ハイブリッド車両
【課題】エンジンおよびモータを搭載したハイブリッド車両の冷却系構成を、主に消費パワーおよび省スペース化の面において効率化する。
【解決手段】エンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５が一体的に統合された冷却系において、両冷却経路３０４，３０５に共通に設けられたウォータポンプ３０５は両冷却経路内に設けられず、ウォータポンプ３０５および両冷却経路３０４，３０５の間に、流量調整機構３６０が配置される。ＥＣＵ３８０は、エンジン４およびモータジェネレータの運転状態に基づき、両冷却経路３０４，３０５での必要冷却水量の和に従ってウォータポンプ３０５の冷却水吐出量を設定する。流量調整機構３６０は、ウォータポンプ３５０から吐出された冷却水を、両冷却経路３０４，３０５での必要冷却水量の比率に従って分配する。
【解決手段】エンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５が一体的に統合された冷却系において、両冷却経路３０４，３０５に共通に設けられたウォータポンプ３０５は両冷却経路内に設けられず、ウォータポンプ３０５および両冷却経路３０４，３０５の間に、流量調整機構３６０が配置される。ＥＣＵ３８０は、エンジン４およびモータジェネレータの運転状態に基づき、両冷却経路３０４，３０５での必要冷却水量の和に従ってウォータポンプ３０５の冷却水吐出量を設定する。流量調整機構３６０は、ウォータポンプ３５０から吐出された冷却水を、両冷却経路３０４，３０５での必要冷却水量の比率に従って分配する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はハイブリッド車両に関し、より特定的には内燃機関（エンジン）および回転電機（モータ）を駆動力源として搭載したハイブリッド車両におけるエンジンおよびモータの冷却系構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンおよびモータを車両駆動力源として搭載したハイブリッド車両では、エンジンおよびモータを効率的に冷却するために両者の冷却装置を統合して冷却系を構成することが提案されている。
【０００３】
たとえば、特開２００２−２７６３６４号公報（特許文献１）には、エンジン冷却水路のうちメインラジエータの下流側水路に対し並列となるように分岐かつ合流する電動機冷却水路を設けたハイブリッド自動車の冷却装置が開示されている。この冷却装置では、電動機冷却水路にサブラジエータおよび電動機が冷却水の流れ方向に対して順に配設されている。さらに、上記下流側水路の分岐部にこの下流側水路および電動機冷却水路を流通する冷却水の流量配分を調節する流量調整弁と、エンジン冷却水路に冷却水を循環させる電動ポンプとを設ける構成として、エンジンおよび電動機の負荷状態に応じて制御手段により流量調整弁の弁開度および電動ポンプの送出量を制御する構成が開示されている。上記冷却装置によれば、エンジン冷却水路および電動機冷却水路による電動ポンプの共有を始め、両冷却水路の統合効果により冷却装置を簡素かつ安価に構成できる。
【０００４】
また、ハイブリッド車両では、エンジンに加えて搭載されるモータの搭載スペースを抑制して、車内の乗員・収納スペースを確保することが要求される。この点について、現状のハイブリッド車では、インバータの大きな箱型ケースが別個に設けられてシャーシに固定され、その下にモータケース（トランスアクスル）が配置されている構成をとっているのに対して、モータとこのモータを駆動制御するインバータとを１つのケースに収めて一体化することによって小型化を達成したハイブリッド車両の駆動装置の構成が特開２００４−３４３８４５号公報（特許文献２）に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２７６３６４号公報
【特許文献２】特開２００４−３４３８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開２００２−２７６３６４号公報（特許文献１）に開示されたハイブリッド車の冷却装置では、電動機冷却水路がエンジン冷却水路の下流で分岐する構成となっており、かつ、両冷却水路により共有される電動ポンプがエンジン冷却経路の中に組込まれている。このため、電動機冷却経路に冷媒を流すためには必ずエンジン冷却水路に冷媒を通さなければならない構成となっており、発進時や軽負荷走行時でのエンジンを停止したモータ走行等、エンジンに冷媒を流す必要がない場合においても冷却経路の共有化により電動ポンプに無駄な電力が消費されるという問題点が発生する。
【０００６】
また、電動機冷却水路がエンジン冷却水路の下流に位置するため、エンジン作動中には電動機冷却水路へ供給される冷却水温（冷媒温度）を下げることに限界がある。このため、たとえばエンジンおよびモータの両者が高負荷運転される場合に、電動機系での冷却能力を確保するためには、電動機冷却水路に専用のラジエータ（特許文献１でのサブラジエータ）を設置する必要がある。
【０００７】
一方、特開２００４−３４３８４５号公報（特許文献２）に開示されるハイブリッド車両の駆動装置は、モータの上にインバータを載せただけの構造であり、高さ方向に関し車輪に搭載した場合の車両重心位置について改善の余地がある。さらに、ハイブリッド車両の駆動装置を搭載する際の省スペース化にも十分に考慮されていない。また、多くの車種に搭載可能とするためには、通常の車両でエンジンに隣接されている自動変速機とほぼ同等の輪郭内にインバータおよびモータを配置することが好ましい。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、エンジンおよびモータを搭載したハイブリッド車両の冷却系構成を、主に消費パワーおよび省スペース化の面において効率化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によるハイブリッド車両は、車両駆動力を発生するための内燃機関および回転電機を備えたハイブリッド車両であって、第１の冷却経路と、第２の冷却経路と、冷媒供給ポンプと、リターン経路と、流量調整機構と、制御装置とを備える。第１の冷却経路は、内燃機関を冷却するための冷媒が通過するように構成される。第２の冷却経路は、回転電機の駆動制御を行なうパワー制御ユニットを冷却するための冷媒が通過するように構成される。冷媒供給ポンプは、第１および第２の冷却経路に冷媒を供給する。リターン経路は、第１および第２の冷却経路を通過した冷媒を冷媒供給ポンプの吸入側へ導くように構成される。流量調整機構は、冷媒供給ポンプの吐出側と第１および第２の冷却経路との間に設けられ、冷媒供給ポンプから吐出された冷媒を第１および第２の冷却経路間で可変に分配するように構成される。制御装置は、ハイブリッド車両の運転状態に応じて、冷媒供給ポンプおよび流量調整機構の動作を制御する。
【００１０】
上記ハイブリッド車両によれば、内燃機関を冷却するための第１の冷却経路（エンジン冷却経路）と回転電機駆動用のパワー制御ユニット（ＰＣＵ）を冷却するための第２の冷却経路（ＨＶ冷却経路）とで冷媒供給ポンプを共有することにより小型化された冷却系の構成において、冷媒供給ポンプを第１および第２の冷却経路から独立に設けることにより、いずれの冷却経路へも流量調整機構を介して冷媒供給ポンプから冷媒を直接供給できる。これにより、第１および第２の冷却経路を直列に配列する構成と比較して、一方の冷却経路のみに冷却水の供給が必要な場合における冷媒供給ポンプでの消費エネルギを抑制できる。さらに、循環時における冷媒の受熱量を軽減できるので、冷却系全体での冷却能力の確保が容易となる。
【００１１】
好ましくは、このこの発明によるハイブリッド車両では、冷媒供給ポンプから吐出される冷媒量は、制御手段からの指令に従って可変制御される。さらに、制御装置は、内燃機関の運転状態に応じて第１の冷却経路で必要な冷媒量を求める第１の算出手段と、回転電機の運転状態に応じて第２の冷却経路で必要な冷媒量を求める第２の算出手段と、第１および第２の算出手段によって求められた必要冷媒量の和に応じて冷媒供給ポンプからの冷媒吐出量を設定するポンプ制御手段と、第１および第２の算出手段によって求められた必要冷媒量の比に応じて流量調整機構の動作を制御する流量調整制御手段とを含む。
【００１２】
上記ハイブリッド車両によれば、内燃機関および回転電機の運転状態に応じて各冷却経路に供給される冷媒量を適正化できるとともに、両冷却経路で必要な冷媒量の和に応じて冷媒供給ポンプからの冷媒吐出量を設定することにより、冷媒供給ポンプの消費エネルギを抑制することができる。
【００１３】
さらに好ましくは、この発明によるハイブリッド車両では、第１の算出手段は、内燃機関の運転指令および第１の冷却経路における冷媒温度の少なくとも一方に応じて、第１の冷却経路で必要な冷媒量を求める。また、第２の算出手段は、回転電機の運転指令および第２の冷却経路における冷媒温度の少なくとも一方に応じて、第２の冷却経路で必要な冷媒量を求める。
【００１４】
上記ハイブリッド車両では、内燃機関および回転電機への運転指令値（出力、回転数、トルク等）および／または冷却経路を流れる冷媒温度を用いて、各冷却経路に必要な冷媒量を簡易かつ適切に設定することができる。
【００１５】
また好ましくは、この発明によるハイブリッド車両は、冷媒放熱機構をさらに備える。冷媒放熱機構は、第１および第２の冷却通路に共通に設けられ、リターン経路上での第１および第２の冷却通路が統合される個所と冷媒供給ポンプの吸入側との間に設けられる。
【００１６】
上記ハイブリッド車両によれば、冷媒放熱機構（代表的にはラジエータ）を両冷却経路で共有できるので、ハイブリッド車両の冷却系について、低コスト化および省スペース化を図ることができる。なお、上記のように冷却系全体での冷却能力を確保することにより、冷媒放熱機構の共有は容易化される。
【００１７】
さらに好ましくは、この発明によるハイブリッド車両は、動力伝達機構と、ケースとをさらに備える。ダンパは、内燃機関のクランクシャフトと結合される。動力伝達機構は、内燃機関の発生した動力に回転電機の発生した動力を合成して駆動軸に伝達する。ケースは、回転電機、パワー制御ユニットおよび動力伝達機構を収容するように構成される。パワー制御ユニットは、回転電機に対応して設けられるインバータのパワー素子が搭載され、回転電機の車両搭載時における上方に配置された回路基板をさらに含む。ケースは、パワー制御ユニットを収容する第１の収容室と、回転電機を収容する第２の収容室と、第１および第２の収容室を仕切る隔壁とを含む。さらに、第２の冷却経路は、隔壁により形成された、回路基板を冷却するための冷媒流路を含む。
【００１８】
上記ハイブリッド車両によれば、回転電機およびパワー制御ユニットを一体的にケース内に収容して小型化された駆動装置部分において、パワー制御ユニットを冷却する第２の冷却経路を上記ケース内に効率的に設けることができる。また、上記第２の冷却経路が熱容量の大きいケースと熱交換可能となるので、冷媒温度上昇を抑制してハイブリッド車両の冷却系での冷却能力向上を図ることができる。
【００１９】
特にこのような構成においては、ハイブリッド車両は内燃機関のクランクシャフトが結合されるダンパをさらに備える。回転電機の回転軸は、ダンパの回転軸と重なるように配置され、ケースはダンパをさらに収容するように構成される。さらに、パワー制御ユニットは、回転軸方向から投影した場合に、ケースのダンパ、回転電機、および動力伝達機構を収容する部分の投影部の車両搭載時の水平方向および／または鉛直方向の寸法に収まるように、ケース内に配置される。
【００２０】
上記ハイブリッド車両によれば、ハイブリッド車両の駆動装置部分の水平方向／鉛直方向の寸法を抑制することができるので、当該駆動装置部分の体格を小型化して車両搭載性を向上することができる。特に、このような駆動装置部分との組み合わせにより、冷却系の小型化の効果をより顕著に享受することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によるハイブリッド車両によれば、エンジンおよびモータの冷却系について、両者の統合による省スペース化および冷媒供給ポンプの消費パワー抑制を両立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２３】
なお、以下の説明で明らかとなるように、本発明は主にハイブリッド車両の冷却系構成に向けられており、特に、「回転電機」であるモータ（以下、モータジェネレータとも称する）と、当該モータジェネレータを駆動するインバータを含む電気回路系とが同一ケース内に収容されて一体化された駆動装置を備えたハイブリッド車両に好適である。したがって、以下では、ハイブリッド車両の駆動装置の好ましい構成についてまず説明する。ただし、本発明の適用は、以下に説明するような駆動装置を搭載したハイブリッド車両に限定されるものではなく、モータおよびエンジンの両者を駆動力源として搭載するハイブリッド車両に共通に本発明を適用可能である点について確認的に記載しておく。
【００２４】
［車両の構成要素の説明］
図１は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両１００のモータジェネレータ制御に関する構成を示す回路図である。
【００２５】
図１を参照して、車両１００は、駆動装置２０と、制御装置３０と、電池ユニット４０と、図示しないエンジンおよび車輪とを含む。
【００２６】
駆動装置２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構ＰＳＤと、減速機ＲＤと、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を行なうパワー制御ユニット（ＰＣＵ）２１とを備える。
【００２７】
動力分割機構ＰＳＤは、基本的には、後で図２で示すエンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。
【００２８】
動力分割機構ＰＳＤの２つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１の各回転軸にそれぞれ接続され、他の１つの回転軸は減速機ＲＤに接続される。動力分割機構ＰＳＤと一体化された減速機ＲＤによってモータジェネレータＭＧ２の回転は減速されて動力分割機構ＰＳＤに伝達される。
【００２９】
なお減速機の回転軸は、後に説明するように図示しない減速ギヤやディファレンシャルギヤによって車輪に結合されている。
【００３０】
電池ユニット４０には端子４１，４２が設けられている。また駆動装置２０には端子４３，４４が設けられている。車両１００は、さらに、端子４１と端子４３とを結ぶパワーケーブル６と、端子４２と端子４４とを結ぶパワーケーブル８とを含む。
【００３１】
電池ユニット４０は、バッテリＢと、バッテリＢの負極と端子４２との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３と、バッテリＢの正極と端子４１との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、バッテリＢの正極と端子４１との間に直列に接続される、システムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒとを含む。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。
【００３２】
電池ユニット４０は、さらに、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを測定する電圧センサ１０と、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検知する電流センサ１１とを含む。
【００３３】
バッテリＢとしては、ニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や燃料電池などを用いることができる。また、バッテリＢに代わる蓄電装置として電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタを用いることもできる。
【００３４】
パワー制御ユニット２１は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２にそれぞれ対応して設けられるインバータ２２，１４と、インバータ２２，１４に共通して設けられる昇圧コンバータ１２とを含む。
【００３５】
昇圧コンバータ１２は、端子４３，４４間の電圧を昇圧する。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータＭＧ２に出力する。
【００３６】
昇圧コンバータ１２は、一方端が端子４３に接続されるリアクトルＬ１と、昇圧後の電圧ＶＨを出力する昇圧コンバータ１２の出力端子間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２と、平滑用コンデンサＣ２とを含む。平滑用コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する。
【００３７】
リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。
【００３８】
インバータ１４は車輪を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ１４は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。
【００３９】
インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６，およびＷ相アーム１７は、昇圧コンバータ１２の出力ライン間に並列に接続される。
【００４０】
Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。
【００４１】
Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。
【００４２】
Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。
【００４３】
各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ２は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。
【００４４】
電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ２に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置３０へ出力する。
【００４５】
インバータ２２は、昇圧コンバータ１２に対してインバータ１４と並列的に接続される。インバータ２２は、モータジェネレータＭＧ１に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。インバータ２２は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けてたとえばエンジンを始動させるためにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。
【００４６】
また、インバータ２２は、エンジンのクランクシャフトから伝達される回転トルクによってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。
【００４７】
インバータ２２の内部の構成は、図示しないがインバータ１４と同様であり、詳細な説明は繰返さない。
【００４８】
制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流ＩＢの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動信号ＩＧＯＮを受ける。
【００４９】
ここで、トルク指令値ＴＲ１，モータ回転数ＭＲＮ１およびモータ電流値ＭＣＲＴ１はモータジェネレータＭＧ１に関するものであり、トルク指令値ＴＲ２，モータ回転数ＭＲＮ２およびモータ電流値ＭＣＲＴ２はモータジェネレータＭＧ２に関するものである。
【００５０】
また、電圧ＶＢはバッテリＢの電圧であり、電流ＩＢは、バッテリＢに流れる電流である。電圧ＶＬは昇圧コンバータ１２の昇圧前電圧であり、電圧ＶＨは昇圧コンバータ１２の昇圧後電圧である。
【００５１】
そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤおよび動作禁止を指示する信号ＣＳＤＮを出力する。
【００５２】
さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ２とを出力する。
【００５３】
同様に制御装置３０は、インバータ２２に対して直流電圧をモータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。
【００５４】
図２は、図１における動力分割機構ＰＳＤおよび減速機ＲＤの詳細を説明するための模式図である。
【００５５】
図２を参照して、この車両駆動装置は、モータジェネレータＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ２の回転軸に接続される減速機ＲＤと、減速機ＲＤで減速された回転軸の回転に応じて回転する車軸と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１と、減速機ＲＤとエンジン４とモータジェネレータＭＧ１との間で動力分配を行なう動力分割機構ＰＳＤとを備える。減速機ＲＤは、モータジェネレータＭＧ２から動力分割機構ＰＳＤへの減速比が、たとえば２倍以上である。
【００５６】
エンジン４のクランクシャフト５０とモータジェネレータＭＧ１のロータ３２とモータジェネレータＭＧ２のロータ３７とは同じ軸を中心に回転する。
【００５７】
動力分割機構ＰＳＤは、図２に示す例ではプラネタリギヤであり、クランクシャフト５０に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸に結合されたサンギヤ５１と、クランクシャフト５０と同軸上を回転可能に支持されているリングギヤ５２と、サンギヤ５１とリングギヤ５２との間に配置され、サンギヤ５１の外周を自転しながら公転するピニオンギヤ５３と、クランクシャフト５０の端部に結合され各ピニオンギヤ５３の回転軸を支持するプラネタリキャリヤ５４とを含む。
【００５８】
動力分割機構ＰＳＤは、サンギヤ５１に結合されたサンギヤ軸と、リングギヤ５２に結合されたリングギヤケースおよびプラネタリキャリヤ５４に結合されたクランクシャフト５０の３軸が動力の入出力軸とされる。そしてこの３軸のうちいずれか２軸へ入出力される動力が決定されると、残りの１軸に入出力される動力は他の２軸へ入出力される動力に基づいて定まる。
【００５９】
動力の取出用のカウンタドライブギヤ７０がリングギヤケースの外側に設けられ、リングギヤ５２と一体的に回転する。カウンタドライブギヤ７０は、動力伝達減速ギヤＲＧに接続されている。そしてカウンタドライブギヤ７０と動力伝達減速ギヤＲＧとの間で動力の伝達がなされる。動力伝達減速ギヤＲＧはディファレンシャルギヤＤＥＦを駆動する。また、下り坂等では車輪の回転がディファレンシャルギヤＤＥＦに伝達され、動力伝達減速ギヤＲＧはディファレンシャルギヤＤＥＦによって駆動される。
【００６０】
モータジェネレータＭＧ１は、回転磁界を形成するステータ３１と、ステータ３１内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれているロータ３２とを含む。ステータ３１は、ステータコア３３と、ステータコア３３に巻回される三相コイル３４とを含む。ロータ３２は、動力分割機構ＰＳＤのサンギヤ５１と一体的に回転するサンギヤ軸に結合されている。ステータコア３３は、電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。
【００６１】
モータジェネレータＭＧ１は、ロータ３２に埋め込まれた永久磁石による磁界と三相コイル３４によって形成される磁界との相互作用によりロータ３２を回転駆動する電動機として動作する。またモータジェネレータＭＧ１は、永久磁石による磁界とロータ３２の回転との相互作用により三相コイル３４の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。
【００６２】
モータジェネレータＭＧ２は、回転磁界を形成するステータ３６と、ステータ３１内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれたロータ３７とを含む。ステータ３６は、ステータコア３８と、ステータコア３８に巻回される三相コイル３９とを含む。
【００６３】
ロータ３７は、動力分割機構ＰＳＤのリングギヤ５２と一体的に回転するリングギヤケースに減速機ＲＤによって結合されている。ステータコア３８は、たとえば電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。
【００６４】
モータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界とロータ３７の回転との相互作用により三相コイル３９の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。またモータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界と三相コイル３９によって形成される磁界との相互作用によりロータ３７を回転駆動する電動機として動作する。
【００６５】
減速機ＲＤは、プラネタリギヤの回転要素の一つであるプラネタリキャリヤ６６が車両駆動装置のケースに固定された構造により減速を行なう。すなわち、減速機ＲＤは、ロータ３７のシャフトに結合されたサンギヤ６２と、リングギヤ５２と一体的に回転するリングギヤ６８と、リングギヤ６８およびサンギヤ６２に噛み合いサンギヤ６２の回転をリングギヤ６８に伝達するピニオンギヤ６４とを含む。
【００６６】
たとえば、サンギヤ６２の歯数に対しリングギヤ６８の歯数を２倍以上にすることにより、減速比を２倍以上にすることができる。
【００６７】
［構成要素の配置説明］
図３は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の駆動装置２０の外観を示す斜視図である。図４は、駆動装置２０の平面図である。
【００６８】
図３、図４を参照して、駆動装置２０のケースは、ケース１０４とケース１０２とに分割可能に構成されている。ケース１０４は主としてモータジェネレータＭＧ１を収容する部分であり、ケース１０２は、主としてモータジェネレータＭＧ２およびパワー制御ユニットを収容する部分である。
【００６９】
ケース１０４にはフランジ１０６が形成され、ケース１０２にはフランジ１０５が形成され、フランジ１０６とフランジ１０５とがボルト等で固定されることにより、ケース１０４とケース１０２とが一体化される。
【００７０】
ケース１０２にはパワー制御ユニットを組付けるための開口部１０８が設けられている。この開口部１０８の内部左側部分（車両進行方向側）にはコンデンサＣ２が収容され、中央部分にはパワー素子基板１２０と端子台１１６，１１８とが収容され、右側部分にはリアクトルＬ１が収容されている。なお、この開口部１０８は車両搭載状態においては蓋により閉じられている。また、コンデンサＣ２を右側に、リアクトルＬ１を左側に収容するように入れ換えても良い。
【００７１】
つまり、リアクトルＬ１はモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の回転軸の一方側に配置され、コンデンサＣ２は回転軸の他方側に配置されている。そしてコンデンサＣ２とリアクトルＬ１との間の領域にパワー素子基板１２０が配置されている。パワー素子基板１２０の下方にはモータジェネレータＭＧ２が配置されている。
【００７２】
パワー素子基板１２０にはモータジェネレータＭＧ１を制御するインバータ２２と、モータジェネレータＭＧ２を制御するインバータ１４と、昇圧コンバータのアーム部１３とが搭載されている。
【００７３】
インバータ１４とインバータ２２との間の領域には上下に重ねて配置された電源用バスバーが設けられている。インバータ１４のＵ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、Ｗ相アーム１７からはそれぞれ１本ずつのバスバーがモータジェネレータＭＧ２のステータコイルにつながる端子台１１６に向けて設けられている。同様にインバータ２２からも３本のバスバーがモータジェネレータＭＧ１のステータコイルにつながる端子台１１８に向けて設けられている。
【００７４】
パワー素子基板１２０は高温になるためこれを冷却するためにパワー素子基板１２０の下には通水路が設けられており、通水路への冷却水入口１１４と冷却水出口１１２とがケース１０２に設けられている。なお、この入口や出口などは、たとえば、ケース１０２に対し、フランジ部１０６，１０５を貫通させてユニオンナット等を打ち込んで構成される。
【００７５】
図１の電池ユニット４０から端子４３，４４にパワーケーブルを介して与えられた電圧はリアクトルＬ１およびアーム部１３を含む昇圧コンバータ１２によって昇圧されコンデンサＣ２によって平滑化されてインバータ１４および２２に供給される。
【００７６】
このように昇圧コンバータ１２を用いて電池電圧を昇圧して用いることによりバッテリ電圧を２００Ｖ程度に低減しつつ、かつモータジェネレータを５００Ｖを超える高電圧で駆動することが可能となり、電力供給を小電流で行なうことにより電気損失を抑制しかつモータの高出力を実現することができる。
【００７７】
駆動装置２０として、インバータ１４，２２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に加えて、昇圧コンバータ１２も含めて一体化する場合には、比較的大きな部品であるリアクトルＬ１およびコンデンサＣ２の配置場所が問題となる。
【００７８】
図５は、駆動装置２０を図４のＸ１方向から見た側面図である。
図５を参照して、ケース１０２にはモータジェネレータ組付け用および保守用の開口部１０９が設けられており、この開口部１０９は車両搭載状態においては蓋により閉じられている。
【００７９】
開口部１０９の内部にはモータジェネレータＭＧ２が配置されている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相のバスバーが接続されるステータ３６の内部にロータ３７が配置されている。ロータ３７の中央部分には中空のシャフト６０が見えている。
【００８０】
図５に示すように、ケース１０２のパワー制御ユニット２１を収容する収容室にはモータジェネレータＭＧ２のステータ３６が大きく食い込んでいるので、モータジェネレータＭＧ２の一方側にはリアクトルＬ１が配置され他方側にはコンデンサＣ２が配置され、大型部品を効率よく収容している。このため、コンパクトなハイブリッド車両の駆動装置が実現できている。
【００８１】
図６は、図４のＶＩ−ＶＩ断面における断面図である。
図６を参照して、モータジェネレータＭＧ２の断面およびパワー制御ユニット２１を収容する収容室の断面が示されている。
【００８２】
このハイブリッド車両の駆動装置は、同軸上に各ロータの回転中心軸が配置されるモータジェネレータＭＧ２およびＭＧ２の奥に配置されるモータジェネレータＭＧ１と、クランクシャフトの回転中心軸と同軸上にかつモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の間に配置される動力分割機構と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を行なうパワー制御ユニット２１とを備える。パワー制御ユニット２１は、モータジェネレータＭＧ２の回転中心軸に対し、少なくとも一方側にリアクトルＬ１が他方側に平滑用コンデンサＣ２が分割配置される。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、動力分割機構、およびパワー制御ユニット２１は、金属製のケースに収容されて一体化されている。
【００８３】
モータジェネレータＭＧ２の潤滑油がパワー素子基板１２０側に漏れ出ないようにケース１０２には２つの空間を仕切る仕切り壁部２００が設けられている。この仕切り壁部２００の上面部分にはパワー素子基板１２０を冷却するための水路１２２が設けられ、この水路１２２は先に説明した冷却水入口１１４および冷却水出口１１２と連通している。
【００８４】
端子４４からはバスバー１２８によってマイナス側の電源電位がパワー素子基板１２０に伝達される。また端子４３からは図示しないが他のバスバーによってリアクトルＬ１に対して正の電源電位が伝達される。
【００８５】
なおこのパワー制御ユニットを収容する収容室には減速ギヤの回転軸１３０を支持する部分が食い込んでいる。
【００８６】
モータジェネレータＭＧ２の断面部分について説明すると、ステータ３６のコイル３９の巻回部分がステータ内周側に見えており、さらにその内周にはロータ３７、ケースの隔壁２０２およびロータの中空シャフト６０が見えている。
【００８７】
図７は、図４のＸ２方向から駆動装置２０を見た側面図である。図７において、パワー素子基板の上部にパワー素子を制御する制御基板１２１が配置されている。
【００８８】
図８は、図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図である。
図７、図８を参照して、エンジンのクランクシャフト５０はダンパ１２４に接続され、ダンパ１２４の出力軸は動力分割機構ＰＳＤに接続される。
【００８９】
エンジンが配置される側からはダンパ１２４、モータジェネレータＭＧ１、動力分割機構ＰＳＤ、減速機ＲＤおよびモータジェネレータＭＧ２の順で、同一の回転軸上に並んでこれらが配置されている。モータジェネレータＭＧ１のロータ３２のシャフトは中空であり、この中空部分にダンパ１２４からの出力軸が貫通している。
【００９０】
モータジェネレータＭＧ１のロータ３２のシャフトは、動力分割機構ＰＳＤ側にサンギヤ５１とスプライン嵌合されている。ダンパ１２４のシャフトは、プラネタリキャリヤ５４と結合されている。プラネタリキャリヤ５４は、ピニオンギヤ５３の回転軸をダンパ１２４のシャフトの周りに回転自在に支持する。ピニオンギヤ５３は、サンギヤ５１およびリングギヤケースの内周に形成された図２のリングギヤ５２と噛み合う。
【００９１】
またモータジェネレータＭＧ２のロータシャフト６０の減速機ＲＤ側は、サンギヤ６２とスプライン嵌合されている。減速機ＲＤのプラネタリキャリヤ６６は、ケース１０２の隔壁２０２に固定されている。プラネタリキャリヤ６６は、ピニオンギヤ６４の回転軸を支持する。ピニオンギヤ６４は、サンギヤ６２およびリングギヤケースの内周に形成された図２のリングギヤ６８と噛み合う。
【００９２】
図８から理解されるように、モータジェネレータＭＧ１およびダンパ１２４はケース１０４の図右方向の開口部１１１から組付けることができ、モータジェネレータＭＧ２はケース１０２の左方向の開口部１０９から組付けることができ、減速機ＲＤおよび動力分割機構ＰＳＤはフランジ１０５，１０６の合わせ面から組付けることができる。
【００９３】
ケース１０２の開口１０９は、潤滑油が漏れないように蓋７１および液状ガスケット等で密閉される。ケース１０４の開口１１１の奥には蓋７２が設けられ、ＭＧ１を収容する空間は潤滑油が漏れないように液状ガスケット等やオイルシール８１によって密閉される。
【００９４】
モータジェネレータＭＧ１のロータ３２のシャフトは、蓋７２との間に設けられたボールベアリング７８および隔壁２０３との間に設けられたボールベアリング７７によって回転自在に支持されている。ロータ３２のシャフトは中空であり、ダンパ１２４のシャフトがその内部を貫通している。ロータ３２のシャフトとダンパ１２４のシャフトの間にはニードルベアリング７９，８０が設けられている。
【００９５】
モータジェネレータＭＧ２のロータ３７のシャフトは、蓋７１との間に設けられたボールベアリング７３および隔壁２０２との間に設けられたボールベアリング７４によって回転自在に支持されている。
【００９６】
減速機ＲＤのリングギヤと動力分割機構ＰＳＤのリングギヤがともに内周に刻まれたリングギヤケースは、隔壁２０２との間に設けられたボールベアリング７５および隔壁２０３との間に設けられたボールベアリング７６によって、回転自在に支持されている。
【００９７】
パワー制御ユニット２１を収容する収容室とモータジェネレータＭＧ２を収容する収容室とはケース１０２の隔壁２０２で隔てられているが、その一部は端子台１１６が挿入される貫通孔でつながっている。この端子台１１６にはモータジェネレータＭＧ２のステータコイルのバスバーが一方側に接続され、インバータ１４のバスバーが他方側に接続される。そしてこれらのバスバーを電気的に接続可能なように、端子台１１６の内部には導電性部材が通されている。つまり端子台１１６は、モータジェネレータＭＧ２側からの潤滑油分を通さないでかつ電気を通すように構成されている。
【００９８】
同様に、端子台１１８によって、パワー制御ユニットが収容される空間とモータジェネレータＭＧ１が収容される空間とが、電気を通しかつ潤滑油分を通さない状態で接続されている。
【００９９】
図９は、図４のＩＸ−ＩＸにおける断面を示した断面図である。
図９を参照して、パワー制御ユニット２１を収容する収容室においてはリアクトルＬ１の断面が示されている。リアクトルＬ１は、たとえば電磁鋼板が積層されたコアにコイルが巻回された構造を有する。
【０１００】
そしてリアクトルＬ１に近接して、図６で示された減速ギヤＲＧの回転軸１３０が配置され、減速ギヤＲＧのカウンタドリブンギヤ１３２が中央部に示される。このカウンタドリブンギヤ１３２は図２のカウンタドライブギヤ７０と噛み合う。そしてこのカウンタドリブンギヤ１３２の同軸上にファイナルドライブギヤ１３３が設けられ、これに噛み合うファイナルドリブンギヤであるディファレンシャルギヤＤＥＦがその下方に示されている。
【０１０１】
図１０は、ケースを回転軸方向から投影した場合に、ケース輪郭と内部に収容される部品とを示した図である。
【０１０２】
図１０において、車両の駆動装置のケース内部に、内燃機関のクランクシャフトが結合されるダンパ１２４と、ダンパ１２４の回転軸とその回転軸が重なるように配置されるロータおよびロータの周囲に配置されるステータを有するモータジェネレータＭＧ２と、ダンパ１２４からのトルクおよびモータジェネレータＭＧ２からのトルクを受ける動力分割機構ＰＳＤと、ダンパ１２４の回転軸と略平行にずれた回転軸を有し、動力分割機構ＰＳＤからのトルクが伝達される減速ギヤＲＧと、ダンパ１２４の回転軸と略平行にずれた回転軸を有し、減速ギヤＲＧと噛み合い車輪にトルクを伝達するディファレンシャルギヤＤＥＦと、モータジェネレータＭＧ２の制御を行なう基板１２０と、リアクトルＬ１およびコンデンサＣ２を含むパワー制御ユニット２１とが示されている。ケースは、ダンパ１２４、モータジェネレータＭＧ２、減速ギヤＲＧ、ディファレンシャルギヤＤＥＦおよびパワー制御ユニット２１を収容する。
【０１０３】
図１０に示されるケースを回転軸方向から投影した投影図において、車両駆動装置を車両に搭載したときの水平方向の寸法はＸ３である。そして、寸法Ｘ３は、ディファレンシャルギヤＤＥＦを収容するケース部分の外縁とダンパ１２４を収容するケース１０４の外縁とで両端が定まっている。したがって、パワー制御ユニットを構成するコンデンサＣ２、基板１２０およびリアクトルＬ１は、寸法Ｘ３の内側にあることがわかる。
【０１０４】
また図１０において、車両駆動装置を車両に搭載したときの鉛直方向（高さ方向）の寸法はＹ３である。この寸法Ｙ３の下端は、ケースのディファレンシャルギヤＤＥＦを収容する部分の外縁で定まっている。また、寸法Ｙ３の上端は、ケースのダンパ１２４を収容する部分の外縁で定まっている。したがって、パワー制御ユニット２１を構成するコンデンサＣ２、基板１２０およびリアクトルＬ１は、寸法Ｙ３の内側に配置されていることがわかる。
【０１０５】
ケースを回転軸方向から投影した場合に、ケースのパワー制御ユニット２１を収容する部分の投影部の車両搭載時の高さが、残りのケースの空間、すなわち、ダンパ１２４、モータジェネレータＭＧ２、減速ギヤＲＧおよびディファレンシャルギヤＤＥＦを収容する部分の投影部の車両搭載時の高さを少なくとも超えないように、ケースが構成されパワー制御ユニット２１が配置される。これにより、車両の重心を低くすることができ、走行安定性を増すことができる。
【０１０６】
また、車両搭載時の水平方向において、ケースのパワー制御ユニット２１を収容する部分の投影部の位置が残りのケースの空間の投影部の内側に位置するように、ケースが構成されパワー制御ユニット２１が配置される。これにより、車両駆動装置の体格を小さくしている。
【０１０７】
図１１は、ケースを回転軸方向と直交し、かつ鉛直方向に直交する方向から投影した場合に、ケース輪郭と内部に収容される部品とを示した図である。
【０１０８】
図１１を参照して、車両搭載時の鉛直方向に直交する方向の寸法Ｘ３も両端が、ケースのモータジェネレータＭＧ２を収容する部分の蓋の外縁とケースのダンパ１２４を収容する部分の外縁とで定まり、パワー制御ユニットを構成するコンデンサＣ２、基板１２０およびリアクトルＬ１は、寸法Ｚ３の内側にあることがわかる。
【０１０９】
つまり、図１０で説明したように鉛直方向（高さ方向）の寸法Ｙ３がダンパ１２４、モータジェネレータＭＧ２、減速ギヤＲＧおよびディファレンシャルギヤＤＥＦを収容する部分によって定まる。また、図１１において基板１２０、リアクトルＬ１およびコンデンサＣ２を含むパワー制御ユニット２１を収容する部分は、回転軸方向と直交し、かつ車両搭載時の鉛直方向に直交する方向から投影した場合に、その投影部が残りのケースの空間、すなわち、ダンパ１２４、モータジェネレータＭＧ２、減速ギヤＲＧおよびディファレンシャルギヤＤＥＦを収容する部分の投影部に含まれるように設けられる。
【０１１０】
このようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、減速機ＲＤおよび動力分割機構ＰＳＤに加えて、減速ギヤＲＧおよびディファレンシャルギヤＤＥＦを配置した状態で、周辺の空きスペースを利用してパワー制御ユニットの構成要素であるパワー素子基板１２０、リアクトルＬ１およびコンデンサＣ２を配置している。これにより、高さを低く抑えつつコンパクトなハイブリッド車両の駆動装置を実現することができる。
【０１１１】
そして、図１０に示すようにモータジェネレータＭＧ２に対し、片側の空きスペースを使用するだけでなく、両側の空きスペースにリアクトルＬ１とコンデンサＣ２とをそれぞれ配置することにより、モータジェネレータＭＧ２に対する重さのバランスが良くなるとともに、さらなる省スペース化を図ることができる。
【０１１２】
なお、動力分割機構ＰＳＤと、動力分割機構ＰＳＤからのトルクが伝達される減速ギヤＲＧと、減速ギヤＲＧと噛み合い車輪にトルクを伝達するディファレンシャルギヤＤＥＦとは、全体として、エンジンの発生した動力にモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発生した動力を合成して駆動軸に伝達する「動力伝達機構」に相当する。ただし、減速ギヤＲＧおよびディファレンシャルギヤＤＥＦは必須ではなく、上述の駆動装置の構成は、減速ギヤＲＧの無い構成や、ディファレンシャルギヤＤＥＦが駆動装置に一体化されない後輪駆動の構成の車両にも適用が可能である。
【０１１３】
さらに、上述の駆動装置の構成は、エンジンの加速時等にモータでアシストするようなパラレルハイブリッドにも適用が可能であり、またモータを駆動装置に１つしか一体化させていない構成にも適用が可能である。
【０１１４】
［ハイブリッド車両の冷却系構成］
図１２は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の冷却系構成を説明するブロック図である。本実施の形態では、ハイブリッド車両の冷却系における「冷媒」として冷却水が例示される。
【０１１５】
図１２を参照して、本実施の形態によるハイブリッド車両の冷却系は、エンジン４を冷却するための冷媒（冷却水）が通過するエンジン冷却経路３０４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するパワー制御ユニット２１（特に、パワー素子基板１２０）を冷却するための冷媒（冷却水）が通過するＨＶ冷却経路３０５と、「冷媒放熱機構」を構成するラジエータ３０８と、「冷媒供給ポンプ」を構成するウォータポンプ３５０と、ウォータポンプ３５０とエンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５との間に設けられた流量調整機構３６０と、ウォータポンプ３５０および流量調整機構３６０を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）３８０とを含んで構成される。
【０１１６】
エンジン冷却経路３０４は、シリンダブロック３０２に設けられた冷却水路（図示せず）と、シリンダブロック３０２を通過した冷却水をシリンダヘッド３００へ導く冷却水路３２４と、シリンダヘッド３００を通過した冷却水をラジエータ３０８をバイパスさせてウォータポンプ３５０へ戻すためのバイパス流路３２６とを含む。
【０１１７】
さらに、シリンダヘッド３００を通過した冷却水をラジエータ３０８へ導くためのリターン冷却水路３２０が、エンジン冷却経路３０４の下流に設けられる。
【０１１８】
サーモスタット弁３０６は、ラジエータ３０８を通過して放熱された冷却水が供給される冷却水路３２２および上記バイパス流路３２６と、ウォータポンプ３５０の吸入側との間に設けられる。
【０１１９】
エンジン４の暖機がまだ不十分である場合には、サーモスタット弁３０６は、ラジエータ３０８からの冷却水路３２２よりもバイパス流路３２６を選択する。これにより、ウォータポンプ３５０から吐出された冷却水は、シリンダブロック３０２、シリンダヘッド３００を経由してバイパス流路３２６からウォータポンプ３５０の吸入側へ戻る。
【０１２０】
なお極寒時においては、スロットルボデー３１０に設けられた温水通路に、シリンダヘッド３００からの温水通路３２８より温水が供給され、温水通路３３０を経由してウォータポンプ３５０の吸入側へこの温水が戻される。またシリンダヘッド３００を通過して暖まった冷却水は温水通路３２８，３３０によってヒータ３１２にも導かれる。これにより車室内の暖房にもエンジンからの熱が使用される。
【０１２１】
一方エンジンの暖機が十分な状態では、サーモスタット弁３０６は、バイパス流路３２６に代えて、ラジエータ３０８からの冷却水路３２２を選択する。これにより、ウォータポンプ３５０から吐出された冷却水は、シリンダブロック３０２、シリンダヘッド３００、リターン冷却水路３２０、ラジエータ３０８および冷却水路３２２の順番で流れ、ウォータポンプ３５０の吸入側に戻される。
【０１２２】
このようなエンジン冷却経路３０４での冷却水の循環によって、エンジン４のシリンダブロック３０２は適温に保たれている。
【０１２３】
ＨＶ冷却経路３０５は、インバータを含むパワー制御ユニット２１を冷却するための冷却水路１２２（図６）を含む。すなわち、流量調整機構３６０を介してウォータポンプ３５０から供給された冷却水は、図３等に示された冷却水入口１１４へ導かれ、さらに、冷却水路１２２の通過後には図３等に示された冷却水出口１１２を介してリターン冷却水路３２０へ導かれる。すなわち、リターン冷却水路３２０は、エンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５をそれぞれ通過した冷却水がウォータポンプ３５０の吸入側へ導かれるように構成される。
【０１２４】
リターン冷却水路３２０でのエンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５の統合個所３２５よりも後段にラジエータ３０８を配置する構成とすることにより、エンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５でラジエータ３０８を共有することができる。ラジエータの共有化により、ハイブリッド車両の冷却系の小型化が可能となる。なお、ウォータポンプ３５０の吸入側での温度をより確実に下げるために、エンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５のそれぞれに独立にラジエータを設ける構成とすることも可能である。また、以下でも述べるように、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の冷却系では、冷却能力向上を図ることによりラジエータの共有化が容易化される。
【０１２５】
リターン冷却水路３２０の統合個所３２５よりも上流側には、エンジン冷却経路３０４の出側での冷却水温を測定するための水温センサ４００および、ＨＶ冷却経路３０５の出側での冷却水温を測定するための水温センサ４１０が設けられる。水温センサ４００，４１０によって検出された冷却水温は、ＥＣＵ３８０へ送出される。
【０１２６】
ＥＣＵ３８０は、ハイブリッド車両１００の運転状態に応じて、ウォータポンプ３５０の動作（作動・停止および吐出流量）および流量調整機構３６０の動作を指示する。このハイブリッド車両１００の運転状態には、エンジン４の運転状態（回転数の実績／指令値）やモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態（トルク指令値、電流指令値・電流検出値等の制御装置３０と同等の情報）が含まれ、ＥＣＵ３８０にはこれらの運転状態を示す情報が入力される。
【０１２７】
ウォータポンプ３５０は、吐出量を可変制御可能な電動機式ポンプで構成され、ＥＣＵ３８０の指示に従った吐出量および吐出圧力で冷却水を吐出する。
【０１２８】
流量調整機構３６０は、ウォータポンプ３５０の吐出側と接続された配管３５５と、エンジン冷却経路３０４の上流側およびＨＶ冷却経路３０５の上流側との間に設けられ、ウォータポンプ３５０から吐出された冷却水をエンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５の間で分配する。流量調整機構３６０による両冷却経路間での分配比率は、ＥＣＵ３８０の指示に基づき、０％（全量エンジン冷却経路３０４へ供給）〜１００％（全量ＨＶ冷却経路３０５へ供給）の間で可変に調整可能である。
【０１２９】
図１３および図１４には、流量調整機構３６０の構成例が示される。
図１３には、特開２００２−２７６３６４号公報（特許文献１）と同様のロータリ式の流量調整弁を用いた構成例が示され、図１４には、エンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５の入側にそれぞれ独立して流量調整弁を設けた構成例が示される。
【０１３０】
図１３を参照して、流量調整機構３６０は、モータ３６２によってそれぞれが回動可能に構成された第１ロータリ弁３６４および第２ロータリ弁３６５を含む。
【０１３１】
電動式のウォータポンプ３５０は、ＥＣＵ３８０からの吐出量指令値ＦＬに従って冷却水を配管３５５に出力する。図１３に示した流量調整機構３６０では、ＥＣＵ３８０からの流量比率指示Ｆｋ１，Ｆｋ２に従って、第１ロータリ弁３６４および第２ロータリ弁３６５の位置調整が行なわれる。これにより、ウォータポンプ３５０から配管３５５に吐出された冷却水が、エンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５に分配される比率を可変制御することができる。
【０１３２】
図１４を参照して、流量調整機構３６０は、エンジン冷却経路３０４に設けられた流量調整弁３６６と、ＨＶ冷却経路３０５に設けられた流量調整弁３６７とを含む。ウォータポンプ３５０は、図１３に示したのと同様に、ＥＣＵ３８０からの吐出量指令値ＦＬに従って冷却水を配管３５５に出力する。これにより、ウォータポンプ３５０から配管３５５に吐出された冷却水が、エンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５に分配される比率を可変制御することができる。
【０１３３】
なお、ＥＣＵ３８０からの指示に従って、ウォータポンプ３５０から吐出された冷却水をエンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５の間で可変比率で分配可能であれば、流量調整機構３６０は任意に構成可能であり、図１３および図１４に示した構成例に限定されるものではない。
【０１３４】
図１５は、ＥＣＵ３８０によるウォータポンプおよび流量調整機構の制御例を説明するフローチャートである。
【０１３５】
図１５を参照して、ＥＣＵ３８０は、ステップＳ１００により、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態（たとえば、回転数、出力トルク、モータ電流等）および／または水温センサ４１０による冷却水温実績に応じて、パワー制御ユニットＰＣＵで必要な冷却水量すなわちＨＶ冷却経路３０５で必要な冷却水量ＦＬｐを算出する。具体的には、パワー制御ユニットＰＣＵでの発熱量が増大するようなモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態（たとえば、高回転数、高出力トルク、大モータ電流等）のときに冷却水量ＦＬｐは相対的に多く設定され、かつ、水温センサ４１０による冷却水温実績が高いときにも冷却水量ＦＬｐは増加される。
【０１３６】
なお、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態としては、その指令値（回転数指令値、トルク指令値、モータ電流指令値等）を用いて、必要冷却水量ＦＬｐの算出を簡易に行なうことが可能である。
【０１３７】
ＥＣＵ３８０は、ステップＳ１１０により、エンジン４の運転状態（たとえば、回転数等）および／または水温センサ４００による冷却水温実績に応じて、エンジン４で必要な冷却水量すなわちエンジン冷却経路３０４で必要な冷却水量ＦＬｅを算出する。具体的には、エンジン４での発熱量が増大するような運転状態（たとえば、高回転数等）のときに冷却水量ＦＬｅは相対的に多く設定され、かつ、水温センサ４００による冷却水温実績が高いときにも冷却水量ＦＬｅは増加される。
【０１３８】
なお、エンジン４の運転状態としても、その指令値（回転数指令値等）を用いて、必要冷却水量ＦＬｅの算出を簡易に行なうことが可能である。
【０１３９】
さらに、ＥＣＵ３８０は、ステップＳ１２０では、ステップＳ１００で求められたＨＶ冷却経路３０５での必要冷却水量ＦＬｐおよびエンジン冷却経路３０４での必要冷却水量ＦＬｅの和として、トータル必要冷却水量ＦＬｔを算出する。そして、このトータル必要冷却水量ＦＬｔに応じて、ウォータポンプ３５０の吐出量指令値ＦＬが生成される。
【０１４０】
さらにＥＣＵ３５０は、ステップＳ１３０により、必要冷却水量ＦＬｐおよびＦＬｅの比に応じて、流量比率指示Ｆｋ１：Ｆｋ２（Ｆｋ１＋Ｆｋ２＝１．０）を設定する。そして、設定した流量比率指示Ｆｋ１：Ｆｋ２に従って、流量調整機構３６０における調整弁指令が作成される。
【０１４１】
このような冷却系制御を行なうことにより、図１６に示すように、ハイブリッド車両の運転状態に応じて、各冷却経路への供給冷却水量およびウォータポンプ３５０の吐出量が適正に設定される。図１６にはケースＩ〜ＩＩＩが一例として示される。なお、図中の冷却水量は例示である。
【０１４２】
たとえばケースＩは、エンジン４およびモータジェネレータＭＧ２がほぼフルパワーを出力する高出力走行時に相当する。この場合には、エンジン必要冷却水量ＦＬｅはほぼ最大値の１００（Ｌ／ｍｉｎ）に設定され、ＨＶ系必要冷却水量ＦＬｐもほぼ最大値の１０（Ｌ／ｍｉｎ）に設定される。これに伴い、ウォータポンプ３５０の冷却水吐出量ＦＬｔは１１０（Ｌ／ｍｉｎ）となり、流量調整機構３６０での冷却経路３０４，３０５間の分配比率が１０：１となるように調整弁の開度制御が行なわれる。
【０１４３】
ケースＩＩは低負荷高回転数運転が行なわれる高速走行時に相当する。この場合には、ケースＩよりも必要な冷却水量は少なく、たとえば、エンジン必要冷却水量ＦＬｅ＝２０（Ｌ／ｍｉｎ）に設定され、ＨＶ系必要冷却水量ＦＬｐ＝５（Ｌ／ｍｉｎ）に設定される。これに伴い、ウォータポンプ３５０の必要吐出量は２５（Ｌ／ｍｉｎ）に設定され、流量調整機構３６０での冷却経路３０４，３０５間の分配比率が４：１となるように調整弁の開度制御が行なわれる。
【０１４４】
ケースＩＩＩは、車両発進時等の低速走行時におけるモータジェネレータの出力のみで走行する場合の冷却水設定が示される。この場合には、エンジンは停止状態とされているため、エンジンの必要冷却水量ＦＬｅ＝０（Ｌ／ｍｉｎ）と設定される。これに対して、モータは、車両の全駆動力を発生させるため高負荷状態となり、ＨＶ系必要冷却水量ＦＬｐ＝１０（Ｌ／ｍｉｎ）に設定される。これに伴い、流量調整機構３６０では、エンジン冷却経路３０４に設けられた調整弁は全閉状態とされ、ウォータポンプ３５０によって供給された冷却水を全量ＨＶ冷却経路３０５へ導く。このように、エンジン停止時に代表される、エンジンを冷却する必要がなく、かつ、モータジェネレータ系を冷却する必要がある場合において、ウォータポンプ３５０からはＨＶ冷却経路３０５のみに冷却水が供給されるので、両冷却経路の共有化によりウォータポンプに無駄な電力を消費させることがない。
【０１４５】
以上説明したように、本発明の実施の形態に従うハイブリッド車両の冷却系構成によれば、エンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５を一体的に統合することによって冷却系をコンパクト化するとともに、両冷却経路３０４，３０５に共通に設けられたウォータポンプ３５０を両冷却経路内に設けずに独立に設けることにより、いずれの冷却経路へもウォータポンプ３５０から冷却水（冷媒）を直接供給可能である。このため、冷却経路３０４，３０５を直列に配列する構成と比較して、一方の冷却経路のみに冷却水の供給が必要な場合におけるウォータポンプ３５０の電力消費を抑制でき、かつ、循環時における冷却水の受熱量を軽減できるので、ラジエータ３０８の能力を抑えることができ、ラジエータ３０８を両冷却経路で共有することが容易となる。
【０１４６】
また、上記ハイブリッド車両の冷却系構成は、図３〜図１１に示した、モータジェネレータおよびパワー制御ユニットを一体的にケース内に収容した駆動装置と組み合わせることにより、省スペース化の効果をより顕著に享受することができる。特に、上記駆動装置では、図６に示されるように、エンジン冷却経路と一体化されたパワー制御ユニットの冷却経路（冷却水路１２２）を効率的に設けることができる。さらに、パワー制御ユニットの冷却経路（ＨＶ冷却経路３０５）が熱容量の大きいケース１０２と熱交換可能となるので、ＨＶ冷却経路３０５での冷却水温上昇を抑制して、ハイブリッド車両の冷却系での冷却能力向上を図ることができる。また、冷却能力の向上により、上述したラジエータ３０８の共有化についても、さらに容易となる。
【０１４７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両１００のモータジェネレータ制御に関する構成を示す回路図である。
【図２】図１における動力分割機構および減速機の詳細を説明するための模式図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の外観を示す斜視図である。
【図４】駆動装置の平面図である。
【図５】駆動装置を図４のＸ１方向から見た側面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ断面における断面図である。
【図７】図４のＸ２方向から駆動装置を見た側面図である。
【図８】図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図である。
【図９】図４のＩＸ−ＩＸにおける断面を示した断面図である。
【図１０】ケースを回転軸方向から投影した場合に、ケース輪郭と内部に収容される部品とを示した図である。
【図１１】ケースを回転軸方向と直交し、かつ鉛直方向に直交する方向から投影した場合に、ケース輪郭と内部に収容される部品とを示した図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の冷却系構成を説明するブロック図である。
【図１３】図１２に示した流量調整機構の第１の構成例を説明する図である。
【図１４】図１２に示した流量調整機構の第２の構成例を説明する図である。
【図１５】電子制御ユニット（ＥＣＵ）によるウォータポンプおよび流量調整機構の制御例を説明するフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の冷却系制御に従う動作例を説明する図である。
【符号の説明】
【０１４９】
４ エンジン、６，８ パワーケーブル、１０ 電圧センサ、１１ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、１３ アーム部、１４，２２ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２０ 駆動装置、２１ パワー制御ユニット、２４ 電流センサ、３０ 制御装置、３１，３６ ステータ、３２，３７ ロータ、３３，３８ ステータコア、３４，３９ コイル、４０ 電池ユニット、４１〜４４ 端子、５０ クランクシャフト、５１，６２ サンギヤ、５２，６８ リングギヤ、５３，６４ ピニオンギヤ、５４，６６ プラネタリキャリヤ、６０ シャフト、７０ カウンタドライブギヤ、７１，７２ 蓋、７３〜７８ ボールベアリング、７９，８０ ニードルベアリング、８１ オイルシール、１００ ハイブリッド車両、１０２，１０４ ケース、１０４，１０６ フランジ、１０８，１０９，１１１ 開口部、１１２ 冷却水出口、１１４ 冷却水入口、１１６，１１８ 端子台、１２０ パワー素子基板、１２２ 水路、１２４ ダンパ、１２８ バスバー、１３０ 回転軸、１３２ カウンタドリブンギヤ、１３３ ファイナルドライブギヤ、２００ 壁部、２０２ 隔壁、３００ シリンダヘッド、３０２ シリンダブロック、３０４ エンジン冷却経路、３０５ ＨＶ冷却経路、３０６ サーモスタット弁、３０８ ラジエータ、３１０ スロットルボデー、３１２ ヒータ、３２０ リターン冷却水路、３２２，３２４ 冷却水路、３２５ 統合個所、３２６ バイパス流路、３２８，３３０ 温水通路、３５０ ウォータポンプ、３５５ 配管、３６０ 流量調整機構、３６２ モータ、３６４，３６５ ロータリ弁、３６６，３６７ 流量調整弁、４００，４１０ 水温センサ、Ｂ バッテリ、Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、ＤＥＦ ディファレンシャルギヤ、Ｆｋ１，Ｆｋ２ 流量比率指示、ＦＬｅ エンジン必要冷却水量、ＦＬｐ ＨＶ系必要冷却水量、ＦＬｔ トータル必要冷却水量、ＦＬ ポンプ吐出量指令値、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＳＤ 動力分割機構、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、Ｒ 制限抵抗、ＲＤ 減速機、ＲＧ 減速ギヤ、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３ システムメインリレー。
【技術分野】
【０００１】
この発明はハイブリッド車両に関し、より特定的には内燃機関（エンジン）および回転電機（モータ）を駆動力源として搭載したハイブリッド車両におけるエンジンおよびモータの冷却系構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンおよびモータを車両駆動力源として搭載したハイブリッド車両では、エンジンおよびモータを効率的に冷却するために両者の冷却装置を統合して冷却系を構成することが提案されている。
【０００３】
たとえば、特開２００２−２７６３６４号公報（特許文献１）には、エンジン冷却水路のうちメインラジエータの下流側水路に対し並列となるように分岐かつ合流する電動機冷却水路を設けたハイブリッド自動車の冷却装置が開示されている。この冷却装置では、電動機冷却水路にサブラジエータおよび電動機が冷却水の流れ方向に対して順に配設されている。さらに、上記下流側水路の分岐部にこの下流側水路および電動機冷却水路を流通する冷却水の流量配分を調節する流量調整弁と、エンジン冷却水路に冷却水を循環させる電動ポンプとを設ける構成として、エンジンおよび電動機の負荷状態に応じて制御手段により流量調整弁の弁開度および電動ポンプの送出量を制御する構成が開示されている。上記冷却装置によれば、エンジン冷却水路および電動機冷却水路による電動ポンプの共有を始め、両冷却水路の統合効果により冷却装置を簡素かつ安価に構成できる。
【０００４】
また、ハイブリッド車両では、エンジンに加えて搭載されるモータの搭載スペースを抑制して、車内の乗員・収納スペースを確保することが要求される。この点について、現状のハイブリッド車では、インバータの大きな箱型ケースが別個に設けられてシャーシに固定され、その下にモータケース（トランスアクスル）が配置されている構成をとっているのに対して、モータとこのモータを駆動制御するインバータとを１つのケースに収めて一体化することによって小型化を達成したハイブリッド車両の駆動装置の構成が特開２００４−３４３８４５号公報（特許文献２）に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２７６３６４号公報
【特許文献２】特開２００４−３４３８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開２００２−２７６３６４号公報（特許文献１）に開示されたハイブリッド車の冷却装置では、電動機冷却水路がエンジン冷却水路の下流で分岐する構成となっており、かつ、両冷却水路により共有される電動ポンプがエンジン冷却経路の中に組込まれている。このため、電動機冷却経路に冷媒を流すためには必ずエンジン冷却水路に冷媒を通さなければならない構成となっており、発進時や軽負荷走行時でのエンジンを停止したモータ走行等、エンジンに冷媒を流す必要がない場合においても冷却経路の共有化により電動ポンプに無駄な電力が消費されるという問題点が発生する。
【０００６】
また、電動機冷却水路がエンジン冷却水路の下流に位置するため、エンジン作動中には電動機冷却水路へ供給される冷却水温（冷媒温度）を下げることに限界がある。このため、たとえばエンジンおよびモータの両者が高負荷運転される場合に、電動機系での冷却能力を確保するためには、電動機冷却水路に専用のラジエータ（特許文献１でのサブラジエータ）を設置する必要がある。
【０００７】
一方、特開２００４−３４３８４５号公報（特許文献２）に開示されるハイブリッド車両の駆動装置は、モータの上にインバータを載せただけの構造であり、高さ方向に関し車輪に搭載した場合の車両重心位置について改善の余地がある。さらに、ハイブリッド車両の駆動装置を搭載する際の省スペース化にも十分に考慮されていない。また、多くの車種に搭載可能とするためには、通常の車両でエンジンに隣接されている自動変速機とほぼ同等の輪郭内にインバータおよびモータを配置することが好ましい。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、エンジンおよびモータを搭載したハイブリッド車両の冷却系構成を、主に消費パワーおよび省スペース化の面において効率化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によるハイブリッド車両は、車両駆動力を発生するための内燃機関および回転電機を備えたハイブリッド車両であって、第１の冷却経路と、第２の冷却経路と、冷媒供給ポンプと、リターン経路と、流量調整機構と、制御装置とを備える。第１の冷却経路は、内燃機関を冷却するための冷媒が通過するように構成される。第２の冷却経路は、回転電機の駆動制御を行なうパワー制御ユニットを冷却するための冷媒が通過するように構成される。冷媒供給ポンプは、第１および第２の冷却経路に冷媒を供給する。リターン経路は、第１および第２の冷却経路を通過した冷媒を冷媒供給ポンプの吸入側へ導くように構成される。流量調整機構は、冷媒供給ポンプの吐出側と第１および第２の冷却経路との間に設けられ、冷媒供給ポンプから吐出された冷媒を第１および第２の冷却経路間で可変に分配するように構成される。制御装置は、ハイブリッド車両の運転状態に応じて、冷媒供給ポンプおよび流量調整機構の動作を制御する。
【００１０】
上記ハイブリッド車両によれば、内燃機関を冷却するための第１の冷却経路（エンジン冷却経路）と回転電機駆動用のパワー制御ユニット（ＰＣＵ）を冷却するための第２の冷却経路（ＨＶ冷却経路）とで冷媒供給ポンプを共有することにより小型化された冷却系の構成において、冷媒供給ポンプを第１および第２の冷却経路から独立に設けることにより、いずれの冷却経路へも流量調整機構を介して冷媒供給ポンプから冷媒を直接供給できる。これにより、第１および第２の冷却経路を直列に配列する構成と比較して、一方の冷却経路のみに冷却水の供給が必要な場合における冷媒供給ポンプでの消費エネルギを抑制できる。さらに、循環時における冷媒の受熱量を軽減できるので、冷却系全体での冷却能力の確保が容易となる。
【００１１】
好ましくは、このこの発明によるハイブリッド車両では、冷媒供給ポンプから吐出される冷媒量は、制御手段からの指令に従って可変制御される。さらに、制御装置は、内燃機関の運転状態に応じて第１の冷却経路で必要な冷媒量を求める第１の算出手段と、回転電機の運転状態に応じて第２の冷却経路で必要な冷媒量を求める第２の算出手段と、第１および第２の算出手段によって求められた必要冷媒量の和に応じて冷媒供給ポンプからの冷媒吐出量を設定するポンプ制御手段と、第１および第２の算出手段によって求められた必要冷媒量の比に応じて流量調整機構の動作を制御する流量調整制御手段とを含む。
【００１２】
上記ハイブリッド車両によれば、内燃機関および回転電機の運転状態に応じて各冷却経路に供給される冷媒量を適正化できるとともに、両冷却経路で必要な冷媒量の和に応じて冷媒供給ポンプからの冷媒吐出量を設定することにより、冷媒供給ポンプの消費エネルギを抑制することができる。
【００１３】
さらに好ましくは、この発明によるハイブリッド車両では、第１の算出手段は、内燃機関の運転指令および第１の冷却経路における冷媒温度の少なくとも一方に応じて、第１の冷却経路で必要な冷媒量を求める。また、第２の算出手段は、回転電機の運転指令および第２の冷却経路における冷媒温度の少なくとも一方に応じて、第２の冷却経路で必要な冷媒量を求める。
【００１４】
上記ハイブリッド車両では、内燃機関および回転電機への運転指令値（出力、回転数、トルク等）および／または冷却経路を流れる冷媒温度を用いて、各冷却経路に必要な冷媒量を簡易かつ適切に設定することができる。
【００１５】
また好ましくは、この発明によるハイブリッド車両は、冷媒放熱機構をさらに備える。冷媒放熱機構は、第１および第２の冷却通路に共通に設けられ、リターン経路上での第１および第２の冷却通路が統合される個所と冷媒供給ポンプの吸入側との間に設けられる。
【００１６】
上記ハイブリッド車両によれば、冷媒放熱機構（代表的にはラジエータ）を両冷却経路で共有できるので、ハイブリッド車両の冷却系について、低コスト化および省スペース化を図ることができる。なお、上記のように冷却系全体での冷却能力を確保することにより、冷媒放熱機構の共有は容易化される。
【００１７】
さらに好ましくは、この発明によるハイブリッド車両は、動力伝達機構と、ケースとをさらに備える。ダンパは、内燃機関のクランクシャフトと結合される。動力伝達機構は、内燃機関の発生した動力に回転電機の発生した動力を合成して駆動軸に伝達する。ケースは、回転電機、パワー制御ユニットおよび動力伝達機構を収容するように構成される。パワー制御ユニットは、回転電機に対応して設けられるインバータのパワー素子が搭載され、回転電機の車両搭載時における上方に配置された回路基板をさらに含む。ケースは、パワー制御ユニットを収容する第１の収容室と、回転電機を収容する第２の収容室と、第１および第２の収容室を仕切る隔壁とを含む。さらに、第２の冷却経路は、隔壁により形成された、回路基板を冷却するための冷媒流路を含む。
【００１８】
上記ハイブリッド車両によれば、回転電機およびパワー制御ユニットを一体的にケース内に収容して小型化された駆動装置部分において、パワー制御ユニットを冷却する第２の冷却経路を上記ケース内に効率的に設けることができる。また、上記第２の冷却経路が熱容量の大きいケースと熱交換可能となるので、冷媒温度上昇を抑制してハイブリッド車両の冷却系での冷却能力向上を図ることができる。
【００１９】
特にこのような構成においては、ハイブリッド車両は内燃機関のクランクシャフトが結合されるダンパをさらに備える。回転電機の回転軸は、ダンパの回転軸と重なるように配置され、ケースはダンパをさらに収容するように構成される。さらに、パワー制御ユニットは、回転軸方向から投影した場合に、ケースのダンパ、回転電機、および動力伝達機構を収容する部分の投影部の車両搭載時の水平方向および／または鉛直方向の寸法に収まるように、ケース内に配置される。
【００２０】
上記ハイブリッド車両によれば、ハイブリッド車両の駆動装置部分の水平方向／鉛直方向の寸法を抑制することができるので、当該駆動装置部分の体格を小型化して車両搭載性を向上することができる。特に、このような駆動装置部分との組み合わせにより、冷却系の小型化の効果をより顕著に享受することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によるハイブリッド車両によれば、エンジンおよびモータの冷却系について、両者の統合による省スペース化および冷媒供給ポンプの消費パワー抑制を両立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２３】
なお、以下の説明で明らかとなるように、本発明は主にハイブリッド車両の冷却系構成に向けられており、特に、「回転電機」であるモータ（以下、モータジェネレータとも称する）と、当該モータジェネレータを駆動するインバータを含む電気回路系とが同一ケース内に収容されて一体化された駆動装置を備えたハイブリッド車両に好適である。したがって、以下では、ハイブリッド車両の駆動装置の好ましい構成についてまず説明する。ただし、本発明の適用は、以下に説明するような駆動装置を搭載したハイブリッド車両に限定されるものではなく、モータおよびエンジンの両者を駆動力源として搭載するハイブリッド車両に共通に本発明を適用可能である点について確認的に記載しておく。
【００２４】
［車両の構成要素の説明］
図１は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両１００のモータジェネレータ制御に関する構成を示す回路図である。
【００２５】
図１を参照して、車両１００は、駆動装置２０と、制御装置３０と、電池ユニット４０と、図示しないエンジンおよび車輪とを含む。
【００２６】
駆動装置２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構ＰＳＤと、減速機ＲＤと、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を行なうパワー制御ユニット（ＰＣＵ）２１とを備える。
【００２７】
動力分割機構ＰＳＤは、基本的には、後で図２で示すエンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。
【００２８】
動力分割機構ＰＳＤの２つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１の各回転軸にそれぞれ接続され、他の１つの回転軸は減速機ＲＤに接続される。動力分割機構ＰＳＤと一体化された減速機ＲＤによってモータジェネレータＭＧ２の回転は減速されて動力分割機構ＰＳＤに伝達される。
【００２９】
なお減速機の回転軸は、後に説明するように図示しない減速ギヤやディファレンシャルギヤによって車輪に結合されている。
【００３０】
電池ユニット４０には端子４１，４２が設けられている。また駆動装置２０には端子４３，４４が設けられている。車両１００は、さらに、端子４１と端子４３とを結ぶパワーケーブル６と、端子４２と端子４４とを結ぶパワーケーブル８とを含む。
【００３１】
電池ユニット４０は、バッテリＢと、バッテリＢの負極と端子４２との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３と、バッテリＢの正極と端子４１との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、バッテリＢの正極と端子４１との間に直列に接続される、システムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒとを含む。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。
【００３２】
電池ユニット４０は、さらに、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを測定する電圧センサ１０と、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検知する電流センサ１１とを含む。
【００３３】
バッテリＢとしては、ニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や燃料電池などを用いることができる。また、バッテリＢに代わる蓄電装置として電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタを用いることもできる。
【００３４】
パワー制御ユニット２１は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２にそれぞれ対応して設けられるインバータ２２，１４と、インバータ２２，１４に共通して設けられる昇圧コンバータ１２とを含む。
【００３５】
昇圧コンバータ１２は、端子４３，４４間の電圧を昇圧する。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータＭＧ２に出力する。
【００３６】
昇圧コンバータ１２は、一方端が端子４３に接続されるリアクトルＬ１と、昇圧後の電圧ＶＨを出力する昇圧コンバータ１２の出力端子間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２と、平滑用コンデンサＣ２とを含む。平滑用コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する。
【００３７】
リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。
【００３８】
インバータ１４は車輪を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ１４は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。
【００３９】
インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６，およびＷ相アーム１７は、昇圧コンバータ１２の出力ライン間に並列に接続される。
【００４０】
Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。
【００４１】
Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。
【００４２】
Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。
【００４３】
各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ２は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。
【００４４】
電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ２に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置３０へ出力する。
【００４５】
インバータ２２は、昇圧コンバータ１２に対してインバータ１４と並列的に接続される。インバータ２２は、モータジェネレータＭＧ１に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。インバータ２２は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けてたとえばエンジンを始動させるためにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。
【００４６】
また、インバータ２２は、エンジンのクランクシャフトから伝達される回転トルクによってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。
【００４７】
インバータ２２の内部の構成は、図示しないがインバータ１４と同様であり、詳細な説明は繰返さない。
【００４８】
制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流ＩＢの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動信号ＩＧＯＮを受ける。
【００４９】
ここで、トルク指令値ＴＲ１，モータ回転数ＭＲＮ１およびモータ電流値ＭＣＲＴ１はモータジェネレータＭＧ１に関するものであり、トルク指令値ＴＲ２，モータ回転数ＭＲＮ２およびモータ電流値ＭＣＲＴ２はモータジェネレータＭＧ２に関するものである。
【００５０】
また、電圧ＶＢはバッテリＢの電圧であり、電流ＩＢは、バッテリＢに流れる電流である。電圧ＶＬは昇圧コンバータ１２の昇圧前電圧であり、電圧ＶＨは昇圧コンバータ１２の昇圧後電圧である。
【００５１】
そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤおよび動作禁止を指示する信号ＣＳＤＮを出力する。
【００５２】
さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ２とを出力する。
【００５３】
同様に制御装置３０は、インバータ２２に対して直流電圧をモータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。
【００５４】
図２は、図１における動力分割機構ＰＳＤおよび減速機ＲＤの詳細を説明するための模式図である。
【００５５】
図２を参照して、この車両駆動装置は、モータジェネレータＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ２の回転軸に接続される減速機ＲＤと、減速機ＲＤで減速された回転軸の回転に応じて回転する車軸と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１と、減速機ＲＤとエンジン４とモータジェネレータＭＧ１との間で動力分配を行なう動力分割機構ＰＳＤとを備える。減速機ＲＤは、モータジェネレータＭＧ２から動力分割機構ＰＳＤへの減速比が、たとえば２倍以上である。
【００５６】
エンジン４のクランクシャフト５０とモータジェネレータＭＧ１のロータ３２とモータジェネレータＭＧ２のロータ３７とは同じ軸を中心に回転する。
【００５７】
動力分割機構ＰＳＤは、図２に示す例ではプラネタリギヤであり、クランクシャフト５０に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸に結合されたサンギヤ５１と、クランクシャフト５０と同軸上を回転可能に支持されているリングギヤ５２と、サンギヤ５１とリングギヤ５２との間に配置され、サンギヤ５１の外周を自転しながら公転するピニオンギヤ５３と、クランクシャフト５０の端部に結合され各ピニオンギヤ５３の回転軸を支持するプラネタリキャリヤ５４とを含む。
【００５８】
動力分割機構ＰＳＤは、サンギヤ５１に結合されたサンギヤ軸と、リングギヤ５２に結合されたリングギヤケースおよびプラネタリキャリヤ５４に結合されたクランクシャフト５０の３軸が動力の入出力軸とされる。そしてこの３軸のうちいずれか２軸へ入出力される動力が決定されると、残りの１軸に入出力される動力は他の２軸へ入出力される動力に基づいて定まる。
【００５９】
動力の取出用のカウンタドライブギヤ７０がリングギヤケースの外側に設けられ、リングギヤ５２と一体的に回転する。カウンタドライブギヤ７０は、動力伝達減速ギヤＲＧに接続されている。そしてカウンタドライブギヤ７０と動力伝達減速ギヤＲＧとの間で動力の伝達がなされる。動力伝達減速ギヤＲＧはディファレンシャルギヤＤＥＦを駆動する。また、下り坂等では車輪の回転がディファレンシャルギヤＤＥＦに伝達され、動力伝達減速ギヤＲＧはディファレンシャルギヤＤＥＦによって駆動される。
【００６０】
モータジェネレータＭＧ１は、回転磁界を形成するステータ３１と、ステータ３１内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれているロータ３２とを含む。ステータ３１は、ステータコア３３と、ステータコア３３に巻回される三相コイル３４とを含む。ロータ３２は、動力分割機構ＰＳＤのサンギヤ５１と一体的に回転するサンギヤ軸に結合されている。ステータコア３３は、電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。
【００６１】
モータジェネレータＭＧ１は、ロータ３２に埋め込まれた永久磁石による磁界と三相コイル３４によって形成される磁界との相互作用によりロータ３２を回転駆動する電動機として動作する。またモータジェネレータＭＧ１は、永久磁石による磁界とロータ３２の回転との相互作用により三相コイル３４の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。
【００６２】
モータジェネレータＭＧ２は、回転磁界を形成するステータ３６と、ステータ３１内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれたロータ３７とを含む。ステータ３６は、ステータコア３８と、ステータコア３８に巻回される三相コイル３９とを含む。
【００６３】
ロータ３７は、動力分割機構ＰＳＤのリングギヤ５２と一体的に回転するリングギヤケースに減速機ＲＤによって結合されている。ステータコア３８は、たとえば電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。
【００６４】
モータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界とロータ３７の回転との相互作用により三相コイル３９の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。またモータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界と三相コイル３９によって形成される磁界との相互作用によりロータ３７を回転駆動する電動機として動作する。
【００６５】
減速機ＲＤは、プラネタリギヤの回転要素の一つであるプラネタリキャリヤ６６が車両駆動装置のケースに固定された構造により減速を行なう。すなわち、減速機ＲＤは、ロータ３７のシャフトに結合されたサンギヤ６２と、リングギヤ５２と一体的に回転するリングギヤ６８と、リングギヤ６８およびサンギヤ６２に噛み合いサンギヤ６２の回転をリングギヤ６８に伝達するピニオンギヤ６４とを含む。
【００６６】
たとえば、サンギヤ６２の歯数に対しリングギヤ６８の歯数を２倍以上にすることにより、減速比を２倍以上にすることができる。
【００６７】
［構成要素の配置説明］
図３は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の駆動装置２０の外観を示す斜視図である。図４は、駆動装置２０の平面図である。
【００６８】
図３、図４を参照して、駆動装置２０のケースは、ケース１０４とケース１０２とに分割可能に構成されている。ケース１０４は主としてモータジェネレータＭＧ１を収容する部分であり、ケース１０２は、主としてモータジェネレータＭＧ２およびパワー制御ユニットを収容する部分である。
【００６９】
ケース１０４にはフランジ１０６が形成され、ケース１０２にはフランジ１０５が形成され、フランジ１０６とフランジ１０５とがボルト等で固定されることにより、ケース１０４とケース１０２とが一体化される。
【００７０】
ケース１０２にはパワー制御ユニットを組付けるための開口部１０８が設けられている。この開口部１０８の内部左側部分（車両進行方向側）にはコンデンサＣ２が収容され、中央部分にはパワー素子基板１２０と端子台１１６，１１８とが収容され、右側部分にはリアクトルＬ１が収容されている。なお、この開口部１０８は車両搭載状態においては蓋により閉じられている。また、コンデンサＣ２を右側に、リアクトルＬ１を左側に収容するように入れ換えても良い。
【００７１】
つまり、リアクトルＬ１はモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の回転軸の一方側に配置され、コンデンサＣ２は回転軸の他方側に配置されている。そしてコンデンサＣ２とリアクトルＬ１との間の領域にパワー素子基板１２０が配置されている。パワー素子基板１２０の下方にはモータジェネレータＭＧ２が配置されている。
【００７２】
パワー素子基板１２０にはモータジェネレータＭＧ１を制御するインバータ２２と、モータジェネレータＭＧ２を制御するインバータ１４と、昇圧コンバータのアーム部１３とが搭載されている。
【００７３】
インバータ１４とインバータ２２との間の領域には上下に重ねて配置された電源用バスバーが設けられている。インバータ１４のＵ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、Ｗ相アーム１７からはそれぞれ１本ずつのバスバーがモータジェネレータＭＧ２のステータコイルにつながる端子台１１６に向けて設けられている。同様にインバータ２２からも３本のバスバーがモータジェネレータＭＧ１のステータコイルにつながる端子台１１８に向けて設けられている。
【００７４】
パワー素子基板１２０は高温になるためこれを冷却するためにパワー素子基板１２０の下には通水路が設けられており、通水路への冷却水入口１１４と冷却水出口１１２とがケース１０２に設けられている。なお、この入口や出口などは、たとえば、ケース１０２に対し、フランジ部１０６，１０５を貫通させてユニオンナット等を打ち込んで構成される。
【００７５】
図１の電池ユニット４０から端子４３，４４にパワーケーブルを介して与えられた電圧はリアクトルＬ１およびアーム部１３を含む昇圧コンバータ１２によって昇圧されコンデンサＣ２によって平滑化されてインバータ１４および２２に供給される。
【００７６】
このように昇圧コンバータ１２を用いて電池電圧を昇圧して用いることによりバッテリ電圧を２００Ｖ程度に低減しつつ、かつモータジェネレータを５００Ｖを超える高電圧で駆動することが可能となり、電力供給を小電流で行なうことにより電気損失を抑制しかつモータの高出力を実現することができる。
【００７７】
駆動装置２０として、インバータ１４，２２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に加えて、昇圧コンバータ１２も含めて一体化する場合には、比較的大きな部品であるリアクトルＬ１およびコンデンサＣ２の配置場所が問題となる。
【００７８】
図５は、駆動装置２０を図４のＸ１方向から見た側面図である。
図５を参照して、ケース１０２にはモータジェネレータ組付け用および保守用の開口部１０９が設けられており、この開口部１０９は車両搭載状態においては蓋により閉じられている。
【００７９】
開口部１０９の内部にはモータジェネレータＭＧ２が配置されている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相のバスバーが接続されるステータ３６の内部にロータ３７が配置されている。ロータ３７の中央部分には中空のシャフト６０が見えている。
【００８０】
図５に示すように、ケース１０２のパワー制御ユニット２１を収容する収容室にはモータジェネレータＭＧ２のステータ３６が大きく食い込んでいるので、モータジェネレータＭＧ２の一方側にはリアクトルＬ１が配置され他方側にはコンデンサＣ２が配置され、大型部品を効率よく収容している。このため、コンパクトなハイブリッド車両の駆動装置が実現できている。
【００８１】
図６は、図４のＶＩ−ＶＩ断面における断面図である。
図６を参照して、モータジェネレータＭＧ２の断面およびパワー制御ユニット２１を収容する収容室の断面が示されている。
【００８２】
このハイブリッド車両の駆動装置は、同軸上に各ロータの回転中心軸が配置されるモータジェネレータＭＧ２およびＭＧ２の奥に配置されるモータジェネレータＭＧ１と、クランクシャフトの回転中心軸と同軸上にかつモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の間に配置される動力分割機構と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を行なうパワー制御ユニット２１とを備える。パワー制御ユニット２１は、モータジェネレータＭＧ２の回転中心軸に対し、少なくとも一方側にリアクトルＬ１が他方側に平滑用コンデンサＣ２が分割配置される。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、動力分割機構、およびパワー制御ユニット２１は、金属製のケースに収容されて一体化されている。
【００８３】
モータジェネレータＭＧ２の潤滑油がパワー素子基板１２０側に漏れ出ないようにケース１０２には２つの空間を仕切る仕切り壁部２００が設けられている。この仕切り壁部２００の上面部分にはパワー素子基板１２０を冷却するための水路１２２が設けられ、この水路１２２は先に説明した冷却水入口１１４および冷却水出口１１２と連通している。
【００８４】
端子４４からはバスバー１２８によってマイナス側の電源電位がパワー素子基板１２０に伝達される。また端子４３からは図示しないが他のバスバーによってリアクトルＬ１に対して正の電源電位が伝達される。
【００８５】
なおこのパワー制御ユニットを収容する収容室には減速ギヤの回転軸１３０を支持する部分が食い込んでいる。
【００８６】
モータジェネレータＭＧ２の断面部分について説明すると、ステータ３６のコイル３９の巻回部分がステータ内周側に見えており、さらにその内周にはロータ３７、ケースの隔壁２０２およびロータの中空シャフト６０が見えている。
【００８７】
図７は、図４のＸ２方向から駆動装置２０を見た側面図である。図７において、パワー素子基板の上部にパワー素子を制御する制御基板１２１が配置されている。
【００８８】
図８は、図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図である。
図７、図８を参照して、エンジンのクランクシャフト５０はダンパ１２４に接続され、ダンパ１２４の出力軸は動力分割機構ＰＳＤに接続される。
【００８９】
エンジンが配置される側からはダンパ１２４、モータジェネレータＭＧ１、動力分割機構ＰＳＤ、減速機ＲＤおよびモータジェネレータＭＧ２の順で、同一の回転軸上に並んでこれらが配置されている。モータジェネレータＭＧ１のロータ３２のシャフトは中空であり、この中空部分にダンパ１２４からの出力軸が貫通している。
【００９０】
モータジェネレータＭＧ１のロータ３２のシャフトは、動力分割機構ＰＳＤ側にサンギヤ５１とスプライン嵌合されている。ダンパ１２４のシャフトは、プラネタリキャリヤ５４と結合されている。プラネタリキャリヤ５４は、ピニオンギヤ５３の回転軸をダンパ１２４のシャフトの周りに回転自在に支持する。ピニオンギヤ５３は、サンギヤ５１およびリングギヤケースの内周に形成された図２のリングギヤ５２と噛み合う。
【００９１】
またモータジェネレータＭＧ２のロータシャフト６０の減速機ＲＤ側は、サンギヤ６２とスプライン嵌合されている。減速機ＲＤのプラネタリキャリヤ６６は、ケース１０２の隔壁２０２に固定されている。プラネタリキャリヤ６６は、ピニオンギヤ６４の回転軸を支持する。ピニオンギヤ６４は、サンギヤ６２およびリングギヤケースの内周に形成された図２のリングギヤ６８と噛み合う。
【００９２】
図８から理解されるように、モータジェネレータＭＧ１およびダンパ１２４はケース１０４の図右方向の開口部１１１から組付けることができ、モータジェネレータＭＧ２はケース１０２の左方向の開口部１０９から組付けることができ、減速機ＲＤおよび動力分割機構ＰＳＤはフランジ１０５，１０６の合わせ面から組付けることができる。
【００９３】
ケース１０２の開口１０９は、潤滑油が漏れないように蓋７１および液状ガスケット等で密閉される。ケース１０４の開口１１１の奥には蓋７２が設けられ、ＭＧ１を収容する空間は潤滑油が漏れないように液状ガスケット等やオイルシール８１によって密閉される。
【００９４】
モータジェネレータＭＧ１のロータ３２のシャフトは、蓋７２との間に設けられたボールベアリング７８および隔壁２０３との間に設けられたボールベアリング７７によって回転自在に支持されている。ロータ３２のシャフトは中空であり、ダンパ１２４のシャフトがその内部を貫通している。ロータ３２のシャフトとダンパ１２４のシャフトの間にはニードルベアリング７９，８０が設けられている。
【００９５】
モータジェネレータＭＧ２のロータ３７のシャフトは、蓋７１との間に設けられたボールベアリング７３および隔壁２０２との間に設けられたボールベアリング７４によって回転自在に支持されている。
【００９６】
減速機ＲＤのリングギヤと動力分割機構ＰＳＤのリングギヤがともに内周に刻まれたリングギヤケースは、隔壁２０２との間に設けられたボールベアリング７５および隔壁２０３との間に設けられたボールベアリング７６によって、回転自在に支持されている。
【００９７】
パワー制御ユニット２１を収容する収容室とモータジェネレータＭＧ２を収容する収容室とはケース１０２の隔壁２０２で隔てられているが、その一部は端子台１１６が挿入される貫通孔でつながっている。この端子台１１６にはモータジェネレータＭＧ２のステータコイルのバスバーが一方側に接続され、インバータ１４のバスバーが他方側に接続される。そしてこれらのバスバーを電気的に接続可能なように、端子台１１６の内部には導電性部材が通されている。つまり端子台１１６は、モータジェネレータＭＧ２側からの潤滑油分を通さないでかつ電気を通すように構成されている。
【００９８】
同様に、端子台１１８によって、パワー制御ユニットが収容される空間とモータジェネレータＭＧ１が収容される空間とが、電気を通しかつ潤滑油分を通さない状態で接続されている。
【００９９】
図９は、図４のＩＸ−ＩＸにおける断面を示した断面図である。
図９を参照して、パワー制御ユニット２１を収容する収容室においてはリアクトルＬ１の断面が示されている。リアクトルＬ１は、たとえば電磁鋼板が積層されたコアにコイルが巻回された構造を有する。
【０１００】
そしてリアクトルＬ１に近接して、図６で示された減速ギヤＲＧの回転軸１３０が配置され、減速ギヤＲＧのカウンタドリブンギヤ１３２が中央部に示される。このカウンタドリブンギヤ１３２は図２のカウンタドライブギヤ７０と噛み合う。そしてこのカウンタドリブンギヤ１３２の同軸上にファイナルドライブギヤ１３３が設けられ、これに噛み合うファイナルドリブンギヤであるディファレンシャルギヤＤＥＦがその下方に示されている。
【０１０１】
図１０は、ケースを回転軸方向から投影した場合に、ケース輪郭と内部に収容される部品とを示した図である。
【０１０２】
図１０において、車両の駆動装置のケース内部に、内燃機関のクランクシャフトが結合されるダンパ１２４と、ダンパ１２４の回転軸とその回転軸が重なるように配置されるロータおよびロータの周囲に配置されるステータを有するモータジェネレータＭＧ２と、ダンパ１２４からのトルクおよびモータジェネレータＭＧ２からのトルクを受ける動力分割機構ＰＳＤと、ダンパ１２４の回転軸と略平行にずれた回転軸を有し、動力分割機構ＰＳＤからのトルクが伝達される減速ギヤＲＧと、ダンパ１２４の回転軸と略平行にずれた回転軸を有し、減速ギヤＲＧと噛み合い車輪にトルクを伝達するディファレンシャルギヤＤＥＦと、モータジェネレータＭＧ２の制御を行なう基板１２０と、リアクトルＬ１およびコンデンサＣ２を含むパワー制御ユニット２１とが示されている。ケースは、ダンパ１２４、モータジェネレータＭＧ２、減速ギヤＲＧ、ディファレンシャルギヤＤＥＦおよびパワー制御ユニット２１を収容する。
【０１０３】
図１０に示されるケースを回転軸方向から投影した投影図において、車両駆動装置を車両に搭載したときの水平方向の寸法はＸ３である。そして、寸法Ｘ３は、ディファレンシャルギヤＤＥＦを収容するケース部分の外縁とダンパ１２４を収容するケース１０４の外縁とで両端が定まっている。したがって、パワー制御ユニットを構成するコンデンサＣ２、基板１２０およびリアクトルＬ１は、寸法Ｘ３の内側にあることがわかる。
【０１０４】
また図１０において、車両駆動装置を車両に搭載したときの鉛直方向（高さ方向）の寸法はＹ３である。この寸法Ｙ３の下端は、ケースのディファレンシャルギヤＤＥＦを収容する部分の外縁で定まっている。また、寸法Ｙ３の上端は、ケースのダンパ１２４を収容する部分の外縁で定まっている。したがって、パワー制御ユニット２１を構成するコンデンサＣ２、基板１２０およびリアクトルＬ１は、寸法Ｙ３の内側に配置されていることがわかる。
【０１０５】
ケースを回転軸方向から投影した場合に、ケースのパワー制御ユニット２１を収容する部分の投影部の車両搭載時の高さが、残りのケースの空間、すなわち、ダンパ１２４、モータジェネレータＭＧ２、減速ギヤＲＧおよびディファレンシャルギヤＤＥＦを収容する部分の投影部の車両搭載時の高さを少なくとも超えないように、ケースが構成されパワー制御ユニット２１が配置される。これにより、車両の重心を低くすることができ、走行安定性を増すことができる。
【０１０６】
また、車両搭載時の水平方向において、ケースのパワー制御ユニット２１を収容する部分の投影部の位置が残りのケースの空間の投影部の内側に位置するように、ケースが構成されパワー制御ユニット２１が配置される。これにより、車両駆動装置の体格を小さくしている。
【０１０７】
図１１は、ケースを回転軸方向と直交し、かつ鉛直方向に直交する方向から投影した場合に、ケース輪郭と内部に収容される部品とを示した図である。
【０１０８】
図１１を参照して、車両搭載時の鉛直方向に直交する方向の寸法Ｘ３も両端が、ケースのモータジェネレータＭＧ２を収容する部分の蓋の外縁とケースのダンパ１２４を収容する部分の外縁とで定まり、パワー制御ユニットを構成するコンデンサＣ２、基板１２０およびリアクトルＬ１は、寸法Ｚ３の内側にあることがわかる。
【０１０９】
つまり、図１０で説明したように鉛直方向（高さ方向）の寸法Ｙ３がダンパ１２４、モータジェネレータＭＧ２、減速ギヤＲＧおよびディファレンシャルギヤＤＥＦを収容する部分によって定まる。また、図１１において基板１２０、リアクトルＬ１およびコンデンサＣ２を含むパワー制御ユニット２１を収容する部分は、回転軸方向と直交し、かつ車両搭載時の鉛直方向に直交する方向から投影した場合に、その投影部が残りのケースの空間、すなわち、ダンパ１２４、モータジェネレータＭＧ２、減速ギヤＲＧおよびディファレンシャルギヤＤＥＦを収容する部分の投影部に含まれるように設けられる。
【０１１０】
このようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、減速機ＲＤおよび動力分割機構ＰＳＤに加えて、減速ギヤＲＧおよびディファレンシャルギヤＤＥＦを配置した状態で、周辺の空きスペースを利用してパワー制御ユニットの構成要素であるパワー素子基板１２０、リアクトルＬ１およびコンデンサＣ２を配置している。これにより、高さを低く抑えつつコンパクトなハイブリッド車両の駆動装置を実現することができる。
【０１１１】
そして、図１０に示すようにモータジェネレータＭＧ２に対し、片側の空きスペースを使用するだけでなく、両側の空きスペースにリアクトルＬ１とコンデンサＣ２とをそれぞれ配置することにより、モータジェネレータＭＧ２に対する重さのバランスが良くなるとともに、さらなる省スペース化を図ることができる。
【０１１２】
なお、動力分割機構ＰＳＤと、動力分割機構ＰＳＤからのトルクが伝達される減速ギヤＲＧと、減速ギヤＲＧと噛み合い車輪にトルクを伝達するディファレンシャルギヤＤＥＦとは、全体として、エンジンの発生した動力にモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発生した動力を合成して駆動軸に伝達する「動力伝達機構」に相当する。ただし、減速ギヤＲＧおよびディファレンシャルギヤＤＥＦは必須ではなく、上述の駆動装置の構成は、減速ギヤＲＧの無い構成や、ディファレンシャルギヤＤＥＦが駆動装置に一体化されない後輪駆動の構成の車両にも適用が可能である。
【０１１３】
さらに、上述の駆動装置の構成は、エンジンの加速時等にモータでアシストするようなパラレルハイブリッドにも適用が可能であり、またモータを駆動装置に１つしか一体化させていない構成にも適用が可能である。
【０１１４】
［ハイブリッド車両の冷却系構成］
図１２は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の冷却系構成を説明するブロック図である。本実施の形態では、ハイブリッド車両の冷却系における「冷媒」として冷却水が例示される。
【０１１５】
図１２を参照して、本実施の形態によるハイブリッド車両の冷却系は、エンジン４を冷却するための冷媒（冷却水）が通過するエンジン冷却経路３０４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するパワー制御ユニット２１（特に、パワー素子基板１２０）を冷却するための冷媒（冷却水）が通過するＨＶ冷却経路３０５と、「冷媒放熱機構」を構成するラジエータ３０８と、「冷媒供給ポンプ」を構成するウォータポンプ３５０と、ウォータポンプ３５０とエンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５との間に設けられた流量調整機構３６０と、ウォータポンプ３５０および流量調整機構３６０を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）３８０とを含んで構成される。
【０１１６】
エンジン冷却経路３０４は、シリンダブロック３０２に設けられた冷却水路（図示せず）と、シリンダブロック３０２を通過した冷却水をシリンダヘッド３００へ導く冷却水路３２４と、シリンダヘッド３００を通過した冷却水をラジエータ３０８をバイパスさせてウォータポンプ３５０へ戻すためのバイパス流路３２６とを含む。
【０１１７】
さらに、シリンダヘッド３００を通過した冷却水をラジエータ３０８へ導くためのリターン冷却水路３２０が、エンジン冷却経路３０４の下流に設けられる。
【０１１８】
サーモスタット弁３０６は、ラジエータ３０８を通過して放熱された冷却水が供給される冷却水路３２２および上記バイパス流路３２６と、ウォータポンプ３５０の吸入側との間に設けられる。
【０１１９】
エンジン４の暖機がまだ不十分である場合には、サーモスタット弁３０６は、ラジエータ３０８からの冷却水路３２２よりもバイパス流路３２６を選択する。これにより、ウォータポンプ３５０から吐出された冷却水は、シリンダブロック３０２、シリンダヘッド３００を経由してバイパス流路３２６からウォータポンプ３５０の吸入側へ戻る。
【０１２０】
なお極寒時においては、スロットルボデー３１０に設けられた温水通路に、シリンダヘッド３００からの温水通路３２８より温水が供給され、温水通路３３０を経由してウォータポンプ３５０の吸入側へこの温水が戻される。またシリンダヘッド３００を通過して暖まった冷却水は温水通路３２８，３３０によってヒータ３１２にも導かれる。これにより車室内の暖房にもエンジンからの熱が使用される。
【０１２１】
一方エンジンの暖機が十分な状態では、サーモスタット弁３０６は、バイパス流路３２６に代えて、ラジエータ３０８からの冷却水路３２２を選択する。これにより、ウォータポンプ３５０から吐出された冷却水は、シリンダブロック３０２、シリンダヘッド３００、リターン冷却水路３２０、ラジエータ３０８および冷却水路３２２の順番で流れ、ウォータポンプ３５０の吸入側に戻される。
【０１２２】
このようなエンジン冷却経路３０４での冷却水の循環によって、エンジン４のシリンダブロック３０２は適温に保たれている。
【０１２３】
ＨＶ冷却経路３０５は、インバータを含むパワー制御ユニット２１を冷却するための冷却水路１２２（図６）を含む。すなわち、流量調整機構３６０を介してウォータポンプ３５０から供給された冷却水は、図３等に示された冷却水入口１１４へ導かれ、さらに、冷却水路１２２の通過後には図３等に示された冷却水出口１１２を介してリターン冷却水路３２０へ導かれる。すなわち、リターン冷却水路３２０は、エンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５をそれぞれ通過した冷却水がウォータポンプ３５０の吸入側へ導かれるように構成される。
【０１２４】
リターン冷却水路３２０でのエンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５の統合個所３２５よりも後段にラジエータ３０８を配置する構成とすることにより、エンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５でラジエータ３０８を共有することができる。ラジエータの共有化により、ハイブリッド車両の冷却系の小型化が可能となる。なお、ウォータポンプ３５０の吸入側での温度をより確実に下げるために、エンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５のそれぞれに独立にラジエータを設ける構成とすることも可能である。また、以下でも述べるように、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の冷却系では、冷却能力向上を図ることによりラジエータの共有化が容易化される。
【０１２５】
リターン冷却水路３２０の統合個所３２５よりも上流側には、エンジン冷却経路３０４の出側での冷却水温を測定するための水温センサ４００および、ＨＶ冷却経路３０５の出側での冷却水温を測定するための水温センサ４１０が設けられる。水温センサ４００，４１０によって検出された冷却水温は、ＥＣＵ３８０へ送出される。
【０１２６】
ＥＣＵ３８０は、ハイブリッド車両１００の運転状態に応じて、ウォータポンプ３５０の動作（作動・停止および吐出流量）および流量調整機構３６０の動作を指示する。このハイブリッド車両１００の運転状態には、エンジン４の運転状態（回転数の実績／指令値）やモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態（トルク指令値、電流指令値・電流検出値等の制御装置３０と同等の情報）が含まれ、ＥＣＵ３８０にはこれらの運転状態を示す情報が入力される。
【０１２７】
ウォータポンプ３５０は、吐出量を可変制御可能な電動機式ポンプで構成され、ＥＣＵ３８０の指示に従った吐出量および吐出圧力で冷却水を吐出する。
【０１２８】
流量調整機構３６０は、ウォータポンプ３５０の吐出側と接続された配管３５５と、エンジン冷却経路３０４の上流側およびＨＶ冷却経路３０５の上流側との間に設けられ、ウォータポンプ３５０から吐出された冷却水をエンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５の間で分配する。流量調整機構３６０による両冷却経路間での分配比率は、ＥＣＵ３８０の指示に基づき、０％（全量エンジン冷却経路３０４へ供給）〜１００％（全量ＨＶ冷却経路３０５へ供給）の間で可変に調整可能である。
【０１２９】
図１３および図１４には、流量調整機構３６０の構成例が示される。
図１３には、特開２００２−２７６３６４号公報（特許文献１）と同様のロータリ式の流量調整弁を用いた構成例が示され、図１４には、エンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５の入側にそれぞれ独立して流量調整弁を設けた構成例が示される。
【０１３０】
図１３を参照して、流量調整機構３６０は、モータ３６２によってそれぞれが回動可能に構成された第１ロータリ弁３６４および第２ロータリ弁３６５を含む。
【０１３１】
電動式のウォータポンプ３５０は、ＥＣＵ３８０からの吐出量指令値ＦＬに従って冷却水を配管３５５に出力する。図１３に示した流量調整機構３６０では、ＥＣＵ３８０からの流量比率指示Ｆｋ１，Ｆｋ２に従って、第１ロータリ弁３６４および第２ロータリ弁３６５の位置調整が行なわれる。これにより、ウォータポンプ３５０から配管３５５に吐出された冷却水が、エンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５に分配される比率を可変制御することができる。
【０１３２】
図１４を参照して、流量調整機構３６０は、エンジン冷却経路３０４に設けられた流量調整弁３６６と、ＨＶ冷却経路３０５に設けられた流量調整弁３６７とを含む。ウォータポンプ３５０は、図１３に示したのと同様に、ＥＣＵ３８０からの吐出量指令値ＦＬに従って冷却水を配管３５５に出力する。これにより、ウォータポンプ３５０から配管３５５に吐出された冷却水が、エンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５に分配される比率を可変制御することができる。
【０１３３】
なお、ＥＣＵ３８０からの指示に従って、ウォータポンプ３５０から吐出された冷却水をエンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５の間で可変比率で分配可能であれば、流量調整機構３６０は任意に構成可能であり、図１３および図１４に示した構成例に限定されるものではない。
【０１３４】
図１５は、ＥＣＵ３８０によるウォータポンプおよび流量調整機構の制御例を説明するフローチャートである。
【０１３５】
図１５を参照して、ＥＣＵ３８０は、ステップＳ１００により、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態（たとえば、回転数、出力トルク、モータ電流等）および／または水温センサ４１０による冷却水温実績に応じて、パワー制御ユニットＰＣＵで必要な冷却水量すなわちＨＶ冷却経路３０５で必要な冷却水量ＦＬｐを算出する。具体的には、パワー制御ユニットＰＣＵでの発熱量が増大するようなモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態（たとえば、高回転数、高出力トルク、大モータ電流等）のときに冷却水量ＦＬｐは相対的に多く設定され、かつ、水温センサ４１０による冷却水温実績が高いときにも冷却水量ＦＬｐは増加される。
【０１３６】
なお、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態としては、その指令値（回転数指令値、トルク指令値、モータ電流指令値等）を用いて、必要冷却水量ＦＬｐの算出を簡易に行なうことが可能である。
【０１３７】
ＥＣＵ３８０は、ステップＳ１１０により、エンジン４の運転状態（たとえば、回転数等）および／または水温センサ４００による冷却水温実績に応じて、エンジン４で必要な冷却水量すなわちエンジン冷却経路３０４で必要な冷却水量ＦＬｅを算出する。具体的には、エンジン４での発熱量が増大するような運転状態（たとえば、高回転数等）のときに冷却水量ＦＬｅは相対的に多く設定され、かつ、水温センサ４００による冷却水温実績が高いときにも冷却水量ＦＬｅは増加される。
【０１３８】
なお、エンジン４の運転状態としても、その指令値（回転数指令値等）を用いて、必要冷却水量ＦＬｅの算出を簡易に行なうことが可能である。
【０１３９】
さらに、ＥＣＵ３８０は、ステップＳ１２０では、ステップＳ１００で求められたＨＶ冷却経路３０５での必要冷却水量ＦＬｐおよびエンジン冷却経路３０４での必要冷却水量ＦＬｅの和として、トータル必要冷却水量ＦＬｔを算出する。そして、このトータル必要冷却水量ＦＬｔに応じて、ウォータポンプ３５０の吐出量指令値ＦＬが生成される。
【０１４０】
さらにＥＣＵ３５０は、ステップＳ１３０により、必要冷却水量ＦＬｐおよびＦＬｅの比に応じて、流量比率指示Ｆｋ１：Ｆｋ２（Ｆｋ１＋Ｆｋ２＝１．０）を設定する。そして、設定した流量比率指示Ｆｋ１：Ｆｋ２に従って、流量調整機構３６０における調整弁指令が作成される。
【０１４１】
このような冷却系制御を行なうことにより、図１６に示すように、ハイブリッド車両の運転状態に応じて、各冷却経路への供給冷却水量およびウォータポンプ３５０の吐出量が適正に設定される。図１６にはケースＩ〜ＩＩＩが一例として示される。なお、図中の冷却水量は例示である。
【０１４２】
たとえばケースＩは、エンジン４およびモータジェネレータＭＧ２がほぼフルパワーを出力する高出力走行時に相当する。この場合には、エンジン必要冷却水量ＦＬｅはほぼ最大値の１００（Ｌ／ｍｉｎ）に設定され、ＨＶ系必要冷却水量ＦＬｐもほぼ最大値の１０（Ｌ／ｍｉｎ）に設定される。これに伴い、ウォータポンプ３５０の冷却水吐出量ＦＬｔは１１０（Ｌ／ｍｉｎ）となり、流量調整機構３６０での冷却経路３０４，３０５間の分配比率が１０：１となるように調整弁の開度制御が行なわれる。
【０１４３】
ケースＩＩは低負荷高回転数運転が行なわれる高速走行時に相当する。この場合には、ケースＩよりも必要な冷却水量は少なく、たとえば、エンジン必要冷却水量ＦＬｅ＝２０（Ｌ／ｍｉｎ）に設定され、ＨＶ系必要冷却水量ＦＬｐ＝５（Ｌ／ｍｉｎ）に設定される。これに伴い、ウォータポンプ３５０の必要吐出量は２５（Ｌ／ｍｉｎ）に設定され、流量調整機構３６０での冷却経路３０４，３０５間の分配比率が４：１となるように調整弁の開度制御が行なわれる。
【０１４４】
ケースＩＩＩは、車両発進時等の低速走行時におけるモータジェネレータの出力のみで走行する場合の冷却水設定が示される。この場合には、エンジンは停止状態とされているため、エンジンの必要冷却水量ＦＬｅ＝０（Ｌ／ｍｉｎ）と設定される。これに対して、モータは、車両の全駆動力を発生させるため高負荷状態となり、ＨＶ系必要冷却水量ＦＬｐ＝１０（Ｌ／ｍｉｎ）に設定される。これに伴い、流量調整機構３６０では、エンジン冷却経路３０４に設けられた調整弁は全閉状態とされ、ウォータポンプ３５０によって供給された冷却水を全量ＨＶ冷却経路３０５へ導く。このように、エンジン停止時に代表される、エンジンを冷却する必要がなく、かつ、モータジェネレータ系を冷却する必要がある場合において、ウォータポンプ３５０からはＨＶ冷却経路３０５のみに冷却水が供給されるので、両冷却経路の共有化によりウォータポンプに無駄な電力を消費させることがない。
【０１４５】
以上説明したように、本発明の実施の形態に従うハイブリッド車両の冷却系構成によれば、エンジン冷却経路３０４およびＨＶ冷却経路３０５を一体的に統合することによって冷却系をコンパクト化するとともに、両冷却経路３０４，３０５に共通に設けられたウォータポンプ３５０を両冷却経路内に設けずに独立に設けることにより、いずれの冷却経路へもウォータポンプ３５０から冷却水（冷媒）を直接供給可能である。このため、冷却経路３０４，３０５を直列に配列する構成と比較して、一方の冷却経路のみに冷却水の供給が必要な場合におけるウォータポンプ３５０の電力消費を抑制でき、かつ、循環時における冷却水の受熱量を軽減できるので、ラジエータ３０８の能力を抑えることができ、ラジエータ３０８を両冷却経路で共有することが容易となる。
【０１４６】
また、上記ハイブリッド車両の冷却系構成は、図３〜図１１に示した、モータジェネレータおよびパワー制御ユニットを一体的にケース内に収容した駆動装置と組み合わせることにより、省スペース化の効果をより顕著に享受することができる。特に、上記駆動装置では、図６に示されるように、エンジン冷却経路と一体化されたパワー制御ユニットの冷却経路（冷却水路１２２）を効率的に設けることができる。さらに、パワー制御ユニットの冷却経路（ＨＶ冷却経路３０５）が熱容量の大きいケース１０２と熱交換可能となるので、ＨＶ冷却経路３０５での冷却水温上昇を抑制して、ハイブリッド車両の冷却系での冷却能力向上を図ることができる。また、冷却能力の向上により、上述したラジエータ３０８の共有化についても、さらに容易となる。
【０１４７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両１００のモータジェネレータ制御に関する構成を示す回路図である。
【図２】図１における動力分割機構および減速機の詳細を説明するための模式図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の外観を示す斜視図である。
【図４】駆動装置の平面図である。
【図５】駆動装置を図４のＸ１方向から見た側面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ断面における断面図である。
【図７】図４のＸ２方向から駆動装置を見た側面図である。
【図８】図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図である。
【図９】図４のＩＸ−ＩＸにおける断面を示した断面図である。
【図１０】ケースを回転軸方向から投影した場合に、ケース輪郭と内部に収容される部品とを示した図である。
【図１１】ケースを回転軸方向と直交し、かつ鉛直方向に直交する方向から投影した場合に、ケース輪郭と内部に収容される部品とを示した図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の冷却系構成を説明するブロック図である。
【図１３】図１２に示した流量調整機構の第１の構成例を説明する図である。
【図１４】図１２に示した流量調整機構の第２の構成例を説明する図である。
【図１５】電子制御ユニット（ＥＣＵ）によるウォータポンプおよび流量調整機構の制御例を説明するフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の冷却系制御に従う動作例を説明する図である。
【符号の説明】
【０１４９】
４ エンジン、６，８ パワーケーブル、１０ 電圧センサ、１１ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、１３ アーム部、１４，２２ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２０ 駆動装置、２１ パワー制御ユニット、２４ 電流センサ、３０ 制御装置、３１，３６ ステータ、３２，３７ ロータ、３３，３８ ステータコア、３４，３９ コイル、４０ 電池ユニット、４１〜４４ 端子、５０ クランクシャフト、５１，６２ サンギヤ、５２，６８ リングギヤ、５３，６４ ピニオンギヤ、５４，６６ プラネタリキャリヤ、６０ シャフト、７０ カウンタドライブギヤ、７１，７２ 蓋、７３〜７８ ボールベアリング、７９，８０ ニードルベアリング、８１ オイルシール、１００ ハイブリッド車両、１０２，１０４ ケース、１０４，１０６ フランジ、１０８，１０９，１１１ 開口部、１１２ 冷却水出口、１１４ 冷却水入口、１１６，１１８ 端子台、１２０ パワー素子基板、１２２ 水路、１２４ ダンパ、１２８ バスバー、１３０ 回転軸、１３２ カウンタドリブンギヤ、１３３ ファイナルドライブギヤ、２００ 壁部、２０２ 隔壁、３００ シリンダヘッド、３０２ シリンダブロック、３０４ エンジン冷却経路、３０５ ＨＶ冷却経路、３０６ サーモスタット弁、３０８ ラジエータ、３１０ スロットルボデー、３１２ ヒータ、３２０ リターン冷却水路、３２２，３２４ 冷却水路、３２５ 統合個所、３２６ バイパス流路、３２８，３３０ 温水通路、３５０ ウォータポンプ、３５５ 配管、３６０ 流量調整機構、３６２ モータ、３６４，３６５ ロータリ弁、３６６，３６７ 流量調整弁、４００，４１０ 水温センサ、Ｂ バッテリ、Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、ＤＥＦ ディファレンシャルギヤ、Ｆｋ１，Ｆｋ２ 流量比率指示、ＦＬｅ エンジン必要冷却水量、ＦＬｐ ＨＶ系必要冷却水量、ＦＬｔ トータル必要冷却水量、ＦＬ ポンプ吐出量指令値、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＳＤ 動力分割機構、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、Ｒ 制限抵抗、ＲＤ 減速機、ＲＧ 減速ギヤ、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３ システムメインリレー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動力を発生するための内燃機関および回転電機を備えたハイブリッド車両であって、
前記内燃機関を冷却するための冷媒が通過する第１の冷却経路と、
前記回転電機の駆動制御を行なうパワー制御ユニットを冷却するための冷媒が通過する第２の冷却経路と、
前記第１および第２の冷却経路に前記冷媒を供給するための冷媒供給ポンプと、
前記第１および第２の冷却経路を通過した前記冷媒を前記冷媒供給ポンプの吸入側へ導くように構成されたリターン経路と、
前記冷媒供給ポンプの吐出側と前記第１および第２の冷却経路との間に設けられ、前記冷媒供給ポンプから吐出された冷媒を前記第１および第２の冷却経路間で可変に分配するための流量調整機構と、
前記ハイブリッド車両の運転状態に応じて、前記冷媒供給ポンプおよび前記流量調整機構の動作を制御する制御装置とを備える、ハイブリッド車両。
【請求項２】
前記冷媒供給ポンプから吐出される冷媒量は、前記制御手段からの指令に従って可変制御され、
前記制御装置は、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記第１の冷却経路で必要な冷媒量を求める第１の算出手段と、
前記回転電機の運転状態に応じて、前記第２の冷却経路で必要な冷媒量を求める第２の算出手段と、
前記第１および第２の算出手段によって求められた必要冷媒量の和に応じて、前記冷媒供給ポンプからの冷媒吐出量を設定するポンプ制御手段と、
前記第１および第２の算出手段によって求められた必要冷媒量の比に応じて、前記流量調整機構の動作を制御する流量調整制御手段とを含む、請求項１記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記第１の算出手段は、前記内燃機関の運転指令および前記第１の冷却経路における冷媒温度の少なくとも一方に応じて、前記第１の冷却経路で必要な冷媒量を求め、
前記第２の算出手段は、前記回転電機の運転指令および前記第２の冷却経路における冷媒温度の少なくとも一方に応じて、前記第２の冷却経路で必要な冷媒量を求める、請求項２記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記第１および第２の冷却通路に共通に設けられ、前記リターン経路上での第１および第２の冷却通路が統合される個所と前記冷媒供給ポンプの吸入側との間に設けられる冷媒放熱機構をさらに備える、請求項１記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
前記内燃機関の発生した動力に前記回転電機の発生した動力を合成して駆動軸に伝達する動力伝達機構と、
前記回転電機、前記パワー制御ユニットおよび前記動力伝達機構を収容するケースとをさらに備え、
前記パワー制御ユニットは、前記回転電機に対応して設けられるインバータのパワー素子が搭載され、前記回転電機の車両搭載時における上方に配置された回路基板をさらに含み、
前記ケースは、
前記パワー制御ユニットを収容する第１の収容室と、
前記回転電機を収容する第２の収容室と、
前記第１および第２の収容室を仕切る隔壁とを含み、
前記第２の冷却経路は、前記隔壁により形成された、前記回路基板を冷却するための冷媒流路を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
【請求項６】
前記内燃機関のクランクシャフトが結合されるダンパをさらに備え、
前記回転電機の回転軸は、前記ダンパの回転軸と重なるように配置され、
前記ケースは、前記ダンパをさらに収容するように構成され、
前記パワー制御ユニットは、前記回転軸方向から投影した場合に、前記ケースの前記ダンパ、前記回転電機、および前記動力伝達機構を収容する部分の投影部の車両搭載時の水平方向の寸法に収まるように、前記ケース内に配置される、請求項５記載のハイブリッド車両。
【請求項７】
前記内燃機関のクランクシャフトが結合されるダンパをさらに備え、
前記回転電機の回転軸は、前記ダンパの回転軸と重なるように配置され、
前記ケースは、前記ダンパをさらに収容するように構成され、
前記パワー制御ユニットは、前記回転軸方向から投影した場合に、前記ケースの前記ダンパ、前記回転電機、および前記動力伝達機構を収容する部分の投影部の車両搭載時の鉛直方向の寸法に収まるように、前記ケース内に配置される、請求項５記載のハイブリッド車両。
【請求項１】
車両駆動力を発生するための内燃機関および回転電機を備えたハイブリッド車両であって、
前記内燃機関を冷却するための冷媒が通過する第１の冷却経路と、
前記回転電機の駆動制御を行なうパワー制御ユニットを冷却するための冷媒が通過する第２の冷却経路と、
前記第１および第２の冷却経路に前記冷媒を供給するための冷媒供給ポンプと、
前記第１および第２の冷却経路を通過した前記冷媒を前記冷媒供給ポンプの吸入側へ導くように構成されたリターン経路と、
前記冷媒供給ポンプの吐出側と前記第１および第２の冷却経路との間に設けられ、前記冷媒供給ポンプから吐出された冷媒を前記第１および第２の冷却経路間で可変に分配するための流量調整機構と、
前記ハイブリッド車両の運転状態に応じて、前記冷媒供給ポンプおよび前記流量調整機構の動作を制御する制御装置とを備える、ハイブリッド車両。
【請求項２】
前記冷媒供給ポンプから吐出される冷媒量は、前記制御手段からの指令に従って可変制御され、
前記制御装置は、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記第１の冷却経路で必要な冷媒量を求める第１の算出手段と、
前記回転電機の運転状態に応じて、前記第２の冷却経路で必要な冷媒量を求める第２の算出手段と、
前記第１および第２の算出手段によって求められた必要冷媒量の和に応じて、前記冷媒供給ポンプからの冷媒吐出量を設定するポンプ制御手段と、
前記第１および第２の算出手段によって求められた必要冷媒量の比に応じて、前記流量調整機構の動作を制御する流量調整制御手段とを含む、請求項１記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記第１の算出手段は、前記内燃機関の運転指令および前記第１の冷却経路における冷媒温度の少なくとも一方に応じて、前記第１の冷却経路で必要な冷媒量を求め、
前記第２の算出手段は、前記回転電機の運転指令および前記第２の冷却経路における冷媒温度の少なくとも一方に応じて、前記第２の冷却経路で必要な冷媒量を求める、請求項２記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記第１および第２の冷却通路に共通に設けられ、前記リターン経路上での第１および第２の冷却通路が統合される個所と前記冷媒供給ポンプの吸入側との間に設けられる冷媒放熱機構をさらに備える、請求項１記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
前記内燃機関の発生した動力に前記回転電機の発生した動力を合成して駆動軸に伝達する動力伝達機構と、
前記回転電機、前記パワー制御ユニットおよび前記動力伝達機構を収容するケースとをさらに備え、
前記パワー制御ユニットは、前記回転電機に対応して設けられるインバータのパワー素子が搭載され、前記回転電機の車両搭載時における上方に配置された回路基板をさらに含み、
前記ケースは、
前記パワー制御ユニットを収容する第１の収容室と、
前記回転電機を収容する第２の収容室と、
前記第１および第２の収容室を仕切る隔壁とを含み、
前記第２の冷却経路は、前記隔壁により形成された、前記回路基板を冷却するための冷媒流路を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
【請求項６】
前記内燃機関のクランクシャフトが結合されるダンパをさらに備え、
前記回転電機の回転軸は、前記ダンパの回転軸と重なるように配置され、
前記ケースは、前記ダンパをさらに収容するように構成され、
前記パワー制御ユニットは、前記回転軸方向から投影した場合に、前記ケースの前記ダンパ、前記回転電機、および前記動力伝達機構を収容する部分の投影部の車両搭載時の水平方向の寸法に収まるように、前記ケース内に配置される、請求項５記載のハイブリッド車両。
【請求項７】
前記内燃機関のクランクシャフトが結合されるダンパをさらに備え、
前記回転電機の回転軸は、前記ダンパの回転軸と重なるように配置され、
前記ケースは、前記ダンパをさらに収容するように構成され、
前記パワー制御ユニットは、前記回転軸方向から投影した場合に、前記ケースの前記ダンパ、前記回転電機、および前記動力伝達機構を収容する部分の投影部の車両搭載時の鉛直方向の寸法に収まるように、前記ケース内に配置される、請求項５記載のハイブリッド車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−１１８８０９（Ｐ２００７−１１８８０９Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１４７５３（Ｐ２００５−３１４７５３）
【出願日】平成１７年１０月２８日（２００５．１０．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２８日（２００５．１０．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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