WO2012114491A1 - ハイブリッド車用パワープラント - Google Patents

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進矢 井藤
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • This invention relates to a hybrid vehicle power plant including an internal combustion engine and an electric motor.
  • Hybrid vehicles are widely used as vehicles that can travel without fuel or energy replenishment and have excellent fuel efficiency (energy efficiency).
  • fuel efficiency energy efficiency
  • Many hybrid types run using the engine as a driving force source.
  • the motor power is added to the driving force, or the motor is used as a driving force source instead of the engine, and further, the motor or the generator regenerates energy.
  • the engine since the engine is driven with good fuel efficiency or runs with the power of the motor, it is general that passenger cars are particularly excellent in quietness.
  • the engine and motor which are the driving force sources in hybrid vehicles, have different power generation principles. That is, since the engine generates power by intermittent combustion of fuel, the torque varies greatly. On the other hand, the motor generates power by electromagnetic force, so there is almost no torque variation. Therefore, for example, when the vehicle is running with a motor and when the vehicle is running with an engine driven, the vibration or noise of the vehicle is greatly different.
  • the vibration or noise generated in the power plant including the engine functions to notify the approach of the vehicle to the outside of the vehicle, but this is a factor that deteriorates the ride comfort for the passenger. It is preferable to reduce.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-53804 discloses a damper connection between the engine crankshaft and the transmission input shaft. The structure connected via the part is described.
  • a protector attached to the transaxle to prevent the inverter from colliding with the transaxle functions as an active damper that reduces the peak value of sound pressure generated in the transaxle. It is described.
  • a transmission mechanism such as a transaxle or transmission in a vehicle is connected to an engine by fastening its housing (or case) to a cylinder block or the like. Therefore, when the engine operates and torque is transmitted to the transmission mechanism, the engine and the entire transmission mechanism are integrated to cause deformation such as torsion and bending, which becomes vibration and noise.
  • deformation such as torsion and bending
  • the protector functions as an active damper for the transaxle case and can reduce the sound pressure level of noise generated in the transaxle case. Since it is necessary to newly install, there is a possibility that the number of parts and the weight of the transaxle or the power plant as a whole increase.
  • the present invention has been made paying attention to the technical problem described above, and provides a power plant for a hybrid vehicle that can effectively suppress vibrations using existing equipment and is compact at a low cost. It is the purpose.
  • the present invention outputs the power generated in the internal combustion engine to the drive wheels via the speed change mechanism, and converts the power of the motor controlled by the inverter to the power transmitted to the drive wheels.
  • the inverter is attached to a casing in the transmission mechanism.
  • the inverter is attached to the casing by an elastic support structure, and a vibration system different from the transmission mechanism is formed by the inverter and the support structure.
  • This is a power plant for a hybrid vehicle.
  • the present invention is a power plant for a hybrid vehicle, characterized in that, in the configuration described above, the inverter is attached to the casing so as to vibrate integrally with the casing.
  • the present invention is a power plant for a hybrid vehicle characterized in that, in any one of the configurations described above, the inverter and the internal combustion engine are connected.
  • the vibration mode of the vibration system formed by the inverter and the support structure is different from the vibration mode of the transmission mechanism connected to the internal combustion engine.
  • This is a power plant for hybrid vehicles.
  • the present invention is the hybrid vehicle power plant according to the above configuration, wherein the inverter is mounted on an upper side of a casing of the transmission mechanism.
  • the motor that constitutes the driving force source together with the internal combustion engine is controlled by the inverter, and the inverter is attached to the casing of the speed change mechanism.
  • the vibration mode of the speed change mechanism is different from that in the case where the inverter is not installed, and as a result, it is possible to reduce noise and vibration that impede riding comfort.
  • the inverter since the inverter is originally mounted on the hybrid vehicle, there is no need to add new parts or equipment, and the overall configuration of the power plant can be made compact. Also, there is no particular factor in cost increase.
  • the vibration system different from the transmission mechanism is formed by attaching the inverter to the casing of the transmission mechanism by an elastic support structure, the vibration of the transmission mechanism can be reduced by the vibration of the vibration system.
  • the noise and vibration of the hybrid vehicle can be reduced without complicating the overall configuration of the plant and increasing the number of parts.
  • the inverter can function as a so-called mass damper for the transmission mechanism, so that noise and vibration caused by the power plant can be reduced.
  • the inverter attached to the casing of the speed change mechanism is further connected to the internal combustion engine, the internal combustion engine and the speed change mechanism are more firmly connected and the rigidity of the connecting portion is increased. It is possible to suppress deformation such as bending and twisting between the transmission and the speed change mechanism, and in turn, noise and vibration associated with such deformation can be reduced.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram of the power plant which concerns on this invention. It is a skeleton figure which shows the hybrid drive mechanism typically. It is a figure which shows the vibration model of the power plant shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the vibration mode of an engine and the transaxle connected with this. It is a figure which shows the vibration characteristic in the example comprised so that an inverter might function as a dynamic damper. It is a figure which shows the vibration model in the example which connected the inverter to the engine. It is a figure which shows the vibration model about the example which integrated the inverter with the transaxle. It is a figure which shows the vibration characteristic.
  • the power plant according to the present invention is a power plant in a hybrid vehicle including a motor that constitutes a driving force source together with an internal combustion engine, and an inverter that controls the motor.
  • the hybrid type is not particularly limited, and may be any of a series hybrid, a parallel hybrid, a series / parallel hybrid combining these, and the like.
  • the present invention can be applied to both a one-motor type hybrid vehicle including one motor and a two-motor type hybrid vehicle including two motors. Therefore, these motors are, for example, permanent magnet type synchronous motors.
  • An example of the internal combustion engine is a reciprocating engine such as a gasoline engine or a diesel engine.
  • the speed change mechanism may be a conventionally known stepped automatic transmission or continuously variable transmission, or a speed change mechanism provided with a power split mechanism that transmits part of the power of the internal combustion engine to the motor. Also good. Further, it may be a transaxle provided with a differential that divides power into left and right drive wheels.
  • the speed change mechanism is configured by housing transmission parts such as gears for transmitting power in the casing, and is connected to the internal combustion engine by attaching the casing to the body of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a power plant according to the present invention.
  • the example shown here is an example in which a transaxle 1 is connected to an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) 2.
  • the transaxle 1 includes the mechanism shown in FIG. 2.
  • the mechanism is accommodated in a casing 3, and the casing 3 is connected to a so-called body such as a cylinder block of the engine 2. It is connected to the engine 2.
  • the mechanism shown in FIG. 2 is a so-called two-motor type hybrid drive mechanism, and a power split mechanism is constituted by a single pinion type planetary gear mechanism 4, and an input shaft 6 for transmitting the power of the engine 2 to the carrier 5. It is connected. Further, a rotor of a first motor / generator 8 corresponding to the motor of the present invention is connected to a sun gear 7 meshing with a pinion gear held by the carrier 5. Further, an output gear 10 is attached to a ring gear 9 that is arranged concentrically with the sun gear 7 and meshes with the pinion gear. Therefore, the mechanism shown in FIG. 2 is configured so that the power output from the engine 2 is divided and transmitted to the first motor / generator 8 and the ring gear 9 by the planetary gear mechanism 4.
  • a second motor / generator 11 corresponding to the motor of the present invention is disposed on the same axis as the planetary gear mechanism 4 and the first motor / generator 8, and the second motor / generator 11. Is connected to the ring gear 9 or the output gear 10 via the speed reduction mechanism 12.
  • the motor generators 8 and 11 are connected to an inverter 13, and the motor generators 8 and 11 are controlled by the inverter 13.
  • the inverter 13 is connected to a power storage device or an electronic control device (not shown), and each motor / generator 8 or 11 is controlled to operate as a motor or as a generator.
  • the motor generators 8 and 11 are configured to exchange electric power. In other words, the power generated by one motor / generator 8 (or 11) is supplied to the other motor / generator 11 (or 8) so that mechanical power is once converted into electric power and transmitted. ing.
  • a differential 14 is provided in the lower portion of the casing 3, and the output gear 10 is engaged with the ring gear 15. In other words, the power transmitted from the output gear 10 is transmitted from the differential 14 to the left and right drive wheels 16.
  • the power plant according to the present invention is attached to the upper portion of the casing 3 of the transaxle 1 by the bracket 17 which is necessary for controlling the motor generators 8 and 11 and is heavy. It has been.
  • the bracket 17 is a metal member such as a steel material and corresponds to the support structure in the present invention.
  • the vibration characteristics or rigidity such as the length, the mounting position, the wall thickness, and the cross-sectional shape are described below. It is set to be. That is, the bracket 17 is not completely rigid but has a predetermined elasticity, and therefore the elastic system from the transaxle 1 to the inverter 13 connected to the engine 2 can be represented by a simple spring model shown in FIG. .
  • the symbol Mta is the mass of the transaxle 1
  • the symbol Kta is the fastening rigidity of the transaxle 1 with respect to the engine 2 (elastic coefficient of the connecting portion)
  • the symbol Minv is the inverter 13
  • the sign Kinv indicates the mounting rigidity of the inverter 13 with respect to the transaxle 1 (the elastic coefficient of the bracket 17). Accordingly, the masses Mta and Minv are different from each other, and the elastic coefficients Kta and Kinv are different from each other. Therefore, the inverter 13 and the bracket 17 attached to the transaxle 1 are different from the transaxle 1.
  • Different vibration systems sub-vibration systems
  • this sub-vibration system is comprised so that the booming noise and engine noise in a vehicle may be reduced.
  • the engine 2 since the engine 2 generates power by sequentially burning fuel inside a plurality of cylinders, the torque periodically changes and vibrations are generated.
  • the vibration is transmitted from the body to the transaxle 1 connected thereto, and the engine 2 and the transaxle 1 vibrate in a complicated manner.
  • the vibration repeatedly undergoes deformation such as lateral bending, twisting, vertical bending, block twisting, block bending, and the accompanying vibration is generated.
  • the frequency varies depending on the number of cylinders of the engine 2, the type of cylinder arrangement, the structure of the casing 3 of the transaxle 1, etc., but generally becomes a high frequency in the order of the above-described modification (vibration mode).
  • These vibrations cause a muffled sound (hundreds of tens of Hz to two hundreds of tens of Hz) and engine noise (about two hundreds of tens of Hz to about 500 Hz).
  • the structure in which the inverter 13 is attached to the casing 3 of the transaxle 1 by the bracket 17 constitutes a two-degree-of-freedom vibration system as shown in FIG.
  • the elastic coefficient Kinv can be adjusted as appropriate. Since the frequency and amplitude ratio of the two-degree-of-freedom vibration system can be numerically analyzed by a conventionally known method, the resonance frequency of the casing 3 of the transaxle 1 can be changed by appropriately changing the numerical value indicating the mounting rigidity of the inverter 13. Alternatively, the overall resonance frequency of the transaxle 1 integrated with the engine 2 can be adjusted. The analysis for that purpose may be performed by a conventionally known CAE (Computer Aided Engineering).
  • CAE Computer Aided Engineering
  • the mounting rigidity (spring constant and damping characteristics) of the inverter 13 is set so as to suppress vibrations at frequencies that cause a booming noise or engine noise or both. That is, the resonance frequency of the sub-vibration system is adjusted to the resonance frequency of the vibration system including the engine 2 and the transaxle 1, and the vibrations are adjusted to have opposite phases.
  • the mounting rigidity of the inverter 13 with respect to the casing 3 of the transaxle 1 is determined by the rigidity of the bracket 17 described above, and vibrations such as the resonance frequency and amplitude of a so-called secondary vibration system constituted by the inverter 13 and the bracket 17.
  • This mode changes depending on the mounting position of the bracket 17 with respect to the casing 3. Therefore, when adjusting the mounting rigidity of the inverter 13 so as to reduce the vibration in the target frequency or frequency band, the thickness, cross-sectional shape, length, number, and arrangement of the metal members constituting the bracket 17 The direction, the material, the installation position, etc. are changed, and the above-described analysis is performed using numerical values corresponding thereto, thereby determining the final mounting rigidity.
  • FIG. 5 is a diagram showing a peak in the original vibration mode before the inverter 13 is attached and a peak in the vibration mode after the inverter 13 is attached as described above to cause a damper action. As can be seen from FIG. 5, if the inverter 13 is attached to the casing 3 of the transaxle 1 to cause a damper action, the peak of inertance can be reduced, and the noise and engine noise can be reduced.
  • the inverter 13 that is originally provided for controlling the motor or the motor generator is used, the components and weight of the power plant itself are increased. Without this, it is possible to reduce vibrations or noise that cause a humming noise or engine noise. Moreover, since it is necessary to fix the inverter 13 at any location in the hybrid vehicle, the fixing part is used as the bracket 17 and the adjustment is made to reduce the noise and engine noise. In addition, the ride quality of the hybrid vehicle can be improved. In other words, it is possible to achieve both reduction in size or cost of the power plant and improvement in NV characteristics.
  • each vibration mode frequency of the vibration system including the engine 2 and the transaxle 1 connected to the engine 2 is increased by increasing the rigidity of the entire system.
  • vehicle noise and engine noise are vibrations having a relatively low frequency. Therefore, in the present invention, the rigidity of the bending or twisting of the vibration system can be increased by using the transaxle 1 or the speed change mechanism connected to the engine 2, thereby reducing the booming noise and engine noise.
  • an inverter 13 attached to the transaxle 1 is connected to the engine 2 by a predetermined stay 18.
  • the stay 18 is a high-strength metal member such as a steel plate, and acts to increase the connection rigidity between the engine 2 and the transaxle 1.
  • FIG. 6 shows a vibration model when the inverter 13 is connected to the engine 2 in this way.
  • the symbol Kadd indicates the connection rigidity (elastic coefficient) by the stay 18.
  • This connection rigidity is preferably as large as possible within the allowable range in terms of design or cost, but the frequency of the booming noise and engine noise that is a problem in vehicles is a band lower than about 500 Hz.
  • the connection rigidity Kadd may be set so that the vibration mode frequency in a state where the inverter 13 is connected to the engine 2 by the stay 18 is in a frequency band higher than 500 Hz.
  • various factors such as the thickness, length, and material thereof are appropriately selected as in the case of the bracket 17 described above.
  • the inverter 13 is configured as a so-called dynamic damper. That is, the bracket 17 that attaches the inverter 13 to the casing 3 of the transaxle 1 has a predetermined elasticity. As a result, the inverter 13 and the bracket 17 form a secondary vibration system, and the vibration is transmitted to the engine 2 and the transaxle. 1 is made to interfere with the vibration of the vibration system due to 1 to reduce the peak of vibration that causes a booming noise and engine noise.
  • the inverter 13 may be used as a so-called mass damper. That is, the inverter 13 is connected to the transmission mechanism so as to vibrate integrally, such as increasing the rigidity of the bracket 17 that connects the inverter 13 to the transmission mechanism as much as possible.
  • FIG. 7 shows a vibration model in such a configuration.
  • each vibration mode level shown in FIG. 4 described above is lowered.
  • the situation is schematically shown in FIG. Therefore, by substantially integrating the inverter 13 with the transaxle 1, it is possible to reduce the booming noise and engine noise, and to increase the weight or cost of the structure in order to improve so-called NV characteristics. It can be prevented or suppressed.

Abstract

　最大駆動力が制限された状態で加減速操作を行った場合の違和感を解消できる駆動力制御装置を提供する。　内燃機関で発生した動力を変速機構を介して駆動輪に出力するとともに、インバータによって制御されるモータの動力をその駆動輪に伝達される動力に加えもしくは減じるように構成されたハイブリッド車用パワープラントにおいて、前記インバータが、前記変速機構におけるケーシングに取り付けられていることを特徴とする。

Description

ハイブリッド車用パワープラント
　この発明は、内燃機関と電動機とを備えているハイブリッド車のパワープラントに関するものである。
　燃料もしくはエネルギの補給を受けることなく走行可能な距離が長く、また燃費（エネルギ効率）に優れた車両としてハイブリッド車が広く使用されている。そのハイブリッド形式には、内燃機関（以下、エンジンと記す）ならびにモータあるいは発電機などの組合せに応じた多様な形式が知られているが、多くのハイブリッド形式は、エンジンを駆動力源として走行し、その駆動力にモータの動力を付加し、あるいはエンジンに替えてモータを駆動力源とし、さらにはモータもしくは発電機でエネルギ回生するように構成されている。これらいずれの形式であっても、エンジンを燃費の良い状態で運転し、あるいはモータの動力で走行するので、特に乗用車は静粛性に優れているのが一般的である。
　ハイブリッド車における駆動力源であるエンジンとモータとでは、動力の発生原理が異なっている。すなわち、エンジンは燃料の間欠的な燃焼によって動力を発生するから、トルクの変動が大きく、これに対してモータは電磁力によって動力を発生するから、トルクの変動が殆どない。そのため、例えばモータで走行している場合とエンジンを駆動して走行している場合とでは、車両の振動もしくは騒音が大きく異なる。エンジンを含むパワープラントで発生する振動もしくは騒音は、車外に対しては車両の接近を知らせる機能を果たすが、搭乗者に対しては乗り心地の悪化要因になるので、この種の振動もしくは騒音を低減することが好ましい。
　エンジンで発生した振動が車体に伝達されないようにする技術が従来、種々、開発されており、その一例として特開２０１０－５３８０４号公報には、エンジンのクランクシャフトとトランスミッションの入力軸とをダンパ接続部を介して連結した構造が記載されている。また、特開２００７－２９０４７９号公報には、インバータがトランスアクスルに衝突することを避けるためにトランスアクスルに取り付けたプロテクタが、トランスアクスルで発生する音圧のピーク値を低減させるアクティブダンパとして機能することが記載されている。
　車両におけるトランスアクスルやトランスミッションなどの変速機構は、そのハウジング（もしくはケース）をシリンダブロックなどに締結することにより、エンジンに連結されている。そのため、エンジンが動作し、また変速機構にトルクが伝達されることにより、エンジンおよび変速機構の全体が一体となって捩りや曲げなどの変形を生じ、これが振動や騒音となる。上記の特開２０１０－５３８０４号公報に記載された構造では、クランシャフトからトランスミッションの入力軸に伝達されるトルクの変動を抑制することができるが、トランスミッションケースの捩りや曲げなどに起因する振動もしくは騒音を直接的に低減することは困難である。また、特開２００７－２９０４７９号公報に記載された構造では、プロテクタがトランスアクスルケースに対するアクティブダンパとして機能し、そのトランスアクスルケースで発生する騒音の音圧レベルを下げることができるが、そのプロテクタを新たに取り付ける必要があるので、トランスアクスルあるいはパワープラントの全体としての部品点数や重量が増大する可能性がある。
　この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、既存の機器を利用して振動を効果的に抑制でき、しかも低コストでコンパクトなハイブリッド車用のパワープラントを提供することを目的とするものである。
　上記の目的を達成するために、この発明は、内燃機関で発生した動力を変速機構を介して駆動輪に出力するとともに、インバータによって制御されるモータの動力をその駆動輪に伝達される動力に加えもしくは減じるように構成されたハイブリッド車用パワープラントにおいて、前記インバータが、前記変速機構におけるケーシングに取り付けられていることを特徴とするものである。
　また、この発明は、上記の構成において、前記インバータは、弾性のある支持構造体によって前記ケーシングに取り付けられてこれらインバータと支持構造体とによって、前記変速機構とは異なる振動系が形成されていることを特徴とするハイブリッド車用パワープラントである。
　さらにこの発明は、前述した構成において、前記インバータは、前記ケーシングと一体となって振動するように前記ケーシングに取り付けられていることを特徴とするハイブリッド車用パワープラントである。
　またさらにこの発明は、上記のいずれかの構成において、前記インバータと前記内燃機関とが連結されていることを特徴とするハイブリッド車用パワープラントである。
　そして、この発明は、前述した構成において、前記インバータと支持構造体とによって形成されている振動系の振動モードが、前記内燃機関に連結されている前記変速機構の振動モードとは異なっていることを特徴とするハイブリッド車用パワープラントである。
　また、この発明は、上記の構成において、前記インバータは、前記変速機構のケーシングの上側に搭載されていることを特徴とするハイブリッド車用パワープラントである。
　この発明によれば、内燃機関と共に駆動力源を構成するモータがインバータによって制御され、そのインバータが変速機構のケーシングに取り付けられており、そのインバータの質量が大きいために、変速機構の振動がインバータによって規制され、あるいは変速機構の振動モードが、インバータを取り付けていない場合とは異なり、その結果、乗り心地の障害となる騒音や振動を低減することができる。しかも、インバータは、ハイブリッド車に元来、搭載されているものであるから、新規に部品もしくは機器を追加して設ける必要がなく、パワープラントの全体としての構成をコンパクトなものとすることができ、またコストアップの要因が特にはない。
　また、弾性のある支持構造体によってインバータを変速機構のケーシングに取り付けることによって変速機構とは異なる振動系を形成すれば、その振動系の振動によって、変速機構の振動を減じることができるので、パワープラントの全体としての構成を複雑化したり、部品点数を増大させたりすることなく、ハイブリッド車の騒音や振動を低減することができる。
　他方、インバータを変速機構のケーシングと一体化するように構成すれることにより、インバータを変速機構に対するいわゆるマスダンパとして機能させることができるので、パワープラントによる騒音や振動を低減することができる。
　さらに、変速機構のケーシングに取り付けられているインバータを、更に内燃機関に連結した場合には、内燃機関と変速機構とが、より強固に連結されてその連結部の剛性が高くなるので、内燃機関と変速機構との間の曲げや捩れなどの変形を抑制することができ、ひいてはそのような変形に伴う騒音や振動を低減することができる。
この発明に係るパワープラントの模式図である。 そのハイブリッド駆動機構を模式的に示すスケルトン図である。 図１に示すパワープラントの振動モデルを示す図である。 エンジンおよびこれに連結されたトランスアクスルの振動モードを示す模式図である。 インバータをダイナミックダンパとして機能させるように構成した例における振動特性を示す図である。 インバータをエンジンに連結した例における振動モデルを示す図である。 インバータをトランスアクスルに一体化した例についての振動モデルを示す図である。 その振動特性を示す図である。
　この発明に係るパワープラントは、内燃機関と共に駆動力源を構成するモータおよびそのモータを制御するインバータを備えたハイブリッド車におけるパワープラントである。そのハイブリッド形式は、特に限定されず、シリーズハイブリッドやパラレルハイブリッド、これらを組み合わせたシリーズ・パラレルハイブリッドなどのいずれであってもよい。また、１台のモータを備えたワンモータタイプのハイブリッド車や２台のモータを備えたツーモータタイプのハイブリッド車のいずれにもこの発明を適用することができる。したがって、それらのモータは、例えば永久磁石式の同期モータである。なお、内燃機関は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのレシプロエンジンがその例である。
　内燃機関が出力した動力は変速機構を介して駆動輪に伝達される。その変速機構は、従来知られている有段式自動変速機や無段変速機であってよく、あるいは内燃機関の動力の一部をモータに伝達する動力分割機構を備えた変速機構であってもよい。さらに、動力を左右の駆動輪に分割するデファレンシャルを備えたトランスアクスルであってもよい。その変速機構は、動力を伝達する歯車などの伝動部品をケーシングの内部に収容して構成されており、そのケーシングを内燃機関のボディに取り付けることにより、内燃機関に連結されている。
　図１にこの発明に係るパワープラントの一例を模式的に示してあり、ここに示す例は、トランスアクスル１を内燃機関（以下、エンジンと記す）２に連結して構成した例である。そのトランスアクスル１は、図２に示す機構を備えており、その機構がケーシング３の内部に収容され、そのケーシング３をエンジン２のシリンダブロックなどのいわゆるボディに連結することにより、トランスアクスル１がエンジン２に連結されている。
　図２に示す機構は、いわゆるツーモータタイプのハイブリッド駆動機構であり、シングルピニオン型の遊星歯車機構４によって動力分割機構が構成され、そのキャリヤ５に、エンジン２の動力を伝達する入力軸６が連結されている。また、そのキャリヤ５によって保持されているピニオンギヤが噛み合っているサンギヤ７に、この発明におけるモータに相当する第１のモータ・ジェネレータ８のロータが連結されている。さらに、サンギヤ７と同心円上に配置されかつピニオンギヤに噛み合っているリングギヤ９に出力ギヤ１０が取り付けられている。したがって、図２に示す機構は、エンジン２が出力した動力を遊星歯車機構４によって第１のモータ・ジェネレータ８とリングギヤ９とに分割して伝達するように構成されている。さらに、上記の遊星歯車機構４および第１のモータ・ジェネレータ８と同一軸線上に、この発明におけるモータに相当する第２のモータ・ジェネレータ１１が配置されており、この第２のモータ・ジェネレータ１１のロータが減速機構１２を介して上記のリングギヤ９もしくは出力ギヤ１０に連結されている。そして、各モータ・ジェネレータ８，１１は、インバータ１３に接続され、そのインバータ１３によって各モータ・ジェネレータ８，１１が制御されるように構成されている。なお、そのインバータ１３には、図示しない蓄電装置や電子制御装置が接続され、各モータ・ジェネレータ８，１１はモータとして動作し、あるいは発電機として動作するように制御される。また、各モータ・ジェネレータ８，１１同士の間で電力を授受するように構成されている。すなわち、一方のモータ・ジェネレータ８（もしくは１１）で発電した電力を他方のモータ・ジェネレータ１１（もしくは８）に供給することにより、機械的な動力を電力に一旦変換して伝達するように構成されている。
　上記のケーシング３における下側の部分には、デファレンシャル１４が設けられており、そのリングギヤ１５に前記出力ギヤ１０が噛み合っている。すなわち、出力ギヤ１０から伝達された動力をこのデファレンシャル１４から左右の駆動輪１６に伝達するように構成されている。
　この発明に係るパワープラントは、上述した構成に加えて、各モータ・ジェネレータ８，１１の制御に必要であり、かつ重量の大きいインバータ１３が、ブラケット１７によってトランスアクスル１におけるケーシング３の上部に取り付けられている。このブラケット１７は、鋼材などの金属製の部材であって、この発明における支持構造体に相当しており、その長さや取り付け位置、肉厚、断面形状などの振動特性あるいは剛性が、以下に説明するように設定されている。すなわち、ブラケット１７は完全には剛体ではなく所定の弾性を備えており、したがってエンジン２に連結されたトランスアクスル１からインバータ１３までの弾性系は、図３に示す簡易ばねモデルで表すことができる。これは、いわゆる２自由度の振動モデルであり、図３において符号Ｍtaはトランスアクスル１の質量、符号Ｋtaはトランスアクスル１のエンジン２に対する締結剛性（連結部の弾性係数）、符号Ｍinv はインバータ１３の質量、符号Ｋinv はインバータ１３のトランスアクスル１に対する取り付け剛性（ブラケット１７の弾性係数）を示している。したがって、これらの各質量Ｍta，Ｍinv が互いに異なっており、また各弾性係数Ｋta，Ｋinv が互いに異なっているから、インバータ１３およびこれをトランスアクスル１に取り付けているブラケット１７は、トランスアクスル１とは異なる振動系（副振動系）を形成している。そして、この副振動系は、車両におけるこもり音やエンジンノイズを低減するように構成されている。
　具体的に説明すると、エンジン２は複数のシリンダの内部で燃料が順に燃焼することにより動力を発生するから、トルクが周期的に変化し、振動が発生する。その振動は、ボディからこれに連結されているトランスアクスル１に伝達し、これらエンジン２およびトランスアクスル１が複雑に振動する。その振動は、例えば図４に示すように、横曲げ、捩り、縦曲げ、ブロック捩り、ブロック曲げなどの変形が繰り返し生じ、それに伴う振動が発生する。その振動数は、エンジン２の気筒数やシリンダの配列の形式、トランスアクスル１のケーシング３の構造などによって異なるが、概して上記の変形の態様（振動モード）の順に高周波数となる。そして、これらの振動がこもり音（百数十Ｈｚ～二百数十Ｈｚ）やエンジンノイズ（二百数十Ｈｚ～五百Ｈｚ程度）の原因となる。
　一方、インバータ１３をブラケット１７によってトランスアクスル１のケーシング３に取り付けた構造は、図３に示すように、２自由度の振動系を構成し、その振動系におけるインバータ１３の取り付け剛性すなわちブラケット１７の弾性係数Ｋinv は適宜に調整することができる。２自由度振動系の周波数や振幅比などは従来知られている方法で数値解析できるから、インバータ１３の取り付け剛性を示す数値を適宜に変更することにより、トランスアクスル１のケーシング３の共振振動数あるいはエンジン２に一体化させてあるトランスアクスル１の全体の共振振動数を調整できる。そのための解析は、従来知られているＣＡＥ（Computer Aided Engineering)によって行えばよい。なお、このＣＡＥは、理論式をコンピュータにプログラムとして記憶させておき、具体的な数値をデータとして順次入力して演算を行わせるシミュレーション、およびその結果の修正などをコンピュータを使用して自動的に行わせ、目的とする結果を得る設計手法あるいは解析手法である。
　例えば、トランスアクスル１の共振周波数ωは、
　　ω＝（Ｋta／Ｍta）１／２
であるから、その振動を抑制するためにには、副振動系を構成しているインバータ１３の共振周波数をこれに一致させればよく、その振動数は、
　　ω＝（Ｋinv／Ｍinv）１／２
である。したがって、各質量Ｍta，Ｍinv はこの構造に基づいて予め決まっており、またトランスアクスル１を支持している構造体の弾性係数Ｋtaはトランスアクスル１の構成に基づいて予め決まっているから、前述したブラケット１７の弾性係数Ｋinv を適宜に調整することにより、主振動系を構成しているトランスアクスル１やエンジン２の振動数に、副振動系を構成しているインバータ１３の振動数を一致もしくは近似させることができる。
　したがって、この発明に係る上述したパワープラントは、こもり音もしくはエンジンノイズあるいはこれら両者の原因となる周波数の振動を抑制するようにインバータ１３の取り付け剛性（ばね定数および減衰特性）が設定される。すなわち、上記の副振動系の共振周波数を、エンジン２とトランスアクスル１とからなる振動系の共振周波数に合わせ、かつそれらの振動が互いに逆位相となるように調整する。トランスアクスル１のケーシング３に対するインバータ１３の取り付け剛性は、具体的には、前述したブラケット１７の剛性によって決まり、またインバータ１３およびブラケット１７によって構成されるいわゆる副振動系の共振周波数や振幅などの振動の態様は、ケーシング３に対するブラケット１７の取り付け位置などによって変化する。そこで、目的とする周波数もしくは周波数帯域の振動を低減するようにインバータ１３の取り付け剛性を調整する場合には、ブラケット１７を構成している金属部材の肉厚、断面形状、長さ、数、配置する向き、材質、設置位置などを変化させ、それに応じた数値を使用して上述した解析を行い、最終的な取り付け剛性を決定する。
　例えば、インバータ１３を上記のように取り付ける前のエンジン２およびトランスアクスル１からなる振動系のこもり音および／またはエンジンノイズの共振周波数が２００～５００Ｈｚ付近にある場合、インバータ１３およびこれをトランスアクスル１に取り付けているブラケット１７からなる副振動系の共振周波数を、エンジン２およびトランスアクスル１からなる振動系の共振周波数に合わせ、またそれらの振動が逆位相となるように調整する。図５は、インバータ１３を取り付ける前の元の振動モードでのピークと、インバータ１３を上記のように取り付けてダンパ作用を生じさせた後の振動モードでのピークとを示す線図である。この図５から知られるように、インバータ１３をトランスアクスル１のケーシング３に取り付けてダンパ作用を生じさせれば、イナータンスのピークが低減され、こもり音やエンジンノイズを低減することができる。
　すなわち、インバータ１３およびこれを取り付けているブラケット１７によっていわゆる副振動系を構成したことにより、２自由度系となるので、新たに二つのピークが生じるが、主振動系のピークレベルは低くなり、特にこの発明に係る構成では、副振動系を構成しているインバータ１３の質量が大きいために、ピークレベルの低減効果が大きく、その結果、こもり音やエンジンリズを効果的に抑制することができる。
　このように、この発明に係るハイブリッド車用のパワープラントによれば、モータもしくはモータ・ジェネレータの制御のために元来備えているインバータ１３を利用するので、パワープラント自体の構成部品や重量を増大させずに、こもり音やエンジンノイズなどの原因となる振動もしくは騒音を低減することができる。また、インバータ１３は、ハイブリッド車におけるいずれかの箇所に固定する必要があるから、その固定のための部品を上記のブラケット１７として使用し、その調整を行うことにより、こもり音やエンジンノイズを低減し、ハイブリッド車の乗り心地を向上させることができる。言い換えれば、パワープラントの小型化あるいは低コスト化とＮＶ特性の向上とを両立させることができる。
　ところで、エンジン２やこれに連結したトランスアクスル１などからなる振動系の各振動モード周波数は、系全体の剛性を高くすることにより高くなる。これに対して、車両のこもり音やエンジンノイズは、周波数が比較的低い振動である。そこで、この発明では、エンジン２に連結されているトランスアクスル１あるいは変速機構を利用して、振動系の曲げあるいは捩りの剛性を高くし、これによりこもり音やエンジンノイズを低減することができる。具体的には、図１に破線で示すように、トランスアクスル１に取り付けられているインバータ１３を、所定のステー１８によってエンジン２連結する。
　このステー１８は、鋼板などの強度の高い金属部材であって、エンジン２とトランスアクスル１との連結剛性を増大するように作用するものである。インバータ１３をこのようにエンジン２に連結した場合の振動モデルを図６に示してあり、図６において、符号Ｋadd は前記ステー１８による連結剛性（弾性係数）を示している。この連結剛性は、設計上、あるいはコスト上、許容される範囲で可及的に大きいことが好ましいが、車両で問題となるこもり音やエンジンノイズの周波数は、５００Ｈｚ程度より低い帯域であるから、インバータ１３をステー１８によってエンジン２に連結した状態での振動モード周波数が、一例として５００Ｈｚより高い周波数帯域となるように、連結剛性Ｋadd を設定すればよい。なお、連結剛性Ｋadd をこのような値に設定するためには、その肉厚や長さ、材質など、上記のブラケット１７の場合と同様に、各種の要因を適宜に選択する。
　上述した各具体例は、インバータ１３をいわゆるダイナミックダンパとして構成した例である。すなわち、インバータ１３をトランスアクスル１のケーシング３に取り付けているブラケット１７が所定の弾性を有し、その結果、インバータ１３およびブラケット１７が副振動系を形成し、その振動を、エンジン２とトランスアクスル１とによる振動系の振動と干渉させて、こもり音やエンジンノイズの原因となる振動のピークを低減させるように構成されてい。この発明は、このような構成に替えて、インバータ１３をいわゆるマスダンパとして使用してもよい。すなわち、インバータ１３を変速機構に連結する前述したブラケット１７の剛性を可及的に大きくなるなど、インバータ１３を変速機構に一体となって振動するように連結する。このように構成した場合の振動モデルを図７に示してある。
　このように構成した場合には、前述した図４に示す各振動モードレベルが低下する。その状況を図８に模式的に示してある。したがって、インバータ１３をトランスアクスル１に実質的に一体化させることにより、こもり音やエンジンノイズを低減でき、またいわゆるＮＶ特性の向上のために構造が複雑化したり、重量もしくはコストが増大することを防止もしくは抑制することができる。

Claims (6)

  1. 　内燃機関で発生した動力を変速機構を介して駆動輪に出力するとともに、インバータによって制御されるモータの動力をその駆動輪に伝達される動力に加えもしくは減じるように構成されたハイブリッド車用パワープラントにおいて、
    　前記インバータが、前記変速機構におけるケーシングに取り付けられていることを特徴とするハイブリッド車用パワープラント。
  2. 　前記インバータは、弾性のある支持構造体によって前記ケーシングに取り付けられてこれらインバータと支持構造体とによって、前記変速機構とは異なる振動系が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車用パワープラント。
  3. 　前記インバータは、前記ケーシングと一体となって振動するように前記ケーシングに取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車用パワープラント。
  4. 　前記インバータと前記内燃機関とが連結されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド車用パワープラント。
  5. 　前記インバータと支持構造体とによって形成されている振動系の振動モードが、前記内燃機関に連結されている前記変速機構の振動モードとは異なっていることを特徴とする請求項２または４に記載のハイブリッド車用パワープラント。
  6. 　前記インバータは、前記変速機構のケーシングの上側に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のハイブリッド車用パワープラント。
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