JP2004254486A - In-vehicle power supply mechanism - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an in-vehicle power supply mechanism capable of reducing loss arising from connecting an AC-DC converter including an inverter to an energy converting mechanism including a motor. <P>SOLUTION: This mechanism comprises a power source (a battery 6) that charges and discharges DC, the energy converting mechanism (a motor 4) that converts electric energy into mechanical energy, and the AC-DC converter (an inverter 5) that converts AC into DC between the power source and the energy converting mechanism. The energy converting mechanism and circuit-constituting components included in the AC-DC converter is structured integrally. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載モータの駆動機構に関するものである。特に、モータとインバータとをつなぐハーネスを省略することができる車載モータの駆動機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気自動車や、バッテリとエンジンとを併用したハイブリッドカーの開発が進んでいる（例えば非特許文献１）。ハイブリッドカーの概略構成の一例を図５に示す。この図に示すように、ハイブリッドカーはエンジン１とモータ４とを有し、これらを選択的にあるいは複合して車両の駆動に用いている。エンジン１は、その動力を車軸に伝達すると共に、ジェネレータ２に接続されている。エンジンの駆動力で動作されたジェネレータ２は交流を発電し、発電電力をコンバータ３で直流に変換した後、必要に応じてバッテリ６に充電される。一方、バッテリ６の電力は、直流として出力され、インバータ５を介して交流に変換されてモータ４に供給される。ここでは交流モータ４を用いており、モータ４の駆動力も車軸に伝達される。そして、ジェネレータ２とコンバータ３の間、コンバータ３とバッテリ６の間、モータ４とインバータ５の間およびインバータ５とバッテリ６の間は、それぞれハーネスを介して接続されている。
【非特許文献１】
９７年１０月 トヨタ自動車：プリウスの「新型車解説書」０−６ページ
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のハイブリッドカーの構成では、ジェネレータ、コンバータ、モータ、インバータおよびバッテリが各々独立して配置されているため、これらの間をつなぐハーネスが必要である。そのため、これら各部材間の接続損失が大きく、効率的なエネルギーの利用が難しいと言う問題がある。
【０００４】
また、通常、インバータやモータは冷却されるが、これらの冷却機構もインバータとモータとで各々独立しており、モータ、インバータおよび冷却機構を含む駆動機構の小型化の障害となっていた。
【０００５】
従って、本発明の主目的は、インバータなどの交直変換器とモータなどのエネルギー変換機構との接続に伴う損失を低減することができる車載電源機構を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インバータなどの交直変換器をモータなどのエネルギー変換機構とを一体化することで上記の目的を達成する。
【０００７】
本発明車載電源機構は、直流を充放電する電源と、電気エネルギーと機械エネルギーとの変換を行なうエネルギー変換機構と、前記電源とエネルギー変換機構との間において、交流と直流との変換を行なう交直変換器とを有する。そして、前記エネルギー変換機構と前記交直変換器に含まれる回路構成部材を一体に構成することを特徴とする。
【０００８】
インバータなどの交直変換器とモータなどのエネルギー変換機構とを一体化することで、交直変換器とエネルギー変換機構との間をつないでいたハーネスを省略でき、軽量化と低損失化が実現できる。
【０００９】
ここで、電源には直流を充放電するバッテリが好適である。充放電が可能なものであれば、電池反応の種類は特に問わない。
【００１０】
エネルギー変換機構の代表例としてはモータが挙げられる。特に、電気自動車に用いられる車両駆動用のモータが好適である。その他、電気自動車だけでなく、さらに車両駆動用の内燃機関をも具えるハイブリッドカーにも適用できる。また、ガソリンエンジンなどの内燃機関とモータによる駆動とを組み合わせたハイブリッドカーにおいては、エンジンの動力で発電を行なうジェネレータもエネルギー変換機構に含まれる。
【００１１】
交直変換器には、直流を交流に変換するインバータと、交流を直流に変換するコンバータの双方が含まれる。バッテリの直流出力を交流の車両駆動用モータで用いる場合、インバータが必要になるが、このインバータの回路構成部材をモータと一体化すれば良い。また、ジェネレータの交流出力を用いてバッテリの充電を行なう場合、コンバータが必要になるが、このコンバータの回路構成部材をジェネレータと一体化すれば良い。
【００１２】
ハイブリッドカーの場合、内燃機関はエネルギー変換機構と同軸の回転軸を有するように配置されることがある。その場合、交直変換器をエネルギー変換機構における内燃機構とは反対側に配置することが好ましい。エンジンなどの内燃機関は、動作時に高温となるため、冷却が必要なエネルギー変換機構や交直変換器は、耐熱性の低いものほど内燃機関から遠ざけることで、エンジンの熱的影響を抑制することができる。
【００１３】
エンジンのクランク軸をモータの回転軸と同軸に配置したハイブリッドカーでは、エンジンにモータが直列に配置されることになる。一般に、モータは動作時に巻線が発熱すると抵抗が大きくなり損失が増える。また、通常、インバータもトランジスタなどの半導体素子を用いており、適切に冷却しないと性能が低下したり、場合によっては動作しないことも考えられる。モータの許容温度は１８０℃程度であり、Ｓｉを用いた半導体素子では接合温度を１５０℃以下で動作させたいため、インバータをモータにおけるエンジンとは反対側に配置すれば、耐熱性の低いインバータをエンジンから遠ざけることができる。
【００１４】
さらに、交直変換器の半導体素子にＳｉＣを用いた場合、接合温度で６５０℃程度まで許容できるため、よりエンジンに近い位置に交直変換器を配置しても良い。例えば、モータの外周に交直変換器を配置することが考えられる。特に、エネルギー変換機構と交直変換器とでは、耐熱性の高い方を上方に配置することが好適である。例えば、インバータの許容温度の方がモータのそれよりも高い場合、モータはインバータの下方に配置する。逆に、モータの許容温度の方がインバータのそれよりも高い場合、インバータはモータの下方に配置する。一般に、熱は上方に移動し易いため、耐熱性の高い部材を高所に配置し、耐熱性の低い部材を低所に配置することで効率的な冷却を可能にする。
【００１５】
また、エネルギー変換機構と交直変換器とで各々に共通の冷却機構を有することが望ましい。前述したように、モータなどのエネルギー変換機構やインバータなどの交直変換器は冷却が必要になる。その場合、モータとインバータで独立した冷却機構を用いるのではなく、両者に共通した冷却機構を設けることで、冷却機構を簡略化することができる。
【００１６】
冷却機構は冷媒をエネルギー変換機構と交直変換器とに循環させる構成が好適である。例えば、ラジエータなどの放熱部と、配管などの冷媒循環路と、ポンプなど、冷媒を循環させる冷媒供給機構を有する構成が挙げられる。冷媒には、油の他、エチレングリコールなどを用いた不凍液が挙げられる。
【００１７】
その際、エネルギー変換機構と交直変換器のうち、耐熱性の高い方を冷媒の下流に配置することが好適である。
【００１８】
耐熱性の低いものを低温が保持された上流の冷媒で効果的に冷却し、若干温度が上昇した下流の冷媒で耐熱性の高いものを冷却することで、エネルギー変換機構と交直変換器とに共通する冷却機構を効率的に利用することができる。
【００１９】
例えば、インバータにＳｉ素子を用いた場合、インバータを冷媒の上流に、モータを冷媒の下流に配置する。また、インバータにＳｉＣ素子を用いた場合、モータを冷媒の上流に、インバータを冷媒の下流に配置する。
【００２０】
交直変換器の回路構成部材には、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ、電流センサおよび制御回路から選択される少なくとも一つが含まれることが好ましい。通常、インバータは、これらの素子を組み合わせて構成されており、少なくともこれらの素子の一部をエネルギー変換機構と一体化することで、交直変換器とエネルギー変換機構との間をつないでいたハーネスを省略あるいは簡略化できる。エネルギー変換機構と一体化する具体的組み合わせとしては、次のものが挙げられる。
【００２１】
▲１▼エネルギー変換機構とトランジスタ
▲２▼エネルギー変換機構とトランジスタおよび電流センサ
▲３▼エネルギー変換機構とトランジスタ、抵抗、コンデンサ、電流センサおよび制御回路
【００２２】
上記のトランジスタには、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などが挙げられる。また、電流センサはインバータからモータなどのエネルギー変換機構に供給される電流を検知する。さらに、制御回路はＦＥＴなどのトランジスタを組み合わせたブリッジ回路の制御を行なう。
【００２３】
中でも、交直変換器の回路構成部材にＳｉＣ素子を用いることが好適である。ＳｉＣ素子を交直変換機に用いることで、多極化モータの利用が一層容易になる。一般に、モータのトルクはモータの巻き線のターン数Ｎ、巻き線に流れる電流Ｉ、極数Ｋの積に比例する。そのため、ターン数Ｎと極数Ｋを稼ぐことで高トルク化することが考えられるが、ターン数Ｎを増やすには巻き線構造が複雑になる。そこで、一極当たりのターン数Ｎを少なくして多極化することが考えられる。ところが、インバータの制御周波数は、モータの回転数Ｍと極数の半分（Ｋ／２）の積で得られるため、耐熱性に劣り高周波での動作が難しいＳｉを用いたインバータでは多極化したモータを制御することに不向きであった。その点、ＳｉＣ素子は低損失で耐熱性に優れる上、高周波での動作が可能であり、多極化モータの利用を容易にすることができる。特に、８極以上の多極化モータ、より好ましくは１６極以上の多極化モータの採用が可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
（実施例１）
図１は本発明車載電源機構の概略構成図、図２はその回路図である。ここでは、モータとガソリンエンジンとを車両の駆動に用いるハイブリッドカーに本発明を適用した場合を例として説明する。
【００２５】
この電源機構は、ガソリンエンジン１と、ジェネレータ２と、コンバータ３と、モータ４と、インバータ５と、バッテリ６とを具えている。
【００２６】
ガソリンエンジン１は、車両の前部（ボンネット内）に配置されて、その駆動力を車軸に伝達すると共に、ジェネレータ２を作動して交流を発電する。この交流はコンバータ３で直流に変換されて、必要に応じてバッテリ６に充電される。
【００２７】
一方、バッテリ６から出力される直流は、インバータ５を介して交流に変換され、交流モータ４を駆動する。モータ４の駆動力は車軸に伝達されて車両の走行に供される。さらに、回生制動時、モータ４を発電機として動作して交流を発電し、この交流をジェネレータにつながるコンバータ３とは別のコンバータ（図示せず）で直流に変換してバッテリ６に充電する。バッテリ６は車両の後部に配置されている。
【００２８】
ここで、モータ４とインバータ５の回路構成部材を、ハーネスを介することなく一体化する。インバータ５は、図２に示すように、バッテリ６とモータ４との間において、ＳｉＣからなるＦＥＴ５１とダイオード５２を組み合わせた三相ブリッジ回路５０を有し、各ＦＥＴを制御する制御回路５３と接続されている。バッテリ６とブリッジ回路５０との間には、ブリッジ回路５０と並列にコンデンサ５４が、直列に抵抗５６が接続されている。さらに、ブリッジ回路５０とモータ４との間には、モータ４に供給される電流を検知する電流センサ５７が介在されている。
【００２９】
このようなインバータ５において、ブリッジ回路５０とモータ４とを一体に構成する。すなわち、「バッテリ６」、「ブリッジ回路５０とモータ４」、「制御回路５３と抵抗５６とコンデンサ５４と電流センサ５７」を構成単位として接続する。「バッテリ６」と「制御回路５３、抵抗５６、コンデンサ５４、電流センサ５７」との間ならびに「制御回路５３、抵抗５６、コンデンサ５４、電流センサ５７」と「ブリッジ回路５０とモータ４」との間はハーネスで接続されるが、ブリッジ回路５０とモータ４との間にはハーネスがなく、配線板などで接続される。
【００３０】
このブリッジ回路５０は、なるべくモータ４の近傍に設けるよう、モータ４の上方に配置した。モータ４は、ロータの外周にステータを有し、このステータをケース内に収納している。ブリッジ回路５０は、このケース外周に配置される。モータ４もエンジン１と共に車両の前部に収納され、エンジン１のクランク軸とモータ４の駆動軸とが同軸となるように配置されている。
【００３１】
このモータ４の許容温度は１８０℃程度であり、インバータのブリッジ回路５０の許容温度は接合温度６５０℃程度であるため、より耐熱性に優れるインバータ５をモータ４の上方に配置した。ブリッジ回路５０がＳｉ素子で構成される場合、逆にインバータ５の方がモータ４よりも耐熱性に劣るため、インバータ５をモータ４の下方で、かつエンジン１とは反対側に配置することが好ましい。
【００３２】
このように、モータ４とインバータ５の回路構成部材を一体化することで、両者の間をつなぐハーネスを省略し、軽量化と低損失化を実現することができる。
【００３３】
（実施例２）
次に、ブリッジ回路だけでなく、電流センサもモータに一体化する構成を説明する。図３は同構成を示す回路図である。
【００３４】
この回路図に示すように、ここでは「モータ４とブリッジ回路５０と電流センサ５７」、「制御回路５３と抵抗５６とコンデンサ５４」および「バッテリ６」を構成単位として接続する。この構成によれば、３つの構成単位をハーネスを介して接続するだけで良く、一層の低損失化を実現できる。
【００３５】
（実施例３）
次に、ブリッジ回路と電流センサだけでなく、コンデンサや抵抗もモータに一体化する構成を説明する。図４は同構成を示す回路図である。
【００３６】
この回路図に示すように、ここでは「モータ４、ブリッジ回路５０、電流センサ５７、制御回路５３、抵抗５６およびコンデンサ５４」と、「バッテリ６」とを構成単位として接続する。この構成によれば、２つの構成単位をハーネスを介して接続するだけで良く、一層の低損失化を実現できる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明車載電源機構によれば、インバータなどの交直変換器とモータなどのエネルギー変換機構とを一体化することで、交直変換器とエネルギー変換機構との間をつないでいたハーネスを省略でき、軽量化と低損失化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明車載電源機構の概略構成図である。
【図２】図１の機構の回路図である。
【図３】ブリッジ回路と電流センサをモータに一体化した本発明電源機構の回路図である。
【図４】ブリッジ回路と電流センサだけでなく、コンデンサや抵抗もモータに一体化した本発明電源機構の回路図である。
【図５】従来の車載電源機構の概略構成図である。
【符号の説明】
１ ガソリンエンジン
２ ジェネレータ
３ コンバータ
４ 交流モータ
５ インバータ
６ バッテリ
５０ 三相ブリッジ回路
５１ ＦＥＴ
５２ ダイオード
５３ 制御回路
５４ コンデンサ
５６ 抵抗
５７ 電流センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive mechanism for a vehicle-mounted motor. In particular, the present invention relates to a drive mechanism of an in-vehicle motor which can omit a harness connecting a motor and an inverter.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the development of electric vehicles and hybrid cars using both batteries and engines has been advanced (for example, Non-Patent Document 1). FIG. 5 shows an example of a schematic configuration of a hybrid car. As shown in this figure, the hybrid car has an engine 1 and a motor 4, which are used selectively or in combination for driving the vehicle. The engine 1 transmits its power to an axle and is connected to a generator 2. The generator 2 operated by the driving force of the engine generates AC, converts the generated power into DC by the converter 3, and then charges the battery 6 as needed. On the other hand, the electric power of the battery 6 is output as a direct current, converted into an alternating current via the inverter 5, and supplied to the motor 4. Here, the AC motor 4 is used, and the driving force of the motor 4 is also transmitted to the axle. The connection between the generator 2 and the converter 3, the connection between the converter 3 and the battery 6, the connection between the motor 4 and the inverter 5, and the connection between the inverter 5 and the battery 6 are respectively connected via harnesses.
[Non-patent document 1]
October 1997 Toyota Motor: Prius'"New Car Manual", pages 0-6 [0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration of the conventional hybrid car, since the generator, the converter, the motor, the inverter, and the battery are arranged independently of each other, a harness connecting them is required. Therefore, there is a problem that connection loss between these members is large and it is difficult to efficiently use energy.
[0004]
Usually, the inverter and the motor are cooled, but these cooling mechanisms are also independent of each other for the inverter and the motor, which has been an obstacle to downsizing the drive mechanism including the motor, the inverter and the cooling mechanism.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide an on-vehicle power supply mechanism capable of reducing a loss associated with connection between an AC / DC converter such as an inverter and an energy conversion mechanism such as a motor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention achieves the above object by integrating an AC / DC converter such as an inverter with an energy conversion mechanism such as a motor.
[0007]
The on-vehicle power supply mechanism of the present invention includes a power supply for charging / discharging DC, an energy conversion mechanism for converting electric energy and mechanical energy, and an AC / DC converter for converting AC and DC between the power supply and the energy conversion mechanism. And a converter. Then, the energy conversion mechanism and a circuit component included in the AC / DC converter are integrally configured.
[0008]
By integrating an AC / DC converter such as an inverter and an energy conversion mechanism such as a motor, a harness connecting the AC / DC converter and the energy conversion mechanism can be omitted, and a reduction in weight and loss can be realized.
[0009]
Here, a battery that charges and discharges DC is preferable as the power supply. The type of battery reaction is not particularly limited as long as the battery can be charged and discharged.
[0010]
A typical example of the energy conversion mechanism is a motor. In particular, a vehicle driving motor used in an electric vehicle is suitable. In addition, the present invention can be applied to not only an electric vehicle but also a hybrid car having an internal combustion engine for driving a vehicle. In a hybrid car in which an internal combustion engine such as a gasoline engine is combined with driving by a motor, a generator that generates electric power by the power of the engine is also included in the energy conversion mechanism.
[0011]
The AC / DC converter includes both an inverter for converting DC to AC and a converter for converting AC to DC. When the DC output of the battery is used in an AC vehicle drive motor, an inverter is required. The circuit components of the inverter may be integrated with the motor. Further, when charging the battery using the AC output of the generator, a converter is required. The circuit components of the converter may be integrated with the generator.
[0012]
In the case of a hybrid car, the internal combustion engine may be arranged so as to have a rotation axis coaxial with the energy conversion mechanism. In that case, it is preferable to arrange the AC / DC converter on the side opposite to the internal combustion mechanism in the energy conversion mechanism. Since internal combustion engines, such as engines, are hot during operation, energy conversion mechanisms and AC / DC converters that require cooling are more heat-resistant. it can.
[0013]
In a hybrid car in which the crankshaft of the engine is arranged coaxially with the rotation axis of the motor, the motor is arranged in series with the engine. Generally, when the windings generate heat during operation of the motor, the resistance increases and the loss increases. In general, an inverter also uses a semiconductor element such as a transistor, and if not properly cooled, the performance may be degraded or may not operate in some cases. The allowable temperature of the motor is about 180 ° C, and it is desired to operate the semiconductor element using Si at a junction temperature of 150 ° C or lower. Therefore, if the inverter is arranged on the side opposite to the engine in the motor, an inverter having low heat resistance can be obtained. You can keep it away from the engine.
[0014]
Furthermore, when SiC is used for the semiconductor element of the AC / DC converter, since the junction temperature can be allowed up to about 650 ° C., the AC / DC converter may be arranged closer to the engine. For example, it is conceivable to arrange an AC / DC converter on the outer periphery of the motor. In particular, in the energy conversion mechanism and the AC / DC converter, it is preferable to arrange the one having higher heat resistance upward. For example, if the allowable temperature of the inverter is higher than that of the motor, the motor is arranged below the inverter. Conversely, if the allowable temperature of the motor is higher than that of the inverter, the inverter is placed below the motor. Generally, heat easily moves upward, so that a member having high heat resistance is arranged at a high place and a member having low heat resistance is arranged at a low place, thereby enabling efficient cooling.
[0015]
It is desirable that the energy conversion mechanism and the AC / DC converter have a common cooling mechanism. As described above, energy conversion mechanisms such as motors and AC / DC converters such as inverters require cooling. In that case, the cooling mechanism can be simplified by providing a cooling mechanism common to both the motor and the inverter, instead of using independent cooling mechanisms for the motor and the inverter.
[0016]
The cooling mechanism preferably has a configuration in which the refrigerant is circulated through the energy conversion mechanism and the AC / DC converter. For example, a configuration having a heat radiating unit such as a radiator, a refrigerant circulation path such as a pipe, and a refrigerant supply mechanism such as a pump that circulates the refrigerant may be mentioned. Examples of the refrigerant include an antifreeze using ethylene glycol or the like in addition to oil.
[0017]
At this time, it is preferable to arrange the heat-resistant one of the energy conversion mechanism and the AC / DC converter downstream of the refrigerant.
[0018]
By effectively cooling low heat-resistant materials with an upstream refrigerant that maintains a low temperature and cooling high heat-resistant materials with a downstream refrigerant whose temperature has risen slightly, an energy conversion mechanism and AC / DC converter can be used. The common cooling mechanism can be used efficiently.
[0019]
For example, when a Si element is used for the inverter, the inverter is arranged upstream of the refrigerant, and the motor is arranged downstream of the refrigerant. Further, when the SiC element is used for the inverter, the motor is arranged upstream of the refrigerant, and the inverter is arranged downstream of the refrigerant.
[0020]
The circuit components of the AC / DC converter preferably include at least one selected from a transistor, a diode, a resistor, a capacitor, a current sensor, and a control circuit. Usually, an inverter is configured by combining these elements, and by integrating at least a part of these elements with an energy conversion mechanism, a harness that connects between the AC / DC converter and the energy conversion mechanism is formed. It can be omitted or simplified. The following is a specific combination integrated with the energy conversion mechanism.
[0021]
(1) Energy conversion mechanism and transistor (2) Energy conversion mechanism and transistor and current sensor (3) Energy conversion mechanism and transistor, resistor, capacitor, current sensor and control circuit
Examples of the above transistor include a field effect transistor (FET). The current sensor detects a current supplied from an inverter to an energy conversion mechanism such as a motor. Further, the control circuit controls a bridge circuit combining transistors such as FETs.
[0023]
Among them, it is preferable to use a SiC element for a circuit component of the AC / DC converter. By using the SiC element for the AC / DC converter, the use of the multi-pole motor is further facilitated. Generally, the torque of a motor is proportional to the product of the number of turns N of the winding of the motor, the current I flowing through the winding, and the number of poles K. Therefore, it is conceivable to increase the torque by increasing the number of turns N and the number of poles K. However, increasing the number of turns N complicates the winding structure. Therefore, it is conceivable to increase the number of poles by reducing the number of turns N per pole. However, since the control frequency of the inverter is obtained by the product of the number of rotations M of the motor and half of the number of poles (K / 2), the inverter using Si, which is inferior in heat resistance and difficult to operate at high frequency, requires a multi-pole motor. Unsuitable for control. In that respect, the SiC element has low loss and excellent heat resistance, can operate at a high frequency, and can easily use a multi-pole motor. In particular, a multi-pole motor having eight or more poles, more preferably a multi-pole motor having sixteen or more poles can be employed.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
(Example 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the vehicle-mounted power supply mechanism of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram thereof. Here, a case in which the present invention is applied to a hybrid car using a motor and a gasoline engine for driving a vehicle will be described as an example.
[0025]
This power supply mechanism includes a gasoline engine 1, a generator 2, a converter 3, a motor 4, an inverter 5, and a battery 6.
[0026]
The gasoline engine 1 is arranged at the front of the vehicle (in the hood), transmits the driving force to the axle, and operates the generator 2 to generate alternating current. This AC is converted into DC by the converter 3 and charged in the battery 6 as required.
[0027]
On the other hand, the DC output from the battery 6 is converted into AC through the inverter 5 and drives the AC motor 4. The driving force of the motor 4 is transmitted to the axle and used for traveling of the vehicle. Further, at the time of regenerative braking, the motor 4 operates as a generator to generate AC, and this AC is converted into DC by a converter (not shown) different from the converter 3 connected to the generator, and the battery 6 is charged. Battery 6 is arranged at the rear of the vehicle.
[0028]
Here, the circuit components of the motor 4 and the inverter 5 are integrated without interposing a harness. As shown in FIG. 2, the inverter 5 has a three-phase bridge circuit 50 combining a FET 51 and a diode 52 made of SiC between the battery 6 and the motor 4, and is connected to a control circuit 53 for controlling each FET. Have been. Between the battery 6 and the bridge circuit 50, a capacitor 54 is connected in parallel with the bridge circuit 50, and a resistor 56 is connected in series. Further, a current sensor 57 for detecting a current supplied to the motor 4 is interposed between the bridge circuit 50 and the motor 4.
[0029]
In such an inverter 5, the bridge circuit 50 and the motor 4 are integrally formed. That is, the "battery 6", the "bridge circuit 50 and the motor 4", and the "control circuit 53, the resistor 56, the capacitor 54, and the current sensor 57" are connected as constituent units. Between the "battery 6" and the "control circuit 53, the resistor 56, the capacitor 54, and the current sensor 57" and between the "control circuit 53, the resistor 56, the capacitor 54, and the current sensor 57" and the "bridge circuit 50 and the motor 4" Although the connection is made by a harness, there is no harness between the bridge circuit 50 and the motor 4 and the connection is made by a wiring board or the like.
[0030]
The bridge circuit 50 is disposed above the motor 4 so as to be provided as close to the motor 4 as possible. The motor 4 has a stator on the outer periphery of the rotor, and this stator is housed in a case. The bridge circuit 50 is arranged on the outer periphery of the case. The motor 4 is also housed in the front of the vehicle together with the engine 1, and is arranged so that the crankshaft of the engine 1 and the drive shaft of the motor 4 are coaxial.
[0031]
Since the allowable temperature of the motor 4 is about 180 ° C. and the allowable temperature of the bridge circuit 50 of the inverter is about 650 ° C., the inverter 5 having higher heat resistance is arranged above the motor 4. When the bridge circuit 50 is formed of a Si element, the inverter 5 has a lower heat resistance than the motor 4, so that the inverter 5 may be arranged below the motor 4 and on the side opposite to the engine 1. preferable.
[0032]
In this way, by integrating the circuit components of the motor 4 and the inverter 5, a harness connecting between the two can be omitted, and weight reduction and low loss can be realized.
[0033]
(Example 2)
Next, a configuration in which not only the bridge circuit but also the current sensor is integrated with the motor will be described. FIG. 3 is a circuit diagram showing the same configuration.
[0034]
As shown in this circuit diagram, here, "motor 4, bridge circuit 50, current sensor 57", "control circuit 53, resistor 56, capacitor 54" and "battery 6" are connected as constituent units. According to this configuration, it is only necessary to connect the three structural units via the harness, and it is possible to further reduce the loss.
[0035]
(Example 3)
Next, a configuration in which not only the bridge circuit and the current sensor but also a capacitor and a resistor are integrated with the motor will be described. FIG. 4 is a circuit diagram showing the same configuration.
[0036]
As shown in this circuit diagram, here, "motor 4, bridge circuit 50, current sensor 57, control circuit 53, resistor 56 and capacitor 54" and "battery 6" are connected as constituent units. According to this configuration, it is only necessary to connect the two structural units via the harness, and it is possible to further reduce the loss.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the vehicle-mounted power supply mechanism of the present invention, the AC / DC converter and the energy conversion mechanism are connected by integrating the AC / DC converter such as an inverter and the energy conversion mechanism such as a motor. The harness can be omitted, and the weight and loss can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle-mounted power supply mechanism of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of the mechanism of FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram of the power supply mechanism of the present invention in which a bridge circuit and a current sensor are integrated into a motor.
FIG. 4 is a circuit diagram of the power supply mechanism of the present invention in which not only a bridge circuit and a current sensor, but also a capacitor and a resistor are integrated into a motor.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional in-vehicle power supply mechanism.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gasoline engine 2 Generator 3 Converter 4 AC motor 5 Inverter 6 Battery 50 Three-phase bridge circuit 51 FET
52 Diode 53 Control circuit 54 Capacitor 56 Resistance 57 Current sensor

Claims (8)

直流を充放電する電源と、
電気エネルギーと機械エネルギーとの変換を行なうエネルギー変換機構と、
前記電源とエネルギー変換機構との間において、交流と直流との変換を行なう交直変換器とを有し、
前記エネルギー変換機構と前記交直変換器に含まれる回路構成部材を一体に構成することを特徴とする車載電源機構。A power supply for charging and discharging direct current,
An energy conversion mechanism for converting between electric energy and mechanical energy,
Between the power supply and the energy conversion mechanism, having an AC / DC converter that performs conversion between AC and DC,
A vehicle-mounted power supply mechanism, wherein the energy conversion mechanism and circuit components included in the AC / DC converter are integrally formed. さらに車両駆動用の内燃機関を具えることを特徴とする請求項１に記載の車載電源機構。The vehicle-mounted power supply mechanism according to claim 1, further comprising an internal combustion engine for driving the vehicle. エネルギー変換機構が車両駆動用モータで、交直変換器がインバータであることを特徴とする請求項１または２に記載の車載電源機構。The on-vehicle power supply mechanism according to claim 1 or 2, wherein the energy conversion mechanism is a vehicle drive motor, and the AC / DC converter is an inverter. エネルギー変換機構と交直変換器の回路構成部材のうち、耐熱性の高い部材を内燃機関と近い側に配置し、耐熱性の低い部材を内燃機関と遠い側に配置することを特徴とする請求項１に記載の車載電源機構。The energy conversion mechanism and a circuit component of the AC / DC converter, wherein a member having high heat resistance is arranged on a side close to the internal combustion engine, and a member having low heat resistance is arranged on a side far from the internal combustion engine. 2. The on-vehicle power supply unit according to 1. エネルギー変換機構と交直変換器とで両者に共通の冷却機構を有することを特徴とする請求項１に記載の車載電源機構。The in-vehicle power supply mechanism according to claim 1, wherein the energy conversion mechanism and the AC / DC converter have a common cooling mechanism. 冷却機構は冷媒をエネルギー変換機構と交直変換器とに循環させ、
エネルギー変換機構と交直変換器のうち、耐熱性の高い方を冷媒の下流に配置することを特徴とする請求項５に記載の車載電源機構。The cooling mechanism circulates the refrigerant through the energy conversion mechanism and the AC / DC converter,
The in-vehicle power supply mechanism according to claim 5, wherein one of the energy conversion mechanism and the AC / DC converter having higher heat resistance is disposed downstream of the refrigerant. 交直変換器の回路構成部材にＳｉＣ素子を用いたことを特徴とする請求項１に記載の車載電源機構。The on-vehicle power supply mechanism according to claim 1, wherein an SiC element is used as a circuit component of the AC / DC converter. 交直変換器の回路構成部材には、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ、電流センサおよび制御回路から選択される少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の車載電源機構。The vehicle-mounted power supply mechanism according to claim 1, wherein the circuit components of the AC / DC converter include at least one selected from a transistor, a diode, a resistor, a capacitor, a current sensor, and a control circuit.

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