JP2020092503A - 車両用駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電力制御装置の配置を改善させることができる車両用駆動装置を提供すること。【解決手段】互いに回転軸を平行とすると共に径方向に隣接するように配置された第1回転電機及び第2回転電機を内部に収容したケースと、第1回転電機及び第2回転電機に供給される電力を制御する電力制御装置と、を備えた車両用駆動装置であって、電力制御装置は、高さ方向の上下の2層構造であり、2層構造の上層に、パワーカード及び冷却器と、リアクトルとを配置し、2層構造の下層に、コンデンサを配置した。【選択図】図3
Description
本発明は、車両用駆動装置に関する。
特許文献1には、互いに回転軸を平行とすると共に径方向に隣接するように配置された第1回転電機及び第2回転電機を内部に収容したケースに、第1回転電機及び第2回転電機に供給される電力を制御する電力制御装置であるPCU(Power Control Unit)が直接搭載された車両用駆動装置が開示されている。この車両用駆動装置では、回転電機に接続される回転電機接続端子を保持した状態で、ケースに設けられた開口部を覆うように固定される端子台と、パワーコントロールユニットの一部を構成するリアクトルとを備え、リアクトルがケースの内部側で端子台に固定されていると共に、回転電機接続端子に加えてリアクトルに接続されるリアクトル接続端子が、ケースの外部側に露出するように端子台に保持されている。
しかしながら、従来の車両用駆動装置では、第1回転電機と第2回転電機との間に形成された凹状スペースが有効利用されておらず、ケースに搭載されたPCUの高さ(搭載高さ)が高くなってしまうなど、PCUの配置に改善の余地があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電力制御装置の配置を改善させることができる車両用駆動装置を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両用駆動装置は、互いに回転軸を平行とすると共に径方向に隣接するように配置された第1回転電機及び第2回転電機を内部に収容したケースと、前記第1回転電機及び前記第2回転電機に供給される電力を制御する電力制御装置と、を備えた車両用駆動装置であって、前記電力制御装置は、高さ方向の上下の2層構造であり、前記2層構造の上層に、パワーカード及び冷却器と、リアクトルとを配置し、前記2層構造の下層に、コンデンサを配置したことを特徴とするものである。
本発明に係る車両用駆動装置は、電力制御装置の形状を第1回転電機と第2回転電機との間に形成された凹状スペースに合わせた形状にし、凹状スペースを有効利用することによって、ケースに搭載された電力制御装置の高さ(搭載高さ)を低く抑えることができ、電力制御装置の配置を改善させることができるという効果を奏する。
以下に、本発明に係る車両用駆動装置の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。本実施形態においては、本発明に係る車両用駆動装置を、車両の駆動力源として内燃機関及び回転電機の双方を備えた車両用駆動装置に適用した場合を例として説明する。また、以下では、特に断らない限り、回転電機の回転軸に平行な方向を「軸方向」として説明する。また、車両用駆動装置が搭載される車両の前後方向の前側を「FR」、車両の左右方向の右側を「RH」、車両の高さ方向の上側を「UPPER」として、図中に矢印を用いて各方向を適宜示す。
図1は、実施形態に係る車両用駆動装置1のスケルトン図である。実施形態に係る車両用駆動装置1は、内燃機関EGと共に車両の駆動力源として機能する2つの回転電機である第1回転電機MG1及び第2回転電機MG2を、トランスアクスルケース2の内部に収容して備えている。
まず、車両用駆動装置1の全体構成について説明する。図1に示すように、車両用駆動装置1は、内燃機関EGに駆動連結される入力軸Iと、第1回転電機MG1と、第2回転電機MG2と、動力分配装置PTと、出力ギヤGと、カウンタギヤ機構Cと、差動装置DFと、を備えている。これらの各構成は、車体に固定されるトランスアクスルケース2内に収容されている。
入力軸Iは、内燃機関EGに駆動連結される。ここで、内燃機関EGは、機関内部における燃料の燃焼により駆動されて動力を取り出す装置であり、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の各種エンジンを用いることができる。本実施形態では、入力軸Iは、内燃機関EGのクランクシャフトなどの出力回転軸と一体回転するように駆動連結されている。なお、入力軸Iが、内燃機関EGの出力回転軸に対して、ダンパやクラッチなどの他の部材を介して駆動連結された構成としても好適である。
第1回転電機MG1は、トランスアクスルケース2に固定された第1ステータSt1と、この第1ステータSt1の径方向内側に回転自在に支持された第1ロータRo1と、を有している。この第1回転電機MG1の第1ロータRo1は、動力分配装置PTのサンギヤSと一体回転するように駆動連結されている。また、第2回転電機MG2は、トランスアクスルケース2に固定された第2ステータSt2と、この第2ステータSt2の径方向内側に回転自在に支持された第2ロータRo2と、を有している。この第2回転電機MG2の第2ロータRo2は、カウンタギヤ機構Cを介して差動装置DFに駆動連結されている。第1回転電機MG1及び第2回転電機MG2は、それぞれ蓄電装置としての不図示のバッテリに電気的に接続されている。なお、バッテリは蓄電装置の一例であり、キャパシタなどの他の蓄電装置を用い、あるいは、複数種類の蓄電装置を併用することも可能である。また、バッテリは、家庭用電源などの外部電源により充電可能な構成とすることができる。
第1回転電機MG1及び第2回転電機MG2は、それぞれ電力の供給を受けて動力を発生するモータ(電動機)としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ(発電機)としての機能を果たすことが可能とされている。ここで、第1回転電機MG1及び第2回転電機MG2は、ジェネレータとして機能する場合には、内燃機関EGのトルクや車両の慣性力により発電を行い、バッテリを充電し、あるいはモータとして機能する他方の回転電機を駆動するための電力を供給する。一方、第1回転電機MG1及び第2回転電機MG2は、モータとして機能する場合には、バッテリに充電された電力、あるいはジェネレータとして機能する他方の回転電機により発電された電力の供給を受けて力行する。
図1に示すように、動力分配装置PTは、入力軸Iと同軸上に配置されたシングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。すなわち、動力分配装置PTは、複数のピニオンギヤを支持するキャリヤCAと、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合うサンギヤS及びリングギヤRと、を回転要素として有している。これら3つの回転要素は、回転速度の順にサンギヤS、キャリヤCA、及びリングギヤRとなっている。サンギヤSは、第1回転電機MG1の第1ロータRo1と一体回転するように駆動連結されている。キャリヤCAは、入力軸Iと一体回転するように駆動連結されている。リングギヤRは、軸方向で動力分配装置PTと内燃機関EGとの間において入力軸Iの径方向外側に形成された出力ギヤGと一体回転するように駆動連結されている。
この動力分配装置PTは、入力軸Iを介して入力される内燃機関EGの駆動力(ここでは、「駆動力」は「トルク」と同義で用いている)を第1回転電機MG1と出力ギヤGとに分配する機能を果たす。また、この動力分配装置PTのキャリヤCAに入力軸I(内燃機関EG)のトルクが入力された状態で、第1回転電機MG1の回転速度及びトルクを制御することにより、入力軸Iの回転速度を無段階に変速して出力ギヤGに伝達することができる。
出力ギヤGは、カウンタギヤ機構Cを介して差動装置DFに駆動連結されている。また、第2回転電機MG2の第2ロータRo2も、カウンタギヤ機構Cを介して差動装置DFに駆動連結されている。よって、本実施形態では、第2回転電機MG2の第2ロータRo2は、カウンタギヤ機構Cを介して出力ギヤGに駆動連結されている。そして、本実施形態では、動力分配装置PTにより出力ギヤGに分配された入力軸I(内燃機関EG)のトルクの一部と、第2回転電機MG2の出力トルクと、が合成されて差動装置DFに伝達される。差動装置DFは、車軸Oを介して車輪Wに駆動連結されており、差動装置DFに入力される回転及びトルクを左右2つの車輪Wに分配して伝達する。
図2は、PCU10が搭載されていないトランスアクスルケース2の軸方向と直交する断面図である。
トランスアクスル100は、上述したように第1回転電機MG1及び第2回転電機MG2を内部に収容するトランスアクスルケース2と、このトランスアクスルケース2の一方側(内燃機関EGが配置される側)に連結されたトランスアクスルハウジング3と、トランスアクスルケース2の他方側(内燃機関EGが配置される側とは反対側)に連結された不図示のカバーとが一体的に組み付けられた構造になっている。
本実施形態のトランスアクスル100では、入力軸I、動力分配装置PT、第1回転電機MG1、及び出力ギヤGは、いずれも第1軸A1上に配置されている。第2回転電機MG2は第2軸A2上に配置されている。カウンタギヤ機構Cは第3軸A3上に配置されている。差動装置DFは第四軸A4上に配置されている。これらは、互いに平行な状態で異なる位置に配置されている。本実施形態では、第2回転電機MG2が第1回転電機MG1の斜め上方に配置されている。また、図2に示すように、第1軸A1、第2軸A2及び第四軸A4は、これら三軸を結ぶ線分が鋭角三角形を形成するように配置されている。そして、第1軸A1上に配置される第1回転電機MG1、第2軸A2上に配置される第2回転電機MG2、及び第四軸A4上に配置される差動装置DFは、径方向に互いに隣接して配置されている。なお、カウンタギヤ機構Cが配置される第3軸A3は、第1軸A1、第2軸A2及び第四軸A4の三軸を結んで形成される鋭角三角形の内部に配置されている。
トランスアクスルケース2は、少なくとも第1回転電機MG1及び第2回転電機MG2の径方向外側の周囲を覆う外周壁部2aを備えている。外周壁部2aは、径方向に互いに隣接して配置された第1回転電機MG1、第2回転電機MG2、及び差動装置DFの外周面に沿ってこれらを覆うように、異形筒状に形成されている。トランスアクスルケース2は、アルミニウム等の金属材料を用いて形成されている。
トランスアクスルケース2の上部であって外周壁部2aの外周面には、PCU(Power Control Unit)10を搭載するための搭載領域F1を有するPCU搭載部20が設けられている。PCU搭載部20は、上面が開口した箱型形状であり、車両前後方向にて対向する前壁部20a及び後壁部20bと、車両左右方向にて対向する右壁部20d及び左壁部20e(図5参照)と、底面を形成する底壁部20cと、上面を開口させる開口部20fとを有している。後壁部20b及び底壁部20cは、トランスアクスルケース2の外周壁部2aの一部である。後壁部20bは、底壁部20cに対して車両前後方向にて後ろ側に傾斜しており、トランスアクスルケース2の軸方向と直交する断面にて、後壁部20bと底壁部20cとでなす角が鈍角となっている。また、後壁部20bと底壁部20cとでなす角は、第1回転電機MG1と第2回転電機MG2との間に形成された凹状スペースに位置している。
図3は、PCU10の分解図である。図4は、PCU10が搭載されたトランスアクスルケース2の軸方向と直交する断面図である。図5は、PCU10が搭載されたPCU搭載部20を図4のA1−A1断面にて切断した図である。
図3に示すように、PCU10は、制御基板11、パワースタック12、PCU側バスバー13、リアクトル14、コンデンサ15、及び、PCUカバー16などによって構成されている。
パワースタック12は、第1回転電機MG1と第2回転電機MG2とを制御する絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)及びダイオードなどをモジュール化したパワーカードを、冷却器の冷却板を間に挟んで複数枚積層して構成されており、制御基板11によって制御される。第1接続端子であるPCU側バスバー13は、第2接続端子であるトランスアクスル側バスバー41と電気的に接続させる。リアクトル14は、バッテリ電圧を昇圧するために用いられる。コンデンサ15は、直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電流をパワースタック12へ供給する。PCUカバー16は、下面が開口した箱型形状であって、PCU搭載部20の上部に取り付けられることによって、開口部20fを閉塞するものである。また、PCUカバー16の深さは、車両前後方向にて車両後ろ側から前側に向かって徐々に深くなっており、後述するPCUアッセンブリー10Aの大部分の周囲を囲える程度となっている。なお、PCUカバー16とトランスアクスルケース2との境界は、任意に設定可能である。
本実施形態では、PCU10が高さ方向にて上下の2重構造となっており、2層構造の上層10Uに、制御基板11と、パワースタック12(パワーカード及び冷却器)と、リアクトル14とを配置し、下層10Lに、コンデンサ15を配置して、これらを一体化させた組物であるPCUアッセンブリー10Aとしている。なお、パワースタック12とリアクトル14との位置関係は、特に限定されるものではなく、パワースタック12とリアクトル14とを上層10Uに配置すればよい。
そして、PCU搭載部20にPCU10を搭載する際には、まず、PCUアッセンブリー10AをPCUカバー16内に取り付ける。そして、PCUアッセンブリー10Aが取り付けられたPCUカバー16を、PCU搭載部20の開口部20fを覆うようにPCUカバー16をPCU搭載部20の上部に固定する。
このとき、PCU搭載部20内において、PCUアッセンブリー10Aの下部の一部分、例えば、コンデンサ15の一部分を、第1回転電機MG1と第2回転電機MG2との間に形成された凹状スペースに位置させる。
具体的には、図4に示すように、PCU搭載部20にPCU10を搭載する際、鉛直方向の第2回転電機MG2の中心線とトランスアクスルケース2との交点Bと、水平方向の第1回転電機MG1の中心線と交わる第1回転電機MG1の接線とトランスアクスルケース2との交点Cと、を結んだ線Dと、第1回転電機MG1と、第2回転電機MG2とによって囲まれた空間内に、PCU10の下部の一部分を位置させる。言い換えれば、トランスアクスルケース2の軸方向と直交する断面において、PCU搭載部20の後壁部20bと底壁部20cと線Dとに囲まれた領域F2内に、PCU10の下部(コンデンサ15)の一部分を位置させる。
これにより、トランスアクスルケース2に対するPCU10の搭載に際して、第1回転電機MG1と第2回転電機MG2との間に形成された凹状スペースを有効利用することにより、トランスアクスルケース2に搭載されたPCU10の高さを低く抑えることができ、PCU10の配置を改善させることができる。
また、本実施形態においては、図4に示すように、PCU10の姿勢を水平方向から傾けて、PCU搭載部20にPCU10を搭載することによって、トランスアクスルケース2に搭載されたPCU10の高さ(搭載高さ)を低く抑えている。なお、PCU10の姿勢を水平方向にして、PCU搭載部20にPCU10を搭載してもよい。
また、本実施形態においては、PCU搭載部20内でのPCU側バスバー13とトランスアクスル側バスバー41とによるバスバー接続によって、PCU10側とトランスアクスル100側との電気的な接続がなされている。
トランスアクスル側バスバー41は、図5に示した、トランスアクスル100側からPCU10側に底壁部20cから一部が突き出た端子台40に設けられている。端子台40は、PCU10の下部のコンデンサ15の横であって、車両左右方向の右側に位置している。なお、端子台40は、PCU10の下部のコンデンサ15の横であって、車両左右方向の左側に位置させてもよい。
本実施形態においては、端子台40及びトランスアクスル側バスバー41と、PCU10を構成する各部品とが接触しない構造とすることができると共に、PCU10のコンデンサ15の下方に端子台40が位置する場合よりも、トランスアクスルケース2に搭載されたPCU10の高さ(搭載高さ)を低く抑えることができる。
1 車両用駆動装置
2 トランスアクスルケース
10 PCU
11 制御基板
12 パワースタック
13 PCU側バスバー
14 リアクトル
15 コンデンサ
16 PCUカバー
20 PCU搭載部
40 端子台
41 トランスアクスル側バスバー
100 トランスアクスル
MG1 第1回転電機
MG2 第2回転電機
2 トランスアクスルケース
10 PCU
11 制御基板
12 パワースタック
13 PCU側バスバー
14 リアクトル
15 コンデンサ
16 PCUカバー
20 PCU搭載部
40 端子台
41 トランスアクスル側バスバー
100 トランスアクスル
MG1 第1回転電機
MG2 第2回転電機
Claims (1)
- 互いに回転軸を平行とすると共に径方向に隣接するように配置された第1回転電機及び第2回転電機を内部に収容したケースと、
前記第1回転電機及び前記第2回転電機に供給される電力を制御する電力制御装置と、
を備えた車両用駆動装置であって、
前記電力制御装置は、高さ方向の上下の2層構造であり、
前記2層構造の上層に、パワーカード及び冷却器と、リアクトルとを配置し、
前記2層構造の下層に、コンデンサを配置したことを特徴とする車両用駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018227314A JP2020092503A (ja) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | 車両用駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018227314A JP2020092503A (ja) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | 車両用駆動装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020092503A true JP2020092503A (ja) | 2020-06-11 |
Family
ID=71013939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018227314A Pending JP2020092503A (ja) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | 車両用駆動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020092503A (ja) |
-
2018
- 2018-12-04 JP JP2018227314A patent/JP2020092503A/ja active Pending
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