WO2008081984A1 - 車両用駆動装置の搭載構造 - Google Patents

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WO2008081984A1
WO2008081984A1 PCT/JP2007/075393 JP2007075393W WO2008081984A1 WO 2008081984 A1 WO2008081984 A1 WO 2008081984A1 JP 2007075393 W JP2007075393 W JP 2007075393W WO 2008081984 A1 WO2008081984 A1 WO 2008081984A1
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WO
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internal space
housing
rotating electrical
drive device
electrical machine
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PCT/JP2007/075393
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tadafumi Yoshida
Masaki Yoshino
Yutaka Hotta
Original Assignee
Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Aisin Aw Co., Ltd.
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Filing date
Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225Terminal boxes or connection arrangements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/04Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for rectification
    • H02K11/049Rectifiers associated with stationary parts, e.g. stator cores
    • H02K11/05Rectifiers associated with casings, enclosures or brackets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil

Definitions

  • the present invention relates to a mounting structure for a vehicle driving device, and more particularly, to a mounting structure for a vehicle driving device in which a rotating electric machine and an electric device connected to the rotating electric machine are integrated.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-248198
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-248198
  • JP-A-2004-343845 Patent Document 2
  • JP-A-2004-343845 Patent Document 2
  • Patent Document 3 discloses a vehicle drive device in which a motor as a rotating electrical machine and an inverter as an electrical device are integrated. Has been.
  • the rotating electrical machine and the electrical device are integrated as described above, it is preferable to install the electrical device below the rotating electrical machine in consideration of the maintainability of the electrical device.
  • the drive device support structure tends to support the drive device from above or from the side in many cases, the electric device can be used even if the relationship with the support position by the support structure is taken into consideration. Is preferably installed below the rotating electrical machine.
  • An object of the present invention is to provide a mounting structure for a vehicle drive device in which a connection terminal portion between a rotating electrical machine and an electric device is suppressed from being immersed in a cooling medium that cools the rotating electrical machine.
  • the mounting structure for a vehicle drive device includes a first internal space and a second internal space formed below the first internal space in a state of being cut off from the first internal space.
  • a rotating electrical machine provided in the first internal space of the housing, an electrical device provided in the second internal space of the housing, and a connection portion that electrically connects the rotating electrical machine and the electrical device,
  • the refrigerant used for cooling the rotary electric machine is stored at the bottom of the first internal space of the housing, and the portion of the connecting portion located in the first internal space of the housing is the liquid of the refrigerant stored in the first internal space. Located above the highest level of the surface.
  • the vehicle drive device mounting structure according to the present invention is fixed to the vehicle body and formed below the first internal space in a state of being blocked from the first internal space and the first internal space.
  • a housing having a second internal space, a rotating electrical machine provided in the first flange space of the housing, an electrical device provided in the second internal space of the housing, and electrically connecting the rotating electrical machine and the electrical device And a refrigerant used for cooling the rotating electrical machine is stored at the bottom of the first internal space of the housing, and a portion that divides the bottom of the first internal space in the housing is formed in a substantially flat shape.
  • the housing has a portion, and the housing is fixed to the vehicle main body so as to incline the portion formed in a substantially planar shape in a direction of lifting the connection portion.
  • connection portion can be suppressed from being immersed in the refrigerant stored in the bottom portion of the first internal space of the housing.
  • the first and second internal spaces of the housing may be formed by fixing a plurality of cases each having an internal space to each other, or walls defining the internal space of one case May be formed.
  • the rotating electrical machine has a plurality of phase coils
  • the connecting portion has a plurality of terminals connected to each phase coil included in the plurality of phase coils.
  • the vehicle drive device receives the driving force of the rotating electrical machine and rotates to generate a differential that lifts the refrigerant stored at the bottom of the first internal space.
  • the connecting portion is provided on the opposite side of the differential gear to the rotating electrical machine.
  • the relative liquid level of the refrigerant with respect to the differential gear can be increased, and the relative liquid level of the refrigerant with respect to the connection portion can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the connection portion from being immersed in the refrigerant while suppressing the amount of the refrigerant pumped up by the differential gear from being insufficient.
  • the connection terminal portion between the rotating electrical machine and the electrical device is in the refrigerant that cools the rotating electrical machine. It can suppress being immersed.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle drive device to which a mounting structure according to one embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a main part of PCU shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between the rotating electrical machine and the inverter in the vehicle drive device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the arrangement of connection terminals between the rotating electrical machine and the inverter in the vehicle drive device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a connection portion between the connection terminal shown in FIG. 4 and the rotating electrical machine.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle drive device to which a mounting structure according to one embodiment of the present invention is applied.
  • drive device 100 is a drive device that drives a hybrid vehicle, and includes motor generators MG 1, MG 2, housing 1 1 0, terminal portion 1 2 0, and planetary gear ⁇ . 30, a reduction gear 1 4 0, a differential gear 1 5 0, and a drive shaft receiving portion 1 6 0.
  • Motor generators MG 1 and MG 2, planetary gear 1 3 0, reduction gear 1 4 0, and differential gear 1 5 0 are provided in housing 1 1 0.
  • Motor generators MG 1 and MG 2 are rotating electrical machines having at least one function of an electric motor and a generator, and include a rotating shaft, a rotor fixed to the rotating shaft, and a stator.
  • the planetary gear 130 as the “power split mechanism” includes a sun gear, a ring gear, and a planetary carrier (all not shown).
  • Sun gear in planetary gear 1 3 0 is connected to the rotating shaft of motor generator MG 1.
  • the ring gear in planetary gear 1 3 0 is connected to the rotating shaft of motor generator MG 2.
  • the planetary carrier in the planetary gear 1 3 0 is connected to a shaft 2 0 0 to which power output from the engine is transmitted. Then, the power of the ring gear in the planetary gear 1 3 0 is transmitted to the reduction gear 1 4 0.
  • Reduction gear 1 4 0 is planetary gear 1 3 0 and differential gear Between 1 and 5 0. Further, the differential gear 150 is connected to the drive shaft via a drive shaft receiving portion 160.
  • the terminal section 1 2 0 includes terminals 1 2 1 and 1 2 2.
  • Motor generators MG 1 and MG 2 are connected to PCU (Power Control Unit) 3 0 0 via terminals 1 2 1 and 1 2 2 provided on housing 1 1 0, respectively.
  • P C U 3 0 0 is integrated with the driving device 1 0 0.
  • PCU 300 is electrically connected to the battery B through a cable. Thereby, battery B and motor generators M G 1 and MG 2 are electrically connected.
  • the power output from the engine is transmitted to the shaft 20 and is divided into two paths by the planetary gear 1 30.
  • One of the two paths is a path that is transmitted from the reduction gear 140 to the drive shaft receiving portion 160 via the differential gear 150.
  • the driving force transmitted to the drive shaft receiving portion 160 is transmitted as a rotational force to the driving wheels via the drive shaft, thereby causing the vehicle to travel.
  • the other is a path for generating electric power by driving motor generator MG1.
  • Motor generator MG 1 generates electric power using the engine power distributed by planetary gear 1 30.
  • the electric power generated by motor generator MG 1 is selectively used according to the running state of the vehicle and the state of battery B. For example, during normal traveling of the vehicle and during rapid acceleration, the electric power generated by motor generator MG 1 becomes the electric power for driving motor generator MG 2 as it is.
  • the electric power generated by motor generator MG 1 is stored in battery B through an inverter and a converter provided in PCU 300.
  • Motor generator MG2 is driven by at least one of the electric power stored in battery B and the electric power generated by motor generator MG1.
  • the driving force of the motor generator MG 2 is transmitted from the reduction gear 1 4 0 to the drive shaft receiver 1 6 0 via the differential gear 1 5 0. By doing this, the motor generator MG 2
  • the driving force assists the driving force of the engine, or only by the driving force from the motor generator MG 2.
  • a hybrid vehicle can be driven.
  • motor generator MG2 is driven via drive shaft receiving portion 160, differential gear 150 and reduction gear 140 by the rotational force from the drive wheels.
  • motor generator MG 2 operates as a generator.
  • motor generator MG 2 acts as a regenerative brake that converts braking energy into electric power.
  • the electric power generated by motor generator MG 2 is stored in battery B through an inverter provided in PCU 300.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a main part of PCU 300.
  • PCU 300 includes a converter 310, inverters 320 and 330, a control device 340, and capacitors C I and C 2.
  • Converter 310 is connected between battery B and inverters 320 and 330, and inverters 320 and 330 are connected to motor generators MG 1 and M-G2, respectively.
  • Converter 310 includes power transistors Q 1 and Q 2, diodes D 1 and D 2, and reactor L.
  • the power transistors Q l and Q 2 are connected in series and receive the control signal from the controller 340 as a base.
  • the diodes Dl and D2 are respectively connected between the collector emitters of the power transistors Ql and Q2 so that current flows from the emitter side to the collector side of the power transistors Q1 and Q2, respectively.
  • Reactor L has one end connected to power supply line P L 1 connected to the positive electrode of battery B, and the other end connected to the connection point of power transistors Q l and Q 2.
  • Converter 310 uses reactor L to boost the DC voltage received from battery B, and supplies the boosted voltage to power supply line P L 2.
  • Converter 310 steps down the DC voltage received from inverters 320 and 330 and charges battery B.
  • Inverters 320 and 330 include U-phase arms 321 U and 33 1 U, V-phase arms 321 V and 33.1 V, and W-phase arms 321 W and 331 W, respectively.
  • U-phase arm 321U, V-phase arm 321V, and W-phase arm 321W are connected in parallel between node N1 and node N2.
  • U-phase arm 331U, V-phase key 33 IV and W-phase arm 331W are connected in parallel between nodes N1 and N2.
  • U-phase arm 321 U includes two power transistors Q 3 and Q 4 connected in series.
  • U-phase arm 331 U, V-phase arm 321 V, 331 V, and W-phase arm 321 W, 331 W each include two power transistors Q 5 to Q 14 connected in series.
  • diodes D 3 to D 14 for passing a current from the emitter side to the collector side are connected between the rectifiers of the power transistors Q 3 to Q 14, respectively.
  • each phase arm of inverter 320 is connected to each phase end of each phase coil of motor generator MG 1 via U phase terminal 1 21 U, V phase terminal 12 IV, W phase terminal 121W. ing.
  • motor generator MG1 one end of three coils of U, V, and W phases is commonly connected to the midpoint.
  • each phase arm of inverter 330 is connected to each phase end of each phase coil of motor generator MG 2 via U phase terminal 122 U, V phase terminal 122 V, W phase terminal 122 W, respectively. ing.
  • motor generator MG2 one end of three coils of U, V, and W phases is commonly connected to the midpoint.
  • Capacitor C1 is connected between power supply lines PL1 and PL3, and smoothes the voltage level of power supply line PL1.
  • Capacitor C 2 is connected between power supply lines PL 2 and P L 3 to smooth the voltage level of power supply line P L 2.
  • Inverters 320 and 330 convert DC voltage from capacitor C 2 into AC voltage based on a drive signal from control device 340 to drive motor generators MG 1 and MG 2.
  • the control device 340 calculates the phase voltages of the motor generators MG 1 and MG 2 based on the motor torque command value, the current values of the motor generators MG 1 and MG 2 and the input voltages of the inverters 320 and 330. Based on the calculation result, PWM (Pulse Width Modulation) signal for turning on and off power transistors Q3 to Q14 is generated and output to inverters 320 and 330.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • control device 340 is a power transformer for optimizing the input voltage of the inverters 320 and 330 based on the motor torque command value and the motor rotational speed described above.
  • the duty ratio of the transistors Q l and Q 2 is calculated, and a PWM signal for turning on and off the power transistors Q 1 and Q 2 is generated based on the calculation result and output to the converter 3 10.
  • control device 3 4 0 converts AC power generated by motor generators MG 1 and MG 2 into DC power and charges battery B, so that converter 3 1 0 and inverters 3 2 0 and 3 3 0 Controls the switching operation of power transistors Q1 to Q14.
  • the motor generator shaft MG 1 A that is the rotation shaft of the motor generator MG 1
  • the reduction gear shaft 14 OA that is the rotation shaft of the reduction gear 14 0
  • a differential gear shaft 15 OA which is a rotation shaft of the differential gear 15 0 is arranged in this order from the front side to the rear side of the vehicle.
  • Motor generator MG 2 is arranged coaxially with motor generator MG 1.
  • Inverter 3 20 electrically connected to motor generator MG 1 is arranged below motor generator MG 1.
  • the housing 110 which houses the motor generator MG1, the reduction gear 140, the differential gear 150, and the inverter 320, is fixed to the vehicle body so as to lift the vehicle front side.
  • the housing 110 has first and second inner spaces 1 1 1, 1 1 2 (see FIG. 4).
  • Motor generator MG 1 is provided in first internal space 1 1 1
  • inverter 3 2 0 is provided in second internal space 1 1 2.
  • the first and second internal spaces 1 1 1 1 and 1 1 2 are in a state of being blocked from each other.
  • the portion located between the motor generator MG 1 and the inverter 3 2 0 at the bottom of the first internal space 1 1 1 is partitioned by a substantially flat bottom surface 1 1 1 A.
  • oil is stored at the bottom of the first internal space 1 1 1.
  • the differential gear 150 is pumping up the oil stored at the bottom of the first inner space 1 1 1 by the rotation of the ring gear.
  • the oil pumped up by the differential gear 1 5 0 is supplied to each part of the first internal space 1 1 1, and is used, for example, for lubrication and cooling of each part of the motor generator MG 1 and then again to the first internal space Return to the bottom of space 1 1 1.
  • the first internal space 1 1 1 Within 1 1 oil circulation occurs due to the rotation of the differential gear 150.
  • the oil circulating in the first internal space 1 1 1 It is not led to.
  • terminal 121 includes U-phase terminal 121 U, V-phase terminal 121 V, and W-phase terminal 121 W connected to each phase coil of motor generator MG 1.
  • Terminal 121 is provided at the front portion of motor generator MG1. In other words, terminal 121 is provided on the opposite side of differential gear 150 with respect to motor generator MG 1.
  • each phase terminal 121U, 12 IV, 121W in the terminal 121 passes through the blocking wall through the opening 1 1 3 provided in the blocking wall blocking the first and second internal spaces. Their tips reach into the first internal space 1 1 1.
  • the motor generator MG 1 and the inverter 320 can be connected to each other in the first and second internal spaces 1 1 1 and 1 12 which are cut off from each other by the terminal 121.
  • housing 110 is fixed to the vehicle body while inclining bottom surface 11 1 A of first internal space 11 1 1 so as to lift the front side of the vehicle.
  • the terminal 121 can be provided at a position relatively higher than the oil level in the first internal space 1 1 1, so that the terminal 121 is immersed in the oil. Can be suppressed.
  • the highest level of the oil level stored in the first internal space 1 1 1 is indicated by a one-dot chain line. In general, the level of the oil is such that the operation of the driving device 100 is stopped. Sometimes highest.
  • the housing 1 1 0 is fixed to the vehicle body while the housing 1 1 0 is inclined in the direction in which the terminal 1 2 1 is lifted.
  • the part located in the first internal space 1 1 1 of the housing 1 1 0 is positioned above the highest level of the oil level to prevent the terminal 1 2 1 from being immersed in the oil. can do.
  • the differential gear 1 5 0 is secured by fixing the housing 1 1 0 so that the front side of the vehicle where the terminal 1 2 1 is provided is relatively high and the rear side of the vehicle where the differential gear 1 5 0 is provided is relatively low. It is possible to secure a certain level of oil level at the part where is located, and reduce the oil level at the part where the terminal 1 2 1 is located. Therefore, it is possible to prevent the terminal 1 2 1 from being immersed in the oil while securing the amount of the oil lifted by the differential gear 1 50.
  • the mounting structure of the vehicle drive device is fixed to the vehicle body, and is separated from the first internal space 1 1 1 and the first internal space 1 1 1.
  • Oil as a “refrigerant” used for cooling the motor generator MG 1 is stored in the bottom of the first internal space 1 1 1.
  • the housing 1 10 is fixed to the vehicle body so that the bottom surface 1 1 1 ⁇ of the first internal space 1 1 1 is inclined in the direction in which the terminal 1 2 1 is lifted (that is, the direction in which the vehicle front side is lifted). A portion of the terminal 1 2 1 located in the first internal space 1 1 1 is located above the highest level of the oil level stored in the first internal space 1 1 1.
  • the terminal 1 21 is provided on the front side of the vehicle and the differential gear 150 is provided on the rear side of the vehicle has been described.
  • the scope of the present invention is not limited to this.
  • the terminal 1 2 1 may be provided on the vehicle rear side and the differential gear 1 5 0 may be provided on the vehicle front side.
  • the housing 110 is fixed to the vehicle body in an inclined state so as to lift the vehicle rear side.
  • the present invention is applicable to, for example, a structure for mounting a drive device for a hybrid vehicle.

Abstract

車両用駆動装置の搭載構造は、車両本体に固定され、第1内部空間(111)および第1内部空間(111)と遮断された状態で第1内部空間(111)よりも下方に形成される第2内部空間(112)を有するハウジング(110)と、ハウジング(110)の第1内部空間(111)に設けられるモータジェネレータ(MG1,MG2)と、ハウジング(110)の第2内部空間(112)に設けられるインバータ(320,330)と、モータジェネレータ(MG1,MG2)とインバータ(320,330)とを電気的に接続する端子(121,122)とを備える。第1内部空間(111)の底部には、モータジェネレータ(MG1,MG2)の冷却などに用いられるオイルが貯留されている。端子(121,122)における第1内部空間(111)に位置する部分は、第1内部空間(111)に貯留されたオイル液面の最高位よりも上方に位置している。

Description

明細書 車両用駆動装置の搭載構造 技術分野
本発明は、 車両用駆動装置の搭載構造に関し、 特に、 回転電機と該回転電機に 接続される電気機器とが一体化された車両用駆動装置の搭載構造に関する。 背景技術
回転電機と該回転電機に電気的に接続された電気機器とが一体化された構造を 有する車両用駆動装置が従来から知られている。
たとえば、 特開平 10— 248 198号公報 (特許文献 1 ) においては、 モー タ本体をモータ取付台の上面部に載置し、 該モータ取付台の内部にィンバータ装 置を収納したインバーター体型モータが記載されている。
同様に、 特開 2004— 343845号公報 (特許文献 2) 、 特開 2004—
2 1 5355号公報 (特許文献 3 ) および特開 200 1— 238405号公報 (特許文献 4) などにおいて、 回転電機であるモータと電気機器であるインバー タとを一体化した車両用駆動装置が開示されている。
上記のように回転電機と電気機器とを一体化する場合、 電気機器のメンテナン ス性を考慮すると、 該電気機器を回転電機よりも下方に設置することが好ましい。 また、 駆動装置の支持構造は、 駆動装置に対して上方または側方から該駆動装置 を支持する場合が多い傾向にあるため、 支持構造による支持位置との関係を考慮 しても、 上記電気機器を回転電機よりも下方に設置することが好ましい。
他方、 回転電機と電気的に接続される電気機器を該回転電機よりも下方に設け た場合、 回転電機側の接続端子が回転電機における下側部分に設けられることに なる。 ここで、 ハウジングの底部に回転電機冷却用の冷媒が貯留されている場合 に、 上記接続端子が底部に貯留された冷媒中に浸されやすくなる。 接続端子が冷 媒中に浸されることで、 接続端子における絶縁性を確保するために別段の対策が 必要になり、 コストが増大する。 特許文献 1〜4においては、 接続端子の構造の詳細については開示されていな いため、 上述の問題が生じる場合がある。 発明の開示
本発明の目的は、 回転電機と電気機器との接続端子部が回転電機を冷却する冷 媒中に浸されることが抑制された車両用駆動装置の搭載構造を提供することにあ る。
本発明に係る車両用駆動装置の搭載構造は、 1つの局面では、 第 1内部空間お よび該第 1内部空間と遮断された状態で第 1内部空間よりも下方に形成される第 2内部空間を有するハウジングと、 ハウジングの第 1内部空間に設けられる回転 電機と、 ハウジングの第 2内部空間に設けられる電気機器と、 回転電機と電気機 器とを電気的に接続する接続部とを備え、 ハウジングの第 1内部空間の底部に回 転電機の冷却に用いられる冷媒が貯留され、 接続部におけるハウジングの第 1内 部空間に位置する部分は、 該第 1内部空間に貯留された冷媒の液面の最高位より も上方に位置する。
本発明に係る車両用駆動装置の搭載構造は、 他の局面では、 車両本体に固定さ れ、 第 1内部空間および該第 1内部空間と遮断された状態で第 1内部空間よりも 下方に形成される第 2内部空間を有するハウジングと、 ハウジングの第 1內部空 間に設けられる回転電機と、 ハウジングの第 2内部空間に設けられる電気機器と、 回転電機と電気機器とを電気的に接続する接続部とを備え、 ハウジングの第 1内 部空間の底部に回転電機の冷却に用いられる冷媒が貯留され、 ハウジングにおけ る第 1内部空間の底部を区画する部分は概ね平面状に形成された部分を有し、 ハ ウジングは、 概ね平面状に形成された部分を接続部を持ち上げる方向に傾斜させ るように車両本体に固定される。
上記構成によれば、 いずれの局面においても、 接続部がハウジングの第 1内部 空間の底部に貯留された冷媒に浸されることを抑制することができる。
なお、 上記構成において、 ハウジングの第 1と第 2内部空間は、 それぞれが内 部空間を有する複数のケースを互いに固定することにより形成されてもよいし、 1つのケースの内部空間を区画する壁を設けることにより形成されてもよい。 1つの例として、 上記車両用駆動装置の搭載構造において、 回転電機は複数相 のコイルを有し、 接続部は、 複数相のコイルに含まれる各相コイルにそれぞれ接 続される複数の端子を有する。
上記構成によれば、 各相コィルに接続される各相端子間で電気的短絡が生じる ことを抑制することができる。
1つの例として、 上記車両用駆動装置の搭載構造において、 車両用駆動装置は、 回転電機の駆動力が伝達され、 回転することで第 1内部空間の底部に貯留された 冷媒を搔き上げるディファレンシャルギヤを有し、 接続部は、 回転電機に対して ディファレンシャルギヤの反対側に設けられる。
上記構成によれば、 ディファレンシャルギヤに対する冷媒の相対的な液面高さ を増大させるとともに、 接続部に対する冷媒の相対的な液面高さを低減すること ができる。 したがって、 ディファレンシャルギヤによる冷媒の搔き上げ量が不足 することを抑制しながら、 接続部が冷媒中に浸されることを抑制することができ る。
本発明によれば、 回転電機と該回転電機に接続される電気機器とが一体化され た車両用駆動装置において、 回転電機と電気機器との接続端子部が回転電機を冷 却する冷媒中に浸されることを抑制することができる。
なお、 上述した構成のうちの 2つ以上の構成を適宜組合わせてもよい。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の 1つの実施の形態に係る搭載構造が適用される車両用駆動装 置の構成を示した図である。
図 2は、 図 1に示される P C Uの主要部の構成を示す回路図である。
図 3は、 図 1に示される車両用駆動装置における回転電機とインバータとの位 置関係を示す図である。
図 4は、 図 1に示される車両用駆動装置における回転電機とインバータとの接 続端子の配置を示す図である。
図 5は、 図 4に示される接続端子と回転電機との接続部分を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に、 本発明の実施の形態について説明する。 なお、 同一または相当する部 分に同一の参照符号を付し、 その説明を繰返さない場合がある。
なお、 以下に説明する実施の形態において、 個数、 量などに言及する場合、 特 に記載がある場合を除き、 本発明の範囲は必ずしもその個数、 量などに限定され ない。 また、 以下の実施の形態において、 各々の構成要素は、 特に記載がある場 合を除き、 本発明にとって必ずしも必須のものではない。 また、 以下に複数の実 施の形態が存在する場合、 特に記載がある場合を除き、 各々の実施の形態の特徴 部分を適宜組合わせることは、 当初から予定されている。
図 1は、 本発明の 1つの実施の形態に係る搭載構造が適用される車両の駆動装 置の構成を示した図である。 図 1を参照して、 駆動装置 1 0 0は、 ハイブリッド 車両を駆動する駆動装置であって、 モータジェネレータ MG 1, MG 2と、 ハウ ジング 1 1 0と、 端子部 1 2 0と、 プラネタリギヤ ί 3 0と、 リダクションギヤ 1 4 0と、 ディファレンシャルギヤ 1 5 0と、 ドライブシャフト受け部 1 6 0と を含んで構成される。 モータジェネレータ MG 1, MG 2、 プラネタリギヤ 1 3 0、 リダクションギヤ 1 4 0およびディファレンシャルギヤ 1 5 0は、 ハウジン グ 1 1 0内に設けられる。
モータジェネレータ MG 1, MG 2は、 電動機および発電機の少なくとも一方 の機能を有する回転電機であり、 回転シャフトと、 該回転シャフトに固設される ロータと、 ステータとを含んで構成される。
「動力分割機構」 としてのブラネタリギヤ 1 3 0は、 サンギヤ、 リングギヤ、 およびプラネタリキヤリャ (いずれも図示せず) を含む。 プラネタリギヤ 1 3 0 におけるサンギヤは、 モータジェネレータ MG 1の回転シャフトに接続されてい る。 プラネタリギヤ 1 3 0におけるリングギヤは、 モータジェネレータ MG 2の 回転シャフトに接続されている。 ブラネタリギヤ 1 3 0におけるブラネタリキヤ リャは、 エンジンから出力された動力が伝達されるシャフト 2 0 0と接続されて いる。 そして、 プラネタリギヤ 1 3 0におけるリングギヤの動力が、 リダクショ ンギヤ 1 4 0に伝達される。
リダクションギヤ 1 4 0は、 プラネタリギヤ 1 3 0とディファレンシャルギヤ 1 5 0との間に設けられる。 また、 ディファレンシャルギヤ 1 5 0は、 ドライブ シャフト受け部 1 6 0を介してドライブシャフトと接続される。
端子部 1 2 0は、 端子 1 2 1, 1 2 2を含む。 モータジェネレータ MG 1, M G 2は、 それぞれ、 ハウジング 1 1 0に設けられた端子 1 2 1, 1 2 2を介して P C U (Power Control Unit) 3 0 0に接続されている。 P C U 3 0 0は、 駆動 装置 1 0 0と一体化されている。 また、 P C U 3 0 0は、 ケーブルを介してバッ テリ Bと電気的に接続される。 これにより、 バッテリ Bとモータジェネレータ M G 1 , MG 2とが電気的に接続される。
ハイブリッド車両の走行時において、 エンジンから出力された動力は、 シャフ ト 2 0 0に伝達され、 プラネタリギヤ 1 3 0により 2経路に分割される。
上記 2経路のうちの一方は、 リダクションギヤ 1 4 0から、 ディファレンシャ ルギヤ 1 5 0を介してドライブシャフト受け部 1 6 0に伝達される経路である。 ドライブシャフト受け部 1 6 0に伝達された駆動力は、 ドライブシャフトを介し て駆動輪に回転力として伝達されて、 車両を走行させる。
もう一方は、 モータジェネレータ MG 1を駆動させて発電する経路である。 モ ータジェネレータ MG 1は、 プラネタリギヤ 1 3 0により分配されたエンジンの 動力により発電する。 モータジェネレータ MG 1により発電された電力は、 車両 の走行状態や、 バッテリ Bの状態に応じて使い分けられる。 たとえば、 車両の通 常走行時および急加速時においては、 モータジェネレータ MG 1により発電され た電力はそのままモータジェネレータ MG 2を駆動させる電力となる。 一方、 バ ッテリ Bにおいて定められた条件の下では、 モータジェネレータ MG 1により発 電された電力は、 P C U 3 0 0内に設けられたインバータおよびコンバータを介 してバッテリ Bに蓄えられる。
モータジェネレータ MG 2は、 バッテリ Bに蓄えられた電力およびモータジェ ネレータ MG 1により発電された電力のうちの少なくとも一方の電力により駆動 する。 モータジェネレータ MG 2の駆動力は、 リダクションギヤ 1 4 0からディ ファレンシャルギヤ 1 5 0を介してドライブシャフト受け部 1 6 0に伝達される, このようにすることで、 モータジェネレータ MG 2からの駆動力によりエンジン の駆動力をアシストしたり、 モータジェネレータ MG 2からの駆動力のみにより ハイプリッド車両を走行させたりすることができる。
一方、 ハイブリッド車両の回生制動時には、 駆動輪は車体の慣性力により回転 させられる。 駆動輪からの回転力により ドライブシャフト受け部 160、 ディフ ァレンシャノレギヤ 1 50およびリダクシヨンギヤ 140を介してモータジエネレ ータ MG2が駆動される。 のとき、 モータジェネレータ MG 2が発電機として 作動する。 このように、 モータジェネレータ MG 2は、 制動エネルギーを電力に 変換する回生ブレーキとして作用する。 モータジェネレータ MG 2により発電さ れた電力は、 PCU300内に設けられたインバータを介してバッテリ Bに蓄え られる。
図 2は、 PCU 300の主要部の構成を示す回路図である。 図 2を参照して、 PCU300は、 コンバータ 3 10と、 インバータ 320, 330と、 制御装置 340と、 コンデンサ C I, C 2とを含んで構成される。 コンバータ 3 10は、 バッテリ Bとインバータ 320, 330との間に接続され、 インバータ 320, 330は、 それぞれ、 モータジェネレータ MG 1 , M—G2と接続される。
コンバータ 310は、 パワートランジスタ Q l, Q2と、 ダイオード D l, D 2と、 リアク トル Lとを含む。 パワートランジスタ Q l, Q 2は直列に接続され 制御装置 340からの制御信号をベースに受ける。 ダイオード D l, D2は、 そ れぞれパワートランジスタ Q 1 , Q 2のェミツタ側からコレクタ側へ電流を流す ようにパワートランジスタ Ql, Q2のコレクタ一ェミッタ間にそれぞれ接続さ れる。 リアクトル Lは、 バッテリ Bの正極と接続される電源ライン P L 1に一端 が接続され、 パワートランジスタ Q l, Q 2の接続点に他端が接続される。 このコンバータ 3 10は、 リアクトル Lを用いてバッテリ Bから受ける直流電 圧を昇圧し、 その昇圧した昇圧電圧を電源ライン P L 2に供給する。 また、 コン バータ 310は、 インバータ 320, 330から受ける直流電圧を降圧してバッ テリ Bを充電する。
ィンバータ 320, 330は、 それぞれ、 U相アーム 321 U, 33 1 U、 V 相アーム 321V, 33.1 Vおよび W相アーム 321 W, 331Wを含む。 U相 アーム 321U、 V相アーム 321 Vおよび W相アーム 321 Wは、 ノード N 1 とノード N 2との間に並列に接続される。 同様に、 U相アーム 331U、 V相ァ ーム 33 IVおよび W相アーム 331Wは、 ノード N 1とノード N2との間に並 列に接続される。
U相アーム 321 Uは、 直列接続された 2つのパワートランジスタ Q 3, Q4 を含む。 同様に、 U相アーム 331 U、 V相アーム 321 V, 331 Vおよび W 相アーム 321W, 33 1Wは、 それぞれ、 直列接続された 2つのパワートラン ジスタ Q 5~Q 14を含む。 また、 各パワートランジスタ Q 3〜Q 14のゴレク タ一ェミッタ間には、 ェミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイォード D 3〜 D 14がそれぞれ接続されている。
インバータ 320の各相アームの中間点は、 それぞれ、 U相端子 1 21 U, V 相端子 12 IV, W相端子 121Wを介してモータジェネレータ MG 1の各相コ ィルの各相端に接続されている。 そして、 モータジェネレータ MG 1においては、 U, V, W相の 3つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成される。
また、 インバータ 330の各相アームの中間点は、 それぞれ、 U相端子 1 22 U, V相端子 122 V, W相端子 122Wを介して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。 そして、 モータジェネレータ MG 2にお いては、 U, V, W相の 3つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成される。 コンデンサ C 1は、 電源'ライン PL 1, PL 3間に接続され、 電源ライン PL 1の電圧レベルを平滑化する。 また、 コンデンサ C 2は、 電源ライン PL 2, P L 3間に接続され、 電源ライン P L 2の電圧レベルを平滑化する。
インバータ 320, 330は、 制御装置 340からの駆動信号に基づいて、 コ ンデンサ C 2からの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ MG 1, MG 2を駆動する。
制御装置 340は、 モータ トルク指令値、 モータジェネレータ MG 1 , MG 2 の各相電流値、 およびインバータ 320, 330の入力電圧に基づいてモータジ エネレータ MG 1, MG 2の各相コイル電圧を演算し、 その演算結果に基づいて パワートランジスタ Q 3〜Q 1 4をオン Zオフする P WM (Pulse Width Modulation) 信号を生成してィンバータ 320, 330へ出力する。
また、 制御装置 340は、 上述したモータトルク指令値およびモータ回転数に 基づいてィンバータ 320, 330の入力電圧を最適にするためのパワートラン ジスタ Q l , Q 2のデューティ比を演算し、 その演算結果に基づいてパワートラ ンジスタ Q 1 , Q 2をオンノオフする PWM信号を生成してコンバータ 3 1 0へ 出力する。
さらに、 制御装置 3 4 0は、 モータジェネレータ MG 1 , MG 2によって発電 された交流電力を直流電力に変換してバッテリ Bを充電するため、 コンバータ 3 1 0およびインバータ 3 2 0, 3 3 0におけるパワートランジスタ Q 1〜Q 1 4 のスィッチング動作を制御する。
次に、 図 3〜図 5を用いて、 駆動装置 1 0 0の車両への搭載構造について説明 する。 図 3に示すように、 駆動装置 1 0 0においては、 モータジェネレータ MG 1の回転軸であるモータジェネレータ軸 MG 1 Aと、 リダクションギヤ 1 4 0の 回転軸であるリダクションギヤ軸 1 4 O Aと、 ディファレンシャルギヤ 1 5 0の 回転軸であるディファレンシャルギヤ軸 1 5 O Aとが、 車両の前方側から後方側 に向かってこの順で並んでいる。 なお、 モータジェネレータ MG 2は、 モータジ エネレータ MG 1と同軸に配置されている。 モータジェネレータ MG 1と電気的 に接続されるインバータ 3 2 0は、 モータジェネレータ MG 1よりも下方に配置 されている。 そして、 モータジェネレータ MG 1、 リダクションギヤ 1 4 0、 デ ィファレンシャルギヤ 1 5 0およびィンバータ 3 2 0を収納するハウジング 1 1 0は、 車両前方側を持ち上げるように車両本体に固定されている。
ハウジング 1 1 0は、 第 1と第 2内部空間 1 1 1 , 1 1 2 (図 4参照) を有す る。 モータジェネレータ MG 1は、 第 1内部空間 1 1 1に設けられ、 インバータ 3 2 0は、 第 2内部空間 1 1 2に設けられる。 第 1と第 2内部空間 1 1 1 , 1 1 2は、 互いに遮断された状態にある。 第 1内部空間 1 1 1の底部におけるモータ ジェネレータ MG 1とインバータ 3 2 0との間に位置する部分は、 概ね平面状の 底面 1 1 1 Aにより区画されている。 また、 第 1内部空間 1 1 1の底部には、 ォ ィルが貯留されている。 ディファレンシャルギヤ 1 5 0は、 そのリングギヤの回 転により、 第 1内部空間 1 1 1の底部に貯留されたオイルを搔き上げる。 ディフ アレンシャルギヤ 1 5 0により搔き上げられたオイルは、 第 1内部空間 1 1 1の 各部に供給され、 たとえばモータジェネレータ MG 1の各部の潤滑や冷却に用い られた後、 再び第 1内部空間 1 1 1の底部に戻る。 このように、 第 1内部空間 1 1 1内では、 ディファレンシャルギヤ 150の回転によりオイルの循環が生じて いる。 なお、 上述したとおり、 第 1と第 2内部空間 1 1 1, 1 1 2は遮断された 状態にあるので、 第 1内部空間 1 1 1内を循環するオイルは、 第 2内部空間 1 1 2には導かれない。
図 4に示すように、 端子 121は、 モータジェネレータ MG 1の各相コイルに それぞれ接続される U相端子 121 U, V相端子 121 V, W相端子 121 Wか ら構成される。 端子 121は、 モータジェネレータ MG 1における前側部分に設 けられている。 換言すると、 端子 121は、 モータジェネレータ MG 1に対して ディファレンシャルギヤ 150の反対側に設けられている。
端子 121における各相端子 121U, 12 IV, 121Wは、 図 5に示すよ うに、 第 1と第 2内部空間を遮断する遮断壁に設けられた開口部 1 1 3を通って 該遮断壁を貫通し、 それらの先端は、 第 1内部空間 1 1 1内に達している。 この ようにすることで、 端子 121により、 互いに遮断された第 1と第 2内部空間 1 1 1, 1 12にそれぞれ収納されたモータジェネレータ MG 1とインバータ 32 0とを接続することができる。
上述したように、 第 1内部空間 1 1 1の底部には、 オイルが貯留されている。 このオイルに含まれる水分および金属粉が多くなる (すなわち、 オイルが劣化す る) と、 オイルの絶縁性が低下する。 ここで、 第 1内部空間 1 1 1に位置する各 相端子 121U, 12 IV, 121Wの先端がオイルに浸されると、 各相端子 1 21U, 12 IV, 121W間に電気的短絡が生じたり、 各相端子 121U, 1 21 V, 121Wとハウジング 1 10との間に電気的短絡が生じたりすることが 懸念される。
本実施の形態に係る駆動装置 100においては、 車両の前方側を持ち上げるよ うに第 1内部空間 1 1 1の底面 1 1 1 Aを傾けながらハウジング 110を車両本 体に固定している。 このようにすることで、 第 1内部空間 1 1 1におけるオイル の液面高さに対して端子 1 21を相対的に高い位置に設けることができるので、 端子 121がオイルに浸されることを抑制することができる。 図 4において、 第 1内部空間 1 1 1に貯留されるオイルの液面の最高位を一点鎖線で示している。 なお、 一般的には、 オイルの液面高さは、 駆動装置 100の動作が停止している ときに最も高くなる。
本実施の形態に係る車両用駆動装置の搭載構造によれば、 上記のように、 端子 1 2 1を持ち上げる方向にハウジング 1 1 0を傾斜させながらハウジング 1 1 0 を車両本体に固定することで、 端子 1 2 1におけるハウジング 1 1 0の第 1内部 空間 1 1 1に位置する部分をオイルの液面の最高位よりも上方に位置させて端子 1 2 1がオイルに浸されることを抑制することができる。
また、 端子 1 2 1が設けられる車両前方側が相対的に高く、 ディファレンシャ ルギヤ 1 5 0が設けられる車両後方側が相対的に低くなるようにハウジング 1 1 0を固定することで、 ディファレンシャルギヤ 1 5 0が位置する部分ではオイル の液面高さをある程度確保し、 端子 1 2 1が位置する部分ではオイルの液面高さ を低減することができる。 したがって、 ディファレンシャ ギヤ 1 5 0によるォ ィルの搔き上げ量を確保しながら、 端子 1 2 1がオイル中に浸されることを抑制 することができる。
上述した内容について要約すると、 以下のようになる。 すなわち、 本実施の形 態に係る車両用駆動装置の搭載構造は、 車両本体に固定され、 第 1内部空間 1 1 1および第 1内部空間 1 1 1と遮断された状態で第 1内部空間 1 1 1よりも下方 に形成される第 2内部空間 1 1 2を有するハウジング 1 1 0と、 ハウジング 1 1 0の第 1内部空間 1 1 1に設けられるモータジェネレータ MG 1と、 ハウジング 1 1 0の第 2内部空間 1 1 2に設けられる 「電気機器」 としてのインバータ 3 2 0と、 モータジェネレータ MG 1とインバータ 3 2 0とを電気的に接続する 「接 続部」 としての端子 1 2 1とを備える。 第 1内部空間 1 1 1の底部には、 モータ ジェネレータ MG 1の冷却などに用いられる 「冷媒」 としてのオイルが貯留され ている。 ハウジング 1 1 0は、 第 1内部空間 1 1 1の底面 1 1 1 Αを端子 1 2 1 を持ち上げる方向 (すなわち、 車両前方側を持ち上げる方向) に傾斜させるよう に車両本体に固定されている。 そして、 端子 1 2 1における第 1内部空間 1 1 1 に位置する部分は、 第 1内部空間 1 1 1に貯留されたオイル液面の最高位よりも 上方に位置している。
なお、 本実施の形態では、 モータジェネレータ MG 1とインバータ 3 2 0とを 接続する端子 1 2 1の配置について主に説明したが、 モータジェネレータ MG 2 とインバータ 3 3 0とを接続する端子 1 2 2の配置についても、 上記と同様の思 想が適用される。
また、 本実施の形態では、 端子 1 2 1を車両前方側に設け、 ディファレンシャ ルギヤ 1 5 0を車両後方側に設けた例について説明したが、 本発明の範囲はこれ に限定されるものではなく、 たとえば、 上記とは逆に、 端子 1 2 1を車両後方側 に設け、 ディファレンシャルギヤ 1 5 0を車両前方側に設けるようにしてもよレ、。 この場合は、 ハウジング 1 1 0は、 車両後方側を持ち上げるように傾斜させた状 態で車両本体に固定されることになる。
以上、 本発明の実施の形態について説明したが、 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 のすベての変更が含まれることが意図される。 産業上の利用可能性
本発明は、 たとえば、 ハイブリッド車両用の駆動装置の搭載構造などに適用可 能である。

Claims

請求の範囲
1. 第 1内部空間 (1 1 1) および該第 1内部空間 (1 1 1) と遮断された状 態で前記第 1内部空間 (1 1 1) よりも下方に形成される第 2内部空間 (1 1 2) を有するハウジング (1 10) と、
前記ハウジング (1 10) の第 1内部空間 (1 1 1) に設けられる回転電機 (MG 1 , MG 2) と、
前記ハウジング (1 10) の第 2内部空間 (1 1 2) に設けられる電気機器 (320, 330) と、 - 前記回転電機 (MG 1, MG 2) と前記電気機器 (320, 330) とを電気 的に接続する接続部 (12 1, 122) とを備え、
前記ハウジング (1 10) の第 1内部空間 (1 1 1) の底部に前記回転電機 (MG 1, MG2) の冷却に用いられる冷媒が貯留され、
前記接続部 (121, 1 22) における前記ハウジング (1 10) の第 1内部 空間 (1 1 1) に位置する部分は、 該第 1内部空間 (1 1 1) に貯留された前記 冷媒の液面の最高位よりも上方に位置する、 車両用駆動装置の搭載構造。
2. 前記回転電機 (MG 1, MG 2) は複数相のコイル (U, V, W) を有し、 前記接続部 (121, 1 22) は、 前記複数相のコイル (U, V, W) に含ま れる各相コイル (U, V, W) にそれぞれ接続される複数の端子 (121U, 1 2 IV, 121W) を有する、 請求の範囲第 1項に記載の車両用駆動装置の搭載 構造。
3. 前記車両用駆動装置は、 前記回転電機 (MG1, MG 2) の駆動力が伝達さ れ、 回転することで前記第 1内部空間 (1 1 1) の底部に貯留された前記冷媒を 接き上げるディファレンシャルギヤ (150) を有し、
前記接続部 (121, 1 22) は、 前記回転電機 (MG 1, MG2) に対して 前記ディファレンシャルギヤ (150) の反対側に設けられる、 請求の範囲第 1 項に記載の車両用駆動装置の搭載構造。
4. 車両本体に固定され、 第 1内部空間 (1 1 1) および該第 1内部空間 (1 1 1) と遮断された状態で前記第 1内部空間 (1 1 1) よりも下方に形成される第 2内部空間 (1 12) を有するハウジング (1 10) と、
前記ハウジング (1 10) の第 1内部空間 (1 1 1) に設けられる回転電機 (MG 1, MG 2) と、
前記ハウジング (1 10) の第 2内部空間 (1 12) に設けられる電気機器 (320, 330) と、
前記回転電機 (MG 1, MG 2) と前記電気機器 (320, 330) とを電気 的に接続する接続部 (121, 122) とを備え、
前記ハウジング (1 10) の第 1内部空間 (1 1 1) の底部に前記回転電機 (MG 1, MG 2) の冷却に用いられる冷媒が貯留され、
前記ハウジング (1 10) における前記第 1内部空間 (1 1 1) の底部を区画 する部分は概ね平面状に形成された部分 (1 1 1A) を有し、
前記ハウジング (1 10) は、 前記概ね平面状に形成された部分 (1 1 1 A) を前記接続部 (121, 122) を持ち上げる方向に傾斜させるように前記車両 本体に固定される、 車両用駆動装置の搭載構造。
5. 前記回転電機 (MG 1, MG 2) は複数相のコイル (U, V, W) を有し、 前記接続部 (121, 122) は、 前記複数相のコイル (U, V, W) に含ま れる各相コイル (U, V, W) にそれぞれ接続される複数の端子 (121U, 1 2 IV, 121W) を有する、 請求の範囲第 4項に記載の車両用駆動装置の搭載 構 Ia0 '
6. 前記車両用駆動装置は、 前記回転電機 (MG 1, MG2) の駆動力が伝達さ れ、 回転することで前記第 1内部空間 (1 1 1) の底部に貯留された前記冷媒を 搔き上げるディファレンシャルギヤ (150) を有し、
前記接続部 (121, 122) は、 前記回転電機 (MG 1, MG2) に対して 前記ディファレンシャルギヤ (150) の反対側に設けられる、 請求の範囲第 4 項に記載の車両用駆動装置の搭載構造。
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