DE112007000227T5

DE112007000227T5 - Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE112007000227T5
Application number: DE112007000227T
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Tatematsu; Ryoji Mizutani; Yasuhiro Endo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2027-02-07
Also published as: CN101378928B; JP4274188B2; WO2007091705A1; JP2007210416A; DE112007000227B4; US20090014222A1; CN101378928A; US7896116B2

Abstract

Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, mit:
einer Dämpfungseinrichtung (124), an die eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine (4) gekoppelt ist;
einer elektrischen Rotationsmaschine (MG1, MG2), deren Rotationswelle angeordnet ist, um mit einer Rotationswelle der Dämpfungseinrichtung (124) zu überlappen;
einem Leistungsübertragungsmechanismus (PSD, RG, DEF), der eine durch die Brennkraftmaschine (4) erzeugte Antriebsleistung mit einer durch die elektrische Rotationsmaschine (MG2) erzeugten Antriebsleistung zur Übertragung an eine Antriebswelle kombiniert;
einer Leistungssteuerungseinheit (21), die eine Steuerung der elektrischen Rotationsmaschine durchführt; und
einem Gehäuse (102, 104), das die Dämpfungseinrichtung (124), die elektrische Rotationsmaschine (MG2), den Leistungsübertragungsmechanismus (PSD, RG, DEF) und die Leistungssteuerungseinheit (21) unterbringt, wobei
die Leistungssteuerungseinheit (21) Folgendes aufweist:
eine Schaltungsplatine (120), an der ein Leistungselement aus wenigstens einem von einem Inverter (14) und einem Spannungskonverter (12) montiert ist, und
eine Drosselspule (L1), die bei einer Projektion aus der Rotationswellenrichtung in einem Aussparungsabschnitt (500) angeordnet ist, der innerhalb einer horizontalen...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs und genauer gesagt auf eine Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, das einen Inverter und einen Motor aufweist, die in einem Gehäuse untergebracht sind.
Hintergrund der Erfindung
Die meisten der existierenden Hybridautomobile weisen eine Gestaltung auf, bei der ein großes kastenförmiges Gehäuse für einen Inverter an einem Fahrgestell befestigt ist, unter dem ein Getriebegehäuse (Transaxle) angeordnet ist. Angesichts einer Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, die an möglichst vielen Fahrzeugtypen montiert werden kann, macht es die Gestaltung mit zwei Gehäusen schwierig, sich Komponenten zu teilen, da ihre Anordnung für jeden Fahrzeugtyp optimiert werden muss.
Im Wesentlichen ist es wünschenswert, Einheiten, die für einen Betrieb kombiniert sein sollen, in einem Gehäuse unterzubringen und miteinander zu kombinieren. JP-Nr. 2004-343845 und JP-Nr. 2001-119961 offenbaren eine Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, bei dem ein Motor und ein Inverter kombiniert sind.
Die in JP Nr. 2004-343845 und JP Nr. 2001-119961 offenbarte Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs hat jedoch eine derartige Struktur, dass ein Inverter lediglich an einem Motor platziert ist und dass es Möglichkeiten für Verbesserungen der Schwerpunktposition des Fahrzeugs bezüglich der Höhenrichtung gibt, wenn die Antriebsvorrichtung an dem Fahrzeug montiert ist. Darüber hinaus wurde einer Raumersparnis in dem Raum, in dem die Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs montiert ist, keinerlei Beachtung geschenkt.
Um ein Montieren auf vielen Fahrzeugtypen zu ermöglichen, ist es wünschenswert, dass ein Inverter und ein Motor in einem Umriss angeordnet werden können, der annähernd identisch zu dem eines Automatikgetriebes ist, das neben einer Maschine in einem herkömmlichen Fahrzeug angeordnet ist.
Wie es vorhergehend behandelt worden ist, werden bei einer Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs eine Größenverringerung und eine Raumersparnis gefordert. Um einen Motorstrom klein zu halten, während eine Spannungserhöhung einer Batterie verhindert wird, wird demgegenüber eine derartige Gestaltung in Betracht gezogen, dass eine durch einen Aufwärtswandler erhöhte Batteriespannung zu einem Inverter zugeführt wird, der einen Motor antreibt.
Angesichts einer Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, das sowohl den kombinierten bzw. integrierten Motor und Inverter als auch einen integrierten Aufwärtswandler aufweist, ist eine in dem Aufwärtswandler inbegriffene Drosselspule eine relativ große Komponente und kann daher ein Faktor sein, der eine Größenverringerung und eine Raumersparnis der Antriebsvorrichtung behindert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs bereitzustellen, die kleiner gemacht ist und mit einem Inverter kombiniert ist.
Offenbarung der Erfindung
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs Folgendes auf: eine Dämpfungseinrichtung, an die eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine gekoppelt ist; eine elektrische Rotationsmaschine, deren Rotationswelle angeordnet ist, um mit einer Rotationswelle der Dämpfungseinrichtung zu überlappen; einen Leistungsübertragungsmechanismus, der eine durch die Brennkraftmaschine erzeugte Antriebsleistung mit einer durch die elektrische Rotationsmaschine erzeugte Antriebskraft zur Übertragung zu einer Antriebswelle kombiniert; eine Leistungssteuerungseinheit, die eine Steuerung der elektrischen Rotationsmaschine durchführt; und ein Gehäuse, das die Dämpfungseinrichtung, die elektrische Rotationsmaschine, den Leistungsübertragungsmechanismus und die Leistungssteuerungseinheit aufnimmt. Die Leistungssteuerungseinheit weist ein Schaltkreissubstrat, an dem ein Leistungselement aus wenigstens einem von einem Inverter und einem Spannungskonverter montiert ist, und eine Drosselspule auf, die bei einer Projektion aus der Rotationswellenrichtung in einem Aussparungsabschnitt angeordnet ist, der innerhalb einer horizontalen Abmessung eines Projektionsabschnitts des Teils des Gehäuses ausgebildet ist, der die Dämpfungseinrichtung, die elektrische Rotationsmaschine, den Leistungsverzweigungsmechanismus und das Schaltkreissubstrat zu einer Zeit aufnimmt, zu der dieses an einem Fahrzeug montiert ist.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs Folgendes auf: eine elektrische Rotationsmaschine; eine Leistungssteuerungseinheit, die eine Steuerung der elektrischen Rotationsmaschine durchführt; und ein Gehäuse, das die elektrische Rotationsmaschine und die Leistungssteuerungseinheit aufnimmt. Die Leistungssteuerungseinheit weist ein Schaltkreissubstrat, an dem ein Leistungselement aus wenigstens einem von einem Inverter und einem Spannungskonverter montiert ist, und das über der elektrischen Rotationsmaschine zu einer Zeit angeordnet ist, zu der diese an einem Fahrzeug montiert ist, und eine Drosselspule auf, die bei einer Projektion aus der Rotationswellenrichtung in einem Aussparungsabschnitt angeordnet ist, der innerhalb einer vertikalen Abmessung eines Projektionsabschnitts des Teils des Gehäuses ausgebildet ist, der die elektrische Rotationsmaschine und das Schaltkreissubstrat zu einer Zeit aufnimmt, zu der dieses an einem Fahrzeug montiert ist, wobei der Aussparungsabschnitt einen Umriss aufweist, der eine untere Seitenfläche des Schaltkreissubstrats, eine äußere Umfangsseitenfläche der elektrischen Rotationsmaschine und eine innere Seitenfläche des Gehäuses umfasst.
Vorzugsweise weist der Aussparungsabschnitt einen ersten Aussparungsabschnitt, der an einer Seite mit Bezug auf eine Rotationsmittelachse der elektrischen Rotationsmaschine ausgebildet ist, und einen zweiten Aussparungsabschnitt auf, der an der anderen Seite mit Bezug auf die Rotationsmittelachse der elektrischen Rotationsmaschine ausgebildet ist. Die Drosselspule ist in dem ersten Aussparungsabschnitt angeordnet.
Vorzugsweise weist die Drosselspule einen Kern, der eine Form ähnlich zu dem ersten Aussparungsabschnitt aufweist, und eine Wicklung auf, die um den Kern gewickelt ist.
Vorzugsweise weist die Drosselspule einen Kern, der von einem Statorkern der elektrischen Rotationsmaschine abzweigt, um in dem ersten Aussparungsabschnitt angeordnet zu sein, und eine Wicklung auf, die um den Kern gewickelt ist.
Vorzugsweise weist die Leistungssteuerungseinheit des Weiteren einen Kondensator auf, der zwischen dem Leistungselement und dem Inverter platziert ist, um eine spannungskonvertierte Gleichspannung zur Eingabe zu dem Inverter zu glätten. Der Kondensator ist in dem zweiten Aussparungsabschnitt angeordnet.
Des Weiteren vorzugsweise ist der Kondensator ein Schichtkondensator, der in einer Form ausgebildet ist, die ähnlich zu dem zweiten Aussparungsabschnitt ist.
Vorzugsweise weist die Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs des Weiteren ein Stromkabel auf, das den Spannungskonverter mit einer Stromquelle verbindet. Das Stromkabel weist einen Kern aus magnetischem Material, der als ein Kern des Stromkabels dient, und eine leitfähige Leitung auf, die spiralartig um den Kern aus magnetischem Material gewickelt ist.
Vorzugsweise weist die Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs des Weiteren ein erstes und ein zweites Stromkabel auf, die den Spannungskonverter mit einer Stromquelle verbinden. Jedes von dem ersten und dem zweiten Stromkabel weist einen Kern aus magnetischem Material, der als ein Kern des Kabels dient, und eine leitfähige Leitung auf, die spiralartig um den Kern aus magnetischem Material gewickelt ist. Der Kern aus magnetischem Material des ersten Stromkabels und der Kern aus magnetischem Material des zweiten Stromkabels haben jeweilige Enden, die miteinander verbunden sind, und jeweilige andere Enden, die miteinander verbunden sind, um einen ringförmigen Magnetkreis auszubilden.
Vorzugsweise weist die Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs des Weiteren ein Verbindungsbauteil auf, das an einer Außenseite des Gehäuses angebracht ist, um den Spannungskonverter und das Stromkabel elektrisch zu verbinden. Das Verbindungsbauteil weist eine leitfähige Leitung, die zwischen einem Anschluss und dem anderen Anschluss angeordnet ist, und einen Kern aus magnetischem Material auf, der mit der leitfähigen Leitung spiralartig umwickelt ist.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird es möglich, eine Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs zu verwirklichen, bei der ein Inverter integriert ist und deren Größe verringert ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schaltkreisschaubild, das eine Gestaltung bezüglich einer Motorgeneratorsteuerung eines Hybridfahrzeugs in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein schematisches Schaubild, das Einzelheiten eines Leistungsverzweigungsmechanismus und eines Reduktionsgetriebes in 1 darstellt.
3 ist eine perspektivische Außenansicht, die eine Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine Draufsicht der Antriebsvorrichtung.–
5 ist eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung aus Sicht einer X1-Richtung in 4.
6 ist eine Querschnittsansicht im Bereich VI-VI in 4.
7 ist eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung aus Sicht einer X2-Richtung in 4.
8 ist eine Querschnittsansicht entlang VIII-VIII in 4.
9 ist eine Querschnittsansicht, die einen Bereich entlang IX-IX in 4 zeigt.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine beispielhafte Struktur einer Drosselspule zeigt.
11 ist eine Querschnittsansicht, die ein weiteres Beispiel einer Struktur der Drosselspule zeigt.
12 ist ein Schaubild, das einen Verbindungsteil eines Stromkabels zeigt.
13 ist eine Ansicht, die eine Struktur des Stromkabels darstellt.
14 ist eine Ansicht, die eine Abwandlung der in 13 gezeigten Struktur zeigt.
15 ist ein Schaubild, das eine weitere Abwandlung der in 12 gezeigten Gestaltung zeigt.
16 ist eine Draufsicht einer Antriebsvorrichtung in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
17 ist eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung aus Sicht einer X1-Richtung in 16.
18 ist eine Querschnittsansicht im Bereich XVIII-XVIII in 16.
19 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht, die eine beispielhafte Struktur eines Kondensators in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beste Wege zum Ausführen der Erfindung
In dem nachfolgenden Teil sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Es wird bemerkt, dass dieselben oder ähnliche Teile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind und eine Beschreibung von diesen nicht wiederholt wird.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
1 ist ein Schaltkreisschaubild, das eine Gestaltung bezüglich einer Motorgeneratorsteuerung eines Hybridfahrzeugs 100 in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Mit Bezug auf 1 weist das Fahrzeug 100 eine Batterieeinheit 40, eine Antriebsvorrichtung 20, eine Steuervorrichtung 30 und eine Maschine und ein Rad auf, die nicht gezeigt sind.
Die Antriebsvorrichtung 20 weist Motorgeneratoren MG1, MG2, einen Leistungsverzweigungsmechanismus PSD, eine Untersetzungsvorrichtung RD und eine Leistungssteuerungseinheit 21 auf, die eine Steuerung der Motorgeneratoren MG1, MG2 durchführt.
Der Leistungsverzweigungsmechanismus PSD ist im Wesentlichen ein mit der Maschine und den Motorgeneratoren MG1, MG2 verbundener Mechanismus zum Aufzweigen von Antriebsleistung zwischen diesen. Als ein Leistungsverzweigungsmechanismus kann beispielsweise ein Planetenzahnradgetriebe mit drei Rotationswellen eines Sonnenzahnrads, eines Planetenträgers und eines Hohlrads verwendet werden.
Zwei Rotationswellen des Leistungsverzweigungsmechanismus PSD sind mit der Rotationswelle der Maschine bzw. des Motorgenerators MG1 verbunden und die andere Rotationswelle ist mit der Untersetzungsvorrichtung RD verbunden. Die Rotation des Motorgenerators MG2 wird durch die Untersetzungsvorrichtung RD, die mit dem Leistungsverzweigungsmechanismus PSD integriert ist, untersetzt und zu dem Leistungsverzweigungsmechanismus PSD übertragen.
Es wird bemerkt, dass die Rotationswelle der Untersetzungsvorrichtung durch ein nicht gezeigtes Untersetzungsgetriebe oder ein nicht gezeigtes Differenzialzahnrad mit dem Rad verbunden ist, wie es später beschrieben ist.
Anschlüsse 41, 42 sind an der Batterieeinheit 40 vorgesehen. Zudem sind Anschlüsse 43, 44 an der Antriebsvorrichtung 20 vorgesehen. Das Fahrzeug 100 weist des Weiteren ein Stromkabel 6, das den Anschluss 41 und den Anschluss 43 verbindet, und ein Stromkabel 8 auf, das den Anschluss 42 und den Anschluss 44 verbindet.
Die Batterieeinheit 40 weist eine Batterie B, ein Systemhauptrelais SMR3, das zwischen einem Minuspol der Batterie B und dem Anschluss 42 angeschlossen ist, ein Systemhauptrelais SMR2, das zwischen einem Pluspol der Batterie B und dem Anschluss 41 angeschlossen ist, und ein Systemhauptrelais SMR1 und einen begrenzenden Widerstand R auf, die in Reihe zwischen dem Pluspol der Batterie B und dem Anschluss 41 angeschlossen sind. Der leitende/nicht leitende Zustand der Systemhauptrelais MR1 bis MR3 wird in Erwiderung auf ein Steuersignal SE gesteuert, das von der Steuervorrichtung 30 angelegt wird.
Die Batterieeinheit 40 weist des Weiteren einen Spannungssensor 10, der eine Spannung VB zwischen den Anschlüssen der Batterie B misst, und einen Stromsensor 11 auf, der einen in der Batterie B fließenden Strom IB erfasst.
Als die Batterie B kann eine Akkumulatorbatterie, wie z. B. eine Nickelmetallhydrid- oder Lithiumionenbatterie, oder eine Brennstoffzelle verwendet werden. Des Weiteren kann als eine Elektrizitätsspeicherbatterie anstelle der Batterie B ein hochkapazitiver Kondensator wie z. B. ein Elektrodoppelschichtkondensator verwendet werden.
Die Leistungssteuerungseinheit 21 weist die Inverter 22, 14, die jeweils entsprechend zu den Motorgeneratoren MG1, MG2 vorgesehen sind, und einen Aufwärtswandler (Hochsetzsteller) 12 auf, der gemeinsam für die Inverter 22, 14 vorgesehen ist.
Der Aufwärtswandler 12 verstärkt eine Spannung zwischen den Anschlüssen 43 und 44. Der Inverter 14 wandelt eine von dem Aufwärtswandler 12 angelegte Gleichspannung in einen dreiphasigen Wechselstrom zur Ausgabe an den Motorgenerator MG2 um.
Der Aufwärtswandler 12 weist eine Drosselspule L1, deren eines Ende mit dem Anschluss 43 verbunden ist, IGBT-Elemente Q1, Q2, die in Reihe zwischen den Ausgabeanschlüssen des Aufwärtswandlers 12 angeschlossen sind, welcher die verstärkte Spannung VH ausgibt, die Dioden D1, D2, die jeweils parallel zu den IGBT-Elementen Q1, Q2 angeschlossen sind, und einen Glättungskondensator C2 auf. Der Glättungskondensator C2 glättet die durch den Aufwärtswandler 12 verstärkte Spannung.
Das andere Ende der Drosselspule L1 ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q1 und dem Kollektor des IGBT-Elements Q2 verbunden. Die Kathode der Diode D1 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q1 verbunden, und die Anode der Diode D1 ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q1 verbunden. Die Kathode der Diode D2 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q2 verbunden, und die Anode der Diode D2 ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q2 verbunden.
Der Inverter 14 wandelt eine Gleichspannung, die von dem Aufwärtswandler 12 ausgegeben wird, in einen dreiphasigen Wechselstrom zur Ausgabe an den Motorgenerator MG2 um, welcher die Räder antreibt. Zudem gibt der Inverter 14 die in dem Motorgenerator MG2 erzeugte elektrische Leistung an den Aufwärtswandler 12 in Übereinstimmung mit einem regenerativen Bremsen zurück. Hier wird der Aufwärtswandler 12 durch die Steuervorrichtung 30 so gesteuert, dass er als ein Abwärtswandler (Tiefsetzsteller) dient.
Der Inverter 14 weist einen U-Phasenzweig 15, einen V-Phasenzweig 16 und einen W-Phasenzweig 17 auf. Der U-Phasenzweig 15, der V-Phasenzweig 16 und der W-Phasenzweig 17 sind zwischen den Ausgabeleitungen des Aufwärtswandlers 12 parallel zueinander angeschlossen.
Der U-Phasenzweig 15 weist die in Reihe angeschlossenen IGBT-Elemente Q3, Q4 und die Dioden D3, D4 auf, die jeweils parallel mit den IGBT-Elementen Q3, Q4 verbunden sind. Die Kathode der Diode D3 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q3 verbunden, und die Anode der Diode D3 ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q3 verbunden. Die Kathode der Diode D4 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q4 verbunden, und die Anode der Diode D4 ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q4 verbunden.
Der V-Phasenzweig 16 weist die in Reihe angeschlossenen IGBT-Elemente Q5, Q6 und die Dioden D5, D6 auf, die jeweils parallel mit den IGBT-Elementen Q5, Q6 verbunden sind. Die Kathode der Diode D5 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q5 verbunden, und die Anode der Diode D5 ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q5 verbunden. Die Kathode der Diode D6 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q6 verbunden und die Anode der Diode D6 ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q6 verbunden.
Der W-Phasenzweig 17 weist die in Reihe angeschlossenen IGBT-Elemente Q7, Q8 und die Dioden D7, D8 auf, die jeweils parallel mit den IGBT-Elementen Q7, Q8 verbunden sind. Die Kathode der Diode D7 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q7 verbunden, und die Anode der Diode D7 ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q7 verbunden. Die Kathode der Diode D8 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q8 verbunden und die Anode der Diode D8 ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q8 verbunden.
Ein mittlerer Punkt eines jeden Phasenzweigs ist mit jedem Phasenende jeder Phasenwicklung des Motorgenerators MG2 verbunden. Anders gesagt ist der Motorgenerator MG2 ein dreiphasiger Permanentmagnetsynchronmotor und jede der drei Wicklungen der U-, V-, W-Phase weist ein Ende auf, das mit einem gemeinsamen neutralen Punkt verbunden ist. Das andere Ende der U-Phasenwicklung ist mit einem Verbindungsknoten der IGBT-Elemente Q3, Q4 verbunden. Das andere Ende der V-Phasenwicklung ist mit einem Verbindungsknoten der IGBT-Elemente Q5, Q6 verbunden. Das andere Ende der W-Phasenwicklung ist mit einem Verbindungsknoten der IGBT-Elemente Q7, Q8 verbunden.
Der Stromsensor 24 erfasst einen Strom, der in dem Motorgenerator MG2 strömt, als einen Motorstromwert MCRT2 und gibt den Motorstromwert MCRT2 aus, um die Vorrichtung 30 zu steuern.
Der Inverter 22 ist parallel zu dem Inverter 14 mit dem Aufwärtswandler 12 verbunden. Der Inverter 22 wandelt eine durch den Aufwärtswandler 12 ausgegebene Gleichspannung in einen dreiphasigen Wechselstrom zur Ausgabe an den Motorgenerator MG1 um. Der Inverter 22 empfängt die verstärkte Spannung von dem Aufwärtswandler 12 zum Antreiben des Motorgenerators MG1, um beispielsweise die Maschine zu starten.
Zudem leitet der Inverter 22 einen in dem Motorgenerator MG1 erzeugten elektrischen Strom durch ein von der Kurbelwelle der Maschine übertragenes Drehmoment zu dem Aufwärtswandler 12 zurück. Hier wird der Aufwärtswandler 12 durch die Steuerungsvorrichtung 30 so gesteuert, dass er als ein Abwärtswandler wirkt.
Die interne Gestaltung des Inverters 22 ist ähnlich zu der des Inverters 14, obwohl sie nicht gezeigt ist, und die ausführliche Beschreibung wird nicht wiederholt.
Die Steuervorrichtung 30 empfängt Momentbefehlswerte TR1, TR2, Motordrehzahlen MRN1, MRN2, die jeweiligen Werte der Spannungen VB, VL, VH und des Stroms IB, die Motorstromwerte MCRT1, MCRT2 und ein Startsignal IGON.
Hier stehen der Momentbefehlswert TR1, die Motordrehzahl MRN1 und der Motorstromwert MCRT1 mit dem Motorgenerator MG1 in Beziehung und der Momentbefehlswert TR2, die Motordrehzahl MRN2 und der Motorstromwert MCRT2 stehen mit dem Motorgenerator MG2 in Beziehung.
Des Weiteren ist die Spannung VB eine Spannung der Batterie B und der Strom IB ist ein in der Batterie B fließender Strom. Die Spannung VL ist eine Spannung, die nicht durch den Aufwärtswandler 12 umgewandelt worden ist, und die Spannung VH ist eine Spannung, die durch den Aufwärtswandler 12 umgewandelt worden ist.
Anschließend gibt die Steuervorrichtung 30 ein Steuersignal PWU, das eine Aufwärtswandelanweisung angibt, und ein Steuersignal PWD, das eine Abwärtswandelanweisung angibt, an den Aufwärtswandler 12 aus, und ein Signal CSDN, das eine Betriebsverhinderung angibt.
Zudem gibt die Steuervorrichtung 30 eine Antriebsanweisung PWMI2 zum Umwandeln der Gleichspannung, die eine Ausgabe des Aufwärtswandlers 12 ist, in eine Wechselspannung zum Antreiben des Motorgenerators MG2 und eine Regenerationsanweisung PWMC2 zum Umwandeln der in dem Motorgenerator MG2 erzeugten Wechselspannung in eine Gleichspannung und zum Rückführen der Spannung zu dem Aufwärtswandler 12 an den Inverter 14 aus.
Ähnlich dazu gibt die Steuervorrichtung 30 eine Antriebsanweisung PWMI1 zum Umwandeln der Gleichspannung in eine Wechselspannung zum Antreiben des Motorgenerators MG1 und eine Regenerationsanweisung PWMC1 zum Umwandeln der in dem Motorgenerator MG1 erzeugten Wechselspannung in eine Gleichspannung und zum Rückführen der Spannung zu dem Aufwärtswandler 12 an den Inverter 22 aus.
2 ist ein schematisches Schaubild, das die Einzelheiten des Leistungsverzweigungsmechanismus PSD und der Untersetzungsvorrichtung RD in 1 darstellt.
Mit Bezug auf 2 weist diese Fahrzeugantriebsvorrichtung den Motorgenerator MG2, die mit der Rotationswelle des Motorgenerators MG2 verbundene Untersetzungsvorrichtung RD, eine sich gemäß der Drehung der durch die Untersetzungsvorrichtung RD verzögerten Rotationswelle drehende Achse, eine Maschine 4, den Motorgenerator MG1 und den Leistungsverzweigungsmechanismus PSD auf, der eine Leistungsverzweigung zwischen der Untersetzungsvorrichtung D, der Maschine 4 und dem Motorgenerator MG1 durchführt. Ein Untersetzungsverhältnis der Untersetzungsvorrichtung RD von dem Motorgenerator MG2 zu dem Leistungsverzweigungsmechanismus PSD ist beispielsweise 2 oder mehr.
Eine Kurbelwelle 50 der Maschine 4, ein Rotor 32 des Motorgenerators MG1 und ein Rotor 37 des Motorgenerators MG2 drehen sich um dieselbe Achse.
Der Leistungsverzweigungsmechanismus PSD ist in dem in 2 gezeigten Beispiel ein Planetengetriebe und hat ein Sonnenrad 51, das an eine hohle Sonnenradwelle mit einer Wellenmitte, durch die die Kurbelwelle 50 hindurch tritt, gekoppelt ist, ein Hohlrad 52, das auf derselben Achse wie die Kurbelwelle 50 drehbar gestützt ist, ein Planetenrad 53, das zwischen dem Sonnenrad 51 und dem Hohlrad 52 angeordnet ist und um den Außenumfang des Sonnenrads 51 läuft, während es sich um seine eigene Achse dreht, und einem Planetenträger 54, der an einen Endabschnitt der Kurbelwelle 50 gekoppelt ist und die Rotationswelle eines jeden Planetenrads 53 stützt.
In dem Leistungsverzweigungsmechanismus PSD sind drei Wellen, nämlich die an das Sonnenrad 51 gekoppelte Sonnenradwelle, ein an das Hohlrad 52 gekoppeltes Hohlradgehäuse und die an den Planetenträger 54 gekoppelte Kurbelwelle 50 als Antriebsleistungeingabe-/ausgabewellen vorgesehen. Dann, wenn eine Antriebsleistungseingabe/-ausgabe an beliebige zwei dieser drei Wellen festgelegt ist, ist die Antriebsleistungseingabe/-ausgabe an die verbleibende eine Welle basierend auf der Antriebsleistungseingabe/-ausgabe an die anderen zwei Wellen festgelegt.
Ein Gegentriebszahnrad 70 zum Entnehmen von Antriebsleistung ist an der Außenseite des Hohlradgehäuses vorgesehen und dreht sich einstückig mit dem Hohlrad 52. Das Gegentriebszahnrad 70 ist mit einem Übertragungsuntersetzungsgetriebe RG verbunden. Antriebsleistung wird dann zwischen dem Gegentriebszahnrad 70 und dem Übertragungsuntersetzungsgetriebe RG übertragen. Das Übertragungsuntersetzungsgetriebe RG treibt ein Differenzialzahnrad DEF an. Des Weiteren wird bei einer Abwärtsfahrt und dergleichen eine Drehung der Räder zu dem Differenzialzahnrad DEF übertragen und das Übertragungsuntersetzungsgetriebe RG wird durch das Differenzialzahnrad DEF angetrieben.
Der Motorgenerator MG1 weist einen Stator 31, der ein drehendes Magnetfeld ausbildet, und den Rotor 32 auf, der in dem Inneren des Stators 31 angeordnet ist und eine Vielzahl von Permanentmagneten darin eingebettet aufweist. Der Stator 31 hat einen Statorkern 33 und eine dreiphasige Wicklung 34, die um den Statorkern 33 gewickelt ist. Der Rotor 32 ist mit der Sonnenradwelle verbunden, die sich einstückig mit dem Sonnenrad 51 des Leistungsverzweigungsmechanismus PSD dreht. Der Statorkern 33 ist durch Stapeln von dünnen elektromagnetischen Stahlplatten ausgebildet und ist an einem nicht gezeigten Gehäuse befestigt.
Der Motorgenerator MG1 arbeitet als ein Elektromotor, der den Rotor 32 durch eine Interaktion zwischen einem durch den in dem Rotor 32 eingebetteten Permanentmagneten ausgebildetes Magnetfeld und einem durch die dreiphasige Wicklung 34 ausgebildetes Magnetfeld drehend antreibt. Der Motorgenerator MG1 arbeitet zudem als ein Stromgenerator, der eine elektromotorische Kraft an den entgegengesetzten Enden der dreiphasigen Wicklung 34 durch eine Interaktion zwischen dem durch den Permanentmagneten ausgebildeten Magnetfeld und der Drehung des Rotors 32 produziert.
Der Motorgenerator MG2 hat einen Stator 36, der ein drehendes Magnetfeld ausbildet, und den Rotor 37, der in dem Inneren des Stators 36 angeordnet ist und eine Vielzahl von Permanentmagneten darin eingebettet aufweist. Der Stator 36 hat einen Statorkern 38 und eine dreiphasige Wicklung 39, die um den Statorkern 38 gewickelt ist.
Der Rotor 37 ist mit dem Hohlradgehäuse verbunden, das einstückig mit dem Hohlrad 52 des Leistungsverzweigungsmechanismus PSD durch das Untersetzungsgetriebe RD dreht. Der Statorkern 38 ist beispielsweise durch Stapeln von dünnen elektromagnetischen Stahlplatten ausgebildet und ist an einem nicht gezeigten Gehäuse befestigt.
Der Motorgenerator MG2 arbeitet zudem als ein Stromgenerator, der eine elektromotorische Kraft an den entgegengesetzten Enden der dreiphasigen Wicklung 39 durch eine Interaktion zwischen dem durch den Permanentmagneten ausgebildeten Magnetfeld und der Drehung des Rotors 37 produziert. Zudem arbeitet der Motorgenerator MG2 als ein Elektromotor, der den Rotor 37 durch eine Interaktion zwischen dem durch den Permanentmagneten ausgebildeten Magnetfeld und einem durch die dreiphasige Wicklung 39 ausgebildeten Magnetfeld drehend antreibt.
Die Untersetzungsvorrichtung RD führt eine Verzögerung unter Verwendung einer derartigen Struktur dadurch aus, dass ein Planetenträger 66, der eines der drehenden Elemente des Planetengetriebes ist, an dem Gehäuse der Fahrzeugantriebsvorrichtung befestigt ist. Anders gesagt weist die Untersetzungsvorrichtung RD ein Sonnenrad 62, das mit der Welle des Rotors 37 verbunden ist, ein Hohlrad 68, das einstückig mit dem Hohlrad 52 dreht, und ein Planetenrad 64 auf, das mit dem Hohlrad 68 und dem Sonnenrad 62 wälzt, um eine Drehung des Sonnenrads 62 auf das Hohlrad 68 zu übertragen.
Das Untersetzungsverhältnis kann beispielsweise auf zwei oder mehr erhöht werden, indem die Zähneanzahl des Hohlrads 68 auf zwei- oder mehrmal die Anzahl von Zähnen des Sonnenrads 62 festgesetzt wird.
3 ist eine perspektivische Außenansicht der Antriebsvorrichtung 20 eines Hybridfahrzeugs in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Draufsicht der Antriebsvorrichtung 20.
Mit Bezug auf 3, 4, ist das Gehäuse der Antriebsvorrichtung 20 auf eine derartige Weise gestaltet, dass es in ein Gehäuse 104 und ein Gehäuse 102 aufgeteilt werden kann. Das Gehäuse 104 ist ein Teil, der hauptsächlich den Motorgenerator MG1 aufnimmt, und das Gehäuse 102 ist ein Teil, der hauptsächlich den Motorgenerator MG2 und die Leistungssteuerungseinheit 21 aufnimmt.
Ein Flansch 106 ist an dem Gehäuse 104 ausgebildet, ein Flansch 105 ist an dem Gehäuse 102 ausgebildet und das Gehäuse 104 und das Gehäuse 102 sind durch Befestigen des Flansches 106 und des Flansches 105 aneinander durch einen Bolzen oder dergleichen zusammengeschlossen.
Das Gehäuse 102 ist mit einem Öffnungsabschnitt 108 zum Einbauen der Leistungssteuerungseinheit 21 versehen. Im Inneren dieses Öffnungsabschnitts 108 sind der Kondensator C2, ein Leistungselementsubstrat 120 und Anschlussflächen 116, 118 untergebracht. Der Kondensator C2 ist in dem inneren linksseitigen Abschnitt (in der Fahrzeugbewegungsrichtungsseite) des Öffnungsabschnitts 108 untergebracht.
Obwohl es nicht gezeigt ist, ist des Weiteren die Drosselspule L1 in dem rechtsseitigen Abschnitt unter dem Leistungselementsubstrat 120 (entspricht der Rückseite des Blatts) untergebracht. Es wird bemerkt, dass dieser Öffnungsabschnitt 108 durch eine Abdeckung in einem am Fahrzeug montierten Zustand geschlossen ist. Alternativ können die Plätze auf eine derartige Weise vertauscht sein, dass der Kondensator C2 in dem inneren rechtsseitigen Abschnitt des Öffnungsabschnitts 108 untergebracht ist und die Drosselspule L1 in dem linksseitigen Abschnitt unter dem Leistungselementsubstrat 120 untergebracht ist.
Anders gesagt ist die Drosselspule L1 auf einer Seite der Rotationswelle der Motorgeneratoren MG1 und MG2 angeordnet und der Kondensator C2 ist auf der anderen Seite der Rotationswelle angeordnet. Ein Leistungselementsubstrat 120 ist dann in einem Bereich nahe dem Kondensator C2 über dem Motorgenerator MG2 angeordnet.
Bei einer derartigen Anordnungsstruktur ist die vorliegende Erfindung des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselspule L1 in einem Aussparungsabschnitt angeordnet ist, der auf einer Seite der Rotationswelle der Motorgeneratoren MG1 und MG2 ausgebildet ist und von einer unteren Seitenfläche des Leistungselementsubstrats 120, einer äußeren Umfangsseitenfläche des Motorgenerators MG2 und einer inneren Seitenfläche des Gehäuses 102 umgeben ist.
Dieser Aussparungsabschnitt entspricht einem Teil eines leeren Raums, der sich unweigerlich in dem Inneren des Gehäuses aufgrund des Integrierens des Motors und des Inverters ausbildet. Die vorliegende Erfindung verwirklicht eine Größenverringerung und eine Raumersparnis der Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs durch effektives Verwenden dieses leeren Raums zum Anordnen der Drosselspule L1, die einen relativ großen Raum beansprucht. Die ausführliche Anordnungsstruktur der Drosselspule L1 ist später ausgeführt.
Der Inverter 22, der den Motorgenerator MG1 steuert, der Inverter 14, der den Motorgenerator MG2 steuert, und ein Zweigabschnitt 13 des Aufwärtswandlers 12 sind an dem Leistungselementsubstrat 120 montiert.
In einem Bereich zwischen dem Inverter 14 und dem Inverter 22 sind Verteilerschienen zur Stromzufuhr vorgesehen, die angeordnet sind, um in der vertikalen Richtung gestapelt zu sein. Eine Verteilerschiene von jedem von dem U-Phasenzweig 15, dem V-Phasenzweig 16 und dem W-Phasenzweig 17 des Inverters 14 ist bereitgestellt, um zu der Anschlussplatte 116 geleitet zu werden, die mit der Statorwicklung des Motorgenerators MG2 verbunden ist. Ähnlich dazu sind die drei Verteilerschienen von dem Inverter 22 ebenfalls bereitgestellt, um zu der Anschlussfläche 118 geleitet zu werden, die mit der Statorwicklung des Motorgenerators MG1 verbunden ist.
Ein Wasserdurchgang ist unter dem Leistungselementsubstrat 120 vorgesehen, um das Leistungselementsubstrat 120 zu kühlen, das hohe Temperaturen erreicht. Ein Kühlwassereinlass 114 zu dem Wasserdurchgang und ein Kühlwasserauslass 112 sind in dem Gehäuse 102 vorgesehen. Hier sind dieser Einlass und dieser Auslass durch Schrauben von Überwurfmuttern oder dergleichen durch Flanschabschnitte 106, 105 in das Gehäuse 102 ausgebildet.
Die von der Batterieeinheit 40 in 1 durch die Stromkabel 6, 8 zu den Anschlüssen 43, 44 aufgebrachte Spannung wird durch den Aufwärtswandler 12 inklusive der Drosselspule L1 und des Zweigabschnitts 13 verstärkt, durch den Kondensator C2 geglättet und anschließend zu den Invertern 14 und 22 zugeführt.
Auf diese Weise wird die Batteriespannung unter Verwendung des Aufwärtswandlers 12 so verstärkt, dass die Batteriespannung auf ungefähr 200 V verringert werden kann, während der Motorgenerator mit einer Hochspannung, die 500 V übersteigt, angetrieben werden kann, wodurch ein Elektrizitätsverlust aufgrund der Stromzufuhr mit geringem Strom verhindert und eine Hochleistungsausgabe des Motors verwirklicht werden kann.
In einem Fall, in dem der Aufwärtswandler 12 zusätzlich zu den Invertern 14, 22 und den Motorgeneratoren MG1, MG2 als Antriebsvorrichtung 20 eingeschlossen und integriert ist, wird die Anordnungsstelle für die Drosselspule L1 und den Kondensator C2, die relativ große Komponenten sind, ein Problem.
5 ist eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung 20 aus Sicht einer X1-Richtung in 4.
Mit Bezug auf 5 ist ein Gehäuse 102 mit einem Öffnungsabschnitt 109 zum Einbau und zur Wartung des Motorgenerators vorgesehen. Dieser Öffnungsabschnitt 109 ist in einem am Fahrzeug montierten Zustand durch eine Abdeckung geschlossen.
Im Inneren des Öffnungsabschnitts 109 ist der Motorgenerator MG2 angeordnet. Der Rotor 37 ist in dem Inneren des Stators 36 angeordnet, mit dem die Verteilerschienen der U-, V-, W-Phasen verbunden sind. In dem Mittelabschnitt des Rotors 37 ist eine Hohlwelle 60 zu sehen.
Wie es in 5 gezeigt ist, da sich der Stator 36 des Motorgenerators MG2 weit in einen Aufnahmeraum des Gehäuses 102, das die Leistungssteuerungseinheit 21 aufnimmt, erstreckt, ist die Drosselspule L1 auf einer Seite des Motorgenerators MG2 angeordnet und der Kondensator C2 ist auf der anderen Seite angeordnet. Somit sind die großen Komponenten effektiv untergebracht.
Des Weiteren ist die Drosselspule L1 auf einer Seite des Motorgenerators MG2 in einen Aussparungsabschnitt 500 aufgenommen, der zwischen der Außenumfangsfläche des Motorgenerators MG2, der unteren Seitenfläche des über dem Motorgenerator MG2 angeordneten Leistungselementsubstrats und der inneren Seitenfläche des Gehäuses 102 ausgebildet.
Diese Aussparung 500 ist dann, wenn die Fahrzeugantriebsvorrichtung an einem Fahrzeug montiert ist, im Inneren der horizontalen Abmessung ausgebildet ausgebildet, wenn das Gehäuse aus der Drehachsenrichtung projiziert ist. Die horizontale Abmessung ist durch den Projektionsabschnitt des Teils des Gehäuses festgelegt, das eine Dämpfungseinrichtung 124, den Motorgenerator MG2, das Übertragungsuntersetzungsgetriebe RG, das Differenzialzahnrad DEF und das Leistungselementsubstrat 120 aufnimmt.
In 5 ist die Drosselspule L1 in dem Aussparungsabschnitt 500 angeordnet, der im Inneren der horizontalen Abmessung des Projektionsabschnitts des Teils ausgebildet ist, der den Motorgenerator MG2 und das Leistungselementsubstrat 120 zu der Zeit des Montiertseins an einem Fahrzeug aufnimmt. Andernfalls kann die Drosselspule L1 in einem Aussparungsabschnitt untergebracht sein, der in jeglichem Teil der Teile ausgebildet ist, die die Dämpfungseinrichtung 124, das Übertragungs- und Untersetzungsgetriebe RG und das Differenzialzahnrad GRF aufnehmen.
Des Weiteren ist der Aussparungsabschnitt 500 im Inneren der vertikalen Abmessung des Projektionsabschnitts des Teils des Gehäuses ausgebildet, der das Leistungselementsubstrat 120 und den Motorgenerator MG2 zu der Zeit des Montiertseins an einem Fahrzeug aufnimmt. Es wird bemerkt, dass das Leistungselementsubstrat 120 derart angeordnet ist, dass die Höhe des Projektionsabschnitts des Teils des Gehäuses, das das Leistungselementsubstrat 120 zu der Zeit des Montiertseins an ein Fahrzeug aufnimmt, wenigstens die Höhe des verbleibenden Raums des Gehäuses nicht übersteigt, d. h. der Teile, die die Dämpfungseinrichtung 124, den Motorgenerator MG2, das Untersetzungsgetriebe RG und das Differenzialzahnrad GEF zu der Zeit des Montiertseins an ein Fahrzeug aufnehmen. Somit kann es verstanden sein, dass das Leistungselementsubstrat 120, die Drosselspule L1 und der Kondensator C2, die die Leistungssteuerungseinheit 21 bilden, im Inneren der vertikalen Abmessung angeordnet sind, die durch den äußeren Rand des das Differenzialzahnrad DEF aufnehmenden Gehäuseabschnitts und den äußeren Rand des die Dämpfungseinrichtung 124 aufnehmenden Gehäuseabschnitts festgelegt ist.
Der Aussparungsabschnitt 500 ist dann ausgebildet, um einen Umriss, der die untere Seitenfläche des flach geformten Leistungselementsubstrats 120, einen Teil der äußeren Umfangsfläche des kreisförmigen Motorgenerators MG2 und die innere Seitenfläche des Gehäuses 102 einschließt, aufzuweisen und hat eine annähernd dreieckige Gestalt.
Des Weiteren ist die Drosselspule L1 in der vorliegenden Erfindung, wie es in 5 gezeigt ist, gestaltet, um einen Kern mit einer annähernd dreieckigen Gestalt ähnlich diesem Aussparungsabschnitt 500 aufzuweisen. Aufgrund einer derartigen Gestaltung kann die Drosselspule L1 in dem Aussparungsabschnitt 500 effizient untergebracht sein.
Auf diese Weise ist das Gehäuse derart gestaltet und die Leistungssteuerungseinheit 21 ist derart angeordnet, dass der Projektionsabschnitt desjenigen Teils des Gehäuses, der die Leistungssteuerungseinheit 21 aufnimmt, zu der Zeit des Montiertseins an einem Fahrzeug in der horizontalen Richtung in dem verbleibenden Raum des Gehäuses positioniert, d. h. im Inneren des Projektionsabschnitts des Teils, der die Dämpfungseinrichtung 124, den Motorgenerator MG2, das Übertragungsuntersetzungsgetriebe RG und das Differenzialzahnrad DEF aufnimmt. Demnach wird eine kompakte Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs verwirklicht.
Zudem ist das Gehäuse derart gestaltet und die Leistungssteuerungseinheit 21 derart angeordnet, dass die Höhe des Projektionsabschnitts desjenigen Teils des Gehäuses, der die Leistungssteuerungseinheit 21 aufnimmt, wenigstens die Höhe des Projektionsabschnitts des verbleibenden Raums des Gehäuses nicht übersteigt. Demnach kann der Schwerpunkt des Fahrzeugs niedrig gehalten werden, wodurch die Fahrstabilität erhöht wird.
6 ist eine Querschnittsansicht in dem Bereich VI-VI in 4.
Mit Bezug auf 6 sind der Querschnitt des Motorgenerators MG2 und der Querschnitt des Aufnahmeraums, der die Leistungssteuerungseinheit 21 aufnimmt, gezeigt.
Die Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs weist den Motorgenerator MG2 und den an der Rückseite des Motorgenerators MG2 angeordneten Motorgenerator MG1, wobei die Rotationsmittelachse eines jeden Rotors auf derselben Achse angeordnet ist, einen Leistungsverzweigungsmechanismus, der auf derselben Achse wie die Rotationsmittelachse der Kurbelwelle und zwischen den Motorgeneratoren MG1 und MG2 angeordnet ist, und die Leistungssteuerungseinheit 21 auf, die eine Steuerung der Motorgeneratoren MG1, MG2 durchführt.
In der Leistungssteuerungseinheit 21 ist die Drosselspule L1 auf wenigstens einer Seite mit Bezug auf die Rotationsmittelachse des Motorgenerators MG2 angeordnet und der Glättungskondensator C2 ist separat auf der anderen Seite angeordnet. Genauer gesagt ist die Spule L1 in dem Aussparungsabschnitt 500 angeordnet, der zwischen der unteren Seitenfläche des Leistungselementsubstrats 120, der äußeren Umfangsseitenfläche des Motorgenerators MG2 und der inneren Seitenfläche des Gehäuses 102 ausgebildet ist, und hat eine annähernd dreieckige Gestalt, wie es vorhergehend beschrieben ist. Die Motorgeneratoren MG1, MG2, der Leistungsverzweigungsmechanismus PSD und die Leistungssteuerungseinheit 21 sind in einem Metallgehäuse untergebracht und darin zusammengefasst bzw. integriert.
Ein Trennwandabschnitt 200, der das Gehäuse 102 in zwei Räume aufteilt, ist so vorgesehen, dass Schmieröl des Motorgenerators MG2 nicht zu der Seite des Leistungselementsubstrats 120 hin austritt. Ein Wasserkanal 122 zum Kühlen des Leistungselementsubstrats 120 ist in dem oberen Flächenabschnitt dieses Trennwandabschnitts 200 vorgesehen und dieser Wasserkanal 122 steht mit dem Kühlwassereinlass 114 und dem Kühlwasserauslass 112 in Verbindung, wie sie vorhergehend beschrieben wurden.
Ein negativseitiges Leistungszufuhrpotenzial wird von dem Anschluss 44 durch eine Verteilschiene 128 an das Leistungselementsubstrat 120 übertragen. Ein positives Leistungszufuhrpotenzial wird von dem Anschluss 43 durch eine weitere Verteilschiene zu der Drosselspule L1 übertragen, obwohl diese nicht gezeigt ist.
Hier erstreckt sich der Teil, der die Rotationswelle 130 des Untersetzungsgetriebes unterstützt, in den Unterbringraum, der die Leistungssteuerungseinheit 21 unterbringt.
Der Querschnittsteil des Motorgenerators MG2 ist nachfolgend beschrieben. Der Rotor 37, eine Abtrennwand 202 des Gehäuses und die Hohlwelle 60 des Rotors sind an dem Innenumfang des Stators 36 angeordnet.
7 ist eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung 20 aus der Sicht einer X2-Richtung in 4. In 7 ist eine Steuertafel 122 zum Steuern eines Leistungselements an dem oberen Abschnitt des Leistungselementsubstrats angeordnet.
8 ist eine Querschnittsansicht entlang VIII-VIII in 4.
Mit Bezug auf 7 und 8 ist die Kurbelwelle 50 der Maschine mit der Dämpfungseinrichtung 124 verbunden und die Abtriebswelle der Dämpfungseinrichtung 124 ist mit dem Leistungsverzweigungsmechanismus PSD verbunden.
Von der Seite her, an der die Maschine angeordnet ist, sind die Dämpfungseinrichtung 124, der Motorgenerator MG1, der Leistungsverzweigungsmechanismus PSD, die Untersetzungsvorrichtung RD und der Motorgenerator MG2 in dieser Reihenfolge angeordnet, um sich an derselben Rotationswelle zu erstrecken. Die Welle des Rotors 32 des Motorgenerators MG1 ist hohl und die Abtriebswelle von der Dämpfungseinrichtung 124 tritt durch diesen hohlen Abschnitt.
Die Welle des Rotors 32 des Motorgenerators MG1 ist in dem Sonnenrad 51 auf der Seite des Leistungsverzweigungsmechanismus PSD keilwellenverbunden. Die Welle der Dämpfungseinrichtung 124 ist an dem Planetenträger 54 gekoppelt. Der Planetenträger 54 stützt die Rotationswelle des Planetenrads 53 drehbar um die Welle der Dämpfungseinrichtung 124. Das Planetenrad 53 wälzt mit dem Sonnenrad 51 und dem Hohlrad 52 in 2, das an dem Innenumfang des Hohlradgehäuses ausgebildet ist.
Des Weiteren ist die Untersetzungsvorrichtungs-RD-Seite der Welle 60 des Motorgenerators MG2 in dem Sonnenrad 62 keilwellenverbunden. Der Planetenträger 66 der Untersetzungsvorrichtung RD ist an der Abtrennwand 202 des Gehäuses 102 befestigt. Der Planetenträger 66 stützt die Rotationswelle des Planetenrads 64. Das Planetenrad 64 wälzt mit dem Sonnenrad 62 und dem Hohlrad 68 in 2, das an dem Innenumfang des Hohlradgehäuses ausgebildet ist.
Wie es aus 8 verstanden werden kann, können der Motorgenerator MG1 und die Dämpfungseinrichtung 124 von dem Öffnungsabschnitt 111 des Gehäuses 104 aus in der Richtung nach rechts in der Figur eingebaut werden, der Motorgenerator MG2 kann von dem Öffnungsabschnitt 109 des Gehäuses 102 in der Richtung nach links eingebaut werden und die Untersetzungsvorrichtung RD und der Leistungsverzweigungsmechanismus PSD können von dem Verbindungsabschnitt zwischen den Flanschen 105 und 106 aus eingebaut werden.
Der Öffnungsabschnitt 109 des Gehäuses 102 ist durch eine Abdeckung 71 und eine Flüssigkeitsdichtung oder dergleichen so abgedichtet, dass kein Schmieröl austritt. An der Rückseite des Öffnungsabschnitts 111 des Gehäuses 104 ist eine Abdeckung 72 vorgesehen und der Raum, der den Motorgenerator MG1 unterbringt, ist durch eine Flüssigkeitsdichtung oder dergleichen und ein Ölblech 81 so abgedichtet, dass kein Schmieröl austritt.
Die Welle des Rotors 32 des Motorgenerators MG1 ist durch ein Kugellager 78, das zwischen der Welle und der Abdeckung 72 vorgesehen ist, und ein Kugellager 77, das zwischen der Welle und einer Abtrennwand 203 vorgesehen ist, drehbar gestützt. Die Welle des Rotors 32 ist hohl und die Welle der Dämpfungseinrichtung 124 tritt durch deren Inneres. Nadelrollenlager 79, 80 sind zwischen der Welle des Rotors 32 und der Welle der Dämpfungseinrichtung 124 vorgesehen.
Die Welle des Rotors 37 des Motorgenerators MG2 ist durch ein Kugellager 73, das zwischen der Welle und der Abdeckung 71 vorgesehen ist, und ein Kugellager 74, das zwischen der Welle und der Abtrennwand 202 vorgesehen ist, drehbar gestützt.
Das Hohlradgehäuse, in das sowohl das Hohlrad der Untersetzungsvorrichtung RD und das Hohlrad des Leistungsverzweigungsmechanismus PSD an dessen Innenumfang geschnitten sind, ist durch ein Kugellager 75, das zwischen dem Hohlradgehäuse und der Abtrennwand 202 vorgesehen ist, und ein Kugellager 76, das zwischen dem Hohlradgehäuse und einer Abtrennwand 203 vorgesehen ist, drehbar gestützt.
Obwohl der Unterbringraum, der die Leistungssteuerungseinheit 21 unterbringt, und der Unterbringraum, der den Motorgenerator MG2 unterbringt, durch die Abtrennwand 202 des Gehäuses 102 abgetrennt sind, sind sie durch ein Durchgangsloch teilweise miteinander verbunden, in das die Anschlussbasis 116 eingebracht ist. Diese Anschlussbasis 116 hat eine Seite, die mit einer Verteilschiene der Statorwicklung des Motorgenerators MG1 verbunden ist, und die andere Seite, die mit einer Verteilschiene des Inverters 14 verbunden ist. Ein leitendes Bauteil tritt dann durch das Innere der Anschlussbasis 116, um zu ermöglichen, dass diese Verteilschienen elektrisch verbunden sind. Anders gesagt ist die Anschlussbasis 116 derart gestaltet, dass eine Schmiermittelkomponente von der Seite des Motorgenerators MG2 nicht übertritt und Elektrizität übertritt.
Ähnlich dazu ist der Raum, in dem die Leistungssteuerungseinheit 21 untergebracht ist, und der Raum, in dem der Motorgenerator MG1 untergebracht ist, durch die Anschlussbasis 118 miteinander in einen derartigen Zustand verbunden, das Elektrizität übertritt und eine Schmiermittelkomponente nicht übertritt.
9 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt entlang IX-IX in 4 zeigt.
Mit Bezug auf 9 ist in dem Unterbringraum, der die Leistungssteuerungseinheit 21 unterbringt, ein Querschnitt der Drosselspule L1 gezeigt. Die Drosselspule L1 hat beispielsweise eine Struktur, in der eine Wicklung 212 um einen Kern 210 gewickelt ist, der durch Schichten von elektromagnetischen Stahlplatten ausgebildet ist. Es wird bemerkt, dass die Drosselspule L1 in einem Aussparungsabschnitt untergebracht ist, der eine annähernd dreieckige Gestalt aufweist, die zwischen der unteren Seitenfläche des Leistungselementsubstrats 120 und der äußeren Umfangsseitenfläche des Motorgenerators MG2 (nicht gezeigt) ausgebildet ist, welcher auf der hinteren Seite des Blattes angeordnet ist. Daher hat der Kern 210 eine annähernd dreieckige Gestalt, die der Gestalt des Aussparungsabschnitts entspricht.
Neben der Drosselspule L1 ist dann eine Rotationswelle 130 des in 6 gezeigten Übertragungsuntersetzungsgetriebes RG angeordnet und ein Gegentriebszahnrad 132 des Übertragungsuntersetzungsgetriebes RG ist in dem mittleren Abschnitt gezeigt. Dieses Gegentriebszahnrad 132 wälzt mit dem Gegentriebszahnrad 70 in 2. Ein Endabtriebszahnrad 133 ist dann an derselben Achse wie dieses Gegentriebszahnrad 132 vorgesehen und das Differenzialzahnrad DEF, das ein mit diesen wälzendes Endabtriebszahnrad ist, ist darunter gezeigt.
[Beschreibung der Drosselspule L1]
10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine exemplarische Struktur der Drosselspule L1 zeigt.
In Bezug auf 10 ist die Drosselspule L1 aus dem Kern 210, der eine annähernd dreieckige Gestalt aufweist, und der Wicklung 212 ausgebildet, die um jeden der drei linearen Abschnitte des Kerns 210 gewickelt ist.
Der Kern 210 ist beispielsweise durch ein Stanzen eines Satzes von annähernd dreieckigen plattenartigen Körpern basierend auf der Gestalt des Aussparungsabschnitts 500, der in 5 und 6 gezeigt ist, aus einer elektromagnetischen Stahlplatte und ein Stapeln einer Vielzahl von diesen plattenartigen Körpern ausgebildet.
Hier wurde die Struktur der Drosselspule L1 durch ein Beispiel beschrieben, in dem der Kern 210 in einer annähernd dreieckigen Gestalt ähnlich zu dem Aussparungsabschnitt 500 so ausgebildet ist, dass die Drosselspule L1 effizient in den Aussparungsabschnitt 500 eingepasst werden kann, der zwischen der unteren Seitenfläche des Leistungselementsubstrats 120 und der äußeren Umfangsseitenfläche des Motorgenerators MG2 ausgebildet ist. Es ist jedoch offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf eine annähernd dreieckige Gestalt begrenzt ist, solange die Gestalt in den Aussparungsabschnitt 500 passt.
Die Anwendung der in den nachfolgenden Abwandlungen der Drosselspule L1 beschriebenen Struktur erlaubt es der Drosselspule L1 ebenfalls, effizient in den Aussparungsabschnitt 500 zu passen.
[Erste Abwandlung]
11 ist eine Querschnittsansicht, die ein weiteres Beispiel der Struktur der Drosselspule L1 darstellt. Es wird bemerkt, das 11 einen abgewandelten Abschnitt in Übereinstimmung mit der vorliegenden ersten Abwandlung der in 6 gezeigten Querschnittsansicht vergrößert zeigt.
Mit Bezug auf 11 ist die Drosselspule L1 gemäß der vorliegenden ersten Abwandlung dadurch gekennzeichnet, dass der Kern 210 durch Verlängern eines Teils des Statorkerns 38 des Motorgenerators MG2 ausgebildet ist.
Genauer gesagt ist der Stator 36 des Motorgenerators MG2 an der Außenumfangsseite des Rotors 37 angeordnet, wie es vorhergehend beschrieben ist, und weist den Statorkern 38 und die dreiphasige Wicklung 39 auf, die um den Statorkern 38 gewickelt ist.
In der vorliegenden ersten Abwandlung zweigt ein Teil dieses Statorkerns 38 ab, um in dem Aussparungsabschnitt 500 zwischen der unteren Seitenfläche des Leistungselementsubstrats 120, der äußeren Umfangsseitenfläche des Motorgenerators MG2 und der inneren Seitenfläche des Gehäuses 102 so angeordnet zu sein, dass dieser Teil als der Kern 210 der Drosselspule L1 dient. Die Drosselspule L1 ist dann durch Wickeln der Wicklung 212 um diesen Teil ausgebildet.
Es wird bemerkt, dass der Statorkern 38, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden ersten Abwandlung einen Querschnitt aufweist, in dem eine gewöhnlicherweise ringförmige Gestalt teilweise in der Rotationswellenrichtung vorsteht, einfach durch Stapeln elektromagnetischer Stahlplatten ausgebildet werden kann, die dieselbe Gestalt wie der Querschnitt aufweisen.
Aufgrund einer derartigen Gestaltung der Drosselspule L1, ähnlich zu dem vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiel, kann die Drosselspule L1 effizient durch effektives Verwenden eines leeren Raums untergebracht werden, der in dem Gehäuse ausgebildet ist. Als ein Ergebnis können eine Größenverringerung und eine Raumersparnis einer Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs verwirklicht werden.
[Zweite Abwandlung]
Wie es vorhergehend beschrieben ist, kann eine kompakte Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs durch Anordnen der Drosselspule L1 unter Verwendung eines leeren Raums verwirklicht werden, der in dem Inneren des Gehäuses ausgebildet ist.
Falls die Drosselspule L1 in einer Größe weiter verringert werden kann, kann hier der in Anspruch genommene Raum der Drosselspule L1 verringert werden, wodurch es einer Antriebsvorrichtung ermöglicht wird, noch kompakter gemacht zu werden.
Die nachfolgende Abwandlung ist dann dadurch gekennzeichnet, dass eine Drosselspulenfunktion den zwischen der Antriebsvorrichtung 20 und der Batterieeinheit 40 angeordneten Stromkabeln 6, 8 hinzugefügt wird, so dass den Stromkabeln 6, 8 ein Teil der Recktanz der Drosselspule L1 aufgebürdet wird.
Auf diese Weise besteht eine wirkliche Drosselspule des Aufwärtswandlers 12 aus der in der Antriebsvorrichtung 20 eingeschlossenen Drosselspule L1 und einer Drosselspulenkomponente der Stromkabel 6, 8. Im Vergleich zu dem Fall, in dem eine Drosselspulenfunktion den Stromkabeln 6, 8 nicht hinzugefügt wird, kann daher die Drosselspule L1 aus der einen ausgebildet sein, die eine niedrigere Recktanz aufweist. Als ein Ergebnis kann die Drosselspule L1 in einer Größe weiter verringert werden, wodurch eine weitere Größenverringerung und Raumersparnis der Antriebsvorrichtung 20 erreicht wird.
12 ist ein Schaubild, das einen Verbindungsteil der Stromkabel 6, 8 darstellt.
13 ist eine Ansicht, die eine Struktur der Stromkabel 6, 8 darstellt.
Mit Bezug auf 12 und 13 weist ein Motorantriebssystem in einem Fahrzeug die Batterieeinheit 40, einen Aufwärtswandler, der die Gleichspannung von der Batterie B verstärkt, einen Inverter, der die verstärkte Spannung von dem Aufwärtswandler empfängt, um einen Motor anzutreiben, und die Stromkabel 6, 8 auf, die die Batterieeinheit 40 mit dem Aufwärtswandler verbinden.
Das Stromkabel 6, das zwischen dem Anschluss 41 und dem Anschluss 43 angeschlossen ist, hat einen Kern 302 aus magnetischem Material, der als ein Kern des Stromkabels dient, eine leitfähige Leitung 304, die spiralartig um den Kern 302 aus magnetischem Material gewunden ist, und eine Hülle 310, die den Kern 302 aus magnetischem Material und die leitfähige Leitung 304 umhüllt.
Die leitfähige Leitung 304 ist eine umhüllte leitfähige Leitung und ist durch Aufbringen einer isolierenden Beschichtung 306, wie z. B. Emaille auf einen leitfähigen Drahtkern 308 ausgebildet. Als der Kern 302 aus magnetischem Material kann beispielsweise ein Eisendraht verwendet werden.
Das Stromkabel 8, das zwischen dem Anschluss 42 und dem Anschluss 44 angeschlossen ist, hat hier ebenfalls eine Gestaltung, die ähnlich zu der des Stromkabels 6 ist.
Aufgrund einer derartigen Gestaltung kann ein Teil der in dem Aufwärtswandler verwendeten Drosselspule zu der Außenseite des Gehäuses der Antriebsvorrichtung 20 und zu der Außenseite des Maschinenraums hin herausgenommen werden. Anders gesagt besteht die Drosselspule des Aufwärtswandlers aus der Drosselspulenkomponente der Stromkabel 6, 8 und einer Drosselspule L1A in der Antriebsvorrichtung 20. In diesem Fall kann die Drosselspule L1A aus der kleineren Drosselspule mit niedrigerer Recktanz ausgebildet sein, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Stromkabel 6, 8 in 13 nicht verwendet werden.
Es wird bemerkt, dass die Recktanz der Drosselspulenkomponente der Stromkabel 6, 8 durch Anpassen der Verdrahtungslänge des Teils auf einen gewünschten Wert festgesetzt werden, der die in 13 gezeigte Struktur verwendet. In diesem Fall wird eine ähnliche Struktur wie von einem gewöhnlichen Stromkabel bei dem Teil der Stromkabel 6, 8 angewendet, der nicht bei der in 13 gezeigten Struktur verwendet wird.
[Dritte Abwandlung]
14 ist eine Ansicht, die eine Abwandlung der in 13 gezeigten Struktur zeigt.
Die in 14 gezeigte Struktur ist durch Hinzufügen einer Drosselspulenfunktion zu einem Verbinder 312 zum Verbinden des Anschlusses 43 (oder 44) mit dem Stromkabel 6 (oder 8) ausgebildet. In dieser Struktur unterscheiden sich die Stromkabel 6, 8 von der in 13 gezeigten Struktur und haben eine Struktur, die ähnlich zu der eines gewöhnlichen Stromkabels ist.
In 14 weist der Verbinder 312 die leitfähige Leitung 304 zum Erreichen eines Durchgangs zwischen dem Anschluss 43 (oder 44) und dem Stromkabel 6 (oder 8) in einem Zustand auf, in dem das Stromkabel 6 (oder 8) verbunden ist, und den Kern 302 aus magnetischem Material auf. Die leitfähige Leitung 304 ist spiralartig um den Kern 302 aus magnetischem Material gewunden.
Aufgrund einer derartigen Gestaltung kann ein Teil der in dem Aufwärtswandler verwendeten Drosselspule zu der Außenseite des Gehäuses der Antriebsvorrichtung 20 hin herausgenommen werden. Daher kann die Drosselspule in der Antriebsvorrichtung 20 aus der kleineren Drosselspule mit niedriger Recktanz ausgebildet sein.
Da dem Verbinder 312 die Drosselspulenfunktion hinzugefügt worden ist, kann darüber hinaus die außerhalb des Gehäuses vorgesehene Drosselspule einstückig mit der Antriebsvorrichtung 20 eingebaut sein, so dass die Komponenten gemeinsam benutzt werden können.
[Vierte Abwandlung]
15 ist ein Schaubild, das eine weitere Abwandlung der in 12 gezeigten Gestaltung zeigt.
Die in 15 gezeigte Gestaltung hat ein Stromkabel 318 anstelle des Stromkabels 8 in der in 12 gezeigten Gestaltung. Das Stromkabel 318 hat eine Gestaltung, die ähnlich zu der des in 13 gezeigten Stromkabels 6 ist.
In der in 15 gezeigten Gestaltung haben dann der Kern aus magnetischem Material des Stromkabels 6 und der Kern aus magnetischem Material des Stromkabels 218 jeweilige Enden, die miteinander auf der Seite der Batterieeinheit 40 verbunden sind, und haben jeweilige andere Enden, die auf der Seite der Antriebsvorrichtung 20 miteinander verbunden sind, wodurch sie einen ringförmigen Magnetkreis 322 ausbilden. Somit wird eine Induktivität der Drosselspule durch das Stromkabel weiter erhöht, so dass die Drosselspule des Aufwärtswandlerteils aus einer kleineren Drosselspule gebildet werden kann.
Wie es vorhergehend beschrieben ist, ist die Drosselspule des Aufwärtswandlers in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines leeren Raums angeordnet, der zwischen dem Leistungselementsubstrat und dem Motorgenerator so ausgebildet ist, dass der Leistungssteuerungseinheitsabschnitt in einem kompakten Raum mit einer verringerten Höhe angeordnet werden kann. Als ein Ergebnis kann eine Raumersparnis in dem Maschinenraum erreicht werden.
Zudem kann dann, wenn die Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs an einem Fahrzeug montiert ist, der Schwerpunkt niedrig gehalten werden, wodurch das Fahrverhalten des Fahrzeugs im Vergleich zu dem herkömmlichen Beispiel verbessert wird.
In dieser Gestaltung kann zudem ein Teil der Drosselspule des Aufwärtswandlers zu der Außenseite des Gehäuses hin herausgenommen werden, indem dem Stromkabel, das die Antriebsvorrichtung mit der Batterieeinheit verbindet, eine Drosselspulenfunktion hinzugefügt wird, so dass die Drosselspule in der Antriebsvorrichtung in einer Größe verringert werden kann. Als ein Ergebnis kann der durch die Drosselspule in dem Gehäuse in Anspruch genommene Raum verringert werden, wodurch eine weitere Größenverringerung und Raumersparnis der Antriebsvorrichtung erreicht wird.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
In dem vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiel ist eine Drosselspule L1 in einem leeren Raum angeordnet, der in dem Inneren eines Gehäuses ausgebildet ist, welches eine Antriebsvorrichtung unterbringt, wodurch eine kompakte Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs verwirklicht wird.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator C2, der ähnlich zu der Drosselspule L1 einen großen Raum in Anspruch nimmt, ebenfalls unter Verwendung eines leeren Raums in dem Inneren des Gehäuses angeordnet ist, wodurch eine weitere Größenverringerung und Raumersparnis erreicht wird.
Es wird bemerkt, dass sich eine Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel von der Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs in Übereinstimmung mit dem vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiel nur in der Anordnungsstruktur des Kondensators C2 unterscheidet und eine ausführliche Beschreibung eines gemeinsamen Teils daher nicht wiederholt wird.
16 ist eine Draufsicht einer Antriebsvorrichtung 20A in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf 16 ist ein Gehäuse der Antriebsvorrichtung 20A derart gestaltet, dass es in das Gehäuse 104 und ein Gehäuse 102A aufgeteilt werden kann. Das Gehäuse 104 ist ein Teil, der hauptsächlich den Motorgenerator MG1 unterbringt, und das Gehäuse 102A ist ein Teil, der hauptsächlich den Motorgenerator MG2 und eine Leistungssteuerungseinheit unterbringt.
Das Gehäuse 102A ist mit einem Öffnungsabschnitt 108A zum Einbauen einer Leistungssteuerungseinheit vorgesehen. Das Leistungselementsubstrat 120 und die Anschlussbasen 116, 118 sind in diesem Öffnungsabschnitt 108A untergebracht. Unter dem Leistungselementsubstrat 120 ist dann der Kondensator C2 in dem linksseitigen Abschnitt (der Seite der Fahrzeugfahrrichtung) untergebracht, und die Drosselspule L1 ist in dem rechtsseitigen Abschnitt (keines von beiden gezeigt) untergebracht. Dieser Öffnungsabschnitt 108A ist hier durch eine Abdeckung in einem Fahrzeugmontierten Zustand geschlossen. Alternativ können die Plätze auf eine derartige Weise vertauscht sein, dass der Kondensator C2 auf der rechten Seite und die Drosselspule L1 auf der linken Seite untergebracht ist.
Anders gesagt ist die Drosselspule L1 auf einer Seite der Rotationswellen der Motorgeneratoren MG1 und MG2 angeordnet und der Kondensator C2 ist auf der anderen Seite der Rotationswellen angeordnet. Das Leistungselementsubstrat 120 ist dann über demn Kondensator C2 und der Drosselspule L1 angeordnet.
Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist dann dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselspule L1 auf einer Seite der Rotationswellen der Motorgeneratoren MG1 und MG2 in einem Aussparungsabschnitt angeordnet ist, der zwischen der unteren Seitenfläche des Leistungselementsubstrats 120 und der äußeren Umfangsseitenfläche des Motorgenerators MG2 ausgebildet ist, und der Kondensator C2 ist auf der anderen Seite der Rotationswellen der Motorgeneratoren MG1 und MG2 in einem Aussparungsabschnitt angeordnet, der zwischen der unteren Seitenfläche des Leistungselementsubstrats 120 und der äußeren Umfangsseitenfläche des Motorgenerators MG2 ausgebildet ist.
Es wird bemerkt, dass die Anordnungsstruktur der Drosselspule L1 ähnlich wie in dem vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Im nachfolgenden Teil ist eine ausführliche Anordnungsstruktur des Kondensators C2 beschrieben.
17 ist eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung 20A aus der Sicht einer X1-Richtung in 16.
Mit Bezug auf 17 ist das Gehäuse 102A mit dem Öffnungsabschnitt 109 zum Einbauen und zur Wartung des Motorgenerators versehen, und dieser Öffnungsabschnitt 109 ist in einem am Fahrzeug montierten Zustand durch eine Abdeckung geschlossen.
Im Inneren des Öffnungsabschnitts 109 ist der Motorgenerator MG2 angeordnet. Der Rotor 37 ist in dem Inneren des Stators 36 angeordnet, an den Verteilschienen der U-, V-, W-Phasen angeschlossen sind. Die Hohlwelle 60 ist in dem mittleren Abschnitt des Rotors 37 sichtbar.
Wie es in 17 gezeigt ist, da sich der Stator 36 des Motorgenerators MG2 weit in den Unterbringraum des Gehäuses 102 erstreckt, der die Leistungssteuerungseinheit 21 unterbringt, ist die Drosselspule L1 auf einer Seite des Motorgenerators MG2 angeordnet und der Kondensator C2 ist auf der anderen Seite angeordnet. Somit sind die großen Komponenten effizient untergebracht.
Genauer gesagt ist die Drosselspule L1 auf einer Seite des Motorgenerators MG2 in dem Aussparungsabschnitt 500 untergebracht, der zwischen der äußeren Umfangsseitenfläche des Motorgenerators MG2 und der unteren Seitenfläche des Leistungselementsubstrats 120 ausgebildet ist, welches über den Motorgenerator MG2 angeordnet ist.
Zudem ist der Kondensator C2 auf der anderen Seite des Motorgenerators MG2 in einem Aussparungsabschnitt 501 angeordnet, der zwischen der äußeren Umfangsseitenfläche des Motorgenerators MG2 und der unteren Seitenfläche des Leistungselementsubstrats 120 ausgebildet ist, welches über dem Motorgenerator MG2 angeordnet ist.
Falls das Gehäuse 102A aus der Rotationsachsenrichtung projiziert wird, sind hier die Aussparungsabschnitte 500, 501, die an entgegengesetzten Seiten mit Bezug auf die Rotationswelle des Motorgenerators MG2 ausgebildet sind, jeweils im Inneren der horizontalen Abmessung des Projektionsabschnitts des Teils des Gehäuses 102A ausgebildet, der die Dämpfungseinrichtung 124, den Motorgenerator MG2, das Übertragungsuntersetzungsgetriebe RG, das Differenzialzahnrad DEF und das Leistungselementsubstrat 120 zu der Zeit des Montiertseins an einem Fahrzeug unterbringt. Falls das Gehäuse 102A aus der Rotationswellenrichtung projiziert wird, sind zudem die Aussparungsabschnitte 500, 501 im Inneren der vertikalen Abmessung des Projektionsabschnitts des Teils des Gehäuses 102A ausgebildet, der das Leistungselementsubstrat 120 und den Motorgenerator MG2 zu der Zeit des Montiertseins an einem Fahrzeug unterbringt.
Die Aussparungsabschnitte 500, 501 sind dann jeweils ausgebildet, um einen Umriss aufzuweisen, der die untere Seitenfläche des flach geformten Leistungselementsubstrats 120, einen Teil der äußeren Umfangsseitenfläche des kreisförmigen Motorgenerators MG2 und die innere Seitenfläche des Gehäuses 102A umfasst, und der eine annähernd dreieckige Gestalt hat.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist daher der Kondensator C2 gestaltet, um eine annähernd dreieckige Gestalt ähnlich zu diesem Aussparungsabschnitt 501 zu haben, wie es in 17 gezeigt ist, ähnlich zu der Drosselspule L1.
Aufgrund einer derartigen Gestaltung sind in dem Zustand, in dem das Übertragungsuntersetzungsgetriebe RG und das Differenzialzahnrad DEF angeordnet sind, zusätzlich zu den Motorgeneratoren MG1, MG2, der Untersetzungsvorrichtung RD und dem Leistungsverzweigungsmechanismus PSD das Leistungselementsubstrat 120, die Drosselspule L1 und der Kondensator C2, die Komponenten der Leistungssteuerungseinheit 21 sind, unter Verwendung des umgebenden leeren Raums angeordnet. Als ein Ergebnis kann eine kompakte Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs mit einer verringerten Höhe verwirklicht werden.
Zudem wird ein leerer Raum auf einer Seite des Motorgenerators MG2 in 5 nicht nur verwendet, sondern die Drosselspule L1 und der Kondensator C2 sind jeweils effizient in leeren Räumen auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet, wodurch das Gleichgewicht des Gewichts des Motorgenerators MG2 verbessert und zudem eine weitere Raumersparnis erreicht wird.
18 ist eine Querschnittsansicht im Bereich XVIII-XVIII in 16.
Mit Bezug auf 18 ist ein Querschnitt des Motorgenerators MG2 und ein Querschnitt eines Unterbringraums gezeigt, der die Leistungssteuerungseinheit 21 unterbringt.
Die in 18 gezeigte Gestaltung unterscheidet sich von der in 6 gezeigten Gestaltung nur in der Anordnungsstruktur des Kondensators C2. Daher wird eine ausführliche Beschreibung eines gemeinsamen Teils nicht wiederholt.
Im Einzelnen ist in 18 der Kondensator C2 in einem Unterbringabschnitt 201 angeordnet, der für den Trennwandabschnitt 200 zum Trennen zwischen dem Motorgenerator MG2 und dem Leistungselementsubstrat 120 neu vorgesehen.
Der Unterbringabschnitt 201 ist auf der zur Drosselspule L1 gegenüberliegenden Seite mit Bezug auf die Rotationsmittelachse des Motorgenerators MG2 vorgesehen. Der Unterbringraum 201 ist unter Verwendung eines leeren Raums ausgebildet, der zwischen der unteren Seitenfläche des Leistungselementsubstrats 120 und der äußeren Umfangsseitenfläche des Motorgenerators MG2 ausgebildet ist. Der Unterbringraum 201 hat eine annähernd dreieckige Gestalt ähnlich zu der Gestalt des leeren Raums.
Der Kondensator C2 ist dann in dem Unterbringabschnitt 201 untergebracht, der eine annähernd dreieckige Gestalt aufweist. Der Kondensator C2 hat eine annähernd dreieckig geformte Struktur, um in den Unterbringabschnitt 201 zu passen.
19 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht, die eine beispielhafte Struktur des Kondensators C2 in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Mit Bezug auf 19 ist der Kondensator C2 beispielsweise aus einem elektrolytischen Aluminiumkondensator mit einer Aluminiumoxidbeschichtung als Dielektrikum ausgebildet. Wie es wohl bekannt ist, ist ein elektrolytischer Aluminiumkondensator dadurch gekennzeichnet, dass er eine große Kapazität trotz seiner geringen Größe aufgrund eines Elektrodenbereichs aufweist, der durch Aufrauen der Oberfläche vergrößert ist, im Vergleich zu einem Schichtkondensator, der ein organisches Polymer als Dielektrikum aufweist. Daher ist dieser in der Antriebsvorrichtung für den Glättungskondensator C2 geeignet, der eine relativ große Kapazität benötigt, so dass ein an der Ausgabeseite des Aufwärtswandlers 12 produzierter Spannungsstoß absorbiert werden kann.
Genauer gesagt hat der Kondensator C2 ein Gehäuse 408, das in einer annähernd dreieckigen Gestalt als ein Außenbauteil ausgebildet ist, und ist derart aufgebaut, dass eine einzelne Stapeleinheit aus einer Aluminiumanodenfolie 402, einem Elektrolytpapier 404 und einer Aluminiumkathodenfolie 406 gewunden ist.
Die Aluminiumanodenfolie 402 ist durch Aufrauen der Oberfläche einer hochreinen Aluminiumfolie durch Ätzen zum Vergrößern des Oberflächenbereichs und anschließend durch Ausbilden einer Aluminiumoxidbeschichtung durch anodische Oxidation (Ausbilden) ausgebildet.
Die Aluminiumkathodenfolie 406 ist durch Aufrauen der Oberfläche einer Aluminiumfolie ausgebildet. Die Aluminiumkathodenfolie 406 spielt eine Rolle des in elektrischen Kontakt Bringens eines externen Anschlusses und einer elektrolytischen Lösung.
Das Elektrolytpapier 404 spielt eine Rolle beim Verhindern eines Kontakts zwischen den entgegengesetzten Elektrodenfolien und des Haltens der elektrolytischen Lösung, die darin enthalten ist.
Die externen Anschlüsse 410, 412 haben jeweils ein Ende, das mit einer entsprechenden Elektrode verbunden ist, und das andere Ende ist zu der Außenseite des Gehäuses 408 hin herausgenommen.
Wie es in 19 gezeigt ist, sind dann die Aluminiumanodenfolie 402- das Elektrolytpapier 404- die Aluminiumkathodenfolie 404 in dieser Reihenfolge als eine einzelne Stapeleinheit gestapelt, die dann in einer annähernd dreieckigen Gestalt gewunden ist, um dadurch den Kondensator C2 auszubilden.
Hier ist es offensichtlich, dass die Gestalt, in der die Stapeleinheit gewunden ist, nicht notwendigerweise auf eine annähernd dreieckige Gestalt begrenzt ist, solange die Gestalt in den Aussparungsabschnitt 501 passt, der zwischen dem Leistungselementsubstrat 120 und dem Motorgenerator NG2 ausgebildet ist.
Des Weiteren ist der Kondensator C2, der in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird, nicht auf einen elektrolytischen Aluminiumkondensator begrenzt und jeder Kondensator kann verwendet werden, solange seine Gestalt in Übereinstimmung mit der Gestalt des Aussparungsabschnitts frei verändert werden kann.
Wie es vorhergehend beschrieben ist, sind in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Drosselspule und ein Glättungskondensator eines Aufwärtswandlers, die beide aus relativ großen Komponenten ausgebildet sind, jeweils unter Verwendung von leeren Räumen untergebracht, die in dem Inneren des Gehäuses ausgebildet sind, welches die Antriebsvorrichtung unterbringt, wodurch eine noch weitere Größenverringerung und Raumersparnis der Antriebsvorrichtung erreicht wird. Demnach kann dann, wenn die Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs an einem Fahrzeug montiert ist, der Schwerpunkt niedrig gehalten werden, wodurch die Fahreigenschaft des Fahrzeugs im Vergleich zum herkömmlichen Beispiel verbessert wird. Darüber hinaus kann weitere Raumersparnis in dem Maschinenraum erreicht werden.
Obwohl in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Beispiel beschrieben worden ist, in dem die vorliegende Erfindung bei einem Hybridfahrzeug angewendet ist, ist die vorliegende Erfindung des Weiteren nicht darauf begrenzt und ist beispielsweise für Elektroautomobile, Brennstoffzellautomobile und dergleichen anwendbar.
Die hierin offenbarten Ausführungsbeispiele sollten in jeder Hinsicht als darstellend und nicht als begrenzend verstanden sein. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht in der vorhergehenden Beschreibung sondern in den Ansprüchen gezeigt, und Äquivalente zu dem Ansprüchen und allen Abwandlungen innerhalb der Ansprüche sind miteinbezogen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist bei einer Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs anwendbar.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs hat einen Motorgenerator (MG2) und einen an der Rückseite des Motorgenerators (MG2) angeordneten Motorgenerator, deren Rotoren jeweils eine auf derselben Achse angeordnete Rotationsmittelachse aufweisen, einen Leistungsverzweigungsmechanismus, der auf derselben Achse wie eine Rotationsmittelachse einer Kurbelwelle und zwischen der Kurbelwelle und dem Motorgenerator (MG2) angeordnet ist, und eine Leistungsteuerungseinheit (21), die eine Steuerung des Motorgenerators (MG2) durchführt. Die Leistungssteuerungseinheit (21) hat eine Drosselspule (L1), die in einem Spaltabschnitt (500) angeordnet ist, welcher an einer Seite mit Bezug auf die Rotationsmittelachse des Motorgenerators (MG2) und zwischen einer unteren Seitenfläche des Leistungselementsubstrats (120), einer äußeren Umfangsseitenfläche des Motorgenerators (MG2) und einer inneren Seitenfläche eines Gehäuses ausgebildet ist, und einen Kondensator (C2), der an der anderen Seite mit Bezug auf die Rotationsmittelachse des Motorgenerators (MG2) angeordnet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-343845 [0003, 0004]
- JP 2001-119961 [0003, 0004]

Claims

Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, mit: einer Dämpfungseinrichtung (124), an die eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine (4) gekoppelt ist; einer elektrischen Rotationsmaschine (MG1, MG2), deren Rotationswelle angeordnet ist, um mit einer Rotationswelle der Dämpfungseinrichtung (124) zu überlappen; einem Leistungsübertragungsmechanismus (PSD, RG, DEF), der eine durch die Brennkraftmaschine (4) erzeugte Antriebsleistung mit einer durch die elektrische Rotationsmaschine (MG2) erzeugten Antriebsleistung zur Übertragung an eine Antriebswelle kombiniert; einer Leistungssteuerungseinheit (21), die eine Steuerung der elektrischen Rotationsmaschine durchführt; und einem Gehäuse (102, 104), das die Dämpfungseinrichtung (124), die elektrische Rotationsmaschine (MG2), den Leistungsübertragungsmechanismus (PSD, RG, DEF) und die Leistungssteuerungseinheit (21) unterbringt, wobei die Leistungssteuerungseinheit (21) Folgendes aufweist: eine Schaltungsplatine (120), an der ein Leistungselement aus wenigstens einem von einem Inverter (14) und einem Spannungskonverter (12) montiert ist, und eine Drosselspule (L1), die bei einer Projektion aus der Rotationswellenrichtung in einem Aussparungsabschnitt (500) angeordnet ist, der innerhalb einer horizontalen Abmessung eines Projektionsabschnitts desjenigen Teils des Gehäuses (102, 104) ausgebildet ist, welcher die Dämpfungseinrichtung (124), die elektrische Rotationsmaschine (MG2), den Leistungsverzweigungsmechanismus (PSD, RG, DEF) und die Schaltungsplatine (120) zu einer Zeit unterbringt, zu der diese an einem Fahrzeug montiert ist.
Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, mit: einer elektrischen Rotationsmaschine (MG2); einer Leistungssteuerungseinheit (21), die eine Steuerung der elektrischen Rotationsmaschine (MG2) durchführt; und einem Gehäuse (102, 104), das die elektrische Rotationsmaschine (MG2) und die Leistungssteuerungseinheit (21) unterbringt, wobei die Leistungssteuerungseinheit (21) Folgendes aufweist: eine Schaltungsplatine (120), an der ein Leistungselement aus wenigstens einem von einem Inverter (14) und einem Spannungskonverter (12) montiert ist und die zu einer Zeit, bei der sie an einem Fahrzeug montiert ist, über der elektrischen Rotationsmaschine (MG2) angeordnet ist, und eine Drosselspule (L1), die bei einer Projektion aus der Rotationswellenrichtung in einem Aussparungsabschnitt angeordnet ist, der innerhalb einer vertikalen Abmessung eines Projektionsabschnitts des Teils des Gehäuses (102, 104) ausgebildet ist, welcher die elektrische Rotationsmaschine (MG2) und die Schaltungsplatine (120) zu einer Zeit unterbringt, zu der diese an einem Fahrzeug montiert ist, wobei der Aussparungsabschnitt einen Umriss hat, der eine untere Seitenfläche der Schaltungsplatine (120), eine äußere Umfangsseitenfläche der elektrischen Rotationsmaschine (MG2) und eine innere Seitenfläche des Gehäuses (102, 104) umfasst.
Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Aussparungsabschnitt Folgendes aufweist: einen ersten Aussparungsabschnitt (500), der mit Bezug auf eine Rotationsmittelachse der elektrischen Rotationsmaschine (MG2) auf einer Seite ausgebildet ist, und einen zweiten Aussparungsabschnitt (501), der mit Bezug auf die Rotationsmittelachse der elektrischen Rotationsmaschine (MG2) auf der anderen Seite ausgebildet ist, und wobei die Drosselspule (L1) in dem ersten Aussparungsabschnitt angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 3, wobei die Drosselspule (L1) Folgendes aufweist: einen Kern (210), der eine zu dem ersten Aussparungsabschnitt (500) ähnliche Gestalt aufweist, und eine Wicklung (212), die um den Kern (210) gewickelt ist.
Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 3, wobei die Drosselspule (L1) Folgendes aufweist: einen Kern (210), das von einem Statorkern (38) der elektrischen Rotationsmaschine (MG2) abzweigt und der in dem ersten Aussparungsabschnitt (500) anzuordnen ist, und eine Wicklung (212), die um den Kern (210) gewickelt ist.
Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 3, wobei die Leistungssteuerungseinheit (21) des Weiteren einen Kondensator (C2) aufweist, der zwischen dem Leistungselement und dem Inverter (14) platziert ist, um eine spannungskonvertierte Gleichspannung zur Einspeisung in den Inverter (14) zu glätten, und wobei der Kondensator (C2) in dem zweiten Aussparungsabschnitt (501) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 6, wobei der Kondensator (C2) ein Schichtkondensator ist, der mit einer zu dem zweiten Aussparungsabschnitt (501) ähnlichen Gestalt ausgebildet ist.
Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, die des Weiteren ein Stromkabel (6, 8) aufweist, das den Spannungskonverter (12) mit einer Stromquelle (B) verbindet, wobei das Stromkabel (6, 8) Folgendes aufweist: einen Kern (302) aus magnetischem Material, der als ein Kern des Stromkabels (6, 8) dient, und eine leitfähige Leitung (304), die spiralartig um den Kern (302) aus magnetischem Material gewickelt ist.
Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, das des Weiteren ein erstes und ein zweites Stromkabel (6, 8) aufweist, die den Spannungskonverter (12) mit einer Stromquelle (B) verbinden, wobei jedes von dem ersten und dem zweiten Stromkabel (6, 8) Folgendes aufweist: einen Kern (302) aus magnetischem Material, das als ein Kern des Kabels dient, und eine leitfähige Leitung (304), die spiralartig um den Kern (302) aus magnetischem Material gewickelt ist, wobei jeweilige Enden des Kerns (302) aus magnetischem Material des ersten Stromkabels (6) und des Kerns (302) aus magnetischem Material des zweiten Stromkabels (8) miteinander verbunden sind und wobei die jeweiligen anderen Enden miteinander verbunden sind, um einen ringförmigen Magnetkreis auszubilden.
Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, die des Weiteren ein Verbindungsbauteil (312) aufweist, das an einer Außenseite des Gehäuses (102, 104) angebracht ist, um den Spannungskonverter (12) und das Stromkabel (6, 8) elektrisch zu verbinden, wobei das Verbindungsbauteil (312) Folgendes aufweist: eine leitfähige Leitung (304), die zwischen einem Anschluss und dem anderen Anschluss angeordnet ist, und einen Kern (302) aus magnetischem Material, der mit der leitfähigen Leitung (304) spiralartig umwickelt ist.