ一ド D6のカソ —ドは I GBT素子 Q 6のコレクタと接続され、 ダイオード D 6のアノードは I 08丁素子06のェミッタと接続される。
W相アーム 1 7は、 直列接続された I GBT素子 Q 7, Q8と、 I GBT素子 Q7, Q 8とそれぞれ並列に接続されるダイオード D 7, D 8とを含む。 ダイォ —ド D 7の力ソードは I GBT素子 Q 7のコレクタと接続され、 ダイオード D 7 のァノードは I〇8丁素子07のエミッタと接続される。 ダイォード D 8のカソ —ドは I GBT素子 Q8のコレクタと接続され、 ダイオード D 8のアノードは I GBT素子 Q 8のェ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 MG 2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 MG 2は、 三相の永久磁石同期モ —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 I GB T素子 Q 3, Q 4の接続ノードに 接続される。 また V相コイルの他方端が I GBT素子 Q 5, Q 6の接続ノードに 接続される。 また W相コイルの他方端が I GBT素子 Q 7, Q 8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 MG 2に流れる電流をモータ電流値 M CRT 2として検出し、 モータ電流値 MCRT 2を制御装置 30へ出力する。 インバ一タ 22は、 昇圧コンバータ 1 2に対してインバータ 14と並列的に接 続される。 インバ一タ 22は、 モータジェネレータ MG 1に対して昇圧コンパ一 タ 1 2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 1 2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 MG 1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 MG 1で発電された電力を昇圧コンバータ 1 2 に戻す。 このとき昇圧コンバータ 1 2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。
インバ一タ 22の内部の構成は、 図示しないがインバ一タ 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 TR 1, TR 2、 モータ回転数 MR l, MR N2、 電圧 VB, VL, VH、 電流 I Bの各値、 モータ電流値 MCRT l, MC RT 2および起動信号 I GONを受ける。
ここで、 トルク指令値 TR 1, モータ回転数 MRN 1およびモータ電流値 MC RT 1はモータジェネレータ MG 1に関するものであり、 トルク指令値 TR 2, モータ回転数 MR N 2およびモータ電流値 MCRT 2はモータジエネレータ MG 2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 I B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 1 2の昇圧前電圧であり、 電圧 VHは昇 圧コンバータ 1 2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 1 2に対して昇圧指示を行なう制御信 号 P WU , 降圧指示を行なう制御信号 P WDおよび動作禁止を指示する信号 C S DNを出力する。
さらに、 制御装置 30は、 インバ一タ 14に対して昇圧コンバータ 1 2の出力 である直流電圧をモータジェネレータ MG 2を駆動するための交流電圧に変換す る駆動指示 PWMI 2と、 モータジェネレータ MG 2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 1 2側に戻す回生指示 PWMC 2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エネレー タ MG 1を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示 PWM I 1と、 モータジ エネレータ MG 1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 1 2側に戻す回生指示 PWMC 1とを出力する。
図 2は、 図 1における動力分割機構 P SDおよび减速機 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 MG 2と、 モータ ジェネレータ MG 2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 M G 1と、 減速機 RDとエンジン 4とモータジェネレータ MG 1との間で動力分配 を行なう動力分割機構 P SDとを備える。 減速機 RDは、 モータジェネレータ M G 2から動力分割機構 P SD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 5 0とモータジェネレータ MG 1のロータ 3 2 とモータジェネレータ MG 2のロータ 3 7とは同じ軸を中心に回転する。
動力分割機構 P S D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 5 0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 5 1と、 クランクシャフト 5 0と同軸上を回転可能に支持されているリングギヤ 5 2と、 サンギヤ 5 1とリングギヤ 5 2との間に配置され、 サンギヤ 5 1の外周を自転し ながら公転するピニオンギヤ 5 3と、 クランクシャフ ト 5 0の端部に結合され各 ピニオンギヤ 5 3の回転軸を支持するブラネタリキヤリャ 5 4とを含む。
動力分割機構 P S Dは、 サンギヤ 5 1に結合されたサンギヤ軸と、 リングギヤ 5 2に結合されたリングギヤケースおよびプラネタリキヤ.リャ 5 4に結合された クランクシャフト 5 0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 7 0がリングギヤケースの外側に設けら れ、 リングギヤ 5 2と一体的に回転する。 カウンタドライブギヤ 7 0は、 動力伝 達減速ギヤ R Gに接続されている。 そしてカウンタドライブギヤ 7 0と動力伝達 減速ギヤ R Gとの間で動力の伝達がなされる。 動力伝達減速ギヤ R Gはディフ了 レンシャルギヤ D E F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 D E Fに伝達され、 動力伝達減速ギヤ R Gはディファレンシャルギ ャ D E Fによって駆動される。
モータジェネレータ MG 1は、 回転磁界を形成するステータ 3 1と、 ステ一タ 3 1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 3 2とを含む。 ステ一タ 3 1は、 ステータコア 3 3と、 ステ一タコア 3 3に卷回される三相コィ ル 3 4とを含む。 ロータ 3 2は、 動力分割機構 P S Dのサンギヤ 5 1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 3 3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 M G 1は、 ロータ 3 2に埋め込まれた永久磁石による磁界 と三相コイル 3 4によって形成される磁界との相互作用によりロータ 3 2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 MG 1は、 永久磁石に よる磁界とロータ 3 2の回転との相互作用により三相コイル 3 4の両^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 MG 2は、 回転磁界を形成するステ一タ 3 6と、 ステ一タ 3 1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 3 7とを含む。 ステ —タ 3 6は、 ステ一タコア 3 8と、 ステ一タコア 3 8に巻回される三相コイル 3 9とを含む。
ロータ 3 7は、 動力分割機構 P S Dのリングギヤ 5 2と一体的に回転するリン グギヤケースに减速機 R Dによって結合されている。 ステータコア' 3 8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 MG 2は、 永久磁石による磁界とロータ 3 7の回転との相 互作用により三相コイル 3 9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 MG 2は、 永久磁石による磁界と三相コイル 3 9に よって形成される磁界との相互作用によりロータ 3 7を回転駆動する電動機とし て動作する。
減速機 R D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ヤリャ 6 6が車両駆動装置のケースに固定された構造により减速を行なう。 すなわち、 減 速機 R Dは、 ロータ 3 7のシャフトに結合されたサンギヤ 6 2と、 リングギヤ 5 2と一体的に回転するリングギヤ 6 8と、 リングギヤ 6 8およびサンギヤ 6 2に 嚙み合いサンギヤ 6 2の回転をリングギヤ 6 8に伝達するピニオンギヤ 6 4とを 含む。
たとえば、 サンギヤ 6 2の歯数に対しリングギヤ 6 8の歯数を 2倍以上にする ことにより、 减速比を 2倍以上にすることができる。
[構成要素配置の概略説明および電磁ノィズ漏洩防止構造]
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 2 0の外観を 示す斜視図であり、 図 4は、 駆動装置 2 0の平面図である。
図 3、 図 4を参照して、 駆動装置 2 0のケース 1 0 1は、 ケース 1 0 4とケ一 ス 1 0 2とに分割可能に構成されている。 ケース 1 0 4は主としてモータジエネ レータ MG 1を収容する部分であり、 ケース 1 0 2は、 主としてモータジエネレ —タ MG 2 feよびパヮ一制御ュニットを収容する部分である。
ケース 1 0 4にはフランジ 1 0 6が形成され、 ケース 1 0 2にはフランジ 1 0 5が形成され、 フランジ 1 0 6とフランジ 1 0 5とがボノレト等で固定されること により、 ケース 1 0 4とケース 1 0 2とが連結されて一体化される。
ケース 1 0 2にはパヮ一制御ュニットを組付けるための開口部 1 0 8が設けら れている。. パワー制御ュニッ卜の組付け後には、 開口部 1 0 8は、 カバー 1 5 0 により覆われる。 すなわち、 車両の完成時には、 駆動装置 2 0の全体は、 ケース 1 0 1およびカバー 1 5 0に格納される。
さらに、 開口部 1 0 8 0内部左側部分 (車両進行方向側) にはコンデンサ C 2 が収容され、 中央部分にはパヮ一素子基板 1 2 0と端子台 1 1 6 , 1 1 8とが収 容され、 右側部分にはリアク トル L 1が収容されている。 なお、 この開口部 1 0 8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 C 2を 右側に、 リアク トル L 1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 トルし 1はモータジェネレータ MG 1および MG 2の回転軸の 一方側に配置され、 コンデンサ C 2は当該回転軸の他方側に配置されている。 そ してコンデンサ C 2とリアク トル 1との間の領域にパワー素子基板 1 2 0が配 置されている。 パワー素子基板 1 2 0の下方にはモータジェネレータ MG 2が配 置されている。
パワー素子基板 1 2 0にはモータジェネレータ MG 1を制御するィンバータ 2 2と、 モータジェネレータ MG 2を制御するインバ一タ 1 4と、 昇圧コンバータ のアーム部 1 3とが搭載されている。
インバ一タ 1 4とインバータ 2 2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 1 4の U相アーム 1 5、 V相アーム 1 6、 W相アーム 1 7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 MG 2のステータコイルにつながる端子台 1 1 6に向けて設けられている。 同様 にィンバータ 2 2からも 3本のバスバーがモータジェネレータ MG 1のステ一タ コイルにつながる端子台 1 1 8に向けて設けられている。
パヮ一素子基板 1 2 0は高温になるためこれを冷却するためにパヮ一素子基板 1 2 0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 1 1 4と冷却水 出口 1 1 2とがケース 1 0 2に設けられている。 なお、 この入口や出口などは、 たとえば、 ケ一ス 1 0 2に対し、 フランジ部 1 0 6, 1 0 5を貫通させてュニォ ンナツト等を打ち込んで構成される。
図 1の電池ュニット 4 0から端子 4 3 , 4 4にパワーケーブルを介して与えら れた電圧はリアク トルし 1およびアーム部 1 3を含む昇圧コンバータ 1 2によつ て昇圧されコンデンサ C 2によって平滑化されてインバ一タ 1 4および 2 2に供 給される。
このように昇圧コンバータ 1 2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 2 0 0 V程度に低减しつつ、 かつモータジェネレータを 5 0 0 V 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 2 0として、 インバ一タ 1 4, 2 2およびモータジェネレータ MG 1, MG 2に加えて、 昇圧コンバータ 1 2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 トルし 1およびコンデンサ C 2の配置場所が問題となる。 また、 パワー素子基板 1 2 0に配置されたパワー素子 (I G B T素子) からは、 電力変換のためのスィツチング動作に伴い電磁ノイズが発生される。 このため、 この電磁ノィズが駆動装置 2 0のケース外部に漏洩するための構造が必要となる。 図 5は、 本発明の実施の形態に係る駆動装置における電磁ノイズの漏洩防止構 造を説明する概念図である。 インバータと一体化されたハイプリッド車両の駆動 装置での電磁ノイズの漏洩防止構造について、 図 5 Aには、 上記特許文献 1と同 様の比較例が示され、 図 5 Bには、 本発明の実施の形態に係る構造が示される。 図 5 Aを参照して、 比較例による駆動装置では、 モータジェネレータの収容ス ペース M Sを形成するケ一ス部材 C S 1と、 インバータ等のパワー制御ュニット の収容スペース I Sを形成するケース部材 C S 2は別個に作製される。 図示され るように、 ケース部材 C S 1および C S 2の各々には、 インバ一タとモータジェ ネレ一タとの間を電気的に接続する配線あるいはバスバ一を取り出すための開口 部が必要である。 そして、 ケース部材 C S 1および C S 2を固定部材 f Xによつ て連結することによって、 モータジェネレータを含む駆動装置とインバータとが 一体化される。 ケース部材 C S 2の上部には、 パワー制御ュニッ トを組付けるための開口部が 設けられ、 この開口部は、 最終的には、 固定部材 f Xによりケース部材 C S 2と 連結されるカバ一部材 C Vによって覆われる。 これにより、 インバ一タを含むパ ヮー制御ュニットは、 ケース部材 C S 2およびカバー部材 C Vによって駆動装置 2 0の外部から遮蔽される。
しかしながら、 比較例の構造では、 ケース部材 C S 2およびカバ一部材 C Vの 連結部 (合わせ面) F S 1のみならず、 ケース部材 C S 2および C S 1の連結部 (合わせ面) F S 2についても、 電磁ノイズが漏洩する可能性が存在する。 した がって、 合わせ面 F S 1および F S 2の各々について、.電磁ノイズ漏洩防止のた めの適切な連結構造とする必要がある。 .
これに対して、 図 5 Bから理解されるように、 本発明の実施の形態に係る駆動 装置では、 ケース C S Oは、 モータジェネレータの収容スペース M Sを形成する モータ収容部分 C Mと、 インバータ等のパワー制御ュニットの収容スペース I S を形成するインバータ収容部分 C I とが一体成型された構造を有している。 すな わち、 ケース C S Oでは、 図 5 Aにおける合わせ面 F S 2が存在することなく、 インバ一タ収容部分 C Iおよびモータ収容部分 CMが連続的に設けられる。 なお、 このような一体成型されたケース C S 0は、 たとえばアルミ合金の錡造により作 製できる。
さらに、 カバ一部材 C Vが、 図 5 Aと同様に設けられることにより、 インバー タを含むパワー制御ユニットは、 インバ一タ収容部分 C Iおよびモータ収容部分 CMがー体成型されたケース C S 0と、 カバー部材 C Vとによって駆動装置 2 0 の外部から遮蔽される。
したがって、 図 5 Bに示す構造では、 図 5 Aに示す構造と比較して、 別個のケ —ス部材同士を連結する合わせ面が存在しなくなることにより、 パワー制御ュニ ットからの電磁ノイズが駆動装置 2 0の外部に漏洩し難くなる。 この結果、 電磁 ノズ漏洩対策のためのコスト削減および、 駆動装置外部への電磁ノィズ漏洩防止 が可能となる。
[構成要素配置の詳細説明および電磁ノィズ漏洩防止構造]
以下、 駆動装置 2 0の構成要素のケース内の配置についてより詳細に説明する。 図 6は、 駆動装置 2 0を図 4の X 1方向から見た側面図である。
図 6を参照して、 ケース 1 0 2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 1 0 9が設けられており、 この開口部 1 0 9は車両搭載状態においては, 図示しない蓋により閉じられている。
開口部 1 0 9の内部にはモータジェネレータ MG 2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一タ 3 6の内部にロータ 3 7が配置されている。 ロータ 3 7の中央部分には中空のシャフト 6 0が見えている。
図 6に示すように、 ケース 1 0 2のパワー制御ュニッ ト 2 1を収容するスぺー ス I Sにはモ一タジエネ ΰ—タ MG 2のステ一タ 3 6が大きく食い込んでいるの で、 モータジェネレータ MG 2の一方側にはリアク トル L. 1が配置され他方側に はコンデンサ C 2が配置され、 大型部品を効率よく収容している。 このため、 コ ンパク 卜なハイプリッド車両の駆動装置が実現できている。
さらに、 パワー制御ュニッ ト 2 1の収容スペースの上方に設けられた開口部に は、 固定部材としてのボルト 1 5 2によって、 カバ一 1 5 0がケース 1 0 2に取 付けられている。 図 5 Βで説明したように、 ケース 1 0 2では、 モ一タジエネレ —タ MG 2の収容スペース (収納室) M Sを形成する収容部と、 パワー制御ュニ ット 2 1の収容スペース (収納室) I Sを形成する収容部とがー体成型された構 造を有する。 なお、 この一体成型されたケース 1 0 2およびカバー 1 5 0の間の 合わせ面については、 内部からの電磁ノイズが漏洩しないような連結構造とする 必要がある。
図 7は、 図 4·の V I I - V I I断面における断面図である。
図 7を参照して、 モータジェネレータ MG 2の断面およびパヮ一制御ュニット 2 1を収容する収容室の断面が示されている。
このハイプ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 MG 2および MG 2の奥に配置されるモータジエネレー タ MG 1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 MG 1および MG 2の間に配置される動力分割機構と、 モータジェネレータ MG 1 , MG 2の制御を行なうパヮ一制御ュニッ ト 2 1とを備える。 パワー制御ュニ ット 2 1は、 モータジェネレータ M G 2の回転中心軸に対し、 少なくとも一方側 にリアク トル L 1が他方側に平滑用.コンデンサ' C 2が分割配置される。 モータジ エネレ一タ MG 1 , MG 2、 動力分割機構、 およびパワー制御ユニット 2 1は、 金属製の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 MG 2の潤滑油がパワー素子基板 1 2 0側に漏れ出ないよ うにケース 1 0 2には 2つの空間を仕切る仕切り壁部 2 0 0が設けられている。 この仕切り壁部 2 0 0の上面部分にはパワー素子基板 1 2 0を冷却するための水 路 1 2 2が設けられ、 この水路 1 2 2は先に説明した冷却水入口 1 1 4および冷 却水出口 1 1 2と連通している。 ,
端子 4 4からはバスバー 1 2 8によってマイナス側の電源電位がパワー素子基 板 1 2 0に伝達される。 また端子 4 3からは図示しないが他のバスバ一によって リアク トノレ L 1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ュニットを収容する収容室には滅速ギヤの回転軸 1 3 0を 支持する部分が食い込んでレ、る。
モータジェネレータ M G 2の断面部分について説明すると、 ステータ 3 6のコ ィル 3 9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 3 7、 ケースの隔壁 2 0 2およびロータの中空シャフト 6 0が見えている。
図 8は、 図 4の X 2方向から駆動装置 2 0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 1 2 1が配置されている。 図 9は、 図 4の I X— I Xにおける断面図である。
図 8および図 9を参照して、 エンジンのクランクシャフ ト 5 0はダンバ 1 2 4 に接続され、 ダンバ 1 2 4の出力軸は動力分割機構 P S Dに接続される。
エンジンが配置される側からはダンバ 1 2 4、 モータジェネレータ M G 1、 動 力分割機構 P S D、 減速機 R Dおよびモータジェネレータ M G 2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 MG 1のロータ 3 2のシャフトは中空であり、 この中空部分にダンバ 1 2 4からの出力軸が貫通 している。
モータジェネレータ MG 1のロータ 3 2のシャフトは、 動力分割機構 P S D側 にサンギヤ 5 1とスプライン嵌合されている。 ダンバ 1 2 4のシャフトは、 プラ ネタリキヤリャ 5 4と結合されている。 プラネタリキヤリャ 5 4は、 ピニオンギ ャ 5 3の回転軸をダンバ 1 2 4のシャフトの周りに回転自在に支持する。 ピニォ ンギヤ 5 3は、 サンギヤ 5 1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 5 2と嚙み合う。
またモータジェネレータ MG 2のロータシャフ ト 6 0の減速機 R D側は、 サン ギヤ 6 2とスプライン嵌合されている。 減速機 R Dのプラネタリキヤリャ 6 6は、 ケース 1 0 2の隔壁 2 0 2に固定されている。 プラネタリキヤリャ 6 6は、 ピニ オンギヤ 6 4の回転軸を支持する。 ピニオンギヤ 6 4は、 サンギヤ 6 2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 6 8と嚙み合う。 ' 図 9から理解されるように、 モータジェネレータ MG 1およびダン 1 2 4は ケース 1 0 4の図右方向の開口部 1 1 1から組付けることができ、 モータジエネ レータ MG 2はケース 1 0 2の左方向の開口部 1 0 9から組付けることができ、 減速機 R Dおよび動力分割機構 P S Dはフランジ 1 0 5 , 1 0 6の合わせ面から 組付けることができる。
ケース 1 0 2の開口部 1 0 9は、 潤滑油が漏れないように蓋 7 1および液状ガ スケット等で密閉される。 ケース 1 0 4の開口部 1 1 1の奥には蓋 7 2が設けら れ、 MG 1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ゃオイル シール 8 1によって密閉される。
モータジェネレータ MG 1のロータ 3 2のシャフトは、 蓋 7 2との間に設けら れたボールベアリング 7 8および隔壁 2 0 3との間に設けられたボールべァリン グ 7 7によって回転自在に支持されている。 ロータ 3 2のシャフ トは中空であり、 ダンバ 1 2 4のシャフトがその内部を貫通している。 ロータ 3 2のシャフトとダ ンパ 1 2 4のシャフトの間には二一ドルベアリング 7 9 , 8 0が設けられている。 モータジェネレータ MG 2のロータ 3 7のシャフトは、 蓋 7 1との問に設けら れたボールべァリング 7 3および隔壁 2 0 2との間に設けられたボールべァリン グ 7 4によって回転自在に支持されている。
減速機 R Dのリングギヤと動力分割機構 P S D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 2 0 2との間に設けられたボールベアリング 7 5および隔壁 2 0 3との間に設けられたボールべァリング 7 6によって、 回転自 在に支持されている。 パワー制御ュニット 2 1を収容する収容室とモータジェネレータ MG 2を収容 する収容室とはケース 1 0 2の隔壁 2 0 2で隔てられているが、 その一部は端子 台 1 1 6が挿入される貫通孔でつながっている。 この端子台 1 1 6にはモータジ エネレータ MG 2のステ一タコイルのバスバーが一方側に接続され、 ィンバ一タ 1 4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 1 1 6の内部には導電性部材が通されている。 つまり端子 台 1 1 6は、 モータジェネレータ MG 2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 1 1 8によって、 パワー制御ュニットが収容される空間とモー タジェネレータ MG 1が収容される空間とが、 電気を通レかつ潤滑油分を通さな い状態で接続されている。
図 1 0は、 図 4の X— Xにおける断面を示した断面図である。
図 1 0を参照して、 パワー制御ュニット 2 1を収容する収容室においてはリア ク トル L 1の断面が示されている。 リアタ トル L 1は、 たとえば電磁鋼板が積層 されたコアにコィルが巻回された構造を有する。
そしてリアク トルし 1に近接して、 図 7で示された減速ギヤ R Gの回転軸 1 3 0が配置され、 減速ギヤ R Gのカウンタドリブンギヤ 1 3 2が中央部に示される。 このカウンタドリブンギヤ 1 3 2は図 2のカウンタドライブギヤ 7 0と嚙み合う。 そしてこのカウンタドリブンギヤ 1 3 2の同軸上にファイナルドライブギヤ 1 3 3が設けられ、 これに嚙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 D E Fがその下方に示されている。 '
図 1 1は、 ケースを回転軸方向から投影した場合に、 ケース輪郭と内部に収容 される部品とを示した図である。
図 1 1において、 車両の駆動装置のケース内部に、 内燃機関のクランクシャフ トが結合されるダンバ 1 2 4と、 ダンバ 1 2 4の回転軸とその回転軸が重なるよ うに配置されるロータおよびロータの周囲に配置されるステ一タを有するモータ ジェネレータ MG 2と、 ダンバ 1 2 4からのトルクおよびモータジェネレータ M G 2からのトルクを受ける動力分割機構 P S Dと、 ダンバ 1 2 4の回転軸と略平 行にずれた回転軸を有し、 動力分割機構 P S Dからのトルクが伝達される減速ギ ャ R Gと、 タ "ンパ 1 2 4の回転軸と略平行にずれた回転軸を有し、 減速ギヤ R G と嚙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 D E Fと、 モータジ エネレ一タ MG 2の制御を行なう基板 1 2 0、 リアク トルし 1およびコンデンサ C 2を含むパワー制御ユニット 2 1とが示されている。 ケースは、 ダンバ 1 2 4、 モータジェネレータ MG 2、 減速ギヤ R G、 ディファレンシャルギヤ D E Fおよ びパワー制御ュニット 2 1を収容する。
図 1 1に示されるケースを回転軸方向から投影した投影図において、 車両駆動 装置を車両に搭載したときの水平方向の寸法は X 3である。 そして、 寸法 X 3は、 ディファレンシャルギヤ D E Fを収容するケース部分の外縁とダンバ 1 2 4を収 容するケース 1 0 4の外縁とで両端が定まっている。 したがって、 パワー制御ュ ニットを構成するコンデンサ C 2、 基板 1 2 0およびリアク トル L 1は、 寸法 X 3の内側にあることがわかる。
また図 1 1において、 車両駆動装置を車両に搭載したときの鉛直方向 (高さ方 向) の寸法は Y 3である。 この寸法 Y 3の下端は、 ケースのディファレンシャル ギヤ D E Fを収容する部分の外縁で定まっている。 また、 寸法 Y 3の上端は、 ケ —スのダンバ 1 2 4を収容する部分の外縁で定まっている。 したがって、 パワー 制御ュ-ット 2 1を構成するコンデンサ C 2、 基板 1 2 0およびリアク トル L 1 は、 寸法 Y 3の内側に配置されていることがわかる。
ケースを回転軸方向から投影した場合に、 ケースのパワー制御ュニッ ト 2 1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、 ダンバ 1 2 4、 モータジェネレータ MG 2、 減速ギヤ R Gおよびディファレンシ ャルギヤ D E Fを収容する部分の投影部の車両搭載時の高さを少なくとも超えな いように、 ケースが構成されパワー制御ユニット 2 1が配置される。 これにより、 車両の重心を低くすることができ、 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ュニット 2 1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 2 1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。
図 1 2は、 ケースを回転軸方向と直交し、 かつ鉛直方向に直交する方向から投 影した場合に、 ケース輪郭と内部に収容される部品とを示した図である。' 図 1 2を参照して、 車両搭載時の鉛直方向に直交する方向の寸法 X 3も両端力 ケースのモータジェネレータ MG 2を収容する部分の蓋の外縁とケースのダンバ 1 24を収容する部分の外縁とで定まり、 パワー制御ュニッ トを構成するコンデ ンサ C 2、 基板 1 20およびリアク トル L 1は、 寸法 Z 3の内側にあることがわ 力 る。
つまり、 図 1 1で説明したように鉛直方向 (高さ方向) の寸法 Y 3がダンバ 1 24、 モータジェネレータ MG 2、 減速ギヤ RGおよびディファレンシャルギヤ DEFを収容する部分に ίつて定まる。 また、 図 1 2において基板 1 20、 リア ク トルし 1およびコンデンサ C 2を含むパワー制御ュニット 2 1を収容する部分 は、 回転軸方向と直交し、 かつ車両搭載時の鉛直方向に直交する方向から投影し た場合に、 その投影部が残りのケースの空間、 すなわち、 ダンバ 1 24、 モータ ジェネレータ MG 2、 減速ギヤ RGおよびディファレンシャルギヤ DE Fを収容 する部分の投影部に含まれるように設けられる。
このようにモータジェネレータ MG 1 , MG 2、 減速機 R Dおよび動力分割機 構 P SDに加えて、 减速ギヤ RGおよびディファレンシャルギヤ DEFを配置し た状態で、 周辺の空きスペースを利用してパワー制御ュニットの構成要素である パヮ一素子基板 1 20、 リアク トル L 1およびコンデンサ C 2を配置している。 これにより、 高さを低く抑えつつコンパク トなハイプリッ ド車両の駆動装置を実 現することができる。
そして、 図 1· 1に示すようにモータジェネレータ MG 2に対し、 片側の空きス ペースを使用するだけでなく、 両側の空きスペースにリアク トル L 1とコンデン サ C 2とをそれぞれ配置することにより、 モータジェネレータ MG 2に対する重 さのバランスが良くなるとともに、 さらなる省スペース化を図ることができる。 なお、 動力分割機構 P S Dと、 動力分割機構 P SDからのトルクが伝達される 減速ギヤ RGと、 減速ギヤ RGと喷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 DE Fとは、 全体として、 エンジンの発生した動力にモータジエネレ —タ MG 1 , MG 2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 R Gおよびディファレンシャルギヤ D E Fはいずれも、 動力分 割機構 P S Dからのトルクが伝達される動力伝達ギヤに相当する。 しカゝし、 減速 ギヤ R Gおよびディファレンシャルギヤ D E Fは必須ではなく、 本願発明は、 减 速ギヤ R Gの無い構成や、 ディファレンシャルギヤ D E F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 レルハイプ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。 ' 以上説明したように、 本発明の実施の形態によれば、 インバータを含むパワー 制御ユニットと一体化されたハイブリッド車両の駆動装置のケースを、 モータジ エネレータ収容部分とパワー制御ユニッ ト (インバータ) 収容部分とがー体成型 された構造とすることにより、 駆動装置外部への電磁ノイズの漏洩を防止するこ とが可能となる。
さらに、 上述した駆動装置の構成によれば、 ハイブリッド車両の駆動装置を車 両に搭載した場合に重心を低く保つことが可能となり、 従来に比べて車両の走行 性能を向上させることが可能となる。 さらに、 エンジンルーム内の省スペース化 を図ることができる。
また、 トランスアクスルすなわちモータジェネレータ MG 2および動力分割機 構の側方空きスペースを利用してインバータを含むパワー制御ュニット部分の高 さを抑えつつかつコンパク トに配置することができ、 これにより従来のガソリン 車のトランスアクスル部分の形状に近づけることができたので、 より多くの車種 に搭載可能なハイプリッド車両の駆動装置を実現することができる。
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請求の範囲に よって示され、 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。

Claims

' 請求の範囲
1 . 回転電機と、
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、 . 前記回転電機の制御を行なうパワー制御ュニットと、
前記パワー制御ュニットを収容するための第 1の収容部と、 少なくとも前記回 転電機を収容するための第 2の収容部とがー体成型された構造を有するケースと、 前記第 1の収容部の開口部を覆うように前記ケースに対して固定されるカバー 部材とを備える、 ハイブ'リツド車両の駆動装置。 '
2 . 内燃機関のクランクシャフトが結合されるダンバをさらに備え、
前記回転電機は、 前記ダンバの回転軸とその回転軸が重なるように配置され、 前記第 2の収容部は、 前記回転電機、 前記ダンバおよび前記動力伝達機構を収 容するように構成され、
前記第 1の収容部は、 前記回転軸方向と直交し、 かつ車両搭載時の鉛直方向に 直交する方向から投影した場合に、 前記パワー制御ユニッ トが前記第 2の収容部 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設けられる、 請求の範囲 第 1項に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
3 . 前記パワー制御ユニットは、 前記回転電機に対応して設けられるインバー タのパヮ一素子が搭載され、 前記回転電機の車両搭載時における上方に配置され た回路基板をさらに含む、 請求の範囲第 1項記載のハイプリッド車両の駆動装置。
4 . 前記パワー制御ユニットは、
前記回転電機に対応して設けられるィンバークと、 前記ィンバ一タの入力電圧 を発生するように構成された電圧コンバータとを含み、
前記電圧コンバータは、
前記回転電機の前記回転軸に対する一方側に配置されるリアク トノレと、 前記回転電機の前記回転軸に対する他方側に配置されるコンデンサとを有する、 請求の範囲第 1項記載のハイブリッド車両の駆動装置。
5 . 前記パワー制御ユニットは、
少なくとも一部分が前記リアク トルと前記コンデンサの間の領域に配置され、 前記ィンバ タおよび前記電圧コンバータのパヮ一素子が搭載された回路基板を さらに含む、 請求の範囲第 4項記載のハイプリッド車両の駆動装置。
6 . 前記内燃機関のクランクシャフ卜が結合されるダンバをさらに備え、 前記回転電機は、 前記ダンバの回転軸とその回転軸が重なるように配置され、 前記パワー制御ユニットは、 前記回転軸方向から投影した場合に、 前記ケース の前記ダンバ、 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 求の範囲第 1項記載のハイブリッド車両の駆動装置。 '
7 . 前記内燃機関のクランクシャフトが結合されるダンバをさらに備え、 前記回転電機は、 前記ダンバの回転軸とその回転軸が重なるように配置され、 前記パワー制御ユニッ トは、 前記回転軸方向から投影した場合に、 前記ケース の前記ダンバ、 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 求の範囲第 1項記載のハイブリッド車両の駆動装置。
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