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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugantriebsgerät
und genauer gesagt auf ein Fahrzeugantriebsgerät, in dem
ein Inverter und ein Motor in einem Gehäuse untergebracht
sind.
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Stand der Technik
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Die
meisten der derzeitig erhältlichen Hybridfahrzeuge haben
einen Aufbau, in dem ein großes kastenförmiges
Gehäuse des Inverters an dem Chassis befestigt ist, und
wobei ein Motorgehäuse (Hinterachse kombiniert mit Kardanwelle)
unter diesem angeordnet ist. In Anbetracht eines Antriebsgeräts
für ein Hybridfahrzeug, das auf einer möglichst breiten
Modellvielfalt montiert werden kann, ist ein Aufbau mit zwei Gehäusen
im Bezug auf eine Komponentenstandardisierung nachteilig, da die
Anordnungen je nach Modell optimiert werden müssen.
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Prinzipiell
ist es wünschenswert, Einheiten, die einen kombinierten
Betrieb erfordern, in einem Gehäuse zur Integration anzuordnen.
Angesichts des vorhergehenden genannten offenbaren die
Japanischen Patentoffenlegungen Nr. 2004-343845 und
2001-119961 Antriebseinheiten
für ein Hybridfahrzeug, in dem Motoren und Inverter integriert
sind.
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Die
Antriebseinheiten für ein Hybridfahrzeug, die in den
Japanischen Patentoffenlegungen
Nr. 2004-343845 und
2001-119961 offenbart
sind, haben jedoch einen Aufbau, in denen der Inverter einfach auf
den Motor gesetzt ist, und es gibt ein Verbesserungspotential im
Hinblick auf die Position eines Schwerpunkts des Fahrzeugs in der
vertikalen Richtung, wenn der Aufbau in dem Fahrzeug eingebaut ist.
Des Weiteren ist eine Verkleinerung eines Raums zum Montieren der
Antriebseinheit des Hybridfahrzeugs nicht ausreichend bedacht.
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Um
einen Einbau in eine breite Modellvielfalt zu ermöglichen,
ist es wünschenswert, dass der Inverter und der Motor mit
vergleichbaren Umrissen als ein Automatikgetriebe angeordnet sind,
das in einem gewöhnlichen Fahrzeug generell neben einer
Maschine angeordnet ist.
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In
letzter Zeit wurden Fahrzeuge mit einem Konverter zum Verstärken
einer Batteriespannung zum Erzielen eines höheren Wirkungsgrads
entwickelt. Die Dokumente des Stands der Technik, die vorhergehend
genannt worden sind, sagen nichts über das Konzept des
Integrierens des Inverters und des Motors hinsichtlich der Integration
des Verstärkungskonverters aus. Wenn der Verstärkungskonverter
integriert werden soll, muss die Wärme ausreichend beachtet
werden, die an dem Verstärkungskonverterabschnitt erzeugt
wird. Insbesondere für eine Reaktanzspule, die eine große
Komponente darstellt, müssen einige Maßnahmen
zum Kühlen vorgesehen sein.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeugantriebsgerät
bereitzustellen, das einen Verstärkungskonverter und einen
Inverter integriert und größenverringert aufweist.
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Kurz
gesagt stellt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeugantriebsgerät
bereit, das Folgendes aufweist: eine erste drehende elektrische
Maschine; eine Leistungssteuerungseinheit, die die erste drehende
elektrische Maschine steuert; und ein Gehäuse, das die
erste drehende elektrische Maschine und die Leistungssteuerungseinheit
aufnimmt. Die Leistungssteuerungseinheit weist einen ersten Inverter, der
die erste drehende elektrische Maschine antreibt, und einen Spannungskonverter
auf, der eine Energiezufuhrspannung verstärkt und die verstärkte Spannung
auf den ersten Inverter aufbringt. Der Spannungskonverter weist
eine Reaktanzspule bzw. Drosselspule auf. Das Fahrzeugantriebsgerät
weist des Weiteren ein Wärmeübertragungsmittel
auf, das mit der Reaktanzspule und dem Gehäuse in Berührung
ist.
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Vorzugsweise
ist das Wärmeübertragungsmittel Schmieröl,
das die erste drehende Maschine schmiert und kühlt. Das
Fahrzeugsteuerungsgerät weist des Weiteren einen Abschnitt
zum Zirkulieren des Schmieröls auf. Ein Zirkulationspfad
für das Schmieröl ist in dem Gehäuse
ausgebildet. Die Reaktanzspule bzw. Drosselspule ist an dem Zirkulationspfad
angeordnet.
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Weiter
vorzugsweise weist der zirkulierende Abschnitt bzw. der Zirkulationsabschnitt
ein Zahnrad, das in das Schmieröl eingetaucht ist und sich
dreht, wenn sich die erste drehende elektrische Maschine dreht,
und eine Ölauffangplatte zum Aufnehmen des Schmieröls
auf, das durch das Zahnrad hoch geschöpft wird.
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Weiter
vorzugsweise weist das Gehäuse eine Ölwanne auf,
die stromabwärts des Zirkulationspfads angeordnet ist,
und der Zirkulationsabschnitt hat ein Zahnrad, das das Schmieröl
aus der Ölwanne hoch schöpft, wenn sich die drehende
elektrische Maschine dreht, und fördert das Schmieröl
zu einem Abschnitt, der in dem Schmierpfad stromaufwärts
der Reaktanzspule liegt.
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Vorzugsweise
weist das Gehäuse eine erste Unterbringkammer auf, die
die Reaktanzspule aufnimmt; und die Reaktanzspule ist in das Wärmeübertragungsmittel
in der ersten Unterbringkammer eingetaucht.
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Weiter
vorzugsweise ist das Wärmeübertragungsmittel Shmieröl,
das die erste drehende elektrische Maschine schmiert und kühlt.
Das Fahrzeugsteuerungsgerät weist des Weiteren einen Abschnitt zum
Zirkulieren des Schmieröls auf. Ein Zirkulationspfad für
das Schmieröl ist in dem Gehäuse ausgebildet.
Das Gehäuse weist des Weiteren eine zweite Unterbringkammer,
die die erste drehende elektrische Maschine aufnimmt, und eine Trennwand
auf, die die erste und zweite Unterbringkammer trennt. Ein Loch,
das einen Teil des Zirkulationspfads ausbildet, ist in der Trennwand
ausgebildet.
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Weiter
vorzugsweise weist die Reaktanzspule eine Windung, einen Eisenkern
und einen Isolator auf, der die Windung und den Eisenkern umgibt.
Der Isolator ist in einer Flanschgestalt ausgebildet, um als ein
Deckel der ersten Unterbringkammer zu dienen.
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Weiter
vorzugsweise ist das Wärmeübertragungsmittel Schmieröl,
das die erste drehende elektrische Maschine schmiert und kühlt,
und die erste Unterbringkammer ist eine Ölwanne, die das Schmieröl
zurückhält.
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Vorzugsweise
weist das Fahrzeug eine Brennkraftmaschine auf. Das Fahrzeugantriebsgerät weist
des Weiteren eine zweite drehende elektrische Maschine und eine
Leistungsverzweigungsvorrichtung auf, die eine erste Welle, welche
eine Drehung eines Rotors der ersten drehenden elektrischen Maschine
empfängt, eine zweite Welle, die eine Drehung eines Rotors
der zweiten drehenden elektrischen Maschine empfängt, und
eine dritte Welle hat, die eine Drehung der Kurbelwelle empfängt.
Das Gehäuse nimmt des Weiteren die zweite drehende elektrische
Maschine und die Leistungsverzweigungsvorrichtung auf.
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Weiter
vorzugsweise weist die Leistungssteuerungseinheit des Weiteren einen
zweiten Inverter auf, der entsprechend für die zweite drehende elektrische
Maschine vorgesehen ist, und der Spannungskonverter ist gemeinsam
für den ersten und den zweiten Inverter vorgesehen.
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Durch
die vorliegende Erfindung ist es möglich, ein Fahrzeugantriebsgerät
zu verwirklichen, bei dem der Verstärkungskonverter und
der Inverter integriert größenverringert sind.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Schaltkreisschaubild, das eine Konfiguration bezüglich
einer Motorgeneratorsteuerung eines Hybridfahrzeugs 100 in Übereinstimmung mit
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Darstellung, die Einzelheiten der Leistungsverteilvorrichtung
PSD und der Untersetzungsvorrichtung RD zeigt, die in 1 gezeigt sind.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Aussehen eines Antriebsgeräts 20 des
Hybridfahrzeugs in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist
eine Draufsicht des Antriebsgeräts 20.
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5 ist
eine Seitenansicht des Antriebsgeräts 20 aus der
Richtung X1 von 4.
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6 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX von 4.
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7 ist
eine Seitenansicht eines Antriebsgeräts 20 aus
der Sicht der Richtung X2 von 4. In 7 ist
eine Steuerschaltkreisplatine 121 zum Steuern eines Leistungselements
an einem oberen Abschnitt einer Leistungselementschaltkreisplatine positioniert.
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8 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII von 4.
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9 ist
eine teilweise entlang der Linie IX-IX von 4 geschnittene
Ansicht.
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10 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X von 9.
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11 zeigt
die Gehäusekontur und in dem Gehäuse untergebrachte
Komponenten, wenn das Gehäuse aus der Richtung einer Drehachse
projiziert wird.
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12 zeigt
die Gehäusekontur und in dem Gehäuse untergebrachte
Komponenten, wenn das Gehäuse aus der Richtung senkrecht
zu der Drehachse und senkrecht zu der vertikalen Richtung projiziert
ist.
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13 zeigt
die Richtung des Schmiermittels, das durch ein Differentialgetriebe
DEF und ein Untersetzungsgetriebe RG hoch geschöpft wird.
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14 ist
eine teilweise entlang der Linie XIV-XIV von 9 geschnittene
Ansicht.
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15 ist
eine teilweise entlang der Linie XV-XV von 14 geschnittene
Ansicht.
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16 zeigt
eine Abwandlung eines Reaktanzspulenabschnitts L1.
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17 ist
ein Querschnitt des Fahrzeugantriebsgeräts in Übereinstimmung
mit einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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18 ist
eine Darstellung, die eine Abwandlung des Abschnitts zum Zirkulieren
des Schmieröls darstellt.
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Beste Wege zum Ausführen
der Erfindung
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In
den nachfolgenden Teil sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung ausführlich mit Bezug auf die Figuren beschrieben.
In den Figuren sind dieselben oder entsprechende Abschnitte durch dieselben
Bezugszeichen gekennzeichnet, und deren Beschreibung wird nicht
wiederholt.
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[Beschreibung von Fahrzeugkomponenten]
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1 ist
ein Schaltkreisschaubild, das eine Konfiguration bezüglich
einer Motorgeneratorsteuerung eines Hybridfahrzeugs 100 in Übereinstimmung mit
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Mit
Bezug auf 1 weist ein Fahrzeug 100 eine
Batterieeinheit 40, ein Antriebsgerät 20,
eine Steuerungseinrichtung 30 und eine Maschine und Räder
auf, die nicht gezeigt sind.
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Das
Antriebsgerät 20 hat Motorgeneratoren MG1 und
MG2, eine Leistungsverteilvorrichtung PSD, eine Untersetzungsvorrichtung
RD und eine Leistungssteuerungseinheit 21, die die Motorgeneratoren
MG1 und MG2 steuert.
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Die
Leistungsverteilvorrichtung PSD ist ein an die Maschine 4 und
die Motorgeneratoren MG1 und MG2 gekuppelter Mechanismus, der eine
Leistung unter diesen verteilt. Beispielhaft kann als eine Leistungsverteilvorrichtung
PSD ein Planetengetriebemechanismus mit drei Drehwellen eines Sonnenrads,
eines Planetenrads und eines Hohlrads verwendet werden.
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Zwei
Drehachsen der Leistungsverteilvorrichtung PSD sind mit Drehwellen
der Maschine 4 bzw. des Motorgenerators MG1 verbunden,
und die andere Drehwelle ist mit der Untersetzungsvorrichtung RD
verbunden. Durch die Untersetzungsvorrichtung RD, die mit der Leistungsverteilvorrichtung
PSD integriert ist, wird die Drehung des Motorgenerators MG2 herabgesetzt
und an die Leistungsverteilvorrichtung PSD übertragen.
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Die
Drehwelle der Untersetzungsvorrichtung RD ist mit den Rädern
durch ein nicht gezeigtes Untersetzungsgetriebe oder ein nicht gezeigtes
Differenzialgetriebe gekuppelt. Das Untersetzungsgetriebe ist nicht
essentiell, und ein Aufbau kann übernommen sein, in dem
die Drehung des Motorgenerators MG2 ohne eine Untersetzung an die
Leistungsverteilvorrichtung PSD übertragen wird.
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Die
Batterieeinheit 40 ist mit Anschlüssen 41 und 42 vorgesehen.
Des Weiteren ist das Antriebsgerät 20 mit Anschlüssen 43 und 44 vorgesehen.
Das Fahrzeug 100 weist des Weiteren ein Stromkabel 6, das
die Anschlüsse 41 und 43 verbindet, und
ein Stromkabel 8 auf, das die Anschlüsse 42 und 44 verbindet.
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Die
Batterieeinheit 40 hat eine Batterie B, ein Systemhauptrelay
SMR3, das zwischen dem negativen Pol der Batterie B und dem Anschluss 42 angeschlossen
ist, ein Systemhauptrelay SMR2, das zwischen dem positiven 201 der
Batterie B und dem Anschluss 41 angeschlossen ist, und
ein Systemhauptrelay SMR1 und einen Begrenzungswiderstand R, der
in Reihe zwischen dem positiven 201 der Batterie B und
dem Anschluss 41 angeschlossen ist. Der Zustand des Leitens/Nichtleitens
der Systemhauptrelays SMR1 bis SMR3 wird in Übereinstimmung
mit einem Steuerungssignal SE gesteuert, das von der Steuerungseinrichtung 30 aufgebracht
wird.
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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 Strom
IB erfasst, der zu der Batterie B fließt.
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Als
die Batterie B kann eine Nickelhydrid- oder eine Lithiumionen-Sekundärbatterie
oder eine Brennstoffzelle verwendet werden. Des Weiteren kann als
ein Elektrospeicher anstelle der Batterie B ein Kondensator mit
großer Kapazität verwendet werden, wie zum Beispiel
ein elektrischer Doppelschichtkondensator.
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Die
Leistungssteuerungseinheit 21 weist Inverter 22 und 14,
die jeweils entsprechend den Motorgeneratoren MG1 und MG2 vorgesehen
sind, und einen Verstärkungskonverter 12 auf,
der gemeinsam für die Inverter 22 und 14 vorgesehen
ist.
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Der
Verstärkungskonverter 12 verstärkt die Spannung
zwischen den Anschlüssen 43 und 44. Der Inverter 14 wandelt
die von dem Verstärkungskonverter 12 aufgebrachte
Gleichspannung in einen Drehstrom um und gibt diesen an den Motorgenerator
MG2 aus.
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Der
Verstärkungskonverter 12 hat eine Reaktanzspule
bzw. Drosselspule L1, deren eines Ende mit dem Anschluss 43 verbunden
ist, IGBT-Elemente Q1 und Q2, die in Reihe zwischen Ausgabeanschlüssen
des die verstärkte Spannung VH ausgebenden Verstärkungskonverters 12 angeschlossen
sind, Dioden D1 und D2, die parallel mit den IGBT-Elementen Q1 bzw.
Q2 verbunden sind, und einen Glättungskondensator C2. Der
Glättungskondensator C2 glättet die durch den
Verstärkungskonverter 12 verstärkte Spannung.
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Das
andere Ende der Reaktanzspule L1 ist mit dem Emitter des IGBT-Elements
Q1 und mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q2 verbunden. Die Kathode
der Diode D1 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q1 verbunden,
und ihre Anode ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q1 verbunden.
Die Kathode der Diode D2 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements
Q2 verbunden, und ihre Anode ist mit dem Emitter des IGBT-Elements
Q2 verbunden.
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Der
Inverter 14 konvertiert die von dem Verstärkungskonverter 12 ausgegebene
Wechselspannung in einen Drehstrom und gibt diesen an den Motorgenerator
MG2 aus, der die Räder antreibt. Des Weiteren führt
der Inverter 14 einen bei einem regenerativen Bremsen durch
den Motorgenerator MG2 erzeugten Strom zu dem Verstärkungskonverter 12 zurück.
Zu dieser Zeit wird der Verstärkungskonverter 12 durch
die Steuerungseinrichtung 30 derart gesteuert, dass dieser
als ein Spannungsherabsetzungsschaltkreis arbeitet.
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Der
Inverter 14 hat einen U-Phasenzweig 15, einen
V-Phasenzweig 16 und einen W-Phasenzweig 17. Die
U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenzweige 15, 16 und 17 sind
parallel zwischen Ausgabeleitungen des Verstärkungskonverters 12 angeschlossen.
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Der
U-Phasenzweig 15 weist die reihengeschalteten IGBT-Elemente
Q3 und Q4 und die Dioden D3 und D4 auf, die parallel mit dem IGBT-Element
Q3 bzw. Q4 verbunden sind. Die Kathode der Diode D3 ist mit dem
Kollektor des IGBT-Elements Q3 verbunden, und ihre Anode ist mit
dem Emitter des IGBT-Elements Q3 verbunden. Die Kathode der Diode
D4 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q4 verbunden, und ihre
Anode ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q4 verbunden.
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Der
V-Phasenzweig 16 hat die seriengeschalteten IGBT-Elemente
Q5 und Q6 und die Dioden D5 und D6, die parallel mit dem IGBT-Element Q5
bzw. Q6 verbunden sind. Die Kathode der Diode D5 ist mit dem Kollektor
des IGBT-Elements Q5 verbunden, und ihre Anode ist mit dem Emitter
des IGBT-Elements Q5 verbunden. Die Kathode der Diode D6 ist mit
dem Kollektor des IGBT-Elements Q6 verbunden, und ihre Anode ist
mit dem Emitter des IGBT-Elements Q6 verbunden.
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Der
W-Phasenzweig 17 hat die seriengeschalteten IGBT-Elemente
Q7 und Q8 und die Dioden D7 und D8, die parallel mit dem IGBT-Element Q7
bzw. Q8 verbunden ist. Die Kathode der Diode D7 ist mit dem Kollektor
des IGBT-Elements Q7 verbunden, und ihre Anode ist mit dem Emitter
des IGBT-Elements Q7 verbunden. Die Kathode der Diode D8 ist mit
dem Kollektor des IGBT-Elements Q8 verbunden, und ihre Anode ist
mit dem Emitter des IGBT-Elements Q8 verbunden.
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Der
mittlere Punkt des Zweigs einer jeden Phase ist mit dem Ende einer
jeden Phase einer jeden Windung des Motorgenerators MG2 verbunden. Genauer
gesagt ist der Motorgenerator MG2 ein dreiphasiger Permanentmagnetsynchronmotor,
und jede der drei Windungen der U-, V- und W-Phase hat ein Ende,
die zusammen zu einem neutralen Punkt bzwn einem Sternpunkt verbunden
sind. Das andere Ende der U-Phasenwicklung ist mit einem Verbindungsknoten
der IGBT-Elemente Q3 und Q4 verbunden. Das andere Ende der V-Phasenwicklung
ist mit dem Verbindungsknoten der IGBT-Elemente Q5 und Q6 verbunden.
Das andere Ende der W-Phasenwicklung ist mit dem Verbindungsknoten
der IGBT-Elemente Q7 und Q8 verbunden.
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Der
Stromsensor 24 erfasst einen durch den Motorgenerator MG2
fließenden Strom als einen Motorstromwert MCRT2, und gibt
den Motorstromwert MCRT2 an die Steuerungseinrichtung 30 aus.
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Der
Inverter 22 ist mit dem Verstärkungskonverter 12 parallel
zu dem Inverter 14 verbunden. Der Inverter 22 konvertiert
die von dem Verstärkungskonverter 12 ausgegebene
Wechselspannung in den Drehstrom und gibt denselben an den Motorgenerator
MG1 aus. Mit Empfangen der von dem Verstärkungskonverter 12 verstärkten
Spannung treibt der Inverter 22 den Motorgenerator MG1
beispielsweise zum Starten der Maschine an.
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Des
Weiteren führt der Inverter 22 die durch den Motorgenerator
MG1 erzeugte Leistung durch das von einer Kurbelwelle der Maschine übertragene Drehmoment
dem Verstärkungskonverter 12 zu. Zu dieser Zeit
ist der Verstärkungskonverter 12 durch die Steuerungseinrichtung 30 derart
gesteuert, dass er als ein Spannungsherabsetzungsschaltkreis arbeitet.
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Obwohl
es nicht gezeigt ist, ist die innere Konfiguration des Inverters 22 dieselbe
wie die des Inverters 14 und daher wird eine ausführliche
Beschreibung von diesem nicht wiederholt.
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Die
Steuerungseinrichtung 30 empfängt Drehmomentbefehlswerte
TR1 und TR2, Motordrehzahlen MRN1 und MRN2, Spannungswerte VB, VL und
VH und den Stromwert IB, die Motorstromwerte MCRT1 und MCRT2 und
ein Aktivierungssignal IGON.
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Hier
beziehen sich der Drehmomentbefehlswert TR1, die Motordrehzahl MRN1
und der Motorstromwert MCRT1 auf den Motorgenerator MG1, und der
Drehmomentbefehlswert TR2, die Motordrehzahl MRN2 und der Motorstromwert
MCRT2 auf den Motorgenerator MG2.
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Des
Weiteren ist die Spannung VB die Spannung der Batterie B, und der
Strom IB ist der Strom, der durch die Batterie B fließt.
Die Spannung VL ist die Spannung vor einem Verstärken durch
den Verstärkungskonverter 12, und die Spannung
VH ist die Spannung nach dem Verstärken durch den Verstärkungskonverter 12.
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Die
Steuerungseinrichtung 30 gibt ein Steuerungssignal PWU,
das den Verstärkungskonverter 12 anweist, die
Spannung zu verstärken, ein Steuerungssignal PWD, um die
Spannung herabzusetzen, und ein Signal CSDN aus, das eine Betriebssperrung anweist.
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Des
Weiteren gibt die Steuerungseinrichtung 30 an den Inverter 14 eine
Antriebsanweisung PWMI2 zum Konvertieren der Gleichspannung als eine
Ausgabe des Verstärkungskonverters 12 in eine Wechselspannung
zum Antreiben des Motorgenerators MG2 und eine Regenerationsanweisung PWMC2
zum Konvertieren einer durch den Motorgenerator MG2 erzeugten Wechselspannung
in eine Gleichspannung und Zurückführen derselben
zu der Seite des Verstärkungskonverters 12 aus.
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Ähnlich
dazu gibt die Steuerungseinrichtung 30 an dem Inverter 22 eine
Antriebsanweisung PWMI1 zum Konvertieren der Gleichspannung in eine
Wechselspannung zum Antreiben des Motorgenerators MG1 und eine Regenerationsanweisung PWNC1
zum Konvertieren einer durch den Motorgenerator MG1 erzeugten Wechselspannung
in eine Gleichspannung und Zurückführen derselben
zu der Seite des Verstärkungskonverters 12 aus.
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2 ist
eine Darstellung, die Einzelheiten der Leistungsverteilvorrichtung
PSD und der Untersetzungsvorrichtung RD zeigt, die in 1 gezeigt sind.
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Mit
Bezug auf 2 hat die Hybridleistungsausgabevorrichtung
in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung einen
Motorgenerator MG2, eine Untersetzungsvorrichtung RD, die mit der
Drehwelle des Motorgenerators MG2 verbunden ist, eine Achse, die
zusammen mit der Drehung der durch die Untersetzungsvorrichtung
RD untersetzten Drehwelle dreht, die Maschine 4, den Motorgenerator
MG1 und die Leistungsverteilvorrichtung PSD zum Verteilen von Leistung
zwischen der Untersetzungsvorrichtung RD, der Maschine 4 und
dem Motorgenerator MG1. Das Untersetzungsverhältnis der
Untersetzungsvorrichtung RD von dem Motorgenerator MG2 zu der Leistungsverteilvorrichtung
PSD ist beispielsweise wenigstens zweifach.
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Eine
Kurbelwelle 50 der Maschine 4, ein Rotor 32 des
Motorgenerators MG1 und ein Rotor 37 des Motorgenerators
MG2 drehen um dieselbe Achse.
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Die
Leistungsverteilvorrichtung PSD, wie sie beispielsweise in 2 gezeigt
ist, ist ein Planetengetriebe mit: einem Sonnenrad 51,
das mit einer hohlen Sonnenradwelle gekuppelt bzw. verbunden ist, wobei
eine Kurbelwelle 50 durch die Mitte der Welle hindurch
tritt; einem Hohlrad 52, das auf derselben Achse wie die
Kurbelwelle 50 drehbar gestützt ist; einem Ritzelrad 53,
das zwischen dem Sonnenrad 51 und dem Hohlrad 52 angeordnet
ist, sich um einen Außenumfang des Sonnenrads 51 dreht
und darum umläuft; und einem Planetenträger 54,
der mit einem Endabschnitt der Kurbelwelle 50 gekuppelt
bzw. verbunden ist und eine Drehachse eines jeden Ritzelrads 53 stützt.
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In
der Leistungsverteilvorrichtung PSD dienen drei Wellen als Leistungseingabe-/-ausgabewellen,
das heißt eine Sonnenradwelle, die mit dem Sonnenrad 51 gekuppelt
bzw. verbunden ist, ein Hohlradgehäuse, das mit dem Hohlrad 52 gekuppelt
bzw. verbunden ist und eine Kurbelwelle 50, die mit dem Planetenträger 54 gekuppelt
bzw. verbunden ist. Wenn die Leistungseingabe zu bzw. -ausgabe von zwei
der drei Wellen festgelegt ist, ist die Leistung, die zu der verbleibenden
Welle eingegeben bzw. von dieser ausgegeben wird, basierend auf
der Leistung festgelegt, die zu den anderen zwei Wellen eingegeben
bzw. von diesen ausgegeben wird.
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Ein
Gegenantriebsrad 70 zum Abnehmen von Leistung ist an der
Außenseite des Hohlradgehäuses vorgesehen und
dreht sich zusammen mit dem Hohlrad 52. Das Gegenantriebsrad 70 ist
mit dem Leistungsübertragungsuntersetzungsgetriebe RG verbunden.
Leistung wird zwischen dem Gegenantriebsrad 70 und dem
Leistungsübertragungsuntersetzungsgetriebe RG übertragen.
Das Leistungsübertragungsuntersetzungsgetriebe RG treibt
ein Differentialgetriebe DEF an. Ferner wird bei einer Abwärtsfahrt
eine Drehung der Räder zu dem Differentialgetriebe DEF übertragen
und das Leistungsübertragungsuntersetzungsgetriebe RG wird
durch das Differentialgetriebe DEF angetrieben.
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Der
Motorgenerator MG1 weist einen Stator 31, der ein drehendes
Magnetfeld ausbildet, und einen Rotor 32 auf, der in dem
Stator 31 angeordnet ist und eine Vielzahl von Permanentmagneten
darin eingesetzt aufweist. Der Stator 31 weist einen Statorkern 33 und
eine Dreiphasenwicklung 34 auf, die um den Statorkern 33 gewunden
ist. Der Rotor 32 ist an die Sonnenradwelle gekuppelt,
die zusammen mit dem Sonnenrad 51 der Leistungsverteilvorrichtung PSD
dreht. Der Statorkern 33 ist durch Stapeln dünner
elektromagnetischer Stahlbleche ausgebildet und in einem Gehäuse
fixiert, das nicht gezeigt ist.
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Der
Motorgenerator MG1 arbeitet als ein Elektromotor zum Drehen und
Antreiben des Rotors 33 durch eine Interaktion zwischen
einem durch die in dem Rotor 32 eingesetzten Permanentmagnete ausgebildeten
Magnetfeld und einem durch die Dreiphasenwindung 34 ausgebildeten
Magnetfeld. Des Weiteren arbeitet der Motorgenerator MG1 als ein Stromgenerator,
der eine elektromotorische Kraft an entgegengesetzten Enden der
Dreiphasenwicklung 34 durch die Interaktion zwischen dem
Magnetfeld der Permanentmagneten und der Drehung des Rotors 32 erzeugt.
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Der
Motorgenerator MG2 hat einen Stator 36, der ein drehendes
Magnetfeld ausbildet, und einen Rotor 37, der in dem Stator 31 angeordnet
ist und eine Vielzahl von Permanentmagneten aufweist, die darin
eingesetzt sind. Der Stator 36 hat einen Statorkern 38 und
eine Dreiphasenwicklung 39, die um den Statorkern 38 gewickelt
ist.
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Der
Rotor 37 ist mit einem Hohlradgehäuse gekuppelt
bzw. verbunden, das zusammen mit dem Hohlrad 52 der Leistungsverteilvorrichtung
PSD durch die Untersetzungsvorrichtung RD dreht. Der Statorkern 38 ist
durch Stapeln von dünnen elektromagnetischen Stahlblechen
ausgebildet und in einem Gehäuse fixiert, das nicht gezeigt
ist.
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Der
Motorgenerator MG2 arbeitet zudem als ein Stromgenerator, der eine
elektromotorische Kraft an entgegengesetzten Enden der Dreiphasenwicklung 39 durch
die Interaktion zwischen dem Magnetfeld der Permanentmagnete und
der Drehung des Rotors 37 erzeugt. Des Weiteren arbeitet
der Motorgenerator MG2 zudem als ein Elektromotor zum Drehen und
Antreiben des Rotors 37 durch eine Interaktion zwischen
einem Magnetfeld, das durch die Permanentmagnete ausgebildet wird,
und einem Magnetfeld, das durch die Dreiphasenwicklung 39 ausgebildet
wird.
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Die
Untersetzungsvorrichtung RD führt eine Geschwindigkeitsuntersetzung
durch den Aufbau durch, in dem der Planetenträger 66 als
eines der Drehelemente des Planetengetriebes an einem Gehäuse
des Fahrzeugantriebsgeräts fixiert ist. Genauer gesagt
weist die Untersetzungsvorrichtung RD das Sonnenrad 62,
das an die Welle des Rotors 37 gekuppelt ist, ein Hohlrad 68,
das zusammen mit dem Hohlrad 52 dreht und ein Ritzelrad 64 auf,
das mit dem Hohlrad 68 und dem Sonnenrad 62 in
Eingriff ist, zum Übertragen der Drehung des Sonnenrads 62 zu dem
Hohlrad 68.
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Beispielsweise
durch Festsetzen der Anzahl von Zähnen des Hohlrads 68 mit
einer doppelten so großen Anzahl wie die Anzahl der Zähne
des Sonnenrads 62 kann das Untersetzungsverhältnis
zweifach oder höher festgesetzt sein.
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[Ausführungsbeispiel 1]
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Äußeres
eines Antriebsgeräts 20 des Hybridfahrzeugs in Übereinstimmung
mit dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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4 ist
eine Draufsicht des Antriebsgeräts 20.
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Mit
Bezug auf 3 und 4 ist das
Gehäuse des Antriebsgeräts 20 in ein
Gehäuse 104 und ein Gehäuse 102 aufteilbar
ausgebildet. Das Gehäuse 104 dient hauptsächlich
zum Unterbringen des Motorgenerators MG1, und das Gehäuse 102 dient hauptsächlich
zum Unterbringen des Motorgenerators MG2 und der Leistungssteuerungseinheit.
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Ein
Flansch 106 ist an dem Gehäuse 104 ausgebildet,
und ein Flansch 105 ist an dem Gehäuse 102 ausgebildet,
und die Flansche 106 und 105 werden unter Verwendung
eines Bolzens bzw. einer Schraube zusammengehalten, wodurch die
Gehäuse 104 und 102 verbunden sind.
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Das
Gehäuse 102 ist mit einer Öffnung 108 zum
Montieren der Leistungssteuerungseinheit 21 vorgesehen.
An der inneren linken Seite (in der Richtung der Fahrzeugbewegung)
der Öffnung 108 ist der Kondensator C2 untergebracht,
und auf der rechten Seite ist die Reaktanzspule bzw. Drosselspule
L1 untergebracht. Beim Montiert sein an dem Fahrzeug ist die Öffnung 108 durch
einen Deckel geschlossen. Es wird festgehalten, dass die Anordnung
umgekehrt sein kann, so dass der Kondensator C2 auf der rechten
Seite positioniert ist und die Reaktanzspule L1 auf der linken Seite
positioniert ist.
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Genauer
gesagt ist die Reaktanzspule L1 an einer Seite der Drehwellen der
Motorgeneratoren MG1 und MG2 positioniert, und der Kondensator C2 ist
auf der anderen Seite positioniert. In dem Bereich zwischen dem
Kondensator C2 und der Reaktanzspule L1 ist eine Leistungselementschaltkreisplatine 120 angeordnet.
Unter der Leistungselementschaltkreisplatine 120 ist der
Motorgenerator MG2 angeordnet.
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An
der Leistungselementschaltkreisplatine 120 sind der Inverter 22,
der den Motorgenerator MG1 steuert, der Inverter 14, der
den Motorgenerator MG2 steuert, und ein Zweigabschnitt 13 des
Verstärkungskonverters montiert.
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In
dem Bereich zwischen den Invertern 14 und 22 sind
Stromzufuhrbusanschlussleitungen in der vertikalen Richtung überlappend
angeordnet. Eine Busanschlussleitung erstreckt sich von jedem von
dem U-Phasenzweig 15, dem V-Phasenzweig 16 und
dem W-Phasenzweig 17 des Inverters 14 zu einer
Anschlussbasis 116, die mit der Statorwicklung des Motorgenerators
MG2 verbunden ist. Ähnlich dazu erstrecken sich drei Busanschlussleitungen
von dem Inverter 22 zu der Anschlussbasis 118,
die mit der Statorwicklung des Motorgenerators MG1 verbunden ist.
-
Die
Leistungselementschaltkreisplatine 120 erreicht eine hohe
Temperatur, und daher ist ein Wasserpfad unter der Leistungselementschaltkreisplatine 120 zum
Kühlen vorgesehen, und ein Kühlwassereinlass 114 und
ein Kühlwasserauslass 112 zu bzw. von dem Wasserpfad
weg sind an dem Gehäuse 102 vorgesehen. Der Einlass
und der Auslass können durch Treiben einer Überwurfmutter
oder dergleichen über die Flansche 106 und 105 an
das Gehäuse 102 ausgebildet werden.
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Die
von der Batterieeinheit 40 von 1 über
das Stromkabel auf die Anschlüsse 43 und 44 aufgebrachte
Spannung wird durch den Verstärkungskonverter 12 inklusive
der Reaktanzspule L1 und dem Zweigabschnitt 13 verstärkt,
und die verstärkte Spannung wird durch den Kondensator
C2 geglättet und zu den Invertern 14 und 22 zugeführt.
-
Da
die Batteriespannung, die durch den Verstärkungskonverter 12 verstärkt
wird, verwendet wird, wird es möglich, den Motorgenerator
mit einer Hochspannung, die 500 V übersteigt, anzutreiben, während
die Batteriespannung auf ungefähr 200 V herabgesetzt wird.
Folglich kann ein Leistungsverlust verringert werden, da die Leistung
mit einem niedrigen Strom zugeführt werden kann, und eine
hohe Ausgabe des Motors kann verwirklicht werden.
-
Falls
die Inverter 14 und 22, die Motorgeneratoren MG1
und MG2 und zudem der Verstärkungskonverter 12 als
das Antriebsgerät 20 zusammengeschlossen werden
sollen, stellt die Anordnung der Reaktanzspule L1 und des Kondensators
C2, die relativ große Komponenten darstellen, ein Problem
dar.
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Mit
Bezug auf 4 ist in dem Gehäuse 102 des
Weiteren ein Öldurchgang 210 vorgesehen, um ein
Kühlschmieröl zu der Reaktanzspule L1 zu führen.
Durch den Öldurchgang 210 wird das Schmieröl, das
durch ein gegengetriebenes Zahnrad 132 von 2 hoch
geschöpft wird, von dem gegengetriebenen Zahnrad 132 zu
der Reaktanzspule L1 geführt.
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5 ist
eine Seitenansicht eines Antriebsgeräts 20 aus
der Richtung X1 von 4.
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Mit
Bezug auf 5 ist eine Öffnung 109 zum
Montieren und Beibehalten des Motorgenerators an dem Gehäuse 102 vorgesehen.
Beim Montiert sein an dem Fahrzeug ist die Öffnung 109 durch einen
Deckel geschlossen.
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Im
Inneren der Öffnung 109 ist der Motorgenerator
MG2 platziert. Der Rotor 37 ist in dem Stator 36 angeordnet,
mit dem Busanschlussleitungen der U-, V- und W-Phase verbunden sind.
An dem mittleren Abschnitt des Rotors 37 kann eine Hohlwelle 60 gesehen
werden.
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Wie
es in 5 gezeigt ist, dringt der Stator 36 des
Motorgenerators MG2 wesentlich in die Unterbringkammer des Gehäuses 102 ein,
in dem die Leistungssteuerungseinheit 21 untergebracht
ist, und die Reaktanzspule L1 ist an einer Seite angeordnet und der
Kondensator C2 ist an der anderen Seite des Motorgenerators MG2
angeordnet, wobei große Komponenten effizient zusammengepackt
sind. Somit wird ein kompaktes Antriebsgerät eines Hybridfahrzeugs verwirklicht.
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6 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie XI-XI von 4.
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In
Bezug auf 6 sind ein Querschnitt des Motorgenerators
MG2 und ein Querschnitt einer Unterbringkammer gezeigt, die die
Leistungssteuerungseinheit 21 aufnimmt.
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Das
Antriebsgerät für das Hybridfahrzeug weist Folgendes
auf: den Motorgenerator MG2 und den Motorgenerator MG1, die an der
tieferen Seite von MG2 angeordnet sind, wobei mittlere Drehachsen
der jeweiligen Rotoren koaxial angeordnet sind; die Leistungsverteilvorrichtung,
die koaxial mit der Mittelachse der Drehung der Kurbelwelle zwischen den
Motorgeneratoren MG1 und MG2 angeordnet ist; und die Leistungssteuerungseinheit 21,
die die Motorgeneratoren MG1 und MG2 steuert. In der Leistungssteuerungseinheit 21 sind
die Reaktanzspule L1 und der Glättungskondensator C2 separat
voneinander angeordnet, wobei wenigstens die Reaktanzspule L1 an
einer Seite angeordnet ist und der Glättungskondensator
C2 an der anderen Seite der mittleren Drehachse des Motorgenerators
MG2 angeordnet ist. Die Motorgeneratoren MG1 und MG2, die Leistungsverteilvorrichtung
und die Leistungssteuerungseinheit 21 sind in einem Metallgehäuse
untergebracht und integriert.
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Um
ein Lecken des Schmieröls des Motorgenerators MG2 zu der
Seite der Leistungselementschaltkreisplatine 120 hin zu
verhindern, ist eine Trennwand 200 in dem Gehäuse 102 vorgesehen, die
zwei Räume abtrennt. An einem oberen Flächenabschnitt
der Trennwand 200 ist ein Wasserpfad 122 zum Kühlen
der Leistungselementschaltkreisplatine 120 vorgesehen,
wobei der Wasserpfad 122 mit dem Kühlwassereinlass 114 und
dem Kühlwasserauslass 112 in Verbindung steht,
die vorhergehend beschrieben sind.
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Von
dem Anschluss 44 wird negativseitiges Leistungszufuhrpotential
zu der Leistungselementschaltkreisplatine 120 durch die
Busanschlussleitung 128 übertragen. Von dem Anschluss 43 wird
ein positivseitiges Leistungszufuhrpotential zu der Reaktanzspule
L2 durch eine andere nicht gezeigte Busanschlussleitung übertragen.
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Eine
abschnittsunterstützende Drehachse 130 des Untersetzungsgetriebes
steht in die Unterbringkammer vor, die die Leistungssteuerungseinheit aufnimmt.
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Mit
Bezug auf den Querschnittsabschnitt des Motorgenerators MG2 kann
der gewundene Abschnitt der Wicklung 39 des Stators 36 an
der Innenumfangsseite des Stators gesehen werden, und ein Rotor 37,
eine Trennwand 202 des Gehäuses und eine Hohlwelle 60 des
Rotors können an der Innenseite gesehen werden.
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Des
Weiteren kann ein Querschnitt eines Öldurchgangs 210 in 6 über
der Drehwelle 130 gesehen werden.
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Genauer
gesagt weist das Fahrzeugantriebsgerät den Motorgenerator
MG2, die Leistungssteuerungseinheit 21, die den Motorgenerator
MG2 steuert, und das Gehäuse auf, das den Motorgenerator
MG2 und die Leistungssteuerungseinheit 21 unterbringt.
Die Leistungssteuerungseinheit 21 weist den ersten Inverter,
der den Motorgenerator MG2 antreibt, und den Spannungskonverter
auf, der die Leistungszufuhrspannung verstärkt und die
verstärkte Spannung zu dem ersten Inverter aufbringt. Der Spannungskonverter
weist die Reaktanzspule bzw. Drosselspule L1 auf. Die Wärme
der Reaktanzspule L1 wird unter Verwendung von Schmieröl
als ein Wärmeübertragungsmittel abgeführt,
das mit der Reaktanzspule L1 und mit dem Gehäuse in Berührung ist.
Das Gehäuse hat einen Schmiermittelzirkulierpfad, von dem
ein Teil durch den Öldurchgang 21 ausgebildet
ist, und die Reaktanzspule L1 ist an dem Zirkulierpfad angeordnet.
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7 ist
eine Seitenansicht des Antriebsgeräts 20 aus der
Sicht der Richtung X2 von 4. Mit Bezug
auf 7 ist die Steuerungsschaltkreisplatine 122 zum
Steuern des Leistungselements an der Leistungselementschaltkreisplatine
positioniert.
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8 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIII-XIII von 4.
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Mit
Bezug auf 7 und 8 ist die
Kurbelwelle 50 der Maschine mit einem Dumper bzw. einer
Drehmomenteinleitungseinrichtung 124 verbunden, und eine
Ausgabewelle des Dumpers 124 ist mit der Leistungsverteilvorrichtung
PSD verbunden.
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Von
der Seite, an der die Maschine positioniert ist, sind der Dumper 124,
der Motorgenerator MG1, die Leistungsverteilvorrichtung PSD, die
Untersetzungsvorrichtung RD und der Motorgenerator MG2 in dieser
Reihenfolge auf derselben Drehachse angeordnet. Die Welle des Rotors 32 des
Motorgenerators MG1 ist hohl, und die Ausgabewelle des Dumpers 124 tritt
durch diesen hohlen Abschnitt.
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Die
Welle des Rotors 32 des Motorgenerators MG1 ist mit dem
Sonnenrad 51 auf der Seite der Leistungsverteilvorrichtung
PSD keilverzahnt. Die Welle des Dumpers 124 ist mit dem
Planetenträger 54 gekuppelt. Der Planetenträger 54 stützt
die Drehachse des Ritzelrads 53 um die Welle des Dumpers 124 drehbar.
Das Ritzelrad 53 kämmt mit dem Sonnenrad 51 und
dem Hohlrad 52 von 2, das an dem
Innenumfang des Hohlradgehäuses ausgebildet ist.
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Die
Rotorwelle 60 des Motorgenerators MG2 ist auf der Seite
der Untersetzungsvorrichtung RD mit dem Sonnenrad 62 keilverzahnt.
Der Planetenträger 66 der Untersetzungsvorrichtung
RD ist an der Trennwand 202 des Gehäuses 102 befestigt.
Der Planetenträger 66 stützt eine Drehachse
des Ritzelzahnrads 64. Das Ritzelzahnrad 64 kämmt
mit dem Sonnenrad 62 und dem Hohlrad 68 von 2,
das um den Innenumfang des Hohlradgehäuses ausgebildet
ist.
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Wie
es aus 8 gesehen werden kann, können der Motorgenerator
MG1 und der Dumper 124 durch eine Öffnung 111 des
Gehäuses 104 auf der rechten Seite der FIG. zusammengebaut
werden, der Motorgenerator MG2 kann durch eine Öffnung 109 auf
der linken Seite des Gehäuses 102 zusammengebaut
werden, und die Untersetzungsvorrichtung RD und die Leistungsverteilvorrichtung
PSD können von den Verbindungsflächen der Flansche 105 und 106 zusammengebaut
werden.
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Die Öffnung 109 des
Gehäuses 102 ist durch einen Deckel 72 und
eine Flüssigkeitsdichtung oder dergleichen dicht abgedichtet,
um ein Lecken des Schmieröls zu verhindern. Ein Deckel 72 ist
hinter der Öffnung 111 des Gehäuses 104 vorgesehen,
und der Raum, der den Motorgenerator MG1 unterbringt, ist durch
die Flüssigkeitsdichtung oder eine Öldichtung 81 oder
dergleichen dicht abgedichtet, um ein Lecken des Schmieröls
zu verhindern.
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Die
Welle des Rotors 32 des Motorgenerators MG1 ist durch ein
Kugellager 78, das zwischen diesem und dem Deckel 72 vorgesehen
ist, und ein Kugellager 77 drehbar gestützt, das
zwischen diesem und der Trennwand 203 vorgesehen ist. Die Welle
des Rotors 32 ist hohl, und die Welle des Dumpers 124 tritt
durch diesen. Zwischen der Welle des Rotors 32 und der
Welle des Dumpers 124 sind Nadelrollenlager 79 und 80 vorgesehen.
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Die
Welle des Rotors 37 des Motorgenerators MG2 ist durch ein
Kugellager 73, das zwischen diesem und den Deckel 71 vorgesehen
ist, und ein Kugellager 74 drehbar gestützt, das
zwischen diesem und der Trennwand 202 vorgesehen ist.
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Das
Hohlradgehäuse mit dem Hohlrad der Untersetzungsvorrichtung
RD und das Hohlrad der Leistungsverteilvorrichtung PSD, die beide
an dem Innenumfang geschnitten sind, ist durch das Kugellager 75,
das zwischen diesem und der Trennwand 202 vorgesehen ist,
und das Kugellager 76, das zwischen diesem und der Trennwand 203 vorgesehen
ist, drehbar gestützt.
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Obwohl
die Unterbringkammer, die die Leistungssteuerungseinheit 21 aufnimmt,
und die Unterbringkammer, die den Motorgenerator MG2 aufnimmt, durch
die Trennwand 202 des Gehäuses 102 getrennt
sind, stehen die Kammern teilweise durch ein Durchgangsloch in Verbindung,
durch das eine Anschlussbasis 116 tritt. An einer Seite
der Anschlussbasis 116 ist die Busanschlussleitung der Statorwicklung
des Motorgenerators MG2 verbunden, und an der anderen Seite ist
die Busanschlussleitung des Inverters 14 verbunden. Um
eine elektrische Verbindung dieser Busanschlussleitungen zu ermöglichen,
ist ein leitendes Bauteil im Inneren der Anschlussbasis 116 vorgesehen.
Genauer gesagt ist die Anschlussbasis 116 ausgebildet,
um Elektrizität hindurch treten zu lassen, aber nicht das
Schmieröl von der Seite des Motorgenerators MG2 hindurch
treten zu lassen.
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Ähnlich
dazu sind durch eine Anschlussbasis 118 der die Leistungssteuerungseinheit
aufnehmende Raum und der den Motorgenerator MG1 aufnehmende Raum
auf eine Weise verbunden, bei der Elektrizität hindurch
tritt, aber das Schmieröl nicht hindurch tritt.
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Mit
Bezug auf 8 ist eine Ölwanne
unter den Motorgeneratoren MG1 und MG2 vorgesehen. Ein Ölniveau
LVS, wenn das Fahrzeug anhält und für eine gewisse
Zeit stationär gehalten wird, und ein Ölniveau
LVD, wenn das Fahrzeug läuft und das Schmieröl
zum Schmieren von verschiedenen Teilen zirkuliert wird, sind angegeben.
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9 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Teilquerschnitt entlang der
Linie IX-IX von 4 zeigt.
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Mit
Bezug auf 9 ist eine Ölkammer 216 als
die erste Kammer, die die Reaktanzspule L1 aufnimmt, von dem Raum
durch einen Deckel 212 abgetrennt, der andere elektronische
Komponenten aufnimmt. Das Schmieröl, das von dem Öldurchgang 210 zu
der Ölkammer 216 strömt, kühlt
die Reaktanzspule L1, strömt in die Richtung der Pfeile
F1, F2, F3 und F4 und kehrt durch ein Ölabgabeloch 214 zu
der Seite des Untersetzungsgetriebes RG zurück.
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10 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie
X-X von 9 zeigt.
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Mit
Bezug auf 10 ist ein Querschnitt der Reaktanzspule
L1 in der Unterbringkammer gezeigt, die die Leistungssteuerungseinheit 21 aufnimmt.
Die Reaktanzspule L1 hat beispielsweise einen Aufbau mit einem Kern,
der durch Stapeln elektromagnetischer Platten vorgesehen ist, um
den eine Wicklung gebunden ist.
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In
der Nähe der Reaktanzspule L1 ist eine in 6 gezeigte
Drehachse 130 des Untersetzungsgetriebes RG positioniert,
und ein angetriebenes Gegenzahnrad 132 des Untersetzungsgetriebes
RG ist an dem mittleren Abschnitt gezeigt. Die Drehachse 130 des
Untersetzungsgetriebes RG ist durch die Kugellager 220 und 222 drehbar
gestützt. Das angetriebene Gegenzahnrad 132 kämmt
mit einem antreibenden Gegenzahnrad 70 von 2.
Koaxial zu dem angetriebenen Gegenzahnrad 132 ist ein finales antreibendes
Zahnrad 133 vorgesehen, und ein Differentialgetriebe DEF
als das damit wälzende finale angetriebene Zahnrad ist
darunter gezeigt.
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11 zeigt
eine Gehäusekontur und darin untergebrachte Komponenten,
wobei das Gehäuse aus der Richtung der Drehachse projiziert
wird.
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Mit
Bezug auf 11 sind in dem Gehäuse des
Fahrzeugantriebsgeräts folgende Komponenten gezeigt: ein
Dumper bzw. eine Drehmomenteinleitungseinrichtung 124,
die mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekuppelt ist; der
Motorgenerator MG2, wobei die Drehachse des Rotors von diesem mit
der Drehachse des Dumpers 124 ausgerichtet ist und ein
Stator um den Rotor angeordnet ist; die Leistungsverteilvorrichtung
PSD, die das Drehmoment von dem Dumper 124 und das Drehmoment von
dem Motorgenerator MG2 empfängt; das Untersetzungsgetriebe
RG, dessen Drehachse annähernd parallel zu der Drehachse
des Dumpers 124 versetzt ist und ein von der Leistungsverteilvorrichtung
PSD übertragenes Drehmoment empfängt; das Differentialgetriebe
DEF, dessen Drehachse annähernd parallel zu der Drehachse
des Dumpers 124 versetzt ist, mit dem Untersetzungsgetriebe
RD wälzt und ein Drehmoment an die Räder überträgt;
und eine Leistungssteuerungseinheit 21, die die Schaltkreisplatine 120,
die Reaktanzspule 102 und den Kondensator C2 zum Steuern
des Motorgenerators MG2 aufweist. Das Gehäuse behaust den
Dumper 124, den Motorgenerator MG2, das Untersetzungsgetriebe
RG, das Differentialgetriebe DEF und die Leistungssteuerungseinheit 21.
-
In
der Projektion des Gehäuses, das aus der Richtung der Drehachse
projiziert ist, das in 11 gezeigt ist, wird die horizontale
Dimension des Fahrzeugantriebsgeräts durch X3 dargestellt,
wenn dieses an dem Fahrzeug montiert ist. Die Dimension X3 hat entgegengesetzte
Enden, die durch den äußeren Rand des Gehäuseabschnitts,
der das Differentialgetriebe DEF unterbringt, und den äußeren
Rand des Gehäuses 104, das den Dumper 124 unterbringt, festgelegt
sind. Daher kann verstanden werden, dass der Kondensator C2, die
Schaltkreisplatine 120 und die Reaktanzspule L1, die die
Leistungssteuerungseinheit ausbilden, in der Dimension X3 liegen.
-
Des
Weiteren, mit Bezug auf 11, wird
die vertikale Dimension (Höhenrichtung) des Fahrzeugantriebsgeräts
durch Y3 dargestellt, wenn dieses an dem Fahrzeug montiert ist.
Das untere Ende der Dimension Y3 ist durch den äußeren
Rand desjenigen Abschnitts des Gehäuses festgelegt, der
das Differentialgetriebe DEF unterbringt. Das obere Ende der Dimension
Y3 ist durch den äußeren Rand desjenigen Abschnitts
des Gehäuses festgelegt, der den Dumper 124 unterbringt.
Daher kann verstanden werden, dass der Kondensator C2, die Schaltkreisplatine 120 und
die Reaktanzspule L1, die die Leistungssteuerungseinheit ausbilden,
innerhalb der Dimension Y3 angeordnet sind.
-
Das
Gehäuse ist derart ausgebildet und die Leistungssteuerungseinheit 21 ist
derart angeordnet, dass dann, wenn das Gehäuse in der Richtung
der Drehachse projiziert wird, die projizierte Höhe desjenigen
Abschnitts des Gehäuses, der die Leistungssteuerungseinheit 21 unterbringt,
wenn diese an dem Fahrzeug montiert ist, wenigstens dieselbe oder
weniger als die Höhe des verbleibenden Raums des Gehäuses
ist, das heißt der Abschnitt, der den Dumper 124,
den Motorgenerator MG2, das Untersetzungsgetriebe RG und das Differentialgetriebe
DEF unterbringt, wenn diese an dem Fahrzeug montiert sind. Somit
kann der Schwerpunkt des Fahrzeugs niedrig gemacht werden, und eine
Laufstabilität kann erhöht werden.
-
Des
Weiteren ist das Gehäuse derart ausgebildet und die Leistungssteuerungseinheit
derart angeordnet, dass in der horizontalen Richtung bei einem Montiert
sein an dem Fahrzeug die Position des projizierten Abschnitts des
Gehäuses, der die Leistungssteuerungseinheit 21 unterbringt,
im Inneren des projizierten Abschnitts des verbleibenden Raums des
Gehäuses positioniert ist. Somit wird der Körper des
Fahrzeugantriebsgeräts klein gemacht.
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12 zeigt
die Gehäusekontur und in dem Gehäuse untergebrachte
Komponenten, wenn das Gehäuse von der Richtung senkrecht
zu der Drehrichtung und senkrecht zu der vertikalen Richtung projiziert
wird.
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Mit
Bezug auf 12 hat die Dimension Z3 in der
Richtung senkrecht zu der vertikalen Richtung beim Montiert sein
an dem Fahrzeug auch entgegengesetzte Enden, die durch den äußeren
Rand des Deckels desjenigen Abschnitts des Gehäuses, der den
Motorgenerator MG2 unterbringt, und den äußeren
Rand desjenigen Abschnitts des Gehäuses, der den Dumper 124 unterbringt,
festgelegt sind, und es kann gesehen werden, dass der Kondensator
C2, die Schaltkreisplatine 120 und die Reaktanzspule L1,
die die Leistungssteuerungseinheit ausbilden, innerhalb der Dimension
Z3 liegen.
-
Genauer
gesagt, wie es mit Bezug auf 11 beschrieben
ist, ist die Dimension Y3 in der vertikalen Richtung (Höhenrichtung)
durch den Abschnitt, der den Dumper 124, den Motorgenerator MG2,
das Untersetzungsgetriebe RG und das Differentialgetriebe DEF unterbringt,
festgelegt. Des Weiteren ist der Abschnitt, der die Leistungssteuerungseinheit 21 inklusive
der Schaltkreisplatine 120, der Reaktanzspule L1 und des
Kondensators C2 unterbringt, derart angeordnet, dass sich dann,
wenn er in der Richtung senkrecht zu der Richtung der Drehachse
und senkrecht zu der vertikalen Richtung beim Montiert sein an dem
Fahrzeug projiziert wird, die Projektion desjenigen Abschnitts in
dem verbleibenden Raum des Gehäuses befindet, das heißt
innerhalb der Projektion des Abschnitts, der den Dumper 124,
den Motorgenerator MG2, das Untersetzungsgetriebe RG und das Differentialgetriebe
DEF unterbringt.
-
Wie
es vorhergehend beschrieben ist, mit den Motorgeneratoren MG1 und
MG2, der Untersetzungsvorrichtung MG und der Leistungsverteilvorrichtung
PSD als auch dem Untersetzungsgetriebe RG und dem Differentialgetriebe
DEF, die auf diese Weise angeordnet sind, sind die Leistungselementschaltkreisplatine 120,
die Reaktanzspule L1 und der Kondensator C2 als Komponenten der
Leistungssteuerungseinheit unter Verwendung des freien Raums in
der Umgebung angeordnet. Somit wird ein niedriges und kompaktes
Antriebsgerät für ein Hybridfahrzeug verwirklicht.
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Wie
es in 11 gezeigt ist, wird nicht nur der
freie Raum auf einer Seite für den Motorgenerator MG2 verwendet,
sondern zudem die freien Räume auf beiden Seiten werden
zum Anordnen der Reaktanzspule L1 und des Kondensators C2 verwendet.
Somit kann ein gutes Gewichtsgleichgewicht erreicht werden und der
Raum wird gespart.
-
Die
Leistungsverteilvorrichtung PSD, das Untersetzungsgetriebe RG, das
das Drehmoment von der Leistungsverteilvorrichtung PSD empfängt, und
das Differentialgetriebe DEF, das mit dem Untersetzungsgetriebe
RG wälzt und das Drehmoment an die Räder überträgt,
entsprechen als ein Ganzes dem Leistungsübertragungsmechanismus,
der die durch die Maschine erzeugte Leistung mit der durch die Motorgeneratoren
MG1 und MG2 erzeugte Leistung kombiniert und die resultierende Leistung
an die Antriebswelle überträgt.
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Des
Weiteren entsprechen sowohl das Untersetzungsgetriebe RG und das
Differentialgetriebe DEF den Leistungsübertragungsgetrieben,
zu denen das Drehmoment von der Leistungsverteilvorrichtung PSD übertragen
wird. Das Untersetzungsgetriebe RG und das Differentialgetriebe
DEF sind nicht immer notwendig, und die vorliegende Erfindung ist
auf ein Fahrzeug anwendbar, das einen Aufbau ohne Untersetzungsgetriebe
RG oder einen Hinterradantriebsaufbau aufweist, in dem das Differentialgetriebe DEF
nicht mit dem Antriebsmechanismus integriert ist.
-
Des
Weiteren ist die vorliegende Erfindung auf einen parallelen Hybrid
anwendbar, in dem der Motor ein Antreiben unterstützt,
wenn die Maschine beschleunigt wird, und sie ist zudem auf einen
Aufbau anwendbar, in dem nur ein Motor mit dem Antriebsgerät
integriert ist.
-
13 zeigt
die Richtung des Schmieröls, das durch das Differentialgetriebe
DEF und das Untersetzungsgetriebe RG hoch geschöpft wird.
-
Mit
Bezug auf 10 und 13 wird
das in der Ölwanne gehaltene Schmieröl durch die
Drehung des Differentialgetriebes DEF zu dem Untersetzungsgetriebe
RG hin hoch geschöpft, wie es durch die Pfeile F8 und F9
dargestellt ist. Dann, wenn das Untersetzungsgetriebe RG sich dreht,
wird das Schmieröl weiter hoch geschöpft, wie
es durch die Pfeile F10 bis F12 dargestellt ist.
-
Anschließend
strömt das Schmieröl durch den Öldurchgang 210,
tritt in die Ölkammer 216 ein und kühlt
die Reaktanzspule L1, wie es durch Pfeile F5 und F6 dargestellt
ist. Anschließend strömt das Schmieröl
durch das Ölabgabeloch 214 zu dem Raum aus, der
das Untersetzungsgetriebe RG unterbringt, wie es durch den Pfeil
F7 dargestellt ist.
-
Durch
ausreichendes Verkleinern des Durchmessers des Ölabgabelochs 214,
um als eine Drossel zu dienen, die die Strömungsrate begrenzt,
ist es möglich, die Reaktanzspule L1 in das Schmieröl
eingetaucht zu halten, wenn das Schmieröl in die Ölkammer 216 strömt.
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In
der vorliegenden Erfindung wird Fluidschmieröl verwendet,
um Wärme von der Reaktanzspule abzuleiten, während
es möglich ist, die Wärme der Reaktanzspule zu
dem Gehäuse durch Nichtöffnen des Ölabgabelochs
und Eintauchen der Reaktanzspule in dem Schmieröl zu übertragen.
Als ein weiteres Beispiel kann Fett oder dergleichen mit niedriger
Fluidität verwendet werden, um den Raum zwischen dem Gehäuse
und der Reaktanzspule in dem Gehäuse zu füllen,
so dass die Wärme der Reaktanzspule an das Gehäuse übertragen
und von dort abgestrahlt wird. In diesen Beispielen dienen das Schmieröl
und das Fett als ein Wärmeübertragungsmittel,
das Wärme von der Reaktanzspule zu dem Gehäuse überträgt.
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14 ist
eine teilweise geschnittene Ansicht entlang der Linie XIV-XIV von 9.
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15 ist
eine teilweise geschnittene Ansicht entlang der Linie XV-XV von 14.
-
Mit
Bezug auf 14 und 15 wird
das Schmieröl, das durch das angetriebene Gegenzahnrad 132 des
Untersetzungsgetriebes RG hoch geschöpft wird, nach oben
bewegt, wie es durch die Pfeile F17, F18 und F14 und F13 dargestellt
ist. Falls eine Ölauffangplatte 224 angeordnet
ist, um das auf diese Weise hoch geschöpfte Schmieröl
zu empfangen, kann ein Teil des hoch geschöpften Öls
effektiv zu der Ölkammer 216 geführt
werden, die die Reaktanzspule L1 enthält, wie es durch
Pfeile F15 und F16 dargestellt ist.
-
16 zeigt
eine Abwandlung eines Reaktanzspulenabschnitts L1.
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Die
in 16 gezeigte Abwandlung unterscheidet sich von
dem in 10 gezeigten Aufbau darin, dass
die Reaktanzspule L1 in einen Isolierkunststoff eingegossen ist,
und das obere Ende des gegossenen Abschnitts bearbeitet ist, um
eine Flanschgestalt aufzuweisen, so dass es zudem als ein Deckel
der Ölkammer 216 dient. An dem flanschförmigen
Deckel aus Isolierkunststoff ist ein Anschluss zum Verbinden der
Reaktanzspule an die Busanschlussleitung vorgesehen, obwohl dies
nicht gezeigt ist. Andere Abschnitte sind dieselben wie die in 10 gezeigten
und daher wird eine Beschreibung nicht wiederholt. Dies vereinfacht
einen Aufbau der Reaktanzspule L1 und die Anzahl von Komponenten kann
verringert werden.
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Wie
es vorhergehend beschrieben ist, verwirklicht Ausführungsbeispiel
1 das Antriebsgerät, das mit dem Verstärkungskonverter
und dem Inverter integriert ist. Auch wenn es integriert ist, kann
Wärme der Reaktanzspule des Verstärkungskonverters
zufriedenstellend abgeleitet werden, und der Wirkungsgrad des Verstärkungskonverters
wird nicht verringert.
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[Ausführungsbeispiel 2]
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17 ist
ein Querschnitt des Fahrzeugantriebsgeräts in Übereinstimmung
mit Ausführungsbeispiel 2.
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Mit
Bezug auf 17 ist im Ausführungsbeispiel
2 eine Reaktanzspule L1A in einer Ölwanne unter dem Motorgenerator
MG2 angeordnet. Ein Öldurchgang ist in der Trennwand 200 derart
vorgesehen, dass das Schmieröl, das durch das Differentialgetriebe
DEF und das Untersetzungsgetriebe RG in Ausführungsbeispiel
1 hoch geschöpft wird, nach unten tropft, wie es durch
Pfeile F19 und F20 dargestellt ist. Somit kann in der Reaktanzspule
L1A erzeugte Wärme durch das Schmieröl abgeleitet
werden.
-
Falls
der Kondensator C2 die Reaktanzspule L1A störend beeinflusst
oder ein Vorsehen eines Öldurchgangs in der Trennwand 200 behindert,
kann der Kondensator zu dem Abschnitt bewegt werden, an dem die
Reaktanzspule im Ausführungsbeispiel 1 positioniert ist.
Der Kondensator C2A kann beispielsweise anstelle des Kondensators
C2 angeordnet sein.
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Ausführungsbeispiel
2 verwirklicht zudem das Antriebsgerät, das mit dem Verstärkungskonverter
und dem Inverter integriert ist. Auch wenn dieses integriert ist,
kann Wärme der Reaktanzspule des Verstärkungskonverters
zufriedenstellend abgeleitet werden, und der Wirkungsgrad des Verstärkungskonverters
wird nicht herabgesetzt.
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[Anderes Ausführungsbeispiel]
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18 ist
eine Darstellung, die eine Abwandlung des Abschnitts zum Zirkulieren
des Schmieröls zeigt.
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Der
in 18 gezeigte Aufbau entspricht dem Aufbau von Ausführungsbeispiel
1 und, im Unterschied zu der Anordnung mit dem Hochschöpfen des Öl,
weist dieser eine Ölpumpe zum Hochpumpen des Schmieröls
aus einem Ölreservoir auf und führt das Öl
zum Kühlen der Reaktanzspule L1 zu.
-
Mit
Bezug auf 18 ist in diesem exemplarischen Ölzirkulationspfad
eine Trochoid-Ölpumpe 400 vorgesehen, um das Schmieröl
aus dem Ölreservoir an dem Boden des Gehäuses
hoch zu pumpen und das Schmieröl zu dem Öldurchgang 407 zu übertragen.
Der Auslass des Öldurchgangs 407 ist stromaufwärts
von der Leistungssteuerungseinheit inklusive der Schaltkreisplatine 120 in
dem Schmiermittelpfad positioniert.
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Die Ölpumpe 400 weist
ein Antriebszahnrad 402 auf, das mit dem Differentialgetriebe
DEF wälzt, einen inneren Rotor 404, dessen Welle
mit dem Antriebszahnrad 402 gekuppelt ist und zusammen
mit diesem dreht, und einen äußeren Rotor 406,
dessen innere Zähne mit dem inneren Rotor 404 wälzen.
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Der
Auslass des Öldurchgangs 407 steht mit dem Öldurchgang 210 zum
Führen des kühlenden Schmieröls zur Reaktanzspule
L1 und zu der Ölkammer 216 in Verbindung. Das
von dem Öldurchgang 210 zu der Ölkammer 216 strömende
Schmieröl kühlt die Reaktanzspule L1, strömt
wie dargestellt durch die Pfeile F1, F2, F3 und F4 und kehrt zu
der Seite des Untersetzungsgetriebes RG zurück.
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Die
in 18 gezeigte Abwandlung erzielt zudem ähnliche
Wirkungen wie die durch das Beispiel von Ausführungsbeispiel
1 erzielten Wirkungen.
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Die
Ausführungsbeispiele, wie sie hier beschrieben wurden,
sind nur Beispiele und sollten nicht als beschränkend ausgelegt
werden. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch jeden der Ansprüche
mit angemessener Beachtung der geschriebenen Beschreibung der Ausführungsbeispiele festgelegt
und umfasst Abwandlungen innerhalb der Bedeutung der Sprachen in
den Ansprüchen und äquivalent zu diesen.
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Zusammenfassung
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Ein
Antriebsgetriebe eines Fahrzeugs weist einen Motorgenerator (MG2),
eine Leistungssteuerungseinheit (21) zum Steuern des Motorgenerators (MG2)
und ein Gehäuse zum Aufnehmen des Motorgenerators (MG2)
unter der Leistungssteuerungseinheit (21) auf. Die Leistungssteuerungseinheit
(21) weist einen ersten Inverter zum Antreiben des Motorgenerators
(MG2) und einen Spannungskonverter zum Aufbringen einer Leistungszufuhrspannung
auf den ersten Inverter auf, nachdem dieser beschleunigt worden
ist. Der Spannungskonverter weist eine Reaktanzspule (L1) auf. Wärme
der Reaktanzspule (L1) wird unter Verwendung eines Schmiermittels
abgeleitet, das die Reaktanzspule (L1) und das Gehäuse
berührt, als Wärmeübertragungsmittel.
Ein Zirkulationspfad des Schmiermittels ist in dem Gehäuse
ausgebildet und die Reaktanzspule ist an dem Zirkulationspfad angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2004-343845 [0003, 0004]
- - JP 2001-119961 [0003, 0004]