JP2000297641A - Cooling device for vehicle driving system - Google Patents
Cooling device for vehicle driving systemInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
- B60K6/54—Transmission for changing ratio
- B60K6/543—Transmission for changing ratio the transmission being a continuously variable transmission
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関および電
気的なエネルギと機械的なエネルギを互いに可逆的に変
換可能なモータジェネレータの両者を備えた車両駆動シ
ステムに関する。The present invention relates to a vehicle drive system provided with both an internal combustion engine and a motor generator capable of reversibly converting electric energy and mechanical energy to each other.
【０００２】[0002]
【従来の技術】モータは、電気的なエネルギを出力軸の
回転という機械的なエネルギに変換する装置であるが、
これを逆にして出力軸の回転を電気的なエネルギに変換
するジェネレータとして作動させることも可能である。
このようなモータは一般に「モータジェネレータ」と称
され、内燃機関との組み合わせにより、車両駆動システム
全体のエネルギ収支を改善して内燃機関の燃費向上や内
燃機関の排ガス発生を抑制する役割を果たす。なお、こ
のような車両駆動システムは、従来の内燃機関のみで駆
動する車両に対して比較的容易に実現するハイブリッド
車として位置付けられる場合もある。具体的には、この
モータジェネレータを車両の内燃機関の出力軸に接続す
ることで、加速時、登坂時に対して、内燃機関の出力にモ
ータジェネレータの出力を加える(一般に「エンジンア
シスト」と称している)ことや、逆に内燃機関の出力によ
りモータジェネレータを用いて発電することが可能とな
る。さらに、内燃機関の始動に際しては、モータジェネレ
ータの出力を用いることができるため、専用の始動装置、
即ちスタータを省略することもできる。この場合、従来
のスタータで問題となっていたギヤ噛み込みによる騒音
や振動が低減されることから、燃費の向上のために、アイ
ドリング時に内燃機関を自動的に停止させ、車両走行開
始時に速やかに内燃機関を始動するという動作を煩雑に
繰り返すことができる（なお、この概念を一般に「アイ
ドルストップ」と称している）。2. Description of the Related Art A motor is a device that converts electrical energy into mechanical energy, that is, rotation of an output shaft.
It is also possible to operate as a generator that converts the rotation of the output shaft into electrical energy by reversing this.
Such a motor is generally called a “motor generator”, and when combined with an internal combustion engine, plays a role of improving the energy balance of the entire vehicle drive system, improving fuel efficiency of the internal combustion engine and suppressing generation of exhaust gas of the internal combustion engine. In some cases, such a vehicle drive system is positioned as a hybrid vehicle that is relatively easily realized with respect to a conventional vehicle driven only by an internal combustion engine. Specifically, by connecting this motor generator to the output shaft of the internal combustion engine of the vehicle, the output of the motor generator is added to the output of the internal combustion engine during acceleration and climbing uphill (generally referred to as `` engine assist ''). ), And conversely, it is possible to generate power using the motor generator by the output of the internal combustion engine. Furthermore, when starting the internal combustion engine, the output of the motor generator can be used, so a dedicated starting device,
That is, the starter can be omitted. In this case, since the noise and vibration caused by the gear biting, which has been a problem with the conventional starter, is reduced, the internal combustion engine is automatically stopped at the time of idling to improve fuel efficiency, and immediately when the vehicle starts traveling. The operation of starting the internal combustion engine can be repeated in a complicated manner (this concept is generally called "idle stop").
【０００３】このような内燃機関を備えた車両駆動シス
テムの冷却装置としては、例えば特開平５−２３１１４
７号公報に、内燃機関を冷却した水の放熱を行うラジエ
ータと、回路構成部品から発する熱を伝達する熱流ダイ
オード特性を有するヒートパイプとを具備し、このヒー
トパイプの一方の端部は回路構成部品から熱を受ける位
置にあり、他方の端部は前記ラジエータと内燃機関とを
結ぶ冷却水循環通路の内部に挿入されている例が開示さ
れている。A cooling device for a vehicle drive system having such an internal combustion engine is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-23114.
Japanese Patent Application Publication No. 7-1995 is provided with a radiator for radiating water for cooling an internal combustion engine, and a heat pipe having a heat flow diode characteristic for transmitting heat generated from circuit components, and one end of the heat pipe has a circuit configuration. There is disclosed an example in which heat is received from a part and the other end is inserted into a cooling water circulation passage connecting the radiator and the internal combustion engine.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】内燃機関の出力軸をモ
ータジェネレータに接続する車両駆動システムにおいて
エネルギ効率を向上させるためには上述のアイドルスト
ップを積極的に行う必要があるが、この際、一旦停止した
内燃機関を始動するためにはモータジュネレータ側で大
きい駆動力が必要となり、内燃機関の燃焼開始までの短
時間ではあるが、モータジェネレータには多くの電流を
流す必要がある。ひいてはこのモータジュネレータに電
流を供給するためのインバータ装置、特に半導体スイッ
チング素子から大きな熱損失が発生することとなる。In order to improve energy efficiency in a vehicle drive system in which the output shaft of an internal combustion engine is connected to a motor generator, it is necessary to positively perform the idle stop described above. In order to start the stopped internal combustion engine, a large driving force is required on the motor generator side, and it is necessary to supply a large amount of current to the motor generator although it is a short time until the internal combustion engine starts combustion. Eventually, a large heat loss is generated from an inverter device for supplying a current to the motor generator, particularly from a semiconductor switching element.
【０００５】一方、上述の車両用駆動システムによれ
ば、内燃機関の循環水冷システムの配管の途中にインバ
ータ装置からの発熱を熱交換する部位を設けてインバー
タ装置を冷却するものであるが、一般に内燃機関冷却用
のウォータポンプは内燃機関自身の軸出力を利用してい
るため、内燃機関始動にモータジュネレータを用いる場
合には、インバータ装置が発熱するにも関わらず、内燃機
関を冷却するための冷却水は流れていないため、インバ
ータ装置の冷却ができないという問題点があった。On the other hand, according to the above-described vehicle drive system, a portion for exchanging heat generated from the inverter device is provided in the piping of the circulating water cooling system of the internal combustion engine to cool the inverter device. Since the water pump for cooling the internal combustion engine uses the shaft output of the internal combustion engine itself, if a motor generator is used to start the internal combustion engine, it will cool the internal combustion engine despite the fact that the inverter device generates heat. Since the cooling water does not flow, there is a problem that the inverter device cannot be cooled.
【０００６】また、上述の車両用駆動システムによれ
ば、ヒートパイプが熱流ダイオード特性を有しているこ
とにより内燃機関から発生した熱は、冷却水を介してイ
ンバータ装置に伝達されない。即ちインバータ装置の温
度は、内燃機関の冷却水の温度に依存せずに変化をする
場合がある。具体的には、内燃機関が高回転で作動し、か
つモータジュネレータが発電モードのとき、バッテリへ
の給電が充分である場合には、発電量を抑える制御を行
うことからインバータ装置の発熱も小さいという状況が
想定される。この場合、インバータ装置は冷却水の温度
によらず、徐々に温度が下がっていくために、結果として
走行時における温度サイクル数が多くなり、例えばイン
バータ装置内の半導体部品の接合に用いられる半田部の
疲労寿命が短くなるという、部品寿命の点で問題があっ
た。Further, according to the above-described vehicle drive system, the heat generated from the internal combustion engine due to the heat pipe having the heat flow diode characteristic is not transmitted to the inverter device through the cooling water. That is, the temperature of the inverter device may change without depending on the temperature of the cooling water of the internal combustion engine. Specifically, when the internal combustion engine operates at a high speed and the motor generator is in the power generation mode, if the power supply to the battery is sufficient, the control to suppress the power generation amount is performed. A small situation is assumed. In this case, the temperature of the inverter device gradually decreases irrespective of the temperature of the cooling water. As a result, the number of temperature cycles during traveling increases, and for example, a solder portion used for joining semiconductor components in the inverter device. However, there is a problem in terms of the life of parts, that is, the fatigue life is shortened.
【０００７】本発明の目的は、モータジェネレータを用
いて内燃機関の始動を行う車両駆動システムにおいて、
簡素な構造でインバータ装置の高効率な冷却を可能とす
る車両用駆動システムを得ることにある。An object of the present invention is to provide a vehicle drive system for starting an internal combustion engine using a motor generator.
It is an object of the present invention to provide a vehicle drive system that enables highly efficient cooling of an inverter device with a simple structure.
【０００８】また、本発明の目的は、モータジェネレータ
を用いて内燃機関の始動を行う車両駆動システムにおい
て、インバータ装置の温度サイクル数を少なくすること
で、インバータ装置内の半導体部品の接合に用いられる
半田部疲労寿命の向上を可能とする車両用駆動システム
を得ることにある。Another object of the present invention is to reduce the number of temperature cycles of an inverter device in a vehicle drive system for starting an internal combustion engine using a motor generator, so that the inverter device can be used for joining semiconductor components in the inverter device. It is an object of the present invention to provide a vehicle drive system capable of improving the solder part fatigue life.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的は、内燃機関と
モータジェネレータとモータジェネレータに対して電気
的入出力を制御するインバータ装置とを備えた車両駆動
システムにおいて、インバータ装置の発熱をモータジェ
ネレータのハウジングへ輸送するための熱輸送手段を備
えることにより達成される。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a vehicle drive system including an internal combustion engine, a motor generator, and an inverter for controlling electrical input / output to and from the motor generator. This is achieved by providing a heat transport means for transport to the housing.
【００１０】上記目的は、内燃機関とモータジェネレー
タとモータジェネレータに対して電気的入出力を制御す
るインバータ装置とを備えた車両駆動システムにおい
て、インバータ装置冷却用ヒートシンクがモータジェネ
レータのハウジングと一体で構成することにより達成さ
れる。An object of the present invention is to provide a vehicle drive system including an internal combustion engine, a motor generator, and an inverter for controlling electrical input / output to and from the motor generator, wherein a heat sink for cooling the inverter is integrally formed with a housing of the motor generator. It is achieved by doing.
【００１１】上記目的は、内燃機関とモータジェネレー
タとモータジェネレータに対して電気的入出力を制御す
るインバータ装置とを備えた車両駆動システムにおい
て、インバータ装置の発熱を内燃機関のハウジングへ輸
送するための熱輸送手段を備えることにより達成され
る。An object of the present invention is to provide a vehicle drive system including an internal combustion engine, a motor generator, and an inverter device for controlling electrical input / output to and from the motor generator, for transporting heat generated by the inverter device to a housing of the internal combustion engine. This is achieved by providing a heat transport means.
【００１２】上記目的は、内燃機関とモータジェネレー
タとモータジェネレータに対して電気的入出力を制御す
るインバータ装置とを備えた車両駆動システムにおい
て、インバータ装置の発熱を冷却するための冷却手段と
インバータ装置の発熱を蓄熱する蓄熱手段とを同時に備
えることにより達成される。The object of the present invention is to provide a vehicle drive system including an internal combustion engine, a motor generator, and an inverter device for controlling electrical input / output to and from the motor generator. And the heat storage means for storing the heat generated by the heat treatment.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態を
図１および図２を参照にして説明する。図１は本発明の
車両駆動システムの全体構成を示し、図２は本発明の車
両駆動システムのうち、モータジュネレータ２とインバ
ータ装置３の詳細構成を示す。内燃機関１の出力軸は、
モータジェネレータ２のロータ１２およびシャフト１３
に直結されており、さらに連続可変比変速機（ＣＶＴ）
５内のクラッチ７の入力側に連結されている。シャフト
１３と一体となって回転するロータ１２の周囲にはステ
ータコア１０が配置されており、ステータコア１０内の
スロットに実装されるステータコイル１１に所定の電流
を流すことによって回転磁界が形成され、ステータ１０
ａ内に誘導電流が誘起され、これと前記の回転磁界の相
互作用によって駆動力が発生したり、発電が行なわれた
りする。クラッチ７はアイドル運転を行なう場合に内燃
機関１からの出力を駆動輪９に伝達しないようにするた
めに設けられており、走行時には接続状態となって内燃
機関１の出力をＣＶＴ５の入力プーリー６ａに伝達す
る。この入力プーリー６ａと出力プーリー６ｂにはベル
ト６が掛け渡されている。入力プーリー６ａと出力プー
リー６ｂは各々円錐台形状の２枚の円盤を対向させて形
成されており、この２枚の円板の側面によってベルト６
が挟み込まれている。従ってこの円盤の相対距離を変化
させることで、ベルト６が挟持される位置、即ち半径が変
化し、入力プーリー６ａと出力プーリー６ｂでのベルト
６が挟持されている半径の比を所望の値とすることがで
きる。この比がＣＶＴ５の変速比であり、ベルト６を挟
持するふたつの円板の間隔が連続的な値を取りうるの
で、変速比も連続的に変化させることができる。したが
って、内燃機関の回転数を一定にしたままでも加減速が
可能となり、常に内燃機関１の最も効率の良い条件での
運転が可能となる。出力プーリー６ｂはさらに最終減速
ギア、ディファレンシャルギアに接続され、駆動軸８を介
して駆動輪９が駆動される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows the overall configuration of the vehicle drive system of the present invention, and FIG. 2 shows the detailed configuration of the motor generator 2 and the inverter device 3 in the vehicle drive system of the present invention. The output shaft of the internal combustion engine 1 is
Rotor 12 and shaft 13 of motor generator 2
And continuously variable ratio transmission (CVT)
5 is connected to the input side of the clutch 7. A stator core 10 is arranged around a rotor 12 that rotates integrally with the shaft 13, and a rotating magnetic field is formed by flowing a predetermined current through a stator coil 11 mounted in a slot in the stator core 10, 10
An induced current is induced in a, and a driving force is generated or electric power is generated by the interaction of the induced current with the rotating magnetic field. The clutch 7 is provided to prevent the output from the internal combustion engine 1 from being transmitted to the drive wheels 9 when the idle operation is performed. When the vehicle is running, the clutch 7 is connected and the output of the internal combustion engine 1 is input to the input pulley 6a of the CVT 5. To communicate. A belt 6 is stretched between the input pulley 6a and the output pulley 6b. The input pulley 6a and the output pulley 6b are each formed by opposing two frustoconical disks, and the belt 6 is formed by the side surfaces of the two disks.
Is sandwiched. Therefore, by changing the relative distance of the disk, the position where the belt 6 is clamped, that is, the radius changes, and the ratio of the radius at which the belt 6 is clamped between the input pulley 6a and the output pulley 6b is set to a desired value. can do. This ratio is the speed ratio of the CVT 5, and since the interval between the two disks holding the belt 6 can take a continuous value, the speed ratio can also be continuously changed. Therefore, acceleration and deceleration can be performed even when the rotation speed of the internal combustion engine is kept constant, and the internal combustion engine 1 can always be operated under the most efficient conditions. The output pulley 6b is further connected to a final reduction gear and a differential gear, and a drive wheel 9 is driven via a drive shaft 8.
【００１４】これらの車両駆動システムを構成する内燃
機関1は、点火時期や燃料噴射量が制御される。一方、モ
ータジェネレータ２については、界磁電流およびその周
波数などが制御される。モータジェネレータ２に供給さ
れる電力は、インバータ装置３を介して例えばバッテリ
ーやコンデンサなどの電力貯蔵装置４より供給され、逆
にモータジュネレータ２により発電された電力は、イン
バータ装置３を介して電力貯蔵装置４に蓄えられる。即
ち、モータジュネレータ２の制御はインバータ装置３の
制御を行なうことによってなされるようになっている。The ignition timing and fuel injection amount of the internal combustion engine 1 constituting these vehicle drive systems are controlled. On the other hand, for motor generator 2, field current and its frequency are controlled. The electric power supplied to the motor generator 2 is supplied from an electric power storage device 4 such as a battery or a capacitor via an inverter device 3, and the electric power generated by the motor generator 2 is conveyed to the electric power via the inverter device 3. It is stored in the storage device 4. That is, the control of the motor generator 2 is performed by controlling the inverter device 3.
【００１５】次に本発明の車両駆動システムの冷却系の
構成について説明する。本実施形態において、内燃機関
１の冷却には循環水冷方式を採用している。内燃機関１
およびモータジェネレータ２のハウジングにはそれぞれ
冷却水通路が形成されており、これらのハウジングとラ
ジエータ１０３、および内燃機関１の軸出力の一部を利
用して駆動するウォータポンプ１０４が冷却水配管を介
して直列に接続される。インバータ装置３の筐体内部に
は、半導体スイッチング素子を備えたパワーモジュール
１４、フィルタコンデンサ１５およびマイコン制御回路
１６等が実装されており、特にモータジュネレータ作動
時に多くの熱損失が発生するパワーモジュール１４は、
ヒートブロック１０６上に例えば図示しない熱伝導グリ
ース等を介して取り付けられる。ここで、ヒートブロッ
ク１０６にはヒートパイプ１０１の一端部を取り付け、
さらに他端部をモータジュネレータ２のハウジング１０
７に埋め込まれる。Next, the configuration of the cooling system of the vehicle drive system according to the present invention will be described. In the present embodiment, a circulating water cooling system is used for cooling the internal combustion engine 1. Internal combustion engine 1
A cooling water passage is formed in each of the housings of the motor generator 2 and the housing, a radiator 103, and a water pump 104 driven by using a part of the shaft output of the internal combustion engine 1 through cooling water pipes. Connected in series. A power module 14 having a semiconductor switching element, a filter capacitor 15, a microcomputer control circuit 16, and the like are mounted inside the housing of the inverter device 3, and particularly a power module that generates a large amount of heat loss when the motor generator operates. 14 is
It is mounted on the heat block 106 via, for example, a thermal conductive grease (not shown). Here, one end of the heat pipe 101 is attached to the heat block 106,
Further, the other end is the housing 10 of the motor generator 2.
7 embedded.
【００１６】次に駆動システムの各コンポーネントの冷
却特性について説明する。内燃機関１は内燃機関１が始
動を開始すると同時にウォータポンプ１０４が作動を開
始して冷却水が循環する。これにより内燃機関１内にて
発生した熱はラジエータ１０３を介して周囲空気に放熱
される。一方モータジュネレータ２は、内燃機関１が既
に始動している場合、内燃機関１の出力に加えて駆動軸
出力を付加するモータの役割を果たすか、あるいは発電
を行なって電力貯蔵装置４へ電力を供給する発電機（ジ
ェネレータ）の役割を果たすかの２通りの動作モードが
考えられる。しかしいずれも内燃機関１が動作している
ことから冷却水は循環しており、モータジュネレータ２
はこの冷却水により冷却が行われる。また、インバータ
装置３についても前述の２通りの動作モードに対し主に
パワーモジュール１４から発熱する。この発熱は、ヒー
トブロック１０６及びヒートパイプ１０１を介してモー
タジュネレータ２のハウジング１０７内を流れる冷却水
に吸熱されることで、インバータ装置３の冷却が可能と
なっている。Next, the cooling characteristics of each component of the drive system will be described. In the internal combustion engine 1, the water pump 104 starts operating at the same time when the internal combustion engine 1 starts to start, and the cooling water circulates. Thereby, the heat generated in the internal combustion engine 1 is radiated to the surrounding air via the radiator 103. On the other hand, when the internal combustion engine 1 has already been started, the motor generator 2 plays a role of a motor that adds a drive shaft output in addition to the output of the internal combustion engine 1 or generates electric power to the electric power storage device 4 by generating electric power. There are two types of operation modes that serve as a generator for supplying the power. However, in each case, since the internal combustion engine 1 is operating, the cooling water is circulating, and the motor generator 2
Is cooled by the cooling water. Also, the inverter device 3 generates heat mainly from the power module 14 in the above-described two operation modes. This heat is absorbed by the cooling water flowing in the housing 107 of the motor generator 2 via the heat block 106 and the heat pipe 101, so that the inverter device 3 can be cooled.
【００１７】これに対し、モータジュネレータ２および
インバータ装置３が、内燃機関１の始動を行なうスター
タの役割を果たす場合、内燃機関１が始動するまで、一般
に最長条件で約３０秒程度はウォータポンプ１０４が始
動しない状況が想定される。この場合には冷却水の循環
による冷却ができない。しかし、モータジェネレータ２
は回転体であることから、剛性を向上したり振動や騒音
を抑制したいという要求から、ハウジング１０７の質量
は大きいものとなる。さらに、磁気回路であるステータ
コア１０や発熱体自身であるステータコイル１１もイン
バータ装置３と比較して大きい質量を有するため、モー
タジュネレータ２の熱容量はインバータ装置３のそれと
比較して大きくなる、換言すると熱時定数が大きくな
る。そのため、始動時における発生熱は概ね上述の熱容
量により吸収されることになり、結果としてモータジェ
ネレータ２の温度上昇は許容値以下とすることが可能と
なる。On the other hand, when the motor generator 2 and the inverter device 3 play the role of a starter for starting the internal combustion engine 1, the water pump generally takes about 30 seconds under the longest conditions until the internal combustion engine 1 starts. A situation is assumed in which 104 does not start. In this case, cooling by circulation of cooling water cannot be performed. However, motor generator 2
Since is a rotating body, the mass of the housing 107 is increased due to a demand for improving rigidity or suppressing vibration and noise. Furthermore, since the stator core 10 which is a magnetic circuit and the stator coil 11 which is a heating element also have a larger mass than the inverter device 3, the heat capacity of the motor generator 2 becomes larger than that of the inverter device 3. Then, the thermal time constant increases. Therefore, the heat generated at the time of starting is generally absorbed by the above-mentioned heat capacity, and as a result, the temperature rise of motor generator 2 can be made equal to or less than the allowable value.
【００１８】一方、インバータ装置３は、発熱体が厚さ1m
m以下の半導体チップであり、さらにモジュール内熱抵抗
を低減する目的からモジュールの構成部材の質量は小さ
く、モータジュネレータ２と比較すると充分な熱容量が
ない。そこでインバータ装置３のヒートブロック１０６
にヒートパイプ１０１の一端部を埋め込み、他端部をモ
ータジュネレータ２のハウジング１０７に埋め込んだ構
成としている。この構成により、内燃機関１が始動する
際のインバータ３の発熱は、ヒートパイプ１０１を介し
て熱容量の大きいモータジュネレータ２のハウジング１
０７に速やかに移動することから、見かけ上のインバー
タ装置３の熱時定数が大きくなり、結果としてインバー
タ装置３内のパワーモジュールの温度上昇を許容値以下
に収めることができる。この際、ヒートパイプ１０１と
ハウジング１０７の配置は、ハウジング内に形成されて
いる冷却水流路１０８がヒートパイプ１０１と対向する
ように形成することが好ましく、本構成により内燃機関
動作時におけるインバータ装置３の冷却性能も向上す
る。On the other hand, the inverter device 3 has a heating element having a thickness of 1 m.
m, and the mass of the components of the module is small for the purpose of further reducing the thermal resistance in the module, and there is not enough heat capacity as compared with the motor generator 2. Therefore, the heat block 106 of the inverter device 3
One end of the heat pipe 101 is embedded in the housing, and the other end is embedded in the housing 107 of the motor generator 2. With this configuration, the heat generated by the inverter 3 when the internal combustion engine 1 is started is transmitted via the heat pipe 101 to the housing 1 of the motor generator 2 having a large heat capacity.
07, the apparent thermal time constant of the inverter device 3 increases, and as a result, the temperature rise of the power module in the inverter device 3 can be kept below the allowable value. At this time, it is preferable that the heat pipe 101 and the housing 107 are arranged such that the cooling water flow path 108 formed in the housing faces the heat pipe 101. With this configuration, the inverter device 3 during operation of the internal combustion engine is used. Cooling performance is also improved.
【００１９】ここで、ヒートパイプ１０１のインバータ
装置側取り付け端部はモータジュネレータ側取り付け端
部に対して下部に位置させた場合、インバータ装置から
ハウジングまでの熱輸送に対して重力によるヒートパイ
プ作動流体の液戻りを促進することが可能となる。ただ
し、一般的なヒートパイプに対して作動流体の封入量を
極めて大きく設定した自励振動式ヒートパイプを採用す
る場合においては、姿勢による性能差が小さいため、必ず
しも上述した構成である必要はない。Here, when the mounting end of the heat pipe 101 on the inverter side is located below the mounting end on the motor generator side, heat transfer from the inverter to the housing due to gravity causes heat pipe operation. It is possible to promote the return of the fluid. However, in the case of employing a self-excited vibration heat pipe in which the amount of working fluid enclosed is set to be extremely large with respect to a general heat pipe, the above-described configuration is not necessarily required because the performance difference due to the posture is small. .
【００２０】また、ヒートパイプ１０１のインバータ装
置側取り付け端部をモータジュネレータ側取り付け端部
に対して水平に位置させた場合には、インバータ装置３
とハウジング１０７間の熱輸送は双方向で可能となる。
即ちインバータ装置３の発熱をハウジング１０７に移動
するモード以外に、ハウジング１０７或いは冷却水が持
つ熱をインバータ装置３に輸送するモードが加わる。こ
のモードが加わることで、例えば内燃機関１から発生し
た熱がインバータ装置３に移動するため、走行中のイン
バータ装置３の動作状況によらずインバータ装置３のヒ
ートブロック１０７の温度変動を少なくすることができ
る。この作用により車両の走行時において、インバータ
装置３のヒートブロック１０７の温度変動が小さくなる
ことから、インバータ装置３内のパワーモジュール１４
内に使用される半田の疲労寿命を長くすることができ
る。このような作用は自励振動式ヒートパイプを採用し
た場合には、ヒートパイプの取り付け姿勢の影響なく、同
様な作用が生じる。When the mounting end of the heat pipe 101 on the inverter side is located horizontally with respect to the mounting end on the motor generator side, the inverter 3
Heat transfer between the housing 107 and the housing 107 is possible in both directions.
That is, in addition to the mode in which the heat generated by the inverter device 3 is moved to the housing 107, a mode in which the heat of the housing 107 or the cooling water is transported to the inverter device 3 is added. By adding this mode, for example, the heat generated from the internal combustion engine 1 moves to the inverter device 3, so that the temperature fluctuation of the heat block 107 of the inverter device 3 can be reduced regardless of the operating state of the running inverter device 3. Can be. With this operation, the temperature fluctuation of the heat block 107 of the inverter device 3 during traveling of the vehicle is reduced, so that the power module 14 in the inverter device 3
The fatigue life of the solder used inside can be prolonged. When the self-excited oscillating heat pipe is adopted, such an effect is obtained without being affected by the mounting posture of the heat pipe.
【００２１】次に図３を用いて本発明の車両駆動システ
ムの第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、第
１の実施形態において、インバータ装置３がヒートパイ
プ１０１を介して熱的に接続される部位を内燃機関１と
した。内燃機関１はモータジュネレータ２と同様に熱容
量が大きい部位であることから、第１の実施形態と同様
な効果を得ることができる。Next, a second embodiment of the vehicle drive system of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the part where the inverter device 3 is thermally connected via the heat pipe 101 is the internal combustion engine 1 in the first embodiment. Since the internal combustion engine 1 has a large heat capacity similarly to the motor generator 2, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
【００２２】次に図４および５を用いて本発明の車両駆
動システムの第3の実施形態を説明する。図４は本発明
の車両駆動システムの全体構成を示し、図５は本発明の
車両駆動システムのうち、モータジュネレータ２とイン
バータ装置３の詳細構成を示す。第3の実施形態は、第１
の実施形態において、モータジュネレータ２のハウジン
グ１０７とインバータ装置３のヒートブロック１０６を
一体化し、ハウジング１０７の表面にインバータ装置３
を構成するパワーモジュール１４、フィルタコンデンサ
１５等を取り付けた。この構成においては、内燃機関１
が始動する際のインバータ装置３の発熱は、熱容量の大
きいモータジュネレータ２のハウジング１０７に直接伝
えられ、また、内燃機関１が動作している状態では、ハウ
ジング１０７内の冷却水流路１０８により高効率な冷却
が可能となる。この構造では、モータジュネレータ２と
インバータ装置３が一体物となるため、構造が簡素化す
るとともに、電気配線等の引き回しが容易となる。Next, a third embodiment of the vehicle drive system of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows an overall configuration of the vehicle drive system of the present invention, and FIG. 5 shows a detailed configuration of the motor generator 2 and the inverter device 3 in the vehicle drive system of the present invention. The third embodiment is the first embodiment.
In the embodiment, the housing 107 of the motor generator 2 and the heat block 106 of the inverter device 3 are integrated, and the surface of the housing 107 is connected to the inverter device 3.
The power module 14, the filter capacitor 15 and the like constituting the above were mounted. In this configuration, the internal combustion engine 1
Generated by the inverter device 3 when the engine starts, is transmitted directly to the housing 107 of the motor generator 2 having a large heat capacity, and when the internal combustion engine 1 is operating, the heat generated by the cooling water flow path 108 in the housing 107 is increased. Efficient cooling becomes possible. In this structure, since the motor generator 2 and the inverter device 3 are integrated, the structure is simplified and the wiring of the electric wiring and the like is facilitated.
【００２３】図６および図７を用いて本発明の車両駆動
システムの第４の実施形態を説明する。図６は本発明の
車両駆動システムの全体構成を示し、図７は本発明の車
両駆動システムのうち、モータジュネレータ２とインバ
ータ装置３の詳細構成を示す。第４の実施形態は、第３
の実施形態において、モータジュネレータ２のハウジン
グ１０７のインバータ装置取り付け面とハウジング内冷
却流路１０８との間にヒートパイプ１０１の一端部に埋
め込み、他端部を蓄熱器１０５に埋め込んだ構成とし
た。この構成により、内燃機関１の始動時においてイン
バータ装置３の発熱はまず蓄熱器１０５に吸熱されてい
き、エンジンが始動し、冷却水が循環を始めた後には蓄熱
器１０５の熱はヒートパイプ１０１を介して冷却水に吸
熱される。この作用によって車両の走行時において、イ
ンバータ装置３のヒートブロックの温度変動が小さくな
ることから、インバータ装置３内のパワーモジュール１
４内に使用される半田の疲労寿命を長くすることができ
る。A fourth embodiment of the vehicle drive system according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows an overall configuration of the vehicle drive system of the present invention, and FIG. 7 shows a detailed configuration of the motor generator 2 and the inverter device 3 in the vehicle drive system of the present invention. The fourth embodiment is a third embodiment.
In the embodiment, one end of the heat pipe 101 is embedded between the inverter device mounting surface of the housing 107 of the motor generator 2 and the cooling passage 108 in the housing, and the other end is embedded in the heat accumulator 105. . With this configuration, when the internal combustion engine 1 is started, the heat generated by the inverter device 3 is first absorbed by the regenerator 105, and after the engine is started and the cooling water starts to circulate, the heat of the regenerator 105 is transferred to the heat pipe 101. The heat is absorbed by the cooling water. By this action, the temperature fluctuation of the heat block of the inverter device 3 during traveling of the vehicle is reduced, so that the power module 1 in the inverter device 3
4 can prolong the fatigue life of the solder used therein.
【００２４】[0024]
【発明の効果】本発明の車両駆動システムの冷却装置に
よれば、簡単な構成で、モータジェネレータを用いて内
燃機関の始動を行う際に、モータジュネレータの全ての
作動状態において、インバータ装置の冷却が可能とな
る。According to the cooling device for a vehicle drive system of the present invention, when starting the internal combustion engine using the motor generator with a simple configuration, the inverter device is operated in all operating states of the motor generator. Cooling becomes possible.
【００２５】本発明の車両駆動システムによれば、モー
タジェネレータを用いて内燃機関の始動を行う車両駆動
システムにおいて、走行時のインバータ装置の温度の時
間変化を小さくすることで、インバータ装置内の半導体
部品の接合に用いられる半田部の疲労寿命を長くするこ
とが可能になる。According to the vehicle drive system of the present invention, in a vehicle drive system in which the internal combustion engine is started using a motor generator, the time change of the temperature of the inverter device during traveling is reduced, so that the semiconductor device in the inverter device is reduced. This makes it possible to extend the fatigue life of the solder portion used for joining the components.
【図１】本発明の第１の実施形態による車両駆動システ
ムの全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle drive system according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施形態によるモータジュネレ
ータとインバータ装置の詳細構成図である。FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a motor generator and an inverter device according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２の実施形態による車両駆動システ
ムの全体構成図である。FIG. 3 is an overall configuration diagram of a vehicle drive system according to a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３の実施形態による車両駆動システ
ムの全体構成図である。FIG. 4 is an overall configuration diagram of a vehicle drive system according to a third embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第３の実施形態によるモータジュネレ
ータとインバータ装置の詳細構成図である。FIG. 5 is a detailed configuration diagram of a motor generator and an inverter device according to a third embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第４の実施形態による車両駆動システ
ムの全体構成図である。FIG. 6 is an overall configuration diagram of a vehicle drive system according to a fourth embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第４の実施形態によるモータジュネレ
ータとインバータ装置の詳細構成図である。FIG. 7 is a detailed configuration diagram of a motor generator and an inverter device according to a fourth embodiment of the present invention.
１…内燃機関、２…モータジェネレータ、３…インバー
タ装置、４…電力貯蔵装置、５…ＣＶＴ（連続可変比変
速機）、６…ベルト、７…クラッチ、８…駆動軸、９…駆
動輪、１０…ステータコア、１１…ステータコイル、１２
…ロータ、１３…シャフト、１４…パワーモジュール、１
５…フィルタコンデンサ、１６…マイコン制御回路、１０
１…ヒートパイプ、１０２…冷却水配管、１０３…ラジ
エータ、１０４…ウォータポンプ、１０５…蓄熱器、１０
６…ヒートブロック、１０７…モータジュネレータハウ
ジング、１０８…ハウジング内冷却流路、１０９…ハウジ
ング冷却流路入口、１１０…ハウジング冷却流路出口。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine, 2 ... Motor generator, 3 ... Inverter device, 4 ... Power storage device, 5 ... CVT (continuous variable ratio transmission), 6 ... Belt, 7 ... Clutch, 8 ... Drive shaft, 9 ... Drive wheel, 10: stator core, 11: stator coil, 12
... rotor, 13 ... shaft, 14 ... power module, 1
5: filter capacitor, 16: microcomputer control circuit, 10
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat pipe, 102 ... Cooling water piping, 103 ... Radiator, 104 ... Water pump, 105 ... Heat storage, 10
6: heat block, 107: motor generator housing, 108: cooling passage in housing, 109: inlet of housing cooling passage, 110: outlet of housing cooling passage.
フロントページの続き (72)発明者 高野 雅美 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 印南 敏之 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 Ｆターム(参考） 5H115 PG04 PI16 PI29 PU08 PU22 PU23 PU25 PU29 PV09 RB08 RE01 RE05 SE04 SE05 SE08 TU12 UI30 Continued on the front page (72) Inventor Masami Takano 2520 Oji Takaba, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Inside the Automotive Equipment Division of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Toshiyuki Inami 2520 Oji Takaba, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. F term in the Automotive Equipment Division (reference) 5H115 PG04 PI16 PI29 PU08 PU22 PU23 PU25 PU29 PV09 RB08 RE01 RE05 SE04 SE05 SE08 TU12 UI30
Claims (7)
ェネレータに対して電気的入出力を制御するインバータ
装置とを備えた車両駆動システムにおいて、インバータ
装置の発熱をモータジェネレータのハウジングへ輸送す
るための熱輸送手段を備えることを特徴とする車両用駆
動システムの冷却装置。1. A vehicle drive system comprising an internal combustion engine, a motor generator, and an inverter device for controlling electrical input / output to and from the motor generator, heat transport for transporting heat generated by the inverter device to a housing of the motor generator. A cooling device for a vehicle drive system, characterized by comprising means.
とを特徴とする請求項１記載の車両用駆動システムの冷
却装置。2. The cooling device for a vehicle drive system according to claim 1, wherein said heat transport means is a heat pipe.
ェネレータに対して電気的入出力を制御するインバータ
装置とを備えた車両駆動システムにおいて、インバータ
装置冷却用ヒートシンクがモータジェネレータのハウジ
ングと一体で構成されていることを特徴とする車両用駆
動システムの冷却装置。3. A vehicle drive system including an internal combustion engine, a motor generator, and an inverter device for controlling electrical input / output of the motor generator, wherein a heat sink for cooling the inverter device is integrally formed with a housing of the motor generator. A cooling device for a vehicle drive system.
ェネレータに対して電気的入出力を制御するインバータ
装置とを備えた車両駆動システムにおいて、インバータ
装置の発熱を内燃機関のハウジングへ輸送するための熱
輸送手段を備えることを特徴とする車両用駆動システム
の冷却装置。4. A vehicle drive system comprising an internal combustion engine, a motor generator, and an inverter device for controlling electrical input / output to and from the motor generator, heat transport for transporting heat generated by the inverter device to a housing of the internal combustion engine. A cooling device for a vehicle drive system, characterized by comprising means.
とを特徴とする請求項４記載の車両用駆動システムの冷
却装置。5. The cooling device for a vehicle drive system according to claim 4, wherein said heat transport means is a heat pipe.
ェネレータに対して電気的入出力を制御するインバータ
装置とを備えた車両駆動システムにおいて、インバータ
装置の発熱を冷却するための冷却手段とインバータ装置
の発熱を蓄熱する蓄熱手段とを同時に備えることを特徴
とする車両用駆動システムの冷却装置。6. A vehicle drive system comprising an internal combustion engine, a motor generator, and an inverter for controlling electrical input / output to and from the motor generator, a cooling means for cooling heat generated by the inverter, and heat generated by the inverter. And a heat storage means for storing heat at the same time.
ネレータのハウジング自身を兼ねることを特徴とする請
求項４記載の車両用駆動システムの冷却装置。7. The cooling system for a vehicle drive system according to claim 4, wherein said heat storage means also serves as a housing of the internal combustion engine or the motor generator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11103795A JP2000297641A (en) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | Cooling device for vehicle driving system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11103795A JP2000297641A (en) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | Cooling device for vehicle driving system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000297641A true JP2000297641A (en) | 2000-10-24 |
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|---|---|---|---|
| JP11103795A Pending JP2000297641A (en) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | Cooling device for vehicle driving system |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000297641A (en) |
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- 1999-04-12 JP JP11103795A patent/JP2000297641A/en active Pending
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